申请日2012.11.21
公开(公告)日2013.02.13
IPC分类号C02F1/44
摘要
本发明涉及絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法及装置，采用絮体增强中空纤维膜作为过滤膜。在低曝气的情况下，通过低负压使得污泥在絮体增强中空纤维膜表面的带絮体网状结构上形成絮体膜，实现污水中的泥水分离，产水进入絮体增强中空纤维中的超滤膜或者微滤膜进行过滤。当絮体膜老化时，通过短时间的高曝气将絮体增强中空纤维膜表面的絮体膜抖掉。该分离方法与现有的MBR技术相比，能够提高膜的运行通量，大幅度降低运行成本和减缓膜的污染，在曝气能耗方面几乎可以忽略不计。与CMF工艺相比，可以大幅度减少占地面积和提高好氧池中污泥的浓度。
权利要求书
1.絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法，其特征在于，采用絮体增 强中空纤维膜作为过滤膜，通过在絮体增强中空纤维膜表面的带微细纤维的 网状结构上形成絮体膜，首先实现污水中的泥水分离，然后泥水分离后的水 进入超滤膜或者微滤膜中进行过滤。
2.根据权利要求1所述的絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法，其 特征在于包括以下步骤：
步骤(1)将絮体增强中空纤维膜制备成帘式膜组件，将絮体增强中空纤 维膜膜组件浸没在需要分离的污水处理工艺中好氧池末端的污泥混合液中， 即膜池中;
步骤(2)污泥絮体膜形成阶段：由于絮状增强中空纤维膜外表面有一个 管状的网状多孔结构，该网状多孔表面附有一层微细纤维，当抽吸水泵启动 开始时，污泥由于受到低负压的作用而靠近中空纤维膜并存积在带有微细纤 维的网状多孔结构上;
步骤(3)运行阶段：当絮状增强中空纤维膜外表面形成了一层絮体膜时， 通过水泵吸水口安装的压力传感器监控抽负压值不超过50Kpa，当压力超过 50Kpa时，该运行阶段结束并采用高曝气进行清洗;
步骤(4)清洗阶段：采用100-150m3/m2.h的气量进行曝气，使絮体增强 中空纤维膜发生抖动;把在絮体增强中空纤维膜外表面的老化絮体膜清洗下 来并完全分散返回到混合液中。
3.根据权利要求2所述的絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法，其 特征在于，在污泥中添加一些填料类的物质，该物质可以是具有生物强化的， 也可以是不具有生物强化的，或是生物硅藻土、活性炭。
4.絮体增强中空纤维膜处理污水的分离装置，其特征在于，絮体增强中 空纤维膜帘式膜组件放置膜池中，絮体增强中空纤维膜帘式膜组件有絮体增 强中空纤维膜、污泥絮体膜连接，曝气管放置膜池的底部，曝气管连接气体 流量计，气体流量计通过管道连接鼓风机，排泥管连接在膜池的底部，排泥 管连接阀门，絮体增强中空纤维膜帘式膜组件通过管道连接压力表，压力表 通过管道连接抽吸泵，抽吸泵通过管道连接液体流量计，液体流量计连接产 水管，进水管放置在膜池的上方，向膜池中注水;
絮体增强中空纤维膜为中空纤维膜丝的外表面附有一层管状外支撑增 强体，管状外支撑增强体为网状多孔结构，管状外支撑增强体上附有絮状的 污泥絮体膜。
5.根据权利要求4所述的絮体增强中空纤维膜处理污水的分离装置，其 特征在于，絮体增强中空纤维膜不局限于带微细纤维的网状结构的絮体增强 中空纤维膜，可以在膜表面附有一层物质或可以在膜表面形成絮体膜。
6.根据权利要求4所述的絮体增强中空纤维膜处理污水的分离装置，其 特征在于，絮体增强中空纤维膜中的中空纤维膜，是PP、PES、PVC、PVDF 或PTFE材质，或是微滤膜、超滤膜。
说明书
絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法及装置
技术领域
本发明涉及絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法及装置，属于水处 理膜技术领域。
背景技术
20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。全球水资源 状况迅速恶化，水危机日趋严重。为了缓解水资源的短缺，污水处理、回用 势在必行，而膜处理污水成为污水处理的主要趋势。
中空纤维膜是现代膜技术应用中一种重要的膜形式，它具有装填密度 高，体积小，处理效率高和生产工艺简单等特点，在国内外已被广泛应用于 工业废水处理、生活污水回用等多方面。中空纤维膜也被称为自支撑膜，该 膜的内在结构是多孔结构，它的力学强度不高，在运行过程中，很容易出现 断丝的问题。
为了提高中空纤维膜的强度，许多高校和科研院所都在开展高强度中空 纤维膜的研究，采用NIPS法制备中空纤维膜时，可通过调节膜材料和制备 工艺或者在制备中加入纳米氧化物，在一定程度上可提高中空纤维膜的强 度，但是，提高的效果不明显。采用TIPS法制备中空纤维膜，在一定程度 上也可提高中空纤维膜的强度，但是，该方法成本高，能耗大，制备出的中 空纤维膜的抗污染性不好。
此外，中空纤维膜用于水处理常用的一种工艺为MBR，该技术是将活性 污泥法水处理技术与膜分离技术相结合，并且，将生化处理的水力停留时间 和污泥停留时间进行独立控制，增加了处理工艺的灵活性。然而，在MBR 处理过程中，需要高强度和大量地曝气将停留在膜丝表面中的污泥不停地抖 掉，以防止造成膜的污染，而影响膜的过滤性能，在该过程中，一方面对膜 的强度要求较高，另一方面导致运行成本很高。中空纤维膜用于水处理的另 一种工艺为污水生化处理与膜过滤工艺的结合，该工艺是先将污水进行生化 处理，然后采用自然沉降的方式进行泥水分离，分离后的水进入超滤系统中。 在这种水处理工艺中，采用自然沉降的方式存在停留时间长、占地面积大、 处理量小和小颗粒物沉降不完全等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供絮体增强中空纤维膜处理污水的分离 方法及装置。
絮体增强中空纤维膜处理污水的分离装置，絮体增强中空纤维膜帘式膜 组件放置膜池中，絮体增强中空纤维膜帘式膜组件有絮体增强中空纤维膜、 污泥絮体膜连接，曝气管放置膜池的底部，曝气管连接气体流量计，气体流 量计通过管道连接鼓风机，排泥管连接在膜池的底部，排泥管连接阀门，絮 体增强中空纤维膜帘式膜组件通过管道连接压力表，压力表通过管道连接抽 吸泵，抽吸泵通过管道连接液体流量计，液体流量计连接产水管，进水管放 置在膜池的上方，向膜池中注水;
絮体增强中空纤维膜为中空纤维膜丝的外表面附有一层管状外支撑增 强体，管状外支撑增强体为网状多孔结构，管状外支撑增强体上附有絮状的 污泥絮体膜。
本发明是使用絮体增强中空纤维膜中的絮体、增强的网状结构和中空纤 维膜的一种处理污水分离方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
絮体增强中空纤维膜处理污水分离方法，采用絮体增强中空纤维膜作为 过滤膜，通过在絮体增强中空纤维膜的表面带微细纤维的网状结构上形成絮 体膜，首先实现污水中的泥水分离，然后泥水分离后的水进入超滤膜或者微 滤膜中进行过滤。
絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法，包括以下步骤：
步骤(1)将絮体增强中空纤维膜制备成帘式膜组件，将絮体增强中空纤 维膜膜组件浸没在需要分离的污水处理工艺中好氧池末端的污泥混合液中， 即膜池中;
步骤(2)污泥絮体膜形成阶段：由于絮状增强中空纤维膜外表面有一个 管状的网状多孔结构，该网状多孔表面附有一层微细纤维的絮体状，当抽吸 水泵启动开始时，污泥由于受到低负压的作用而靠近中空纤维膜并存积在带 有微细纤维的网状多孔结构上;
步骤(3)运行阶段：当絮状增强中空纤维膜外表面形成了一层絮体膜时， 通过水泵吸水口安装的压力传感器监控抽负压值不超过50Kpa，当压力超过 50Kpa时，该运行阶段结束并进入高曝气清洗阶段;
步骤(4)清洗阶段：采用100-150m3/m2.h的气量进行曝气，使絮体增强 中空纤维膜发生抖动;把在絮体增强中空纤维膜外表面的老化絮体膜清洗下 来并完全分散返回混合液中。
本发明絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法的技术效果在于：
(1)在絮体膜形成的过程中，污泥是通过低负压的作用而靠近中空纤维膜 并存积在带有微细纤维的网状多孔结构上，由于低负压的作用，使得形成污 泥絮体膜所需要的时间大大缩短。
(2)在运行过程中，一方面，由于污泥是存积在微细纤维的网状多孔结构 上，也就是污泥存积在粗糙度比较大的表面上，使得污泥具有一定的架空结 构，从而实现透水通量大和运行时间长的效果。另一方面，由于通过在絮体 增强中空纤维膜表面的絮体膜实现了泥水分离，使得进入中空纤维膜的水质 好，从而能够加大中空纤维膜的运行通量，并且，能够大大降低对膜的污染。
(3)在清洗阶段中，当絮体膜老化了，不再具有泥水分离的效果时，由 于污泥是存积在带有微细纤维的网状多孔结构上，对絮体膜有一定的架空效 果，所以可以采用短时间的高曝气使老化的絮体膜清洗下来并完全分散返回 到混合液中。
(4)采用絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法，在整个运行过程中， 除了清洗阶段需要用高曝气量，其他阶段只需要提供低曝气以满足微生物的 好氧量。相对于MBR工艺，可以大大降低曝气量，从而大大降低运行能耗。
(5)采用絮体增强中空纤维膜处理污水的分离方法，实现了泥水分离工 艺和膜过滤工艺的结合，克服了采用自然沉降方式存在停留时间长、占地面 积大、处理量小和小颗粒物沉降不完全的问题，同时也克服了絮体膜分离方 法中水质差的问题。
