申请日2016.11.09
公开(公告)日2017.01.18
IPC分类号C02F3/02; C02F3/12
摘要
本发明公开了一种快速匹配废水和填料挂膜的装置及方法，属于生物膜污水处理领域技术。一种快速匹配废水和填料挂膜的装置，包括舱室固定底座、成膜监测舱室、超声探头安装舱室、超声发生器、示波器和控制系统，成膜监测舱室上方和下方分别设置有超声探头安装舱室，超声探头安装舱室内设置有超声传感探头，舱室固定底座上部与成膜监测舱室下方设置的超声探头安装舱室相连接;两个超声传感探头与超声发生器、示波器和控制系统依次连接。通过污泥预处理—安置膜片—超声在线监测成膜过程，选择成膜速度最快的填料作为目标填料，即完成匹配过程，能够最大程度上实现有效挂膜，缩短整体挂膜时间，将使用填料技术承担的风险最低化。
摘要附图
权利要求书
1.一种快速匹配废水和填料挂膜的装置，其特征在于：包括舱室固定底座(1)、成膜监测舱室(4)、超声探头安装舱室(2)、超声发生器(9)、示波器(10)和控制系统(11)，成膜监测舱室(4)上方和下方分别设置有超声探头安装舱室(2)，超声探头安装舱室(2)内设置有超声传感探头(7)，舱室固定底座(1)上部与成膜监测舱室(4)下方设置的超声探头安装舱室(2)相连接;两个超声传感探头(7)与超声发生器(9)、示波器(10)和控制系统(11)依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种快速匹配废水和填料挂膜的装置，其特征在于：所述的舱室固定底座(1)是由圆形片状底座和半开口的圆柱贴合形成。
3.根据权利要求1或2所述的一种快速匹配废水和填料挂膜的装置，其特征在于：所述的成膜监测舱室(4)为透明箱体，成膜监测舱室(4)侧面安装有进出水装置，进出水装置包括位于侧面下部的进水口(5)和侧面上部的出水口(6)，成膜监测舱室(4)底部设置有凹槽，凹槽内安装监测使用的膜片(3)。
4.根据权利要求3所述的一种快速匹配废水和填料挂膜的装置，其特征在于：成膜监测舱室(4)上方设置的超声探头安装舱室(2)是由下部的柱形固定架及上部的超声传感器固定舱室组成，超声传感器固定舱室内设置有超声固定装置，超声传感探头(7)从超声固定装置侧面安装，通过旋转螺丝(8)固定，下部的柱形固定架设置有若干槽口，槽口分别与进水口(5)和出水口(6)位置相对应，所述的成膜监测舱室(4)下部超声探头安装舱室(2)，成膜监测舱室(4)底面超声探头安装舱室(2)内设置有超声固定装置，超声传感探头(7)从超声固定装置侧面安装，通过旋转螺丝(8)固定。
5.根据权利要求4所述的一种快速匹配废水和填料挂膜的装置，其特征在于：超声传感探头(7)涂抹耦合剂后通过旋转螺丝(8)固定于超声固定装置侧面。
6.一种快速匹配废水和填料挂膜的方法，其步骤为：
1)对目标挂膜泥水混合物进行采样，采用匀浆器进行匀浆;
2)将充分匀浆的泥水混合物用滤膜进行过滤，取滤液;
3)将滤液分为两份，一份滤液标记为滤液A;另一份滤液经过再一层滤膜过滤后取滤液，标记为滤液B，其为滤液A的参照溶液;
4)将膜片(3)固定于成膜监测舱室(4)内;
5)将快速匹配废水和填料挂膜装置组合完成;
6)将滤液A从进水口(5)通过蠕动泵打入;
7)待滤液A上升直到从出水口(6)流出时，开启超声发生器(9)，开启超声反射模式，调整超声发生器(9)参数到设定值，开启示波器(10)，通过控制系统(11)在线实时显示;
8)更换滤液A为滤液B，重复过程6)～7);
9)记录波形图上对应生物膜形成的时间;
10)更换膜片(3)，重复过程5)～9)，记录波形图上对应生物膜形成的时间;
11)根据10)的结果，选择形成生物膜时间最短的膜片(3)对应填料作为目标水体的挂膜填料，完成快速匹配过程。
7.根据权利要求6所述的一种快速匹配废水和填料挂膜的方法，其特征在于：步骤1)的匀浆次数为10～15次。
8.根据权利要求6所述的一种快速匹配废水和填料挂膜的方法，其特征在于：步骤2)中采用泥水混合物用8～10微米滤膜进行过滤;步骤3)中采用另一份滤液经过0.22～0.45微米滤膜过滤后取滤液，标记为滤液B。
9.根据权利要求6所述的一种快速匹配废水和填料挂膜的方法，其特征在于：步骤6)滤液A进入流速为0.5mL/min～10mL/min。
10.根据权利要求6所述的一种快速匹配废水和填料挂膜的方法，其特征在于：步骤7)超声发射器(8)的参数选择范围为重复频率15～25Hz，脉冲电阻30～60Ω，脉冲电压200～400V，增益60dB，高通滤波0.03～0.1MHz，低通滤波1～3MHz。
说明书
一种快速匹配废水和填料挂膜的装置及方法
技术领域
本发明属于生物膜法污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种快速匹配废水和填料挂膜的装置及方法。
背景技术
在污水处理的二级生化处理系统中，活性污泥法和生物膜法占主导地位，生物膜法由于具有水量水质适应性强、对有机物的去除、脱氮除磷及去除重金属效果良好、动力费用省等优点，得到了广泛的关注和应用。生物膜主要由微生物细胞和它们所产物膜进行生长、成熟和老化的循环。生物膜的载体一般有软性填料、组合填料以及悬浮填料等。软性填料和组合填料由于其具有重量轻、比表面积大、空隙可变、不易堵塞、耐冲击负荷等效果稳定，且造价低、运输方便和组装简易等特点，被率先广泛应用于处理纺织、印染、酿酒、石油化工等工业和生活污水的处理中。但是在实际的废水挂膜过程中，由于水体复杂，污泥菌群组成差异大，导致同一性质的填料在不同的水体中挂膜性能差异明显。因此，对用于实际工程的填料长时间的小试挂膜试验或者直接投加填料进行挂膜不仅耗时耗力，而且很有可能会挂膜失败。因此，亟待开发有效快速的方法进行对挂膜水体匹配最优的挂膜填料，达到填料高速挂膜的目的。
中国专利申请号为CN101913710A，授权日期为2011年10月5日公开了一种悬浮填料微生物快速挂膜的方法，该方法其特征是首先将污泥取回后曝气48h，用曝气后的污泥做接种菌，接种于装有悬浮填料的序批式SBR反应器中，曝气6h，静置沉淀6h;然后投加营养基质，曝气l0h，静置沉淀2h作为一个运行周期，每天运行2个周期，期间进行排泥保持污泥悬浮固体浓度保持在2-20g/L范围内的某一浓度值不变;运行7-25d挂膜即完成。但此方法运行时间长，且损耗资源多。
中国专利申请号为CN105461083A，公开日期为2016年5月4日，该方法公开一种用于微生物快速挂膜的悬浮填料，所述悬浮填料由以下重量份的组分组成：高密度聚乙烯65～75份、熟石灰5～15份、陶氏粉末活性炭5～20份、轻质碳酸钙6～10份、马来酸酐3～5份、过氧化二异丙苯0.2～0.6份、明胶1.5～3份、甲壳素1～2份、四氧化三铁磁粉0.8～2份和锰锌铁氧体0.1～0.3份;所述用于微生物快速挂膜的悬浮填料的密度为0.96～0.98g/cm3。此填料使用窄，适用性不广泛。
目前针对快速挂膜的策略主要有两种，第一种即通过高污泥浓度情况下挂膜，且通过投加外源物质进行强化挂膜;而第二种主要是通过对填料本身进行改性，让其更加适合于特定水体挂膜。然而，针对未知水体及大量各种不同性质的填料，这两种方式均属于耗时耗力且没有对现有资源合理化应用的方法。
发明内容
1.要解决的问题
针对大量未知水体挂膜困难的问题，本发明提供一种快速匹配废水和填料挂膜的装置及方法。本发明的方法能够最大程度上实现有效挂膜，缩短整体挂膜时间，将使用填料技术承担的风险最低化。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种快速匹配废水和填料挂膜的装置，包括舱室固定底座、成膜监测舱室、超声探头安装舱室、超声发生器、示波器和控制系统，成膜监测舱室上方和下方分别设置有超声探头安装舱室，超声探头安装舱室内设置有超声传感探头，舱室固定底座上部与成膜监测舱室下方设置的超声探头安装舱室相连接;两个超声传感探头与超声发生器、示波器和控制系统依次连接。
更进一步的，所述的舱室固定底座是由圆形片状底座和半开口的圆柱贴合形成。
更进一步的，所述的成膜监测舱室为透明箱体，成膜监测舱室侧面安装有进出水装置，进出水装置包括位于侧面下部的进水口和侧面上部的出水口，成膜监测舱室底部设置有凹槽，凹槽内安装监测使用的膜片。
更进一步的，成膜监测舱室上方设置的超声探头安装舱室是由下部的柱形固定架及上部的超声传感器固定舱室组成，超声传感器固定舱室内设置有超声固定装置，超声传感探头从超声固定装置侧面安装，通过旋转螺丝固定，下部的柱形固定架设置有若干槽口，槽口分别与进水口和出水口位置相对应，所述的成膜监测舱室下部超声探头安装舱室，成膜监测舱室底面超声探头安装舱室内设置有超声固定装置，超声传感探头从超声固定装置侧面安装，通过旋转螺丝固定。
更进一步的，超声传感探头涂抹耦合剂后通过旋转螺丝固定于超声固定装置侧面。可以更好的进行超声传感检测，提高精度，避免误差。
一种快速匹配废水和填料挂膜的方法，其步骤为：
1)对目标挂膜泥水混合物进行采样，采用匀浆器进行匀浆;
2)将充分匀浆的泥水混合物用滤膜进行过滤，取滤液;
3)将滤液分为两份，一份滤液标记为滤液A;另一份滤液经过再一层滤膜过滤后取滤液，标记为滤液B，其为滤液A的参照溶液;
4)将膜片固定于成膜监测舱室内;
5)将快速匹配废水和填料挂膜装置组合完成;
6)将滤液A从进水口通过蠕动泵打入;
7)待滤液A上升直到从出水口流出时，开启超声发生器，开启超声反射模式，调整超声发生器参数到设定值，开启示波器，通过控制系统在线实时显示;
8)更换滤液A为滤液B，重复过程6)～7);
9)记录波形图上对应生物膜形成的时间;以备后期选择合适的时间作为填料;
10)更换膜片，重复过程5)～9)，记录波形图上对应生物膜形成的时间;
11)根据10)的结果，选择形成生物膜时间最短的膜片对应填料作为目标水体的挂膜填料，完成快速匹配过程。
更进一步的，步骤1)的匀浆次数为10～15次。
更进一步的，步骤2)中采用泥水混合物用8～10微米滤膜进行过滤;步骤3)中采用另一份滤液经过0.22～0.45微米滤膜过滤后取滤液，标记为滤液B。
更进一步的，步骤6)滤液A进入流速为0.5mL/min～10mL/min。
更进一步的，步骤7)超声发射器的参数选择范围为重复频率15～25Hz，脉冲电阻30～60Ω，脉冲电压200～400V，增益60dB，高通滤波0.03～0.1MHz，低通滤波1～3MHz。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本方案通过整体的装置系统，进行不同填料与不同水体的相互匹配，不用针对特殊水体开发专门的挂膜技术方案，通过匹配分方式选择合适的挂膜方案，选取快速，节约资源，避免资源浪费;
(2)本发明的快速匹配废水和填料挂膜的装置由装置主体、装置内置柱体、超声传感器、信号发生器、示波器及控制系统组成，结构简单，方便安装，操作方便，工作效率高;
(3)通过成膜监测舱室为透明箱体和内部设置的超声探头安装舱室可以方便进行膜片的替换和超声传感器的设的替换，快速进行滤液与膜片的匹配，安装方便，操作快捷，效率高;
(4)超声传感探头涂抹耦合剂后通过旋转螺丝固定于超声固定装置侧面，可以更好的进行超声传感检测，提高精度，避免误差;
(5)对于快速匹配废水和填料挂膜的方法，其主要步骤为：污泥预处理—安置膜片—超声在线监测成膜过程，选择成膜速度最快的填料作为目标填料，即完成匹配过程，该发明从不同填料与不同水体的相互匹配入手，不用针对特殊水体开发专门的挂膜技术方案，避免资源浪费;监测装置属于在线实时、非接触式地直接进行无损监测，监测时间短，效率高、准确性好、成本低廉、操作安全;
(6)本发明的检测装置外部链接有示波器和控制系统，可以直观的观测到选择时候的数据，属于在线实时、非接触式地直接进行无损检测，检测时间短，效率高;
(7)本发明装置整体匹配的准确性好、成本低廉、操作安全。