一种改良型一体化膜生物反应器及其清洗方法和应用技术

本申请公开了一种改良型一体化膜生物反应器及其清洗方法和应用，属于工业废水处理领域。该改良型一体化膜生物反应器通过在膜箱四周设置双层环形网状电极，膜箱底部四角安装可拆卸式超声波探头，外接超声波发生器，形成超声电化学耦合MBR一体化装置。该装置利用超声电化学技术，提高电化学传质效率和催化氧化能力，强化高盐废水中有机物及氮类污染物的去除，提高系统处理效率；同时利用超声空化微射流改变污染物在电极和膜表面的吸附过程，并利用空化效应产生的数以万计的微小气泡“爆炸”不断地冲击膜表面，使膜表面及缝隙中的污垢迅速剥落，减少污染物积累，强化膜清洗效果，有效解决了现有MBR技术针对高盐废水处理效率低和膜污染严重等问题。膜污染严重等问题。膜污染严重等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种改良型一体化膜生物反应器及其清洗方法和应用


[0001]本申请属于工业废水处理
，具体涉及一种改良型一体化膜生物反应器及其清洗方法和应用。

技术介绍

[0002]膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)技术是将膜分离技术和传统污水生物处理技术有机结合，并大大强化生物处理技术的新型污水处理和回用技术，也称为膜分离活性污泥法。MBR反应器可分为一体式和分置式两类，一体化膜生物反应器是将膜组件放置在生物反应器内部，利用生物反应器内大量悬浮生长的污泥对污染物进行高效降解处理，同时反应器出水采用负压操作，利用泵的抽吸作用使生物处理的水从膜中心通道排出，经过高过滤精度的膜组件处理，保证了出水清澈透明，实现系统泥水分离。
[0003]MBR技术目前已应用于生活废水、城市污水、养殖废水、医药废水等废水处理领域，具有极其广阔的市场应用前景。但是，高盐废水处理效率低和膜污染等问题限制了其发展。一方面高盐废水往往伴随着高COD、高氮的特性，废水可生化性较差，污泥易发生污泥膨胀甚至污泥解体等情况，造成出水浊度升高，水质超标。另一方面由于污水中悬浮物、浊度、有机胶体等污染物较多，MBR运行中容易发生膜污染，导致膜阻塞引起膜通量下降或者跨膜压差上升，膜组件需要经常清洗甚至更换，影响工艺运行甚至导致出水超标。
[0004]因此，亟需解决在高盐废水环境下MBR处理效率低和膜污染严重的问题。
[0005]申请内容
[0006]1.要解决的问题
[0007]本申请针对上述高盐废水环境下MBR处理效率低和膜污染严重等问题之一，提供了一种改良型一体化膜生物反应器及其清洗方法和应用，该改良型膜生物反应器包括在膜生物反应器中的膜箱四周围绕设置双层环形网状电极，同时在膜箱的四个底角安装超声波探头，形成超声电化学耦合的一体化膜生物反应器装置。该装置在应用的过程中，开启双层环形网状电极和超声波探头，利用超声电化学技术，提高电化学传质效率和催化氧化能力，强化高盐废水中有机物及氮类污染物的去除，提高系统处理效率。同时，利用超声空化微射流改变污染物在电极和膜表面的吸附过程，利用空化效应产生的数以万计的微小气泡“爆炸”不断地冲击膜表面，使膜表面及缝隙中的污垢迅速剥落，减少污染物积累，强化膜清洗效果。
[0008]2.技术方案
[0009]为了解决上述问题，本申请所采用的技术方案如下：
[0010]本申请提供了一种改良型一体化膜生物反应器，该改良型一体化膜生物反应器包括膜处理组件、双层环形网状电极组件、超声组件和配套组件，其中膜处理组件包括位于膜箱内的膜架、中空纤维式膜组件、曝气管和集水管，曝气管设置在中空纤维式膜组件正下方，集水管与中空纤维式膜组件的出口连接；双层环形网状电极包括阴极、阳极，环绕膜处理组件四周设置；超声组件包括超声波探头和超声波发生器，超声波探头设置在膜箱的四
个底角，超声波发生器设置在膜生物反应器外侧，与超声波探头连接。
[0011]进一步地，上述双层环形网状电极的外层环形网状电极作为电化学的阳极，内层环形网状电极作为电化学的阴极。
[0012]进一步地，上述双层环形网状电极的阴极和阳极之间的距离为1～3mm。
[0013]进一步地，上述双层环形网状电极的网孔尺寸为(5～15)
×
(4～10)
×
(1～3)mm。
[0014]进一步地，上述双层环形网状电极可采用钛电极或钛涂层电极。
[0015]进一步地，上述双层环形网状电极与膜处理组件的膜架采用四根可拆卸式导杆连接。
[0016]进一步地，上述双层环形网状电极与外接电源组件连接，外接电源组件设置在膜生物反应器外侧。
[0017]进一步地，上述外接电源组件为高精度变频电源，输入电压380V，输入电流22A，输出电压0～10V，输出电流0～1200A。
[0018]进一步地，上述超声波探头为可拆卸式超声波探头，类型包括直探头、斜探头或带曲率探头中的一种或多种。
[0019]进一步地，上述超声波发生器的发生器功率为100～5000W，工作频率为20～200kHz。
[0020]进一步地，上述配套组件包括电源组件、鼓风机、水泵、加药系统等组件，鼓风机与曝气管连接；水泵包括反洗泵和产水泵，产水泵、反洗泵与集水管连接，反洗泵抽取部分膜产水用于反冲洗中空纤维式膜组件，产水泵用于抽出处理后的废水；加药系统与膜生物反应器连接，用于添加膜清洗过程中需要的酸碱药剂。
[0021]本申请还提供了上述一种改良型一体化膜生物反应器在处理高盐废水中的应用，包括停歇模式、反洗模式和高效模式，正常工况下系统以停歇方式运行；而在系统达到设计累计运行时间时，进入反洗模式；当系统处理高盐废水效率低下时，采用高效运行方式。
[0022]进一步地，上述停歇模式包括：当系统在停歇方式下运行时，各产水泵每过8～10分钟停运一段时间(1～2分钟)，只进行空气擦洗而不进行过滤；在停歇过程中不用透过液反洗，也不用加药。具体步骤如下：步骤一为过滤
‑
产水泵抽吸出水，时间8～10min；步骤二为停止产水泵
‑
鼓风机正常擦洗，时间1～2min。
[0023]进一步地，上述反洗模式：包括系统每间隔4～8小时(时间可调)进入反洗模式，步骤如下：步骤一为停止产水，鼓风机正常擦洗，反洗时间1～2分钟，反洗压力≤0.1MPa；步骤二为反洗泵开启，过滤水反向注入膜组件
‑
鼓风机正常擦洗，反洗压力≤100KPa，时间1～2min；步骤三为反洗结束，过滤
‑
产水泵抽吸出水。
[0024]进一步地，上述高效模式在来水负荷较高，前两种处理模式效率较低时开启，具体包括如下步骤：打开外接电源组件(高精度变频电源)，控制电流密度为10～100mA/cm2，超声频率为20～100kHz，时间5～15min；停止超声电化学，过滤
‑
产水泵抽吸出水，时间8～10min；停止产水泵，打开超声波，鼓风机正常擦洗，时间1～2min。
[0025]进一步地，上述步骤循环运行。
[0026]本申请还提供了上述一种改良型一体化膜生物反应器的清洗方法，包括维护性清洗和强力型清洗，维护性清洗的过程采用全自动控制，此类清洗持续时间较短，采用较低的化学药品浓度、清洗频率较高，其目的在于保持膜的透水性和延长恢复性清洗周期，维护性
清洗标准频率为每3～7天1次或者当抽吸压力≥30～50KPa时；强力型清洗过程用于在膜污堵后恢复膜的透水性，标准清洗频率为6～12个月一次或在线清洗完后抽吸压力依然无法下降到初始值(30～50KPa)时需进行浸泡清洗。
[0027]进一步地，上述维护性清洗程序包括：膜组停止产水，鼓风机正常擦洗；开启反洗泵，开启次氯酸钠加药泵，将100～300ppm的次氯酸钠溶液反向注入膜元件，反洗压力≤100KPa，反洗泵和加药泵停止，打开超声，工作频率为20～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改良型一体化膜生物反应器，其特征在于，所述反应器包括膜处理组件，双层环形网状电极组件、超声组件和配套组件，其中膜处理组件包括位于膜箱内的膜架、中空纤维式膜组件、曝气管和集水管，曝气管设置在中空纤维式膜组件正下方，集水管与中空纤维式膜组件的出口连接；双层环形网状电极包括阴极、阳极，环绕膜处理组件四周设置；超声组件包括超声波探头和超声波发生器，超声波探头设置在膜箱的四个底角，超声波发生器设置在膜生物反应器外侧，与超声波探头连接。2.根据权利要求1所述的一种改良型一体化膜生物反应器，其特征在于，所述双层环形网状电极的外层环形网状电极作为电化学的阳极，内层环形网状电极作为电化学的阴极，阴极和阳极之间的距离为1～3mm。3.根据权利要求2所述的一种改良型一体化膜生物反应器，其特征在于，所述双层环形网状电极的网孔尺寸为(5～15)
×
(4～10)
×
(1～3)mm。4.根据权利要求3所述的一种改良型一体化膜生物反应器，其特征在于，所述双层环形网状电极采用钛电极或钛涂层电极。5.根据权利要求4所述的一种改良型一体化膜生物反应器，其特征在于，所述双层环形网状电极与外接电源组件连接，外接电源组件设置在膜生物反应器外侧，外接电源组件为高精度变频电源。6.根据权利要求5所述的一种改良型一体化膜生物反应器，其特征在于，所述超声波探头为可拆卸式超声波探头，包括直探头、斜探头或带曲率探头中的一种或多种。7.根据权利要求5所述的一种改良型一体化膜生物反应器，其特征在于，所述外接电源组件为高精度变频电源，输入电压380V，输入电流22A，输出电压0～10V，输出电流0～1200A；所述超声波发生器的发生器功率为100～5000W,工作频率为20～200kHz。8.根据权利要求7所述的一种改良型一体化膜生物反应器，其特征在于，所述配套组件包括电源组件、鼓风机、水泵、加药系统组件，鼓风机与曝气管连接；水泵包括反洗泵和产水泵，产水泵、反洗泵与集水管连接，反洗泵抽取部分膜产水用于反冲洗中空纤维式膜组件，产水泵与集水管连接，用于抽出处理后的废水；加药系统与膜生物反应器连接，用于添加膜清洗过程中需要的酸碱药剂。9.权利要求1
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8任一所述的一种改良型一体化膜生物反应器在处理高盐废水中的应用，其特征在于，包括停歇模式、反洗模式和高效模式，正常工况下系统以停歇方式运行；而在系统达到设计累计运行时间时，进入反洗模式；当系统处理高盐废水效率低下时，采用高效运行方式，其中：所述停歇模式包括：当系统在停歇方式下运行时，各产水泵每过8～10分钟停运1～2分钟，只进行空气擦洗而不进行过滤；在停歇过程中不用透过液反洗，也不用加药；具体步骤如下：步骤一为过滤
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产水泵抽吸出水...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜笔存，高泽楠，许齐艳，于伟华，屈晋云，谈政焱，袁浩，林加文，刘文雨，张楚，
申请(专利权)人：南京环保产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：