專利名稱：廢水處理方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水凈化方法，其中以固定床，特別是在滴濾階段(Tropfkrperstufe)，對(duì)待凈化的廢水進(jìn)行生物凈化，本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的處理裝置。
在一些水資源匱乏的國(guó)家，廢水也是一種重要且潛在的非飲用水水資源。一方面，用凈化后的廢水代用可以更好地利用水資源，另一方面，可保留天然水源用作飲用水。然而，為了保證凈化后廢水，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)廢水重新使用的安全性，有幾個(gè)基本要求必須滿足。
一個(gè)要求是，殘余有機(jī)污染物的量要盡可能低。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，借助于固定床，例如滴濾階段，通過(guò)簡(jiǎn)單的技術(shù)方式就可以達(dá)到這一要求，由于固定床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此特別適用于世界上工業(yè)相對(duì)不發(fā)達(dá)地區(qū)。由于廢水是主要的傳染性疾病的傳染源，因此第二個(gè)也是更重要的一個(gè)要求與處理后廢水的衛(wèi)生質(zhì)量有關(guān)，而固定床不能滿足該要求。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，盡管使用砂濾器能改善固定床的出水水質(zhì)，但是濾出液的水質(zhì)仍然不適于重新使用。此外，出于衛(wèi)生學(xué)上的原因，必須對(duì)大量的氯進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)槁葧?huì)形成有毒的有機(jī)氯物質(zhì)(THM)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是為克服上述缺陷，以采用固定床凈化廢水，并且使凈化后廢水的水質(zhì)允許作為非飲用水，尤其是灌溉重新使用。
本發(fā)明方法的特征是對(duì)固定床的出水進(jìn)行死端式膜過(guò)濾，并通過(guò)反沖洗除去截留的固體。相應(yīng)的處理裝置的特征在于，在排水側(cè)的固定床反應(yīng)器的下游設(shè)置有死端式膜過(guò)濾設(shè)備，以凈化固定床反應(yīng)器的出水。
微濾膜和超濾膜都可以用于死端式膜過(guò)濾。由于這種運(yùn)行模式，以及膜截留固體，因此在過(guò)濾期間，膜組件或膜過(guò)濾設(shè)備內(nèi)多個(gè)膜組件中的固體濃度會(huì)增加。優(yōu)選地定期用專用裝置從膜表面沖走這些固體，并從系統(tǒng)中除去。
無(wú)論那種膜組件(管式、墊式、板式和中空纖維組件)，本發(fā)明都可使用。
在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明裝置的其它優(yōu)選實(shí)施方式。
在生物處理后對(duì)廢水進(jìn)行膜過(guò)濾具有下列優(yōu)點(diǎn)-根據(jù)各合適的孔徑，膜相當(dāng)于絕對(duì)阻擋層，-懸浮的有機(jī)固體能被完全截留，出水沒(méi)有顆粒物質(zhì)，-能確實(shí)地減少病原細(xì)菌，且還能將病毒微粒的數(shù)量大大降低，-就衛(wèi)生質(zhì)量來(lái)說(shuō)，該裝置的出水滿足WHO對(duì)不受限制的灌溉用途的要求。
此外，采用死端式膜過(guò)濾的優(yōu)點(diǎn)是，與交叉流膜過(guò)濾方式相比，其能量消耗低，且死端式膜過(guò)濾裝置占據(jù)的空間比末級(jí)沉淀池和砂濾池要小，它們通常設(shè)置在固定床的下游，尤其是在滴濾階段。
此外，凈化后的廢水(濾出液)還能用于定期反沖洗，由此顯著地降低新鮮水的消耗。
為了對(duì)膜組件進(jìn)行更有效地清洗，還可以通過(guò)引入氣體特別是空氣幫助進(jìn)行反沖洗。在這種情況下，垂直設(shè)置的組件能均勻且更有效地分布及混合沖洗用的空氣和液體。
至少一些固體含量高的沖洗液體被輸送到與固定床反應(yīng)器上游相連的初級(jí)澄清階段。
另一方面，或者對(duì)部分沖洗液體，可以將反沖洗過(guò)程產(chǎn)生的沖洗液體作為過(guò)量泥漿排出。由此，可以緩解固定床初級(jí)澄清階段的負(fù)荷。
一種變換的實(shí)施方式是，在固定床的出水中添加絮凝劑，使固體凝聚成更大的絮凝物，以便廢水更容易被過(guò)濾，膜過(guò)濾裝置的組件更易于被反沖洗。
在反沖洗過(guò)程中，通過(guò)投加清潔劑和/或消毒劑，可用省時(shí)和經(jīng)濟(jì)方式，對(duì)膜進(jìn)行清洗。
為了分離出固體，當(dāng)將固定床的出水輸送到末級(jí)沉淀步驟，然后再到死端式膜過(guò)濾時(shí)，由于廢水中的固體含量較低，所以過(guò)濾能力提高了，延長(zhǎng)了反沖洗操作和清洗操作的間隔。由此，已經(jīng)存在的末級(jí)沉淀階段能夠被包括在本發(fā)明的方法中。
下面參照附圖
通過(guò)實(shí)施例描述本發(fā)明的內(nèi)容，圖中是膜過(guò)濾裝置，下文簡(jiǎn)稱為過(guò)濾裝置在凈化設(shè)備中的集成。
用過(guò)濾單元2處理生物凈化后的廢水。在該凈化設(shè)備中，原廢水6穿過(guò)欄污柵30、沉沙池31和初澄清池4，該池被設(shè)計(jì)成帶有污泥排出口7的雙層沉淀池。將經(jīng)過(guò)初步沉淀的廢水8輸送到帶有過(guò)濾床11的滴濾池反應(yīng)器1中。直接從滴濾池反應(yīng)器1下方的池壁(未示出)，以恒定流量從滴濾池反應(yīng)器1中排放出水12，和/或者直接借助于管36，用潛水泵從末級(jí)沉淀池22排走處理后的水。出水12流入絮凝池23中，借助于計(jì)量泵34向上述絮凝池加入經(jīng)過(guò)計(jì)量的來(lái)自絮凝劑貯槽25的絮凝劑。借助于離心泵13將來(lái)自絮凝池23的廢水輸送到過(guò)濾裝置2。
在反沖洗過(guò)程中，可借助于切斷旋塞20關(guān)閉輸送管35。
在過(guò)濾器組件14的頂端，有一個(gè)兩通閥19(沖洗水閥)。在過(guò)濾過(guò)程中，該沖洗水閥19是關(guān)閉的，由此形成所謂的“死端”。由于過(guò)濾器組件14能截留固體，由此形成了懸浮固體的附加過(guò)濾層。濾液15沿徑向穿過(guò)膜，并穿過(guò)濾液閥18流入濾液貯槽3中。濾液15流過(guò)流量計(jì)(未示出)并被收集在濾液貯槽3中。可借助于濾液出口21排放濾液。
在反沖洗過(guò)程中，借助于反沖洗泵17迫使濾液反向流入過(guò)濾器組件14，上述反沖洗泵設(shè)置在濾液貯槽3中，并被設(shè)計(jì)成例如潛水泵。三通閥(濾液閥18)在兩個(gè)流向之間轉(zhuǎn)換。在反沖洗過(guò)程中，打開(kāi)沖洗水閥19，以便排放沖洗水16?？赏ㄟ^(guò)流量計(jì)32確定沖洗水的水量。
在反沖洗之前，通過(guò)在后續(xù)反沖洗過(guò)程中，排掉過(guò)濾器組件14中的液體，能實(shí)現(xiàn)更好的清潔效果。在排放過(guò)程中，關(guān)閉切斷旋塞20，并打開(kāi)沖洗水閥19和切斷旋塞37。
為確保生物量水力排放，在滴濾池反應(yīng)器1中需要達(dá)到0.5-1的反沖洗流速，這可通過(guò)將沖洗水16回流到初澄清池4來(lái)達(dá)到。
通過(guò)改進(jìn)反沖洗，可以消除由于廢水中固體含量高而引起的膜組件的固有堵塞問(wèn)題。
改進(jìn)的反沖洗過(guò)程的特征在于用空氣和水組合沖洗。在這種改進(jìn)中，在反沖洗之前以及反沖洗過(guò)程中，在進(jìn)料側(cè)將大量的空氣鼓入過(guò)濾組件中。由此，使固體濾餅被疏松，并且更容易運(yùn)送。為此，沖洗空氣27的入口設(shè)置在膜組件進(jìn)口的前方。在反沖洗模式中，除了供給水流以外，借助于壓縮器28鼓入輔助空氣。采用合適的膜，能將空氣引到濾液側(cè)。
過(guò)濾器組件14可以水平設(shè)置，但是為了更好地分布沖洗空氣27，還可以垂直設(shè)置膜組件。在后一布局中，采用下列運(yùn)行模式，改進(jìn)后的反沖洗即使在固體含量高的情況下，也不會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象-20-30分生產(chǎn)時(shí)間(過(guò)濾)-20秒進(jìn)水正沖洗-20秒濾液反沖洗-20秒濾液反沖洗和進(jìn)水+空氣混合物的正沖洗。
同時(shí)使用化學(xué)試劑能進(jìn)一步改善反沖洗。用這種方式，此外還大大減少膜的無(wú)機(jī)、有機(jī)和生物污垢。
根據(jù)污垢的種類和強(qiáng)度，可采用不同濃度的化學(xué)試劑。在附圖所示的工廠中，已經(jīng)證實(shí)用酸反沖洗，隨后用次氯酸鹽沖洗是非常有效的。
在化學(xué)試劑的反沖洗過(guò)程中，借助于隔膜泵33在反沖洗液流中定量加入化學(xué)清潔劑和/或消毒劑29。可以調(diào)節(jié)化學(xué)反沖洗的時(shí)間，以及化學(xué)反沖洗的時(shí)間間隔，這取決于廢水的污染程度以及環(huán)境溫度。
如實(shí)施例所述的設(shè)備具有下列特征滴濾床反應(yīng)器1的出水中含有80-100mg/l能被濾出的物質(zhì)，CSB(化學(xué)需氧量)為100-150mg/l。末級(jí)沉淀池22的出水含有10-60mg/l能被濾出的物質(zhì)，CSB為55-90mg/l。絮凝時(shí)間為15-20分鐘。用蠕動(dòng)泵作為絮凝劑的計(jì)量泵34。
過(guò)濾裝置2包含總膜表面積為5.1m2的過(guò)濾組件14。膜材料是PVDF。
基于從實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)得到的現(xiàn)有知識(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)使濾液保持恒定。通過(guò)增加進(jìn)水壓力，可補(bǔ)償膜阻力的升高。優(yōu)選地平均進(jìn)水壓力為0.3-0.6巴，但最大是0.8巴。
權(quán)利要求
1.一種廢水凈化方法，其中在固定床(1)中，特別是在滴濾階段，對(duì)待凈化的廢水(6)進(jìn)行生物凈化，其特征在于對(duì)固定床(1)的出水(12)經(jīng)死端式膜過(guò)濾(2)，并通過(guò)反沖洗除去截留的固體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用來(lái)自死端式膜過(guò)濾(2)的濾液(15)進(jìn)行反沖洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于通過(guò)引入氣體(27)，特別是空氣幫助進(jìn)行反沖洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于將反沖洗過(guò)程中產(chǎn)生的沖洗液(16)輸送到連接在固定床(1)上游的最初澄清階段(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在反沖洗過(guò)程中產(chǎn)生的沖洗液(16)作為過(guò)量泥漿排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于將絮凝劑(24)加到來(lái)自固定床(1)的出水(12)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在反沖洗過(guò)程中，添加化學(xué)清潔劑和/或消毒劑(29)，以減少膜的沾污。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于將出水(12)輸送到末級(jí)沉淀階段(22)，然后輸送到死端式膜過(guò)濾(2)。
9.一種廢水凈化裝置，包括用于生物凈化的固定床反應(yīng)器(1)，特別是滴濾池反應(yīng)器，其特征在于在出口側(cè)，在固定床反應(yīng)器(1)的下游，設(shè)置有死端式膜過(guò)濾單元(2)，用于凈化來(lái)自固定床反應(yīng)器(1)的出水(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于死端式膜過(guò)濾裝置(2)有微濾膜或超濾膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于設(shè)置用于對(duì)截留的固體進(jìn)行反沖洗的裝置(17、18)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于設(shè)置幫助進(jìn)行反沖洗的裝置(28)，用于向死端式膜過(guò)濾單元(2)引入氣體，特別是空氣(27)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于設(shè)置用于收集來(lái)自死端式膜過(guò)濾單元(2)的濾液(15)的濾液貯槽(3)，該濾液貯槽(3)與用于進(jìn)行反沖洗的裝置(17、18)相連。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于為了排放沖洗液(16)，死端式膜過(guò)濾單元(2)與固定床反應(yīng)器(1)的最初澄清池(4)相連。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于在出口側(cè)，在固定床反應(yīng)器(1)的下游，設(shè)置有在出水(12)中添加絮凝劑(24)的裝置(25，34)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9-15中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于用于進(jìn)行反沖洗的裝置(17、18)有用于添加化學(xué)清潔劑和/或消毒劑(29)的裝置(33)。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-16中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于死端式膜過(guò)濾單元(2)有垂直設(shè)置的過(guò)濾器組件(14)。
18.根據(jù)權(quán)利要求9-17中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于固體分離器(22)設(shè)置在固定床反應(yīng)器(1)和死端式膜過(guò)濾單元(2)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢水凈化方法和裝置，其中在固定床(1)中，特別是在滴濾階段，對(duì)待凈化的廢水(6)進(jìn)行生物凈化，對(duì)固定床(1)的出水(12)進(jìn)行死端式膜過(guò)濾(2)，并通過(guò)反沖洗除去截留的固體。用這種方式，可確保廢水(6)在固定床(1)中被凈化到凈化后的廢水水質(zhì)可作為非飲用水，特別是用于灌溉的可重新利用的程度。此外，采用死端式膜過(guò)濾的優(yōu)點(diǎn)是，與交叉流膜過(guò)濾方式相比，其能量消耗低，且死端式膜過(guò)濾裝置占據(jù)的空間比傳統(tǒng)的最終沉淀池和砂濾池要小。
文檔編號(hào)B01D65/06GK1416406SQ01806290
公開(kāi)日2003年5月7日 申請(qǐng)日期2001年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者J·拉恩斯泰納, B·普雷斯邁爾 申請(qǐng)人:瓦特克瓦巴格有限責(zé)任公司