申请日2008.12.12
公开(公告)日2010.06.23
IPC分类号C02F3/10; C02F1/44
摘要
本发明涉及生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，采用生物硅藻土作为自生动态膜组分，在大孔支撑体(不锈钢网或尼龙网)表面形成动态膜的固液分离方法。与现有技术相比，本发明基于生物硅藻土污水处理工艺，采用生物硅藻土作为自生动态膜组分，在大孔支撑体(不锈钢网或尼龙网)表面形成动态膜进行固液分离方法，获得悬浮固体(Suspended Solid，SS)含量、或浊度低的高品质出水，接近膜生物反应器(Membrane boireactor，MBR)出水品质，适用于采用生物硅藻土水处理技术。
权利要求书
1.生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，其特征在于，该方法采用生物硅藻土作为自生动态膜组分，在大孔支撑体表面形成动态膜，通过生物硅藻土动态膜分离过程实现污水的固液分离。
2.根据权利要求1所述的生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，其特征在于，所述的方法包括以下工艺步骤：
(1)选择大孔支撑体，组装成成套膜组件，将成套膜组件浸没在需要分离的生物硅藻土处理污水工艺中好氧处理池末端的生物硅藻土混合液中，采用数控变频流量可调节水泵抽吸直接循环回流方式;
(2)生物硅藻土动态膜形成阶段：从抽吸水泵直接循环启动开始，到回流停止，转换为清澈出水，在滤网表面形成生物硅藻土动态膜，这个阶段全过程时间设定为15～22min范围;
(3)运行阶段：生物硅藻土动态膜形成阶段完成后，通过控制程序切换到运行阶段，采用恒定出水通量运行，通过水泵吸水口安装的压力传感器监控抽吸负压值不超过40kPa，运行阶段时间2～3h，单位膜面积通量50～70L/m2.h，并有实际运行中水量向上波动的余地，运行阶段结束后进入鼓风在线清洗阶段;
(4)清洗阶段：采用由内部向外部的58～60kPa压力鼓风在线清洗，在进行鼓风机通过出水管道供气从动态膜组件内部反向清洗同时，动态膜组件外部下面的穿孔曝气管鼓风，形成外部膜面错流，强化膜面的清洗，清洗阶段历时需6～8min;
3.根据权利要求1或2所述的生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，其特征在于，所述的大孔支撑体包括180目～200目的不锈钢网或尼龙网支撑体。
4.根据权利要求3所述的生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，其特征在于，所述的180目～200目的不锈钢网或尼龙网支撑体包括六边形截面柱状滤元或两面进水的平板式滤网。
5.根据权利要求2所述的生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，其特征在于，所述的步骤(2)中转换为清澈出水的出水标准为悬浮固体检测不出;或浊度≤0.5NTU。
6.根据权利要求1或2所述的生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，其特征在于，所述的生物硅藻土动态膜分离过程为连续运行，每个膜过程单元采用多套膜组件组合运行，其中一套组件处于在线清洗状态，其余处于运行状态，保证整个系统出水量稳定。
说明书
生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法
技术领域
本发明涉及水处理膜技术，尤其涉及生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法。
背景技术
进入21世纪，水处理膜分离技术应用越来越广泛。可以与微滤技术出水品质相近的动态膜分离技术，由于相对投资成本低，膜污染容易控制，能耗低等优点，成为当前膜研究热点。
动态膜(Dynamic membrane)又可以称为次生膜(second membrane)，是指通过预涂剂或活性污泥在微滤膜、超滤膜或大孔径支撑体表面形成的新膜(J.Lee，W.Y.Ahn，C.H.Lee.Comparison ofthe filtration characteristics between attached andsuspended growth microorganisms in submerged membrane bioreactor [J].Wat.Res.，2001，35(10)：2435-2445.)。动态膜的形成可以减缓微滤膜、超滤膜面堵塞(Block)和膜污染(Fouling)，或提高大孔支撑体的截留能力(B.Fan，X.Huang，X.Wen，Y.Yu.A submerged dynamic membrane bioreactor for domestic wastewater treatment[J].Environ.Sci.(China)，2002，23(6)：51-56.)。动态膜一般分为自生膜和预涂膜2种类型：自生膜仅需要依靠分离的混合液中物质，通过直接循环形成;而预涂膜则需要向分离的水中投加一种或多种专门组分物质，预涂循环形成(B.Fan，X.Huang.Characteristics of a self-forming dynamic membrane coupled with a bioreactor formunicipal wastewater treatment [J].Environ.Sci.Technol.，2002，36：5245-5251.)。
微生物以硅藻土颗粒为载体，形成以硅藻土颗粒为核心的菌落团。硅藻土菌落团通过微生物荚膜和表面粘液作用，形成大片硅藻土菌胶团，称为生物硅藻土(Bio-diatomite，BD)。将生物硅藻土应用到污水处理缺氧/好氧工艺中称为生物硅藻土反应器(Bio-diatomite Reactor，BDR)，是一种污水处理新技术工艺(金伟，赵雅萍，徐祖信，等.硅藻土复合生物反应器处理生活污水[J].同济大学学报(自然科学版)，2005，33(12)：1626-1629.;曹达文，金伟，赵雅萍，等.改性硅藻土滤池处理技术研究报告[R].上海：同济大学，2005，12.83-86.)。这种工艺兼具传统活性污泥法和生物膜法两者的特点，而且可以通过连续定量向反应器中投加硅藻土作为微生物载体，并控制剩余污泥排出量，使反应器内微生物群体浓度高且种群多样化，生物硅藻土浓度超过10g/L。因此，该系统具有处理效率高、处理效果受进水的水质、水量波动影响很小等优点。
由于生物硅藻土含有超过50%重量比率的硅藻土颗粒，使生物硅藻土泥饼的测定比阻为1.79～2.61×108s2/g远小于活性污泥的比阻47～288×108s2/g(徐泾.硅藻原土处理城镇污水连续流小试研究[D].上海：上海大学，2007，3.59-60.)。由此得出，生物硅藻土泥饼相比较活性污泥泥饼具有较好透水性。所以，生物硅藻土可以作为自生动态膜组分的理想物质。但是，现有硅藻土污水处理工艺存在操作复杂、运行稳定性差等缺点。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺合理、操作简单、处理效果优良的生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，其特征在于，该方法采用生物硅藻土作为自生动态膜组分，在大孔支撑体表面形成动态膜，通过生物硅藻土动态膜分离过程实现污水的固液分离。
所述的方法包括以下工艺步骤：
(1)选择大孔支撑体，组装成成套膜组件，将成套膜组件浸没在需要分离的生物硅藻土处理污水工艺中好氧处理池末端的生物硅藻土混合液中，采用数控变频流量可调节水泵抽吸直接循环回流方式;
(2)生物硅藻土动态膜形成阶段：从抽吸水泵直接循环启动开始，到回流停止，转换为清澈出水，在滤网表面形成生物硅藻土动态膜，这个阶段全过程时间设定为15～22min范围;
(3)运行阶段：生物硅藻土动态膜形成阶段完成后，通过控制程序切换到运行阶段，采用恒定出水通量运行，通过水泵吸水口安装的压力传感器监控抽吸负压值不超过40kPa，运行阶段时间2～3h，单位膜面积通量50～70L/m2.h，并有实际运行中水量向上波动的余地，运行阶段结束后进入鼓风在线清洗阶段;
(4)清洗阶段：采用由内部向外部的58～60kPa压力鼓风在线清洗，在进行鼓风机通过出水管道供气从动态膜组件内部反向清洗同时，动态膜组件外部下面的穿孔曝气管鼓风，形成外部膜面错流，强化膜面的清洗，清洗阶段历时需6～8min;
所述的大孔支撑体包括180目～200目的不锈钢网或尼龙网支撑体。
所述的180目～200目的不锈钢网或尼龙网支撑体包括六边形截面柱状滤元或两面进水的平板式滤网。
所述的步骤(2)中转换为清澈出水的出水标准为悬浮固体检测不出;或浊度≤0.5NTU。
所述的生物硅藻土动态膜分离过程为连续运行，每个膜过程单元采用多套膜组件组合运行，其中一套组件处于在线清洗状态，其余处于运行状态，保证整个系统出水量稳定。
本发明中生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法关键之一：在生物硅藻土处理污水工艺中，利用生物硅藻土混合液作为形成自生动态膜的基本组分，通过抽吸水泵直接循环可以在不锈钢网或尼龙网(180目～200目)支撑体组件的表面形成动态膜。由于生成动态膜的生物硅藻土组分中超过50%为微孔发达的硅藻土颗粒，形成的动态膜透水性能好。因此，采用生物硅藻土形成的动态膜进行恒定透水通量、可变抽吸负压的固液分离方法操作程序，可以实现单位面积透水通量50～90L/m2.h，每周期运行时间超过3.0～3.5h，出水品质接近膜生物反应器(Membraneboireactor，MBR)的稳定运行工况。
本发明中生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法关键之二：每个运行周期结束，采用由内部向外低压鼓风空气在线清洗操作，并在组件外部曝气形成错流辅助震荡冲洗下，即可将老化动态膜清洗下来并完全分散返回混合液中，不需消耗膜分离后的清洁水，也没有膜污染以及膜组件定期化学清洗问题。
本发明中生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法关键之三：控制和操作全部实现自动化，系统可以长期稳定运行。
本发明具有如下特点：
1.在生物硅藻土处理污水过程末端，利用生物硅藻土混合液作为形成自生动态膜的基本组分，通过抽吸水泵直接循环可以很容易在不锈钢网(180目～200目，或尼龙网)支撑体组件的表面形成动态膜。
2.由于生物硅藻土组分中超过50%为微孔发达的硅藻土颗粒，因此采用生物硅藻土作为基质形成动态膜的透水性能好，可以实现透水通量大，运行周期长，出水品质接近膜生物反应器(Membrane boireactor，MBR)的稳定运行。
3.生物硅藻土处理污水的动态膜分离方法，每个运行周期结束时，采用由内部向外58～60kPa压力的鼓风在线清洗，并在组件外部曝气形成错流的辅助震荡冲洗下，即可将老化动态膜清洗下来并完全分散返回混合液中，不用消耗膜分离后的清洁水，也没有膜污染以及定期化学清洗问题。
4.生物硅藻土污水处理的动态膜分离技术，操作方法简单，控制和操作全部实现自动化，并可以长期稳定运行。
与现有技术相比，本发明基于生物硅藻土污水处理工艺，采用生物硅藻土作为自生动态膜组分，在大孔支撑体(不锈钢网或尼龙网)表面形成动态膜进行固液分离方法，获得悬浮固体(Suspended Solid，SS)含量、或浊度低的高品质出水，接近膜生物反应器(Membrane boireactor，MBR)出水品质，适用于采用生物硅藻土水处理技术。
