專利名稱：一種絮體自過濾裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水體凈化及污廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種零污染零能耗的絮體自過濾裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
背景技術(shù)基于MBR技術(shù)和動態(tài)膜技術(shù)。MBR技術(shù)是將活性污泥法水處理技術(shù)與膜分離技術(shù)結(jié)合的工藝，被認為21世紀最有發(fā)展前景的污水處理和回用技術(shù)，但MBR技術(shù)推廣應(yīng)用中存在著投資和運營成本較大，膜污染嚴重，清洗恢復(fù)性不高等問題，這些問題迫使水處理工作研究發(fā)明新的水處理工藝替代之。在MBR工藝，膜的主要作用是過濾，即對污泥混合液進行泥水分離，研究發(fā)現(xiàn)，活性污泥形成絮體層對顆粒物有很好的截留作用，藉此，研究者發(fā)明了動態(tài)膜來實現(xiàn)混合液的泥水分離過程；而在各種細孔膜(如微濾、超濾、納濾等)的應(yīng)用過程中，污泥顆粒是導(dǎo)致膜污染的主要因素。對此，設(shè)想采用一種有效的動態(tài)膜 對混合液進行泥水分離，然后將濾后液再通過細孔膜的深度過濾，可以大大降低細孔膜處理工藝的成本。許多水處理工作者對動態(tài)膜做了大量的研究，如中國專利CN100349805C動態(tài)膜微濾膜組件及水處理方法，將膜組件置于混合液中，在一定的表面錯流下，使微生物在濾網(wǎng)表面粘附形成動態(tài)膜。反洗方式為氣泡沖刷后進行水力反洗。該方法僅依靠表面吸附形成動態(tài)膜，速度很慢；氣水聯(lián)合清洗。由于動態(tài)膜基材孔徑較大，水力反洗耗水水量會很大，且需較大壓力，造成清洗能耗較高，實際對外產(chǎn)水量減少很多。中國專利CN102616986A提出一種適用于生活污水處理動態(tài)膜自流出水固液分離方法。它是通過向活性污泥中投加具有良好透水性能的粉體顆粒，形成生物強化粉體混合液，改善活性污泥結(jié)構(gòu)。動態(tài)膜的過濾通量穩(wěn)定在20-60L/m2*h，反洗時進氣壓力為
9.8-49Kpa。該動態(tài)膜分離技術(shù)需要添加粉體顆粒，動態(tài)膜培養(yǎng)階段需要欲涂馴化，穩(wěn)定周期較長，處理通量低，氣體反洗時所需壓力較高，動態(tài)膜組件的基網(wǎng)不易清洗徹底。中國專利CN102452717A提出一種污水處理用無紡布絮體動態(tài)膜生物反應(yīng)器。該反應(yīng)器包括反應(yīng)區(qū)、絮體成長區(qū)和無紡布膜組件，無紡布膜組件內(nèi)設(shè)有無紡布膜，在無紡布膜表面及內(nèi)部設(shè)有污水中膠體物質(zhì)凝聚產(chǎn)生的絮體構(gòu)成的動態(tài)膜。該專利技術(shù)需要投加絮凝劑等化學(xué)藥劑，無紡布位于膜組件的內(nèi)部，固定工序復(fù)雜且易被積泥壓扁，無紡布孔徑較小，污染后不易被清洗恢復(fù)原狀。由此可見，目前現(xiàn)有的動態(tài)膜專利技術(shù)存在的種種問題，使其不能工業(yè)化推廣應(yīng)用，對于泥水分離的動態(tài)膜技術(shù)中存在的諸多問題，及其推廣應(yīng)用方面相關(guān)問題還需進一步的完善優(yōu)化。針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出本發(fā)明
發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種泥水分離尤其是涉及一種零污染零能耗的自過濾裝置，該裝置可與細孔膜工藝聯(lián)合使用，可保證整體系統(tǒng)運行穩(wěn)定、能耗低、出水品質(zhì)高，并易于工業(yè)化推廣應(yīng)用。尤其是與浸沒式超濾工藝聯(lián)合使用代替?zhèn)鹘y(tǒng)MBR。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種絮體自過濾裝置的技術(shù)方案是一種絮體自過濾裝置，包括若干并聯(lián)連接的自過濾單元，所述的自過濾單元包括一支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)的外表面包裹有多孔過濾材料層，多孔過濾材料層的外側(cè)有絮體層，支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)有一水管連接至外部的虹吸出水管。所述的絮體層為多孔過濾材料層自身的毛絮截留污泥形成。
所述的支撐結(jié)構(gòu)為管材結(jié)構(gòu)，管材的外壁均布有進水孔。所述的管材結(jié)構(gòu)的進水孔的開孔率為50-90%，其中，開孔率定義為進水孔的總面積與管材外壁面積的比值。所述的支撐結(jié)構(gòu)為框架型結(jié)構(gòu)，框架形狀為長方體、正方體或柱狀體。所述的多孔過濾材料層為表面疏松多絮狀堆積型材料。其目的是疏松多絮的多孔性過濾材料容易截留污泥，能夠快速形成過濾性的絮體層，達到出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定。采用無紡布、棉麻、滌綸布或纖維堆絲中的一種，其材質(zhì)可以為PET (滌綸)、PA (尼龍)、PP (聚丙烯)、TO (聚氨脂)、不銹鋼、合金或做過防銹處理的鐵類。本發(fā)明中，多孔性過濾材料呈疏水性。其目的是形成的絮體不會牢固地粘附在過濾材料中間，容易清洗。所述的多孔過濾材料層的孔徑為1-1000 μ m。所述的自過濾單元內(nèi)還設(shè)有一液位計。當(dāng)液位計顯示出過濾裝置的內(nèi)外液位差大于IOOcm時，即表示絮體堆積較厚，此時采用好氧池中的高曝氣量對其進行曝氣清洗，高曝氣強度為70-100m3/m2 · h，時間為2_10min。自過濾裝置表面的污泥堆積過厚，需要離線清洗時，可以采用外接進水流淋洗污泥表面或進行反洗即可。本發(fā)明還提供了一種絮體自過濾裝置的使用方法，將絮體自過濾裝置設(shè)置在細孔膜過濾工藝的預(yù)處理工藝中，絮體自過濾裝置的虹吸出水管連接在后續(xù)細孔膜過濾工藝的入水裝置中。優(yōu)選的，絮體自過濾裝置運行初期采用運行通量為2-20倍臨界通量，實現(xiàn)Imin內(nèi)出水水質(zhì)穩(wěn)定、潔凈；水質(zhì)穩(wěn)定后，轉(zhuǎn)入正常運行，運行通量降低為O. 7-0. 95倍的臨界通量。其中，臨界通量按照過濾膜行業(yè)的恒流量階梯法或恒壓力階梯法測定得出。另外，本發(fā)明提供的一種絮體自過濾裝置優(yōu)選使用方法是，將本發(fā)明的絮體自過濾裝置設(shè)置在浸沒式超濾膜過濾工藝或者納濾膜過濾工藝的預(yù)處理工藝中，絮體自過濾裝置的虹吸出水管連接在浸沒式超濾膜過濾工藝或者納濾膜的入水裝置中。本發(fā)明提供了另外一種絮體自過濾裝置的使用方法，絮體自過濾裝置設(shè)置在好氧池中，好氧池內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，利用好氧池內(nèi)的曝氣裝置對絮體自過濾裝置的污泥進行在線沖洗。本發(fā)明的有益效果是I、零能耗；本發(fā)明的自過濾裝置放置于好氧池中，好氧池的低曝氣量即可滿足需要，無需額外的曝氣，節(jié)省了曝氣成本；自過濾裝置的出水方式采用虹吸出水，無需額外增加新的動力能耗。2、容易清洗；本發(fā)明所用的多孔性過濾材料不易堵塞和粘附積泥；污染時采用常規(guī)曝氣(或水洗)進行在線清洗即能徹底恢復(fù)，清洗恢復(fù)能力較強，使用壽命長。3、零污染；本發(fā)明所提出的自過濾裝置在整個使用過程中，無需生物填料或絮凝劑等化學(xué)試劑或材料，對環(huán)境零污染。4、處理量大；本發(fā)明的有效過濾面積較大，出水通量可以高達100_150L/m2*h ;每次清洗后，·Imin內(nèi)出水水質(zhì)即可穩(wěn)定，處理量很大。5、占地面積??；本發(fā)明自過濾裝置直接放置于好氧池中，節(jié)省占地面積；同時因自過濾裝置的通量較大，不需要很大的過濾裝置。6、提高生物脫氮作用；將自過濾裝置放置于好氧池中，在泥水分離的過程中，可以提高好氧池的污泥濃度，降低污泥負荷，促進生化作用。7、便于與其它工藝聯(lián)合使用，易于工業(yè)化推廣應(yīng)用；水質(zhì)可調(diào)控，可靈活與后續(xù)其他細孔膜工藝聯(lián)合使用，由于廉價簡單的自過濾裝置進行了泥水分離的預(yù)處理，出水水質(zhì)優(yōu)良，并大大降低了整個工藝的總運行成本。比如，自過濾裝置與浸沒式超濾膜聯(lián)合使用，具體地，將本發(fā)明所述的自過濾裝置的出水，通過虹吸出水的方式進入浸沒式超濾系統(tǒng)中，替代傳統(tǒng)的MBR,用來深度處理污廢水,其噸水處理成本僅占傳統(tǒng)MBR工藝處理成本的20-30%，且出水水質(zhì)優(yōu)于MBR出水水質(zhì)。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中圖I為本發(fā)明一種絮體自過濾裝置中的自過濾單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明自過濾裝置與細孔膜聯(lián)合使用的工藝流程示意 圖3為本發(fā)明自過濾裝置與二沉池的效果對比示意圖；其中1一進水；2—液位計；3—虹吸出水管；4一支撐結(jié)構(gòu)；5—多孔過濾材料層；6—絮體層；7—鼓風(fēng)機；8—曝氣管；9一排泥管；10—細孔膜膜池；11 一細孔膜；12—壓力表；13—抽吸泵；14一液體流量計；15—細孔膜出水；16—氣體流量計；17—好氧池；18—控制閥門；19一回流管。
具體實施例方式
以下參照圖對本發(fā)明的實施例進行說明。參照附圖I、圖2，本發(fā)明的一種絮體自過濾裝置，包括若干并聯(lián)連接的自過濾單元，自過濾單元包括一支撐結(jié)構(gòu)4，支撐結(jié)構(gòu)4的外表面包裹有多孔過濾材料層5，多孔過濾材料層5的外側(cè)有絮體層6，支撐結(jié)構(gòu)5內(nèi)有一水管連接至外部的虹吸出水管3，其中絮體層為多孔過濾材料層5自身的毛絮截留污泥形成。多孔過濾材料層5為疏松多絮狀堆積型材料。采用無紡布、棉麻、滌綸布或纖維堆絲中的一種，其材質(zhì)可以為PET (滌綸)、PA (尼龍)、PP (聚丙烯)、PU (聚氨脂)、不銹鋼、合金或做過防銹處理的鐵類。本發(fā)明中，多孔性過濾材料呈疏水性。其目的是形成的絮體不會牢固地粘附在過濾材料中間，容易清洗。多孔過濾材料層5的孔徑為I-IOOOym之間。自過濾單元內(nèi)還設(shè)有一液位計2本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)4可以采用管材結(jié)構(gòu)，管材的外壁均布有進水孔(圖中未示出)，管材結(jié)構(gòu)的進水孔的開孔率為50-90%，其中，開孔率定義為進水孔的總面積與管材外壁面積的比值。本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)4還可以采用框架型結(jié)構(gòu)，框架形狀為長方體、正方體或柱狀體，本實施例中不予贅述。具體實例I :·采用長為3m、內(nèi)徑為2mm的PVC管網(wǎng)作為自過濾裝置的支撐結(jié)構(gòu)4，其外層包裹著孔徑為O. 8mm的無紡布多孔過濾材料層5,無紡布多孔過濾材料層5的厚度為O. Imm,作為自過濾裝置的一個自過濾單元，將如此6支自過濾單元并聯(lián)組成一個完整的自過濾裝置，放入好氧池17中，好氧池濃度為I. 2g/L，曝氣強度為10m3/m2*L，通過管道閥門切換進入自過濾裝置的過濾出水階段，過濾出水由虹吸出水管3流出，通過控制閥門18，設(shè)置初始階段自過濾裝置出水量為300L/m2*h，出水O. 5min后，接取水樣觀測出水水質(zhì)情況如表I所示。在初期出水水質(zhì)不好的情況下，可以通過控制閥門18和回流管19，使水回流至好氧池17中，進行重新過濾。當(dāng)出水濁度小于10NTU，且水質(zhì)穩(wěn)定后，將出水流量穩(wěn)定在150L/m2*h，連續(xù)運行5天，觀察液體流量計14的數(shù)值，檢測自過濾單元內(nèi)的液位計2的液位變化。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)自過濾裝置內(nèi)的液位變化小于50cm，通量穩(wěn)定，且出水水質(zhì)水量如表I所示。表I自過濾裝置在好氧池中的運行情況
權(quán)利要求
1.一種絮體自過濾裝置，包括若干并聯(lián)連接的自過濾單元，其特征在于，所述的自過濾 單元包括一支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)的外表面包裹有多孔過濾材料層，多孔過濾材料層的外側(cè) 有絮體層，支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)有一水管連接至外部的虹吸出水管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絮體自過濾裝置，其特征在于，所述的絮體層為多孔過濾材 料層自身的毛絮截留污泥形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絮體自過濾裝置，其特征在于，所述的支撐結(jié)構(gòu)為管材結(jié)構(gòu)， 管材的外壁均布有進水孔，進水孔的開孔率為50-90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絮體自過濾裝置，其特征在于，所述的支撐結(jié)構(gòu)為框架型結(jié) 構(gòu)，框架形狀為長方體、正方體或柱狀體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絮體自過濾裝置，其特征在于，所述的多孔過濾材料層表面 為疏松多絮狀，采用無紡布、棉麻、滌綸布或纖維堆絲中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的絮體自過濾裝置，其特征在于，所述的多孔過濾材料層的孔 徑為 1-1000 iim。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絮體自過濾裝置，其特征在于，所述的自過濾單元內(nèi)還設(shè)有 一液位計。
8.—種如權(quán)利要求1所述的絮體自過濾裝置的使用方法，其特征在于，所述的絮體自 過濾裝置設(shè)置在細孔膜過濾工藝的預(yù)處理工藝中，絮體自過濾裝置的虹吸出水管連接在后 續(xù)細孔膜過濾工藝的入水裝置中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種絮體自過濾裝置的使用方法，其特征在于，所述的絮體 自過濾裝置運行初期采用運行通量為2-20倍通量實現(xiàn)lmin內(nèi)出水水質(zhì)穩(wěn)定；水質(zhì)穩(wěn)定后， 正常運行通量為0. 7-0. 95倍的臨界通量。
10.一種如權(quán)利要求1所述的絮體自過濾裝置的使用方法，其特征在于，所述的絮體自 過濾裝置設(shè)置在好氧池中，好氧池內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，利用好氧池內(nèi)的曝氣裝置對絮體自過 濾裝置的污泥進行在線沖洗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種絮體自過濾裝置，包括若干并聯(lián)連接的自過濾單元，自過濾單元包括一支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)的外表面包裹有多孔過濾材料層，多孔過濾材料層的外側(cè)有絮體層，支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)有一水管連接至外部的虹吸出水管。絮體層為多孔過濾材料層自身的毛絮截留污泥形成。將本發(fā)明的自過濾裝置的出水，通過虹吸方式進入后續(xù)的細孔膜過濾系統(tǒng)，保證后續(xù)系統(tǒng)的高效運行。由于廉價簡單的自過濾裝置進行了泥水分離的預(yù)處理，出水水質(zhì)優(yōu)良，降低了整個工藝的總運行成本。尤其將本發(fā)明的自過濾裝置與浸沒式超濾系統(tǒng)結(jié)合，替代傳統(tǒng)的MBR，用來深度處理污廢水，其噸水處理成本僅占傳統(tǒng)MBR工藝處理成本的20-30%，且出水水質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)MBR出水水質(zhì)。
文檔編號C02F3/10GK102949874SQ20121045532
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者陳亦力, 文劍平, 李天玉, 李鎖定, 郭莎莎 申請人:北京碧水源膜科技有限公司