專利名稱：一體式生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水飲用水凈化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一體式生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水飲用水凈化工藝，可實(shí)現(xiàn)重力作用下的動(dòng)態(tài)膜自流出水，無需動(dòng)力設(shè)備作用，出水水質(zhì)優(yōu)良，屬于飲用水處理領(lǐng)域膜分離新技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來，我國(guó)地表水水質(zhì)的污染日益嚴(yán)重。飲用水處理面臨的問題主要是原水中有機(jī)物、氨氮等污染物含量較高，常規(guī)工藝的處理(混凝、沉淀或澄清、過濾和消毒)對(duì)有機(jī)物和氨氮等去除能力相對(duì)不足。通過外加微生物載體填料，強(qiáng)化微生物在其表面生長(zhǎng)，進(jìn)行有機(jī)物、氨氮等污染物的高效去除，逐漸得到研究者的關(guān)注。動(dòng)態(tài)膜，又被稱為次生膜或原位形成膜，是指通過預(yù)涂劑或待過濾混合液中顆粒物質(zhì)在大孔徑支撐體表面形成的新膜。動(dòng)態(tài)膜的形成可以提高大孔支撐體的截留能力，并可有效控制膜污染。由于動(dòng)態(tài)膜固液分離效果好、膜組件成本較低、反沖洗容易，是一種很有應(yīng)用前景的新型固液分離技術(shù)。針對(duì)我國(guó)大部分原水受污染的情況，提出反應(yīng)器中投加硅藻土作為微生物載體， 形成吸附、生物降解和動(dòng)態(tài)膜分離相結(jié)合的新型飲用水處理工藝，最大限度減少原水中污染物質(zhì)含量。為進(jìn)行硅藻土混合液的固液分離，開發(fā)動(dòng)態(tài)膜固液分離技術(shù)。采用恒定水頭重力作用下動(dòng)態(tài)膜自流出水，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)膜無動(dòng)力運(yùn)行，可以節(jié)約能耗，簡(jiǎn)化操作流程，具有很好的應(yīng)用前景，尤其適合在平時(shí)農(nóng)村或自然災(zāi)害及突發(fā)事件發(fā)生電力缺乏時(shí)農(nóng)村應(yīng)急供水中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種流程簡(jiǎn)單、能有效去除地表原水中有機(jī)物、氨氮、懸浮物等污染物，并且可以實(shí)現(xiàn)依靠液面水位差所形成的固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)膜自流出水的一體式生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水飲用水凈化工藝。本發(fā)明地表原水中污染物去除主要由生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置中混合液微生物降解去除，混合液固液分離出水過程由固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)膜組件(平板式或管式)完成。將地表原水泵入一體式生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水裝置中，利用該裝置中生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液進(jìn)行污染物質(zhì)的生物降解和去除；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土在動(dòng)態(tài)膜組件表面形成動(dòng)態(tài)膜，并在反應(yīng)裝置內(nèi)液面和出水口之間液面水位差所形成的固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行混合液過濾出水；設(shè)置的攪拌機(jī)將原水與生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液充分混合，混合液中溶解氧由鼓風(fēng)機(jī)曝氣提供。本發(fā)明提出的一體式生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水裝置飲用水凈化工藝， 所述工藝分為生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液培養(yǎng)成熟后的裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段中均包含預(yù)涂、過濾和反沖洗三個(gè)階段，采用生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置去除地表原水中污染物，所述生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置由凈水池I、進(jìn)水泵2、攪拌機(jī)3、動(dòng)態(tài)膜組件4和鼓風(fēng)機(jī)6組成，其中動(dòng)態(tài)膜組件4采用淹沒式安裝，位于凈水池I中部，鼓風(fēng)機(jī)6通過曝氣管向凈水池I底部曝氣，曝氣管位于動(dòng)態(tài)膜組件4下方，攪拌機(jī)3插入凈水池 I內(nèi)，進(jìn)水泵2通過管道和閥門連接凈水池I上部一端進(jìn)水口，進(jìn)水口高于凈水池I液面，凈水池I一側(cè)設(shè)有自流出水口 5，凈水池I液面與自流出水口 5之間水位差形成固定重力作用水頭；具體步驟如下
(O生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段
選用粒徑為10-35微米的粉末燒結(jié)硅藻土作為微生物載體，采用微生物自生培養(yǎng)法培養(yǎng)生物燒結(jié)硅藻土 ；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置啟動(dòng)第一天，向凈水池I內(nèi)一次投加燒結(jié)娃藻土，使凈水池I內(nèi)粉末燒結(jié)娃藻土濃度達(dá)到10000mg/L,以后每天連續(xù)向凈水池I內(nèi)投加粉末燒結(jié)硅藻土，使凈水池I中粉末燒結(jié)硅藻土含量達(dá)到15000-20000mg/L ;生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置啟動(dòng)初期15-20d內(nèi)，人工投加食品葡萄糖作為碳源，提高微生物的增長(zhǎng)速率，測(cè)定待處理地表原水中氨氮、磷的含量，以及高錳酸鹽指數(shù)，按照氨氮、磷二個(gè)測(cè)定指標(biāo)中較小一個(gè)作為控制配比標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)含碳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氨氮磷質(zhì)量比為100 : 5 : I的比例，計(jì)算所需碳源量，計(jì)算值減去原水中高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定值，即為碳源投加量；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段內(nèi)，進(jìn)水、出水均采用連續(xù)流運(yùn)行方式， 控制凈水池I內(nèi)溶解氧濃度為2. 0-3. Omg/L，水力停留時(shí)間為2_8h ;硅藻土混合液不進(jìn)行排泥；經(jīng)過20-30天后，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜裝置凈水池I中生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土濃度為15000-200(K)mg/L，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土形成；之后，裝置進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段；在整個(gè)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段內(nèi)，動(dòng)態(tài)膜運(yùn)行過程包括預(yù)涂、過濾和反沖洗；
(2)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液培養(yǎng)成熟后的裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段
進(jìn)水、出水均采用連續(xù)流運(yùn)行方式，進(jìn)水通過進(jìn)水泵先經(jīng)凈化池I中的生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液進(jìn)行降解，凈水池I中溶解氧濃度為2. 0-3. 0mg/L，水力停留時(shí)間為2_8h ;控制凈水池I中的停留時(shí)間為50-70天，根據(jù)物料平衡計(jì)算需要補(bǔ)充的燒結(jié)硅藻土重量；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液逐漸被支撐網(wǎng)截留形成動(dòng)態(tài)膜，動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂完成持續(xù)15-20min ;此階段內(nèi)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜運(yùn)行過程包括預(yù)涂、過濾和反沖洗；
其中生物強(qiáng)化燒結(jié)娃藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和生物強(qiáng)化燒結(jié)娃藻土混合液培養(yǎng)成熟后的裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段均包括預(yù)涂、過濾和反沖洗，具體操作如下
1)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力預(yù)涂
動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂時(shí)，支撐體組件開始在真空泵抽吸作用下出水，之后動(dòng)態(tài)膜支撐體在固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下持續(xù)出水；啟動(dòng)階段通過未培養(yǎng)好的燒結(jié)硅藻土在動(dòng)態(tài)膜組件表面形成動(dòng)態(tài)膜，完成動(dòng)態(tài)膜組件的動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂過程，預(yù)涂時(shí)間為15-20min ;穩(wěn)定運(yùn)行階段生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液逐漸被支撐網(wǎng)截留形成動(dòng)態(tài)膜，動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂完成持續(xù)15-20min ；
2)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水
動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂結(jié)束后，通過管道閥門切換，進(jìn)入動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水階段，在凈水池內(nèi)液面和出水口之間固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下，保證形成的硅藻土動(dòng)態(tài)膜可以自流過濾出水； 控制動(dòng)態(tài)膜組件的單位面積膜過濾通量穩(wěn)定在100L/m2 h-300L/m2 h之間，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過60h-270h，出水濁度穩(wěn)定小于0. 3NTU ；動(dòng)態(tài)膜過濾過程中，動(dòng)態(tài)膜表面的錯(cuò)流由支撐體底部曝氣方式形成，為混合液充氧并同時(shí)控制動(dòng)態(tài)膜厚度的增長(zhǎng)。氣水比根據(jù)需氧量計(jì)算確定，最少不低于I : I。3)硅藻土動(dòng)態(tài)膜空氣反沖洗
當(dāng)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水通量下降到預(yù)先設(shè)定值(100L/m2 h-200L/m2 h)時(shí)，需對(duì)娃藻土動(dòng)態(tài)膜進(jìn)行反沖洗，采用空氣反沖洗時(shí)間I min-2 min、進(jìn)氣壓力9. 8_49 kPa,可使動(dòng)態(tài)膜完全脫落；動(dòng)態(tài)膜支撐體組件不需要定期化學(xué)清洗；控制和操作可以全程自動(dòng)化控制。本發(fā)明中，采用180-250目不銹鋼網(wǎng)或尼龍網(wǎng)作為動(dòng)態(tài)膜支撐體，支撐體結(jié)構(gòu)采用平板式或管式，根據(jù)設(shè)計(jì)通量計(jì)算確定所需支撐網(wǎng)總面積，并根據(jù)單只支撐網(wǎng)尺寸，選擇支撐網(wǎng)組件數(shù)量。本發(fā)明中，動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂時(shí)，支撐體組件開始在真空泵抽吸作用下出水，之后支撐體組件在固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下持續(xù)出水，硅藻土混合液逐漸被支撐網(wǎng)截留形成動(dòng)態(tài)膜。本發(fā)明中，所述燒結(jié)硅藻土主要由大孔構(gòu)成，平均孔徑約O. 2-0. 4微米，平均BET 比表面積約O. 3261m2/g。本發(fā)明中，所述重力作用水頭高度為O. 2-0. 7米。與傳統(tǒng)工藝相比，本方法的突出特點(diǎn)
(O生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜系統(tǒng)只有一個(gè)動(dòng)態(tài)膜凈水池構(gòu)成，工藝流程簡(jiǎn)單；地表原水中有機(jī)物、氨氮等可以通過生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液微生物降解過程去除；采用 180-250目不銹鋼網(wǎng)或尼龍網(wǎng)作為動(dòng)態(tài)膜支撐體，膜組件投資成本低，可自動(dòng)化控制程度聞。(2)在凈水池內(nèi)液面和出水口之間固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行混合液固液分離，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)膜過濾自流出水，無需外加動(dòng)力作用，且具有作用水頭低、過濾出水通量大和穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。(3)在凈水池中添加燒結(jié)硅藻土，主要由大孔(O. 2-0. 4微米)構(gòu)成，可以大幅提高硅藻土動(dòng)態(tài)膜的過濾通量；選用O. 2-0. 7米固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)，硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流過濾通量可穩(wěn)定在100L/m2 h-300L/m2 h之間，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過60h_270h，出水濁度穩(wěn)定小于 O. 3NTU。(4)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜不存在常規(guī)膜生物反應(yīng)器中膜污染難控制的問題，反沖洗容易，運(yùn)行過程除正常曝氣與空氣反沖洗外，不需進(jìn)行任何化學(xué)清洗。動(dòng)態(tài)膜自流過濾出水，可簡(jiǎn)化操作程序并減少能耗和運(yùn)行費(fèi)用。本發(fā)明適合在農(nóng)村平時(shí)供水或自然災(zāi)害及突發(fā)事件發(fā)生電力缺乏時(shí)農(nóng)村應(yīng)急供水中廣泛應(yīng)用。


圖I為實(shí)施例工藝流程圖。圖中標(biāo)號(hào)1為生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水凈水池；2為進(jìn)水泵；3為攪拌機(jī)；4為動(dòng)態(tài)膜組件；5為動(dòng)態(tài)膜自流出水口 ；6為鼓風(fēng)機(jī)；H為動(dòng)態(tài)膜自流出水固定重力作用水頭。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例I
實(shí)施過程中采用的粉末燒結(jié)硅藻土，粒徑10-35微米，平均孔徑約O. 2-0. 4微米，平均 BET比表面積約O. 3261m2/g。采用平板式動(dòng)態(tài)膜支撐體組件進(jìn)行過濾出水。地表原水取自上海某地表河流，采用微生物自生培養(yǎng)法培養(yǎng)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土。 (I)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng) I)硅藻土投加方式
反應(yīng)裝置啟動(dòng)第一天，向裝置內(nèi)一次投加燒結(jié)硅藻土，使凈水池I內(nèi)粉末燒結(jié)硅藻土混合液濃度達(dá)到10000mg/L，以后每天連續(xù)向反應(yīng)裝置內(nèi)投加粉末燒結(jié)硅藻土，使反應(yīng)裝置中粉末燒結(jié)硅藻土含量達(dá)到18000mg/L。2)投加外加營(yíng)養(yǎng)物
在系統(tǒng)啟動(dòng)初期15d內(nèi)，人工投加食品葡萄糖作為碳源，使反應(yīng)裝置進(jìn)水高錳酸鹽指數(shù)約為10mg/L，提高微生物的增長(zhǎng)速率。測(cè)定待處理地表原水中氨氮、磷的含量，以及高錳酸鹽指數(shù)，按照氨氮、磷二個(gè)測(cè)定指標(biāo)中較小一個(gè)作為控制配比標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)含碳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 氨氮磷=100 : 5 : I的關(guān)系，計(jì)算所需碳源量，計(jì)算值減去原水中高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定值為碳源投加量。經(jīng)過20天后，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜裝置中混合液維持在18000mg/L，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土形成。之后，裝置進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。(2)裝置運(yùn)行條件
生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段內(nèi)，進(jìn)水、出水均采用連續(xù)流運(yùn)行方式，凈水池I內(nèi)溶解氧濃度為2. 0-3. 0mg/L，水力停留時(shí)間為2_8h ;啟動(dòng)階段硅藻土混合液不進(jìn)行排泥；穩(wěn)定運(yùn)行階段，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液在凈水池I中的停留時(shí)間為50天，根據(jù)物料平衡計(jì)算需要補(bǔ)充的燒結(jié)硅藻土重量。其中生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液培養(yǎng)成熟后的裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段均包括預(yù)涂、過濾和反沖洗。(3)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜運(yùn)行過程 I)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力預(yù)涂
采用200目不銹鋼網(wǎng)作為動(dòng)態(tài)膜支撐體，支撐體結(jié)構(gòu)采用平板式，動(dòng)態(tài)膜組件采用浸沒式安裝。動(dòng)態(tài)膜組件運(yùn)行操作包括預(yù)涂、過濾和反沖洗三個(gè)階段。動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂時(shí)，支撐體組件開始在真空泵抽吸作用下出水，之后動(dòng)態(tài)膜支撐體在0. 5m固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下持續(xù)出水；啟動(dòng)階段通過未培養(yǎng)好的燒結(jié)硅藻土在動(dòng)態(tài)膜組件表面形成動(dòng)態(tài)膜，完成動(dòng)態(tài)膜組件的動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂過程，預(yù)涂時(shí)間為15-20min ;穩(wěn)定運(yùn)行階段生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液逐漸被支撐網(wǎng)截留形成動(dòng)態(tài)膜，動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂完成持續(xù)15-20min ；
動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂過程中，支撐體表面的錯(cuò)流由支撐體底部曝氣方式形成，為混合液充氧并同時(shí)控制動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂形成的厚度。2)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水
動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂結(jié)束后，通過管道閥門切換，進(jìn)入動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水階段。在0. 5m固定重力作用水頭作用，實(shí)現(xiàn)娃藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水，過濾通量可穩(wěn)定在250L/m2 h-200L/m2 h, 連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過90h，出水濁度穩(wěn)定小于0. 25NTU。動(dòng)態(tài)膜過濾過程中，動(dòng)態(tài)膜表面的錯(cuò)
7流由支撐體底部曝氣方式形成，為混合液充氧并同時(shí)控制動(dòng)態(tài)膜厚度的增長(zhǎng)，氣水比為I : I。3)硅藻土動(dòng)態(tài)膜空氣反沖洗
當(dāng)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水通量下降到預(yù)先設(shè)定值200L/m2 h時(shí)，需對(duì)硅藻土動(dòng)態(tài)膜進(jìn)行反沖洗。采用空氣反沖洗時(shí)間2 min、進(jìn)氣壓力19.6 kPa，可使動(dòng)態(tài)膜完全脫落。實(shí)施例2
實(shí)施過程中采用的粉末燒結(jié)硅藻土，粒徑10-35微米，平均孔徑約O. 2-0. 4微米，平均 BET比表面積約0.3261m2/g。采用管式動(dòng)態(tài)膜支撐體組件進(jìn)行過濾出水。地表原水取自上海某地表河流，采用微生物自生培養(yǎng)法培養(yǎng)生物燒結(jié)硅藻土。( I)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)
I)硅藻土投加方式
反應(yīng)裝置啟動(dòng)第一天，向裝置內(nèi)一次投加燒結(jié)硅藻土，使凈水池I內(nèi)粉末燒結(jié)硅藻土混合液濃度達(dá)到10000mg/L，以后每天連續(xù)向反應(yīng)裝置內(nèi)投加粉末燒結(jié)硅藻土，使反應(yīng)裝置中粉末燒結(jié)娃藻土含量達(dá)到15000mg/L。2)投加外加營(yíng)養(yǎng)物
在系統(tǒng)啟動(dòng)初期15d內(nèi)，人工投加食品葡萄糖作為碳源，使反應(yīng)裝置進(jìn)水高錳酸鹽指數(shù)約為10mg/L，提高微生物的增長(zhǎng)速率。測(cè)定待處理地表原水中氨氮、磷的含量，以及高錳酸鹽指數(shù)，按照氨氮、磷二個(gè)測(cè)定指標(biāo)中較小一個(gè)作為控制配比標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)含碳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 氨氮磷=100 : 5 : I的關(guān)系，計(jì)算所需碳源量，計(jì)算值減去原水中高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定值。為碳源投加量。經(jīng)過20天后，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜裝置中混合液維持在15000mg/L，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土形成。之后，裝置進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。(2)裝置運(yùn)行條件
生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段內(nèi)，進(jìn)水、出水均采用連續(xù)流運(yùn)行方式，凈水池I內(nèi)溶解氧濃度為2. 0-3. 0mg/L，水力停留時(shí)間為2_8h ;啟動(dòng)階段硅藻土混合液不進(jìn)行排泥；穩(wěn)定運(yùn)行階段，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液在凈水池I中的停留時(shí)間為60天，根據(jù)物料平衡計(jì)算需要補(bǔ)充的燒結(jié)硅藻土重量。其中生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液培養(yǎng)成熟后的裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段均包括預(yù)涂、過濾和反沖洗。(3)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜運(yùn)行過程
1)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力預(yù)涂
采用200目不銹鋼網(wǎng)作為動(dòng)態(tài)膜支撐體，支撐體結(jié)構(gòu)采用管式，動(dòng)態(tài)膜組件采用浸沒式安裝。動(dòng)態(tài)膜組件運(yùn)行操作包括預(yù)涂、過濾和反沖洗三個(gè)階段。動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂時(shí)，支撐體組件開始在真空泵抽吸作用下出水，之后動(dòng)態(tài)膜支撐體在固定重力作用水頭0. 2m作用下持續(xù)出水；啟動(dòng)階段通過未培養(yǎng)好的燒結(jié)硅藻土在動(dòng)態(tài)膜組件表面形成動(dòng)態(tài)膜，完成動(dòng)態(tài)膜組件的動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂過程，預(yù)涂時(shí)間為15-20min ;穩(wěn)定運(yùn)行階段生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液逐漸被支撐網(wǎng)截留形成動(dòng)態(tài)膜，動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂完成持續(xù)15-20min ；
動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂過程中，支撐體表面的錯(cuò)流由支撐體底部曝氣方式形成，為混合液充氧并同時(shí)控制動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂形成的厚度，氣水比為1 : 1。
2)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水
動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂結(jié)束后，通過管道閥門切換，進(jìn)入動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水階段。在O. 2m固定重力作用水頭作用，實(shí)現(xiàn)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水，過濾通量可穩(wěn)定在200L/m2 h-100L/m2 h，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過60h，出水濁度穩(wěn)定小于O. 25NTU。動(dòng)態(tài)膜過濾過程中，動(dòng)態(tài)膜表面的錯(cuò)流由支撐體底部曝氣方式形成，為混合液充氧并同時(shí)控制動(dòng)態(tài)膜厚度的增長(zhǎng)，氣水比為 I :1。3)硅藻土動(dòng)態(tài)膜空氣反沖洗
當(dāng)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水通量下降到預(yù)先設(shè)定值100L/m2 h時(shí)，需對(duì)硅藻土動(dòng)態(tài)膜進(jìn)行反沖洗。采用空氣反沖洗時(shí)間I min、進(jìn)氣壓力19.6 kPa，可使動(dòng)態(tài)膜完全脫落。
權(quán)利要求
1.一體式生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水裝置飲用水凈化工藝，其特征在于所述工藝分為生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液培養(yǎng)成熟后的裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段中均包含預(yù)涂、過濾和反沖洗三個(gè)階段；采用生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置去除地表原水中污染物，所述生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置由凈水池(I)、進(jìn)水泵(2)、攪拌機(jī)(3)、 動(dòng)態(tài)膜組件(4)和鼓風(fēng)機(jī)(6)組成，動(dòng)態(tài)膜組件(4)采用淹沒式安裝，位于凈水池(I)中部，鼓風(fēng)機(jī)(6)通過曝氣管向凈水池(I)底部曝氣，曝氣管位于動(dòng)態(tài)膜組件(4)下方，攪拌機(jī)(3)插入凈水池(I)內(nèi)，進(jìn)水泵(2)通過管道和閥門連接凈水池(I)上部一端進(jìn)水口，進(jìn)水口高于凈水池(I)液面，凈水池(I) 一側(cè)設(shè)有自流出水口(5)，凈水池(I)液面與自流出水口(5)之間水位差形成固定重力作用水頭；具體步驟如下(O生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段選用粒徑為10-35微米的粉末燒結(jié)硅藻土作為微生物載體，采用微生物自生培養(yǎng)法培養(yǎng)生物燒結(jié)硅藻土 ；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置啟動(dòng)第一天，向凈水池I內(nèi)一次投加燒結(jié)娃藻土，使凈水池I內(nèi)粉末燒結(jié)娃藻土濃度達(dá)到10000mg/L,以后每天連續(xù)向凈水池I內(nèi)投加粉末燒結(jié)硅藻土，使凈水池I中粉末燒結(jié)硅藻土含量達(dá)到15000-20000mg/L ;生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜反應(yīng)裝置啟動(dòng)初期15-20d內(nèi)，人工投加食品葡萄糖作為碳源，通過測(cè)定待處理地表原水中氨氮、磷的含量以及高錳酸鹽指數(shù)，按照氨氮、磷二個(gè)測(cè)定指標(biāo)中較小一個(gè)作為控制配比標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)含碳營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氨氮磷質(zhì)量比為100 : 5 : I的比例， 計(jì)算所需碳源量，計(jì)算值減去原水中高錳酸鹽指數(shù)測(cè)定值，即為碳源投加量；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段內(nèi)，進(jìn)水、出水均采用連續(xù)流運(yùn)行方式，控制凈水池I內(nèi)溶解氧濃度為2. 0-3. Omg/L，水力停留時(shí)間為2-8h ;生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜裝置凈水池I中生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土濃度為15000-200(K)mg/L，生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土形成；之后，裝置進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段；在整個(gè)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段內(nèi)，動(dòng)態(tài)膜運(yùn)行過程包括預(yù)涂、過濾和反沖洗；(2)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液培養(yǎng)成熟后的裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段進(jìn)水、出水均采用連續(xù)流運(yùn)行方式，進(jìn)水通過進(jìn)水泵先經(jīng)凈化池中的生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液進(jìn)行降解，控制凈水池中的停留時(shí)間為50-70天，根據(jù)物料平衡計(jì)算需要補(bǔ)充的燒結(jié)硅藻土重量；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液逐漸被支撐網(wǎng)截留形成動(dòng)態(tài)膜，動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂完成持續(xù)15-20min ;此階段內(nèi)生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜運(yùn)行過程包括預(yù)涂、過濾和反沖洗；其中生物強(qiáng)化燒結(jié)娃藻土自生培養(yǎng)啟動(dòng)階段和生物強(qiáng)化燒結(jié)娃藻土混合液培養(yǎng)成熟后的裝置穩(wěn)定運(yùn)行階段均包括預(yù)涂、過濾和反沖洗，具體操作如下1)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力預(yù)涂動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂時(shí)，支撐體組件開始在真空泵抽吸作用下出水，之后動(dòng)態(tài)膜支撐體在固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下持續(xù)出水；啟動(dòng)階段通過未培養(yǎng)好的燒結(jié)硅藻土在動(dòng)態(tài)膜組件表面形成動(dòng)態(tài)膜，完成動(dòng)態(tài)膜組件的動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂過程，預(yù)涂時(shí)間為15-20min ;穩(wěn)定運(yùn)行階段生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液逐漸被支撐網(wǎng)截留形成動(dòng)態(tài)膜，動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂完成持續(xù)15-20min ；2)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水動(dòng)態(tài)膜預(yù)涂結(jié)束后，通過管道閥門切換，進(jìn)入動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水階段，在凈水池內(nèi)液面和出水口之間固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下，保證形成的硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流過濾出水；控制動(dòng)態(tài)膜組件的單位面積膜過濾通量穩(wěn)定在100L/m2 h-300L/m2 h之間，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過 60h-270h,出水濁度穩(wěn)定小于O. 3NTU ；動(dòng)態(tài)膜過濾過程中，動(dòng)態(tài)膜表面的錯(cuò)流由支撐體底部曝氣方式形成，氣水比根據(jù)需氧量計(jì)算確定，最少不低于I : I;3)硅藻土動(dòng)態(tài)膜空氣反沖洗當(dāng)硅藻土動(dòng)態(tài)膜重力過濾出水通量下降到預(yù)先設(shè)定值100L/m2 h-200L/m2 h時(shí)，對(duì)硅藻土動(dòng)態(tài)膜進(jìn)行反沖洗，采用空氣反沖洗時(shí)間I min-2min、進(jìn)氣壓力9.8-49kPa，使動(dòng)態(tài)膜完全脫落；動(dòng)態(tài)膜支撐體組件不需要定期化學(xué)清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于動(dòng)態(tài)膜支撐體采用180-250目不銹鋼網(wǎng)或尼龍網(wǎng)，支撐體結(jié)構(gòu)采用平板式或管式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于所述燒結(jié)硅藻土主要由大孔構(gòu)成，平均孔徑為O. 2-0. 4微米，平均BET比表面積O. 3261m2/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于所述重力作用水頭高度為O.2-0. 7米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種一體式生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜自流出水飲用水凈化工藝，混合液固液分離出水過程由重力驅(qū)動(dòng)下動(dòng)態(tài)膜組件完成。將地表原水泵入生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土動(dòng)態(tài)膜裝置中，利用該裝置中生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土混合液進(jìn)行污染物質(zhì)的生物降解和去除；生物強(qiáng)化燒結(jié)硅藻土在動(dòng)態(tài)膜組件表面形成動(dòng)態(tài)膜，在反應(yīng)裝置內(nèi)液面和出水口之間液面水位所形成的固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行混合液的過濾固液分離。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，地表原水的凈化可在一個(gè)反應(yīng)裝置中完成；利用燒結(jié)硅藻土的高透水性，可以在0.2-0.7m低固定重力作用水頭驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)膜自流過濾出水，無需動(dòng)力設(shè)備作用，大大簡(jiǎn)化操作過程，出水水質(zhì)優(yōu)良；硅藻土動(dòng)態(tài)膜過濾通量在100L/m2h-300L/m2h，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間超過60h-270h，出水濁度穩(wěn)定小于0.3NTU。該工藝可在農(nóng)村平時(shí)供水或自然災(zāi)害及突發(fā)事件發(fā)生電力缺乏時(shí)農(nóng)村應(yīng)急供水中廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F3/02GK102583713SQ20121004507
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者周雪飛, 張亞雷, 張海, 董秉直, 褚華強(qiáng) 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)