一种蚕茧自生动态膜生物反应器的制造方法
一种蚕茧自生动态膜生物反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护领域，具体涉及一种蚕茧自生动态膜生物反应器。
【背景技术】
[0002]膜生物反应器(membrane b1reactor，MBR)是近来发展较迅速的一种污水治理工艺，它是由膜分离技术和生物反应技术相结合的生物化学反应系统。由于它以膜分离代替常规活性污泥中以重力进行沉降分离的二沉池，就大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高。作为一种新型的水处理技术，由于具有占地少、能耗低等优点，国内外都在努力研宄，将其推向实用阶段。MBR主要由膜组件和生物反应器两部分组成，生物反应器是使污染物得到降解，膜组件是起到过滤的作用，进一步净化水质。
[0003]现阶段制约膜生物反应器发展的一个问题在于膜材料相对昂贵且易于出现膜污染的特点。这时，自生动态膜生物反应器作为一个有益的研宄方向，在有效降低膜成本方面，起到了积极作用。所谓自生生物动态膜(self forming b1-dynamic membrane, SFDM)是指膜生物反应器中的活性污泥在膜材质表面所形成的一层生物动态膜，一般以大孔过滤材料(如普通筛网)为载体，利用其上生成的生物质层的截留作用实现膜过滤的功能。
[0004]应用这一原理建立的自生动态膜-生物反应器(SFDMBR)污水处理工艺，具有设备简单、操作简便、处理效果较好、费用较低等优点。已见公知的一般选用无纺布、钢丝网等作为自生动态膜生物反应器的膜基材(于妍等，动态膜生物反应器[P]，CN202246241 ;张文启等，一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器[P]，CN102452717)。但是无纺布、钢丝网等材料组成的基材，容易出现堵塞、易腐烂的现象。
[0005]也有添加悬浮填料等组成复合式自生动态膜反应器。如郭冀峰等，复合式自生动态膜生物反应器(HSFDMBR)处理含表面活性剂废水研宄[J]，中国给水排水，第24卷第1期，13-16，2008。
[0006]而将蚕茧作为基材应用于自生动态膜生物反应器中却未有报道。同时将该工艺通过改变运行状态使其形成生物接触氧化工艺则未见报道。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中存在的无纺布等材料的堵塞和易腐烂现象，本发明采用蚕茧作为自生动态膜反应器的基材，提供了一种运行方式灵活、节约能源，水处理效果佳的蚕茧自生动态膜生物反应器水处理装置，该系统具备传统自生动态膜生物反应器的功能，又具有生物接触氧化工艺进行多功能的运行，可以针对污水的进水水质进行变换处理。
[0008]为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案:
[0009]一种蚕茧自生动态膜生物反应器，包括反应器，反应器内放置膜基材及曝气装置，所述的曝气装置上设有至少一个曝气支管，所述的膜基材为蚕茧，曝气支管放置在蚕茧内。
[0010]具体的，所述的曝气支管放置在蚕茧形成的密闭空间内。
[0011]更具体的，所述的曝气支管的材料为PVC或有机玻璃，曝气支管的孔径为0.2?
0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm。
[0012]进一步的，该反应器包括:配水区、处理区和集水区，所述的配水区进行污水的收集和前处理，处理区将来自配水区的污水进行净化处理，集水区收集处理区净化后污水的收集；
[0013]所述的曝气支管支撑蚕茧放置在处理区内进行污水的净化处理。
[0014]更进一步的，所述的处理区内设有第一处理管和第二曝气管，沿第一处理管长度方向设置多个连通的曝气支管，曝气支管外包裹蚕茧。
[0015]再进一步的，处理区内还设有第二处理管，沿第二处理管长度方向设置多个连通的曝气支管，曝气支管外包裹蚕茧。
[0016]一种蚕茧自生动态膜生物反应器的加工方法，该方法包括:将曝气支管植入蚕茧内。
[0017]具体的，将所述的曝气支管植入蚕茧内的加工方法包括:将蚕茧开口，于蚕茧开口处将曝气支管植入，蚕茧的开口缝合后再用硅烷偶联剂将缝合口粘结；将缝合粘结后的蚕茧微波辐照后自然晾干即得。
[0018]与现有技术相比，本发明的优点为:
[0019](I)采用蚕茧作为自生动态膜的基材，不仅不易腐烂，而且不用另做基材，节省原材料，简便易得；用途较多，实现生物接触氧化工艺以及自生动态膜生物反应器污水处理工艺的相互转变；
[0020](2)可根据进水的水质情况进行多种方式处理，即可实现多功能、多工艺运行。例如:当进水水质较差，而出水水质不要求回用时，可采用生物接触氧化工艺方式对污水进行处理；当进水水质较差，而出水水质要求回用时，可采用自生动态膜生物反应器工艺方式处理污水；当进水为高氨氮污水时，可采用双曝气型生物接触氧化工艺的方式进行污水处理；
[0021](3)本发明采用蚕茧膜内曝气方式，可实现微气泡曝气，可更大限度的提高曝气效率。同时通过该种曝气方式解决了自生动态膜生物反应器膜易堵塞的问题，自流出水，不需要传统膜生物反应器的自吸泵吸水，节约能源。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的蚕茧自生动态膜生物反应器结构示意图；
[0023]图2为本发明蚕茧与曝气支管间的安装示意图；
[0024]图中标号分别表示:1-配水区、101-第一曝气管、102-进水泵、103-进水管、104-流量计、2-处理区、201-第一处理管、202-第二处理管、203-第二曝气管、204-第一出水管、205-第二出水管、206-曝气支管、2061-连接头、207-蚕茧、208-电动阀、3-集水区、4-第一阀门、5-第二阀门、6-外部风机、7-第三阀门；
[0025]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细描述。
【具体实施方式】
[0026]本发明采用蚕茧作为自生动态膜的膜基材，不仅不易腐烂，而且不用另做基材，节省原材料，简便易得；用途较多，实现生物接触氧化工艺以及自生动态膜生物反应器污水处理工艺的相互转变；
[0027]本发明的反应器包括配水区、处理区和集水区，配水区进行污水的收集和前处理，处理区将来自配水区的污水进行净化处理，集水区收集处理区净化后污水的收集；通过三者间的连续工作过程实现了污水的连续处理，且能根据不同的水质要求进行不同的处理工艺，方便进行各个工艺间的相互转换，不仅节省了装置的制作费用，同时占地面积小，更适合大规模的污水处理过程；
[0028]蚕茧内部有穿孔曝气管，该曝气支管呈柱形将蚕茧固定，具有三个功能，其一固定蚕茧，作为蚕茧自生动态膜的支架；其二收集蚕茧自生动态膜的滤后水；其三作为生物接触氧化工艺的膜内曝气，同时可用于自生动态膜生物反应器的膜清洗，解决了自生动态膜生物反应器膜易堵塞的问题；曝气支管的材料为PVC或有机玻璃，曝气支管的尺寸根据蚕茧的尺寸大小进行设计，一般家蚕蚕茧为椭圆形，其长轴1.5cm左右，其短轴1cm左右，所以本发明的曝气支管的管径为1cm，曝气支管长为1.5cm，曝气支管的孔径为0.2?0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm ;曝气支管上的穿孔越多，水量收集速度越快，曝气量越大，水处理效果越好。
[0029]结合图2，本发明所述的蚕茧采用同一批次的，即种属相同的蚕所生产的蚕茧；曝气支管植入蚕茧的加工方法包括:
[0030](1)将蚕茧207自1/3处剪开，在剩余的2/3蚕茧207内植入曝气支管206，使曝气支管206上的连接头2061由蚕茧207上的开口伸出蚕茧外，仅需要将蚕茧207包裹曝气支管206即可，将2/3蚕茧207的开口尽量靠近连接头2061用蚕丝线缝合，再利用硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)将缝合的蚕茧207开口粘结在连接头2061的管外壁上；
[0031](2)将步骤(1)得到的植入曝气支管206的蚕茧207置入微波炉中(300W)辐照10秒，使粘合剂将蚕茧207的缝合处与连接头2061更加牢固的粘合，自然晾干即可；
[0032](3)将所需数量的植入曝气支管206的蚕茧207经过(1)和⑵处理后通过连接头2061依次安装在第一处理管201 (或第二处理管202)上，完成制作。
[0033]本发明的蚕茧自生动态膜生物反应器的工作过程如下:
[0034](1)当进水水质较差，而出水水质不要求回用时本反应器以生物接触氧化工艺方式运行，具体方式为:
[0035]活性污泥在蚕茧207表面形成一层生物动态膜，经过配水区1的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2 ;此时曝气方式为下部第二曝气管203穿孔曝气，配水区1内的第一曝气管101及蚕茧207内部的曝气支管206通过第二阀门5关闭，电动阀208关闭；此时蚕茧207作为生物接触氧化工艺的填料，填料上的生物膜在第二曝气管203曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除，出水经第一出水管204自流出水进入集水区3，而达到用户的要求。
[0036](2)进水水质差，而出水水质要求回用时本反应器以自生动态膜生物反应器工艺方式运行，具体方式为:
[0037]经过配水区1的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2，配水区1内的第一曝气管101启动，对储存的废水进行预曝气；此时处理区2内的曝气方式为第二曝气管203的下部穿孔曝气，反应器中的活性污泥对进水中的有机物进行降解去除，此时蚕茧207作为自生动态膜生物反应器的膜组件，进一步使水中污染物质截留；出水经蚕茧207过滤后进入蚕茧207内部，通过内部曝气支管206中的微孔进行收集，电动阀11开启，经由第二出水管205出水进入集水区3，此时集水区3可作为回用水收集池，即中水池，而达到用户的要求。
[0038](3)进水为高氨氮污水时本反应器以双曝气型生物接触氧化工艺方式运行，具体方式为:
[0039]经过配水区I的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2，配水区I内的第一曝气管101启动，对储存废水进行预曝气；此时处理区2内的曝气方式为第二曝气管203的下部穿孔曝气+蚕茧207内部曝气支管206的微孔曝气同时进行，电动阀11处于关闭状态；此时蚕茧207作为生物接触氧化工艺的填料，填料 上的生物膜在第二曝气管203曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除；同时由于双曝气的方式，可以最大限度的进行硝化作用去除氨氮，出水经第一出水管204自流出水进入集水区3，而达到用户的要求。
[0040]以下是发明人给出的具体实施例:
[0041]实施例1:
[0042]结合图1，本实施例的蚕茧自生动态生物膜反应器包括配水区1、处理区2和集水区3，配水区I进行污水的收集和前处理，处理区2将来自配水区I的污水进行净化处理，集水区3收集处理区2净化后污水的收集，其中:
[0043]配水区I中设有第一曝气管101、进水泵102、进水管103和流量计104，第一曝气管101安装在配水区I的底部，第一曝气管101为穿孔曝气管，进水泵102也设置在配水区I的底部，进水管103的一端连接配水区I内的进水本102，进水管103的另一端深入处理区2，进水管103上设置流量计104 ;
[0044]处理区2内设有第一处理管201、第二处理管202、第二曝气管203、第一出水管204、第二出水管205、曝气支管206、蚕茧207和电动阀208，第一处理管201、第二处理管202和第二曝气管203由上到下依次设置在处理区2内，沿第一处理管201的长度方向依次设置5个曝气支管206，每个曝气支管的外部包裹一个蚕茧207，沿第二处理管202的长度方向依次设置5个曝气支管206，每个曝气支管的外部包裹一个蚕茧207，第一处理管201和第二处理管202伸出处理区2外与第二出水管205连通，第二出水管205深入集水区3，在第二出水管205上设置电动阀208控制是否出水；第一出水管204与处理区2的上侧部连通并深入集水区3 ;第一出水管204为蚕茧自生动态膜自由出流管，第二出水管205为改变运行状态的生物接触氧化工艺出水管；第二曝气管203设置在处理区2内的底部，第二曝气管203为PVC或PPR材质的曝气管网，该曝气管网包括有两根曝气主管，两根曝气主管均为穿孔曝气管；
[0045]本实施例的反应器还包括第一阀门4、第二阀门5、外部风机6和第三阀门7，外部风机6分别与第一曝气管101、第二曝气管203和第二出水管连通，第一阀门4控制与第二排水管205连通的第一处理管201和第二处理管202上的曝气支管206是否曝气，第二阀门5控制第二曝气管是否曝气，第三阀门7控制第一曝气管是否曝气，从而进行不同的生物处理工艺的过程。
[0046]实施例2:
[0047]采用实施例1中的反应器进行生活污水的处理，过程如下:
[0048]经过配水区I的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2 ;此时曝气方式为下部第二曝气管203穿孔曝气，配水区I内的第一曝气管101及蚕茧207内部的曝气支管206通过第二阀门5关闭，电动阀208关闭；此时蚕茧207作为生物接触氧化工艺的填料，填料上的生物膜在第二曝气管203曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除，出水经第一出水管204自流出水进入集水区3 ；
[0049]生活污水的主要污染物指标COD = 300mg/L, BOD5= 200mg/L, NH 3_N = 40mg/L，TN=50mg/Lo
[0050]本实施例采用的蚕茧为普通家蚕的蚕茧(椭圆形，长轴1.5cm左右，短轴Icm左右)，曝气支管的管径为1cm，曝气支管长为1.5cm，曝气支管的孔径为0.2?0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm ;结构为框架支撑。
[0051]由于蚕茧表面易于挂膜，附着的生物膜起到了去除污染物的作用。处理后出水COD=50mg/L,BOD5= 10mg/L，NH3-N = 5mg/L，TN = 20mg/L。出水水质可达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的二级标准。
[0052]实施例3:
[0053]经过配水区I的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2，配水区I内的第一曝气管101启动，对储存的废水进行预曝气；此时处理区2内的曝气方式为第二曝气管203的下部穿孔曝气，反应器中的活性污泥对进水中的有机物进行降解去除，此时蚕茧207作为自生动态膜生物反应器的膜组件，进一步使水中污染物质截留；出水经蚕茧207过滤后进入蚕茧207内部，通过内部曝气支管206中的微孔进行收集，电动阀11开启，经由第二出水管205出水进入集水区3，此时集水区3可作为回用水收集池；此时集水区3可作为回用水收集池，即中水池；
[0054]本实施例采用的蚕茧为普通家蚕的蚕茧(椭圆形，长轴1.5cm左右，短轴Icm左右)，曝气支管的管径为1cm，曝气支管长为1.5cm，曝气支管的孔径为0.2?0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm ;结构为框架支撑。
[0055]膜生物反应器中的污泥浓度保持在10g/L，为了避免膜堵塞，蚕茧内部曝气支管206中的微孔曝气每隔一定周期开启(视膜污染情况而定)，进行曝气反冲，以解决膜堵塞冋题。
[0056]将上述所得膜生物反应器工艺处理生活污水，生活污水的主要污染物指标COD =300mg/L，BOD5= 200mg/L，NH 3_N = 40mg/L，TN = 50mg/L，SS = 200mg/L。处理后出水 COD=10mg/L，BOD5= 5mg/L，NH3-N ^ Omg/L，TN = 15mg/，SS = 2mg/L。
[0057]出水水质可达到能够达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)和《城市污水再生利用景观用水水质标准》(GB/T18921-2002)的要求。由于膜过滤作用，可使其中出水细菌总数为O。达到中水回用。
[0058]实施例4:
[0059]经过配水区I的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2，配水区I内的第一曝气管101启动，对储存废水进行预曝气；此时处理区2内的曝气方式为第二曝气管203的下部穿孔曝气+蚕茧207内部曝气支管206的微孔曝气同时进行，电动阀11处于关闭状态；此时蚕茧207作为生物接触氧化工艺的填料，填料上的生物膜在第二曝气管203曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除；同时由于双曝气的方式，可以最大限度的进行硝化作用去除氨氮，出水经第一出水管204自流出水进入集水区3 ；
[0060]本实施例采用的蚕茧为普通家蚕的蚕茧(椭圆形，长轴1.5cm左右，短轴1cm左右)，曝气支管的管径为1cm，曝气支管长为1.5cm，曝气支管的孔径为0.2?0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm ;结构为框架支撑。
[0061 ] 将上述所得蚕茧自生动态膜生物反应器处理高氨氮废水，选取受氨氮污染的河道水。在进水 CODCr，COD^, NH3-N，SS，TP, TN 分别为:30mg/L, 50mg/L，25mg/L，50mg/L，0.4mg/L，30mg/L时，工艺处理后出水水质分别为:15mg/L以下，2mg/L以下，0.5mg/L以下，5mg/L以下，1NTU以下，0.lmg/L以下，10mg/L以下。从《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的氨氮高度超标的劣5类水达到第2类水的要求。出水水质可达到修复受污染水体的功能。
【主权项】
1.一种蚕茧自生动态膜生物反应器，包括反应器，反应器内放置膜基材及曝气装置，其特征在于，所述的曝气装置上设有至少一个曝气支管，所述的膜基材为蚕茧(207)，曝气支管(206)放置在蚕茧(207)内。2.如权利要求1所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，所述的曝气支管(206)放置在蚕茧(207)形成的密闭空间内。3.如权利要求1或2所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，所述的曝气支管(206)的材料为PVC或有机玻璃，曝气支管(206)的孔径为0.2?0.3cm,曝气支管(206)的孔间隔为0.3?0.5cm。4.如权利要求1或2所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，该反应器包括:配水区(1)、处理区⑵和集水区(3)，所述的配水区(1)进行污水的收集和前处理，处理区(2)将来自配水区(1)的污水进行净化处理，集水区(3)收集处理区(2)净化后污水的收集;所述的曝气支管(206)支撑蚕茧(207)放置在处理区(2)内进行污水的净化处理。5.如权利要求4所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，所述的处理区(2)内设有第一处理管(201)和第二曝气管(203)，沿第一处理管(201)长度方向设置多个连通的曝气支管(206)，曝气支管(206)外包裹蚕茧(207)。6.如权利要求5所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，处理区(2)内还设有第二处理管(202)，沿第二处理管(202)长度方向设置多个连通的曝气支管(206)，曝气支管(206)外包裹蚕茧(207)。7.一种蚕茧自生动态膜生物反应器的加工方法，其特征在于，该方法包括:将曝气支管(206)植入蚕茧(207)内。8.如权利要求7所述的蚕茧自生动态膜生物反应器的加工方法，其特征在于，将所述的曝气支管(206)植入蚕茧(207)内的加工方法包括:将蚕茧(207)开口，于蚕茧开口处将曝气支管(206)植入，蚕茧(207)的开口缝合后再用硅烷偶联剂将缝合口粘结；将缝合粘结后的蚕茧(207)微波辐照后自然晾干即得。
【专利摘要】本发明公开了一种蚕茧自生动态膜生物反应器，蚕茧在生物反应器内部，以形成蚕茧自生动态膜生物反应器；反应器两侧分别设置有配水区和集水区，配水区和反应器之间由泵相连接，形成可针对污水的进水水质进行相应调整的蚕茧自生动态膜生物反应器。其运行方式灵活、节约能源，水处理效果佳；既具备自生动态膜生物反应器的功能，又具有生物接触氧化工艺的功能，可进行多功能的水处理运行方式。
【IPC分类】C02F3/12
【公开号】CN104891645
【申请号】CN201510288272
【发明人】郭冀峰, 张承铭, 黄宇华, 付少杰, 关卫省
【申请人】长安大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护领域，具体涉及一种蚕茧自生动态膜生物反应器。
【背景技术】
[0002]膜生物反应器(membrane b1reactor，MBR)是近来发展较迅速的一种污水治理工艺，它是由膜分离技术和生物反应技术相结合的生物化学反应系统。由于它以膜分离代替常规活性污泥中以重力进行沉降分离的二沉池，就大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高。作为一种新型的水处理技术，由于具有占地少、能耗低等优点，国内外都在努力研宄，将其推向实用阶段。MBR主要由膜组件和生物反应器两部分组成，生物反应器是使污染物得到降解，膜组件是起到过滤的作用，进一步净化水质。
[0003]现阶段制约膜生物反应器发展的一个问题在于膜材料相对昂贵且易于出现膜污染的特点。这时，自生动态膜生物反应器作为一个有益的研宄方向，在有效降低膜成本方面，起到了积极作用。所谓自生生物动态膜(self forming b1-dynamic membrane, SFDM)是指膜生物反应器中的活性污泥在膜材质表面所形成的一层生物动态膜，一般以大孔过滤材料(如普通筛网)为载体，利用其上生成的生物质层的截留作用实现膜过滤的功能。
[0004]应用这一原理建立的自生动态膜-生物反应器(SFDMBR)污水处理工艺，具有设备简单、操作简便、处理效果较好、费用较低等优点。已见公知的一般选用无纺布、钢丝网等作为自生动态膜生物反应器的膜基材(于妍等，动态膜生物反应器[P]，CN202246241 ;张文启等，一种污水处理用无纺布絮体动态膜生物反应器[P]，CN102452717)。但是无纺布、钢丝网等材料组成的基材，容易出现堵塞、易腐烂的现象。
[0005]也有添加悬浮填料等组成复合式自生动态膜反应器。如郭冀峰等，复合式自生动态膜生物反应器(HSFDMBR)处理含表面活性剂废水研宄[J]，中国给水排水，第24卷第1期，13-16，2008。
[0006]而将蚕茧作为基材应用于自生动态膜生物反应器中却未有报道。同时将该工艺通过改变运行状态使其形成生物接触氧化工艺则未见报道。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中存在的无纺布等材料的堵塞和易腐烂现象，本发明采用蚕茧作为自生动态膜反应器的基材，提供了一种运行方式灵活、节约能源，水处理效果佳的蚕茧自生动态膜生物反应器水处理装置，该系统具备传统自生动态膜生物反应器的功能，又具有生物接触氧化工艺进行多功能的运行，可以针对污水的进水水质进行变换处理。
[0008]为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案:
[0009]一种蚕茧自生动态膜生物反应器，包括反应器，反应器内放置膜基材及曝气装置，所述的曝气装置上设有至少一个曝气支管，所述的膜基材为蚕茧，曝气支管放置在蚕茧内。
[0010]具体的，所述的曝气支管放置在蚕茧形成的密闭空间内。
[0011]更具体的，所述的曝气支管的材料为PVC或有机玻璃，曝气支管的孔径为0.2?
0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm。
[0012]进一步的，该反应器包括:配水区、处理区和集水区，所述的配水区进行污水的收集和前处理，处理区将来自配水区的污水进行净化处理，集水区收集处理区净化后污水的收集；
[0013]所述的曝气支管支撑蚕茧放置在处理区内进行污水的净化处理。
[0014]更进一步的，所述的处理区内设有第一处理管和第二曝气管，沿第一处理管长度方向设置多个连通的曝气支管，曝气支管外包裹蚕茧。
[0015]再进一步的，处理区内还设有第二处理管，沿第二处理管长度方向设置多个连通的曝气支管，曝气支管外包裹蚕茧。
[0016]一种蚕茧自生动态膜生物反应器的加工方法，该方法包括:将曝气支管植入蚕茧内。
[0017]具体的，将所述的曝气支管植入蚕茧内的加工方法包括:将蚕茧开口，于蚕茧开口处将曝气支管植入，蚕茧的开口缝合后再用硅烷偶联剂将缝合口粘结；将缝合粘结后的蚕茧微波辐照后自然晾干即得。
[0018]与现有技术相比，本发明的优点为:
[0019](I)采用蚕茧作为自生动态膜的基材，不仅不易腐烂，而且不用另做基材，节省原材料，简便易得；用途较多，实现生物接触氧化工艺以及自生动态膜生物反应器污水处理工艺的相互转变；
[0020](2)可根据进水的水质情况进行多种方式处理，即可实现多功能、多工艺运行。例如:当进水水质较差，而出水水质不要求回用时，可采用生物接触氧化工艺方式对污水进行处理；当进水水质较差，而出水水质要求回用时，可采用自生动态膜生物反应器工艺方式处理污水；当进水为高氨氮污水时，可采用双曝气型生物接触氧化工艺的方式进行污水处理；
[0021](3)本发明采用蚕茧膜内曝气方式，可实现微气泡曝气，可更大限度的提高曝气效率。同时通过该种曝气方式解决了自生动态膜生物反应器膜易堵塞的问题，自流出水，不需要传统膜生物反应器的自吸泵吸水，节约能源。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的蚕茧自生动态膜生物反应器结构示意图；
[0023]图2为本发明蚕茧与曝气支管间的安装示意图；
[0024]图中标号分别表示:1-配水区、101-第一曝气管、102-进水泵、103-进水管、104-流量计、2-处理区、201-第一处理管、202-第二处理管、203-第二曝气管、204-第一出水管、205-第二出水管、206-曝气支管、2061-连接头、207-蚕茧、208-电动阀、3-集水区、4-第一阀门、5-第二阀门、6-外部风机、7-第三阀门；
[0025]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细描述。
【具体实施方式】
[0026]本发明采用蚕茧作为自生动态膜的膜基材，不仅不易腐烂，而且不用另做基材，节省原材料，简便易得；用途较多，实现生物接触氧化工艺以及自生动态膜生物反应器污水处理工艺的相互转变；
[0027]本发明的反应器包括配水区、处理区和集水区，配水区进行污水的收集和前处理，处理区将来自配水区的污水进行净化处理，集水区收集处理区净化后污水的收集；通过三者间的连续工作过程实现了污水的连续处理，且能根据不同的水质要求进行不同的处理工艺，方便进行各个工艺间的相互转换，不仅节省了装置的制作费用，同时占地面积小，更适合大规模的污水处理过程；
[0028]蚕茧内部有穿孔曝气管，该曝气支管呈柱形将蚕茧固定，具有三个功能，其一固定蚕茧，作为蚕茧自生动态膜的支架；其二收集蚕茧自生动态膜的滤后水；其三作为生物接触氧化工艺的膜内曝气，同时可用于自生动态膜生物反应器的膜清洗，解决了自生动态膜生物反应器膜易堵塞的问题；曝气支管的材料为PVC或有机玻璃，曝气支管的尺寸根据蚕茧的尺寸大小进行设计，一般家蚕蚕茧为椭圆形，其长轴1.5cm左右，其短轴1cm左右，所以本发明的曝气支管的管径为1cm，曝气支管长为1.5cm，曝气支管的孔径为0.2?0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm ;曝气支管上的穿孔越多，水量收集速度越快，曝气量越大，水处理效果越好。
[0029]结合图2，本发明所述的蚕茧采用同一批次的，即种属相同的蚕所生产的蚕茧；曝气支管植入蚕茧的加工方法包括:
[0030](1)将蚕茧207自1/3处剪开，在剩余的2/3蚕茧207内植入曝气支管206，使曝气支管206上的连接头2061由蚕茧207上的开口伸出蚕茧外，仅需要将蚕茧207包裹曝气支管206即可，将2/3蚕茧207的开口尽量靠近连接头2061用蚕丝线缝合，再利用硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)将缝合的蚕茧207开口粘结在连接头2061的管外壁上；
[0031](2)将步骤(1)得到的植入曝气支管206的蚕茧207置入微波炉中(300W)辐照10秒，使粘合剂将蚕茧207的缝合处与连接头2061更加牢固的粘合，自然晾干即可；
[0032](3)将所需数量的植入曝气支管206的蚕茧207经过(1)和⑵处理后通过连接头2061依次安装在第一处理管201 (或第二处理管202)上，完成制作。
[0033]本发明的蚕茧自生动态膜生物反应器的工作过程如下:
[0034](1)当进水水质较差，而出水水质不要求回用时本反应器以生物接触氧化工艺方式运行，具体方式为:
[0035]活性污泥在蚕茧207表面形成一层生物动态膜，经过配水区1的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2 ;此时曝气方式为下部第二曝气管203穿孔曝气，配水区1内的第一曝气管101及蚕茧207内部的曝气支管206通过第二阀门5关闭，电动阀208关闭；此时蚕茧207作为生物接触氧化工艺的填料，填料上的生物膜在第二曝气管203曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除，出水经第一出水管204自流出水进入集水区3，而达到用户的要求。
[0036](2)进水水质差，而出水水质要求回用时本反应器以自生动态膜生物反应器工艺方式运行，具体方式为:
[0037]经过配水区1的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2，配水区1内的第一曝气管101启动，对储存的废水进行预曝气；此时处理区2内的曝气方式为第二曝气管203的下部穿孔曝气，反应器中的活性污泥对进水中的有机物进行降解去除，此时蚕茧207作为自生动态膜生物反应器的膜组件，进一步使水中污染物质截留；出水经蚕茧207过滤后进入蚕茧207内部，通过内部曝气支管206中的微孔进行收集，电动阀11开启，经由第二出水管205出水进入集水区3，此时集水区3可作为回用水收集池，即中水池，而达到用户的要求。
[0038](3)进水为高氨氮污水时本反应器以双曝气型生物接触氧化工艺方式运行，具体方式为:
[0039]经过配水区I的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2，配水区I内的第一曝气管101启动，对储存废水进行预曝气；此时处理区2内的曝气方式为第二曝气管203的下部穿孔曝气+蚕茧207内部曝气支管206的微孔曝气同时进行，电动阀11处于关闭状态；此时蚕茧207作为生物接触氧化工艺的填料，填料 上的生物膜在第二曝气管203曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除；同时由于双曝气的方式，可以最大限度的进行硝化作用去除氨氮，出水经第一出水管204自流出水进入集水区3，而达到用户的要求。
[0040]以下是发明人给出的具体实施例:
[0041]实施例1:
[0042]结合图1，本实施例的蚕茧自生动态生物膜反应器包括配水区1、处理区2和集水区3，配水区I进行污水的收集和前处理，处理区2将来自配水区I的污水进行净化处理，集水区3收集处理区2净化后污水的收集，其中:
[0043]配水区I中设有第一曝气管101、进水泵102、进水管103和流量计104，第一曝气管101安装在配水区I的底部，第一曝气管101为穿孔曝气管，进水泵102也设置在配水区I的底部，进水管103的一端连接配水区I内的进水本102，进水管103的另一端深入处理区2，进水管103上设置流量计104 ;
[0044]处理区2内设有第一处理管201、第二处理管202、第二曝气管203、第一出水管204、第二出水管205、曝气支管206、蚕茧207和电动阀208，第一处理管201、第二处理管202和第二曝气管203由上到下依次设置在处理区2内，沿第一处理管201的长度方向依次设置5个曝气支管206，每个曝气支管的外部包裹一个蚕茧207，沿第二处理管202的长度方向依次设置5个曝气支管206，每个曝气支管的外部包裹一个蚕茧207，第一处理管201和第二处理管202伸出处理区2外与第二出水管205连通，第二出水管205深入集水区3，在第二出水管205上设置电动阀208控制是否出水；第一出水管204与处理区2的上侧部连通并深入集水区3 ;第一出水管204为蚕茧自生动态膜自由出流管，第二出水管205为改变运行状态的生物接触氧化工艺出水管；第二曝气管203设置在处理区2内的底部，第二曝气管203为PVC或PPR材质的曝气管网，该曝气管网包括有两根曝气主管，两根曝气主管均为穿孔曝气管；
[0045]本实施例的反应器还包括第一阀门4、第二阀门5、外部风机6和第三阀门7，外部风机6分别与第一曝气管101、第二曝气管203和第二出水管连通，第一阀门4控制与第二排水管205连通的第一处理管201和第二处理管202上的曝气支管206是否曝气，第二阀门5控制第二曝气管是否曝气，第三阀门7控制第一曝气管是否曝气，从而进行不同的生物处理工艺的过程。
[0046]实施例2:
[0047]采用实施例1中的反应器进行生活污水的处理，过程如下:
[0048]经过配水区I的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2 ;此时曝气方式为下部第二曝气管203穿孔曝气，配水区I内的第一曝气管101及蚕茧207内部的曝气支管206通过第二阀门5关闭，电动阀208关闭；此时蚕茧207作为生物接触氧化工艺的填料，填料上的生物膜在第二曝气管203曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除，出水经第一出水管204自流出水进入集水区3 ；
[0049]生活污水的主要污染物指标COD = 300mg/L, BOD5= 200mg/L, NH 3_N = 40mg/L，TN=50mg/Lo
[0050]本实施例采用的蚕茧为普通家蚕的蚕茧(椭圆形，长轴1.5cm左右，短轴Icm左右)，曝气支管的管径为1cm，曝气支管长为1.5cm，曝气支管的孔径为0.2?0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm ;结构为框架支撑。
[0051]由于蚕茧表面易于挂膜，附着的生物膜起到了去除污染物的作用。处理后出水COD=50mg/L,BOD5= 10mg/L，NH3-N = 5mg/L，TN = 20mg/L。出水水质可达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的二级标准。
[0052]实施例3:
[0053]经过配水区I的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2，配水区I内的第一曝气管101启动，对储存的废水进行预曝气；此时处理区2内的曝气方式为第二曝气管203的下部穿孔曝气，反应器中的活性污泥对进水中的有机物进行降解去除，此时蚕茧207作为自生动态膜生物反应器的膜组件，进一步使水中污染物质截留；出水经蚕茧207过滤后进入蚕茧207内部，通过内部曝气支管206中的微孔进行收集，电动阀11开启，经由第二出水管205出水进入集水区3，此时集水区3可作为回用水收集池；此时集水区3可作为回用水收集池，即中水池；
[0054]本实施例采用的蚕茧为普通家蚕的蚕茧(椭圆形，长轴1.5cm左右，短轴Icm左右)，曝气支管的管径为1cm，曝气支管长为1.5cm，曝气支管的孔径为0.2?0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm ;结构为框架支撑。
[0055]膜生物反应器中的污泥浓度保持在10g/L，为了避免膜堵塞，蚕茧内部曝气支管206中的微孔曝气每隔一定周期开启(视膜污染情况而定)，进行曝气反冲，以解决膜堵塞冋题。
[0056]将上述所得膜生物反应器工艺处理生活污水，生活污水的主要污染物指标COD =300mg/L，BOD5= 200mg/L，NH 3_N = 40mg/L，TN = 50mg/L，SS = 200mg/L。处理后出水 COD=10mg/L，BOD5= 5mg/L，NH3-N ^ Omg/L，TN = 15mg/，SS = 2mg/L。
[0057]出水水质可达到能够达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)和《城市污水再生利用景观用水水质标准》(GB/T18921-2002)的要求。由于膜过滤作用，可使其中出水细菌总数为O。达到中水回用。
[0058]实施例4:
[0059]经过配水区I的废水经进水泵102和进水管103进入处理区2，配水区I内的第一曝气管101启动，对储存废水进行预曝气；此时处理区2内的曝气方式为第二曝气管203的下部穿孔曝气+蚕茧207内部曝气支管206的微孔曝气同时进行，电动阀11处于关闭状态；此时蚕茧207作为生物接触氧化工艺的填料，填料上的生物膜在第二曝气管203曝气的条件下，对进水中的有机物进行降解，一方面生物膜不断地更新，另一方面使废水污染物质得到去除；同时由于双曝气的方式，可以最大限度的进行硝化作用去除氨氮，出水经第一出水管204自流出水进入集水区3 ；
[0060]本实施例采用的蚕茧为普通家蚕的蚕茧(椭圆形，长轴1.5cm左右，短轴1cm左右)，曝气支管的管径为1cm，曝气支管长为1.5cm，曝气支管的孔径为0.2?0.3cm，曝气支管的孔间隔为0.3?0.5cm ;结构为框架支撑。
[0061 ] 将上述所得蚕茧自生动态膜生物反应器处理高氨氮废水，选取受氨氮污染的河道水。在进水 CODCr，COD^, NH3-N，SS，TP, TN 分别为:30mg/L, 50mg/L，25mg/L，50mg/L，0.4mg/L，30mg/L时，工艺处理后出水水质分别为:15mg/L以下，2mg/L以下，0.5mg/L以下，5mg/L以下，1NTU以下，0.lmg/L以下，10mg/L以下。从《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的氨氮高度超标的劣5类水达到第2类水的要求。出水水质可达到修复受污染水体的功能。
【主权项】
1.一种蚕茧自生动态膜生物反应器，包括反应器，反应器内放置膜基材及曝气装置，其特征在于，所述的曝气装置上设有至少一个曝气支管，所述的膜基材为蚕茧(207)，曝气支管(206)放置在蚕茧(207)内。2.如权利要求1所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，所述的曝气支管(206)放置在蚕茧(207)形成的密闭空间内。3.如权利要求1或2所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，所述的曝气支管(206)的材料为PVC或有机玻璃，曝气支管(206)的孔径为0.2?0.3cm,曝气支管(206)的孔间隔为0.3?0.5cm。4.如权利要求1或2所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，该反应器包括:配水区(1)、处理区⑵和集水区(3)，所述的配水区(1)进行污水的收集和前处理，处理区(2)将来自配水区(1)的污水进行净化处理，集水区(3)收集处理区(2)净化后污水的收集;所述的曝气支管(206)支撑蚕茧(207)放置在处理区(2)内进行污水的净化处理。5.如权利要求4所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，所述的处理区(2)内设有第一处理管(201)和第二曝气管(203)，沿第一处理管(201)长度方向设置多个连通的曝气支管(206)，曝气支管(206)外包裹蚕茧(207)。6.如权利要求5所述的蚕茧自生动态膜生物反应器，其特征在于，处理区(2)内还设有第二处理管(202)，沿第二处理管(202)长度方向设置多个连通的曝气支管(206)，曝气支管(206)外包裹蚕茧(207)。7.一种蚕茧自生动态膜生物反应器的加工方法，其特征在于，该方法包括:将曝气支管(206)植入蚕茧(207)内。8.如权利要求7所述的蚕茧自生动态膜生物反应器的加工方法，其特征在于，将所述的曝气支管(206)植入蚕茧(207)内的加工方法包括:将蚕茧(207)开口，于蚕茧开口处将曝气支管(206)植入，蚕茧(207)的开口缝合后再用硅烷偶联剂将缝合口粘结；将缝合粘结后的蚕茧(207)微波辐照后自然晾干即得。
【专利摘要】本发明公开了一种蚕茧自生动态膜生物反应器，蚕茧在生物反应器内部，以形成蚕茧自生动态膜生物反应器；反应器两侧分别设置有配水区和集水区，配水区和反应器之间由泵相连接，形成可针对污水的进水水质进行相应调整的蚕茧自生动态膜生物反应器。其运行方式灵活、节约能源，水处理效果佳；既具备自生动态膜生物反应器的功能，又具有生物接触氧化工艺的功能，可进行多功能的水处理运行方式。
【IPC分类】C02F3/12
【公开号】CN104891645
【申请号】CN201510288272
【发明人】郭冀峰, 张承铭, 黄宇华, 付少杰, 关卫省
【申请人】长安大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日
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