申请日2018.03.07
公开(公告)日2018.08.10
IPC分类号B01D61/00; C02F1/44; B01D65/04
摘要
本发明提供一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统。由等剪切振动硅藻土动态膜反应器、进水泵、微孔曝气管、空气压缩机、动态膜组件、连接杆、主动轴、电机、变频器和出水泵组成，本发明处理简便，高效低耗，通过等剪切振动，保证动态膜表面压力分布均匀，减少膜污染，提高了硅藻土动态膜处理粪尿污水的有效性。本发明工艺简单，粪尿污水的处理可在一个反应装置中完成;利用等剪切振动，使得料液在膜表面快速流动的过程中产生较好水力剪切效果，缓解膜表面浓差极化，降低能耗的同时保证出水水质优良;等剪切振动硅藻土动态膜过滤通量在100～300L/m2·h，连续运行时间超过70～300h，出水浊度稳定小于0.3NTU。适用于厕所粪尿等污水的回用，达到节水减污的效果。
权利要求书
1.一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统，其特征在于由等剪切振动硅藻土动态膜反应器(1)、进水泵(2)、微孔曝气管(3)、空气压缩机(4)、动态膜组件(5)、连接杆(6)、主动轴(7)、电机(8)、变频器(9)和出水泵(10)组成，其中：动态膜组件(5)采用淹没式安装，位于等剪切振动硅藻土动态膜反应器(1)中部，动态膜组件(5)固定于连接杆(6)一端，连接杆(6)另一端通过主动轴(7)连接电机(8)，动态膜组件(5)通过连接杆(6)和主动轴(8)由电机(8)控制转动，电机(8)连接变频器(9)，所述变频器(9)用于调节电机频率，微孔曝气管(3)位于等剪切振动硅藻土动态膜反应器1内底部，微孔曝气管(3)连接空气压缩机(4)，所述空气压缩机(4)通过微孔曝气管(3)向等剪切振动硅藻土动态膜反应器1底部曝气，所述微孔曝气管(3)位于动态膜组件(5)下方，动态膜组件(5)上部为出水口，所述出水口连接出水泵(10)，所述进水泵(2)通过进水管连接等剪切振动硅藻土动态膜反应器(1)顶部的进水口;所述动态膜组件(5)由硅藻土动态膜与动态膜支撑体组成，所述动态膜支撑体由丝网和支撑框架组成;具体步骤如下：
(1)硅藻土动态膜预涂阶段
选用粉末硅藻土(10～30μm)作为动态膜涂膜材料，反应器内硅藻土含量控制在15000～25000mg/L，通过出水泵抽吸作用将硅藻土均匀涂于动态膜支撑体表面，以出水浊度<0.3NTU来确定预涂是否完成;全预涂过程需要15 min～20 min;
(2)等剪切振动硅藻土动态膜处理厕所粪尿污水运行阶段
预涂阶段完成后，进入等剪切振动硅藻土动态膜处理厕所粪尿污水运行阶段，在等剪切作用力下，保证污水藻膜表面快速流动的过程中具有较好的水力剪切效果，并保持膜面过滤压力分布均匀，其中振幅控制在0～10cm，频率0.1～40Hz;控制动态膜组件的单位面积膜过滤通量稳定在100～300L/m2·h，连续运行时间超过70～300h，出水浊度稳定小于0.3NTU;
(3)硅藻土动态膜反冲洗阶段
当等剪切振动硅藻土动态膜过滤出水通量下降到预先设定值，当达到50L/m2·h时，对硅藻土动态膜进行反冲洗，采用空气反冲洗时间1～3min、进气压力10～100kPa，使动态膜完全脱落，动态膜支撑体组件无需定期化学清洗。
2.根据权利要求1所述的一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统，其特征在于采用的动态膜支撑体为180～250目不锈钢网或尼龙网，结构采用平板式、管式或中空纤维式中的一种或几种，采用浸没式运行方式。
3.根据权利要求1所述的一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统，其特征在于硅藻土平均粒径约10～30μm。
4.根据权利要求1所述的一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统，其特征在于微孔爆气气泡直径5mm～8 mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统，其特征在于调频器的调节频率为0.1～40Hz。
6.根据权利要求1所述的一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统，其特征在于调节振幅为0～10cm。
说明书
一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统
技术领域
本发明涉及一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统，可实现等剪切力作用下的动态膜处理粪尿处理，保证动态膜表面压力分布均匀，减少膜污染，提高过滤稳定性，属于污水处理领域膜分离新技术。
背景技术
目前，我国常见厕所为水冲厕，人体的排泄物通常通过“厕所—化粪池—城市下水道”系统输送到污水处理厂，而后排入附近水体。然而，在下水道不完善或根本没有下水管网系统的地区，人们的粪便污水往往直接排入附近的河道。不仅加重了河流的污染，同时其中的氮磷通过河流进入湖泊，增加了入湖的氮磷负荷，最终导致许多城市水体的富营养化。另外，水冲式厕所需要用大量清洁的水冲洗粪便，浪费大量的水资源。
膜技术作为一种新型的水处理技术，具有出水水质可靠、无二次污染、操作简便等优点，但膜组件价格昂贵，膜污染问题严重限制了膜技术在污水处理中的应用。作为一种特殊形式的膜技术，动态膜是在适当的条件下，利用多孔介质循环过滤含有有机或无机物质的溶液，在介质表面沉积或组装一层次生膜层，即动态膜层。动态膜能够减轻基膜的膜污染，降低了膜组件的价格，并具有良好的渗透性和截留效果。与传统固定膜相比，动态膜污水处理技术具有通量大，截留能力高，运行费用低、维护要求低等特点。因此，构筑动态膜污水处理系统可有效减轻厕所粪尿处理过程造成的膜污染问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种等剪切振动动态膜工艺，工艺流程简单、使得料液在膜表面快速流动的过程中产生较好水力剪切效果，从而有效去除厕所污水中有机物、氨氮、悬浮物等污染物，实现厕所粪尿污水回用、节水减污的动态膜污水处理系统。
本发明厕所粪尿污水中污染物的去除主要由等剪切振动硅藻土动态膜反应装置中混合液微生物降解去除，混合液固液分离出水过程等剪切振动过程动态膜组件完成。
本发明提出的一种用于厕所粪尿处理的动态膜污水处理系统，由等剪切振动硅藻土动态膜反应器1、进水泵2、微孔曝气管3、空气压缩机4、动态膜组件5、连接杆6、主动轴7、电机8、变频器9和出水泵10组成，其中：动态膜组件5采用淹没式安装，位于等剪切振动硅藻土动态膜反应器1中部，动态膜组件5固定于连接杆6一端，连接杆6另一端通过主动轴7连接电机8，动态膜组件5通过连接杆6和主动轴7由电机8控制转动，电机8连接变频器9，所述变频器9用于调节电机频率，微孔曝气管3位于等剪切振动硅藻土动态膜反应器1内底部，微孔曝气管3连接空气压缩机4，所述空气压缩机4通过微孔曝气管3向等剪切振动硅藻土动态膜反应器1底部曝气，所述微孔曝气管3位于动态膜组件5下方，动态膜组件5上部为出水口，所述出水口连接出水泵10，所述进水泵2通过进水管连接等剪切振动硅藻土动态膜反应器1顶部的进水口;所述动态膜组件5由硅藻土动态膜与动态膜支撑体组成，所述动态膜支撑体由丝网和支撑框架组成;具体步骤如下：
(1)硅藻土动态膜预涂阶段
选用粉末硅藻土(10～30μm)作为动态膜涂膜材料，反应器内硅藻土含量控制在15000～25000mg/L，通过出水泵抽吸作用将硅藻土均匀涂于动态膜支撑体表面，以出水浊度<0.3NTU来确定预涂是否完成;全预涂过程需要15 min～20 min;
(2)等剪切振动硅藻土动态膜处理厕所粪尿污水运行阶段
预涂阶段完成后，进入等剪切振动硅藻土动态膜处理厕所粪尿污水运行阶段，在等剪切作用力下，保证污水藻膜表面快速流动的过程中具有较好的水力剪切效果，并保持膜面过滤压力分布均匀，其中振幅控制在0～10cm，频率0.1～40Hz;控制动态膜组件的单位面积膜过滤通量稳定在100～300L/m2·h，连续运行时间超过70～300h，出水浊度稳定小于0.3NTU;
(3)硅藻土动态膜反冲洗阶段
当等剪切振动硅藻土动态膜过滤出水通量下降到预先设定值，当达到50L/m2·h时，对硅藻土动态膜进行反冲洗，采用空气反冲洗时间1～3min、进气压力10～100kPa，使动态膜完全脱落，动态膜支撑体组件无需定期化学清洗。
本发明中，采用的动态膜支撑体为180～250目不锈钢网或尼龙网，结构采用平板式、管式或中空纤维式中的一种或几种，采用浸没式运行方式。
本发明中，硅藻土平均粒径约10～30μm。
本发明中，微孔爆气气泡直径5mm～8 mm。
本发明中，调频器的调节频率为0.1～40Hz。
本发明中，调节振幅为0～10cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.采用等剪切振动，保证动态膜表面压力分布均匀，同时膜表面形成的错流水力剪切作用能够减少膜污染，延长清洗维护周期，降低分离过程中对物料浓度的要求。
2.本装置在工作时能够一直保持最大的剪切率，从而明显减少膜表面的浓差极化，提高过滤稳定性。
3.预涂阶段选用无毒的粉末硅藻土作为动态膜涂膜材料，预涂过程完成后无需投加其他化学药剂，对环境无污染。
4.本发明适合各种厕所粪尿污水处理。