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CN1238278C - 废水处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废水净化方法和装置，其中在固定床(1)中，特别是在滴滤阶段，对待净化的废水(6)进行生物净化，对固定床(1)的出水(12)进行死端式膜过滤(2)，并通过反冲洗除去截留的固体。用这种方式，可确保废水(6)在固定床(1)中被净化到净化后的废水水质可作为非饮用水，特别是用于灌溉的可重新利用的程度。此外，采用死端式膜过滤的优点是，与交叉流膜过滤方式相比，其能量消耗低，且死端式膜过滤装置占据的空间比传统的最终沉淀池和砂滤池要小。

Description

废水处理方法和装置
本发明涉及一种废水净化方法，其中对待净化的废水进行生物净化，并且对来自固定床的出水进行死端式膜过滤，同时通过反冲洗除去所截留的固体；本发明还涉及一种相应的处理装置。
在一些水资源匮乏的国家，废水也是一种重要且潜在的非饮用水水资源。一方面，用净化后的废水代用可以更好地利用水资源，另一方面，可保留天然水源用作饮用水。然而，为了保证净化后废水，特别是乡镇废水重新使用的安全性，有几个基本要求必须满足。
一个要求是，残余有机污染物的量要尽可能低。根据现有技术，借助于固定床，例如滴滤或渗滤阶段，通过简单的技术方式就可以达到这一要求，由于固定床结构简单，因此特别适用于世界上工业相对不发达地区。由于废水是主要的传染性疾病的传染源，因此第二个也是更重要的一个要求与处理后废水的卫生质量有关，而固定床不能满足该要求。
根据现有技术，尽管使用砂滤器能改善固定床的出水水质，但是滤出液的水质仍然不适于重新使用。此外，出于卫生学上的原因，必须对大量的氯进行检测，因为氯会形成有毒的有机氯物质(THM)。
从美国专利US-A-5230803，人们知道了一种在固定床中对废水进行生物净化，然后再进行死端式过滤的废水净化方法和装置。
本发明的一个目的是为克服上述缺陷，以采用固定床净化废水，并且使净化后废水的水质允许作为非饮用水，尤其是灌溉重新使用。
本发明方法的特征见权利要求1。相应的处理装置的特征见权利要求4。
微滤膜和超滤膜都可以用于死端式膜过滤。由于这种运行模式，以及膜截留固体，因此在过滤期间，膜组件或膜过滤设备内多个膜组件中的固体浓度会增加。优选地定期用专用装置从膜表面冲走这些固体，并从系统中除去。
无论那种膜组件(管式、垫式、板式和中空纤维组件)，本发明都可使用。
在从属权利要求中给出了本发明装置的其它优选实施方式。
在生物处理后对废水进行膜过滤具有下列优点：
-根据各合适的孔径，膜相当于绝对阻挡层，
-悬浮的有机固体能被完全截留，出水没有颗粒物质，
-能确实地减少病原细菌，且还能将病毒微粒的数量大大降低，
-就卫生质量来说，该装置的出水满足WHO对不受限制的灌溉用途的要求。
此外，采用死端式膜过滤的优点是，与交叉流膜过滤方式相比，其能量消耗低，且死端式膜过滤装置占据的空间比末级沉淀池和砂滤池要小，它们通常设置在固定床的下游，尤其是在滴滤阶段。
此外，净化后的废水(滤出液)还能用于定期反冲洗，由此显著地降低新鲜水的消耗。
为了对膜组件进行更有效地清洗，还可以通过引入气体特别是空气帮助进行反冲洗。在这种情况下，垂直设置的组件能均匀且更有效地分布及混合冲洗用的空气和液体。
至少一些固体含量高的冲洗液体被输送到与固定床反应器上游相连的初级澄清阶段。
另一方面，或者对部分冲洗液体，可以将反冲洗过程产生的冲洗液体作为过量泥浆排出。由此，可以缓解固定床初级澄清阶段的负荷。
在固定床的出水中添加絮凝剂，使固体凝聚成更大的絮凝物，以便废水更容易被过滤，膜过滤装置的组件更易于被反冲洗。
在反冲洗过程中，通过投加清洁剂和/或消毒剂，可用省时和经济方式，对膜进行清洗。
为了分离出固体，当将固定床的出水输送到末级沉淀步骤，然后再到死端式膜过滤时，由于废水中的固体含量较低，所以过滤能力提高了，延长了反冲洗操作和清洗操作的间隔。由此，已经存在的末级沉淀阶段能够被包括在本发明的方法中。
下面参照附图通过实施例描述本发明的内容，图中是膜过滤装置，下文简称为过滤装置在净化设备中的集成。
用过滤单元2处理生物净化后的废水。在该净化设备中，原废水6穿过栏污栅30、沉沙池31和初澄清池4，该池被设计成带有污泥排出口7的双层沉淀池。将经过初步沉淀的废水8输送到带有过滤床11的滴滤池反应器1中。直接从滴滤池反应器1下方的池壁(未示出)，以恒定流量从滴滤池反应器1中排放出水12，和/或者直接借助于管36，用潜水泵从末级沉淀池22排走处理后的水。出水12流入絮凝池23中，借助于计量泵34向上述絮凝池加入经过计量的来自絮凝剂贮槽25的絮凝剂。借助于离心泵13将来自絮凝池23的废水输送到过滤装置2。
在反冲洗过程中，可借助于切断旋塞20关闭输送管35。
在过滤器组件14的顶端，有一个两通阀19(冲洗水阀)。在过滤过程中，该冲洗水阀19是关闭的，由此形成所谓的“死端”。由于过滤器组件14能截留固体，由此形成了悬浮固体的附加过滤层。滤液15沿径向穿过膜，并穿过滤液阀18流入滤液贮槽3中。滤液15流过流量计(未示出)并被收集在滤液贮槽3中。可借助于滤液出口21排放滤液。
在反冲洗过程中，借助于反冲洗泵17迫使滤液反向流入过滤器组件14，上述反冲洗泵设置在滤液贮槽3中，并被设计成例如潜水泵。三通阀(滤液阀18)在两个流向之间转换。在反冲洗过程中，打开冲洗水阀19，以便排放冲洗水16。可通过流量计32确定冲洗水的水量。
在反冲洗之前，通过在后续反冲洗过程中，排掉过滤器组件14中的液体，能实现更好的清洁效果。在排放过程中，关闭切断旋塞20，并打开冲洗水阀19和切断旋塞37。
为确保生物量水力排放，在滴滤池反应器1中需要达到0.5-1的反冲洗流速，这可通过将冲洗水16回流到初澄清池4来达到。
通过改进反冲洗，可以消除由于废水中固体含量高而引起的膜组件的固有堵塞问题。
改进的反冲洗过程的特征在于用空气和水组合冲洗。在这种改进中，在反冲洗之前以及反冲洗过程中，在进料侧将大量的空气鼓入过滤组件中。由此，使固体滤饼被疏松，并且更容易运送。为此，冲洗空气27的入口设置在膜组件进口的前方。在反冲洗模式中，除了供给水流以外，借助于压缩器28鼓入辅助空气。采用合适的膜，能将空气引到滤液侧。
过滤器组件14可以水平设置，但是为了更好地分布冲洗空气27，还可以垂直设置膜组件。在后一布局中，采用下列运行模式，改进后的反冲洗即使在固体含量高的情况下，也不会出现堵塞现象：
-20-30分生产时间(过滤)
-20秒进水正冲洗
-20秒滤液反冲洗
-20秒滤液反冲洗和进水+空气混合物的正冲洗。
同时使用化学试剂能进一步改善反冲洗。用这种方式，此外还大大减少膜的无机、有机和生物污垢。
根据污垢的种类和强度，可采用不同浓度的化学试剂。在附图所示的工厂中，已经证实用酸反冲洗，随后用次氯酸盐冲洗是非常有效的。
在化学试剂的反冲洗过程中，借助于隔膜泵33在反冲洗液流中定量加入化学清洁剂和/或消毒剂29。可以调节化学反冲洗的时间，以及化学反冲洗的时间间隔，这取决于废水的污染程度以及环境温度。
如实施例所述的设备具有下列特征：滴滤床反应器1的出水中含有80-100mg/l能被滤出的物质，CSB(化学需氧量)为100-150mg/l。末级沉淀池22的出水含有10-60mg/l能被滤出的物质，CSB为55-90mg/l。絮凝时间为15-20分钟。用蠕动泵作为絮凝剂的计量泵34。
过滤装置2包含总膜表面积为5.1m2的过滤组件14。膜材料是PVDF(聚偏氟乙烯)。
基于从实验室试验得到的现有知识，在生产过程中应使滤液保持恒定。通过增加进水压力，可补偿膜阻力的升高。优选地平均进水压力为0.3-0.6巴，但最大是0.8巴。

Claims (7)

1.一种废水净化方法，其中对待净化的废水(6)进行生物净化，并且对出水(12)进行死端式膜过滤(2)，其中通过反冲洗除去所截留的固体，其特征在于在滴滤阶段(1)进行生物净化，其中在膜过滤前在来自滴滤阶段(1)的出水(12)中添加絮凝剂(24)；在反冲洗液流中添加化学清洁剂和/或消毒剂(29)；通过引入气体(27)帮助进行反冲洗；将产生的冲洗液(16)输送到连接在滴滤阶段(1)上游的初澄清阶段(4)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于用来自死端式膜过滤(2)的滤液(15)进行反冲洗。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在反冲洗过程中产生的冲洗液(16)作为过量泥浆排出。
4.一种废水净化装置，包括用于生物净化的固定床反应器(1)，其中在出口侧，在固定床反应器(1)的下游，设置有死端式膜过滤单元(2)，用于净化来自固定床反应器(1)的出水(12)，其特征在于固定床反应器(1)是滴滤池反应器；为了排放冲洗液(16)，死端式膜过滤单元(2)的冲洗水阀(19)与滴滤池反应器(1)的初澄清池(4)相连；在出口侧，在滴滤池反应器(1)的下游，设置有在出水(12)中添加絮凝剂(24)的装置(25，34)；设置有用于对截留的固体进行反冲洗的装置(17、18)，该装置(17、18)有用于添加化学清洁剂和/或消毒剂(29)的装置(33)；设置有帮助进行反冲洗的装置(28)，用于向死端式膜过滤单元(2)引入气体(27)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于死端式膜过滤装置(2)有微滤膜或超滤膜。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于设置用于收集来自死端式膜过滤单元(2)的滤液(15)的滤液贮槽(3)，该滤液贮槽(3)与用于进行反冲洗的装置(17、18)相连。
7.根据权利要求4-6中任一权利要求所述的装置，其特征在于死端式膜过滤单元(2)有垂直设置的过滤器组件(14)。
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