申请日2014.07.08
公开(公告)日2014.10.29
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明涉及污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预处理装置及其方法，属于水处理技术领域，该装置包括同步混凝-吸附混合单元、膜分离浓缩单元和气体反冲控制单元，同步混凝-吸附混合单元包括进水细格栅、混凝剂投药池、吸附剂投药池及三个水泵;膜分离浓缩单元包括膜浓缩反应池，所述反应池内设有膜组件;气体反冲控制单元包括空气压缩机、空气调压阀、控制器、进气电磁阀;该方法包括原污水、混凝溶液以及吸附混合液在管道内同步混合后泵入到膜浓缩反应池的进水口，与膜浓缩反应池内的浓缩液进行接触混合并抑制膜污染的快速生长;混合有混凝剂与吸附剂的污水进入膜浓缩反应池后经膜组件实现清液与富集碳源分离和气体反冲;本发明实现了高效碳源浓缩。
权利要求书
1.一种污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预处理装置，用于城市污水资源化处理， 其特征在于：包括同步混凝-吸附混合单元、膜分离浓缩单元和气体反冲控制单元，所述 同步混凝-吸附混合单元包括进水细格栅、混凝剂投药池、吸附剂投药池及多个水泵;所 述膜分离浓缩单元包括膜浓缩反应池，所述反应池内设有膜组件，反应池两侧底部分别设 有污水进水管道及带有阀门的浓缩液出水管道;所述气体反冲控制单元包括空气压缩机、 空气调压阀、控制器、进气电磁阀，出水电磁阀和气体反冲及清水出水泵;其中，进水细 格栅1的入口与待处理的污水管相连，进水细格栅的出口与进水泵相连;混凝剂投药池的 下端口与混凝剂加药泵相连，吸附剂投药池的下端口与吸附剂加药泵相连，三个水泵的出 口均与膜浓缩反应池的进口管道相连;该膜浓缩反应池内的膜组件的一端经进气电磁阀和 空气调压阀与空气压缩机连接，膜组件的另一端经出水电磁阀与出水泵连接;控制器连接 在进气电磁阀和出水电磁阀之间，同时控制器与出水泵相连，气体反冲及出水泵的运行和 停止由控制器进行调控。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的混凝剂投药池内置有不连续工作 搅拌器，吸附剂投药池内设置有连续工作搅拌器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的膜组件由带内衬的PVDF亲水性中 空纤维微滤膜和中空ABS固定件所构成，该中空纤维微滤膜两端用环氧树脂与中空ABS固定 件接合，两端的固定件分别与进气电磁阀和出水电磁阀连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述膜组件为由带内衬的PVDF亲水性中 空纤维超滤膜和中空ABS固定件所构成，该中空纤维超滤膜两端用环氧树脂与中空ABS固定 件接合，两端的固定件分别与进气电磁阀和出水电磁阀连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的控制器包含一个电控箱和两个ZN-48 型智能双数显时间继电器，一个控制进气电磁阀,以实现气体反冲的运行和停止，一个控 制出水电磁阀以辅助实现气体反冲过程并实现出水泵的运行和停止，通过人为设定调节控 制器中两个时间继电器的电路开闭时间间隔，以实现膜组件出水和气体反冲的交替进行， 达到间歇运行的要求。
6.一种采用权利要求1所述的装置的污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预处理方法， 用于城市污水资源化处理，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，在混凝剂投药池中配置有10g/L聚合氯化铝溶液构成混凝溶液，吸附剂投药池 中配置有10g/L粉末活性炭构成吸附混合液，混凝剂投药池仅在添加药剂时进行搅拌，吸 附剂投药池中保持连续搅拌，通过运行进水泵、混凝剂加药泵和吸附剂加药泵使混凝溶液 和吸附混合液中投药浓度维持恒定，其中混凝剂投药浓度为20～40mg/L，吸附剂投药浓度 为10～30mg/L，原污水、混凝溶液以及吸附混合液在管道内同步混合后泵入到膜浓缩反应 池下部的进水口，与膜浓缩反应池内的浓缩液进行接触混合并抑制膜污染的快速生长;
步骤二，混合有混凝剂与吸附剂的污水进入膜浓缩反应池后经膜组件实现清液与富集 碳源分离，膜分离采用间歇抽停模式，出水泵运行时保持进气电磁阀关闭，并打开出水电 磁阀，水力停留时间为0.5～0.85h;出水泵停止时，通过打开进气电磁阀，并关闭出水电 磁阀，进行气体反冲，空气调压阀将空气压缩机7提供的反冲气压范围控制在0.05～ 0.1MPa，控制器控制气体反冲时长范围为0.5～1min，出水泵运行时长为10～12min，出水 泵停止时长范围为2～3min;
步骤三，膜浓缩反应池内浓缩液碳源混合浓度达到所述浓度时，膜浓缩反应池内的浓 缩液通过排水阀门排出以维持浓缩过程的连续稳定运行，排放模式为少量连续排放或中量 间歇排放，使得污泥浓缩液在膜浓缩反应池内停留时间控制在1～1.5d或1.5～3d。
说明书
污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预处理装置及其方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种城市污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预 处理装置及其方法。
背景技术
目前城市污水多采用好氧活性污泥法处理工艺，由于该工艺具有能耗高、构筑物占地 大、CO2排放量大等缺陷，所以挖掘城市污水中的潜在资源成为污水处理领域发展的重要趋 势。厌氧技术可以将城市污水中的主要有机碳源转化成甲烷，产出清洁二次能源，并将氮 磷资源稳定富集在沼液沼渣中利于农业回用，是一种极有前景的污水处理技术。我国城市 污水的特点是有机污染物浓度低，不利于厌氧技术优势的发挥。因此，对城市污水中的有 机碳源进行富集浓缩是一种有效的辅助厌氧技术实现城市污水资源回用的手段。
传统的沉淀或离心浓缩效率较低，难以满足庞大的城市污水处理需求。近年来，微滤 或超滤膜技术以其分离速度快、固液分离率高和出水水质好等优点在污水处理领域得到了 广泛的应用，但利用微滤或超滤膜直接对城市污水进行浓缩会产生严重的膜污染问题，并 无法截留溶解态有机物，因而污水碳源浓缩效率和水处理效率都受到较大影响。S.K. Lateef等人在文章Direct membrane filtration of municipal wastewater with chemical lyenhanced backwash for recovery of organic matter中公开的化学辅助反冲 洗的污水膜浓缩技术，获得了一定效果，但化学氧化剂的辅助反冲洗会消耗有机碳源，减 少原污水中可用于回收的碳源比例，尚存在浓缩效率上的缺陷。
发明内容
本发明的目的是为了克服微滤或超滤膜直接浓缩城市污水存在的技术缺陷，提供一种 城市污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预处理装置及其方法，基于微滤或超滤膜技术采用 耦合工艺实现城市污水碳源有效浓缩预处理，从而利用厌氧技术实现城市污水资源与能源 回收利用。为后续资源化利用提供有力保障。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下：
本发明提出的一种污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预处理装置，用于城市污水资源 化处理，其特征在于：包括同步混凝-吸附混合单元、膜分离浓缩单元和气体反冲控制单 元，所述同步混凝-吸附混合单元包括进水细格栅、混凝剂投药池、吸附剂投药池及多个 水泵;所述膜分离浓缩单元包括膜浓缩反应池，所述反应池内设有膜组件，反应池两侧底 部分别设有污水进水管道及带有阀门的浓缩液出水管道;所述气体反冲控制单元包括空气 压缩机、空气调压阀、控制器、进气电磁阀，出水电磁阀和气体反冲及清水出水泵;其中， 进水细格栅1的入口与待处理的污水管相连，进水细格栅的出口与进水泵相连;混凝剂投 药池的下端口与混凝剂加药泵相连，吸附剂投药池的下端口与吸附剂加药泵相连，三个水 泵的出口均与膜浓缩反应池的进口管道相连;该膜浓缩反应池内的膜组件的一端经进气电 磁阀和空气调压阀与空气压缩机连接，膜组件的另一端经出水电磁阀与出水泵连接;控制 器连接在进气电磁阀和出水电磁阀之间，同时控制器与出水泵相连，气体反冲及出水泵的 运行和停止由控制器进行调控。
所述的混凝剂投药池内置有不连续工作搅拌器，吸附剂投药池内设置有连续工作搅拌 器。
所述的膜组件由带内衬的PVDF亲水性中空纤维微滤膜和中空ABS固定件所构成，该中 空纤维微滤膜两端用环氧树脂与中空ABS固定件接合，两端的固定件分别与进气电磁阀和 出水电磁阀连接。
所述膜组件为由带内衬的PVDF亲水性中空纤维超滤膜和中空ABS固定件所构成，该中空 纤维超滤膜两端用环氧树脂与中空ABS固定件接合，两端的固定件分别与进气电磁阀和出 水电磁阀连接。
所述的控制器包含一个电控箱和两个ZN-48型智能双数显时间继电器，一个控制进气电 磁阀,以实现气体反冲的运行和停止，一个控制出水电磁阀以辅助实现气体反冲过程并实 现出水泵的运行和停止，通过人为设定调节控制器中两个时间继电器的电路开闭时间间 隔，以实现膜组件出水和气体反冲的交替进行，达到间歇运行的要求。
本发明还提出一种采用权利要求1所述的装置的污水同步混凝-吸附-膜浓缩资源化预 处理方法，用于城市污水资源化处理，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，在混凝剂投药池中配置有10g/L聚合氯化铝溶液构成混凝溶液，吸附剂投药池 中配置有10g/L粉末活性炭构成吸附混合液，混凝剂投药池仅在添加药剂时进行搅拌，吸 附剂投药池中保持连续搅拌，通过运行进水泵、混凝剂加药泵和吸附剂加药泵使混凝溶液 和吸附混合液中投药浓度维持恒定，其中混凝剂投药浓度为20～40mg/L，吸附剂投药浓度 为10～30mg/L，原污水、混凝溶液以及吸附混合液在管道内同步混合后泵入到膜浓缩反应 池下部的进水口，与膜浓缩反应池内的浓缩液进行接触混合并抑制膜污染的快速生长;
步骤二，混合有混凝剂与吸附剂的污水进入膜浓缩反应池后经膜组件实现清液与富集 碳源分离，膜分离采用间歇抽停模式，出水泵运行时保持进气电磁阀关闭，并打开出水电 磁阀，水力停留时间为0.5～0.85h;出水泵停止时，通过打开进气电磁阀，并关闭出水电 磁阀，进行气体反冲，空气调压阀将空气压缩机7提供的反冲气压范围控制在0.05～ 0.1MPa，控制器控制气体反冲时长范围为0.5～1min，出水泵运行时长为10～12min，出水 泵停止时长范围为2～3min;
步骤三，膜浓缩反应池内浓缩液碳源混合浓度达到所述浓度时，膜浓缩反应池内的浓 缩液通过排水阀门排出以维持浓缩过程的连续稳定运行，排放模式为少量连续排放或中量 间歇排放，使得污泥浓缩液在膜浓缩反应池内停留时间控制在1～1.5d或1.5～3d。
与现有技术相比，本发明具有以下特点和有益效果：
本发明中使用化学混凝剂可以将城市污水原水中的胶体态碳源聚集成颗粒态，使用吸 附剂可以将城市污水原水中的溶解态碳源转移到固相中，进而提高城市污水原水中的碳源 截留，混合化学污泥在膜反应器中还可以抑制膜污染的快速生长而保持较高的预浓缩效 率，同时，气体反冲的使用取代了长期连续大量的曝气和化学氧化剂的频繁使用从而减少 了由生物作用和氧化还原作用导致的城市污水碳源损失，提高了资源利用率，而因此形成 的可控滤饼层可以辅助微滤膜进一步提升污水碳源的截留比例，从而实现了高效碳源浓 缩。