防止膜污染并维持膜通量的预膜制备方法技术

本发明专利技术涉及一种污水处理技术，提出应用铁盐和碱溶液来防止膜污染并维持膜通量的预膜方法。本发明专利技术将配制好的铁盐溶液和碱溶液按比例定量连续加入膜生物反应器中，并维持一定的ｐＨ值。铁盐溶液和碱溶液在膜生物反应器中的水力停留时间为５～３０分钟，同时反应器中用曝气提供一定的紊动，使铁盐溶液和碱溶液反应形成Ｆｅ（ＯＨ）＃－［３］絮体。本发明专利技术的有益效果在于：预膜工艺的费用较低并可有效降低膜生物反应器的运行费用，明显延长膜的使用寿命。本发明专利技术将直接推动膜生物反应器的广泛使用，从而提高水资源的利用率，缓解水资源紧张的现状。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种污水处理技术，更确切地说属于污水处理设备—膜生物反应器中膜组件的改进。
技术介绍
目前，由于全球性水资源的匮乏，各种污水回用工艺得到了广泛的应用，膜生物反应器技术就是其中的一种。由于膜生物反应器中的膜组件在运行过程中不可避免要受到污染，所以其使用寿命具有一定的时限，由此增加了膜生物反应器的运行费用，使得该技术的应用受到限制。为此，已有多种措施用于延缓膜污染，但其应用效果均不理想。加大膜生物反应器中的曝气量是控制膜污染的措施之一，该措施可增加膜生物反应器中的混合液紊度，使得膜表面的剪切力加大，膜污染层容易脱落，因而得到了广泛地应用。但曝气量的加大，无法改善膜孔内部的污染，且高曝气量使得电耗增加，显著提高了运行费用，不利于膜生物反应器的推广。另一项应用较为普遍的膜污染控制措施是投加可吸附污染物的粉末状或颗粒状物质，常用的有粉末活性炭等。这些物质投入膜生物反应器后可吸附部分污染物、改善混合液的可过滤性，从而延缓膜污染进程。该措施经应用证明也是行之有效的，但操作起来很不方便，且活性炭等物质的吸附容量有限，需不断投加，其价格较高，增加了处理成本。此外，反洗(气反洗、水反洗、气水反洗)和化学清洗也是常见的膜污染恢复措施，但其设备复杂，不利于提高膜生物反应器的整体平均无故障工作时间，且化学清洗可能产生二次污染，还需后续处理。在此技术背景下，现有的膜污染防治措施无法满足膜生物反应器技术推广的需要，因此本专利技术提出了新的膜污染防治措施，以期以较低的成本，取得满意的膜污染控制效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用铁盐和碱溶液来防止膜污染并维持膜通量的预膜方法，使膜组件的使用时限得以延长。本专利技术是通过以下步骤完成的 (1)将尚未使用的微滤膜浸泡在膜生物反应器中，此时膜生物反应器内为清水。(2)配制浓度范围为100～1000mg/L(以铁计)的铁盐水溶液(以水处理中常用的铁盐絮凝剂为原料)。(3)配制浓度范围为5～50mg/L的碱溶液(所用原料为NaOH，KOH等强碱溶液)。(4)将配制好的铁盐溶液和碱溶液按比例定量连续加入膜生物反应器中，如Fe3+与OH-的摩尔比为3∶1，并使反应器中的pH值维持在8～12。(5)维持铁盐溶液和碱溶液在膜生物反应器中的水力停留时间为5～30分钟，同时反应器中用曝气提供一定的紊动，使铁盐溶液和碱溶液反应形成Fe(OH)3絮体。(6)在预膜过程中，进入的溶液与出水是连续的，其持续时间大于12小时，而后利用静压或泵抽吸出反应器中的水。在出水过程中，Fe(OH)3絮体便可均匀的涂布在膜表面。附图说明附图为预膜的工艺流程图。具体实施例方式本专利技术对两个处理流量为4L/h的膜生物反应器进行对比试验，将其中一个膜组件进行预膜处理(以下简称1#膜)，而另一个保持原状(以下简称2#膜)。相同的实验做了两次，每次开始之前分别测定了膜组件的清水比通量，第一次(1～26天)1#膜组件的清水膜比通量为26.6L/(h·m2·mH2O)，2#膜22.2L/(h·m2·mH2O)。第二次(29～50天)1#膜组件的清水膜比通量为23.0L/(h·m2·mH2O)，2#膜25.0L/(h·m2·mH2O)。两个膜生物反应器的运行参数完全相同(见表1)。使用的膜组件均为聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微滤膜组件，膜的公称孔径为0.22μm。(1)首先将尚未使用的微滤膜浸泡在膜生物反应器中，此时膜生物反应器内为清水。(2)配制铁盐水溶液(FeCl3)浓度为582.7mg/L(以铁计)。(3)配制碱溶液(NaOH)浓度为39.60mg/L。(4)利用计量泵将配制好的铁盐溶液和碱溶液连续加入进行预膜处理的生物反应器中，其中Fe3+与OH-的摩尔比为3∶1，反应器中的pH值维持在10左右。(5)维持盐、碱两种溶液在膜生物反应器中的水力停留时间为15分钟，预膜时的曝气量为200L/h，使铁盐溶液和碱溶液反应形成Fe(OH)3絮体。(6)进、出水流量为5L/h，整个预膜过程持续了48小时。最后利用泵抽出反应器中的水。在出水过程中，Fe(OH)3絮体已经均匀的涂布在膜表面了。经过50天的对比试验表明，在运行初期，预膜(1#膜)比通量快速下降，这个过程通常维持在1～3天左右，之后预膜(1#膜)的比通量呈平稳下降的趋势；未预膜(2#膜)的比通量在运行5～10天左右也经历一个快速下降期，但其下降速率小于预膜的下降速率；大约在运行10天以后，膜生物反应器进入稳定运行阶段，此后1#膜比通量在80％以上的时段中高于2#膜的比通量。在第19天，用清水对两支膜进行了清洗，1#膜比通量有大幅度恢复(为初始值的66.89％)，而2#膜的比通量则只恢复到初始值的23.84％。试验证明预膜对维持膜通量作用明显，并且经清洗后预膜通量有大幅度回升，这说明预膜可以减少膜污染中的不可逆部分。本专利技术的有益效果在于可明显延长膜的使用寿命，降低膜生物反应器的运行费用，并且预膜工艺的费用很低。本专利技术将直接推动膜生物反应器的广泛使用，从而提高水资源的利用率，缓解水资源紧张的现状。表1 膜生物反应器运行参数处理流量 水力停留 固体停留 混合液悬浮固体 膜表面积 膜公称孔径气水比L/h 时间 h时间 d浓度 mg/L m2μm4 5 302000～5000 40∶1 0.5 0.2权利要求1.，其特征在于由以下步骤完成(1)将尚未使用的微滤膜浸泡在膜生物反应器中，此时膜生物反应器内为清水。(2)配制浓度范围为100～1000mg/L(以铁计)的铁盐水溶液。(3)配制浓度范围为5～50mg/L的碱溶液(所用原料为NaOH，KOH等强碱溶液)。(4)将配制好的铁盐溶液和碱溶液按比例定量连续加入膜生物反应器中，如Fe3+与OH-的摩尔比为3∶1，并使反应器中的pH值维持在8～12。(5)维持铁盐溶液和碱溶液在膜生物反应器中的水力停留时间为5～30分钟，同时反应器中用曝气提供一定的紊动，使铁盐溶液和碱溶液反应形成Fe(OH)3絮体。(6)在预膜过程中，进入的溶液与出水是连续的，其持续时间大于12小时，而后利用静压或泵抽吸出反应器中的水。2.按照权利要求1所述的，其特征在于铁盐溶液以水处理中常见的铁盐絮凝剂为原料。全文摘要本专利技术涉及一种污水处理技术，提出应用铁盐和碱溶液来防止膜污染并维持膜通量的预膜方法。本专利技术将配制好的铁盐溶液和碱溶液按比例定量连续加入膜生物反应器中，并维持一定的pH值。铁盐溶液和碱溶液在膜生物反应器中的水力停留时间为5～30分钟，同时反应器中用曝气提供一定的紊动，使铁盐溶液和碱溶液反应形成Fe(OH)文档编号C02F3/10GK1480409SQ0313041公开日2004年3月10日 申请日期2003年7月18日 优先权日2003年7月18日专利技术者顾平, 张颖, 布多, 顾 平 申请人:天津大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
防止膜污染并维持膜通量的预膜制备方法，其特征在于由以下步骤完成：（１）将尚未使用的微滤膜浸泡在膜生物反应器中，此时膜生物反应器内为清水。（２）配制浓度范围为１００～１０００ｍｇ／Ｌ（以铁计）的铁盐水溶液。（３）配制浓度范围为５～ ５０ｍｇ／Ｌ的碱溶液（所用原料为ＮａＯＨ，ＫＯＨ等强碱溶液）。（４）将配制好的铁盐溶液和碱溶液按比例定量连续加入膜生物反应器中，如Ｆｅ↑［３＋］与ＯＨ－的摩尔比为３∶１，并使反应器中的ｐＨ值维持在８～１２。（５）维持铁盐溶液和碱溶液 在膜生物反应器中的水力停留时间为５～３０分钟，同时反应器中用曝气提供一定的紊动，使铁盐溶液和碱溶液反应形成Ｆｅ（ＯＨ）↓［３］絮体。（６）在预膜过程中，进入的溶液与出水是连续的，其持续时间大于１２小时，而后利用静压或泵抽吸出反应器中的水 。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾平，张颖，布多，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]