CN102849858A

CN102849858A - 使用spg膜进行微气泡曝气的废水生物处理方法

Info

Publication number: CN102849858A
Application number: CN2012103593442A
Authority: CN
Inventors: 刘春�; 张磊; 张静; 杨景亮; 吴根; 刘平
Original assignee: Hebei University of Science and Technology
Current assignee: Hebei University of Science and Technology
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN102849858B

Abstract

本发明公开了一种使用SPG膜进行曝气的废水生物处理方法，本发明将SPG膜进行微气泡曝气和采用生物膜反应器进行废水生物处理相结合，使微生物附着生长于载体上，避免了微气泡产生过程对微生物的影响，保证了微生物的活性和处理过程的正常运行，SPG膜系统产生微气泡对生物膜反应器进行曝气，以提供微生物降解有机污染物所需要的溶解氧，使得废水生物处理过程能够稳定运行。

Description

使用SPG膜进行微气泡曝气的废水生物处理方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种使用SPG膜进行微气泡曝气的废水生物处理方法。

背景技术

曝气是废水生物处理工艺的基本过程，也是动力消耗的主要环节，约占动力成本的45％-75％。现有的曝气技术主要包括气泡曝气和表面曝气，其中气泡曝气技术应用最为广泛，根据气泡尺寸可以分为大气泡曝气和小气泡曝气。曝气的主要目的是为好氧微生物去除污染物提供溶解氧，而目前气泡曝气技术的氧利用效率为15％-40％。因此，在废水生物处理中应用新型的曝气技术，以提高曝气过程中氧利用效率是非常必要的。

由于减少气泡尺寸可以显著提高气泡曝气的氧传质速率和效率，因此微气泡曝气技术越来越受到关注。微气泡尺寸很小(一般直径小于50μm)，因此比表面积很大而上升速率很小，气-水接触时间长，接触面积大，有助于提高氧传质速率和效率。微气泡的产生方法与传统气泡曝气方法具有显著差异，主要方法包括气-水旋流法、机械搅拌法、超声波法，以及SPG膜法等。微气泡产生方式的主要特征是需要存在液体输送设备(主要是泵)，为微气泡产生提供一定流速的液相。并非所有的微气泡产生方法都可以应用于曝气过程，目前来看，气-水旋流法和SPG膜法较适于微气泡曝气。

SPG膜是一种多孔玻璃膜，其母体是Na₂O-CaO-MgO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂无机玻璃，通过酸浸处理将B₂O₃等成分溶出分离，而形成单一孔径的圆柱形膜孔。和其他的多孔膜材料相比，SPG 膜孔径分布很窄，而且通过控制制备过程，可以得到各种不同孔径的SPG膜。

以SPG膜为介质，利用气相分散过程可以产生微气泡。其具体过程是具有一定压力的空气透过SPG膜进入液相，在液相中分散形成微气泡，所形成微气泡的尺寸和获得的空气量可以通过SPG膜孔径和膜面积来控制，这个特点有利于SPG膜微气泡曝气的大规模应用和优化。SPG膜微气泡曝气技术在臭氧传质中已有研究报道，但在废水生物处理曝气中的应用研究还未见报道。

事实上，由于微气泡及其产生方式的独特性质，因此微气泡曝气技术在废水生物处理中的应用受到很多限制，几乎没有相关的研究报道。其主要问题是废水生物处理过程多以活性污泥为基础，而微气泡及其产生方式对活性污泥性质具有显著影响，可以造成污泥上浮、污泥破碎等现象，使得废水生物处理过程难以进行。因此，开发微气泡曝气技术与废水生物处理的适宜结合方式是关键问题。

发明内容

现有的气泡曝气和表面曝气技术虽然成熟可靠，但氧传质效率较低。新型微气泡曝气技术可以提供较高的氧传质效率，但微气泡曝气技术与废水生物处理缺乏有效、可靠的结合方式，限制了其应用。本发明的目的是提供一种SPG膜微气泡曝气技术与废水生物处理相结合的方法，为SPG膜微气泡曝气技术在废水生物处理中的应用提供了可行途径，提高了废水生物处理过程的氧利用率。为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案：

本发明一方面涉及一种废水处理方法，其特征在于使用SPG膜进行微气泡曝气，以生物膜反应器中的混合液作为循环液体将曝气通入含有废水的生物膜反应器中，所述的生物膜处理器中有用于废水生物处理的微生物，微生物附着生长于反应器中的载体上。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述的生物膜反应器选自固定软性纤维载体生物膜反应器和/或悬浮球形载体生物膜反应器。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的微气泡曝气是指空气通过SPG膜孔进入循环液体产生微气泡，穿过SPG膜的空气压力控制在0.2-0.3MPa。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的空气通量控制在1.15到1.51m³/(m²·h)，m²是指SPG膜的有效工作面积。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的循环液体流速控制在＞1.0m/s。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的废水是生活污水，COD的去除能力控制在6.5-7.5kg/(m²·d)，m²是指SPG膜的有效工作面积。

本发明将SPG膜进行微气泡曝气和采用生物膜反应器进行废水生物处理相结合，使微生物附着生长于载体上，避免了微气泡产生过程对微生物的影响，保证了微生物的活性和处理过程的正常运行，SPG膜系统产生微气泡对生物膜反应器进行曝气，以提供微生物降解有机污染物所需要的溶解氧，使得废水生物处理过程能够稳定运行。

附图说明

图1：废水处理方案示意图。

具体实施方式

实施例1

接下头结合图1所示的示意图对本发明的具体实施方式进行详细说明，本发明的SPG膜微气泡曝气系统包括管式SPG膜、供气系统和液体循环系统三部分组成，其中供气系统包括空压机、调压阀、气压表、气体流量计，液体循环系统包括循环泵、水压表、液体流量计。在废水处理过程中，SPG膜系统产生的空气微气泡从底部进入生物膜反应器，微气泡在缓慢上升过程中，其中的氧气迅速溶解至液相。液相中的溶解氧和污染物通过扩散过程进入生物膜，生物膜内的异样微生物利用溶解氧通过好氧降解过程将污染物代谢去除。空压机可提供0.6-0.8MPa压力的压缩空气，经过调压阀调节后，空气压力可以降低至0.2-0.3MPa，空气通过SPG膜孔进入循环液体产生微气泡。空气压力和循环液体压力之差定义为跨膜压差。跨膜压差决定了透过SPG膜的空气通量，因此通过调节空气压力改变跨膜压差，进而改变空气通量。当空气通量较大时，则会产生较大的气泡，因此需要将空气通量控制在较低的水平，以保证产生微气泡。本发明将空气通量控制在1.15 to 1.51m³/(m²·h)。此外，本发明采用生物反应器中的混合液作为循环液体，循环液体流速也会对微气泡产生造成影响，本发明将循环液体流速控制在＞1.0m/s，可以保证微气泡产生。采用本发明的废水处理方案对城市生活污水进行处理，进水COD浓度为300-500mg/L，处理出水的COD浓度＜40mg/L，平均去除率＞90％，COD去除负荷可以达到0.7-0.9kgCOD/(m³·d)

在固定软性纤维载体的生物膜反应器中，采用SPG膜微气泡曝气技术进行微气泡曝气，处理生活污水，COD的去除能力控制在6.69kgCOD/(m²·d)(以SPG膜面积计)，微气泡曝气的氧利用率可以达到接近100％(此处，氧的利用率计算为去除的污染物在好氧降解中所消耗的溶解氧的量与微气泡曝气所提供的空气中氧的总含量之比)。

在悬浮球形载体的生物膜反应器中，采用SPG膜微气泡曝气技术进行微气泡曝气处理生活污水，COD的去除能力控制在6.88kgCOD/(m²·d)(以SPG膜面积计)，微气泡曝气的氧利用率可以达到接近100％(此处，氧的利用率计算为去除的污染物在好氧降解中所消耗的溶解氧的量与微气泡曝气所提供的空气中氧的总含量之比)。

当理解的是，本发明的具体实施例仅仅是出于示例性说明的目的，其不以任何方式限定本发明的保护范围，本领域的技术人员可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种废水处理方法，其特征在于使用SPG膜进行微气泡曝气，以生物膜反应器中的混合液作为循环液体将曝气通入含有废水的生物膜反应器中，所述的生物膜处理器中有用于废水生物处理的微生物，微生物附着生长于反应器中的载体上。

2.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的生物膜反应器选自固定软性纤维载体生物膜反应器和/或悬浮球形载体生物膜反应器。

3.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的微气泡曝气是指空气通过SPG膜孔进入循环液体产生微气泡，穿过SPG膜的空气压力控制在0.2-0.3MPa。

4.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的空气通量控制在1.15到1.51m³/(m²·h)，m²是指SPG膜的有效工作面积。

5.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的循环液体流速控制在＞1.0m/s。

6.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的废水是生活污水，COD的去除能力控制在6.5-7.5kg/(m²·d)，m²是指SPG膜的有效工作面积。