專利名稱：一種廢水生物處理中清除spg膜污染的離線清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種廢水生物處理中清除SPG膜污染的離線清洗方法。
背景技術(shù)：
曝氣是廢水生物處理工藝的基本過程，也是動(dòng)力消耗的主要環(huán)節(jié)，約占動(dòng)力成本的45% -75%。現(xiàn)有的曝氣技術(shù)主要包括氣泡曝氣和表面曝氣，其中氣泡曝氣技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，根據(jù)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污染物提供溶解氧，而目前氣泡曝氣技術(shù)的氧傳質(zhì)效率為15%-40%。因此，在廢水生物處理中應(yīng)用新型的曝氣技術(shù)，以提高曝氣過程中氧傳質(zhì)效率是非常必要的。由于減少氣泡尺寸可以顯著提高氣泡曝氣的氧傳質(zhì)速率和效率，因此微氣泡曝氣技術(shù)越來越受到關(guān)注。微氣泡尺寸很小(一般直徑小于50 μ m)，因此比表面積很大而上升速率很小，氣-水接觸時(shí)間長，接觸面積大，有助于提高氧傳質(zhì)速率和效率。微氣泡的產(chǎn)生方法與傳統(tǒng)氣泡曝氣方法具有顯著差異，主要方法包括氣-水旋流法、機(jī)械攪拌法、超聲波法，以及SPG膜法等。微氣泡產(chǎn)生方式的主要特征是需要存在液體輸送設(shè)備(主要是泵)，為微氣泡產(chǎn)生提供一定流速的液相。并非所有的微氣泡產(chǎn)生方法都可以應(yīng)用于曝氣過程，目前來看，氣-水旋流法和SPG膜法較適于微氣泡曝氣。SPG膜是一種多孔玻璃膜，其母體是Na2O-CaO-MgO-Al2O3-B2O3-SiO2無機(jī)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，而且通過控制制備過程，可以得到各種不同孔徑的SPG膜。以SPG膜為介質(zhì)，利用氣相分散過程可以產(chǎn)生微氣泡。其具體過程是具有一定壓力的空氣透過SPG膜進(jìn)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(gè)特點(diǎn)有利于SPG膜微氣泡曝氣的大規(guī)模應(yīng)用和優(yōu)化。SPG膜微氣泡曝氣技術(shù)在臭氧傳質(zhì)中已有研究報(bào)道，但在廢水生物處理曝氣中的應(yīng)用研究還未見報(bào)道。事實(shí)上，由于微氣泡及其產(chǎn)生方式的獨(dú)特性質(zhì)，因此微氣泡曝氣技術(shù)在廢水生物處理中的應(yīng)用受到很多限制，幾乎沒有相關(guān)的研究報(bào)道。其主要問題是廢水生物處理過程多以活性污泥為基礎(chǔ)，而微氣泡及其產(chǎn)生方式對(duì)活性污泥性質(zhì)具有顯著影響，可以造成污泥上浮、污泥破碎等現(xiàn)象，使得廢水生物處理過程難以進(jìn)行。因此，開發(fā)微氣泡曝氣技術(shù)與廢水生物處理的適宜結(jié)合方式是關(guān)鍵問題。在廢水生物處理中應(yīng)用SPG膜微氣泡曝氣技術(shù)，雖然可以大幅度提高氧利用率，但是由于無機(jī)物沉積、有機(jī)物吸附和微生物生長，不可避免的造成SPG膜表面污染，SPG膜表面被污染物覆蓋，使得SPG膜的微氣泡產(chǎn)生能力喪失，廢水處理過程難以穩(wěn)定運(yùn)行。因此必須采取必要的清洗措施，清除SPG膜表面的污染物，恢復(fù)SPG膜微氣泡產(chǎn)生能力，才能保證廢水處理過程的正常運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容
由于SPG膜微氣泡曝氣技術(shù)在廢水生物處理中尚沒有應(yīng)用，因此對(duì)SPG膜污染還缺乏認(rèn)識(shí)，更沒有相應(yīng)的膜污染清洗方法。在本發(fā)明的系列申請(qǐng)中介紹了使用SPG膜進(jìn)行微氣泡曝氣的廢水生物處理方法，在此將該系列申請(qǐng)的全文并入本申請(qǐng)并作為本申請(qǐng)說明書原始記載的一部分。簡單而言，在該系列申請(qǐng)中公開了一種廢水處理方法，其特征在于使用SPG膜進(jìn)行微氣泡曝氣，以生物膜反應(yīng)器中的混合液作為循環(huán)液體將曝氣通入含有廢水的生物膜反應(yīng)器中，所述的生物膜處理器中有用于廢水生物處理的微生物，微生物附著生長于反應(yīng)器中的載體上。在該系列申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的生物膜反應(yīng)器選自固定軟性纖維載體生物膜反應(yīng)器和/或懸浮球形載體生物膜反應(yīng)器。在該系列申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的微氣泡曝氣是指空氣通過SPG膜孔進(jìn)入循環(huán)液體產(chǎn)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(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)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(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的循環(huán)液體流速控制在> 1.0m/s。在該系列申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的廢水是生活污水，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(fā)明在深入認(rèn)識(shí)SPG膜污染過程和類型的基礎(chǔ)上，提出了 SPG膜污染的離線清洗方法，解決了 SPG膜微氣泡曝氣技術(shù)在廢水生物處理中應(yīng)用的膜污染問題。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，擬采用如下技術(shù)方案本發(fā)明一方面涉及一種廢水生物處理中清除SPG膜污染的離線清洗方法，其特征在于包括如下步驟在處理生活污水后的污染SPG膜首先采用超聲波處理以清除微生物污染層；風(fēng)干；熱處理以清除有機(jī)污染物；酸處理以清楚無機(jī)污染物。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的超聲波處理的工藝條件是處理時(shí)間為15-25min，超聲頻率為 15_25kHz，功率為 800-1200W。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的風(fēng)干是指室溫下自然風(fēng)干。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述的熱處理是指加熱到500-600 1進(jìn)行熱處理2h以上。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)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(yōu)選是O. 3-1. Omol/L鹽酸。SPG膜污染后，由于微氣泡產(chǎn)生能力喪失，因此微氣泡曝氣轉(zhuǎn)變?yōu)榇髿馀萜貧?氧傳質(zhì)效率降低，生物反應(yīng)器中的溶解氧濃度顯著降低。
圖I :實(shí)施例中SPG膜污染離線清洗方法及流程；圖2 :離線清洗方法對(duì)SPG膜污染的清洗效果
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
接下頭結(jié)合圖I所示的示意圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明.在固定軟性纖維載體的生物膜反應(yīng)器中，采用SPG膜微氣泡曝氣技術(shù)進(jìn)行微氣泡曝氣，處理生活污水，SPG膜污染后首先采用超聲波處理20min以清除微生物污染層，超聲頻率為20kHz，功率為1000W，然后在室溫下自然風(fēng)干，加熱到550°C進(jìn)行熱處理2_3h以清除有機(jī)物污染；然后采用O. 5mol/L的鹽酸浸泡4h以清除無機(jī)物污染，采用該離線方法進(jìn)行清洗，SPG膜污染被完全清除，微氣泡產(chǎn)生能力基本恢復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)整體廢水處理系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明的離線清洗方法對(duì)SPG膜污染的清洗效果如圖2所示A為污染后的SPG膜表面，B為清洗過程中SPG膜表面，C為清洗后SPG膜表面，D為新SPG膜表面?？梢钥吹?，污染后SPG膜表面幾乎完全被污染物覆蓋，清洗過程中覆蓋的污染物逐漸被清除，清洗完成后SPG膜表面污染物基本被清除，恢復(fù)到新膜的狀態(tài)。在清洗過程中，SPG膜孔徑分布基本沒有變化，不會(huì)對(duì)SPG膜結(jié)構(gòu)造成影響。采用本發(fā)明的離線方法清除SPG膜污染后，微氣泡產(chǎn)生能力和氧傳質(zhì)效率都得以全面恢復(fù)。以溶解氧濃度為宏觀指標(biāo)，膜污染后，溶解 氧濃度從5mg/L降至2mg/L以下，采用本發(fā)明的離線清洗方法清除膜污染后，溶解氧濃度恢復(fù)至 4. 5-5. Omg/Lo實(shí)施例2在懸浮球形載體的生物膜反應(yīng)器中，采用SPG膜微氣泡曝氣技術(shù)進(jìn)行微氣泡曝氣，處理生活污水，SPG膜污染后采用與實(shí)施例相同的離線方法進(jìn)行清洗，SPG膜污染被完全清除，微氣泡產(chǎn)生能力基本恢復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)整體廢水處理系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。采用本發(fā)明的離線方法清除SPG膜污染后，微氣泡產(chǎn)生能力和氧傳質(zhì)效率都得以全面恢復(fù)。以溶解氧濃度為宏觀指標(biāo)，膜污染后，溶解氧濃度從5mg/L降至2mg/L以下，采用本發(fā)明的離線清洗方法清除膜污染后，溶解氧濃度恢復(fù)至4. 5-5. Omg/L。當(dāng)理解的是，本發(fā)明的具體實(shí)施例僅僅是出于示例性說明的目的，其不以任何方式限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種廢水生物處理中清除SPG膜污染的離線清洗方法，其特征在于包括如下步驟在處理生活污水后的污染SPG膜首先采用超聲波處理以清除微生物污染層；風(fēng)干；熱處理以清除有機(jī)污染物；酸處理以清楚無機(jī)污染物。
2.根據(jù)權(quán)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(shí)間為15-25min，超聲頻率為 15_25kHz，功率為 800-1200W。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的清洗方法，所述的風(fēng)干是指室溫下自然風(fēng)干。
4.根據(jù)權(quán)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(jìn)行熱處理2h以上。
5.根據(jù)權(quán)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(yōu)選是O. 3-1. Omol/L鹽酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種廢水生物處理中清除SPG膜污染的離線清洗方法，包括如下步驟在處理生活污水后的污染SPG膜首先采用超聲波處理以清除微生物污染層；風(fēng)干；熱處理以清除有機(jī)污染物；酸處理以清楚無機(jī)污染物。采用本發(fā)明的離線方法清除SPG膜污染后，微氣泡產(chǎn)生能力、氧傳質(zhì)效率和溶解氧濃度都得以全面恢復(fù)，可以保證廢水處理過程的順利進(jìn)行。
文檔編號(hào)C02F3/02GK102861514SQ20121035934
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者劉春 , 張靜, 張磊, 楊景亮, 吳根, 劉平 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)