專(zhuān)利名稱(chēng)：自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以確保早期出水快速達(dá)標(biāo)、穩(wěn)定運(yùn)行通量大周期長(zhǎng)、反洗速度快清洗徹底效果好的自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)膜(Dynamicmem-brane)為通過(guò)在膜基材表面形成污泥層起到精密截留作用的一種新型膜組件，其中自生動(dòng)態(tài)膜是在過(guò)濾過(guò)程中由污泥絮體(微生物及其代謝產(chǎn)物) 為涂膜材料累積形成膜層。其形成時(shí)間及厚度及生物量等與運(yùn)行條件密切相關(guān)，有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)污泥絮體累積速率約為(T50g/(m2h)，因而“膜層”形成相對(duì)較慢并且難以穩(wěn)定，導(dǎo)致動(dòng)態(tài)膜形成時(shí)間較長(zhǎng)，通常在30分鐘至幾小時(shí)不等，由此初期水質(zhì)難以滿(mǎn)足要求(有效過(guò)濾作用只有在污泥層形成至一定厚度才能發(fā)揮作用)，只能采用大回流量至成膜，從而增加了前道池負(fù)荷；其次，動(dòng)態(tài)膜在運(yùn)行時(shí)因高污泥濃度易出現(xiàn)膜層增長(zhǎng)過(guò)快，導(dǎo)致出水通量下降，有效運(yùn)行周期相對(duì)較短，并且缺乏有效的控制措施；再就是，動(dòng)態(tài)膜反洗效果差，出水通量恢復(fù)率低，導(dǎo)致正常產(chǎn)水量小，時(shí)間長(zhǎng)后很容易產(chǎn)生不可逆污染，導(dǎo)致藥洗頻繁，增加了運(yùn)行成本和操作復(fù)雜程度。此三大缺陷成為制約自生動(dòng)態(tài)膜組件有效利用主要障礙。同濟(jì)大學(xué)，2005 [動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器工藝研究]，提出以高通量(>0.85m/h)出水 2、min，后在稍低通量<0. 3m/h下出水，達(dá)到快速成膜。其成膜后仍然采用高通量出水，易使形成的動(dòng)態(tài)膜過(guò)于致密而穩(wěn)定通量銳減，穩(wěn)定時(shí)間短一般為纊12h。同濟(jì)大學(xué)，2007 [高效自生動(dòng)態(tài)膜技術(shù)的初步研究]，提出了變水頭、變通量運(yùn)行方式，即利用初始液位高增大初始通量(0.6、. 7 m/h)，掛膜成功后靠水位下降自動(dòng)調(diào)低穩(wěn)定運(yùn)行通量(0.05、. 06 m/ h)。此法成膜早期大通量是通過(guò)抬高液位實(shí)現(xiàn)，成膜后通過(guò)降低液位保持所需通量，使得生化池建造容積大大增加，降低了池容的有效利用率；其次，成膜通量與運(yùn)行通量差距過(guò)大達(dá) 10倍以上，形成的動(dòng)態(tài)膜過(guò)于致密，難以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，且穩(wěn)定運(yùn)行通量缺乏準(zhǔn)確的測(cè)定方法。中國(guó)專(zhuān)利CN 1168680C動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器，采用20cm以下水位差驅(qū)動(dòng)過(guò)濾從而形成動(dòng)態(tài)膜；出現(xiàn)膜污染時(shí)，通過(guò)加大膜面錯(cuò)流流速方式清除膜面污染。該方法不僅形成動(dòng)態(tài)膜速度較慢的缺點(diǎn)依然存在；而且通過(guò)加大膜面流速方式清洗膜面污染，只能達(dá)到膜表面清洗再生，對(duì)于累積在膜孔內(nèi)部的堵塞污染難以達(dá)到理想效果，導(dǎo)致膜有效利用周期短。中國(guó)專(zhuān)利CN 100349805C動(dòng)態(tài)膜微濾膜組件及水處理工藝方法。將膜組件置于混合液中，在一定表面錯(cuò)流下，使微生物在濾網(wǎng)表面粘附形成動(dòng)態(tài)膜。反洗方式為氣泡沖刷后進(jìn)行水力反洗。該方法僅依靠表面吸附形成動(dòng)態(tài)膜，速度很慢；氣泡沖刷可去除動(dòng)態(tài)膜表面濾餅層，用水反洗去除膜孔內(nèi)堵塞。由于動(dòng)態(tài)膜基材孔徑較大，水力反洗耗水量會(huì)很大，且需較大壓力，造成清洗能耗較高，實(shí)際對(duì)外產(chǎn)出水量減少很多。中國(guó)專(zhuān)利CN 100558655C動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器反洗運(yùn)行方法，在需要反洗時(shí)， 關(guān)閉出水口，采用逆反應(yīng)器出水方向進(jìn)行曝氣，使氣體通過(guò)出水口進(jìn)入膜組件，強(qiáng)度為 1. 6^8. 0m3/ (!^，!^，反洗時(shí)間為^巧!^!!。連續(xù)逆向曝氣反洗，因清洗導(dǎo)致膜堵塞逐漸降低，難以保證在氣洗時(shí)間內(nèi)基材內(nèi)外高的壓力差，導(dǎo)致氣洗后期效果降低，使得整體反洗效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成膜時(shí)間短，可以確保早期出水快速達(dá)標(biāo)，大通量穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，反洗時(shí)速度快清洗徹底效果好的自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法。本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)一是在動(dòng)態(tài)膜形成初期，加大過(guò)流通量(例如為正常過(guò)濾通量的2-6倍)，通過(guò)加大通量增加截留污泥量達(dá)到快速成膜，因成膜時(shí)間短，回流對(duì)調(diào)節(jié)或生化池影響??；二是在動(dòng)態(tài)膜形成后轉(zhuǎn)入正常過(guò)濾運(yùn)行時(shí)，降低過(guò)流通量至略小于 (0. 8 — 0. 95倍)臨界通量狀態(tài)，在保持高通量下延長(zhǎng)動(dòng)態(tài)膜的清洗周期，克服了通常運(yùn)行在臨界通量以上造成運(yùn)行周期短的不足；三是在需要反清洗時(shí)利用底部曝氣、逆向曝氣和逆向進(jìn)水聯(lián)合進(jìn)行間隙和/或脈沖式清洗，底部曝氣沖刷基材表面，逆向曝氣、逆向進(jìn)水采用間隙和/或脈沖式清洗，有利于保持在氣洗時(shí)間內(nèi)基材內(nèi)外的高壓力差，提高了清洗效果，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)膜運(yùn)行初期的快速成膜，以及成膜后大通量長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，并且清洗徹底效果好，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。具體說(shuō)，本發(fā)明自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法，其特征在于動(dòng)態(tài)膜形成初期采用運(yùn)行通量的2-6倍通量實(shí)現(xiàn)3 - 5分鐘快速成膜；動(dòng)態(tài)膜形成后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行降低過(guò)流通量，保持通量0. 8 — 0. 95倍臨界通量運(yùn)行；氣、水清洗采用底部曝氣、逆向曝氣和逆向進(jìn)水聯(lián)合間隙和/或脈沖式清洗。本發(fā)明中。臨界通量，通過(guò)在動(dòng)態(tài)膜形成后，測(cè)定不同出水壓頭下的出水流量，折算為平均膜通量，繪制不同出水壓頭下的膜通量曲線，曲線中明顯拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的膜通量值即為該動(dòng)態(tài)膜的臨界通量，即臨界通量采用工作曲線法進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)表明，如果長(zhǎng)期運(yùn)行在臨界通量以上，則運(yùn)行清洗周期明顯縮短；而運(yùn)行在臨界通量以下較多，出水量就大降低。并且試驗(yàn)還表明，同一污水、同一動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器，每次清洗后的臨界通量大致接近，因此對(duì)于具體應(yīng)用，只需測(cè)定一次，因而具有很強(qiáng)的操作實(shí)施性。底部曝氣、逆向曝氣和逆向進(jìn)水聯(lián)合間隙和/或脈沖式清洗，底部曝氣主要用于沖刷基材表面，清除基材表面污染物；逆向曝氣、逆向進(jìn)水，形成的逆向沖擊力，有利于將嵌入膜基材內(nèi)部的污染物沖出。三者配合提高了清洗效果，清洗徹底。逆向曝氣、逆向進(jìn)水， 既可以采用間隙進(jìn)行，也可以采用強(qiáng)弱脈沖進(jìn)行，還可以?xún)烧呋旌线M(jìn)行，這樣雖然因清洗導(dǎo)致膜堵塞逐漸降低，但由于逆向曝氣、逆向進(jìn)水采用間隙和/或脈沖式，有利于保持在氣洗時(shí)間內(nèi)基材內(nèi)外的高壓力差，從而保證高的清洗效果，穩(wěn)定運(yùn)行通量大，連續(xù)運(yùn)行周期長(zhǎng)。動(dòng)態(tài)膜形成初期的大通量，可以通過(guò)在膜組件上設(shè)置上下兩個(gè)出水閥門(mén)，初期啟動(dòng)開(kāi)啟低位閥門(mén)(形成大的液位差)從而加大了出水通量，成膜正常運(yùn)行關(guān)閉低位閥門(mén)，開(kāi)啟原正常閥門(mén)；也可以通過(guò)設(shè)置出水抽吸泵，通過(guò)調(diào)節(jié)出水抽吸泵的流量，實(shí)現(xiàn)成膜初期的大通量。本發(fā)明較好采用設(shè)置上下二個(gè)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，例如在正常出水閥門(mén)下方增設(shè)一閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)成膜初期的大通量。初期成膜通量為正常運(yùn)行通量的2-6倍，及運(yùn)行通量為0. 8 — 0. 95倍臨界通量， 為本發(fā)明試驗(yàn)較佳區(qū)間，如果過(guò)流通量倍數(shù)降低，僅是延長(zhǎng)成膜時(shí)間，過(guò)流通量倍數(shù)增高，雖然對(duì)成膜時(shí)間縮短是有利的，但試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)膜過(guò)于致密而造成通量下降和過(guò)濾周期縮短，因此確定2 - 6倍為適宜區(qū)間。同樣運(yùn)行通量為0. 8 — 0. 95倍臨界通量也為優(yōu)化區(qū)間，顯然技術(shù)人員能夠理解此區(qū)間并非數(shù)學(xué)意義上的精確端值。本發(fā)明自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，由于成膜初期采用大通量過(guò)流(大通量啟動(dòng)模式)，從而大大縮短了動(dòng)態(tài)膜形成時(shí)間，3-5分鐘即可達(dá)到有效過(guò)濾成膜，可減少工程調(diào)試時(shí)間，并且由于成膜時(shí)間短，初期回流對(duì)調(diào)節(jié)或生化池影響小；略低于臨界通量運(yùn)行，可使動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器穩(wěn)定高通量運(yùn)行周期延長(zhǎng)，即高通量運(yùn)行周期長(zhǎng)，減少清洗操作；氣、水清洗采用底部曝氣、逆向曝氣和逆向進(jìn)水聯(lián)合間隙和/或脈沖式清洗，清洗徹底速度快，大大提升動(dòng)態(tài)膜清除效果，運(yùn)行通量大，清洗周期長(zhǎng)，解決了工業(yè)化運(yùn)行實(shí)際有效運(yùn)行時(shí)間短的難題。以下結(jié)合二個(gè)具體實(shí)施例，示例性說(shuō)明及幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明實(shí)質(zhì)，但實(shí)施例具體細(xì)節(jié)僅是為了說(shuō)明本發(fā)明，并不代表本發(fā)明構(gòu)思下全部技術(shù)方案，因此不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明總的技術(shù)方案限定，一些在技術(shù)人員看來(lái)，不偏離本發(fā)明構(gòu)思的非實(shí)質(zhì)性增加和/ 或改動(dòng)，例如以具有相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡(jiǎn)單改變或替換，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 試驗(yàn)水質(zhì):C0D280 400mg/L，BOD5 為 180 260 mg/L，氨氮 16 32 mg/L。 采用外置式自生動(dòng)態(tài)膜組件，共計(jì)4m2。首先在處理污水中投加0.2g/L活性污泥，逐步培養(yǎng)，7d后活性污泥濃度達(dá)到 1. Omg/L左右，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)膜組件。先用通量為900L/h出水量進(jìn)行掛膜，出水回流至前端生化池，3min后動(dòng)態(tài)膜形成，出水濁度為3NTU。經(jīng)測(cè)定形成的動(dòng)態(tài)膜臨界通量80 L/m2h，調(diào)低流量至300L/h (折算膜通量為75L/m2h)正常運(yùn)行，運(yùn)行采用側(cè)流曝氣，保持錯(cuò)流流速為3. 0 cm/s。50h后出水通量下降到60L/m2h，啟動(dòng)在線水氣洗，底部曝氣，逆向曝氣結(jié)合逆向進(jìn)水強(qiáng)弱脈沖IOmin (檢測(cè)通量恢復(fù)至接近原來(lái))。重復(fù)“再生-運(yùn)行-清洗”過(guò)程，運(yùn)行40天。 40天后，進(jìn)行維護(hù)性化學(xué)清洗，使用0. 2wt%次氯酸鈉進(jìn)行30min沖洗殺菌，清水沖洗后再次投入使用。系統(tǒng)運(yùn)行6個(gè)月后，進(jìn)行恢復(fù)性化學(xué)清洗，將膜組件放空，采用0. 5襯％次氯酸鈉浸泡8小時(shí)、間斷曝氣沖刷，清水沖洗1小時(shí)，之后用0. 鹽酸進(jìn)行酸洗，時(shí)間為2小時(shí)， 最后清水沖洗。重復(fù)啟動(dòng)、運(yùn)行、清洗的過(guò)程。實(shí)施例2 試驗(yàn)水質(zhì)COD 16(T300mg/L，BOD5 為 110 210 mg/L，氨氮 12 25mg/L。采用內(nèi)置式自生動(dòng)態(tài)膜組件，共計(jì)250m2。首先在處理污水中投加0.2g/L活性污泥，逐步培養(yǎng)，7d后活性污泥濃度達(dá)到 1. 2mg/L左右，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)膜組件。先用通量為50T/h出水量進(jìn)行掛膜，出水回流至前端調(diào)節(jié)池，5min后動(dòng)態(tài)膜形成，出水濁度為5NTU。經(jīng)測(cè)定形成的動(dòng)態(tài)膜臨界通量90 L/m2h，調(diào)低流量至20T/h，折算運(yùn)行通量為80L/m2h，采用側(cè)流曝氣，保持錯(cuò)流流速為3. 0 cm/s。7 后出水通量下降到65L/m2h，啟動(dòng)在線水氣洗，底部曝氣，逆向曝氣結(jié)合逆向進(jìn)水間隙脈沖15min。 重復(fù)“再生-運(yùn)行-清洗”過(guò)程，運(yùn)行50天。50天后，進(jìn)行維護(hù)性化學(xué)清洗，使用0.2 wt% 次氯酸鈉進(jìn)行30min沖洗殺菌，清水沖洗后再次投入使用。系統(tǒng)運(yùn)行6個(gè)月后，進(jìn)行恢復(fù)性化學(xué)清洗，將膜組件放空，采用0. 5wt%次氯酸鈉進(jìn)行浸泡5小時(shí)、間斷曝氣沖刷，清水沖洗1小時(shí)，之后用0.4%鹽酸進(jìn)行酸洗，時(shí)間為1.5小時(shí)，最后清水沖洗。重復(fù)啟動(dòng)、運(yùn)行、清洗的過(guò)程。比較例試驗(yàn)水質(zhì)⑶擬8(T400mg/L，B0D5為 180160 mg/L，氨氮 16 32 mg/L。采用外置式自生動(dòng)態(tài)膜組件，共計(jì)4m2。首先在處理污水中投加0.2g/L活性污泥，逐步培養(yǎng)，7d后活性污泥濃度達(dá)到 1. Omg/L左右，啟動(dòng)動(dòng)態(tài)膜組件。用通量為320L/h進(jìn)行出水掛膜，出水外排，1小時(shí)后動(dòng)態(tài)膜形成，出水濁度為3NTU。運(yùn)行通量為85L/m2h(臨界通量80 L/m2h)。采用側(cè)流曝氣，保持錯(cuò)流流速為3. O cm/s。1 后出水通量下降到60L/m2h，啟動(dòng)在線水氣洗，底部曝氣，逆向曝氣結(jié)合，共40min。重復(fù)“再生-運(yùn)行-清洗”過(guò)程，運(yùn)行10天。10天后，進(jìn)行維護(hù)性化學(xué)清洗，使用0. 2wt%次氯酸鈉進(jìn)行60min沖洗殺菌，清水沖洗后再次投入使用。系統(tǒng)運(yùn)行3個(gè)月后，進(jìn)行恢復(fù)性化學(xué)清洗，將膜組件放空，采用0. 5wt%次氯酸鈉進(jìn)行浸泡10小時(shí)、間斷曝氣沖刷，清水沖洗2小時(shí)，之后用0. 4wt%鹽酸進(jìn)行酸洗，時(shí)間為5小時(shí)，最后清水沖洗。重復(fù)啟動(dòng)、運(yùn)行、清洗的過(guò)程。由對(duì)比可知，常規(guī)運(yùn)行方法動(dòng)態(tài)膜形成較慢時(shí)間長(zhǎng)；高于臨界通量運(yùn)行，運(yùn)行周期較短；通常水氣聯(lián)合反洗速度較慢，且污染積累嚴(yán)重，后續(xù)藥洗時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本專(zhuān)利構(gòu)思及具體實(shí)施例啟示下，能夠從本專(zhuān)利公開(kāi)內(nèi)容及常識(shí)直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的一些變形，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到也可采用其他方法，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以及特征的等效變化或修飾，特征間的相互不同組合，例如初期運(yùn)行通量在2-6倍間不同變化，運(yùn)行通量在0. 8 — 0. 95倍臨界通量間變化， 或略稍超出此范圍，等等的非實(shí)質(zhì)性改動(dòng)，同樣可以被應(yīng)用，都能實(shí)現(xiàn)本專(zhuān)利描述功能和效果，不再一一舉例展開(kāi)細(xì)說(shuō)，均屬于本專(zhuān)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法，其特征在于動(dòng)態(tài)膜形成初期采用運(yùn)行通量的 2-6倍通量實(shí)現(xiàn)3 - 5分鐘快速成膜；動(dòng)態(tài)膜形成后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行降低過(guò)流通量，保持通量 0. 8 - 0. 95倍臨界通量運(yùn)行；氣、水清洗采用底部曝氣、逆向曝氣和逆向進(jìn)水聯(lián)合間隙和/ 或脈沖式清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法，其特征在于臨界通量由工作曲線法測(cè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法，其特征在于動(dòng)態(tài)膜形成初期高通量是在膜組件上設(shè)置上下兩個(gè)出水閥門(mén)，初期開(kāi)啟低位閥門(mén)形成大液位差實(shí)現(xiàn)成膜初期大通量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法，其特征在于成膜正常運(yùn)行關(guān)閉低位閥門(mén)，開(kāi)啟原正常閥門(mén)。
全文摘要
本發(fā)明自生動(dòng)態(tài)膜組件快速及穩(wěn)定運(yùn)行方法，其特征是動(dòng)態(tài)膜形成初期采用運(yùn)行通量的2-6倍通量實(shí)現(xiàn)3－5分鐘快速成膜；動(dòng)態(tài)膜形成后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行降低過(guò)流通量，保持通量0.8－0.95倍臨界通量運(yùn)行；氣、水清洗采用底部曝氣、逆向曝氣和逆向進(jìn)水聯(lián)合間隙和/或脈沖式清洗。從而克服了動(dòng)態(tài)膜成膜時(shí)間長(zhǎng)、高通量有效過(guò)濾時(shí)間短，以及清洗效果差三大固有缺點(diǎn)，解決了工業(yè)化運(yùn)行的難題，為自生動(dòng)態(tài)膜組件工業(yè)化運(yùn)行掃清了障礙。
文檔編號(hào)C02F3/12GK102180542SQ20111008386
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月3日
發(fā)明者何君, 洪樹(shù)虎, 熊江磊, 王盤(pán)云, 陸俊鋒 申請(qǐng)人:江蘇百納環(huán)境工程有限公司