過濾設備、污水過濾系統及工藝的制作方法

本發明涉及污水處理技術領域，尤其是涉及一種過濾設備、污水過濾系統及工藝。

背景技術：

目前的污水處理工藝，是以活性污泥去同化水中有機物，以達到去除水中的污染物。污水處理的最后一道工藝為沉淀池，實現固液分離。但是，二沉池占地面積大，運行不穩定，出水水質差。

膜生物反應器技術是近年來快速發展的一項高效污水資源化技術，近年來，得到了快速發展和廣泛應用，但是膜過濾技術是一種物理篩分過程，隨著膜的長時間運行，膜污染問題是必然，膜清洗是個繁瑣的過程，因此新形式的膜過濾設備由此而生，如動態膜、或微網膜生物反應器等新型膜生物反應器技術，主要利用不銹鋼網、無紡布等基材，通過截留混合液中的污泥，在微網表面形成一層過濾層，起到截留污染物的目標。

現有的微網或者動態膜生物反應器一般是將微網或者無紡布、滌綸網等固定在支架上，形成平板狀結構，混合液透過微網，污泥被攔截，逐漸形成泥餅層，起到過濾作用。但是隨著過濾時間的延長，泥餅層逐漸被壓實，導致過濾通量逐漸降低，影響出水水量。另外，泥餅層逐漸被壓實，也會影響清洗效果，泥餅不易被洗掉。而且，頻繁的清洗將壓實的泥餅層，重新重復成膜過程，可以保證泥餅層的松弛度，但是在成膜期間，由于泥餅層未完全形成，出水導致出水濁度過高，影響出水水質，也有采用將該時間段內的出水回流至原系統，但會增加系統能耗。

因此，如何保證泥餅層的松動，保證系統穩定產水是關鍵。

技術實現要素：

本發明的目的之一在于提供一種過濾設備，該過濾設備能夠實現快速成泥和降低泥餅層密實度，增加污泥層的透水性，延長微網動態膜的過濾周期，提高動態膜的出水水質。

本發明的目的之二在于提供一種污水過濾系統，該系統包括過濾設備，具有過濾設備的優點。

本發明的目的之三在于提供一種污水過濾工藝，該工藝才采用上述的過濾設備，能夠實現快速成泥和降低泥餅層密實度，增加污泥層的透水性，延長微網動態膜的過濾周期，提高動態膜的出水水質的特點。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種過濾設備，包括：

過濾管，所述過濾管包括外網管、內網管和磁性顆粒，所述內網管設置在所述外網管的管腔內，所述磁性顆粒填裝在所述外網管和內網管之間形成空間內；

磁環，套裝在所述過濾管中外網管的管壁上，能夠沿所述外網管長度方向進行移動，以驅動磁性顆粒發生蠕動；

集水管，與所述內網管底部連通，用以排出所述內網管中的過濾水。

進一步的，所述過濾管設置有多個，并呈陣列布置；所述磁環設置多個，多個磁環連接在一起并呈陣列布置；

還包括框架，其設置在陣列布置的磁環外側，構成一個可沿過濾管陣列移動的磁性板框。

進一步的，所述外網管的孔徑大于所述內網管的孔徑，所述內網管能夠截留污泥，形成動態膜的作用。

一種污水過濾系統，包括膜池、供氣裝置、提升裝置以及上述的過濾設備；

所述過濾設備設置在所述膜池內，位于所述過濾設備的底部設置多個曝氣槽，所述供氣裝置能夠通過管道向所述曝氣槽輸送氣體，氣體帶動水流上升，使污水依次透過所述過濾管的外網管、磁性顆粒、內網管從而去除污水中的污泥，內網管中過濾水向下流入集水管，并由集水管匯入集水總管向膜池外排放；

所述提升裝置與所述過濾設備中的磁環連接，用以控制所述磁環能夠沿所述外網管長度方向進行移動，驅動磁性顆粒發生蠕動。

進一步的，所述集水總管與陣列布置的過濾管底部的多個集水管連通，用于排出過濾水；

所述集水總管上設置出水閥門和流量計；

所述供氣裝置與所述曝氣槽連通的管道上設置曝氣閥門。

進一步的，還包括缺氧池、好氧池和匯流管道；

所述缺氧池用以對污水進行反硝化脫氮處理；

所述供氣裝置還能夠通過管道和曝氣頭向所述好氧池中污水供氧，以使污水中形成活性污泥；

所述匯流管道能夠使所述集水總管與所述缺氧池相連通，所述匯流管道上設置抽吸泵和排泥閥門。

一種污水過濾工藝，包括如下步驟：

步驟1，成膜工序；

使大流量污水通過濾管，污水中的污泥在過濾管內快速建立松散的污泥層形成污泥動態膜，以使過濾管具有過濾性，并將過濾管的出水回流到缺氧池中；

步驟2，過濾工序；

預設的成膜時間到達后，污水滲透入過濾管，污泥被磁性顆粒截留，過濾水進入內網管中，流經集水管、集水總管后外排；

步驟3，曝氣脫泥工序；

設置過濾管的內外水壓平衡以使過濾管中污泥層易脫落，同時，供氣裝置向過濾管下部的曝氣槽輸送大氣量，氣流帶動水流沖擊磁性顆粒，使其表面的污泥脫落，排出到過濾管陣列之外，磁性顆粒之間的間隙重新形成過濾通道。

進一步的，所述步驟1包括：

步驟1.1，開啟集水總管上的排泥閥門，同時關閉出水閥門；

步驟1.2，控制器驅動供氣裝置對曝氣槽進行小氣量曝氣，控制器同時啟動抽吸泵進行抽吸，將污水中的污泥沖到內網管中心，使污泥在過濾管內快速建立松散的污泥層形成動態膜，內網管出水經由集水管、集水總管、排泥閥門、抽吸泵、回流管回流到缺氧池中。

進一步的，所述步驟2包括：

步驟2.1，預設的成膜時間到達后，控制器控制抽吸泵停止運行，同時關閉排泥閥門；

步驟2.2，打開出水閥門，污水滲透入過濾管，污泥被磁性顆粒截留，清水進入內網管中，流經集水管、集水總管、出水閥門、流量計后外排。

進一步的，所述步驟2還包括：

步驟2.3，污泥層處理工藝；

當過濾管出水量減少至一定量后，控制器啟動提升裝置帶動磁環框架沿過濾管陣列高度方向上下移動，利用磁環的磁力驅動磁性顆粒在過濾管內蠕動，改變污泥的密閉結構使污泥層開裂，產生新的過濾流道，當過濾管出水流量達到設計值時，控制器停止卷揚機運行。

結合以上技術方案，本發明提供的過濾設備，具有以下優點：

1.本發明采用雙層過濾網，并且在過濾網之間安裝磁鐵礦顆粒，增加污泥層的透水性，延長微網動態膜的過濾周期，提高動態膜的出水水質。

2.磁性顆粒作為污泥層的骨架，使污泥層不被快速壓實，保持污泥孔隙結構不變，增加污泥的過濾性。同時加厚了過濾污泥層，增加了濾管的積泥容量，延長過濾周期。

3.當磁環上下移動時，由于磁力作用，磁環驅動磁鐵礦顆粒發生輕微蠕動，既不破壞泥層，又起到疏松泥層的作用。磁鐵礦顆粒的蠕動，改變污泥的結構，使已經板結的污泥層裂開縫隙，形成新的過濾的通道。從而到達延長過濾周期的目的。

4.由于磁性顆粒之間的間隙較小，加上磁鐵礦顆粒表面的粘滯性，污泥很容易粘附在磁鐵礦顆粒表面，并在磁鐵礦顆粒表面形成污泥層，所以磁性顆粒同時具有快速成膜的功效，與微網成膜時間相比，在磁鐵礦顆粒表面上成膜縮短一半。

本發明提供的污水過濾系統，包括膜池、供氣裝置、提升裝置以及上述的過濾設備；具有過濾設備的優點，同時，供氣裝置能夠通過管道向曝氣槽輸送氣體，使污水依次透過過濾管從而去除污水中的污泥，過濾水由集水管匯入集水總管向膜池外排放。通過提升裝置能夠控制磁環能夠沿外網管長度方向進行移動，驅動磁性顆粒發生蠕動。

本發明提供的污水過濾工藝，該工藝才采用上述的過濾設備，通過成膜工序、過濾工序和曝氣脫泥工序，能夠實現快速成泥和降低泥餅層密實度，增加污泥層的透水性，延長微網動態膜的過濾周期，提高動態膜的出水水質。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明提供的過濾設備的結構示意圖；

圖2為本發明提供的過濾設備中過濾管的結構示意圖；

圖3為圖2的俯視圖；

圖4為本發明提供的過濾設備中過濾管陣列的結構示意圖；

圖5為本發明提供的過濾設備中磁性板框的結構示意圖；

圖6為本發明提供的污水過濾系統的結構示意圖。

圖標：

100-過濾管；101-外網管；102-內網管；103-磁性顆粒；200-磁環；201-框架；300-集水管；10-膜池；20-供氣裝置；30-提升裝置；40-曝氣槽；50-集水總管；51-出水閥門；52-流量計；21-曝氣閥門；60-缺氧池；70-好氧池；71-曝氣頭；80-匯流管道；81-抽吸泵；82-排泥閥門；90-控制器。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明針對微網動態膜生物反應器成膜周期長(成膜期間產水水質差，需要回流至原系統)，以及成膜后，泥餅層容易被壓實影響產水水量等問題，開發一種基于磁體過濾層的過濾設備、污水過濾系統及過濾工藝。

請參見圖1至圖5所示；本發明提供的過濾設備，包括：

過濾管100，所述過濾管100包括外網管101、內網管102和磁性顆粒103，所述內網管102設置在所述外網管101的管腔內，所述磁性顆粒103填裝在所述外網管101和內網管102之間形成空間內；

磁環200，套裝在所述過濾管100中外網管101的管壁上，能夠沿所述外網管101長度方向進行移動，以驅動磁性顆粒103發生蠕動；

集水管300，與所述內網管102底部連通，用以排出所述內網管102中的過濾水。

本發明的優選實施方案中，過濾管100設置有多個，并呈陣列布置。同樣地，磁環200設置多個，多個磁環200連接在一起并呈陣列布置，采用多個磁環200連接在一起的結構方式，不僅能夠提升磁環200整體的強度，還可以便捷對多個磁環200的移動進行控制。

請參照圖5，本發明的優選實施方案中，還包括框架201，其設置在陣列布置的磁環200外側，構成一個可沿過濾管100陣列移動的磁性板框，能夠方便提升裝置30對磁性板框進行上下驅動。

本發明的優選實施方案中，磁性顆粒103采用磁鐵礦顆粒，磁環200的材質為永磁釹鐵硼。

外網管101和內網管102優選采用不銹鋼材質，上述內網管102與外網管101的區別是孔徑不同。外網管101的孔眼大，其作用是限制磁鐵礦顆粒處于外網濾管壁內，外網管101孔徑大而不起截留污泥形成動態膜的作用，外網管101的孔徑一般為16-20目之間。內網管102的孔徑一般在200-400目之間，內網管102主要起到截留污泥，形成動態膜的作用。

磁鐵礦顆粒安裝在外網管101和內網管102之間，主要起到一個對污泥層進行剛性支撐的作用，磁鐵礦顆粒作為污泥層的骨架，使污泥層不被快速壓實，保持污泥孔隙結構不變，增加污泥的過濾性；同時還加厚過濾污泥層，增加了過濾管100的積泥容量，延長過濾周期。

由于磁鐵礦顆粒之間的間隙較小，加上磁鐵礦顆粒表面的粘滯性，污泥很容易粘附在磁鐵礦顆粒表面，并在磁鐵礦顆粒表面形成污泥層，所以磁鐵礦顆粒同時具有快速成膜的功效，與微網成膜時間相比，在磁鐵礦顆粒表面上成膜縮短一半。

磁鐵礦顆粒的粒徑的選擇，磁鐵礦顆粒小，會導致磁鐵礦濾層的空隙率小，污泥進不到濾層的內部，污泥積累在磁鐵礦顆粒表面，使過濾阻力變大。磁鐵礦顆粒太大，其孔隙率大，污泥往往穿透磁鐵礦濾層，在內網管102表面建立污泥層，同樣導致過濾阻力增大。

綜合以上因素，選擇磁鐵礦顆粒粒徑為0.1-5mm之間為宜，在該粒徑范圍內，污泥僅部分穿透濾層，大部分粘附在磁鐵礦顆粒表面，即污泥在磁鐵礦顆粒濾層之間分布的較均勻，磁鐵礦顆粒形成泥餅的骨架，磁鐵礦顆粒表面的污泥形成吸附層，污水流經吸附層表面，水中的污泥吸附被截留，污水變為清水。內網管102作為攔截污泥最后屏障，以保證出水的清澈。

關于過濾管100的管壁的厚度，也就是內網管102和外網管101之間的距離，與常規的石英砂過濾濾層不同，磁鐵礦顆粒僅為骨架作用，濾液過濾速度慢，這時，水流對污泥的攜帶能力低，污泥向濾層深度滲透的速度低，水與污泥分離速度快，所以濾管厚度僅需要4-5mm，就可以使8000ntu的污水濁度一下降低到5ntu以下。

過濾管100為同心圓結構，內網管102與外網管101之間為磁鐵礦顆粒。內網的內徑為10mm，外網管101的直徑為20mm，過濾管100高度2500mm。磁鐵礦顆粒可以填滿內網管102、外網管101之間形成的空隙，內網管102中心為清水流道，過濾管100頂部密封。在運行時，過濾管100垂直安裝，底部連接集水管300。同時，每一個過濾管100上套一個磁環200，磁環200內徑與過濾管100中外網管101的外徑滑動配合，多個過濾管100安裝并聯排列安裝到一個集水管300上，構成一個濾管列，多個濾管列平行排列構成一個過濾管100陣列，過濾管100陣列下部的集水管300全部連接到集水總管50上，過濾后的凈水通過集水總管50排出到外部。

本發明采用的過濾設備，具有以下優點：

1.本發明采用雙層過濾網，并且在過濾網之間安裝磁鐵礦顆粒，增加污泥層的透水性，延長微網動態膜的過濾周期，提高動態膜的出水水質。

2.磁鐵礦顆粒作為污泥層的骨架，使污泥層不被快速壓實，保持污泥孔隙結構不變，也就是增加污泥的過濾性。同時加厚了過濾污泥層，增加了濾管的積泥容量，延長過濾周期。

3.當磁環200上下移動時，由于磁力作用，磁環200驅動磁鐵礦顆粒發生輕微蠕動，既不破壞泥層，又起到疏松泥層的作用。磁鐵礦顆粒的蠕動，改變污泥的結構，使已經板結的污泥層裂開縫隙，形成新的過濾的通道。從而到達延長過濾周期的目的。

4.由于磁鐵礦顆粒之間的間隙較小，加上磁鐵礦顆粒表面的粘滯性，污泥很容易粘附在磁鐵礦顆粒表面，并在磁鐵礦顆粒表面形成污泥層，所以磁鐵礦顆粒同時具有快速成膜的功效，與微網成膜時間相比，在磁鐵礦顆粒表面上成膜縮短一半。

請參照圖6；本發明提供的一種污水過濾系統，包括膜池10、供氣裝置20、提升裝置30以及上述的過濾設備；

過濾設備設置在膜池10內，位于過濾設備的底部設置多個曝氣槽40，曝氣槽40可以分別進行大流量和小流量的曝氣。供氣裝置20能夠通過管道向所述曝氣槽40輸送氣體，氣體帶動水流上升，使污水依次透過所述過濾管100的外網管101、磁性顆粒103、內網管102從而去除污水中的污泥，內網管102中過濾水向下流入集水管300，并由由集水管300匯入集水總管50向膜池10外排放。

所述提升裝置30與所述過濾設備中的磁環200連接，用以控制所述磁環200能夠沿所述外網管101長度方向進行移動，驅動磁性顆粒103發生蠕動。

本發明的優選實施方案中，集水總管50與陣列布置的過濾管100底部的多個集水管300連通，用于排出過濾水；

并且該集水總管50上設置出水閥門51和流量計52。

本發明的優選實施方案中，所述供氣裝置20與所述曝氣槽40連通的管道上設置曝氣閥門21。

本發明的優選實施方案中，還包括缺氧池60和好氧池70；

所述缺氧池60用以對污水進行反硝化脫氮處理；

所述供氣裝置20還能夠通過管道和曝氣頭71向所述好氧池70中污水供氧，以使污水中形成活性污泥。

本發明的優選實施方案中，還包括匯流管道80，所述匯流管道80能夠使所述集水總管50與所述缺氧池60相連通，所述匯流管道80上設置抽吸泵81和排泥閥門82。

本發明的優選實施方案中，還包括控制器90，其用以控制所述提升裝置30、供氣裝置20、抽吸泵、出水閥門、曝氣閥門的開啟或關閉。

在動態膜的過濾運行階段，控制器90自動控制供氣裝置20通過曝氣槽40進行小流量曝氣，其作用一是起到氣提泵的作用，向膜陣列內輸送低濃度的污水，防止膜陣列內部污泥濃縮。其二是對濾管表面松散的污泥進行沖刷，防止污泥在過濾管100表面積累太多。同時將這些多余污泥攜帶出膜陣列。當過濾管100的過濾阻力增大到一定限值時，控制器90自動控制供氣裝置20通過曝氣槽40進行大流量曝氣。其作用是形成劇烈的上升水流和氣流，對過濾管100表面進行沖刷，將過濾管100表面的污泥沖洗干凈。相當于對過濾管100進行一次反沖洗。

在水池上部安裝有提升裝置30，即采用小型卷揚機，卷揚機的吊鉤與磁性板框相連。啟動卷揚機，可以將磁性板框吊起。使磁環200順著過濾管100向上移動。當放下卷揚機，磁性板框在重力作用下，磁性板框與磁環200順著過濾管100向下移動。當磁環200上下移動時，由于磁力作用，磁環200驅動磁鐵礦顆粒發生輕微蠕動，既不破壞泥層，又起到疏松泥層的作用。磁鐵礦顆粒的蠕動，改變污泥的結構，使已經板結的污泥層裂開縫隙，形成新的過濾的通道。從而到達延長過濾周期的目的。過濾管100的內網、外網管101材質為不銹鋼，不銹鋼材料沒有磁性，磁環200上下移動不會牽動內網管102和外網管101。

本發明的運行程序是：污水經過缺氧池60的反硝化脫氮反應后，污水進入好氧池70，在好氧池70中，供氣裝置20通過管道和曝氣頭71向污水中供氧即曝氣，活性污泥以溶解氧為電子受體，以有機物和氨氮為電子供體，進行氧化和硝化反應，去除水中的有機污染物和氨氮、磷等。即活性污泥即細菌將水中有機污染物和氨氮、磷等變成新的活性污泥。這時，污水進入膜池10，在膜池10中安裝過濾設備(即動態膜過濾管100陣列)，過濾管100陣列底部曝氣槽40進行低流量曝氣，氣流上升帶動水流上升，水流進入過濾管100陣列內部。污水透過過濾設備上的外網管101、磁鐵礦顆粒，內網管102，去除水中的污泥，固液分離后，進入內網管102的管中心，清水向下流入底部的集水管300。清水由集水管300匯入集水總管50，通過出水閥門51流到池外排放。

本發明提供的一種污水過濾工藝，包括如下步驟：

步驟1，成膜工序；

使大流量污水通過濾管100，污水中的污泥在過濾管100內快速建立松散的污泥層形成污泥動態膜，以使過濾管100具有過濾性，并將過濾管100的出水回流到缺氧池60中；

步驟2，過濾工序；

預設的成膜時間到達后，污水滲透入過濾管100，污泥被磁性顆粒103截留，過濾水進入內網管102中，流經集水管300、集水總管50后外排；

步驟3，曝氣脫泥工序；

設置過濾管100的內外水壓平衡以使過濾管100中污泥層易脫落，同時，供氣裝置20向過濾管100下部的曝氣槽40輸送大氣量，氣流帶動水流沖擊磁性顆粒103，使其表面的污泥脫落，排出到過濾管100陣列之外，磁性顆粒103之間的間隙重新形成過濾通道。

本發明的優選實施方案中，所述步驟1包括：

步驟1.1，開啟集水總管50上的排泥閥門82，同時關閉出水閥門51；

步驟1.2，控制器90驅動供氣裝置20對曝氣槽40進行小氣量曝氣，控制器90同時啟動抽吸泵81進行抽吸，讓大流量通過濾管100表面，成膜流量為運行流量的5-10倍，將污水中的污泥沖到內網管102中心，使污泥在過濾管100內快速建立松散的污泥層形成動態膜，由于大流量的沖刷作用，將污水中的污泥沖到內網管102中心，過濾管100出水的渾濁度是較高，不能外排，內網管102出水經由集水管300、集水總管50、排泥閥門82、抽吸泵81、回流管回流到缺氧池60中。成膜時間一般為3-5分鐘。

本發明的優選實施方案中，所述步驟2包括：

步驟2.1，預設的成膜時間到達后，控制器90控制抽吸泵81停止運行，同時關閉排泥閥門82；

步驟2.2，打開出水閥門51，污水滲透入過濾管100，污泥被磁性顆粒103截留，清水進入內網管102中，流經集水管300、集水總管50、出水閥門51、流量計52后外排。

本發明的優選實施方案中，所述步驟2還包括：

步驟2.3，污泥層處理工藝；

過濾管100陣列運行一段時間后，濾餅層加厚，并且產生一定的過濾阻力，減少了過濾管100的出水量。這時需要對污泥層進行松動，以使污泥結構產生新的裂縫，降低過濾阻力。

當過濾管100出水量減少至設計量的15％后，流量計52向控制器90發出信號，控制器90啟動提升裝置30帶動磁環200框架201沿過濾管100陣列高度方向上下移動，利用磁環200的磁力驅動磁性顆粒103在過濾管100內蠕動，改變污泥的密閉結構使污泥層開裂，產生新的過濾流道，使出水流量增加，當出水流量達到設計值時，流量計52再次向控制器90發出信號，控制器90控制卷揚機停止運行。周而復始，直到卷揚機連續運行15分鐘，過濾管100出水流量不增加時，控制器90控制進行下一個工況：曝氣脫泥工序。

曝氣脫泥工序中，控制器90控制關閉出水閥門51，使過濾管100的內外水壓平衡，減少水對污泥層的頂托力，污泥層變為容易脫落。同時，打開曝氣閥門21。供氣裝置20向過濾管100陣列下部的曝氣槽40輸送大氣量。氣流攜帶水流上升，沿濾管表面流過，由于氣泡的劇烈攪動，推動過濾管100產生晃動，氣流帶動水流沖擊磁鐵礦顆粒，使磁鐵礦顆粒進行劇烈的振動，磁鐵礦顆粒之間相互摩擦，使其表面的污泥脫落，脫落的污泥隨上升的水流排出到過濾管100陣列之外。去除過濾管100內磁鐵礦顆粒表面的污泥后，磁鐵礦顆粒之間的間隙重新形成過濾通道，過濾管100的過濾性能重新得到恢復。曝氣脫泥工序中延時一般為2-3分鐘。然后過濾管100重新進入成膜工序。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。