本發(fā)明涉及膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)。具體地，本發(fā)明涉及一種膜曝氣生物膜反應(yīng)器的混合方法。

背景技術(shù)：

廢水處理技術(shù)的革新很大程度上是為了滿足日益嚴(yán)格的管控標(biāo)準(zhǔn)的需求以及減少處理工藝的資金和運(yùn)作成本的需要。近年來，這些驅(qū)動(dòng)力已經(jīng)促使改進(jìn)的生物膜工藝的出現(xiàn)，比如曝氣生物濾池(BAF)和移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(MBBR)。基于生物膜的工藝的關(guān)鍵優(yōu)勢之一是由于較高的特定生物質(zhì)濃度能夠獲得高容積反應(yīng)速率。遺憾的是，由于氧氣轉(zhuǎn)移到厚厚的生物膜上受到限制，這種優(yōu)勢在大型工藝中很少被利用。廢水處理系統(tǒng)中的生物膜通常比氧滲透深度更厚，通常是50μm到150μm，并且在高碳加載率下，該工藝的氧氣轉(zhuǎn)移速率受限。這個(gè)問題加上控制生物膜厚度的困難導(dǎo)致了生物膜技術(shù)主要應(yīng)用于低速率工藝。

解決這個(gè)問題的新技術(shù)主要是基于增加比表面積(基于生物膜技術(shù)的顆粒)的方法，或者基于增加氧化能力和效率的方法，比如膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)。MABR一直被用作新穎的廢水處理反應(yīng)器生物膜，包括附著在表面的微生物群落。微生物群落在惰性載體上的自然固定(natural immobilization)得到優(yōu)良的生物質(zhì)保留和積聚而不需要固體分離裝置。在廢水處理方面，基于生物膜的工藝將水力停留時(shí)間(HRT)與固體停留時(shí)間(SRT)完全分開的能力對(duì)于生長緩慢的微生物而言是特別有用的，否則這些微生物會(huì)被清洗出系統(tǒng)，硝化生物膜就是一個(gè)較好的例證。

MABR比傳統(tǒng)的生物膜技術(shù)有一些優(yōu)勢：

(1)如果純氧被充分利用以及如果生物膜厚度控制措施到位，可以實(shí)現(xiàn)較高體積的碳氧需求量(COD)去除率。

(2)無泡曝氣有潛力提供明顯更高的氧氣利用率并由此實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此外，在揮發(fā)性有機(jī)化合物的生物處理過程中減少空氣吹脫是可能的。

(3)由于獨(dú)特的微生物菌落分層，同步硝化、反硝化和碳氧需求量去除率可以在相對(duì)較高的速率下實(shí)現(xiàn)。

(4)專門的降解微生物，比如氨氧化細(xì)菌，傾向于優(yōu)先位于靠近生物膜-膜界面處，從而通過保護(hù)防止生物膜侵蝕而提高它們的停留。

可是，由于以上討論的缺點(diǎn)，并沒有出現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化開發(fā)。直到現(xiàn)在，該技術(shù)在超出實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的試驗(yàn)都是非常有限的。在好氧廢水處理反應(yīng)器中通常是不需要額外的攪拌，因?yàn)闅馀萜貧鈾C(jī)或者表面曝氣機(jī)已經(jīng)有了相應(yīng)的攪拌。在缺氧或者厭氧反應(yīng)器中需要外部攪拌。這通常由大型水下攪拌器或者噴射攪拌器來實(shí)施，目的是使懸浮微生物或者懸浮微生物載體在整個(gè)容器中保持懸浮和移動(dòng)。使用氣泡或者表面曝氣機(jī)和水下或者噴射攪拌器的缺點(diǎn)是它們只有在不會(huì)限制任何流體流動(dòng)的儲(chǔ)罐中才能提供有效的攪拌，并且它們有相對(duì)大的能量需求。

中國專利文件CN102531153A描述了一種MABR，其帶有用于將廢液從上頂部空間輸送到下頂部空間的外部導(dǎo)管。不過該MABR使用位于容器底部的泵，防止生物質(zhì)沉淀以及保持生物質(zhì)在整個(gè)容器中懸浮和移動(dòng)。S.J You和W.Y.Chen(International Biodeterioration&Biodegradation,vol.62,pp.2-249(2008))描述了一種使用葉輪攪拌并維持生物質(zhì)懸浮在廢液中的序批式膜反應(yīng)器，因此使它不容易被清除掉。

本發(fā)明的目的是至少解決一個(gè)上文所提到的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是減少在膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)中攪拌所需要的能量，與此同時(shí)保持污染物-降解生物膜和待處理的廢水之間進(jìn)行有效接觸，因此提高了廢水生物處理系統(tǒng)的性能。在MABR中，生物膜自然固定在透氧膜上。氧氣擴(kuò)散穿過膜，進(jìn)入生物膜，氧化在生物膜-液體界面處的污染物。氧氣供給速率通過膜內(nèi)氧分壓(工藝參數(shù))和膜表面積(設(shè)計(jì)參數(shù))進(jìn)行控制。但是，在傳統(tǒng)的廢水處理工藝中，通過將空氣泵入到廢水處理儲(chǔ)罐的底部來提供氧氣。然后空氣通過擴(kuò)散器進(jìn)入到液體中，形成氣泡，在廢水中上升，將氧氣傳遞到廢水中并且還在處理儲(chǔ)罐中形成攪拌。由于MABR沒有空氣泵入來產(chǎn)生氣泡，經(jīng)過長期試驗(yàn)證明要維持高性能率十分困難。

為了確保MABR成為一種有效的廢水處理技術(shù)，關(guān)鍵是需要確保反應(yīng)器被充分?jǐn)嚢枰约氨M可能多的在膜-附著污染物-降解生物膜和待處理的富含污染物廢水之間的有效接觸。申請(qǐng)人提供了一種在MABR處理室或處理罐中充分?jǐn)嚢鑿U液并同時(shí)在MABR處理室中保持較低的攪拌液體所需能量的解決方案。這種攪拌會(huì)使液體在MABR處理容器中得到足夠的攪拌，但是能使尺寸大于0.5mm分離的生物膜顆粒和其它懸浮固體沉降。

根據(jù)所提供的本發(fā)明，如附加權(quán)利要求中所述的，該類型的膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)包括：帶有上頂部空間和下頂部空間的腔室；設(shè)置在腔室中并從上頂部空間延伸到下頂部空間的膜組，每個(gè)膜限定配置用于容納氣相的內(nèi)腔；輸送廢液到所述膜組的機(jī)構(gòu)，其中用于輸送廢液的機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在腔室中適于在下頂部空間和上頂部空間之間實(shí)現(xiàn)流體連通的抽吸管，以及設(shè)置抽吸管中的液體輸送機(jī)構(gòu)，在抽吸管中液體被從下頂部空間輸送到上頂部空間，其中當(dāng)液體持續(xù)在下頂部空間和上頂部空間之間輸送時(shí)，所述輸送機(jī)構(gòu)形成帶有力量的液體流，使得已從膜組上分離的生物質(zhì)和其它固體顆粒沉降。

理想情況下，抽吸管包括與腔室底部隔開的廢液入口。這防止了通過廢液從膜上沉降下來的顆粒物堵住或阻塞入口。

在一個(gè)實(shí)施例中，抽吸管包括帶有廢液出口的向上延伸部分，該廢液出口與包括至少一個(gè)廢液入口的大體橫向部分液體連通。優(yōu)選地，抽吸管大體上是L型。合適地，所述至少一個(gè)廢液入口設(shè)置在大體橫向部分的下面。優(yōu)選地，所述大體橫向部分包括多個(gè)廢液入口，其理想情況下設(shè)置在大體橫向部分的下面(比如面對(duì)著腔室的底座)。合適地是，抽吸管設(shè)置在腔室里面，從而所述大體橫向部分設(shè)置在下底部空間中。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述至少一個(gè)入口設(shè)置在所述大體橫向部分的下面，面對(duì)著下頂部空間同時(shí)遠(yuǎn)離上頂部空間。

優(yōu)選地，設(shè)置在抽吸管中的液體輸送機(jī)構(gòu)選自設(shè)置在其中的用于將氣體引入到抽吸管的機(jī)構(gòu)、螺旋泵或葉輪，以提供用于將廢液從下頂部空間輸送到上頂部空間的機(jī)構(gòu)。

當(dāng)使用機(jī)械構(gòu)件(如螺旋泵)或用于將氣體引入抽吸管的機(jī)構(gòu)時(shí)，利用在抽吸管內(nèi)的廢液和抽吸管外的廢液之間產(chǎn)生壓差形成廢液的流動(dòng)。這種壓差使得廢液從下頂部空間進(jìn)入到抽吸管的底部，并向上流經(jīng)抽吸管到達(dá)上頂部空間。

理想情況下，設(shè)置在抽吸管中的液體輸送機(jī)構(gòu)是設(shè)置在抽吸管內(nèi)的用于將氣體引入抽吸管的機(jī)構(gòu)或螺旋泵，由此利用在抽吸管內(nèi)的廢液和抽吸管外的廢液之間產(chǎn)生的壓差將廢液從下頂部空間輸送到上頂部空間。

優(yōu)選地，螺旋泵或用于將氣體引入抽吸管的機(jī)構(gòu)位于沿著抽吸管向上延伸部分的任一點(diǎn)。當(dāng)使用螺旋泵時(shí)，廢液沿著抽吸管向上延伸部分以朝著上頂部空間的向上方向被泵抽。當(dāng)使用用于將氣體引入抽吸管的機(jī)構(gòu)時(shí)，通過附接在抽吸管向上延伸部分側(cè)面的供氣管(管道)輸送氣體，氣體在抽吸管中朝著上頂部空間向上上升。通常螺旋泵與抽吸管之間通過技術(shù)人員所熟知的任何合適的機(jī)構(gòu)機(jī)械連接起來。

在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)設(shè)置在抽吸管中的液體輸送機(jī)構(gòu)是用于將氣體引入抽吸管中的機(jī)構(gòu)時(shí)，利用通過將氣體引入抽吸管在抽吸管內(nèi)的廢液和抽吸管外的廢液之間產(chǎn)生壓差，液體從下頂部空間被輸送到上頂部空間。

在一個(gè)實(shí)施例中，抽吸管可以位于腔室的中心以及該組膜環(huán)繞抽吸管布置。

在一個(gè)實(shí)施例中，抽吸管可以位于腔室的側(cè)面。

在一個(gè)實(shí)施例中，抽吸管可以位于腔室的角落。

在一個(gè)實(shí)施例中，抽吸管可以位于腔室的中心位置、側(cè)面位置或者角落位置中的至少兩處。

在一個(gè)實(shí)施例中，輸送機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一流速，其使得腔室容積的所有廢液翻轉(zhuǎn)時(shí)間為1-60分鐘之間。優(yōu)選地，腔室容積的所有廢液翻轉(zhuǎn)時(shí)間為1-45分鐘、1-30分鐘或者1-15分鐘。

優(yōu)選地，輸送機(jī)構(gòu)配置用于在進(jìn)入的廢液中產(chǎn)生一流速，使得腔室的液體的水力停留時(shí)間在0.5小時(shí)或1小時(shí)或1.5小時(shí)或2小時(shí)和15天之間。

根據(jù)本發(fā)明，如附加權(quán)利要求中所述的，提供了一種如上描述的膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)的操作方法，所述方法包括啟動(dòng)液體輸送機(jī)構(gòu)迫使廢液從下頂部空間經(jīng)抽吸管到達(dá)上頂部空間的步驟，其中輸送機(jī)構(gòu)形成帶有力量的液體流，使得已從膜組上分離的生物質(zhì)和其它固體顆粒沉降，同時(shí)維持液體在下頂部空間和上頂部空間之間連通。

優(yōu)選地，當(dāng)設(shè)置在抽吸管中的液體輸送機(jī)構(gòu)是用于將氣體引入抽吸管中的機(jī)構(gòu)時(shí)，液體利用腔室中抽吸管內(nèi)的廢液和抽吸管外的廢液之間的壓差被輸送。這使得已從膜組上分離的生物質(zhì)和其它固體顆粒沉降在腔室中以去除，同時(shí)維持液體在下頂部空間和上頂部空間之間連通。

在一個(gè)實(shí)施例中，廢液以一定的流速進(jìn)行輸送，該流速使得腔室容積的所有廢液翻轉(zhuǎn)時(shí)間為1-60分鐘。優(yōu)選地，腔室容積的所有廢液翻轉(zhuǎn)時(shí)間為1-45分鐘、1-30分鐘或者1-15分鐘。

優(yōu)選地，輸送機(jī)構(gòu)配置用于在進(jìn)入的廢液中產(chǎn)生一流速，使得液體在腔室中的水力停留時(shí)間在0.5小時(shí)或1小時(shí)或1.5小時(shí)或2小時(shí)和15天之間。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了該類型的膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)，包括：帶有上頂部空間和下頂部空間的腔室；設(shè)置在腔室中并從上頂部空間延伸到下頂部空間的一組膜，每個(gè)膜限定配置用于容納氣相的內(nèi)腔；設(shè)置在腔室中的抽吸管，其中該抽吸管適于在下頂部空間和上頂部空間之間供應(yīng)液體連通以及提供用于將廢液輸送到所述膜組，以及設(shè)置抽吸管中的液體輸送機(jī)構(gòu)，其中利用腔室中抽吸管內(nèi)的廢液和抽吸管外的廢液之間的壓差液體被從下頂部空間輸送到上頂部空間，其中當(dāng)液體持續(xù)在下頂部空間和上頂部空間之間輸送時(shí)，已從膜組上分離的生物質(zhì)和其它固體顆粒沉降在腔室中以去除。

優(yōu)選地，設(shè)置在抽吸管中的液體輸送機(jī)構(gòu)是用于將氣體引入抽吸管的機(jī)構(gòu)或者設(shè)置在抽吸管中的螺旋泵，廢液利用在抽吸管內(nèi)的廢液和抽吸管外的廢液之間的壓差從下頂部空間輸送到上頂部空間。

根據(jù)以上描述的MABR裝置，也提供了一種膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)的操作方法，所述方法包括啟動(dòng)液體輸送機(jī)構(gòu)的步驟，以利用腔室中抽吸管內(nèi)的廢液和抽吸管外的廢液之間的壓差迫使廢液從下頂部空間經(jīng)過抽吸管到達(dá)上頂部空間，其中當(dāng)維持液體在下頂部空間和上頂部空間流體連通時(shí)時(shí)，已從膜組上分離的生物質(zhì)和其它固體顆粒沉降在腔室中以去除。

在本說明書中，術(shù)語“膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)”應(yīng)該理解表示膜支撐生物膜反應(yīng)器(MABR)，用于處理廢液以清除碳污染物、污染物硝化/反硝化和/或?qū)U水成分進(jìn)行異生物質(zhì)生物處理，并且其通常采用空氣/氧氣/氫氣/甲烷(氣體)滲透膜(通常是中空纖維膜)在待處理的流體(流動(dòng)相)和空氣/氧氣/氫氣供給(氣相)之間提供界面。液體中可溶解的有機(jī)化合物從生物膜-液體界面供應(yīng)到生物膜，而空氣/氧氣/氫氣是從生物膜-膜界面(通過膜擴(kuò)散)供應(yīng)到生物膜。典型地，由異質(zhì)細(xì)菌種群(通常包括硝化、反硝化和異養(yǎng)細(xì)菌)組成的生物膜在膜的液相一側(cè)生長。MABR可以實(shí)現(xiàn)無泡曝氣和較高氧氣利用率(高達(dá)100％)，生物膜被分隔成需氧/缺氧/厭氧區(qū)域以在單層生物膜中同時(shí)實(shí)現(xiàn)清除含碳有機(jī)污染物以及硝化和反硝化。歐洲專利2361367(都柏林大學(xué))描述了該類型的MABR實(shí)例，包括包含氣相、液相和在氣相和液相之間提供界面的氣體滲透膜的內(nèi)腔。

在本說明書中，術(shù)語“抽吸管”應(yīng)該理解成那些本領(lǐng)域技術(shù)人員通常知曉的抽吸管，例如在WO 2013177402 A1(Veolia Water Solutions&Technologies Support)中描述的在結(jié)晶反應(yīng)器中用于攪拌的抽吸管。抽吸管提供了廢液能通過其在MABR儲(chǔ)罐中流動(dòng)的導(dǎo)管。該抽吸管包括帶有廢液出口的向上延伸部分，該廢液出口與包括至少一個(gè)廢液入口的大體橫向部分流體連通。抽吸管的大體橫向部分通常垂直于膜組，同時(shí)該向上延伸部分通常平行于膜組。

在本說明中，術(shù)語“腔室(housing)”應(yīng)該理解為儲(chǔ)存容器，例如放置在MABR中的儲(chǔ)罐。術(shù)語“腔室”和“儲(chǔ)罐”可以交換使用。

存在一種稱為立式螺旋泵的攪拌器。這種類型的泵可以在低排放壓力下泵送較大體積。但是，這些泵產(chǎn)生的流速太大并且會(huì)在本發(fā)明的裝置中保持太多懸浮的固體，所以不能使相關(guān)分離的生物質(zhì)和流入固體沉降。

從生物催化的觀點(diǎn)來看，在廢水處理容器中膜和生物膜越多越好?？墒?，上述生物膜的某些限制積聚引起了嚴(yán)重的液體流動(dòng)分布問題。所以，必須保持有效的流動(dòng)分布。理想的MABR以生物膜積聚、部分清除和再生的循環(huán)方式運(yùn)行。生物膜清除工作可以通過瞬時(shí)強(qiáng)烈的空氣沖刷來實(shí)施，它可以分離大量的生物質(zhì)。商業(yè)上必須增加膜的組裝密度以提供單位反應(yīng)器體積最多的氣體傳遞膜。迄今為止許多實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的研究在文獻(xiàn)中報(bào)道的是采用較低膜組裝密度運(yùn)行。本發(fā)明描述了一種可以低能耗攪拌的裝置，該裝置形成廢液流動(dòng)以提供生物膜積聚、部分清除和再生；以及可以使尺寸大于0.5mm的分離的生物膜和其它固體顆粒沉降在裝置底部。本發(fā)明也能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中的廢液和所有的生物膜進(jìn)行有效的接觸。輸送機(jī)構(gòu)(例如抽吸管或者類似抽吸管的結(jié)構(gòu)或者向上攪拌的流動(dòng)通道)的插入也使得能對(duì)所述裝置中的流動(dòng)方式進(jìn)行更多控制。它使得輸送機(jī)構(gòu)可以位于腔室中心的一處或幾處，在腔室的側(cè)面，或者在腔室的角落，被向下流過膜表面的流體緊密包圍。

附圖說明

參考附圖，從以下描述的實(shí)施例中可以更清楚的理解本發(fā)明，實(shí)施例僅以實(shí)例的方式給出，其中：

圖1示出了本申請(qǐng)中膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)裝置的一個(gè)實(shí)施例的平面圖(A)，正視圖(B)和側(cè)視圖(C)。

圖2示出了本申請(qǐng)中膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)裝置的進(jìn)一步實(shí)施例的平面圖(A)，正視圖(B)和側(cè)視圖(C)。

圖3示出了本申請(qǐng)中膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)裝置的進(jìn)一步實(shí)施例的側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及處理廢液的裝置和方法，通過使用低能耗攪拌，其僅使廢液產(chǎn)生流動(dòng)且使得尺寸大于0.5mm的分離的生物質(zhì)和其它固體顆粒沉降。本發(fā)明也可以實(shí)現(xiàn)廢水和密集堆積的生物膜組的有效接觸。輸送機(jī)構(gòu)(抽吸管或者類似抽吸管的結(jié)構(gòu)或者向上攪拌的流動(dòng)通道)的插入也使得能對(duì)所述裝置中的流動(dòng)方式進(jìn)行更多控制。輸送機(jī)構(gòu)可以位于膜組的中心、側(cè)面、角落，或者那些位置中兩處或者更多的組合，并且被向下流過膜表面的流體緊密包圍(參見，例如，圖1和圖3)。

下面參考附圖，其中圖1示出了本發(fā)明的膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)裝置的大體實(shí)施例。具體地，圖1A示出了本發(fā)明的典型MABR裝置的平面圖，大體采用附圖標(biāo)記1表示。MABR裝置1包括位于腔室4中的MABR 2。MABR 2包括多個(gè)密集堆積的膜組20，其上生長和積聚了生物膜。為了確保廢液的恒定液體運(yùn)動(dòng)，輸送機(jī)構(gòu)6大致放置在MABR 2的膜組20的中心處。該輸送機(jī)構(gòu)包括中空管7和葉輪8。在該實(shí)例中所述管7是抽吸管7。小馬達(dá)(未顯示)驅(qū)動(dòng)葉輪8，使葉輪8轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。葉輪8的旋轉(zhuǎn)引起廢液流動(dòng)，使廢液從儲(chǔ)罐4的下頂部空間14沿著箭頭AA的方向運(yùn)動(dòng)到儲(chǔ)罐4的上頂部空間12。這股向上的廢液流經(jīng)過抽吸管7，在儲(chǔ)罐4中引起向下的廢液流，從頂部空間12流向頂部空間14，使得所述液體與膜組20具有恒定的動(dòng)態(tài)接觸。

參考圖2，其示出了裝置的實(shí)施例，該裝置中參考前述實(shí)施例描述的部件和步驟被指定了同樣的編號(hào)。在該實(shí)施例中，MABR裝置100包括在腔室4中的膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)2。MABR 2包括密集堆積的膜組20，其上生長和積聚了生物膜。為了確保廢液在裝置100中的恒定液體運(yùn)動(dòng)，輸送機(jī)構(gòu)6位于腔室4內(nèi)并且大體上與MABR 2并列。輸送機(jī)構(gòu)6包括中空抽吸管7(如同圖1)和葉輪8。小馬達(dá)(未顯示)驅(qū)動(dòng)葉輪8，使葉輪8轉(zhuǎn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。葉輪8的旋轉(zhuǎn)引起廢液流動(dòng)，使廢液從儲(chǔ)罐4的下頂部空間14沿著箭頭AA的方向運(yùn)動(dòng)到儲(chǔ)罐4的上頂部空間12。儲(chǔ)罐4中從頂部空間14流向頂部空間12的廢液流AA，使得所述液體與膜組20具有恒定的動(dòng)態(tài)接觸。例如，在這里描述的實(shí)施例中的輸送機(jī)構(gòu)6的位置可以是在腔室4的側(cè)面16(如同圖2B)，或者位于腔室4的側(cè)面16和18的MABR 2的任一側(cè)面(如同圖2A和2C)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，輸送機(jī)構(gòu)6位于MABR裝置1、100的所有側(cè)面和所有角落。

圖1和圖2描述的輸送機(jī)構(gòu)6在本領(lǐng)域中已知為抽吸管。圍繞葉輪8的中空抽吸管7是喇叭狀的結(jié)構(gòu)，使得能夠分配來自葉輪8的流體。由于在裝置1中的抽吸管7的深度，雖然使用低能耗攪拌器，但它使得能夠從所述裝置1的深處抽吸輸入流進(jìn)入抽吸管7。攪拌葉輪8下面產(chǎn)生的低壓導(dǎo)致液體從抽吸管7的底部沖進(jìn)來，從而從儲(chǔ)罐底部帶動(dòng)廢液。

參考圖3，其示出了裝置的實(shí)施例，該裝置中參考前述實(shí)施例描述的部件和步驟被指定了同樣的編號(hào)。在實(shí)施例中，MABR裝置200包括在腔室4中的膜曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)2。MABR 2包括密集堆積的模組20，其上生長和積聚了生物膜。為了確保廢液在裝置200中恒定液體流動(dòng)，輸送機(jī)構(gòu)6位于腔室4內(nèi)并且大體上與MABR 2并列。輸送機(jī)構(gòu)6包含中空管或者抽吸管7a、7b。抽吸管7a和7b具有大體向上延伸部分(軸)7a，7a帶有廢液出口52。向上延伸部分7a與大體橫向部分(軸)7b流體連通，7b包括至少一個(gè)廢液入口50。如圖3所示，大體向上延伸部分(軸)7a基本上平行于膜組，而大體橫向部分(軸)7b垂直于膜組20。

如圖3所示，腔室4中抽吸管7a、7b內(nèi)的液體和抽吸管7a、7b外的液體之間形成的壓差引導(dǎo)抽吸管7a、7b中的流體沿AA方向。通過將空氣或氣體引入抽吸管7a的大體向上延伸部分(通過管道注入空氣，或者通過鼓風(fēng)機(jī)(泵)藕接至抽吸管7a的大體向上延伸部分)產(chǎn)生壓差，或者通過在抽吸管7a的大體向上延伸部分內(nèi)部放置螺旋泵來產(chǎn)生壓差。注入空氣或者氣體的位置，或者螺旋泵放置的位置能夠是沿抽吸管7a的向上延伸部分的任何地方。抽吸管7b的大體橫向部分垂直于所述密集堆積的膜組20延伸并在所述密集堆積的膜組20下方被隔開。導(dǎo)管7b的大體橫向部分包含至少一個(gè)廢液入口50，通過入口50廢液從下頂部空間14進(jìn)入抽吸管7a、7b，然后被輸送到上頂部空間12，并穿過膜組20。這產(chǎn)生了向下流過膜組20的流體(與導(dǎo)管7a中的流體AA方向相反)，將分離的生物質(zhì)帶到腔室(儲(chǔ)罐)4的底部，在這里生物質(zhì)能沉降和被清除。儲(chǔ)罐4中廢液的流體AA從頂部空間14流向頂部空間12，并且回到頂部空間14，使得所述液體與膜組20具有恒定的動(dòng)態(tài)接觸。

理想情況下，廢液入口50(或者其中多個(gè))設(shè)置在大體橫向的部分7b的下側(cè)70，面對(duì)著腔室4底部且與腔室4底部是隔開的。通常，多個(gè)廢液入口50面向下頂部空間14或者一般對(duì)下頂部空間14打開，并且遠(yuǎn)離上頂部空間12。這防止了廢液入口50被從膜組20上掉落并經(jīng)過廢液的顆粒材料堵住或阻塞。大體上與腔室4的底部隔開也有助于使分離的生物質(zhì)沉降在腔室4的底部被清除。在這里描述的實(shí)施例中輸送機(jī)構(gòu)6的位置大體上位于腔室4的側(cè)面16和18(如同圖3)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，輸送機(jī)構(gòu)6位于MABR裝置1、100、200的所有側(cè)面和所有角落。

本發(fā)明通過保持液體通過密集堆積的膜表面，解決了水處理設(shè)施中與先前使用密集堆積的生物膜支撐膜反應(yīng)器的至少一個(gè)問題。這確保了腔室4的總液體體積被利用并確保了腔室4中所有的生物膜涂覆膜20與攪拌的液體接觸。流體的方向也是重要的。MABR裝置1、100、200確保流體向下穿過垂直的膜20。當(dāng)生物膜厚度控制需要(空氣)氣泡沖刷時(shí)，生長在向下流體中生物膜更容易被從膜20的表面沖刷掉。剪切力方向的改變是比增大剪切力來清除生物膜更有效的方法。

題述發(fā)明的另一優(yōu)勢是裝置1、100、200能以最小的操作間隔、持續(xù)高反應(yīng)率來長時(shí)間持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)一步的優(yōu)勢包括減少攪拌能量需求；提供了有效的液體攪拌，即使存在大量會(huì)限制流體流的膜時(shí)；以及在供應(yīng)液體攪拌的同時(shí)實(shí)現(xiàn)懸浮固體沉降和清除。

在說明書中，術(shù)語“包括(comprise、comprises、comprised、comprising)”或者其任何變體以及術(shù)語“包含(include、includes、included、including)”或者其任何變體被認(rèn)為是完全可以替換的，它們都應(yīng)該給予最寬泛的解釋，反之亦然。

本發(fā)明并不限于以上描述的實(shí)施例，在結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)上可以進(jìn)行變化。