生物预处理与膜联用一体化系统处理村镇饮用水的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环保技术领域，涉及含病菌、有机物和高氟村镇饮用水的净化技术，具体地说是一种生物预处理与膜联用一体化系统处理村镇饮用水的装置。
【背景技术】
[0002]水环境污染已成为当今世界范围内与水资源短缺并存的问题。大量工业废水和生活污水未经处理或只经简单处理便向天然水体持续排放，以及广大农村地区不合理地使用化肥、农药等农用化学物质对地表水造成的非点源污染，均导致我国水环境污染的不断加剧，水源水质不断下降。十九世纪欧美的一些城市多次爆发霍乱、伤寒、细菌性痢疾等传染病，为了有效地控制这种因水源污染而导致的疾病的蔓延，发展了过滤净水技术如慢滤技术。到二十世纪，净水技术由单一过滤逐渐发展成为混凝、沉淀、过滤和消毒的常规净水工艺。常规水处理工艺主要能去除水中悬浮固体、胶体物质和病菌；其处理工艺对水中的有机污染物有一定去除作用。常规饮用水处理工艺以出水的浊度、色度和细菌总数为工艺控制的主要目标。
[0003]对于水质良好的水源，常规饮用水处理工艺可获得安全合格的饮用水；但随着水源水质的日益恶化，常规水处理工艺在的局限性就显示了出来。主要表现为受污染水源水经过常规混凝、沉淀以及过滤工艺只能去除水中有机物的209Γ30%，而且由于溶解性有机物的存在，不利于破坏胶体的稳定性而使常规饮用水处理工艺对原水浊度去除效果也明显下降。用增加混凝剂投量的方式来改善处理效果，不仅使水处理成本上升，而且可能使水中金属离子浓度增加，不利于人体健康；常规饮用水处理工艺对水中微量有机污染物没有明显的去除效果，水中有机物数量，尤其是毒性污染物的数量，在处理前后变化不大；预氯化产生的卤代物在混凝、沉淀及过滤中不能有效去除。
[0004]由上可见，在水源受污染情况下，由于常规饮用水处理工艺的局限性，处理后的生活饮用水安全性难以保证，已经不能与现有的水源和水质标准相适应，必须开发新的水处理工艺。为了对水源水进行安全有效处理，保证饮用水水质。
[0005]膜分离技术最大的特点是对水中微粒、胶体、细菌和部分病毒能彻底去除。膜分离主要是机械筛分，大于膜孔径的微粒及胶体物质不能透过，小于其孔径的物质能透过。有时，膜在阻止大于膜孔径的微粒及胶体物质时还会使它们在膜表面形成一个动态的滤层，他们对水中污染物有屏障作用，这也是膜有时能分离小于其孔径的物质的原理之一。鉴于此，膜对水中浊度和细菌有优良的去除，是取代常规给水处理非常有前景的方法之一。
[0006]生物处理法是通过微生物的新陈代谢作用使水中污染物得以去除的技术，其优点是可以降低配水系统中微生物繁殖的有机基质、减少臭味、降低氯化消毒副产物的前体物，延长后续工艺的使用周期。缺点是基建投资大，微生物新陈代谢活性受水温影响。由于腐殖酸等天然有机物是生物分解的最终产物，不可生物降解，生物处理法往往不能单独用于去除腐殖酸。因此，迫切需要一种联用处理工艺。
【发明内容】
[0007]针对上述不足，本实用新型的目的在于提供一种生物预处理与膜联用一体化系统处理村镇饮用水的装置。由于中空纤维膜不用支撑体，有很大的填装密度，单位体积内能容纳很多的膜面积，所以本实用新型中选用HQM系列聚丙烯中空纤维膜和HQM系列改性聚砜中空纤维膜。该装置不但可以有效去除病菌、有机物和高氟等污染物，减少对村镇饮用水的污染，同时还利于装置的集约化和降低投资成本。
[0008]本实用新型提出的生物预处理与膜联用一体化系统处理村镇饮用水的装置，包括生物反应系统、截留回路和渗透回路，其中:生物反应系统包括进水口 1、加药口 2、生物转盘3、曝气管道4、污泥管道13、空气罩14和生物调节池15，所述生物调节池15顶部设有空气罩14，其内设有生物转盘3，底部设有污泥管道13和曝气管道4，从曝气管道4中释放出的压缩空气驱动空气罩14使生物转盘3转动；截留回路包括隔膜泵5、流量计6和回流管道12，渗透回路包括膜进水口 7、膜出水口 9和中空纤维膜外压式组件8，中空纤维膜外压式组件8底部依次通过膜进水口 7、流量计6、隔膜泵5和管道连接生物调节池15顶部出水口，中空纤维膜外压式组件8顶部通过反冲洗出水口 11和回流管道12连接生物调节池15，中空纤维膜外压式组件8 一侧设有膜出水口 9。
[0009]本实用新型中,膜进水口 7的管路上设有反冲洗进水口 10，兼作出水管道。
[0010]本实用新型提出的生物预处理与膜联用一体化系统处理村镇饮用水的装置的操作方法，具体步骤如下:
[0011]将预处理后的村镇饮用水通过进水口流入生物调节池，根据实际运行条件调节曝气时间，通过微生物的新陈代谢作用和絮凝作用，降低配水系统中微生物繁殖的有机基质、减少臭味、降低氯化消毒副产物的前体物使水中污染物得以去除。并向生物调节池内投加混凝剂，通过压缩双电层、电性中和、网捕卷扫、吸附架桥等机理作用使水中胶体、悬浮颗粒等形成絮体，改变原水中悬浮颗粒的尺寸分布，使单独使用微滤膜无法截留的小颗粒和溶解性污染物得到有效去除，提高了处理效果和膜通量，强化去除效果，被去除的污染物沉淀到池子底部通过污泥管道排出。装置通过水泵对抽吸时间进行优化，使水样流经中空纤维膜进入下一个处理装置。为延长其使用寿命需对中空纤维膜定期进行反冲洗，收集反冲洗水回流入生物调节池，进一步处理。对中空纤维膜组件通过压力控制系统实现对运行状况的调节。
[0012]本实用新型中，废水的预处理是指:过滤、沉淀去除废水中的悬浮杂质。
[0013]本实用新型中，所述污染物是指病菌、有机物和高氟中的至少一种。
[0014]本实用新型的有益效果在于:
[0015]本实用新型与现有技术相比，显著优点是:膜技术与生物预处理工艺结合联用，用以降低膜的处理负荷，提高对水中病菌、有机物和高氟等的去除效果，有效控制出水浊度，保障出水的生物安全性,有巨大的技术和经济优势。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的装置示意图。
[0017]图中标号:1为进水口，2为加药口，3为生物转盘，4为曝气管道，5为隔膜泵，6为流量计，7为膜进水口，8为中空纤维膜外压式组件，9为膜出水口，10为反冲洗进水口，11为反冲洗出水口，12为截留回路管道，13为污泥管道，14为空气罩，15为生物调节池。
【具体实施方式】
[0018]以下通过实施例进一步说明本实用新型:
[0019]实施例1:如图1所示,所述装置包括生物反应系统、截留回路、渗透回路,其中生物反应系统包括进水口 1，加药口 2，生物转盘3，曝气管道4，污泥管道13，空气罩14和生物调节池15，从曝气管道4中释放出的压缩空气驱动空气罩14使生物转盘3转动。截留区包括隔膜泵5，流量计6和回流管道12，渗透区包括膜进水口 7，膜出水口 9和中空纤维膜外压式组件8，用于分离污染物，反冲洗出水口 11，反冲洗进水口 10，。膜系统运行时需要压力控制系统调节。
[0020]采用上述装置向反应系统中加入村镇饮用水:
[0021]村镇饮用水从进水口 I流入生物调节池15，根据实际运行条件调节曝气管道4的曝气时间，从曝气管中释放出的压缩空气驱动空气罩14使生物转盘3转动，在生物转盘3上通过微生物的新陈代谢作用和絮凝作用，降低配水系统中微生物繁殖的有机基质、减少臭味、降低氯化消毒副产物的前体物使水中污染物得以去除，同时向加药口 2投入混凝药齐U，通过压缩双电层、电性中和、网捕卷扫、吸附架桥等机理作用使悬浮颗粒，小分子有机物，重金属等形成絮体沉积到池底通过污泥管道13排出。一段时间后打开出水阀和隔膜泵5，通过隔膜泵5推动装置中的循环流动，水样通过流量计6进入中空纤维膜外压式组件8，水样从膜进水口 7经含6通道分布的中心管口进水，在中空纤维膜外压式组件8内呈平流状经膜表面错流，可滤过物质在压力差推动下透过中空纤维膜壁进入纤维内孔成为超滤液，再经集流从膜出水口 9流出进入下一个处理装置，其余则被浓缩成浓缩液经组件壳体另一端含6孔道分布的中心分配管汇集口的截留回路管道12流出，进入生物反应区。由于纤维呈规则的自然集束，原液在纤维间流动时，在比较高的流速下呈高度错流状态，对克服膜表面滞流层的浓差极化更有利，耐污量(耐污空间)更大，能够适应更宽广的进水水质或进料条件，减少预处理工艺及其成本，微滤透过液无死角。并在该装置中为了解决堵塞和反冲洗的困难，配套设计了全自动的反冲洗装置，在膜进水口 7处关闭左侧阀门，清水从反冲洗进水口 10处自下而上流动，反冲洗水从上部出水口经回流管道12流入生物反应区系统，完成一次循环。
【主权项】
1.一种生物预处理与膜联用一体化系统处理村镇饮用水的装置，包括生物反应系统、截留回路和渗透回路，其特征在于:生物反应系统包括进水口(I)、加药口(2)、生物转盘(3)、曝气管道(4)、污泥管道(13)、空气罩(14)和生物调节池(15)，所述生物调节池(15)顶部设有空气罩(14)，其内设有生物转盘(3)，底部设有污泥管道(13)和曝气管道(4)，从曝气管道(4)中释放出的压缩空气驱动空气罩(14)使生物转盘(3)转动；截留回路包括隔膜泵(5)、流量计(6)和回流管道(12)，渗透回路包括膜进水口(7)、膜出水口(9)和中空纤维膜外压式组件(8)，中空纤维膜外压式组件(8)底部依次通过膜进水口(7)、流量计(6)、隔膜泵(5)和管道连接生物调节池(15)顶部出水口，中空纤维膜外压式组件(8)顶部通过反冲洗出水口(11)和回流管道(12)连接生物调节池(15)，中空纤维膜外压式组件(8) —侧设有膜出水口(9)。
2.根据权利要求1所述的生物预处理与膜联用一体化系统处理村镇饮用水的装置，其特征在于膜进水口(7)的管路上设有反冲洗进水口(10)，兼作出水管道。
【专利摘要】本实用新型涉及一种生物预处理与膜联用一体化系统处理村镇饮用水的装置，包括生物反应系统、截留回路和渗透回路。生物反应系统包括进水口、加药口、生物转盘、曝气管道、污泥管道、空气罩和生物调节池，截留回路包括隔膜泵、流量计和回流管道，渗透回路包括膜进水口、膜出水口和中空纤维膜外压式组件，中空纤维膜外压式组件底部依次通过膜进水口、流量计、隔膜泵和管道连接生物调节池顶部出水口，中空纤维膜外压式组件顶部通过反冲洗出水口和回流管道连接生物调节池，中空纤维膜外压式组件一侧设有膜出水口。本实用新型能够实现自动化运行，高效集约，操作简易，能有效去除水中病菌、有机物和高氟等污染物，降低投资成本，且出水稳定，易于维护。
【IPC分类】C02F9-14
【公开号】CN204417280
【申请号】CN201420579637
【发明人】张亚雷, 夏圣骥, 陈文
【申请人】同济大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年10月9日