一種廢水生物處理中清除spg膜汙染的離線清洗方法
2023-11-03 20:13:57
專利名稱：一種廢水生物處理中清除spg膜汙染的離線清洗方法
技術領域：
本發明屬於汙水處理領域，尤其涉及一種廢水生物處理中清除SPG膜汙染的離線清洗方法。
背景技術：
曝氣是廢水生物處理工藝的基本過程，也是動力消耗的主要環節，約佔動力成本的45% -75%。現有的曝氣技術主要包括氣泡曝氣和表面曝氣，其中氣泡曝氣技術應用最為廣泛，根據氣泡尺寸可以分為大氣泡曝氣和小氣泡曝氣。曝氣的主要目的是為好氧微生物去除汙染物提供溶解氧，而目前氣泡曝氣技術的氧傳質效率為15%-40%。因此，在廢水生物處理中應用新型的曝氣技術，以提高曝氣過程中氧傳質效率是非常必要的。由於減少氣泡尺寸可以顯著提高氣泡曝氣的氧傳質速率和效率，因此微氣泡曝氣技術越來越受到關注。微氣泡尺寸很小(一般直徑小於50 μ m)，因此比表面積很大而上升速率很小，氣-水接觸時間長，接觸面積大，有助於提高氧傳質速率和效率。微氣泡的產生方法與傳統氣泡曝氣方法具有顯著差異，主要方法包括氣-水旋流法、機械攪拌法、超聲波法，以及SPG膜法等。微氣泡產生方式的主要特徵是需要存在液體輸送設備(主要是泵)，為微氣泡產生提供一定流速的液相。並非所有的微氣泡產生方法都可以應用於曝氣過程，目前來看，氣-水旋流法和SPG膜法較適於微氣泡曝氣。SPG膜是一種多孔玻璃膜，其母體是Na2O-CaO-MgO-Al2O3-B2O3-SiO2無機玻璃，通過酸浸處理將B2O3等成分溶出分離，而形成單一孔徑的圓柱形膜孔。和其他的多孔膜材料相t匕，SPG膜孔徑分布很窄，而且通過控制製備過程，可以得到各種不同孔徑的SPG膜。以SPG膜為介質，利用氣相分散過程可以產生微氣泡。其具體過程是具有一定壓力的空氣透過SPG膜進入液相，在液相中分散形成微氣泡，所形成微氣泡的尺寸和獲得的空氣量可以通過SPG膜孔徑和膜面積來控制，這個特點有利於SPG膜微氣泡曝氣的大規模應用和優化。SPG膜微氣泡曝氣技術在臭氧傳質中已有研究報導，但在廢水生物處理曝氣中的應用研究還未見報導。事實上，由於微氣泡及其產生方式的獨特性質，因此微氣泡曝氣技術在廢水生物處理中的應用受到很多限制，幾乎沒有相關的研究報導。其主要問題是廢水生物處理過程多以活性汙泥為基礎，而微氣泡及其產生方式對活性汙泥性質具有顯著影響，可以造成汙泥上浮、汙泥破碎等現象，使得廢水生物處理過程難以進行。因此，開發微氣泡曝氣技術與廢水生物處理的適宜結合方式是關鍵問題。在廢水生物處理中應用SPG膜微氣泡曝氣技術，雖然可以大幅度提高氧利用率，但是由於無機物沉積、有機物吸附和微生物生長，不可避免的造成SPG膜表面汙染，SPG膜表面被汙染物覆蓋，使得SPG膜的微氣泡產生能力喪失，廢水處理過程難以穩定運行。因此必須採取必要的清洗措施，清除SPG膜表面的汙染物，恢復SPG膜微氣泡產生能力，才能保證廢水處理過程的正常運行。
發明內容
由於SPG膜微氣泡曝氣技術在廢水生物處理中尚沒有應用，因此對SPG膜汙染還缺乏認識，更沒有相應的膜汙染清洗方法。在本發明的系列申請中介紹了使用SPG膜進行微氣泡曝氣的廢水生物處理方法，在此將該系列申請的全文併入本申請並作為本申請說明書原始記載的一部分。簡單而言，在該系列申請中公開了一種廢水處理方法，其特徵在於使用SPG膜進行微氣泡曝氣，以生物膜反應器中的混合液作為循環液體將曝氣通入含有廢水的生物膜反應器中，所述的生物膜處理器中有用於廢水生物處理的微生物，微生物附著生長於反應器中的載體上。在該系列申請的一個優選的實施方式中，所述的生物膜反應器選自固定軟性纖維載體生物膜反應器和/或懸浮球形載體生物膜反應器。在該系列申請的一個優選實施方式中，所述的微氣泡曝氣是指空氣通過SPG膜孔進入循環液體產生微氣泡，穿過SPG膜的空氣壓力控制在O. 2-0. 3MPa。在該系列申請的一個優選實施方式中，所述的空氣通量控制在I. 15到1.51m3/(m2 · h)，m2是指SPG膜的有效工作面積。在該系列申請的一個優選實施方式中，所述的循環液體流速控制在> 1.0m/s。在該系列申請的一個優選實施方式中，所述的廢水是生活汙水，COD的去除能力控制在6. 5-7. 5kg/ (m2 · d), m2是指SPG膜的有效工作面積。本發明在深入認識SPG膜汙染過程和類型的基礎上，提出了 SPG膜汙染的離線清洗方法，解決了 SPG膜微氣泡曝氣技術在廢水生物處理中應用的膜汙染問題。為了實現本發明的目的，擬採用如下技術方案本發明一方面涉及一種廢水生物處理中清除SPG膜汙染的離線清洗方法，其特徵在於包括如下步驟在處理生活汙水後的汙染SPG膜首先採用超聲波處理以清除微生物汙染層；風乾；熱處理以清除有機汙染物；酸處理以清楚無機汙染物。在本發明的一個優選實施方式中，所述的超聲波處理的工藝條件是處理時間為15-25min，超聲頻率為 15_25kHz，功率為 800-1200W。在本發明的一個優選實施方式中，所述的風乾是指室溫下自然風乾。在本發明的一個優選實施方式中，所述的熱處理是指加熱到500-600 1進行熱處理2h以上。在本發明的一個優選實施方式中，所述的酸處理是指在pH為2以下的酸性溶液中浸泡3h以上。所述的酸性溶液優選是O. 3-1. Omol/L鹽酸。SPG膜汙染後，由於微氣泡產生能力喪失，因此微氣泡曝氣轉變為大氣泡曝氣,氧傳質效率降低，生物反應器中的溶解氧濃度顯著降低。
圖I :實施例中SPG膜汙染離線清洗方法及流程；圖2 :離線清洗方法對SPG膜汙染的清洗效果
具體實施例方式實施例I
接下頭結合圖I所示的示意圖對本發明的具體實施方式
進行詳細說明.在固定軟性纖維載體的生物膜反應器中，採用SPG膜微氣泡曝氣技術進行微氣泡曝氣，處理生活汙水，SPG膜汙染後首先採用超聲波處理20min以清除微生物汙染層，超聲頻率為20kHz，功率為1000W，然後在室溫下自然風乾，加熱到550°C進行熱處理2_3h以清除有機物汙染；然後採用O. 5mol/L的鹽酸浸泡4h以清除無機物汙染，採用該離線方法進行清洗，SPG膜汙染被完全清除，微氣泡產生能力基本恢復，可以實現整體廢水處理系統的長期穩定運行。本發明的離線清洗方法對SPG膜汙染的清洗效果如圖2所示A為汙染後的SPG膜表面，B為清洗過程中SPG膜表面，C為清洗後SPG膜表面，D為新SPG膜表面。可以看到，汙染後SPG膜表面幾乎完全被汙染物覆蓋，清洗過程中覆蓋的汙染物逐漸被清除，清洗完成後SPG膜表面汙染物基本被清除，恢復到新膜的狀態。在清洗過程中，SPG膜孔徑分布基本沒有變化，不會對SPG膜結構造成影響。採用本發明的離線方法清除SPG膜汙染後，微氣泡產生能力和氧傳質效率都得以全面恢復。以溶解氧濃度為宏觀指標，膜汙染後，溶解 氧濃度從5mg/L降至2mg/L以下，採用本發明的離線清洗方法清除膜汙染後，溶解氧濃度恢復至 4. 5-5. Omg/Lo實施例2在懸浮球形載體的生物膜反應器中，採用SPG膜微氣泡曝氣技術進行微氣泡曝氣，處理生活汙水，SPG膜汙染後採用與實施例相同的離線方法進行清洗，SPG膜汙染被完全清除，微氣泡產生能力基本恢復，可以實現整體廢水處理系統的長期穩定運行。採用本發明的離線方法清除SPG膜汙染後，微氣泡產生能力和氧傳質效率都得以全面恢復。以溶解氧濃度為宏觀指標，膜汙染後，溶解氧濃度從5mg/L降至2mg/L以下，採用本發明的離線清洗方法清除膜汙染後，溶解氧濃度恢復至4. 5-5. Omg/L。當理解的是，本發明的具體實施例僅僅是出於示例性說明的目的，其不以任何方式限定本發明的保護範圍，本領域的技術人員可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種廢水生物處理中清除SPG膜汙染的離線清洗方法，其特徵在於包括如下步驟在處理生活汙水後的汙染SPG膜首先採用超聲波處理以清除微生物汙染層；風乾；熱處理以清除有機汙染物；酸處理以清楚無機汙染物。
2.根據權利要求I所述的清洗方法，所述的超聲波處理的工藝條件是處理時間為15-25min，超聲頻率為 15_25kHz，功率為 800-1200W。
3.根據權利要求I所述的清洗方法，所述的風乾是指室溫下自然風乾。
4.根據權利要求I所述的清洗方法，所述的熱處理是指加熱到500-600°C進行熱處理2h以上。
5.根據權利要求I所述的清洗方法，所述的酸處理是指在PH為2以下的酸性溶液中浸泡3h以上。所述的酸性溶液優選是O. 3-1. Omol/L鹽酸。
全文摘要
本發明公開了一種廢水生物處理中清除SPG膜汙染的離線清洗方法，包括如下步驟在處理生活汙水後的汙染SPG膜首先採用超聲波處理以清除微生物汙染層；風乾；熱處理以清除有機汙染物；酸處理以清楚無機汙染物。採用本發明的離線方法清除SPG膜汙染後，微氣泡產生能力、氧傳質效率和溶解氧濃度都得以全面恢復，可以保證廢水處理過程的順利進行。
文檔編號C02F3/02GK102861514SQ20121035934
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者劉春 , 張靜, 張磊, 楊景亮, 吳根, 劉平 申請人:河北科技大學