专利名称：一种废水生物处理中清除spg膜污染的离线清洗方法
技术领域：
本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种废水生物处理中清除SPG膜污染的离线清洗方法。
背景技术：
曝气是废水生物处理工艺的基本过程，也是动力消耗的主要环节，约占动力成本的45% -75%。现有的曝气技术主要包括气泡曝气和表面曝气，其中气泡曝气技术应用最为广泛，根据气泡尺寸可以分为大气泡曝气和小气泡曝气。曝气的主要目的是为好氧微生物去除污染物提供溶解氧，而目前气泡曝气技术的氧传质效率为15%-40%。因此，在废水生物处理中应用新型的曝气技术，以提高曝气过程中氧传质效率是非常必要的。由于减少气泡尺寸可以显著提高气泡曝气的氧传质速率和效率，因此微气泡曝气技术越来越受到关注。微气泡尺寸很小(一般直径小于50 μ m)，因此比表面积很大而上升速率很小，气-水接触时间长，接触面积大，有助于提高氧传质速率和效率。微气泡的产生方法与传统气泡曝气方法具有显著差异，主要方法包括气-水旋流法、机械搅拌法、超声波法，以及SPG膜法等。微气泡产生方式的主要特征是需要存在液体输送设备(主要是泵)，为微气泡产生提供一定流速的液相。并非所有的微气泡产生方法都可以应用于曝气过程，目前来看，气-水旋流法和SPG膜法较适于微气泡曝气。SPG膜是一种多孔玻璃膜，其母体是Na2O-CaO-MgO-Al2O3-B2O3-SiO2无机玻璃，通过酸浸处理将B2O3等成分溶出分离，而形成单一孔径的圆柱形膜孔。和其他的多孔膜材料相t匕，SPG膜孔径分布很窄，而且通过控制制备过程，可以得到各种不同孔径的SPG膜。以SPG膜为介质，利用气相分散过程可以产生微气泡。其具体过程是具有一定压力的空气透过SPG膜进入液相，在液相中分散形成微气泡，所形成微气泡的尺寸和获得的空气量可以通过SPG膜孔径和膜面积来控制，这个特点有利于SPG膜微气泡曝气的大规模应用和优化。SPG膜微气泡曝气技术在臭氧传质中已有研究报道，但在废水生物处理曝气中的应用研究还未见报道。事实上，由于微气泡及其产生方式的独特性质，因此微气泡曝气技术在废水生物处理中的应用受到很多限制，几乎没有相关的研究报道。其主要问题是废水生物处理过程多以活性污泥为基础，而微气泡及其产生方式对活性污泥性质具有显著影响，可以造成污泥上浮、污泥破碎等现象，使得废水生物处理过程难以进行。因此，开发微气泡曝气技术与废水生物处理的适宜结合方式是关键问题。在废水生物处理中应用SPG膜微气泡曝气技术，虽然可以大幅度提高氧利用率，但是由于无机物沉积、有机物吸附和微生物生长，不可避免的造成SPG膜表面污染，SPG膜表面被污染物覆盖，使得SPG膜的微气泡产生能力丧失，废水处理过程难以稳定运行。因此必须采取必要的清洗措施，清除SPG膜表面的污染物，恢复SPG膜微气泡产生能力，才能保证废水处理过程的正常运行。
发明内容
由于SPG膜微气泡曝气技术在废水生物处理中尚没有应用，因此对SPG膜污染还缺乏认识，更没有相应的膜污染清洗方法。在本发明的系列申请中介绍了使用SPG膜进行微气泡曝气的废水生物处理方法，在此将该系列申请的全文并入本申请并作为本申请说明书原始记载的一部分。简单而言，在该系列申请中公开了一种废水处理方法，其特征在于使用SPG膜进行微气泡曝气，以生物膜反应器中的混合液作为循环液体将曝气通入含有废水的生物膜反应器中，所述的生物膜处理器中有用于废水生物处理的微生物，微生物附着生长于反应器中的载体上。在该系列申请的一个优选的实施方式中，所述的生物膜反应器选自固定软性纤维载体生物膜反应器和/或悬浮球形载体生物膜反应器。在该系列申请的一个优选实施方式中，所述的微气泡曝气是指空气通过SPG膜孔进入循环液体产生微气泡，穿过SPG膜的空气压力控制在O. 2-0. 3MPa。在该系列申请的一个优选实施方式中，所述的空气通量控制在I. 15到1.51m3/(m2 · h)，m2是指SPG膜的有效工作面积。在该系列申请的一个优选实施方式中，所述的循环液体流速控制在> 1.0m/s。在该系列申请的一个优选实施方式中，所述的废水是生活污水，COD的去除能力控制在6. 5-7. 5kg/ (m2 · d), m2是指SPG膜的有效工作面积。本发明在深入认识SPG膜污染过程和类型的基础上，提出了 SPG膜污染的离线清洗方法，解决了 SPG膜微气泡曝气技术在废水生物处理中应用的膜污染问题。为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案本发明一方面涉及一种废水生物处理中清除SPG膜污染的离线清洗方法，其特征在于包括如下步骤在处理生活污水后的污染SPG膜首先采用超声波处理以清除微生物污染层；风干；热处理以清除有机污染物；酸处理以清楚无机污染物。在本发明的一个优选实施方式中，所述的超声波处理的工艺条件是处理时间为15-25min，超声频率为 15_25kHz，功率为 800-1200W。在本发明的一个优选实施方式中，所述的风干是指室温下自然风干。在本发明的一个优选实施方式中，所述的热处理是指加热到500-600 1进行热处理2h以上。在本发明的一个优选实施方式中，所述的酸处理是指在pH为2以下的酸性溶液中浸泡3h以上。所述的酸性溶液优选是O. 3-1. Omol/L盐酸。SPG膜污染后，由于微气泡产生能力丧失，因此微气泡曝气转变为大气泡曝气,氧传质效率降低，生物反应器中的溶解氧浓度显著降低。
图I :实施例中SPG膜污染离线清洗方法及流程；图2 :离线清洗方法对SPG膜污染的清洗效果
具体实施例方式实施例I
接下头结合图I所示的示意图对本发明的具体实施方式
进行详细说明.在固定软性纤维载体的生物膜反应器中，采用SPG膜微气泡曝气技术进行微气泡曝气，处理生活污水，SPG膜污染后首先采用超声波处理20min以清除微生物污染层，超声频率为20kHz，功率为1000W，然后在室温下自然风干，加热到550°C进行热处理2_3h以清除有机物污染；然后采用O. 5mol/L的盐酸浸泡4h以清除无机物污染，采用该离线方法进行清洗，SPG膜污染被完全清除，微气泡产生能力基本恢复，可以实现整体废水处理系统的长期稳定运行。本发明的离线清洗方法对SPG膜污染的清洗效果如图2所示A为污染后的SPG膜表面，B为清洗过程中SPG膜表面，C为清洗后SPG膜表面，D为新SPG膜表面。可以看到，污染后SPG膜表面几乎完全被污染物覆盖，清洗过程中覆盖的污染物逐渐被清除，清洗完成后SPG膜表面污染物基本被清除，恢复到新膜的状态。在清洗过程中，SPG膜孔径分布基本没有变化，不会对SPG膜结构造成影响。采用本发明的离线方法清除SPG膜污染后，微气泡产生能力和氧传质效率都得以全面恢复。以溶解氧浓度为宏观指标，膜污染后，溶解 氧浓度从5mg/L降至2mg/L以下，采用本发明的离线清洗方法清除膜污染后，溶解氧浓度恢复至 4. 5-5. Omg/Lo实施例2在悬浮球形载体的生物膜反应器中，采用SPG膜微气泡曝气技术进行微气泡曝气，处理生活污水，SPG膜污染后采用与实施例相同的离线方法进行清洗，SPG膜污染被完全清除，微气泡产生能力基本恢复，可以实现整体废水处理系统的长期稳定运行。采用本发明的离线方法清除SPG膜污染后，微气泡产生能力和氧传质效率都得以全面恢复。以溶解氧浓度为宏观指标，膜污染后，溶解氧浓度从5mg/L降至2mg/L以下，采用本发明的离线清洗方法清除膜污染后，溶解氧浓度恢复至4. 5-5. Omg/L。当理解的是，本发明的具体实施例仅仅是出于示例性说明的目的，其不以任何方式限定本发明的保护范围，本领域的技术人员可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种废水生物处理中清除SPG膜污染的离线清洗方法，其特征在于包括如下步骤在处理生活污水后的污染SPG膜首先采用超声波处理以清除微生物污染层；风干；热处理以清除有机污染物；酸处理以清楚无机污染物。
2.根据权利要求I所述的清洗方法，所述的超声波处理的工艺条件是处理时间为15-25min，超声频率为 15_25kHz，功率为 800-1200W。
3.根据权利要求I所述的清洗方法，所述的风干是指室温下自然风干。
4.根据权利要求I所述的清洗方法，所述的热处理是指加热到500-600°C进行热处理2h以上。
5.根据权利要求I所述的清洗方法，所述的酸处理是指在PH为2以下的酸性溶液中浸泡3h以上。所述的酸性溶液优选是O. 3-1. Omol/L盐酸。
全文摘要
本发明公开了一种废水生物处理中清除SPG膜污染的离线清洗方法，包括如下步骤在处理生活污水后的污染SPG膜首先采用超声波处理以清除微生物污染层；风干；热处理以清除有机污染物；酸处理以清楚无机污染物。采用本发明的离线方法清除SPG膜污染后，微气泡产生能力、氧传质效率和溶解氧浓度都得以全面恢复，可以保证废水处理过程的顺利进行。
文档编号C02F3/02GK102861514SQ20121035934
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者刘春 , 张静, 张磊, 杨景亮, 吴根, 刘平 申请人:河北科技大学