【摘要】本文介绍了一体化超声波膜反应器的原理及系统构成，重点突出了台达机电产品在一体化超声波膜反应器上的整合应用。

“一体化超声波膜生物反应器”是超声波污水处理设备，是水源保护、城镇节水、中水回用和水污染防治工程的理想环保装备，主要适用于普通有机废水产业，如市镇生活废水、机关院校、车站码、食品业、医院、油田、屠宰业、机械电子加工、造纸印刷业、石化行业、旅游度假风景区、宾馆饭店业与生活小区等;COD值高的废水处理行业，如垃圾渗透液、印染、乳化油废水、轮渡码头油污水;特性多变废水之处理行业，制药行业、化工生产行业。

1 一体化设备工艺原理

一体化超声波膜生物反应器是利用化学沉淀(氢氧化钠沉淀铁和锌等)和膜分离技术,并采用中空纤维膜(hollow fiber membrane)取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离，有效地达到了泥水分离的目的。中空纤维膜是一种外形象纤维状，具有自支撑作用的膜，是非对称膜的一种，其致密层可位于纤维的外表面，如反渗透膜，也可位于纤维的内表面，如微滤膜，纳滤膜和超滤膜。对气体分离膜来说，致密层位于内表面或外表面均可。

一体化超声波膜生物反应器(LC.CMBR)是在普通MBR技术的基础上，首创性地与超声波清洗技术相结合，利用超声波清洗技术对MBR的膜组件进行在线清洗，减少膜的反冲洗频率和清洗药剂的用量，从而大大延长了膜组件的寿命，并降低了运行成本。

2 设备工艺流程

图1 工艺流程图

3 设备工艺说明

某公司切割车间的污水由总管汇集后，经初沉淀，去除大的固体悬浮物后，再通过调节池调节每小时变化的水量均匀水质，以保护后续的污水处理设备处于安全运转状态，避免管道泵阀堵塞。

客户调节池的污水通过污水提升泵，进入一体化超声波膜生物反应器的碱性沉淀池，该池安装有PH仪表控制蠕动泵向槽内加碱(蠕动泵的工作原理好比用手指夹挤一根充满流体的软管，随着手指向前滑动，管内流体向前移动，蠕动泵由滚轮取代了手指，通过对泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来泵送流体)，并且该槽底部有气流搅拌。

然后，流到PAC(聚氯化铝)槽进一步沉淀，该槽底部有气流搅拌，并有蠕动泵向槽内加PAC(聚合氯化铝)。再流入PAM槽，该槽底部也有气流搅拌，并由蠕动泵向槽内加PAM(聚丙烯酰胺)。

接下来，污水流经一个缓冲槽，让絮体成型，再流到竖流沉淀池。

从竖流沉淀池流到膜池，污水通过自吸泵、膜组件的超滤作用后，清水流入澄清水槽(即中水槽)，清水槽的清水可以回用(多余的中水达标排放)，其中回用水槽的一部分清水可用作膜组件反冲洗过程中的反冲洗备用水。

膜生物反应槽上的膜组件的上端安装有总吸水口和总曝气口。总曝气口沿曝气总管通到各分支曝气膜束内下部，保证曝气膜束可鼓形张开，在用于膜生物反应器时可提高溶氧效率，有利于好氧菌(亦称需氧菌、需氧微生物。在有氧环境中生长繁殖，氧化有机物或无机物的产能代谢过程，以分子氧为最终电子受体，进行有氧呼吸，包括大多数细菌、放线菌和真菌)吸附膜丝消化分解有机物。膜组件经约15~40min过滤后，会有小部分活性污泥、细菌分泌物和胶体堵塞膜组件上的微孔，使真空压力表压力升高，当压力升高到0.06~0.08MPa时，需对膜丝进行超声波在线清洗和反冲洗。

本机设计了40kHz/100W和122kHz/100W双频超声波定时清洗控制系统，并使振板按50~150mm/s的速度进行超声波上下定时扫描清洗。先用40kHz/100W超声波通过空化作用清洗膜丝，去除、粉碎、分散膜丝表面和微孔外表面的胶体和较小颗粒堵塞物，然后再用120kHz高频超声波的热解和自由基(.OH)效应及传质触变效应，氧化、分解去除微孔内的胶体和细菌分泌物，使膜丝恢复膜通量。另外由于将振板设计为“V”型装置，通过超声波的振动传质作用将微气泡聚焦于膜丝，进一步提高了空气中的曝气溶氧率，使超声波膜生物反应器提高消化有机物的效率;此外，由于超声波膜生物反应器时间愈长活性污泥浓度MLSS越来越大，处理的负荷减小，而污泥龄很长 (污泥龄是指在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需的时间)，从而大大降低了设备的运行费用，并节省占地面积。

4 结构配置设计参数

该设备是一台全自动处理切割废水的一体化设备，主要由化学处理单元、液体输送系统、膜处理系统、超声波扫描机构、超声波在线清洗装置，以及各种传感器和自动控制系统组成。其中，化学处理单元由空气搅拌，蠕动泵加药;PH调节由PH仪表监测;液体输送全部为sus304不锈钢泵。

膜处理系统采用欧梅塞尔FLEXELL-20膜组件3套，并且具有曝气装置，自动抽吸和反冲洗装置，抽吸压力和反冲洗压力监测装置。

超声波扫描机构扫描顺畅，速度可以调整，轨道为不锈钢。

超声波发生器，工作稳定，有功率指示。