一种河道曝气膜组件、曝气膜系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种河道曝气膜组件、曝气膜系统及方法，属于污水处理领域。它包括曝气管线和中空辫带生物膜，所述中空辫带生物膜包括中空膜管和微孔化纤膜丝，所述曝气管线与若干中空膜管的一端相连通；所述中空膜管另一端封闭，管壁设有若干气孔，所述微孔化纤膜丝连接在气孔周围。本发明专利技术采用设有气孔的中空膜管作为曝气组件，结合气孔周围设置的微孔化纤膜丝，提高了氧的吸收能力，增加水体溶氧量的同时使生物膜更新快，泥龄短，使膜组件具有较高的生物活性，能够有效促进挂膜，挂膜时间短，有效提高处理污水效果。

【技术实现步骤摘要】
一种河道曝气膜组件、曝气膜系统及方法
本专利技术属于污水处理领域，更具体地说，涉及一种河道曝气膜组件、曝气膜系统及方法。
技术介绍
有机污染是城市污水中的主要污染物，目前，世界发达国家普遍采用二级生物处理流程，如活性污泥法等来消除该类污染。其中曝气是好氧生物处理的一个重要环节，它的作用是保障微生物生化所需溶解氧(DO)，保证反应器内微生物、底物、DO三者得到充分混合，为微生物降解有机物提供有利的生化反应条件。如何在土地有限的城市中，在节约成本的前提下增加水中DO，以提高微生物处理能力，将成为我国污水处理厂面临的严峻的问题，采用曝气自控技术能有效解决上述难题。我国于20世纪80年代引进纯氧曝气技术并用于处理石油化工废水。经过近年来的发展，纯氧曝气在河道修复、城市污水处理方便得到广泛应用。张明旭等(张明旭，马治亮，陆鲁.苏州河水体耗氧特性研究与人工曝气复氧效果估计[J].上海环境学会，面向新世纪的环境科学与技术探讨会论文集.上海：1998.59-74.)对上海苏州河水体的人工曝气复氧效果进行了实验室研究和动力学分析，结果表明，即使是黑臭程度高的河水在有氧的条件下20h后臭味基本消除，水体颜色明显改观，COD和BOD大幅度下降(30％～55％)。孙余凭，周小玲(孙余凭，周小玲.膜法富氧曝气提高生物反应器效能的研究[J].环境工程学报，2008(2)：1069-1073.)对膜法富氧曝气进行了研究，结果表明，水力停留时间比空气曝气缩短近1/3，COD去除率大于95％，NH3-N去除率大于90％，富氧气曝气能显著提高生物反应器的效能。河道污水治理的新工艺随着人们的对河道处理的不断深入研究和实践，国内外出现不少新工艺，这些方法的共同点就是向组合工艺的方向发展。组合工艺即利用两种或两种以上的优点相结合，改良成的多功能工艺。汪建华，王文浩等(汪建华,王文浩,何岩,黄民生.原位曝气修复黑臭河道底泥内源营养盐的示范工程效能分析[J].环境工程学报,2016,10(09):5301-5307.)通过比较原位曝气修复工程投资明显优于常规河道底泥疏浚技术，而且采用原位曝气修复工程对底栖生境不会产生较大的影响，也不会出现疏浚底泥后续处理不当产生的二次污染等问题，同时对河道外源污染物和内源污染物有持续去除效果，具有良好的环境与经济效益。授权公告号为CN205740680U的现有技术公开了一种黑臭河道污水的预处理装置，其包括生态围隔收集曝气系统，人工生物介质膜系统，生态碎石过滤坝系统，生物基，曝气头，气提回流循环装置，人工介质填料，大粒径碎石，小粒径碎石。生态围隔收集曝气系统、人工生物介质膜系统和生态碎石过滤坝系统依次连接，共同组成人工介质强化处理区；生态围隔收集曝气系统填充生物基材料，底部曝气软管上设有曝气头；人工生物介质膜系统填充人工介质填料，底部设有气提回流循环装置；气提回流循环装置连接到生态围隔收集曝气系统；生态碎石过滤坝系统填充大粒径碎石和小粒径碎石。其中的曝气系统和膜系统分别采用两种系统各自发挥作用。公开号为CN106881023A的现有技术公开了一种防淤堵高曝气效率的中空纤维帘式膜组件，包括中空纤维膜组件若干、空心膜架、框架、防缠绕丝网和曝气组件，所述中空纤维膜组件包括空心管和中空纤维膜丝，所述中空纤维膜丝的一端堵死，另一端与空心管连通，所述空心管上安装有内丝接头，所述空心管通过内丝接头与空心膜架连通，所述空心膜架上设有出水口，所述框架安装在空心膜架上，所述防缠绕丝网安装在框架上，所述曝气组件安装在空心膜架下方。该现有技术中设置的多个中空纤维膜组件通过内丝接头安装在空心膜架上，在污水处理池中，通过吸力使得污水透过一头堵住的中空纤维膜丝表面的过滤孔，使过滤后的污水通过空心膜架上的出水口排出；其中空纤维膜丝的主要作用为使污水从中空纤维膜丝的外部通过表面过滤孔进入中空纤维膜丝内部再排出；该种过滤模式环境水体重极易发生堵塞，且仍需额外的曝气系统进行曝气。苏冬艳等(苏冬艳.中空纤维膜曝气复氧改善河水水质的试验研究[D].河北工程大学,2009.)选用的中空纤维膜组件为聚丙烯(PP)疏水膜,试验的进水流量为40L/h；选择循环泵，起搅拌作用，应用中空纤维膜曝气复氧，连续运行28d，在此期间，分别用空气(Q＝40mL/min)为气源曝气14天和纯氧(Q＝8mL/min)为气源曝气14天；前14d，COD平均去除率为14.56％，SS平均去除率为23.24％，后14d，COD平均去除率为20.77％，SS平均去除率为28.54％。基于河道水体总氮、氨氮和COD含量高，水质较差(多为劣V类)水，甚至出现黑臭的问题，上述现有技术虽然在一定程度上实现了曝气的目的，但如何实现重污染水体高效靶向供氧，提高曝气效率，降低能耗，仍然是河道污水治理领域亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1.要解决的问题针对现有河道黑臭水体DO含量过低的问题，本专利技术提供一种河道曝气膜组件、曝气膜系统及方法，实现重污染水体高效靶向供氧，调节水体DO含量，曝气膜在提升传质效果的同时，还能定向构建河道微生物群落结构和微生境，提升河道自净能力；并进一步通过智能控制系统实现在线监测，智能控制，节约能耗，保障水质长效改善效果。2.技术方案为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种河道曝气膜组件，包括曝气管线和中空辫带生物膜，所述中空辫带生物膜包括中空膜管和微孔化纤膜丝，所述曝气管线与若干中空膜管的一端相连通；所述中空膜管另一端封闭，管壁设有若干气孔，所述微孔化纤膜丝连接在气孔周围。采用设有气孔的中空膜管作为曝气组件，使空气经曝气管线进入中空膜管后，在压力作用下从气孔中向水体逸出，结合气孔周围设置的微孔化纤膜丝，使逸出的纳米级气体停留时间和气液接触的表面积增加，提高了氧的吸收能力，增加水体溶氧量；同时，由于气孔极小，曝气强度增加，空气水流扰动剧烈，对生物膜表面的冲刷加强，使生物膜更新快，泥龄短，使膜组件具有较高的生物活性，即该结构能够有效促进挂膜。优选地，所述中空膜管的封闭端为自由端。该封闭端采用不固定的模式，使膜组件在河道中漂浮。优选地，所述中空辫带生物膜成排地布设在曝气管线上。优选地，所述中空辫带生物膜至少为一排。优选地，所述中空膜管材质为增强型聚偏氟乙烯或聚丙烯。该材质的膜管化学稳定性好，耐酸碱，耐细菌腐蚀，还具有较好的抗氧化性能。MBR中空膜管的材质均可以用于本方案。优选地，所述中空膜管通过甲基丙烯酸甲酯胶黏剂或环氧树脂与曝气管线连接。优选地，所述中空膜管内径为0.4mm，外径为1.45mm；气孔直径为0.01～0.1μm。优选地，所述微孔化纤膜丝细度为0.001～0.1D，长度为5～10mm。采用该细度的微孔化纤膜丝在使用时微生物更容易附着，且大的比表面积使该膜组件的启动挂膜更快，COD去除率、氨氮去除率更高，系统抗水质冲击负荷强；同时，由中空膜管的气孔出来的气体被大比表面积的微孔化纤膜丝阻断、打散，微纳米空气停水时间长，曝气效率高，进一步提高空气在水体中的停留时间，提高水体中的溶氧量，提高氧的利用率，单位体积曝气膜面积大，能耗低；微孔化纤膜丝排布密度高，微生物高度富集在膜表面，活性微生物不易流失。优选地，所述微孔化纤膜丝通过环氧树脂与中空膜管连接。采用此方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种河道曝气膜组件，其特征在于，包括曝气管线和中空辫带生物膜，所述中空辫带生物膜包括中空膜管和微孔化纤膜丝，所述曝气管线与若干中空膜管的一端相连通；所述中空膜管另一端封闭，管壁设有若干气孔，所述微孔化纤膜丝连接在气孔周围。

【技术特征摘要】
1.一种河道曝气膜组件，其特征在于，包括曝气管线和中空辫带生物膜，所述中空辫带生物膜包括中空膜管和微孔化纤膜丝，所述曝气管线与若干中空膜管的一端相连通；所述中空膜管另一端封闭，管壁设有若干气孔，所述微孔化纤膜丝连接在气孔周围。2.根据权利要求1所述的河道曝气膜组件，其特征在于，所述中空膜管的封闭端为自由端。3.根据权利要求1所述的河道曝气膜组件，其特征在于，所述中空膜管材质为增强型聚偏氟乙烯或聚丙烯。4.根据权利要求1所述的河道曝气膜组件，其特征在于，所述中空膜管内径为0.4mm，外径为1.45mm；气孔直径为0.01～0.1μm。5.根据权利要求1所述的河道曝气膜组件，其特征在于，所述微孔化纤膜丝细度为0.001～0.1D，长度为5～10mm。6.根据权利要求1所述的河道曝气膜组件，其特征在于，所述中空辫带生物膜的比表面积为7000～7500m2/m3。7.一种河道曝气膜系统，其特征在于，包括权利要求1～6中任意一项所述的曝气膜组件，还包括气体管路，鼓风机和智能控制系统，所述智能控制系统包括溶解氧检测仪；所述智能控制系统连接鼓风机和溶解氧检测仪，所述鼓风机通过气体管路连接曝气膜组件。8.一种采用权利要求7所述的曝气膜系统处理河道黑臭水的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在河道水体的特定高度放置曝气膜系统，等间距平行排布曝气膜组件；2)以曝气压力P1与曝气管线...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文祥，
申请(专利权)人：安徽创杰环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34