公布日：2024.05.28

申請(qǐng)日：2024.03.28

分類號(hào)：C02F3/12(2023.01)I

摘要

本發(fā)明公開了一種多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，包括平板膜生物反應(yīng)器、空氣壓縮機(jī)、污水池、水池，平板膜生物反應(yīng)器的上部設(shè)有污水進(jìn)口，平板膜生物反應(yīng)器的下部設(shè)有活性污泥進(jìn)口，平板膜生物反應(yīng)器的底部設(shè)有活性污泥出口，平板膜生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有平板膜組和復(fù)合曝氣裝置，復(fù)合曝氣裝置位于平板膜組下方，復(fù)合曝氣裝置包括剪切曝氣器和微孔曝氣排管，剪切曝氣器和微孔曝氣排管分別通過(guò)管路連通上游的空氣壓縮機(jī)，平板膜組頂部設(shè)有處理水出口，出口通過(guò)管路連通下游的出水池，污水池的管路經(jīng)由污水泵后分為兩條支路，支路一連通污水進(jìn)口，支路二連接厭氧污泥脫硝罐后與剪切曝氣器的污水進(jìn)口連通；本發(fā)明具有反應(yīng)速率高，清洗效果好等優(yōu)點(diǎn)。

權(quán)利要求書

1.一種多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，包括平板膜生物反應(yīng)器(1)、空氣壓縮機(jī)(14)、污水池(6)、水池(21)，其特征在于，所述平板膜生物反應(yīng)器(1)的上部設(shè)有污水進(jìn)口(8)，平板膜生物反應(yīng)器(1)的下部設(shè)有活性污泥進(jìn)口(18)，平板膜生物反應(yīng)器(1)的底部設(shè)有活性污泥出口(13)，平板膜生物反應(yīng)器(1)內(nèi)設(shè)有平板膜組(2)和復(fù)合曝氣裝置，復(fù)合曝氣裝置位于平板膜組(2)下方，復(fù)合曝氣裝置包括剪切曝氣器(3)和微孔曝氣排管(4)，剪切曝氣器(3)和微孔曝氣排管(4)分別通過(guò)管路連通上游的空氣壓縮機(jī)(14)，平板膜組(2)頂部設(shè)有處理水出口，出口通過(guò)管路連通下游的出水池(21)，污水池(6)的出水管路經(jīng)由污水泵(7)后分為兩條支路，支路一連通污水進(jìn)口(8)，支路二連接厭氧污泥脫硝罐(9)后與剪切曝氣器(3)的污水進(jìn)口連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述活性污泥出口(13)連接管路后分為兩條支路，支路一經(jīng)由一回路離心泵(10)后連接活性污泥進(jìn)口(18)，支路二依次串聯(lián)污泥濃縮離心機(jī)(12)、二回路離心泵(11)后連接污水進(jìn)口(8)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述平板膜組(2)包括數(shù)個(gè)單列平板膜元件(21)，單列平板膜元件(21)為中空結(jié)構(gòu)，單列平板膜元件(21)的頂部設(shè)有出水管(191)，出水管(191)均連接至集水管(19)，集水管(19)下游連接真空泵(20)后與出水池(21)連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述微孔曝氣排管(4)位于旋流剪切曝氣器(3)的下方。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述旋流剪切曝氣器(3)包括曝氣芯管(31)，曝氣芯管(31)的側(cè)壁設(shè)有與壁面相切的曝氣芯管污水進(jìn)口(32)，底端設(shè)有曝氣芯管進(jìn)氣口(33)，頂部設(shè)有曝氣出口(34)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述剪切曝氣器(3)的污水進(jìn)口為曝氣芯管污水進(jìn)口(32)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述各連通管路上均設(shè)有閥門。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述剪切曝氣器(3)和微孔曝氣排管(4)連通至空氣壓縮機(jī)(14)的管路上分別安裝有分管路氣體流量計(jì)(17)，分管路氣體流量計(jì)(17)與空氣壓縮機(jī)(14)之間的主管路上安裝有主管路氣體流量計(jì)(15)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，其特征在于，所述微孔曝氣排管4的微孔開孔方向朝下。

10.根據(jù)權(quán)利要求19所述的多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行污水處理的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、啟動(dòng)污水泵(7)，將污水池(6)中的污水輸送至平板膜生物反應(yīng)器(1)內(nèi)；S2、啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)(14)，再開啟微孔曝氣排管(4)，微孔曝氣排管(4)產(chǎn)生大尺度氣泡噴入平板膜生物反應(yīng)器(1)底部，使大尺度氣泡被氣泡分割組件(5)分割為中尺度氣泡后與污水充分混合；S3、開啟旋流剪切曝氣器(3)，將部分污水通過(guò)厭氧污泥脫硝罐(9)后輸送至旋流剪切曝氣器(3)的曝氣芯管污水進(jìn)口(32)；S4、將空氣通入曝氣芯管進(jìn)氣口(33)，使空氣和污水形成混合氣液兩相流，產(chǎn)生微尺度氣泡噴入平板膜生物反應(yīng)器(1)中；S5、調(diào)節(jié)微孔曝氣排管(4)的進(jìn)氣流量，使微孔曝氣排管(4)與旋流剪切曝氣器(3)的進(jìn)氣流量為1:3左右；S6、啟動(dòng)真空泵(20)，將處理后的污水從平板膜組(2)頂部連接的集水管(19)排出至出水池(21)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備及污水處理方法，結(jié)合旋流剪切曝氣器和微孔曝氣排管兩種氣泡發(fā)生裝置，采用多尺度氣泡的復(fù)合式曝氣方式，并將好氧生化反應(yīng)和膜組件清洗一體化，以實(shí)現(xiàn)更高效、低能耗、氧氣利用率高、膜組件清洗環(huán)保高效的污水處理。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種多功能復(fù)合式曝氣的膜生物反應(yīng)設(shè)備，包括平板膜生物反應(yīng)器、空氣壓縮機(jī)、污水池、水池，平板膜生物反應(yīng)器的上部設(shè)有污水進(jìn)口，平板膜生物反應(yīng)器的下部設(shè)有活性污泥進(jìn)口，平板膜生物反應(yīng)器的底部設(shè)有活性污泥出口，平板膜生物反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有平板膜組和復(fù)合曝氣裝置，復(fù)合曝氣裝置位于平板膜組下方，復(fù)合曝氣裝置包括剪切曝氣器和微孔曝氣排管，剪切曝氣器和微孔曝氣排管分別通過(guò)管路連通上游的空氣壓縮機(jī)，平板膜組頂部設(shè)有處理水出口，出口通過(guò)管路連通下游的出水池，污水池的管路經(jīng)由污水泵后分為兩條支路，支路一連通污水進(jìn)口，支路二連接厭氧污泥脫硝罐后與剪切曝氣器的污水進(jìn)口連通；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；所述活性污泥出口連接管路后分為兩條支路，支路一經(jīng)由一回路離心泵后連接活性污泥進(jìn)口，支路二依次串聯(lián)污泥濃縮離心機(jī)、二回路離心泵后連接污水進(jìn)口；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；所述平板膜組包括數(shù)個(gè)單列平板膜元件，單列平板膜元件為中空結(jié)構(gòu)，單列平板膜元件的頂部設(shè)有出水管，出水管均連接至集水管，集水管下游連接真空泵后與出水池連通；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；所述微孔曝氣排管位于旋流剪切曝氣器的下方；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；所述旋流剪切曝氣器包括曝氣芯管，曝氣芯管的側(cè)壁設(shè)有與壁面相切的曝氣芯管污水進(jìn)口，底端設(shè)有曝氣芯管進(jìn)氣口，頂部設(shè)有曝氣出口；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；剪切曝氣器的污水進(jìn)口為曝氣芯管污水進(jìn)口；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；所述各連通管路上均設(shè)有閥門；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；所述剪切曝氣器和微孔曝氣排管連通至空氣壓縮機(jī)的管路上分別安裝有分管路氣體流量計(jì)，分管路氣體流量計(jì)與空氣壓縮機(jī)之間的主管路上安裝有主管路氣體流量計(jì)；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；所述微孔曝氣排管的微孔開孔方向朝下；

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案；包括以下步驟：

S1、啟動(dòng)污水泵，將污水池中的污水輸送至平板膜生物反應(yīng)器內(nèi)；

S2、啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)，再開啟微孔曝氣排管，微孔曝氣排管產(chǎn)生大尺度氣泡噴入平板膜生物反應(yīng)器底部，使大尺度氣泡被氣泡分割組件分割為中尺度氣泡后與污水充分混合；

S3、開啟旋流剪切曝氣器，將部分污水通過(guò)厭氧污泥脫硝罐后輸送至旋流剪切曝氣器的曝氣芯管污水進(jìn)口；

S4、將空氣通入曝氣芯管進(jìn)氣口，使空氣和污水形成混合氣液兩相流，產(chǎn)生微尺度氣泡噴入平板膜生物反應(yīng)器中；

S5、調(diào)節(jié)微孔曝氣排管的進(jìn)氣流量，使微孔曝氣排管與旋流剪切曝氣器的進(jìn)氣流量為1:3左右；

S6、啟動(dòng)真空泵，將處理后的污水從平板膜組頂部連接的集水管排出至出水池。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明針對(duì)平板膜生物反應(yīng)器污水處理中好氧生化反應(yīng)和平板膜組清洗兩個(gè)階段對(duì)應(yīng)產(chǎn)生優(yōu)化尺寸氣泡，將好氧生化反應(yīng)和膜組件清洗一體化，具有反應(yīng)速率高，清洗效果好等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器曝氣、膜清洗、沉降、排水需要分別進(jìn)行的弊端，極大提高了污水處理效率。

(2)本發(fā)明結(jié)合旋流剪切曝氣器和微孔曝氣排管的發(fā)生特征，并結(jié)合氣泡分割組件，提供了適用于平板膜生物反應(yīng)設(shè)備的復(fù)合式氣泡發(fā)生方法，其中，所述微孔曝氣排管產(chǎn)生厘米尺度的大尺度氣泡，通過(guò)其運(yùn)動(dòng)變形產(chǎn)生的渦流攪拌作用，強(qiáng)化底部沉降的污泥懸浮；所述氣泡分割組件將產(chǎn)生的厘米尺度的大尺度氣泡分割為與膜間距尺寸相當(dāng)?shù)暮撩壮叨鹊闹谐叨葰馀�，在膜間氣升運(yùn)動(dòng)中受到浮力作用形成均質(zhì)高速柱塞流；所述旋流剪切曝氣器利用高速射流對(duì)氣泡剪切及拖曳的原理，產(chǎn)生微米尺度、空間分布均勻的微尺度氣泡，微尺度氣泡增加比表面積以增大氣液傳質(zhì)面積，同時(shí)，微尺度氣泡上升速度較慢，可延長(zhǎng)氧氣溶解時(shí)間，使水與氧氣充分接觸，促進(jìn)氧氣轉(zhuǎn)移；中尺度氣泡加強(qiáng)液體局部湍流，提高液相一側(cè)傳質(zhì)系數(shù)。兩者協(xié)同強(qiáng)化氣液傳質(zhì)速率，提高好氧生化反應(yīng)效果，同時(shí)可以顯著降低單位曝氣能耗。

(3)本發(fā)明采用的微孔曝氣排管上的微孔產(chǎn)生大尺度氣泡持續(xù)噴入平板膜生物反應(yīng)器，沖擊反應(yīng)器底部活性污泥使污水與活性污泥充分混合，產(chǎn)生的大尺度氣泡經(jīng)過(guò)平板膜組底部的氣泡分割組件后變?yōu)橹谐叨葰馀�，在膜間氣升運(yùn)動(dòng)中受到浮力作用形成均質(zhì)高速柱塞流，強(qiáng)化膜表面液體剪切作用，在不損傷膜組件的同時(shí)提升膜表面附著污泥清理效果。

（發(fā)明人：何慶生;楊強(qiáng);范景福;袁方;王貴賓;吳振虎）