一種基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器及運行方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器及運行方法，利用污水中固有的懸浮物，在大孔膜支撐材料表面形成動態膜，進行污水的直接過濾濃縮，產水可以滿足城市污水回用景觀灌溉用水標準，濃縮液排入市政管網或進一步處理回用；基于污水中懸浮物含量的不同，可以采用：(1)高濁度的原水條件下，開啟污水調節池中的攪拌裝置，污水經提升泵打入動態膜過濾反應器，直到濁度低于10NTU，完成動態膜的形成，初期出水返回污水調節池，而后正常運行產水；(2)低濁度的原水條件下，關閉污水調節池中的攪拌裝置，沉淀污水經泵打入動態膜過濾反應器，動態膜形成過程與(1)相同，動態膜形成后開啟污水調節池攪拌裝置，而后正常運行產水。
【專利說明】
一種基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器及運行方法
技術領域
[0001]本發明屬于水處理技術領域，特別涉及一種基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器及運行方法。
【背景技術】
[0002]近來，水環境污染與水資源短缺嚴重影響到人們的日常生活與國民經濟的發展。污水再生處理與回用是廣泛關注的重要舉措，而膜分離技術應用日益增長。
[0003]膜分離技術應用于污水二級處理與深度處理時，存在著流程長、投資高、能耗高、運行維護費用高的問題。而將膜分離技術(微濾或超濾)應用于原污水的直接過濾，國內外研究者已經進行了一定的探索，結果表明出水水質能夠滿足再生水綠化灌溉的要求，而嚴重的膜污染問題，會引起頻繁的物理化學清洗、降低膜使用壽命、化學藥劑成本增加及二次污染，最終導致運行維護的大幅增加，限制了工藝的推廣應用。
[0004]動態膜(Dynamicmembrane)技術是極具應用前景的水處理新技術，是指利用預涂劑或活性污泥在大孔膜支撐材料表面形成新膜，強化料液的分離效果。依據涂膜材料的不同可以分為預涂動態膜和自生動態膜兩種。動態膜技術具有膜材料成本低、通量高、膜污染速率低且易控制、重力出水能耗低等系列優點。
[0005]中國專利200610044415強化混凝與動態膜一體式污水處理工藝，具體步驟如下:
(I)污水首先進入反應器一側的混凝反應區，在此區域內和同時投加的化學處理藥劑進行完全混攪拌合；(2)反應器另一側為過濾裝置，該過濾裝置由孔徑為毫米級的基材覆蓋，混凝處理后的污水通過基材，在基材表面逐步形成動態膜層，這一膜層由內而外是凝膠層和濾餅層，具有類似于傳統微濾膜的截留作用，可達到良好的固液分離的效果；(3)處理水由過濾裝置內通往反應器上部的出水管排出。該專利是動態膜技術應用于污水直接過濾的代表性技術，不足之處在于:(I)投加混凝劑增加了處理成本，特別是對于低濁度污水，混凝劑投加量顯著增加；(2)混凝劑的使用，特別是有機聚合物，易導致不可逆的膜污染，影響工藝的運行維護；(3)產生中殘留的混凝劑的可能引起潛在的回用風險。
【發明內容】
[0006]為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器及運行方法，基于污水中濁度不同，采取不同的技術措施，利用污水中固有懸浮物實現動態膜的快速穩定形成，達到污水的原位分離效果;具有低成本、低能耗、操作簡單易控制、處理效果優良的優點。
[0007]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:
[0008]—種基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，包括下部帶有沉淀區的污水調節池3，污水調節池3設置至少兩個出水口，其中一個位于池體上，另一個位于沉淀區，兩個出水口均通過污水提升栗6與動態膜過濾反應器10連接，所述動態膜過濾反應器10包括反應器池體，反應器池體中設置穿孔曝氣器9和動態膜過濾組件11，高濁度水質條件下，池體中污水打入動態膜過濾反應器10;低濁度條件下，沉淀區污水打入動態膜過濾反應器10，調節曝氣量，利用污水中固有懸浮物實現動態膜的快速穩定形成。
[0009]所述污水調節池3配置有攪拌裝置2，所述攪拌裝置2為水上或水下攪拌器。
[0010]所述污水調節池3的池體為圓柱或方形，池體上出水口與污水提升栗6的連接管路上設置高位進水電動閥4，沉淀區出水口與污水提升栗6的連接管路上設置低位進水電動閥5。
[0011]所述污水提升栗6為離心栗，所述高位進水電動閥4和低位進水電動閥5連接自控裝置實現快速啟閉。
[0012]所述穿孔曝氣器9布置在反應器池體兩側的底部，穿孔曝氣器9連接曝氣栗或鼓風機7且在連接管路上設置有氣體流量計8以實現流量可調，所述動態膜過濾組件11設置在反應器池體的中間。
[0013]所述動態膜過濾組件11為雙面平板式結構，由PVC板框架和大孔膜支撐材料依次組合固定而成。
[0014]所述大孔膜支撐材料為孔徑為10_200μπι的不銹鋼網、尼龍網或無紡布。
[0015]所述穿孔曝氣器9為穿孔管式曝氣器，長度與反應器池體一致，孔眼直徑3-5mm，孔眼間距l-3cm，方向側下方45°。
[0016]本發明還提供了所述不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器的運行方式，其特征在于:
[0017]a、高濁度的原水條件下:
[0018]1.1開啟污水調節池3中的攪拌裝置2，污水經提升栗6打入動態膜過濾反應器10，低曝氣條件下啟動動態膜過濾反應器10，在重力水頭或栗抽吸作用下開始產水，產水回流至污水調節池3。
[0019]1.2以產水濁度為指標，當濁度低于10NTU時，認為動態膜形成，調節穿孔曝氣器9至高曝氣量，連續進水、出水；
[°02°] 1.3當通量低于初始通量的10%時，進行水力反沖洗或氣體反沖洗，反沖洗強度靈活調節，通量恢復率低于80%時采用化學清洗(酸洗、堿洗或氧化劑清洗)；
[0021]1.4清洗完成后，重復I.1-1.2;
[0022]b、低濁度的原水條件下:
[0023]2.1關閉污水調節池3中的攪拌裝置2，沉淀污水經提升栗6打入動態膜過濾反應器10，低曝氣條件下啟動動態膜過濾反應器10，在重力水頭或栗抽吸作用下開始產水，產水回流至調節池3;
[0024]2.2以產水濁度為指標，當濁度低于10NTU時，認為動態膜形成，調節穿孔曝氣器9至高曝氣量，開啟污水調節池攪拌裝置2，連續進水、出水；
[0025]2.3當通量低于初始通量的10 %時，進行水力反沖洗或氣體反沖洗，反沖洗強度靈活調節，通量恢復率低于80%時采用化學清洗(酸洗、堿洗或氧化劑清洗)；
[0026]2.4清洗完成后，重復2.1-2.2。
[0027]其中:
[0028]所述高濁度的原水條件是指濁度>300NTU;低濁度的原水條件是指濁度<300NTU;
[0029]所述低曝氣條件是曝氣量l-2m3/m2h;
[0030]所述重力水頭為5Cm-5Ocm;
[0031 ] 所述高曝氣量是4_6m3/m2h。
[0032]本發明中，濁度〈10NTU為城市污水再生利用雜用水中灌溉用水的水質要求，使用于其他目的時，需要做相應的運行操作條件的調整。
[0033]本發明中動態膜污水直接過濾反應器運行方法的關鍵之一:在污水動態膜直接過濾工藝中，基于污水中濁度的不同采用不同的操作方法，利用原水中固有的的懸浮物做為涂膜材料，通過水位壓差或抽象水栗作用在大孔支撐材料表明形成穩定的動態膜，初期產生因濁度高，可以返回污水調節池。同時可以達到較高的通量(20_80L/m2h)，周期運行時間超過6h，出水濁度小于10NTU，穩定達到城市污水再生利用雜用水中灌溉用水的水質要求。
[0034]本發明中動態膜污水直接過濾反應器運行方法的關鍵之二:工藝中采用的雙面平板式膜組件，由PVC板框架和大孔膜支撐材料依次組合固定而成，拆卸更換方便，PVC板框架可以重復使用，必要時只需要更換支撐材料。
[0035]本發明中動態膜污水直接過濾反應器運行方法的關鍵之三:工藝的膜污染控制方法，采用連續的曝氣沖刷抑制污染層的過度增長;當通量低于初始通量的10%時，可以采用逆出水方向的曝氣反沖洗及水力反沖洗，恢復膜通量;必要時可以采用化學清洗有效去除不可逆膜污染問題。
[0036]本發明中動態膜污水直接過濾反應器運行方法的關鍵之四:運行控制全部可以實現自動化，可以實現工藝的長期穩定運行。
[0037]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0038](I)動態膜污水直接過濾反應器中，動態膜的形成完全采用污水中固有的懸浮物，該方法無需投加混凝劑和其它懸浮顆粒，節約處理成本，經濟可行。
[0039](2)動態膜組件為雙面平板式，由PVC板框、大孔膜支撐材料依次組合固定而成，方便拆卸和更換膜材料。
[0040](3)靈活采用氣反沖洗、水反沖洗清洗及化學清洗相結合的方法，有效控制膜污染。
[0041](4)動態膜污水直接過濾技術，運行操作簡單、出水效果好、成本及能耗低，同時可以實現連續自動化運行。
[0042]本發明利用污水中固有的懸浮物，在大孔膜支撐材料表面形成動態膜，進行污水的直接過濾濃縮，產水可以滿足城市污水回用景觀灌溉用水標準，濃縮液排入市政管網或進一步處理回用。
【附圖說明】
[0043]圖1是本發明動態膜污水直接過濾反應器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0044]下面對照附圖和具體的實施例對本發明做進一步的敘述。應當指出，這些實施例是用于說明本發明而不限于限制本發明的適用范圍。實施例中的實施條件可以根據實際情況(水質、設備及運行操作條件)做進一步的調整。
[0045]實施例1
[0046]如圖1所示，將高濁度污水(濁度為300-400NTU)由進水管I打入污水調節池3，啟動攪拌裝置2，啟動電動閥4(電動閥5關閉)，污水經提升栗6打入動態膜過濾反應器10，此時曝氣設備7開啟，調節氣體流量計8至低曝氣量(l-2m3/m2h)，污水經動態膜組件11，在水位壓差作用下(10-10.5cm)流至出水管12，初期產水因濁度高返回污水調節池3，如此循環40-50min后，濁度低于10NTU，通量處在(20-80L/m2h)。動態膜形成后，調節氣體流量計8至高曝氣量(4-6m3/m2h)，持續沖刷膜組件表面，反應器穩定運行時間超過6h。而后采用氣反沖洗或水反沖洗清洗，恢復通量，持續運行。
[0047]實施例2
[0048]如圖1所示，將低濁度污水(濁度為70NTU)由進水管I打入污水調節池3，關閉攪拌裝置2，啟動電動閥5(電動閥4關閉)，沉淀污水(濁度達到350-450NTU左右)經提升栗6打入動態膜過濾反應器10，此時曝氣設備7開啟，調節氣體流量計8至低曝氣量(l-2m3/m2h)，污水經動態膜組件11，在水位壓差作用下(10-10.5cm)流至出水管12，初期產水因濁度高返回污水調節池3，如此循環30-40min后，濁度低于10NTU，通量處在(20-80L/m2h)。動態膜形成后，啟動攪拌裝置2，保證污水調節池3中的污水混合均勻，同時調節氣體流量計8至高曝氣量(4-6m3/m2h)，持續沖刷膜組件表面，反應器穩定運行時間超過6h。而后采用氣反沖洗或水反沖洗清洗，恢復通量，持續運行。
【主權項】
1.一種基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，其特征在于，包括下部帶有沉淀區的污水調節池(3)，污水調節池(3)設置至少兩個出水口，其中一個位于池體上，另一個位于沉淀區，兩個出水口均通過污水提升栗(6)與動態膜過濾反應器(10)連接，所述動態膜過濾反應器(10)包括反應器池體，反應器池體中設置穿孔曝氣器(9)和動態膜過濾組件(11)，高濁度水質條件下，池體中污水打入動態膜過濾反應器(10);低濁度條件下，沉淀區污水打入動態膜過濾反應器(10)，調節曝氣量，利用污水中固有懸浮物實現動態膜的快速穩定形成。2.根據權利要求1所述基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，其特征在于，所述污水調節池(3)配置有攪拌裝置(2)，所述攪拌裝置(2)為水上或水下攪拌器。3.根據權利要求1所述基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，其特征在于，所述污水調節池(3)的池體為圓柱或方形，池體上出水口與污水提升栗(6)的連接管路上設置高位進水電動閥(4)，沉淀區出水口與污水提升栗(6)的連接管路上設置低位進水電動閥(5)。4.根據權利要求3所述基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，其特征在于，所述污水提升栗(6)為離心栗，所述高位進水電動閥(4)和低位進水電動閥(5)連接自控裝置實現快速啟閉。5.根據權利要求1所述基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，其特征在于，所述穿孔曝氣器(9)布置在反應器池體兩側的底部，穿孔曝氣器(9)連接曝氣栗或鼓風機(7)且在連接管路上設置有氣體流量計(8)以實現流量可調，所述動態膜過濾組件(11)設置在反應器池體的中間。6.根據權利要求1所述基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，其特征在于，所述動態膜過濾組件(11)為雙面平板式結構，由PVC板框架和大孔膜支撐材料依次組合固定而成。7.根據權利要求6所述基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，其特征在于，所述大孔膜支撐材料為孔徑為10-200μπι的不銹鋼網、尼龍網或無紡布。8.根據權利要求1所述基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器，其特征在于，所述穿孔曝氣器(9)為穿孔管式曝氣器，長度與反應器池體一致，孔眼直徑3-5_，孔眼間距l-3cm，方向側下方45°。9.權利要求1所述不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器的運行方式，其特征在于: a、高濁度的原水條件下: 1.1)開啟污水調節池(3)中的攪拌裝置(2)，污水經提升栗(6)打入動態膜過濾反應器(10)，低曝氣條件下啟動動態膜過濾反應器(10)，在重力水頭或栗抽吸作用下開始產水，產水回流至污水調節池(3)。 1.2)以產水濁度為指標，當濁度低于10NTU時，認為動態膜形成，調節穿孔曝氣器(9)至高曝氣量，連續進水、出水； I.3)當通量低于初始通量的10 %時，進行水力反沖洗或氣體反沖洗，反沖洗強度靈活調節，通量恢復率低于80 %時采用化學清洗； 1.4)清洗完成后，重復1.1)-1.2)； b、低濁度的原水條件下: 2.1)關閉污水調節池(3)中的攪拌裝置(2)，沉淀污水經提升栗(6)打入動態膜過濾反應器(10)，低曝氣條件下啟動動態膜過濾反應器(10)，在重力水頭或栗抽吸作用下開始產水，產水回流至調節池(3); 2.2)以產水濁度為指標，當濁度低于10NTU時，認為動態膜形成，調節穿孔曝氣器(9)至高曝氣量，開啟污水調節池攪拌裝置(2)，連續進水、出水； 2.3)當通量低于初始通量的10 %時，進行水力反沖洗或氣體反沖洗，反沖洗強度靈活調節，通量恢復率低于80 %時采用化學清洗； 2.4)清洗完成后，重復2.1 )_2.2)。10.根據權利要求9所述基于不同污水水質的動態膜污水直接過濾反應器的運行方式，其特征在于: 所述高濁度的原水條件是指濁度>300NTU;低濁度的原水條件是指濁度<300NTU; 所述低曝氣條件是曝氣量l_2m3/m2h; 所述重力水頭為5cm-50cm; 所述高曝氣量是4_6m3/m2h。
【文檔編號】B01D65/02GK106006847SQ201610551464
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月13日
【發明人】胡以松, 王曉昌, 楊媛
【申請人】西安建筑科技大學