申请日2017.04.26
公开(公告)日2017.07.21
IPC分类号G01N33/00
摘要
本发明提供了用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置和方法，装置包括进水系统、反应器和曝气装置，所述反应器包括用于盛装污水的容器和设置于容器中的浸没式的中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件上设有曝气孔，所述曝气装置包括曝气管，所述曝气管的出气端位于所述曝气孔的正下方;所述进水系统包括沿进水方向依次设置的浓缩装置、用于拦截污水杂质的格网及用于进水的水管，所述水管的出水端与所述容器连接，所述格网可拆安装于所述水管的进水端。方法是利用上述装置对污水进行测试评价。本装置结构简单、安装方便，能有效评价污水杂质对中空纤维膜组件在运行过程中的缠绕影响，方法操作简便，可为不同废水处理对象选择所需的预处理精度。
摘要附图
权利要求书
1.用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置，其特征在于，包括进水系统、反应器和曝气装置，所述反应器包括中空纤维膜组件和用于盛装污水的容器，所述中空纤维膜组件为浸没式中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件设置于所述容器内，所述中空纤维膜组件上设有曝气孔，所述曝气装置包括曝气管，所述曝气管的出气端位于所述曝气孔的正下方;所述进水系统包括沿进水方向依次设置的浓缩装置、用于拦截污水杂质的格网及用于进水的水管，所述水管的出水端与所述容器连接，所述格网可拆安装于所述水管的进水端。
2.根据权利要求1所述的用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置，其特征在于，所述格网的孔径为0.1～1.0mm;所述容器为透明容器。
3.根据权利要求1所述的用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置，其特征在于，所述曝气装置还包括曝气泵，所述曝气泵与所述曝气管的进气端连接。
4.根据权利要求1所述的用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置，其特征在于，所述进水系统还包括第一水泵和阀门，所述第一水泵安装于所述格网与所述容器之间，所述阀门安装于所述容器与所述第一水泵之间。
5.根据权利要求1所述的用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置，其特征在于，所述中空纤维膜组件为中空纤维束式膜组件或中空纤维帘式膜组件，所述中空纤维膜组件的膜材质为聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚醚砜或聚砜。
6.根据权利要求1所述的用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置，其特征在于，所述反应器还包括膜架，所述容器包括顶盖，所述中空纤维膜组件的出水端安装于所述膜架上，所述膜架与所述顶盖可拆连接。
7.根据权利要求1所述的用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置，其特征在于，还包括出水系统，所述出水系统包括第二水泵、U型压力计和三通连接管，所述中空纤维膜组件的出水端、第二水泵和U型压力计分别与所述三通连接管连接。
8.用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的方法，其特征在于，采用权利要求1～7任意一项权利要求所述的用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置对污水进行测试评价。
9.根据权利要求8所述的用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的方法，其特征在于，将污水用浓缩装置进行浓缩;将经过浓缩后的污水采用格网进行过滤，将经过格网过滤后的污水利用水管灌入所述容器直至浸没所述容器中的中空纤维膜组件，然后开启曝气装置进行曝气，曝气的强度控制在0.8～2m3/(m2·h)。
10.用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将污水进行浓缩n倍，将浓缩后的污水进行过滤，测定过滤后污水中的杂质浓度C0;
步骤2：将过滤后的污水装入设有中空纤维膜组件的容器中，并浸没所述中空纤维膜组件，测定容器中污水的有效容积V及中空纤维膜组件的有效膜面积A;
步骤3：对步骤2浸没中空纤维膜组件的污水进行曝气;
步骤4：测定步骤3曝气后污水的杂质浓度C1;
步骤5：按公式：计算中空纤维膜组件上杂质的累积速率v，其中v的单位为mg/(m2·d)，C0的单位为mg/L，V的单位为L，A的单位为m2，n的单位为1，C1的单位为mg/L。
说明书
用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置和方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，特别涉及用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置和方法。
背景技术
污水预处理是污水进入后续生物处理工序的第一道防线，起着保护机械设备、管道及保证后续工艺正常运行的重要作用。随着膜-生物反应器在国内污水处理的广泛应用，污水预处理显得格外重要。膜-生物膜反应器对污水中的杂质具有截留作用，包括发丝、纤维、浮渣沙粒等。发丝、纤维会在反应器中发生缠绕，同时，发丝、纤维在水流的作用下会自发生长成尺度更大的杂质束，堵塞膜组件的升流区，若采用的是中空纤维膜组件，则缠绕在中空纤维膜上割断或堵塞中空纤维膜等。因此，膜-生物反应器的污水精细预处理对于膜-生物反应器的长期稳定运行具有重要意义。
膜组件堵塞现象可分为两种，一种是杂质纤维缠绕在膜丝根部，在短期内并不会造成膜通量的下降;另外一种是杂质纤维直接在膜表面(平板膜)及膜丝中间(中空纤维膜)进行缠绕，导致出现污泥和纤维的复合堆积物，造成膜通量急剧衰减，膜组件无法正常运行，必须将膜组件吊出，利用人工方式将膜组件内部的杂质进行清理。
目前国内外学者主要对造成膜组件缠绕以及堵塞的缠绕物和形成机理进行分析，发现缠绕在膜组件上的物质主要为发丝、纤维和各种棉絮状物质，其中以纤维和棉絮状物质为主，且膜组件上缠绕物的粒径在0.06～1mm之间，并提出短棉绒类物质可能会释放出粒径在0.4～5μm的纤维素类物质对膜的过滤性能造成不利影响，并提出了需要加强预处理进行控制。现有研究均是在分析已经发生缠绕现象的情况下(如缠绕的纤维尺寸等)提出大致的预处理精度。但是如何评价污水的缠绕潜能，如何根据不同进水的性质在工程设计中选择合理的预处理精度却无从知晓，也没有可用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置和方法，严重制约膜-生物反应器的预处理工程设计，导致目前大多数是根据经验提出预处理精度，致使在实际工程长期运行中出现严重缠绕和堵塞，一些工程出现缠绕问题才进行改进与处理设施，加大了污水处理厂改造投资成本，且影响污水处理厂的稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置和方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供了用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置，包括进水系统、反应器和曝气装置，所述反应器包括中空纤维膜组件和用于盛装污水的容器，所述中空纤维膜组件为浸没式中空纤维膜组件，所述中空纤维膜组件设置于所述容器内，所述中空纤维膜组件上设有曝气孔，所述曝气装置包括曝气管，所述曝气管的出气端位于所述曝气孔的正下方;所述进水系统包括沿进水方向依次设置的浓缩装置、用于拦截污水杂质的格网及用于进水的水管，所述水管的出水端与所述容器连接，所述格网可拆安装于所述水管的进水端。
本发明还提供了用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的方法，采用上述用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的装置对污水进行测试评价。
本发明还提供了用于评价污水对中空纤维膜组件缠绕影响的方法，包括以下步骤：
步骤1：将污水进行浓缩n倍后，将浓缩后的污水进行过滤，测定过滤后污水中的杂质浓度C0;
步骤2：将过滤后的污水装入设有中空纤维膜组件的容器中，并浸没所述中空纤维膜组件，测定容器中污水的有效容积V及中空纤维膜组件的有效膜面积A;
步骤3：对步骤2浸没中空纤维膜组件的污水进行曝气;
步骤4：测定步骤3曝气后污水的杂质浓度C1;
步骤5：按公式：计算中空纤维膜组件上杂质的累积速率v，其中v的单位为mg/(m2·d)，C0的单位为mg/L，V的单位为L，A的单位为m2，n的单位为1，C1的单位为mg/L。
本发明的有益效果在于：(1)通过浓缩装置调控污水浓度，通过可拆安装的格网调控进入容器中污水的杂质粒径大小，再利用曝气装置曝气产生大量气泡，利用气泡对杂质颗粒物的悬浮和输移实现杂质对中空纤维膜组件的缠绕，进而实现短时间内有效模拟出中空纤维膜组件在运行过程中杂质的缠绕现象和缠绕程度，且运行稳定可靠;(2)本发明结构简单、制作方便，加工费用低;(3)本发明能够为膜-生物反应器提供所需的预处理精度提供较为准确的数据支持，避免实际工程长期运行中出现严重的缠绕和堵塞现象，降低污水处理厂的改造成本，有利于污水处理厂的稳定运行，同时，明确污水预处理精度能降低污水杂质对中空纤维膜组件的影响，降低中空纤维膜组件的清洗成本，延长膜组件使用寿命;(4)本发明的方法操作简单，能实现中空纤维膜组件在运行过程中污水杂质对其的缠绕现象和缠绕程度。