[0001]
本高新技术具体涉及一种一体化膜混凝反应器。
背景技术：
[0002]
传统水处理工艺以“混凝
→
沉淀
→
过滤
→
加氯消毒”为代表，主要去除原水中的浊度和病原菌，基本上可以消除水传染病的爆发。近几十年来，随着经济快速发展和人们生活水平的提高，越来越多的生活水源受到不同程度的污染，水源的污染物种类较多，性质比较复杂，导致水源地水质进一步恶化。在水源污染加剧和人们对水质日益要求严格的今天，传统的水处理工艺已经不能保证饮用水水质的安全。为解决这一问题，常常需要在原有的传统工艺基础上增加新的水处理单元，或将原有工艺进行强化，当前膜技术被认为是最有前途的一种方法，近年来由于材料价格的下降和性能的改善，在水处理领域得到了广泛应用。
[0003]
膜混凝反应器是将混凝和膜分离技术相结合，它用膜分离取代了传统工艺中的沉淀和过滤单元。混凝可以去除水中的悬浮固体和胶体，而膜分离能保证出水的浊度达标。对于膜混凝反应器而言，由于无沉淀单元，相比常规膜组合工艺，占地面积小。污染物混凝后直接进入膜处理系统，颗粒较大，不易堵塞膜孔，膜污染程度相对较轻，但膜池内颗粒易沉淀，会导致排泥量和排泥频率较大。此外，为了保证处理效果，需使用搅拌器对混凝反应池内的水体进行搅拌，当待处理水量较大时，能耗大大增加，导致水处理成本增加。
[0004]
申请号为2016105295037的专利申请公开了一种一体式膜混凝反应器(mcr)和水处理工艺，其通过将混凝装置和浸没式膜组件置于同一膜池内，能够极大程度减少占地面积，使用其公开的一体式膜混凝反应器可以高效去除待处理水中的溶解性有机碳，但是氨氮去除效果并不理想。
技术实现要素：
[0005]
本高新技术的目的是提供一种占地面积小、能耗低、排泥方便并且能够高效去除污染物的一体化膜混凝反应器。
[0006]
为达到上述目的，本高新技术采用的技术方案是：
[0007]
本高新技术第一方面提供一种一体化膜混凝反应器，包括设置有进水泵的进水管、与所述进水管相连通的设置有搅拌器和挡板的第一反应室、与所述第一反应室相连通的用于配制混凝剂的第一试剂区、与所述第一反应室相连通的设置有搅拌器和挡板的第二反应室、与所述第二反应室相连通的用于配制氧化剂的第二试剂区、与所述第二反应室相连通的设置有斜板的膜池、与所述膜池相连通的用于配制吸附剂的第三试剂区、与所述膜池底部相连通的设置有排泥阀的排泥管、设置在所述膜池内的膜组件、与所述膜组件的底部相连通的用于反冲洗所述膜组件的反冲洗装置、与所述膜组件的顶部相连通的设有抽吸泵的出水管。
[0008]
本高新技术的一体化膜混凝反应器，在保证高效去除悬浮物和溶解性有机碳的同时，能够高效去除氨氮，并且具有占地面积小、能耗低、排泥方便等优点。
[0009]
优选地，所述第一反应室、所述第二反应室、所述膜池相连通为一个整体，即各反应室之间通过隔离部件分隔开，通过溢流等方式进行连通，而不是将各反应室设置为独立地多个，各反应室之间通过管道进行连通。通过一体化设置，可以有效降低占地面积，并使反应器运行管理更加方便，进一步降低运行成本。
[0010]
进一步优选地，所述第一反应室和所述第二反应室通过第一隔离部件分隔开，所述第一隔离部件的上端设有用于连通所述第一反应室和所述第二反应室的第一溢流口；所述第二反应室和所述膜池通过第二隔离部件和第三隔离部件分隔开，所述第二隔离部件和所述第三隔离部件之间形成溢流通道，所述第二隔离部件的下端设有用于连通所述第二反应室和所述溢流通道的开口，所述第三隔离部件的上端设有用于连通所述溢流通道和所述膜池的第二溢流口。通过隔离部件将第一反应室、第二反应室、膜池分开，不仅可以提高水处理效果，还能够有效减缓膜组件污染、堵塞等问题。
[0011]
优选地，所述第一反应室和第二反应室的两侧内壁上错落设置所述挡板。当搅拌器运行时，第一反应室和第二反应室的两侧内壁上错落设置的挡板有助于水体在第一反应室和第二反应室中的流动，从而在相同扩散效果的情况下，可以减少能量消耗，并且可节约20-30％的絮凝剂使用量。
[0012]
优选地，不同侧相邻两块所述挡板的间隔为20～30cm。
[0013]
优选地，所述斜板位于膜池的底部，所述斜板与所述膜池底部夹角为20～30
°
，所述夹角背向所述膜池与所述排泥管相连接的一侧。设置在膜池底部的斜板可将沉淀物收集在与排泥管相连通的一侧下端，有利于沉淀物在重力作用和水流作用下自动流入排泥管，使排泥更加方便。
[0014]
在本高新技术中，所述膜组件使用的膜材料包括但不限于聚偏氟乙烯、聚氯乙烯中的一种，膜的孔径为0.5～5.0μm。
[0015]
优选地，所述反冲洗装置包括与所述膜组件底部相连通的设置有反洗泵的用于输送反洗水的输水管道、与所述膜组件底部相连通的空气管道、与所述空气管道相连通的用于提供反洗空气的反洗风机。为了保证膜处理效率，需通过反冲洗装置对膜组件进行反冲洗。
[0016]
优选地，所述一体化膜混凝反应器还包括用于暂时储存处理后水体的储水池，所述储水池与所述反冲洗装置相连通。使用储水池中的处理后水体作为反冲洗水，可以减少水资源浪费。
[0017]
优选地，所述混凝剂为无机混凝剂，所述无机混凝剂为铝盐混凝剂，所述铝盐混凝剂为聚合氯化铝，所述氧化剂为次氯酸钠，所述吸附剂为活性炭。使用次氯酸钠可以在短时间内有效去除水体中的氨氮，使用活性炭可以吸附水体中多余的次氯酸钠，从而在保证不引入其他污染物的前提下，达到高效去除水体中氨氮的效果。
[0018]
本高新技术中的进水管可以直接与河流水体、景观水体、生活污水等待处理水体进行连接，也可以将河流水体、景观水体、生活污水中的一种或几种待处理水体通入中间水池后，进水管与中间水池相连通。
[0019]
本高新技术中的出水管可以直接与河流水体、景观水体等进行连接，经过该一体化膜混凝反应器处理后的出水，可以直接使用。
[0020]
本高新技术的第二方面还提供一种所述的一体化膜混凝反应器在河流和/或景观
水体水质改善、生活污水处理中的应用。
[0021]
本高新技术第三方面还提供一种水处理工艺，采用所述的一体化膜混凝反应器进行水处理，包括如下步骤：待处理水体流入投放有混凝剂的第一反应室，混凝处理后流入投放有氧化剂的第二反应室，氧化还原处理后流入投放有吸附剂的膜池，吸附处理后经膜组件得到处理后的水体。
[0022]
本高新技术中，所述待处理水体是河流水体、景观水体、生活污水中的一种或几种的混合物。
[0023]
优选地，所述待处理水的进水流量为60l/h～100l/h。
[0024]
优选地，所述待处理水在所述第一反应室的停留时间为60～180s。
[0025]
优选地，在所述第二反应室停留时间为60～180s。
[0026]
优选地，在所述膜池停留时间为15～30min。
[0027]
优选地，所述混凝剂投加量为5～20mg/l。
[0028]
优选地，所述氧化剂投加量按氯氮摩尔比为0.8～2.0:1计。
[0029]
优选地，所述吸附剂投加量为5～25mg/l。
[0030]
优选地，定期或者不定期对膜组件进行反冲洗，可以保证膜处理效果，延长膜组件使用寿命。
[0031]
优选地，所述膜组件的反冲洗时间为30～45min。
[0032]
优选地，反冲洗水速率是进水速率的2～4倍。
[0033]
优选地，清洗频率为5～10天一次。
[0034]
本高新技术的一体化膜混凝反应器，将混凝处理、氧化还原处理、膜处理一体化，有效降低了反应器的占地面积，使反应器的运行管理更加方便，进一步降低运行成本。
[0035]
本高新技术的一体化膜混凝反应器，通过在第一反应室和第二反应室的两侧内壁上错落设置挡板，有助于搅拌器运行时水体在第一反应室和第二反应室中的流动，从而在相同扩散效果的情况下，可以减少能量消耗，并且可节约20-30％的絮凝剂使用量。
[0036]
本高新技术的一体化膜混凝反应器，通过设置在膜池底部的斜板，可将沉淀物收集在与排泥管相连通的一侧下端，有利于沉淀物在重力作用和水流作用下自动流入排泥管，使排泥更加方便。
[0037]
本高新技术的一体化膜混凝反应器的水处理工艺，通过增加氧化还原反应来高效去除水体中的氨氮。并且先使用次氯酸钠去除氨氮，再使用活性炭时可以吸附水体中多余的次氯酸钠，从而在保证不引入其他污染物的前提下，达到高效去除水体中氨氮的效果，进一步提高水质。
[0038]
本高新技术的一体化膜混凝反应器的水处理工艺，将氧化还原处理安排在混凝处理之后，相比混凝处理在前的设置，可以节约25-35％的氧化剂使用量；相比氧化还原处理在膜处理之后的设置，可以防止出水中存在反应过剩的部分余氯影响水质的问题。
[0039]
与现有技术相比，本高新技术具有以下优点：
[0040]
本高新技术的一体化膜混凝反应器及其水处理工艺，能够高效去除氨氮，进一步提高水质；能够有效减小占地面积并能够降低能耗，降低运行成本；使用本高新技术的一体化膜混凝反应器，在减少排泥量和排泥频率的同时，使排泥更加方便，从而降低工人劳动强度。
附图说明
[0041]
附图1：本高新技术实施例的一体化膜混凝反应器示意图；
[0042]
附图1中，1、进水管；2、进水泵；3、第一反应室；4、第二反应室；5、膜池；6、膜组件；7、出水管；8、抽吸泵；9、储水池；10、斜板；11、第一试剂区；12、第二试剂区； 13、第三试剂区；14、原水池；15、加药泵；16、加药管；17、搅拌器；18、挡板；19、第一隔离部件；20、第二隔离部件；21、第三隔离部件；22、第一溢流口；23、第二溢流口； 24、排泥管；25、排泥阀；26、空气管道；27、反洗风机；28、输水管道；29、反洗泵
具体实施方式
[0043]
下面结合附图所示的实施例对本高新技术作进一步描述，除非文中明确给出不可结合的描述，否则各特征可以根据需要进行结合。
[0044]
本高新技术中上下左右的方位词是以审阅者正对图1的方位为准，其中进水管1所在侧为左，出水管7所在侧为右。
[0045]
实施例1
[0046]
如图1所示的一体化膜混凝反应器，包括设置有进水泵2的进水管1、与所述进水管1 相连通的设置有搅拌器17和挡板18的第一反应室3、与所述第一反应室3相连通的用于配制混凝剂的第一试剂区11、与所述第一反应室3相连通的设置有搅拌器17和挡板18的第二反应室4、与所述第二反应室4相连通的用于配制氧化剂的第二试剂区12、与所述第二反应室4相连通的设置有斜板10的膜池5、与所述膜池5相连通的用于配制吸附剂的第三试剂区 13、与所述膜池5底部相连通的设置有排泥阀25的排泥管24、设置在所述膜池5内的膜组件6、与所述膜组件6的底部相连通的用于反冲洗所述膜组件6的反冲洗装置、与所述膜组件6的顶部相连通的设有抽吸泵8的出水管7。
[0047]
根据一种具体实施方式，如图1所示，设置有进水泵2的进水管1的一端与待处理水所在的原水池14相连通，进水管1的另一端与第一反应室3的上端相连通，通过进水泵2将待处理水泵入第一反应室3中。原水池14是装载有待处理水体的中间水池，或者直接是待处理水体本身所处的河流、水池或者容器等。
[0048]
第一反应室3的上端还连通一根设有加药泵15的加药管16，加药管16的另一端与用于配制混凝剂的第一试剂区11相连通。第一反应室3内中心位置处设有一个搅拌器17。第一反应室3的左侧内壁上上下对称设置了两块挡板18，第一反应室3的右侧内壁上相对应左侧内壁上的两块挡板18的中间位置处设置了一块挡板18，不同侧相邻两块所述挡板18的间隔优选20～30cm，本实例中，间隔为20cm，在搅拌器17工作时，挡板18的设置有利于水体在第一反应室3内流动，在相同扩散效果的情况下，可以减少能量消耗。第一反应室3和第二反应室4之间通过第一隔离部件19相分隔，第一隔离部件19是第一反应室3和第二反应室 4的共同侧壁，第一隔离部件19的上端开设用于连通第一反应室3和第二反应室4的第一溢流口22，第一反应室3中的水体通过溢流方式进入第二反应室4中，水体在一定高度差下依靠自身重力流出，水流更加平稳。本实施例中，隔离部件采用的是隔板，隔板具有安装方便、成本低等优点。
[0049]
第二反应室4的上端连通一根设有加药泵15的加药管16，加药管16的另一端与用于配制氧化剂的第二试剂区12相连通。第二反应室4内中心位置处设有一个搅拌器17。第二
反应室4的左侧内壁上设置了一块挡板18，第二反应室4的右侧内壁上设置两块挡板18，不同侧相邻两块所述挡板18的间隔优选20～30cm，本实例中，间隔为20cm，当搅拌器17工作时，有利于水体在第二反应室4内流动，在相同扩散效果的情况下，可以减少能量消耗。第二反应室4和膜池5通过第二隔离部件20和第三隔离部件21分隔开，第二隔离部件20是第二反应室4的右侧壁，第三隔离部件21是膜池5的左侧壁，第二隔离部件20和第三隔离部件21 之间形成溢流通道，第二隔离部件20的下端设有用于连通第二反应室4和溢流通道的开口，第三隔离部件21的上端设有用于连通溢流通道和膜池5的第二溢流口23，第二反应室4中的水体通过溢流方式进入膜池5中，通过设置溢流通道，可以增加停留时间，使水质更加均匀稳定。本实施例中，隔离部件采用的是隔板。
[0050]
膜池5的上端连通一根设有加药泵15的加药管16，加药管16的另一端与用于配制吸附剂的第三试剂区13相连通。膜池5内部的底部设有一斜板10，斜板10左端设置在膜池5的左侧内壁上，斜板10右端与膜池5底部及膜池5右侧壁相交，斜板10与膜池5底部形成的夹角的角度优选为20～30
°
，本实施例中，角度为20
°
，膜池5右侧壁下端与设有排泥阀 25的排泥管24相连通，斜板10上的沉淀物在重力作用和水流作用下，自动收集在膜池5右下角并自动流入排泥管24管口。膜池5内设有膜组件6，膜组件6位于斜板10上方，本实施例中，膜组件6使用的膜材料为聚偏氟乙烯，膜孔径为2μm。膜组件6顶部与设有抽吸泵 8的出水管7相连通，出水管7的另一端与用于暂时储存处理后水体的储水池9相连通，当然在其他实施例中处理后的水体也可以直接通过出水管7送至应用处。膜组件6底部与反冲洗装置的空气管道26相连通，空气管道26另一端伸出膜池5右侧壁与反洗风机27相连通，膜组件6右侧壁的底部与反冲洗装置的设有反洗泵29的输水管道28相连通，输水管道28的另一端与储水池9的底部相连通，使用储水池9中的处理后水体作为反冲洗水，可以减少水资源浪费，当然在其他实施例中，若果没有设置储水池9，也可以将输水管道28与出水管7 相连通。
[0051]
实施例2
[0052]
使用实施例1的一体化膜混凝反应器进行原水处理，待处理水的浊度为34.8ntu，cod 为29.86mg/l，氨氮含量为3.783mg/l。将待处理水以90l/h的进水流量进入第一反应室3，第一反应室3中聚合氯化铝(pac)投加量为15mg/l，在第一反应室3中的停留时间为120s，然后进入第二反应室4，第二反应室4中按cl：n＝2:1投加次氯酸钠，在第二反应室4中的停留时间为120s，再进入膜池5，膜池5中活性炭投加量为20mg/l，在膜池5中停留时间为 30min，过膜，出水。经检测，出水浊度、cod、氨氮去除率分别为99％、72％、81％。
[0053]
本高新技术中，浊度检测采用浊度计法(hj 1075-2019)；cod检测采用重铬酸盐快速消解-光度法(hj 924-2017)；氨氮检测采用纳氏试剂分光光度法(hj 535-2009)。
[0054]
实施例3
[0055]
与实施例2基本相同，不同之处在于聚合氯化铝(pac)投加量为10mg/l，活性炭投加量为15mg/l。经检测，出水浊度、cod、氨氮去除率分别为99％、63％、70％。
[0056]
实施例4
[0057]
与实施例2基本相同，不同之处在于按(cl：n＝3:2)投加次氯酸钠。经检测，出水浊度、 cod、氨氮去除率分别为99％、55％、61％。
[0058]
对比例1
[0059]
采用常规混凝膜处理工艺(普通混凝单元、沉淀单元和膜处理单元的常规设备)进
行原水处理，待处理水与实施例2相同。
[0060]
将待处理水以90l/h的进水流量进入混凝反应室，聚合氯化铝(pac)投加量为15mg/l，在混凝反应室的停留时间为120s，而后进入膜反应室，停留时间为30min。经检测，出水浊度、cod、氨氮去除率分别为99％、26％、14％。
[0061]
上述实施例只为说明本高新技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本高新技术的内容并据以实施，并不能以此限制本高新技术的保护范围。凡根据本高新技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本高新技术的保护范围之内。
技术特征：
1.一种一体化膜混凝反应器，其特征在于：包括设置有进水泵(2)的进水管(1)、与所述进水管(1)相连通的设置有搅拌器(17)和挡板(18)的第一反应室(3)、与所述第一反应室(3)相连通的用于配制混凝剂的第一试剂区(11)、与所述第一反应室(3)相连通的设置有搅拌器(17)和挡板(18)的第二反应室(4)、与所述第二反应室(4)相连通的用于配制氧化剂的第二试剂区(12)、与所述第二反应室(4)相连通的设置有斜板(10)的膜池(5)、与所述膜池(5)相连通的用于配制吸附剂的第三试剂区(13)、与所述膜池(5)底部相连通的设置有排泥阀(25)的排泥管(24)、设置在所述膜池(5)内的膜组件(6)、与所述膜组件(6)的底部相连通的用于反冲洗所述膜组件(6)的反冲洗装置、与所述膜组件(6)的顶部相连通的设置有抽吸泵(8)的出水管(7)。2.根据权利要求1所述的一体化膜混凝反应器，其特征在于：所述第一反应室(3)、所述第二反应室(4)、所述膜池(5)相连通为一个整体。3.根据权利要求2所述的一体化膜混凝反应器，其特征在于：所述第一反应室(3)和所述第二反应室(4)通过第一隔离部件(19)分隔开，所述第一隔离部件(19)的上端设有用于连通所述第一反应室(3)和所述第二反应室(4)的第一溢流口(22)；所述第二反应室(4)和所述膜池(5)通过第二隔离部件(20)和第三隔离部件(21)分隔开，所述第二隔离部件(20)和所述第三隔离部件(21)之间形成溢流通道，所述第二隔离部件的下端设有用于连通所述第二反应室(4)和所述溢流通道的开口，所述第三隔离部件的上端设有用于连通所述溢流通道和所述膜池(5)的第二溢流口(23)。4.根据权利要求1所述的一体化膜混凝反应器，其特征在于：所述第一反应室(3)和所述第二反应室(4)的两侧内壁上错落设置所述挡板(18)，不同侧上下相邻两块所述挡板(18)的间隔为20～30cm。5.根据权利要求1所述的一体化膜混凝反应器，其特征在于：所述斜板(10)位于所述膜池(5)的底部，所述斜板(10)与所述膜池(5)底部夹角为20～30
°
，所述夹角背向所述膜池(5)与所述排泥管(24)相连接的一侧。6.根据权利要求1所述的一体化膜混凝反应器，其特征在于：所述反冲洗装置包括与所述膜组件(6)底部相连通的设置有反洗泵(29)的用于输送反洗水的输水管道(28)、与所述膜组件(6)底部相连通的空气管道(26)，与空气管道(26)相连通的用于提供反洗空气的反洗风机(27)。7.根据权利要求1或6所述的一体化膜混凝反应器，其特征在于：所述一体化膜混凝反应器还包括用于暂时储存处理后水体的储水池(9)，所述储水池(9)与所述反冲洗装置相连通。8.根据权利要求1所述的一体化膜混凝反应器，其特征在于：所述混凝剂为无机混凝剂，所述无机混凝剂为铝盐混凝剂，所述铝盐混凝剂为聚合氯化铝，所述氧化剂为次氯酸钠，所述吸附剂为活性炭。
技术总结
本高新技术涉及一种一体化膜混凝反应器，包括设置有进水泵的进水管、与所述进水管相连通的设置有搅拌器和挡板的第一反应室、与所述第一反应室相连通的第一试剂区、与所述第一反应室相连通的设置有搅拌器和挡板的第二反应室、与所述第二反应室相连通的第二试剂区、与所述第二反应室相连通的设置有斜板的膜池、与所述膜池相连通的第三试剂区、与所述膜池底部相连通的设置有排泥阀的排泥管、设置在所述膜池内的膜组件、与所述膜组件的底部相连通的反冲洗装置、与所述膜组件的顶部相连通的设有抽吸泵的出水管。使用本高新技术的一体化膜混凝反应器能够高效去除污染物，且本高新技术的一体化膜混凝反应器还具有占地面积小、能耗低、排泥方便等优点。排泥方便等优点。排泥方便等优点。
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