一种强化微滤-纳滤污水资源化处理的系统及方法技术方案

一种污水资源化处理的系统及方法，该系统包括混凝单元、微滤单元、纳滤单元、曝气单元和化学清洗单元。该方法包括原污水与混凝剂混合搅拌后泵入微滤膜池，通过混凝沉淀与微滤膜分离实现污水固液分离，浓缩污水中碳源；微滤出水泵入纳滤膜柱进行深度处理，获得高品质出水。混凝反应可以减缓膜污染速度，延长膜分离的可持续性，提高出水水质，改善污水固液分离特性。本发明专利技术作为污水资源与能源回收利用的处理系统与方法，实现了高效碳源浓缩和再生水生产，分离效果好，系统运行稳定。系统运行稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种强化微滤
‑
纳滤污水资源化处理的系统及方法


[0001]本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种“强化微滤
‑
纳滤”污水资源化处理的系统及方法。

技术介绍

[0002]污水中所含有的有机碳是一类富含能量的还原性物质，据估算城市污水中每g COD(化学需氧量)所蕴含的能量约为13
‑
14KJ，远超过其处理能量所需，如果捕获提取污水中的部分COD化学能，理论上可以实现能耗的完全自给甚至可以变成能量输出厂。目前主流的活性污泥法在处理城市污水时，约有50％
‑
55％的有机碳能源会以CO2的形式排放到大气中，出水中的有机碳源约占10％左右，剩余的35％
‑
40％有机碳源以微生物形式富集在剩余污泥中，可回收部分较少，造成了大部分碳源的流失。基于“碳源浓缩分离”的直接膜过滤技术可以实现对碳源有效截留，有机污染物在尽量减少好氧过程的情况下完成在浓缩液中的有效富集，后续通过厌氧技术可实现对浓缩液中截留碳源的能源转化和物质再利用，这一系统不仅去除了污水中的污染物，而且回收了有机碳源，实现了污水处理的可持续发展。

技术实现思路

[0003]本申请的一个目的提高污水处理效率，同时回收碳源。
[0004]本申请通过对污水进行预混凝过程而强化了膜过滤，实现水中悬浮颗粒物及胶体粒子的聚集，从而改善污水固液分离特性和膜过滤特性，减缓膜污染，提高膜过滤的可持续性。
[0005]具体采用的污水处理方法包括：
[0006](1)在污水中加入混凝剂形成混凝溶液，混凝剂的加入浓度为20～50mg/L；
[0007](2)混凝溶液进行微滤，得到滤液以及截留下的浓缩液。
[0008]在浓缩液中含有高浓度的COD。
[0009]在进一步的，滤液再进行纳滤，回收纳滤后的出水。
[0010]通过上述方法提高了污水处理效率，且微滤得到的含高浓度COD的浓缩液，可以通过厌氧过程对其进行能量回收。
[0011]进行污水处理的系统包括：包括混凝单元、微滤单元、纳滤单元和曝气单元，所述混凝单元与微滤单元相连；所述微滤单元与纳滤单元相连；曝气单元与微滤单元相连。
[0012]本申请中使用化学混凝剂将污水中的大颗粒及胶体态碳源聚集成颗粒态进行碳源预浓缩，改善污水固液分离特性，提高了浓缩分离效率，进一步提高出水水质，提高膜过滤的可持续性。
[0013]本申请中使用铁系混凝剂，相比其他混凝剂，铁离子的存在可以在后续厌氧处理过程中促进直接种间电子传递，还可以增强产甲烷菌活性，从而强化厌氧过程，促进有机物氧化产甲烷，更利于后续浓缩液中碳源的回收再利用，是实现污水资源化的优选参数。
附图说明
[0014]图1为本申请的污水处理的系统的示意图；
[0015]其中：1.进水细格栅；2.进水泵；3.混凝剂药箱；4.加药计量泵；5.搅拌装置；6.混凝池；7.微滤提升泵；8.电磁阀；9.微滤膜池；10.电磁阀；11.微滤产水泵；12.微滤反洗泵；13.微滤膜组件；14.曝气泵；15.曝气管；16.电磁阀；17.浓缩污水池；18.微滤水箱；19电磁阀；20.保安过滤器；21.纳滤加压泵；22.纳滤膜组件；23.纳滤膜柱；24.电磁阀；25.纳滤浓水箱；26.电磁阀；27.电磁阀；28.纳滤水箱；29.清洗剂药箱；30.化学清洗泵；31.保安过滤器；32.电磁阀；33.电磁阀。
具体实施方式
[0016]为使本申请要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0017]“纳滤”是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。
[0018]一种污水处理方法包括：
[0019](1)在搅拌的条件下，在污水中加入混凝剂形成混凝溶液，混凝溶液中混凝剂的浓度为20～50mg/L；
[0020](2)混凝溶液进行微滤，得到滤液以及纳滤处理后，得到滤液以及截留下的浓缩液。
[0021]所述的混凝剂包括氯化铁、硫酸亚铁和/或聚合硫酸铁。
[0022]混凝剂Fe
3+
的浓度在9～12g/L。
[0023]在混凝过程中，分为两个搅拌阶段，第一阶段混凝的速度梯度为600s
‑1‑
750s
‑1；第二阶段混凝的速度梯度为75s
‑1‑
85s
‑1。
[0024][0025]其中，P表示搅拌功率W，V表示水样体积m3，μ表示水的动力粘滞系数pa.s。在某些实施方式中，第一阶段搅拌1～2min，第二阶段搅拌30～60min。第一阶段快速搅拌，使混凝剂瞬间、快速、均匀地分散到水中，避免药剂分散不均匀，造成局部药剂浓度过高，影响混凝剂自身水解及其与水中胶体(或杂质颗粒)的作用。第二阶段使快速搅拌时生成的微絮凝体进一步成长成粗大、密实的絮凝体，易于后续固液分离。
[0026]在本申请污水通常指生活污水。生活污水是居民日常生活中排出的废水，主要来源于居住建筑和公共建筑，如住宅、机关、学校、医院、商店、公共场所及工业企业卫生间等。生活污水所含的污染物主要是有机物(如蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮等)和大量病原微生物(如寄生虫卵和肠道传染病毒等)。
[0027]生活污水中通常含有COD 200～500mg/L。
[0028]在本申请中的污水未经过生化处理，只需经过物理方法将大颗粒的杂质除去即可。
[0029]在某些实施方式中，微滤用的膜材质为芳香族聚酰胺、醋酸纤维素或氧化铝，平均微孔孔径在0.1～0.5μm。
[0030]在某些实施方式中，所述纳滤用的膜材料为醋酸纤维素、磺化聚砜、磺化聚醚砜或聚乙烯醇，平均微孔孔径在1～2nm。
[0031]在某些实施方式中，在微滤过程中，进行间歇式曝气。
[0032]优选的，在微滤过程中，每隔5min～10min曝气一次。每次曝气时间控制在30s～1min。
[0033]在微滤过程中增加曝气操作，可以将上述加入混凝剂的混凝液中的固液高效分离，提高浓缩分离效率，进一步提高出水水质。
[0034]本申请经纳滤后的水中COD的浓度小于20mg/L。
[0035]在本申请的污水处理方法中，在污水中加入适量的混凝剂进行混凝以后，形成较大颗粒的絮凝体，经过过滤处理，可收集到COD浓度较高的浓缩液，且过滤装置的滤膜可使用时间长。换而言之，经过混凝处理后的混凝液更有利于微滤、纳滤，滤膜的反清洗或者更换周期长。尤其采用上述的搅拌条件形成的混凝体，具有更好的保护过滤装置的效果。
[0036]另一方面，一种污水处理的系统，包括混凝单元、微滤单元、纳滤单元和曝气单元，所述混凝单元通过管道与微滤单元相连；所述微滤单元通过管道与纳滤单元相连；曝气单元与微滤单元相连。
[0037]所述混凝单元包括：进水细格栅、混凝剂药箱、搅拌装置及混凝池；所述混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污水处理的系统，包括：包括混凝单元、微滤单元、纳滤单元和曝气单元，所述混凝单元与微滤单元相连；所述微滤单元与纳滤单元相连；曝气单元与微滤单元相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混凝单元包括：进水细格栅、混凝剂药箱、搅拌装置及混凝池；所述混凝池内设有搅拌装置。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述微滤单元包括微滤膜组件，微滤膜组件包括但不仅限于平板式、管式、碟管式或中空纤维式；所述曝气单元包括曝气管和曝气泵；所述曝气管位于微滤膜组件下方。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的系统，其特征在于，污水处理系统还包括化学清洗单元，包括清洗剂药箱和保安过滤器；清洗剂药箱经保安过滤器分别与微滤膜组件出水口和纳滤膜柱清洗剂入口相连。5.一种污水处理方法包括：(1)在污水中加入混凝剂形成混凝溶液，混凝溶液中混凝剂的浓度为20～50mg/L；(2)混凝溶液进行微滤，得到滤液以及截留下的浓缩液；优选地，滤液再...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子富，门玉，王雪梅，朱立新，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：