本發明屬于膜法處理廢水,尤其涉及一種通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置和方法。
背景技術:
1、廢水深度處理工藝中,采用反滲透膜(reverse?osmosis,ro膜)處理廢水具有出水質量高,建造和運行成本低的優點,因此,反滲透膜已被廣泛應用于污水處理及回用當中。然而,反滲透膜在廢水處理過程中存在膜污染的問題,進而造成反滲透膜的過濾性能和回收率降低、出水水質下降、膜的清洗和更換頻率上升,最終限制了該技術的發展。
2、采用反滲透膜處理廢水的過程中,膜的生物污染的有效控制卻非常困難。這是由于即使極微量的微生物經過預處理,一旦它們吸附于反滲透膜表面,就會通過自身繁殖生長,迅速造成膜污染。其次,生長成熟的生物膜,能有效抵抗外界的影響。紫外照射作為一種非強氧化且無需投加藥劑的殺菌方法,被廣泛應用在反滲透過程的生物污染控制的研究當中。然而,研究發現生物處理出水經uvc預處理后仍存在許多紫外耐受細菌,它們在過濾過程中在膜表面聚積,并大量分泌胞外聚合物,反而加劇膜污染。因此,如何提升紫外的殺菌效率,抑制紫外耐受細菌在反滲透膜表面生長,是通過紫外殺菌控制反滲透膜生物污染的關鍵難題。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題,本發明的一個目的提供了一種通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置和方法。本發明從市政污水處理廠的活性污泥中成功分離出了一種新型可耐受紫外的n-酰基高絲氨酸內酯(n-acylhomoserine?lactone,ahl)型群體感應猝滅功能細菌(staphylococcus?sp.ssn),這種細菌可以在紫外照射下生長,并在有無紫外照射的條件下都能顯著降解ahl信號分子,本方法將預處理系統和反滲透膜反應器集成至一個處理裝置中,通過該裝置深度處理化工廢水,利用了n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌可以通過降解細菌分泌的信號分子,干擾微生物群體感應基因的表達,有效抑制細菌生物膜和胞外聚合物的生長的特性,將其和紫外殺菌過程結合可提升紫外殺菌的效率,削弱細菌的防御機制。同時通過n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌抑制污水中經過紫外照射后存活的紫外耐受菌群在膜表面形成生物膜,進而控制膜生物污染。
2、本發明實施例的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置包括:
3、預處理系統,所述預處理系統包括:
4、預處理罐體,所述預處理罐體中含有群體感應猝滅功能小球,所述預處理罐體的出水口設置格柵;
5、曝氣結構,所述曝氣結構與所述預處理罐體連接;
6、紫外光發射組件,所述紫外光發射組件與所述預處理罐體連接;
7、過濾器,所述過濾器連接至所述預處理罐體的出水口;
8、反滲透膜反應器,所述反滲透膜反應器包括本體,所述本體通過第一進水管與所述過濾器連接,所述本體形成用于處理廢水的空腔,所述空腔內設置反滲透膜組件。
9、進一步地,所述群體感應猝滅功能小球通過將n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌負載于聚乙烯醇上,并由海藻酸鈉包裹形成。
10、進一步地,所述n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌由活性污泥中分離得到,且所述n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌能在紫外照射下生長。
11、進一步地,所述紫外光發射組件包括uvc燈管和設于所述uvc燈管內的紫外線光發射源,所述紫外線光發射源用于發射波長為200~275nm的紫外線,所述紫外線光發射源的輻射量為0.30mw/cm2~0.40mw/cm2。
12、進一步地,所述預處理系統外周包裹避光膜。
13、進一步地,還包括:
14、第一進水泵,所述第一進水泵通過水管連接所述過濾器的出水口和所述本體的進水口;
15、所述第一進水泵用于向所述本體的進水口施加3~4mpa的壓力,并向所述反滲透膜組件施加1.9~2mpa的壓力。
16、進一步地,還包括:
17、進水罐,所述進水罐通過第二進水管與所述預處理系統連接,所述第二進水管上設置第二進水泵;
18、控溫系統,所述控溫系統與所述進水罐連接。
19、本發明實施例的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的方法包括如下步驟:
20、s1,提供上述任一項所述的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置;
21、s2,將待處理廢水依次泵入所述裝置的預處理系統、過濾器和反滲透膜反應器中,對所述待處理廢水進行處理。
22、進一步地,所述步驟s2中,所述預處理系統中的紫外光發射組件對所述待處理廢水進行連續照射,所述預處理系統中的曝氣結構的曝氣方式為連續曝氣;
23、控制并記錄所述本體的進水口壓力和所述本體中反滲透膜組件的壓力。
24、進一步地,所述紫外光發射組件的紫外線光發射源用于發射波長為200~275nm的紫外線,所述紫外光發射組件的紫外線光發射源的輻射量為0.30mw/cm2~0.40mw/cm2;
25、所述本體的進水口壓力為3~4mpa,所述本體中反滲透膜組件的壓力為1.9~2mpa。
26、本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
27、1、本發明通過將預處理系統應用在反滲透膜進水端,利用了n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌可以通過降解細菌分泌的信號分子,干擾微生物群體感應基因的表達,有效抑制細菌生物膜和eps的生長的特性,將其和紫外殺菌過程結合可提升紫外殺菌的效率,削弱細菌的防御機制。同時通過n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌抑制污水中經過紫外照射后存活的紫外耐受菌群在膜表面形成生物膜,進而控制膜生物污染。
1.一種通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置,其特征在于,包括:
2.根據權利要求1所述的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置,其特征在于,所述群體感應猝滅功能小球通過將n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌負載于聚乙烯醇上,并由海藻酸鈉包裹形成。
3.根據權利要求2所述的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置,其特征在于,所述n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌由活性污泥中分離得到,且所述n-酰基高絲氨酸內酯型群體感應猝滅細菌能在紫外照射下生長。
4.根據權利要求1所述的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置,其特征在于,所述紫外光發射組件包括uvc燈管和設于所述uvc燈管內的紫外線光發射源,所述紫外線光發射源用于發射波長為200~275nm的紫外線,所述紫外線光發射源的輻射量為0.30mw/cm2~0.40mw/cm2。
5.根據權利要求4所述的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置,其特征在于,所述預處理系統外周包裹避光膜。
6.根據權利要求1所述的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置,其特征在于,還包括:
7.根據權利要求1所述的通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的裝置,其特征在于,還包括:
8.一種通過新型紫外耐受群體感應猝滅功能細菌和紫外輻射控制反滲透膜生物污染的方法,其特征在于,包括如下步驟:
9.根據權利要求8所述的方法,其特征在于,所述步驟s2中,所述預處理系統中的紫外光發射組件對所述待處理廢水進行連續照射,所述預處理系統中的曝氣結構的曝氣方式為連續曝氣;
10.根據權利要求8所述的方法,其特征在于,所述紫外光發射組件的紫外線光發射源用于發射波長為200~275nm的紫外線,所述紫外光發射組件的紫外線光發射源的輻射量為0.30mw/cm2~0.40mw/cm2;