申请日 20200904
公开（公告）日 20201208
IPC分类号 C02F3/12
摘要
本发明公开了一种基于臭氧水同步在线反冲消毒的污水再生系统及方法，系统包括污水调节池、膜生物反应器、再生水箱和臭氧水水箱；污水调节池通过第四管道与膜生物反应器连通，膜生物反应器的出水端外接第一管道；第一管道的一端与膜生物反应器相连通，另一端分别与第二管道和第三管道的进水端连通；第二管道的出水端伸入再生水箱的底部并与再生水箱的内部相连通，第二管道上设有第一水泵和第一控制阀；第三管道的出水端与臭氧水水箱的内部相连通，第三管道上设有第二水泵和第二控制阀。本发明设计的污水再生系统，可在有效控制陶瓷膜污染的同时，省下再生水消毒单元，显著降低了污水再生处理的基建成本、运行费用和占地面积。
权利要求书
1.一种基于臭氧水同步在线反冲消毒的污水再生系统，其特征在于，包括污水调节池(1)、膜生物反应器(5)、再生水箱(9)和臭氧水水箱(10)；
污水调节池(1)通过第四管道(17)与膜生物反应器(5)连通，用于向膜生物反应器(5)内供水，膜生物反应器(5)的出水端外接第一管道(6)；第一管道(6)的一端与膜生物反应器(5)相连通，另一端分别与第二管道(7)和第三管道(8)的进水端连通，使得第一管道(6)、第二管道(7)和第三管道(8)相互连通；第二管道(7)的出水端伸入所述再生水箱(9)的底部并与再生水箱(9)的内部相连通，第二管道(7)上设有第一水泵(13)和第一控制阀(16)；第三管道(8)的出水端与臭氧水水箱(10)的内部相连通，第三管道(8)上设有第二水泵(14)和第二控制阀(11)。
2.根据权利要求1所述的污水再生系统，其特征在于，所述膜生物反应器(5)内的膜组件(4)为陶瓷膜组件。
3.根据权利要求1所述的污水再生系统，其特征在于，所述第一控制阀(16)和第二控制阀(11)均为单向阀；第一控制阀(16)开启时能使流体通过第二管道(7)进入再生水箱(9)，第二控制阀(11)开启时能使流体在第二水泵(14)的作用下从臭氧水水箱(10)抽入第三管道(8)。
4.根据权利要求1所述的污水再生系统，其特征在于，所述第一管道(6)上设有压力传感器(15)和第二流量计(12)，第四管道(17)上设有第一流量计(3)和进水泵(2)。
5.一种基于根据权利要求1～4任一所述污水再生系统的运行方法，其特征在于，具体如下：
S1：开启第四管道(17)上的进水泵(2)，将污水调节池(1)内的污水通入膜生物反应器(5)中，并使污水浸没膜生物反应器(5)中的膜组件(4)；以恒定的产水通量运行膜生物反应器(5)，并使污水在膜生物反应器(5)内的水力停留时间为4～6h；
S2：定期开启第二管道(7)上的第一水泵(13)，使经过膜生物反应器(5)处理后得到的再生水依次流经第一管道(6)和第二管道(7)，并进入再生水箱(9)；
S3：定期对膜生物反应器(5)中的膜组件(4)进行反冲洗，具体如下：
关闭第一水泵(13)和进水泵(2)，开启第三管道(8)上的第二水泵(14)；使臭氧水水箱(10)内的臭氧水依次流经第三管道(8)和第一管道(6)，并对膜生物反应器(5)中的膜组件(4)进行反冲洗，直至膜组件(4)的产水通量恢复初始状态，关闭第二水泵(14)，反冲洗结束；
S4：反冲洗结束后，重新开启进水泵(2)和第一水泵(13)进行S1和S2的污水处理过程；
S5：由于反冲洗结束后的第一管道(6)内会残留有臭氧水，此时开启第一水泵(13)时，残留的臭氧水会进入再生水箱(9)，实现对再生水的消毒。
6.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，所述污水为市政污水，COD浓度为350～400mg/L，氨氮浓度为30～35mg/L，总磷浓度为5～8mg/L。
7.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，S2中所述膜生物反应器(5)在恒定的产水通量下按照产水9.5min后停止0.5min的模式循环运行。
8.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，当S3中所述膜组件(4)的跨膜压差上升至0.2～0.35bar时利用臭氧水进行反冲洗，臭氧水水箱(10)内臭氧水的浓度为2.0～5.0mg/L。
9.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，所述膜生物反应器(5)中还放入生物载体。
10.根据权利要求5所述的运行方法，其特征在于，所述膜生物反应器(5)中的污泥浓度为4～6g/L，溶解氧浓度2～4mg/L。
说明书
一种基于臭氧水同步在线反冲消毒的污水再生系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理与再生领域，尤其涉及一种基于臭氧水同步在线反冲消毒的污水再生系统及方法。
背景技术
随着我国城镇化和工业化进程的加快，水质污染和水资源短缺已经成为社会经济发展的限制性因素。污水再生利用是解决我国水资源危机的重要对策，也是满足国家最资源可持续利用重大需求的有力保障。膜分离技术具有高效性、安全性和稳定性，在污水再生领域倍受关注，但膜污染导致该技术运行能耗增加是限制其推广应用的技术瓶颈。
陶瓷膜具有良好的化学和机械稳定性，在污水和工业废水再生领域已被广泛应用。陶瓷膜可与高级氧化技术耦合，通过原位或在线膜清洗控制膜污染。臭氧是一种极强的氧化剂，将臭氧氧化与陶瓷膜分离技术耦合，可显著降低膜污染、提高膜通量。常规的臭氧清洗方法是通过臭氧气体在膜表面附近形成错流扰动对膜表面的污染物进行冲刷剥离，但是，在该过程中很大一部分臭氧气体被反应器中的污泥或污水消耗，大幅降低了臭氧气体的利用率，对膜孔内部的堵塞物通常难以取得良好的清洗效果。臭氧的强氧化性还会导致反应器中的污泥溶胞甚至死亡，加剧膜污染，严重影响污水再生系统的运行效能。
此外，消毒是污水再生回用必不可少的环节，也是保证再生水水质安全的关键措施。臭氧具有很强的杀菌灭毒作用，不仅能有效杀灭细菌病毒，对于抗药性很强的寄生虫也有很强的灭活作用，已被广泛应用于再生水消毒。但臭氧稳定性差，采用臭氧气体消毒，其投加量通常难以精准控制，通常需构建独立的再生水消毒单元，这无疑会增加污水再生系统的基建和运行费用。
针对膜分离技术在污水再生领域中存在的瓶颈问题，即如何维系MBR污水再生系统较高的膜通量、降低膜污染和运行成本，开发一种高效低成本的污水再生工艺，对于控制水体污染、缓解水资源短缺具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种基于臭氧水同步在线反冲消毒的污水再生系统及方法，力求实现污水再生系统的高效性和稳定性，同时省去单独的再生水消毒单元，降低污水再生处理成本。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种基于臭氧水同步在线反冲消毒的污水再生系统，其包括污水调节池、膜生物反应器、再生水箱和臭氧水水箱；
污水调节池通过第四管道与膜生物反应器连通，用于向膜生物反应器内供水，膜生物反应器的出水端外接第一管道；第一管道的一端与膜生物反应器相连通，另一端分别与第二管道和第三管道的进水端连通，使得第一管道、第二管道和第三管道相互连通；第二管道的出水端伸入所述再生水箱的底部并与再生水箱的内部相连通，第二管道上设有第一水泵和第一控制阀；第三管道的出水端与臭氧水水箱的内部相连通，第三管道上设有第二水泵和第二控制阀。
作为优选，所述膜生物反应器内的膜组件为陶瓷膜组件。
作为优选，所述第一控制阀和第二控制阀均为单向阀；第一控制阀开启时能使流体通过第二管道进入再生水箱，第二控制阀开启时能使流体在第二水泵的作用下从臭氧水水箱抽入第三管道。
作为优选，所述第一管道上设有压力传感器和第二流量计，第四管道上设有第一流量计和进水泵。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述任一所述污水再生系统的运行方法，其具体如下：
S1：开启第四管道上的进水泵，将污水调节池内的污水通入膜生物反应器中，并使污水浸没膜生物反应器中的膜组件；以恒定的产水通量运行膜生物反应器，并使污水在膜生物反应器内的水力停留时间为4～6h；
S2：定期开启第二管道上的第一水泵，使经过膜生物反应器处理后得到的再生水依次流经第一管道和第二管道，并进入再生水箱；
S3：定期对膜生物反应器中的膜组件进行反冲洗，具体如下：
关闭第一水泵和进水泵，开启第三管道上的第二水泵；使臭氧水水箱内的臭氧水依次流经第三管道和第一管道，并对膜生物反应器中的膜组件进行反冲洗，直至膜组件的产水通量恢复初始状态，关闭第二水泵，反冲洗结束；
S4：反冲洗结束后，重新开启进水泵和第一水泵进行S1和S2的污水处理过程；
S5：由于反冲洗结束后的第一管道内会残留有臭氧水，此时开启第一水泵时，残留的臭氧水会进入再生水箱，实现对再生水的消毒。
作为优选，所述污水为市政污水，COD浓度为350～400mg/L，氨氮浓度为30～35mg/L，总磷浓度为5～8mg/L。
作为优选，S2中所述膜生物反应器在恒定的产水通量下按照产水9.5min后停止0.5min的模式循环运行。
作为优选，当S3中所述膜组件的跨膜压差上升至0.2～0.35bar时利用臭氧水进行反冲洗，臭氧水水箱内臭氧水的浓度为2.0～5.0mg/L。
作为优选，所述膜生物反应器中还放入生物载体。
作为优选，所述膜生物反应器中的污泥浓度为4～6g/L，溶解氧浓度2～4mg/L。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
本发明的污水再生系统采用臭氧水对陶瓷膜组件进行在线反冲洗，反冲洗过程中臭氧水通过反冲洗管道进入到膜组件并率先与膜孔内污染物的反应，能够大幅提高臭氧利用率，控制膜污染；此外，该系统的再生水单元与臭氧反冲洗单元共用部分管道，臭氧反冲洗结束后，共用管道中残留的臭氧水可通过再生水水泵直接注入再生水水箱，对再生水进行有效消毒，省下再生水消毒单元。本发明设计的污水再生系统，可在有效控制陶瓷膜污染的同时，省下再生水消毒单元，显著降低了污水再生处理的基建成本、运行费用和占地面积。（发明人 孙慧芳;陶立军;余韦;李剑锋;许召赞;程芳琴 ）