一种污水中污染物浓缩的高通量动态膜分离装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护、污水处理领域，具体涉及一种污水中污染物浓缩的高通量动态膜分离装置。
【背景技术】
[0002]环境污染和资源短缺是21世纪亟需解决的全球性问题，近年来，随着经济社会的发展和人民生活水平的提高，城市污水排放量逐年增加，日益严重的水污染问题制约了经济社会的发展。因此，水污染的控制和治理刻不容缓。同时，将污水污染物进行资源能源转化成为人们广泛关注的焦点。目前城市污水处理大多采用活性污泥法，其主要的处理核心是实现污染物的去除。随着污水处理可持续发展观念的不断深化，污水处理逐渐由“污染物去除”向“污水资源化、能源化处理”转变。
[0003]厌氧生物处理技术可将碳源转化为甲烷，能够实现污水的资源化、能源化。然而城市污水中污染物浓度低，直接影响污染物的资源化、能源化转化与回收效率。典型的城市生活污水COD含量在150?400 mg/L之间，TN约为15?40 mg/L，氨氮约为10~30 11^/1，了?约为1.5-5 mg/L。因此进行城市污水的污染物富集浓缩是实现污水的能源化与资源化的关键，寻求经济高效的城市污水浓缩技术是该领域的迫切需求。
[0004]目前报道的有机污染物富集浓缩主要有两种途径:一种是采用短泥龄的活性污泥吸附工艺对低浓度城市污水进行富集浓缩，再进行碳源的资源化、能源化回收利用；另一种是通过短泥龄的膜-生物反应器(MBR)工艺对污水中的有机碳源进行富集与浓缩。第一种富集浓缩方法伴随着污染物在浓缩过程中的损耗(微生物的降解);第二种浓缩方法同样伴随污染物的损耗，且获得的污泥浓度低，后续需要浓缩等处理，同时短泥龄MBR的膜污染严重，影响系统稳定运行。
[0005]近年来，膜分离技术在污水处理领域得到了快速发展，动态膜分离技术由于具有相对投资成本低、膜污染控制难度小、能耗低等优点而在污水处理领域受到了关注。动态膜(dynamic membrane)又可以称为次生膜(secondary membrane)，是指通过预涂剂或过滤介质中的颗粒物在大孔基材表面形成的具有固液分离功能的膜。动态膜的形成可以显著提高大孔基材的拦截效率，其中大孔基材主要包括尼龙网、涤纶网、不锈钢网和无纺布等材料。动态膜形成后其固液分离效果可以达到微滤和超滤的分离效率。过度形成的动态膜可以用水力清洗等手段去除以恢复其过滤性能，清洗简单方便。
[0006]目前，关于动态膜应用于城市污水中污染物的富集浓缩还鲜有报道。此外，在应用动态膜进行城市污水污染物富集浓缩时，要尽可能地避免浓缩过程中的碳源损失，需要采用较短的水力停留时间和较高的运行通量;然而较高的运行通量往往会导致动态膜的过度形成(即动态膜的污染)，影响系统的运行稳定性。本发明即是针对上述背景，提出了一种适宜于城市污水中有机污染物浓缩的动态膜分离方法，可以实现动态膜的高通量稳定运行。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提出一种污水中污染物浓缩的高通量动态膜分离装置，通过物化分离手段，在较短的水力停留时间内实现城市污水污染物富集浓缩，提高污水资源化、能源化处理效率。
[0008]本发明提出的一种污水中污染物浓缩的高通量动态膜分离装置，由配水槽1、浓缩反应器6及动态膜组件7组成，其中:
配水槽I与浓缩反应器6通过单向止回阀11连接;配水槽I上部设有进水管2，进水管2用于引入待处理的污水，底部设有放空阀3;配水槽I设置有自动加药装置4和搅拌电机5，自动加药装置4用于向配水槽I投加高分子混凝剂，搅拌电机5用于对高分子混凝剂和污水进行搅拌混合，保证高分子混凝剂的混凝效果和进入浓缩反应器6水质的均匀；动态膜组件7设置于浓缩反应器6内，依靠动态膜组件7的过滤拦截作用对污水中的污染物进行富集浓缩；动态膜组件7—侧连接减速电机8，通过减速电机8带动动态膜组件7旋转，形成旋转式动态膜组件7，膜面剪切力能够有效限制膜污染的增长;另一侧通过万向旋转接头9连接出水栗，进行抽吸出水。
[0009]本发明中，动态膜组件7为圆形膜组件，膜组件厚度为10?15mm。动态膜基材为250-500目的涤纶筛网或尼龙筛网，厚度小于等于I mm。
[0010]本发明中，万向旋转接头通过油封保证于连接动态膜组件7连接的密封性。
[0011]本发明中，减速电机转速为25?50rpm，通过油封保证减速电机与动态膜组件7连接的密封性。
[0012]本发明中，浓缩反应器底部设有排泥阀10。
[0013]本发明所述的一种污水中污染物浓缩的高通量动态膜分离装置的使用方法，具体步骤如下:
待处理污水经由配水槽进水管首先注入配水槽，与自动加药装置投加的高分子混凝剂充分混合后，通过单向阀进入浓缩反应器中，经过絮凝的污水首先会有较大颗粒的污染物发生沉降。同时，圆形旋转动态膜组件会最先截留一些大颗粒的污染物，使得动态膜组件支撑网上的孔径逐渐缩小，之后在动态膜大孔基材上形成一层厌氧污泥层，污泥层的形成提高了大孔基材对污染物的富集和截留效果，具有良好的分离和浓缩功能。
[0014]在减速电机的带动下，动态膜过滤过程中存在膜面剪切力，能够有效限制污染物在膜表面的沉积，降低膜污染的速率，提高动态膜分离的运行周期。随着运行时间的延长，经过了长时间的过滤截留作用后，沉积在动态膜组件上的污染物会越来越厚，动态膜孔径进一步缩小，膜通量下降，运行能耗增加，此时需对动态膜进行清洗。本发明的旋转动态膜可以采用水力清洗、物理刮洗等方法进行清洗。
[0015]本发明具有以下优点:
(I)动态膜采用大孔基材作为支撑层，取材容易，造价低廉，且动态膜形成时间较短，过度形成的动态膜(即动态膜污染)清洗方式简单。
[0016](2)通过投加高分子混凝剂，可以显著提高污水中颗粒态和胶体态有机物的分离效果和沉降性能，提升后续浓缩反应器中的分离浓缩效果。
[0017](3)圆形旋转动态膜组件能够在高通量60?120 L/(m2.h)下稳定运行25?35 d，旋转动态膜能够有效浓缩污染物，降低出水浊度和COD含量。
[0018](4)水力停留时间较短，为30?60 min，系统不需要曝气，污染物浓缩过程中碳源损失少。
[0019](5)旋转动态膜转速较低，所需减速电机的能源消耗较小。
【附图说明】
[0020]图1是本发明一种污水中污染物浓缩的高通量动态膜分离装置示意图。
[0021 ]图2是圆形动态膜组件