[实用新型]一种用于污水处理的膜组件及其膜生物膜反应器装置

说明书

本实用新型公开了一种用于污水处理的膜组件及其膜生物膜反应器装置，属于污水处理设备领域。该装置包括：反应器壳体；内部膜组件，该内部膜组件包括多根中空纤维膜，所述内部膜组件还包括辐条，用于中空纤维膜的固定，所述内部膜组件还具有通气机构，该通气机构具有第一通气管和第二通气管，每根通气管具有至少一个通气口用于气体的通入或吹出，其中，多根中空纤维膜的第一端口密封于第一通气管中，第二端口密封于第二通气管中，且保证通气管中的气体能从多根中空纤维膜的端口进入腔内；pH自动调节机构，该调节机构具有pH电极和控制电路以及加药装置；以及用于在装置中曝气的机构。

技术领域

本实用新型属于污水处理设备领域，具体涉及一种用于污水处理的膜组件及其膜生物膜反应器装置。

背景技术

随着我国对污、废水的管控标准日益提高以及社会对更低的基建、运作成本的水处理方法的需求的升温，生物膜工艺正在经历快速的升级和发展。生物膜工艺的优势在于功能微生物以生物膜的形式留在反应体系中而不随着出水流出体系，从而能够维持较高的生物质浓度，进而获得较高的容积反应速率，在各类污、废水处理中有着广泛的运用。

膜生物膜反应器(MBfR)法是基于生物膜工艺的一种新颖的水处理方法。该反应器利用中空纤维膜为生物膜提供生长表面。同时将气体通入中空纤维膜的腔内，气体从中空纤维膜的膜壁扩散到腔外，从而直接接触附着在纤维膜壁上的生物膜，为微生物生长所利用。此处通入的气体可以是作为电子供体的还原性气体，包括但不限于氢气、甲烷、一氧化碳等；也可以是氧化性气体，例如空气，氧气等。通过膜壁扩散的气体不会形成气泡，从而保证了极高的气体利用效率，同时还避免了将水中的挥发性污染物吹脱进入大气的风险。

膜生物膜反应器相对于传统的生物膜技术有如下优势：

(1)与传统的生物滤池相比，膜生物膜反应器省去了大量的基建费用，同时占地面积小，节约了处理用地。

(2)在利用膜生物反应器投加某些还原性气体，如氢气，甲烷等气体时，可以不必再投加外部有机碳源，如乙酸，乙醇等，就可以实现氧化性污染物的去除。

(3)能够通过压力调节阀自由调整通入中空纤维膜膜内的气体压力，从而根据需要改变进入反应器的气体的通量，实现对不同污染负荷污水的针对处理。

(4)膜生物膜反应器的气体扩散出中空纤维膜的膜壁之后能够直接进入生物膜，从而能够较少受到生物膜外的水力条件的影响。

(5)无泡曝气提供了极高的底物利用效率，由此可以实现资源的节约。

(6)由于气体底物和溶解性底物分别从生物膜的内侧和外侧扩散进入，故两种底物浓度都较高的生物活性部分存在生物膜内部某处，这有助于微生物菌落的分层，实现更丰富的净化能力。

(7)由于气体底物从生物膜的内部向外扩散，有助于某些生长周期长的功能微生物优先存在于中空纤维膜-生物膜界面上，并且受到外层生物膜的保护，不易流失。

提高膜生物膜反应器(MBfR)的效率的关键在于提高反应器内的中空纤维膜丝的填充密度，但是过高的填充密度又会导致生物污染，影响出水水质及污染物的去除效率。同时，在膜生物膜反应器(MBfR)在工作过程往往伴随着pH 值的变化和生物膜厚度的变化。维持pH值和生物膜厚度在合适的范围内对反应器的去除效果也是极其重要的。因此，对膜生物膜反应器的设计需要实现对中空纤维膜填充密度及排布的合理控制，以及对反应器内高效降解环境的维持。

但是，目前的膜生物膜反应器大多停留在实验室阶段，处理能力和处理效果均无法达到工程实践的水平，例如申请号200810202126.1的中国专利申请。该专利受到反应器大小的限制，膜丝根数有限从而无法获得很高的处理能力。同时膜丝过长，氢气在传输过程中受到沿程阻力影响而扩散不均，从而导致生物膜在中空纤维膜上不均匀生长，污染物去除效果不佳。膜组件与反应器壳体连接，离线清洗或者更换膜组件需要拆卸反应器，工作量较大，影响反应器连续稳定运行。