一种污水处理一体化设备及其工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及水处理技术领域，具体地讲，涉及的是一种污水处理一体化设备及其工艺。
【背景技术】
[0002]膜技术被誉为21世纪的水处理技术，在近40年来发展日益迅速。与传统水处理技术相比，膜技术具有节能、投资少、操作简便、处理效率高等优点，其应用给人类带来了巨大的环境和经济效益。膜技术在水处理中的应用范围很广泛，既可用于饮用水处理也可用于废水处理，在某些特殊行业的水处理方面也有涉足。
[0003]在膜技术应用过程中，膜污染是最大的问题。随着使用时间的延长，污染物吸附在膜表面，经过长期堆积，会造成膜孔堵塞，降低膜处理性能。而这种情况已经成为膜法水处理工艺中的瓶颈之一。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术存在的问题，本发明提供一种处理效果好、膜不易被污染的污水处理一体化设备。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种污水处理一体化设备，包括将其内部分隔为前处理间、主处理间和清水操作间的一体化箱体，设置于前处理间内用于接收污水的缺氧处理箱，设置于主处理间内并与缺氧处理箱连通的膜反应箱，设置于膜反应箱内的膜组件，设置于清水操作间内并与膜反应箱连通的清水收集罐，设置于清水收集罐进水处的UV消毒装置，以及设置于清水操作间内并通过管路与膜组件连接的曝气机，所述缺氧处理箱和膜反应箱均设有排污管，所述清水收集罐上还设有与膜反应箱连通的反洗管;所述膜组件包括相互连通构成输水管路并呈框架结构的多根输水管，与输水管路连通并安装在该框架结构上的数个水处理膜堆，以及对应每个水处理膜堆设置的相应数量条曝气管，所述曝气管相互连通构成气路并与曝气机连通，其中至少一根所述输水管为透明管体，以便于观察管道内水质颜色，从而判断是否有膜片损坏。
[0006]进一步地，所述水处理膜堆包括膜片、密封圈、固定圈和集水管，其中，膜片中部具有大小与集水管外径匹配的安装通孔，密封圈与该安装通孔匹配，集水管两端分别与对应位置的输水管连通，其上具有多个出水小孔;N个所述膜片与N+1个所述密封圈依次间隔堆列，使每2个密封圈夹持I个膜片，且密封圈与安装通孔位置对应，所述集水管穿过安装通孔和密封圈内圈将所有膜片和密封圈串接，并在两端部的密封圈位置各采用一固定圈将所有膜片和密封圈固定在集水管上，所述出水小孔位于集水管上设有膜片的位置。
[0007]为了增加相关体积内的有效膜面积，相邻的所述膜片间的间距为2?5mm。为了提高出水效率，所述出水小孔的孔径不超过膜片的厚度。
[0008]更进一步地，所述膜片包括上下依次层叠并压制呈碟片状的改性PVDF膜、支撑导流网和改性PVDF膜，以及在该碟片状中心处贯穿所有改性PVDF膜和支撑导流网的安装通孔，所述上下两层改性PVDF膜的外围边缘压制为封闭的一体;所述出水小孔与支撑导流网连通。
[0009]更进一步地，所述改性PVDF膜由PVDF基膜和在所述PVDF基膜表面涂覆的复合改性涂层构成。
[0010]具体来说，所述PVDF基膜由如下质量百分比的组分构成的铸膜液经如下过程制成:
铸膜液组分:PVDF 16?30%，乙二醇单甲醚15?20%，聚乙烯吡咯烷酮20?25%，二甲基甲酰氨2?5%，二甲基吡咯烷酮10?15%，二甲基亚砜7?12%;
所述PVDF基膜成型过程:将上述各组分材料按量混合后，在65?100 V的温度条件下搅拌24?36h至溶解均匀，形成铸膜液;然后将制成的铸膜液倒在玻璃板上，刮制成初膜，并在15?25°C的条件下凝固成形;初膜成形后自动脱离玻璃板，然后将初膜置于超纯水中浸泡12-24h，并每隔3h换一次水，最后洗净获得PVDF基膜。
[0011 ]并且，所述复合改性涂层由在洗净后的PVDF基膜表面涂覆的复合改性试剂晾干后形成；所述复合改性试剂由7?20%质量百分比的聚乙烯醇、2?15%质量百分比的马来酸酐、
0.1?1%质量百分比的过氧化异丙苯和0~3.8%质量百分比的聚乙烯吡咯烷酮构成的溶质均匀溶解于超纯水溶剂中制得。
[0012]为了提高对于每个膜堆的曝气强度和有效分配曝气强度，所述曝气管设置于对应水处理膜堆的下方;所述曝气管上开设有数个微孔和数个粗孔，该粗孔面积不小于该微孔面积的2倍;所述微孔位置与膜片位置对应，所述粗孔位置与两相邻膜片的间距位置对应。
[0013]为了避免曝气气泡从侧面散出，同时防止膜片周围液体浓度过高产生浓差极化现象，所述输水管构成的框架结构的至少一侧设有百叶窗式隔板;所述百叶窗式隔板包括与所述输水管构成的框架结构连接的基框，以及设置于基框上的数个呈斜向间隔安装的百叶片。
[0014]本发明的另一目的是提供一种污水处理工艺，应用如上述的污水处理一体化设备，其过程如下:
(1)将生活废水汇集于收集池中初沉；
(2)将收集池中的废水定时格栅处理，除去大块杂物后引入调节池内，通过调节试剂将废水pH控制在5.5?7.5;
(3)将调节池内的废水通入所述污水处理一体化设备的缺氧处理箱中，进行厌氧处理，去除80?85%的氨氮污染物，产生的污泥从排污管排至化粪池；
(4)经厌氧处理后的废水，进入膜反应箱中，由膜组件进行过滤处理，其产水由集水管进入输水管路中，产生的污泥由排污管排至化粪池，且定时通过曝气管在膜反应箱内曝气，提高过滤效果并对膜表面产生清洗作用，废水在所述膜反应箱内的COD去除率为80?90%，产水水质指标达到COD为50?100mg/L，氨氮为8?15 mg/L，TN为0.3?0.5 mg/L，pH为6?9，SS为20~70 mg/L；
(5)膜组件的产生通过输水管路送入清水收集罐，并在进入清水收集罐前通过UV消毒器进行消毒；
(6)清水收集罐内的清水直接外排或作为灌溉水或景观水； (7)清水收集罐通过反洗管定期对膜反应箱清洗；
(8)化粪池定期清理，污泥固化外运填埋。
[0015]COD，化学需氧量;TN，totalni trogen，总氮；SS，固体悬浮物;UV，紫外线;PVDF，聚偏氟乙稀。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)本发明通过一体化箱体将主要水处理组件整合，废水只需较为简单的预处理即可进入设备中进行净化，使水处理设备的体积减小和效果提高，并采用了专门设计的膜组件，节省了设备制造材料，提高水处理效果，而且膜的抗污染性能大大提高，延长了设备使用寿命，并且本发明构思新颖，使用方便，安全可靠，具有广泛的应用前景，适合推广应用并。
[0017](2)本发明的膜组件采用碟片式膜片，并采用串接方式将所有膜片设置呈筒柱状，构成周围进液处理、中心出水的结构，在保证充足的膜接触面积的基础上，极大地减小了膜堆占用体积，从而使同样体积的膜组件内具有更大膜面积，提高了水处理性能，并且特殊处理过的膜片还大大增强了膜表面的抗污染性能和透水性，提高了水处理性能。
[0018](3)本发明还采用特殊材料制成的膜片，提高了膜片的柔韧度，其弯曲不易变形，表面光滑，能够提高膜表面的水流紊流效果减小浓差极化，同时膜上形成的孔洞呈多孔海绵网状结构，大大提高了抗污堵性，还通过改性试剂对膜表面进行电位处理，使其更具亲水性，且膜层附着力强，不易分离剥落。
[0019](4)本发明采用三层结构的膜片结构，通过外部两层的PVDF膜过滤后的净水由中间夹层的支撑导流网处流入中心部位，双向密封圈的设计使过滤后的水只能从集水管上的出水小孔进入集水管中汇集，改变了以往过滤出水方式，独具特色。
[0020](5)本发明利用输水管构成框架结构，在兼顾产水收集的情况下还起到了支架作用，减少了额外材料制作，降低了生产成本。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的结构框图。
[0022]图2为本发明中膜组件的结构示意图。
[0023]图3为本发明中膜堆的结构示意图。
[0024]图4为本发明中膜片的剖视图。
[0025]图5为本发明中改性PVDF膜的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
[0027]如图1至图5所示，该污水处理一体化设备，包括将其内部分隔为前处理间2、主处理间3和清水操作间4的一体化箱体I，设置于前处理间内用于接收污水的缺氧处理箱5，设置于主处理间内并与缺氧处理箱连通的膜反应箱6，设置于膜反应箱内的膜组件10，设置于清水操作间内并与膜反应箱连通的清水收集罐7，设置于清水收集罐进水处的UV消毒装置8，以及设置于清水操作间内并通过管路与膜组件连接的曝气机9，所述缺氧处理箱和膜反应箱均设有排污管U，所述清水收集罐上还设有与膜反应箱连通的反洗管12;所述膜组件包括相互连通构成输水管路并呈框架结构的多根输水管13，与输水管路连通并安装在该框架结构上的数个水处理膜堆14，以及对应每个水处理膜堆设置的相应数量条曝气管15，所述曝气管相互连通构成气路并与曝气机连通，其中至少一根所述输水管为透明管体，以便于观察管道内水质颜色，从而判断是否有膜片损坏。
[0028]进一步地，所述水处理膜堆包括膜片21、密封圈22、固定圈23和集水管24，其中，膜片中部具有大小与集水管外径匹配的安装通孔25，密封圈与该安装通孔匹配，集水管两端分别与对应位置的输水管连通，其上具有多个出水小孔;N个所述膜片与N+1个所述密封圈依次间隔堆列，使每2个密封圈夹持I个膜片，且密封圈与安装通孔位置对应，所述集水管穿过安装通孔和密封圈内圈将所有膜片和密封圈串接，并在两端部的密封圈位置各采用一固定圈将所有膜片和密封圈固定在集水管上，所述出水小孔位于集水管上设有膜片的位置。
[0029]为了增加相关体积内的有效膜面积，相邻的所述膜片间的间距为2?5mm。为了提高出水效率，所述出水小孔的孔径不超过膜片的厚度。
[0030]进一步地，所述膜片包括上下依次层叠并压制