CN107174974A - 动态膜过滤装置及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动态膜过滤装置及其运行方法，涉及污水处理的技术领域，动态膜过滤装置包括支撑网、填料、外壳以及出水管；支撑网设置在外壳的内部，且支撑网将外壳的内部分为进水腔和产水腔；填料设置在支撑网的上表面；出水管与产水腔连通；填料为不可压缩材料，且填料呈颗粒状。在污泥混合液经过支撑网和填料的过程中，由于渗透压力的作用，污泥絮体压缩的越来越密实。因为填料为不可压缩材料，其能起到支撑骨架的作用，将大部分的渗透压力作用抵消，减缓了滤饼层被压缩的现象，从而保证留有过水的通孔，提高运行通量，从而提高了污水净化的效率。另外，填料还能够加快最初支撑网拦截污泥絮体形成滤饼层的过程，有效减少了成膜时间。

Description

动态膜过滤装置及其运行方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种动态膜过滤装置及其运行方法。

背景技术

动态膜技术主要用于生活废水及工业废水的处理，其形成的过程是粗孔支撑材料表面不断截留过滤介质，使得有效过滤层逐渐附着成熟的过程。

在运行过程中，首先在膜的表面先形成一层滤饼层，以滤饼层取代膜介质的作用，进行污水的处理。当滤饼层的阻力达到一定值时，水的运行通量降低，此时需要进行反冲洗；将压实的滤饼层冲洗干净，以重新形成滤饼层，继续对污水进行过滤。

但是，现有技术中的动态膜的稳定运行通量较低，降低了污水净化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态膜过滤装置及其运行方法，以改善了现有技术中存在的动态膜的稳定运行通量较低，降低了污水净化效率的技术问题。

本发明提供的动态膜过滤装置，包括支撑网、填料、外壳以及出水管；支撑网设置在外壳的内部，且支撑网将外壳的内部分为进水腔和产水腔；填料设置在支撑网的上表面；出水管与产水腔连通；填料为不可压缩材料，且填料呈颗粒状。

进一步的，动态膜过滤装还包括进气管和回流管；进气管的一端与大气连通，另一端与产水腔连通；回流管的一端与产水腔连通，另一端与进水腔连通。

进一步的，动态膜过滤装置还包括曝气管；曝气管设置在填料的上方，曝气管用于与曝气机构连通。

进一步的，动态膜过滤装置还包括气洗管道；气洗管道的一端与产水腔连通，另一端用于与供气机构连通；气洗管道用于向支撑网和填料喷气。

进一步的，动态膜过滤装置还包括水洗管道和供水机构；水洗管道的一端与产水腔连通，另一端与供水机构连通；水洗管道用于向支撑网和填料喷水。

进一步的，填料为磁性材料；外壳的外部，靠近产水腔的一端设置有磁铁。

进一步的，供水机构包括储水箱；储水箱内设置有净水或者药剂。

进一步的，支撑网上设置有涂膜。

进一步的，支撑网为不锈钢材质，填料为石英砂。

一种动态膜过滤装置的运行方法，该方法包括以下步骤：

1)将进气管与产水腔连通；

2)利用曝气管向填料和支撑网曝气；

3)将污泥混合液通入进水腔；

4)利用回流管将产水腔的液体回流至进水腔；

5)当支撑膜和填料的表面形成动态膜后，利用出水管将净化后的污水排出产水腔；

6)当运行通量降低到预定值时，将气洗管道与产水腔连通，令气洗管道向支撑网和填料喷气；

7)将水洗管道与产水腔连通，令水洗管道向支撑网和填料喷水；

8)重复步骤1-7。

本发明提供的动态膜过滤装置，在使用过程中，使用者先将污泥混合液通入进水腔，在经过支撑网和填料时，污泥混合液中的微生物在支撑网的表面形成凝胶层，污泥混合液中的污泥絮体堆积在支撑网和填料的表面形成滤饼层；接着通入的污泥混合液在经过凝胶层和滤饼层时，污泥絮体能够被凝胶层和滤饼层阻挡，从而令流入至产水腔中的污泥絮体减少，达到污水净化的效果，最后将净化后的污水通过出水管排出外壳。其中，凝胶层和滤饼层共同构成动态膜。

污泥絮体具有可压缩的特性，在污泥混合液经过支撑网和填料的过程中，由于渗透压力的作用，污泥絮体越来越多，压缩的也越来越密实。因为填料为不可压缩材料，这时填料能够起到支撑骨架的作用，将大部分的渗透压力作用抵消，减缓了滤饼层被压缩的现象，从而保证留有过水的通孔，提高运行通量，从而提高了污水净化的效率。

另外，由于填料设置在支撑网的上表面，本身形成了一定厚度的滤层，这样能够加快最初支撑网拦截污泥絮体形成滤饼层的过程，有效减少了成膜时间。填料设置为颗粒状有利于增大运动通量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的动态膜过滤装置的结构示意图；

图2为图1中的A部放大图；

图3为本发明实施例提供的动态膜的结构示意图；

图4为本发明运行方法的步骤框图。

图标：1-支撑网；2-填料；3-外壳；4-出水管；5-进水腔；6-产水腔；7-进气管；8-回流管；9-曝气管；10-气洗管道；11-水洗管道；12-供水机构；13-第一阀门；14-第一流量计；15-第二阀门；16-第二流量计；17-第三阀门；18-鼓风机；19-连接管；20-第四阀门；21-第四流量计；22-第五阀门；23-第五流量计；24-第六阀门；25-第六流量计；26-滤饼层；27-凝胶层；28-动态膜；29-保护罩。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的动态膜过滤装置的结构示意图；图2为图1中的A部放大图；图3为本发明实施例提供的动态膜的结构示意图；如图1、图2和图3所示，本实施例提供的动态膜过滤装置，包括支撑网1、填料2、外壳3以及出水管4；支撑网1设置在外壳3的内部，且支撑网1将外壳3的内部分为进水腔5和产水腔6；填料2设置在支撑网1的上表面；出水管4与产水腔6连通；填料2为不可压缩材料，且填料2呈颗粒状。

其中，支撑网1的材料可以为多种，例如：支撑网1可以为涤纶网或者绢布等等。

进一步的，填料2应铺设在基膜上。

进一步的，外壳3的形状可以为多种，例如：球形或者长方体等等。

进一步的，外壳3的内部应设置有用于固定支撑网1的固定结构，例如：外壳3的内部可设置有固定支撑网1的固定卡扣。固定卡扣包括支撑部和夹紧部，支撑部固定连接在外壳3的内壁上，夹紧部与支撑部铰接。在使用过程中，使用者将支撑网1放入外壳3内部，并令支撑网1的外沿的一面与支撑部的靠近夹紧部的一面抵接，接着将夹紧部压在支撑网1外沿的另一面，以夹紧支撑网1，从而令支撑网1与外壳3固定连接。

又如：外壳3的内部还可以设置其他用于固定支撑网1的固定结构有固定凹槽，支撑网1的外沿上可设置有与固定凹槽相配合的凸起。

固定机构的设置能够保证支撑网1的稳定性，防止由于水流或者曝气的原因造成支撑网1移位；还能够方便使用者拆卸更换支撑网1或者对支撑网1进行离线清洗。

进一步的，外壳3可选用防腐材质或者外壳3的内表面涂有防腐涂层。

进一步的，出水管4上可设置有第一阀门13和第一流量计14。在使用过程中，第一阀门13打开以令产水腔6中的水流出，第一流量计14用于控制水的流量。

进一步的，较佳地，进水腔5设置在产水腔6的上方，这样填料2无需固定在支撑网1上，通过自身重力即可铺设在支撑网1上；通入的污泥混合液能够由于重力作用从进水腔5直接经过支撑网1和填料2进入到产水腔6，最终从出水管4排出。

本实施例提供的动态膜过滤装置，在使用过程中，使用者先将污泥混合液通入进水腔5，在经过支撑网1和填料2时，污泥混合液中的微生物在支撑网1的表面形成凝胶层27，污泥混合液中的污泥絮体堆积在支撑网1和填料2的表面形成滤饼层26；接着通入的污泥混合液在经过凝胶层27和滤饼层26时，污泥絮体能够被凝胶层27和滤饼层26阻挡，从而令流入至产水腔6中的污泥絮体减少，达到污水净化的效果，最后将净化后的污水通过出水管4排出外壳3。其中，凝胶层27和滤饼层26共同构成动态膜28。

在污泥混合液经过支撑网1和填料2的过程中，污泥絮体具有可压缩的特性，由于渗透压力的作用，污泥絮体越来越多，压缩的也越来越密实。因为填料2为不可压缩材料，这时填料2能够起到骨架支撑的作用，将大部分的渗透压力作用抵消，减缓了滤饼层26被压缩的现象，从而保证留有过水的通孔，提高运行通量，从而提高了污水净化的效率。

另外，由于填料2设置在支撑网1的上表面，本身形成了一定厚度的滤层，这样能够加快最初支撑网1拦截污泥絮体形成滤饼层26的过程，有效减少了成膜时间。填料2设置为颗粒状有利于增大运动通量。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步的，动态膜过滤装置还包括进气管7和回流管8；进气管7的一端与大气连通，另一端与产水腔6连通；回流管8的一端与产水腔6连通，另一端与进水腔5连通。

其中，回流管8上可设置有第二阀门15和第二流量计16。在使用过程中，第二阀门15打开以令产水腔6中的水回流到进水腔5中，第二流量计16用于控制水的流量。

进一步的，进气管7上可设置有第三阀门17。在使用过程中，使用者打开或者关闭第三阀门17，以令产水腔6与大气连通或者断开。

进一步的，进气管7的最高点的高度应大于外壳3的上表面的高度，以免第三阀门17打开时，产水腔6内的液体从进气管7流出。

进一步的，回流管8上可设置有抽水泵，在使用过程中，使用者打开抽水泵将产水腔6中的液体抽入回流管8，并流入进水腔5。抽水泵的设置能够加快回流速度，提高污水净化效率。

本实施例中，在使用过程中，使用者先将进气管7与产水腔6连通，令外壳3内部的气压与外部大气压一致，防止通入污泥混合液时产生负压，影响运行。当动态膜28没有达到成膜标准时，使用者利用回流管8将产水腔6中的污泥混合液反复通入进水腔5中，以令污泥混合液反复经过支撑网1和填料2，使污泥絮体形成动态膜28，进而实现之后的污水净化功能。回流管8的设置能够提高污泥混合液的利用率，保证从出水管4流出的液体均为净化完成的净水。

如图1和图2所示，在上述实施例的基础上，进一步的，动态膜过滤装置还包括曝气管9；曝气管9设置在填料2的上方，曝气管9用于与曝气机构连通。

其中，曝气管9可设置为多个，多个曝气管9在外壳3的内部沿水平方向间隔设置。这种设置能够向外壳3内提供更多且更加均匀的氧气。

进一步的，外壳3的内部可设置有固定卡箍等固定结构，以保证曝气管9的稳定性。

进一步的，曝气机构可以包括鼓风机18和连接管19。

进一步的，连接管19上可设置有第四阀门20和第四流量计21。在使用过程中，使用者通过打开第四阀门20来向进水腔5通入空气，第四流量计21的设置能够方便使用者根据实际情况控制曝气量。

本实施例中，曝气管9设置在填料2的上方，在使用过程中，使用者利用曝气管9向填料2处曝气，气体能够对支撑网1和填料2起到扰动的作用，防止污泥絮体形成的滤饼层26过于压实，减小运动通量，影响污水净化的效率。

另外，由于填料2为不可压缩材质，其对液体的流动和气泡的扰动具有一定的抗冲击作用，从而在污水净化的过程中，令水质更加稳定。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步的，动态膜过滤装置还包括气洗管道10；气洗管道10的一端与产水腔6连通，另一端用于与供气机构连通；气洗管道10用于向支撑网1和填料2喷气。

其中，气洗管道10上可设置有第五阀门22和第五流量计23。在使用过程中，使用者通过打开第五阀门22来向产水腔6通入空气，第五流量计23的设置能够方便使用者根据实际情况控制通气量，从而控制气洗过程的喷气量。

进一步的，供气机构可以包括鼓风机18。

本实施例中，当滤饼层26过于压实，运行通量过低时，滤饼层26需要清洗才能够继续正常运行。使用者将气洗管道10的一端与产水腔6连通，供气机构向气洗管道10中通气，令气体喷射在支撑网1和填料2上，以去除滤饼层26和凝胶层27，从而重新开始形成动态膜28和污水净化过程。

其中，由于填料2的重力大于污泥絮体的重力，在气洗的过程中，先加大通入气体的强度，将填料2和污泥絮体一起冲起呈悬浮状态，接着减小通气强度，填料2由于自身重力的原因回归至支撑网1表面，污泥絮体持续悬浮，这样能够令清洗过程更加彻底。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步的，动态膜过滤装置还包括水洗管道11和供水机构12；水洗管道11的一端与产水腔6连通，另一端与供水机构12连通；水洗管道11用于向支撑网1和填料2喷水。

其中，水洗管道11上可设置有第六阀门24和第六流量计25。在使用过程中，使用者通过打开第六阀门24来向产水腔6通入液体，第六流量计25的设置能够方便使用者根据实际情况控制通水量，从而控制水洗过程的喷水量。

进一步的，供水机构12可以包括水箱。

进一步的，水洗管道11上可设置有水泵，这样能够增大水洗时喷水的压力，提高水洗效率。

本实施例中，当滤饼层26过于压实，运行通量过低时，滤饼层26需要清洗才能够继续正常运行。使用者先通过气洗方式来清洗支撑网1和填料2，然后利用水洗管道11将供水机构12中的液体通入到产水腔6中，以令液体喷射到支撑网1和填料2上，再次清除残留的滤饼层26和凝胶层27。这种设置能够将支撑网1和填料2清洗的更加彻底，加快清洗速度，从而重新开始形成动态膜28和污水净化过程，提高污水净化的效率。

在上述实施例的基础上，进一步的，填料2为磁性材料；外壳3的外部，靠近产水腔6的一端设置有磁铁。

其中，填料2可以选用铁、镍、钴等带有铁磁性的金属材质。

进一步的，磁铁可与外壳3的外部为可拆卸地固定连接。

本实施例中，在气洗过程中，使用者先将磁铁设置在外壳3外部靠近产水腔6的一端，然后由气洗管道10通入气体，将污泥絮体冲至悬浮状态，填料2被磁铁吸引无法悬浮，与支撑网1紧密抵接，由此可将污泥絮体从支撑网1和填料2上冲掉，完成支撑网1和填料2的清洗。这种设置能够避免使用者根据实际情况调整气洗的通气强度，方便操作；并且清洗的更加彻底。

在上述实施例的基础上，进一步的，供水机构12包括储水箱；储水箱内设置有净水或者药剂。

进一步的，动态膜过滤装置应设置有保护罩29，保护罩29罩设在外壳3的外部，对外壳3其保护作用，且保护罩29用于盛装污泥混合液。

本实施例中，储水箱中设置有净水或者药剂，在水洗过程中，使用者可以从水洗管道11中将净水或者药剂通入到产水腔6中。储水箱的设置能够方便使用者随时移动整个装置，扩大了装置的适用范围。

在上述实施例的基础上，进一步的，支撑网1上设置有涂膜。

其中，涂膜指在支撑网1上预先涂上一层过滤层，其作用与污泥混合液自生形成的动态膜28的作用相同。

本实施例中，在使用过程中，当污泥混合液接触到涂膜时，涂膜可阻挡污泥絮体，以形成滤饼层26。由于之前存在一层涂膜，这样只需再形成少部分滤饼层26即可达到动态膜28的形成标准。这样设置能够加快动态膜28的形成速度，提高污水净化的效率。

在上述实施例的基础上，进一步的，支撑网1为不锈钢材质，填料2为石英砂。

本实施例中，不锈钢和石英砂较为常见，且价格低廉。这种设置能够降低装置成本。

图4为本发明运行方法的步骤框图；如图4所示，本发明还提供了一种动态膜过滤装置的运行方法，该方法包括以下步骤：

1)将进气管7与产水腔6连通；

2)利用曝气管9向填料2和支撑网1曝气；

3)将污泥混合液通入进水腔5；

4)利用回流管8将产水腔6的液体回流至进水腔5；

5)当支撑膜和填料2的表面形成动态膜28后，利用出水管4将净化后的污水排出产水腔6；

6)当运行通量降低到预定值时，将气洗管道10与产水腔6连通，令气洗管道10向支撑网1和填料2喷气；

7)将水洗管道11与产水腔6连通，令水洗管道11向支撑网1和填料2喷水；

8)重复步骤1-7。

将动态膜过滤装置的运行过程分为三个阶段：成膜阶段、过滤阶段和清洗阶段。

在成膜阶段，使用者将进气管7与产水腔6连通以令外壳3内部的气压与大气压相同；然后利用曝气管9向进气腔中曝气，此时将污泥混合液通入进水腔5，曝气对污泥混合液产生扰动；接着利用回流管8将产水腔6的液体回流至进水腔5，反复多次直到在支撑网1和填料2的表面形成动态膜28。

在过滤阶段，当动态膜28形成后，断开回流管8的连接，接通出水管4，污泥混合液从进水腔5进入，经过动态膜28后去除掉污泥絮体，变为净水进入到产水腔6；最终通过出水管4从产水腔6中排出。

在清洗阶段，当运行通量降低到预定值时，现将气洗管道10与产水腔6连通，对支撑网1和填料2进行气洗，以去除滤饼层26和凝胶层27；然后在令水洗管道11与产水腔6连通，对支撑网1和填料2进行水洗，以去除残余的滤饼层26和凝胶层27。去除完毕后可重复进行成膜阶段和过滤阶段。达到反复使用的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种动态膜过滤装置，其特征在于，包括：支撑网、填料、外壳以及出水管；

所述支撑网设置在所述外壳的内部，且所述支撑网将所述外壳的内部分为进水腔和产水腔；所述填料设置在所述支撑网的上表面；所述出水管与所述产水腔连通；所述填料为不可压缩材料，且所述填料呈颗粒状。

2.根据权利要求1所述的动态膜过滤装置，其特征在于，还包括进气管和回流管；

所述进气管的一端与大气连通，另一端与所述产水腔连通；所述回流管的一端与所述产水腔连通，另一端与所述进水腔连通。

3.根据权利要求2所述的动态膜过滤装置，其特征在于，还包括曝气管；

所述曝气管设置在所述填料的上方，所述曝气管用于与曝气机构连通。

4.根据权利要求3所述的动态膜过滤装置，其特征在于，还包括气洗管道；

所述气洗管道的一端与所述产水腔连通，另一端用于与供气机构连通；所述气洗管道用于向所述支撑网和所述填料喷气。

5.根据权利要求4所述的动态膜过滤装置，其特征在于，还包括水洗管道和供水机构；

所述水洗管道的一端与所述产水腔连通，另一端与所述供水机构连通；所述水洗管道用于向所述支撑网和所述填料喷水。

6.根据权利要求4所述的动态膜过滤装置，其特征在于，所述填料为磁性材料；

所述外壳的外部，靠近所述产水腔的一端设置有磁铁。

7.根据权利要求5所述的动态膜过滤装置，其特征在于，所述供水机构包括储水箱；

所述储水箱内设置有净水或者药剂。

8.根据权利要求1所述的动态膜过滤装置，其特征在于，所述支撑网上设置有涂膜。

9.根据权利要求1所述的动态膜过滤装置，其特征在于，所述支撑网为不锈钢材质，所述填料为石英砂。

10.一种如权利要求5或7所述的动态膜过滤装置的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将进气管与产水腔连通；

2)利用曝气管向填料和支撑网曝气；

3)将污泥混合液通入进水腔；

4)利用回流管将产水腔的液体回流至进水腔；

5)当支撑膜和填料的表面形成动态膜后，利用出水管将净化后的污水排出产水腔；

6)当运行通量降低到预定值时，将气洗管道与产水腔连通，令气洗管道向支撑网和填料喷气；

7)将水洗管道与产水腔连通，令水洗管道向支撑网和填料喷水；

8)重复步骤1-7。