公布日：2024.05.28
申请日：2024.04.26
分类号：C02F9/00(2023.01)I;B01D65/08(2006.01)I;C02F3/12(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F1/40(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法及系统；本发明在对污水进行常规静置沉淀、隔油、混凝沉淀后获得处理后的污水上清液，然后对污水上清液进行第一过滤方式处理，并监控膜组件的跨膜压差，然后采用第二过滤方式过滤，其中，第二过滤方式为注水流量动态改变，并通过错流流速模型计算平均错流流速，然后根据平均错流流速得到初始注水流量值，其中，初始流量值的倍数关系的注水流量值进行污水处理，从而使得平均错流流速相较于固定模式有了渐进式的提高，并且，通过动态改变注水流量值，使得过滤膜表面的剪切力不断变化，进而实现了缓解膜污染的效果。
权利要求书
1.一种基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：将所述污水输入至静置沉淀装置，进行静置沉淀处理，得到第一污水上清液；S2：将所述第一污水上清液输入至斜板隔油装置，用于获得第二污水上清液；S3：将所述第二污水上清液输入至混凝沉淀装置，用于获得第三污水上清液；S4：将所述第三污水上清液输入至膜生物反应器，用于完成污水处理；所述S4具体为：S4.1：采用第一过滤方式对所述第三污水上清液进行处理，直至所述膜生物反应器的膜组件的跨膜压差达到第一预设值，进入S4.2；S4.2：采用第二过滤方式对污水进行处理，直至所述膜组件的跨膜压差达到第二预设值,进入S4.1，循环所述S4.1和S4.2，直至完成污水处理；所述S4.2具体为：S4.21：对所述膜生物反应器进行注水试验，改变所述膜生物反应器的注水流量，然后测量得到不同注水流量下的平均错流流速;S4.22：获取所述S4.21计算的平均错流流速下的注水流量值作为初始注水流量值F0；S4.23：分别以F0、1.1F0、1.2F0、1.3F0、1.4F0作为注水流量值进行污水处理；S4.24：重复所述S4.23，并实时监测所述膜组件的跨膜压差，直至所述跨膜压差下降至第二预设值；则进入S4.1。
2.根据权利要求1所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述S1中，静置沉淀时间为5h。
3.根据权利要求1所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述S2中，所述斜板隔油装置由预设数量的波形隔板构成。
4.根据权利要求3所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述斜板隔油装置的隔油效率E为：
式中，V0为油类污染物的运动速度，Q为所述斜板隔油装置的污水处理量，A为所述斜板隔油装置的表面积。
5.根据权利要求1所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述S3具体为：向所述混凝沉淀装置中加入絮凝剂，并充分搅拌，使所述第二污水上清液中的悬浮物聚集成絮体，进而通过沉淀的方式从污水中分离，从而获得第三污水上清液。
6.根据权利要求1所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述S4.1中，所述第一过滤方式为恒定曝气量运行方式，该运行方式具体为：设定所述恒定曝气量为200m3/h，进而计算平均错流流速；然后监测所述膜生物反应器的膜组件的跨膜压差。
7.根据权利要求6所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，计算平均错流流速的过程为：基于曝气量与错流流速关系式计算平均错流流速；所述关系式为：
式中，y为平均错流流速，x为曝气量。
8.根据权利要求1所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述第一预设值为35kPa。
9.根据权利要求1所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述S4.2中，所述第二过滤方式为对所述膜生物反应器采用注水流量动态改变的方式实现污水处理。
10.一种基于错流流速模型和膜组件的污水处理系统，该系统采用权利要求1-9任一项所述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，其特征在于，所述系统包括：静置沉淀装置，用于对所述污水进行静置沉淀处理，得到第一污水上清液；斜板隔油装置，用于对所述第一污水上清液进行隔油处理，获得第二污水上清液；混凝沉淀装置，用于对所述第二污水上清液进行混凝沉淀处理，获得第三污水上清液；膜生物反应器，用于对所述第三污水上清液通过膜生物过滤，完成污水处理。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法及系统，在不改变MBR尺寸的前提下，有效缓解膜污染进而提高污水处理效率。
为了实现上述目的，提供一种基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法及系统，所述方法包括以下步骤：S1：将所述污水输入至静置沉淀装置，进行静置沉淀处理，得到第一污水上清液；S2：将所述第一污水上清液输入至斜板隔油装置，用于获得第二污水上清液；S3：将所述第二污水上清液输入至混凝沉淀装置，用于获得第三污水上清液；S4：将所述第三污水上清液输入至膜生物反应器，用于完成污水处理；所述S4具体为：S4.1：采用第一过滤方式对所述第三污水上清液进行处理，直至所述膜生物反应器的膜组件的跨膜压差（TMP）达到第一预设值，进入S4.2；S4.2：采用第二过滤方式对所述污水进行处理，直至所述膜组件的跨膜压差（TMP）达到第二预设值,进入S4.1，循环所述S4.1和S4.2，直至完成污水处理；所述S4.2具体为：S4.21：对所述膜生物反应器进行注水试验，改变所述膜生物反应器的注水流量，然后测量得到不同注水流量下的平均错流流速;S4.22：获取所述S4.21计算的平均错流流速下的注水流量值作为初始注水流量值F0；S4.23：分别以F0、1.1F0、1.2F0、1.3F0、1.4F0作为注水流量值进行污水处理；S4.24：重复所述S4.23，并实时监测所述膜组件的跨膜压差（TMP），直至所述跨膜压差（TMP）下降至第二预设值；则进入S4.1。
优选地，所述S1中，静置沉淀时间为5h。
优选地，所述S2中，所述斜板隔油装置有预设数量的波形隔板构成。
优选地，所述斜板隔油装置的隔油效率E为：
式中，V0为油类污染物的运动速度，Q为所述斜板隔油装置的污水处理量，A为所述斜板隔油装置的表面积。
优选地，所述S3具体为：向所述混凝沉淀装置中加入絮凝剂，并充分搅拌，使所述第二污水上清液中的悬浮物聚集成絮体，进而通过沉淀的方式从污水中分离，从而获得第三污水上清液。
优选地，所述S4.1中，所述第一过滤方式为恒定曝气量运行方式，该运行方式具体为：设定所述恒定曝气量为200m3/h，进而计算平均错流流速；然后监测所述膜生物反应器的膜组件的跨膜压差（TMP）；优选地，计算平均错流流速的过程为：基于错流流速模型中的曝气量与错流流速关系式计算平均错流流速；所述关系式为：
式中，y为平均错流流速，x为曝气量；优选地，所述第一预设值为35kPa，优选地，所述S4.2中，所述第二过滤方式为对所述膜生物反应器采用注水流量动态改变的方式实现污水处理。
根据本发明的另一方面，提供一种基于错流流速模型和膜组件的污水处理系统，该系统采用上述的基于错流流速模型和膜组件的污水处理方法，所述系统包括：静置沉淀装置，用于对所述污水进行静置沉淀处理，得到第一污水上清液；斜板隔油装置：用于对所述第一污水上清液进行隔油处理，获得第二污水上清液；混凝沉淀装置，用于对所述第二污水上清液进行混凝沉淀处理，获得第三污水上清液；膜生物反应器，用于对所述第三污水上清液通过膜生物过滤，完成污水处理。
本发明的优点和有益效果为：本发明通过对污水处理过程进行调节控制，从而缓解膜污染，提高污水处理效率，具体为采用第一过滤方式对污水上清液进行处理，其中，第一过滤方式为恒定曝气量运行方式，直至跨膜压差大于设定值时，采用第二过滤方式对所述污水进行处理，其中，第二过滤方式为注水流量动态改变，并通过错流流速模型计算平均错流流速，然后根据平均错流流速得到初始注水流量值，其中，采用初始流量值的倍数关系的注水流量值进行污水处理，从而使得平均错流流速相较于固定模式有了渐进式的提高，并且，通过动态改变注水流量值，使得过滤膜表面的剪切力不断变化，进而实现了缓解膜污染的效果。
本发明通过跨膜压差作为污水处理不同步骤的监测指标，一方面可以使得污水处理的各个阶段划分的更具科学性，从而实现减少污水处理成本的目的，另一方面，采用污水处理系统自带设备实现监测，避免了额外增加监测设备对船舶空间的占用。
本发明不改变MBR的原有尺寸，不会导致船舶整体空间布局改变。
本发明首先采用固定模型进行污水处理，然后采用动态模式进行污水处理，其中，动态模式可缓解膜组件的污染程度，进而使得跨膜压差朝着较小的趋势改变，固定模式运行能耗较低，因此，本发明的方案可减少污染处理能耗。
（发明人：李广涛;吴世红;许刚;李皑菁;王志明;姚海波;葛丽燕;冯志强;李美玲;罗小凤）
