申请日2018.02.09
公开(公告)日2018.07.24
IPC分类号C02F3/12; C02F3/10
摘要
本发明涉及自生动态膜污水处理技术领域，尤其涉及一种自生动态膜稳定运行和清洗的方法、系统及污水处理系统;所述方法包括在一次成膜之后，采用间歇产水的方式进行产水，使动态膜单周期内的有效过滤时间得以提高，保证了稳定的产水水质，达到了一次成膜长时间稳定运行的目的。本发明所公开的自生动态膜稳定运行和清洗的方法、系统及污水处理系统，采用间歇产水的运行方式，一次成膜后高通量长时间运行，提高动态膜单周期的有效过滤时间，保证了稳定的产水水质;同时，弱化污泥性质和进水水质对动态膜稳定运行的影响，增加系统运行的稳定性;一次成膜后长时间运行减少了成膜次数，有效缩短成膜总时长，延长动态膜的有效工作时间，节约清洗耗能。
权利要求书
1.一种自生动态膜稳定运行和清洗的系统，其特征在于：包括：
定时装置，用于控制正常产水时间和暂停产水时间，实现膜组器在一次成膜之后，采用间歇产水的方式进行产水，使动态膜单周期内的有效过滤时间得以提高，保证了稳定的产水水质，达到了一次成膜长时间稳定运行的目的。
2.根据权利要求1所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统，其特征在于：还包括：
设置在膜组器四周挡板上的闸门，用于在膜组器内的动态膜发生不可逆污染时，将膜组器与反应器的进行隔断，形成独立的膜池，然后排净组器内污泥，加入化学试剂浸泡清洗，实现在线清洗。
3.根据权利要求2所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统，其特征在于：还包括：
产水装置，用于根据定时装置设定的时间进行间歇产水;
进水装置，用于调节进水量，使反应器的液位保持恒定;
曝气装置，用于控制反应器内的曝气量，使其在规定的范围内。
4.根据权利要求3所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统，其特征在于：还包括：
清洗装置，用于实现膜组器的在线清洗;
中央控制器，用于对产水装置、进水装置和曝气装置进行控制，实现反应器和膜组器的以间歇产水的方式正常稳定运行和在线清洗。
5.根据权利要求4所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统，其特征在于：
膜组器通过基座设置在反应器内，膜组器四周围设有挡板，各挡板的下端与基座密封固定，且各挡板之间密封设置，各挡板和基座构成独立的膜池;其中一个挡板上设有阀门，阀门在膜组器正常产水时打开，在在线清洗时关闭;产水装置、进水装置、曝气装置和清洗装置分别通过管路与反应器连通，产水装置、进水装置、曝气装置和清洗装置分别与中央控制器电连接。
6.一种污水处理系统，其特征在于：包括如权利要求1-5中任一所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统。
7.一种基于权利要求1-5中任一所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统的自生动态膜稳定运行和清洗的方法，其特征在于：包括以下步骤：
利用定时装置，在一次成膜之后，采用间歇产水的方式进行产水，使动态膜单周期内的有效过滤时间得以提高，保证了稳定的产水水质，达到了一次成膜长时间稳定运行的目的。
8.根据权利要求7所述的自生动态膜稳定运行和清洗的方法，其特征在于：间歇产水的方式包括以下步骤：
先正常产水一定时间间隔，然后暂停产水一定时间间隔，在停止产水过程中，泥饼层的内外压力平衡，使泥饼层变得疏松;同时，膜元件腔体内和反应器内的水存在动态交换和动态膜平衡的过程，减缓了泥饼层的压实，进而减缓了跨膜阻力，延长了单周期的过滤时间。
9.根据权利要求8所述的自生动态膜稳定运行和清洗的方法，其特征在于：还包括：对动态膜基网进行清洗，为二次成膜做准备工作。
10.根据权利要求9所述的自生动态膜稳定运行和清洗的方法，其特征在于：动态膜基网清洗过程为在线化学清洗：在动态膜发生不可逆污染时，关闭设置在膜组器四周挡板上的闸门，使膜组器与反应器的污泥隔断，形成独立的膜池，然后排净组器内污泥，加入化学试剂浸泡清洗，实现在线清洗。
说明书
自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统
技术领域
本发明涉及自生动态膜污水处理技术领域，尤其涉及一种自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统。
背景技术
膜技术在诸多领域里发挥越来越重要的作用，膜生物反应器(MBR)已成功应用于城市污水和工业废水处理，但膜成本高、运行费用高和膜污染限制了MBR的推广和应用。目前研究表明动态膜生物反应器(DMBR)是解决该问题的重要研究方向之一。
根据制膜物质的不同，动态膜可分为自生动态膜(SFDM)和预涂动态膜(PDM)两类。动态膜生物反应器(Dynamic Membrane Bioreactor，DMBR)属于自生动态膜，是以传统膜生物反应器为基础，以筛绢、无纺布、不锈钢网等大孔径廉价微网为膜基材，在完成固体颗粒悬浮物或胶体溶液分离的过程中，在介质表面形成具有分离性能的滤饼层或膜，达到接近微滤膜的过滤效果;当泥饼层阻力达到一定时，通过物理曝气清洗的方式实现动态膜的再生，进行下一周期的过滤。动态膜的过滤过程可分为成膜和污染两阶段。动态膜的成膜过程是颗粒在基膜表面的沉积过程，颗粒受径向和轴向力，可通过比较两个方向的受力情况，最终确定颗粒的沉积方向及颗粒的尺寸范围。成膜后即进入“污染”阶段，滤饼层不断被压缩，过滤孔道和孔隙率不断减小，随过滤的进行，泥饼层厚度逐渐增大，表现为跨膜压差(TMP)的逐渐增加，当TMP增大到一定值时，需结束本周期的过滤，实现动态膜的再生进入下周期的过滤。动态膜的再生即动态膜的清洗过程，通过物理手段去掉基材表面的泥饼层，使TMP恢复;当仅通过物理清洗无法使跨膜压差恢复时，需采用化学清洗的方法。化学清洗主要是清洗膜孔内积存的EPS和滋生的微生物，一般采用的是强氧化性化学物质，如次氯酸钠、H2O2等;而一般采用酸性物质如柠檬酸、草酸清洗掉膜孔内的污垢如Ca2+、Mg2+离子。
动态膜生物反应器是以MBR技术为基础研发的，但较MBR的膜成本高、运行能耗高和膜污染问题，DMBR有其独特的优势。动态膜的物理截留主要由次生膜完成，基膜主要起到支撑动态膜滤饼层的作用，所以可以选择价格低廉的材料;同时通过预涂或自生形成的动态膜易于在线清洗和再生，提高了其抗污染性能;自生动态膜主要依靠重力自流产水，减少了运行能耗。此外，动态膜还具有膜组件造价低、出水水质好、能耗低、易清洗和高通量等优点。然而，动态膜概念提出至今已经历经半个多世纪，其发展和应用仍然有限。阻碍动态膜工程应用的主要问题包括：(1)一次成膜后运行时间短运行不稳定：动态膜的每次再生，意味着重新成膜。自生动态膜的成膜时间较长且随污泥性质波动：动态膜成膜过程与基膜孔径、污泥颗粒粒径及性质、流体流动及各种扰动等多种因素有关，所以成膜时间波动较大，导致动态膜出水水质不稳定，在运行中的某一时段会突然出现水质不达标的情况;(2)基膜污染与清洗：由于动态膜基膜一般选择大孔径材料，如不锈钢网、涤纶网、滤布、无纺布等，在次生膜不断再生的过程中，微生物及代谢产物会在网孔内滋生，仅通过物理清洗难以使过滤通道恢复，而频繁的离线清洗则不利于工程化推广。
因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统，实现自生动态膜的稳定运行和膜基材的高效在线清洗。
本发明提供了下述方案：
一种自生动态膜稳定运行和清洗的系统，包括：
定时装置，用于控制正常产水时间和暂停产水时间，实现膜组器在一次成膜之后，采用间歇产水的方式进行产水，使动态膜单周期内的有效过滤时间得以提高，保证了稳定的产水水质，达到了一次成膜长时间稳定运行的目的。
优选地，所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统还包括：
设置在膜组器四周挡板上的闸门，用于在膜组器内的动态膜发生不可逆污染时，将膜组器与反应器的进行隔断，形成独立的膜池，然后排净组器内污泥，加入化学试剂浸泡清洗，实现在线清洗。
优选地，所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统还包括：
产水装置，用于根据定时装置设定的时间进行间歇产水;
进水装置，用于调节进水量，使反应器的液位保持恒定;
曝气装置，用于控制反应器内的曝气量，使其在规定的范围内。
优选地，所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统还包括：
清洗装置，用于实现膜组器的在线清洗;
中央控制器，用于对产水装置、进水装置和曝气装置进行控制，实现反应器和膜组器的以间歇产水的方式正常稳定运行和在线清洗。
优选地，膜组器通过基座设置在反应器内，膜组器四周围设有挡板，各挡板的下端与基座密封固定，且各挡板之间密封设置，各挡板和基座构成独立的膜池;其中一个挡板上设有阀门，阀门在膜组器正常产水时打开，在在线清洗时关闭;产水装置、进水装置、曝气装置和清洗装置分别通过管路与反应器连通，产水装置、进水装置、曝气装置和清洗装置分别与中央控制器电连接。
进一步地，本发明还提供了一种污水处理系统，包括所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统。
进一步地，本发明还提供了一种基于所述的自生动态膜稳定运行和清洗的系统的自生动态膜稳定运行和清洗的方法，包括以下步骤：
利用定时装置，在一次成膜之后，采用间歇产水的方式进行产水，使动态膜单周期内的有效过滤时间得以提高，保证了稳定的产水水质，达到了一次成膜长时间稳定运行的目的。
优选地，间歇产水的方式包括以下步骤：先正常产水一定时间间隔，然后暂停产水一定时间间隔，在停止产水过程中，泥饼层的内外压力平衡，使泥饼层变得疏松;同时，膜元件腔体内和反应器内的水存在动态交换和动态膜平衡的过程，减缓了泥饼层的压实，进而减缓了跨膜阻力，延长了单周期的过滤时间。
进一步地，本发明还提供了所述的自生动态膜稳定运行和清洗的方法还包括：对动态膜基网进行清洗，为二次成膜做准备工作。
优选地，动态膜基网清洗过程为在线化学清洗：在动态膜发生不可逆污染时，关闭设置在膜组器四周挡板上的闸门，使膜组器与反应器的污泥隔断，形成独立的膜池，然后排净组器内污泥，加入化学试剂浸泡清洗，实现在线清洗。
本发明产生的有益效果：
1、本发明所公开的自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统，采用间歇产水的运行方式，一次成膜后高通量长时间运行，提高动态膜单周期的有效过滤时间，保证了稳定的产水水质;同时，弱化污泥性质和进水水质对动态膜稳定运行的影响，增加系统运行的稳定性;一次成膜后长时间运行减少了成膜次数，有效缩短成膜总时长，延长动态膜的有效工作时间，节约清洗耗能。
2、通过在线化学清洗的方法和装置，避免将组器吊出的过程，无需额外的清洗池，减化了膜基材化学清洗的步骤，便于运行维护和管理，节省了清洗费用和清洗时间。
