申请日2018.04.24
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号C02F1/44; B01D61/00; B01D61/18; B01D61/20; B01D65/02; C02F101/30
摘要
一种用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置及膜清洗方法，涉及一种重力驱动亲水膜装置及膜清洗方法。目的是解决含藻水体预处理及重力驱动亲水膜清洗时产生废液污染环境的问题。装置由数个进水容器、水泵、出水容器、膜组件、气体流量计和曝气设备构成。清洗方法：膜组件在曝气设备下曝气，出水容器储存部分膜滤后的出水作为反冲洗储备用水并在重力作用下对膜组件进行充分反冲洗。本发明装置不引入新的化学物质，无二次污染，不破坏藻细胞结构，不会造成藻毒素等胞内物的释放。本发明清洗方法清洗过程中不引入有毒有害物质，无二次污染，且不需要额外储备反冲洗用水。本发明适用于含藻水体预处理及重力驱动亲水膜清洗。
权利要求书
1.一种用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置，其特征在于：该装置由数个进水容器(1)、水泵(5)、出水容器(6)、膜组件(10)、气体流量计(11)和曝气设备(12)构成;
所述进水容器(1)的上方设置有进水管，进水管上设置有进水阀门，进水容器(1)的外部的侧壁下部设置有出水管，出水管上设置有出水阀门;进水容器(1)的外部的侧壁上部设置有溢流管，进水容器(1)的底部设置有放空管;放空管上设置有放空阀门;
所述出水容器(6)密闭遮光容器，出水容器(6)外部的侧壁上部设置有出水口，出水容器(6)外部的侧壁下部设置有进水口;
所述膜组件(10)设置于进水容器(1)内部;进水容器(1)内部膜组件(10)下方设置有曝气头，曝气头进气口设置于进水容器(1)的底部;曝气设备(12)的出气端与曝气头进气口通过管道连通;曝气设备(12)的出气端与曝气头进气口之间的管道上设置有气体流量计(11);水泵(5)的进水端与含藻水蓄水池连通，水泵(5)的出水端分别与进水容器(1)的进水管通过管道连通;进水容器(1)的出水管与出水容器(6)的进水口通过管道连通;进水容器(1)上设置的溢流管和放空管分别与含藻水蓄水池通过管道连通;进水容器(1)的溢流管的高度高于出水容器(6)的出水口9～11cm。
2.根据权利要求1所述的用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置，其特征在于：所述的曝气设备为空气压缩机或鼓风曝气机。
3.根据权利要求1所述的用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置，其特征在于：所述管道的材质为遮光材质。
4.根据权利要求1所述的用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置，其特征在于：所述膜组件(10)为中空纤维超滤膜组件。
5.根据权利要求1所述的用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置，其特征在于：所述进水容器(1)的主体为敞口容器。
6.利用权利要求1所述的用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置进行膜清洗方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：首先选择任一进水容器(1)并对其进行反冲洗，关闭进水容器(1)的进水管上设置的进水阀门，停止进水，关闭进水容器(1)的出水管上设置出水阀门，停止出水，打开进水容器(1)的放空管上设置的放空阀门，排水至进水容器(1)内的水位高于膜组件(10)10～30cm，关闭进水容器(1)的放空管上设置的放空阀门，对进水容器(1)进行曝气，曝气时间10～30min，停止曝气，打开进水容器(1)的放空管上设置的放空阀门将进水容器(1)中的水排空;打开进水容器(1)的出水管上设置的出水阀门，利用出水容器(6)中储存的处理后的水对进水容器(1)中的膜组件(10)进行反冲洗10～60min，最后将进水容器(1)中的水排空，即完成对其中一个进水容器(1)的膜清洗;然后重复上述方法依次对其余进水容器(1)进行膜清洗。
7.根据权利要求6所述的用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置进行膜清洗方法，其特征在于：所述对进水容器(1)进行曝气时的曝气量30～100L/min。
说明书
一种用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置及膜清洗方法
技术领域
本发明属于水处理领域，涉及一种重力驱动亲水膜装置及膜清洗方法。
背景技术
随着全球气候变暖和氮磷等营养物质的大量排放，湖泊、水库等水体易于爆发藻类水华。水华使水体水质腐败且藻类释放的藻毒素严重威胁水生生物生长，破坏水生生态平衡。湖泊、水库等通常作为饮用水水源，藻类水华严重威胁饮用水供水安全。
目前饮用水厂采用的主体工艺中混凝、沉淀、过滤和消毒过程很难对藻类进行有效去除，藻细胞和嗅味物质等会部分穿透处理单元。藻类水华期间，饮用水厂出水通常会出现色度和嗅味超标等问题。目前应对藻类水华爆发的应急措施主要包括化学法和物理法。以硫酸铜为主要成分的杀藻剂和以高锰酸钾等氧化剂预氧化的方法会向水体中引入新的化学成分。物理法通常不会引入二次污染但耗费人力，机械装置易于堵塞，运行维护复杂。
膜技术是一种通过膜孔对污染物进行分离的技术，高效无二次污染，被誉为二十一世纪最有前景的水处理技术。目前膜技术在水处理领域的应用存在膜污染和能耗高的问题。亲水膜不易吸附水中的污染物在一定程度上缓解了膜污染，且重力驱动亲水膜一般采用十到几十厘米的水头作为动力即可进行有效过滤，极大的降低了膜滤技术的能耗。目前，重力驱动亲水膜清洗时多采用酸碱溶液和氧化剂等，清洗产生的废液存在污染环境的问题。
发明内容：
本发明为了解决含藻水体预处理及现有重力驱动膜清洗时采用酸碱溶液和氧化剂等产生的废液污染环境的问题，提出一种用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置及膜清洗方法。
一种用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置由数个进水容器、水泵、出水容器、膜组件、气体流量计和曝气设备构成;
所述进水容器的上方设置有进水管，进水管上设置有进水阀门，进水容器的外部的侧壁下部设置有出水管，出水管上设置有出水阀门;进水容器的外部的侧壁上部设置有溢流管，进水容器的底部设置有放空管;放空管上设置有放空阀门;
所述出水容器密闭遮光容器，出水容器外部的侧壁上部设置有出水口，出水容器外部的侧壁下部设置有进水口;
所述膜组件设置于进水容器内部;进水容器内部膜组件下方设置有曝气头，曝气头进气口设置于进水容器的底部;曝气设备的出气端与曝气头进气口通过管道连通;曝气设备的出气端与曝气头进气口之间的管道上设置有气体流量计;水泵的进水端与含藻水蓄水池连通，水泵的出水端分别与进水容器的进水管通过管道连通;进水容器的出水管与出水容器的进水口通过管道连通;进水容器上设置的溢流管和放空管分别与含藻水蓄水池通过管道连通;进水容器的溢流管的高度高于出水容器的出水口9～11cm;
所述的曝气设备为空气压缩机或鼓风曝气机等;
所述管道的材质为遮光材质;
所述膜组件为中空纤维超滤膜组件;
所述进水容器的主体为敞口容器;敞口容器能够保持光线射入;
本发明中，进水容器的溢流管的高度高于出水容器的出水口9～11cm，使膜组件的具有大于9～11cm水头的工作压力，实现利用重力进行含藻水过滤;
利用上述用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置进行膜清洗方法按以下步骤进行：
首先选择任一进水容器并对其进行反冲洗，关闭进水容器的进水管上设置的进水阀门，停止进水，关闭进水容器的出水管上设置出水阀门，停止出水，打开进水容器的放空管上设置的放空阀门，排水至进水容器内的水位高于膜组件10～30cm，关闭进水容器的放空管上设置的放空阀门，对进水容器进行曝气，曝气时间10～30min，停止曝气，打开进水容器的放空管上设置的放空阀门将进水容器中的水排空;打开进水容器的出水管上设置的出水阀门，利用出水容器中储存的处理后的水对进水容器中的膜组件进行反冲洗10～60min，最后将进水容器中的水排空，即完成对其中一个进水容器的膜清洗;然后重复上述方法依次对其余进水容器进行膜清洗;
所述对进水容器进行曝气时的曝气量30～100L/min。
本发明用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置的工作原理为：用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置中，含藻水经水泵均匀配送到进水容器中，进水容器中的菌藻共生体系可降解去除有机物并去除N、P等营养元素，含藻水经膜组件过滤，对藻细胞进行去除，同时进一步去除有机物和浊度等，进水容器中的出水进入出水容器，即完成;其中，通过调节出水容器上出水口的设置高度实现调节膜过滤水头压力;
本发明用于含藻水处理的重力驱动亲水膜装置进行膜清洗方法的工作原理为：膜组件在曝气设备下进行充分曝气，能够使膜组件的膜丝剧烈震荡，膜丝之间互相碰撞使膜丝表面粘附的丝状和团状藻体脱落，出水容器储存部分膜滤后的出水作为反冲洗储备用水;出水容器中的反冲洗储备用水在重力作用下对膜组件进行充分反冲洗，能够进一步冲洗膜组件的膜孔道内的污染物。
本发明的有益效果为：
1、本发明装置利用膜技术对藻细胞进行物理截留，不引入新的化学物质，无二次污染，不破坏藻细胞结构，不会造成藻毒素等胞内物的释放;
2、本发明中利用进水容器和出水容器的水位高差来形成的重力驱动膜滤进行过滤和稳定水头压力，大大降低了能源消耗;
3、本发明的产水量能够根据出水容器的出水口高度进行调节;
4、本发明中进水容器中菌藻共生体系可以降解去除COD、N、P等，藻类有机物在膜组件表面形成的滤饼层，可以进一步强化膜装置对藻细胞、细菌和浊度等的去除;
5、本发明中采用曝气震荡和水力反冲洗联合的“汽水反冲洗”方法对膜组件进行清洗，克服直接水力反冲洗的冲洗力度不足的缺点，清洗过程中不引入有毒有害物质，无二次污染，且不需要额外储备反冲洗用水。
6、本发明装置可以在反冲洗的同时进行含藻水处理，数个进水容器中其中一个进水容器进行清洗时，其他的进水容器可以正常工作产水，不影响水厂供水生产。
7、本发明装置设置简单，操作方便，经济低碳，预处理效果明显，可以作为藻类水华爆发期间水厂现有工艺的强化技术。
