CN108911121A - 一种改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置及方法，包括进水泵、回流泵、曝气泵、排水泵、生物选择区、预反应区、主反应区、曝气头；还包括改性无纺布过滤组件，改性无纺布过滤组件为板框式组件且在主反应区后段倾斜放置；改性无纺布使用孔径为30μm的聚丙烯无纺布作为基膜，采用表面涂覆法，以戊二醛交联聚乙烯醇涂覆制备而成；本发明通过将循环式活性污泥法与膜分离技术结合起来，并使用改性后的无纺布膜作为代替的膜组件，对船舶生活污水有较好较稳定的处理效果，结构简单，设备耐用，维修方便，操作自动化，无纺布膜能够有效降低膜组件的成本而且经过改性后提升了抗膜污染的能力，十分适用于船舶生活污水处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶污水的装置及方法，尤其涉及一种改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置及方法，属于污水处理领域。
背景技术
根据国际海事组织(IMO)对船舶生活污水的定义，船舶生活污水是指由以任何形式的小便池以及厕所之中所排泄出的排泄物以及其他废弃物；包括医药房等在内的医务室的洗手、洗脸、洗澡以及此类处所中排出的排出物；船上饲养的动物所在的处所的排出物；以及混有上述任何形式排水的其他排出废水。船舶生活污水既与普通城市生活污水具有一部分相似性，又因环境的特殊性，使得船舶生活污水与普通城市生活污水有着明显的区别。船舶生活污水相比于市政生活污水的主要区别包括：(1)含盐量、负荷与悬浮物更高；(2)船舶与城市相比人口数量差距明显，较少的人数会导致较大的冲击负荷，使得产生的污水在水质与水量上均具有很大的波动；(3)船舶上空间较小，能给予污水处理系统的空间也就相对狭小，所以也要求船舶生活污水处理系统结构更加紧凑。同时船舶上无法规避的摇摆也会造成固液分离效果不甚理想，出水水质不够稳定。针对船舶生活污水与普通城市生活污水的不同点，为了能使船舶生活污水满足越来越严格的排放标准，需要对现有的污水处理方法进行进一步的改进与提高。
循环式活性污泥法工艺是序批式活性污泥法(SBR)的一种变形工艺，具有高效的生物脱氮效率、结构简单、自动化程度高等优点，但是与其它的脱氮除磷工艺相比，它仍然是一种处于发展中的工艺，很多的理论研究尚且不够完善，人们在实际工程的设计时也只是采用一些经验数据。不仅如此，根据目前应用在船舶上的生活污水处理装置的处理效果来看，生物处理因船舶摇晃、颠簸导致沉淀效果不好导致出水水质欠佳，若在生物处理之后再进行膜分离，则能够保证了出水水质。
无纺布作为一种新型的过滤材料，其原材料和传统超滤膜的材质基本相同，以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等制造而成，但无纺布具有独特的三维立体网状结构，空隙分布均匀、过滤性能好、产量高、成本低以及品种多等优点。而且无纺布性能好，强度高，清洗方便。因此使用非常广泛，可用于多种气、液、固相混合物的分离。
发明内容
本发明的目的是为了改善了传统的膜生物反应器工艺中膜的造价高、运行成本高的问题而提供一种改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置及方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置，包括进水泵、回流泵、曝气泵、排水泵、生物选择区、预反应区、主反应区、曝气头；进水泵通过进水管与生物反应区连接，生物反应区通过导流板与预反应区连通，预反应区通过穿孔导流板与主反应区连通，主反应区底部设置有曝气系统，所述曝气系统包括曝气头与曝气泵，主反应区侧壁通过排水管与排水泵连接；还设置有回流泵，回流泵进口端与主反应区的底部连接，出口端与生物反应区的底部连接，还包括改性无纺布过滤组件，所述改性无纺布过滤组件将主反应区分为反应区和清水区；
改性无纺布过滤组件为板框式组件且在主反应区后段倾斜放置；
改性无纺布使用孔径为30μm的聚丙烯无纺布作为基膜，采用表面涂覆法，以戊二醛交联聚乙烯醇涂覆制备而成。
本发明还包括这样一些特征：
1.无纺布改性参数的条件是：交联聚乙烯醇浓度为0.6wt％，戊二醛浓度为2.0wt％，涂膜时间为60min，热处理时间为60min，热处理温度为60℃；
2.所述改性无纺布过滤组件的倾斜方向组件顶端远离预反应区；
3.生物选择区、预反应区和主反应区均设置有搅拌器。
一种改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的方法，包括以下步骤:
(1)进水：污水通过进水泵流入生物选择区，再从生物选择区以溢流的方式流至预反应区，预反应区里的污水通过穿孔导流板进入主反应区内，主反应区活性污泥回流至生物选择区；
(2)搅拌：在沉淀阶段之前，生物选择区、预反应区和主反应区中的搅拌器均保持工作状态；
(3)曝气：主反应区内的曝气系统自动进行曝气；
(4)沉淀：搅拌阶段结束后进入沉淀阶段，停止工作使活性污泥进行沉降；
(5)排水：沉淀阶段完成之后，污水通过改性无纺布过滤组件进入到清水区，排水泵进行排水；
(6)闲置：排水结束之后进入闲置阶段；
(7)闲置结束后进入下一个循环周期。
本发明还包括这样一些特征：
1.所述改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置运行周期时间为8h；
2.所述进水和活性污泥回流同时进行；
3.所述曝气的时间为4h，曝气的强度为0.4m3/h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
使用了改性的无纺布过滤组件改善了传统的膜生物反应器工艺中膜的造价高、运行成本高的问题；
加入膜组件后提升了反应器对船舶生活污水的处理效果，而改性无纺布相比未改性无纺布的对水中污染物拥有更好更稳定的去除效果；
改性无纺布拥有更高的纯水通量，清洗后改性无纺布膜通量恢复效果较未改性无纺布相比恢复效果更优异。
改性无纺布相较未改性无纺布，有效地提高了膜表面的平整度，降低了不可逆污染的发生，耐污染性能明显得到了提升。
本发明提供了一种改性无纺布与循环式活性污泥法相结合的船舶污水处理装置，在保留了传统的循环式活性污泥法工艺的优点的同时，通过对价格低廉的无纺布进行亲水改性，克服了膜污染及膜组件成本高昂的问题，提高抗冲击能力，而且其出水水质好，能够满足并远高于船舶生活污水现行排放标准。
通过将循环式活性污泥法与膜分离技术结合起来，并使用改性后的无纺布膜作为代替的膜组件，对船舶生活污水将会有一个较好较稳定的处理效果，并且结构简单，设备耐用，维修方便，操作自动化，无纺布膜能够有效降低膜组件的成本而且经过改性后提升了抗膜污染的能力，十分适用于船舶生活污水处理。
改性无纺布过滤组件倾斜放置，可以使未过滤污水在重力作用下对改性无纺布过滤组件提供额外的压力，提高过滤效果。
附图说明
图1是本发明改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明提供了一种改性无纺布与循环式活性污泥法相结合的船舶污水处理装置，主要装置包括：进水泵1、回流泵2、曝气泵3、排水泵4、搅拌器5、生物选择区6、预反应区7、主反应区8、曝气头9、改性无纺布过滤组件10。
本发明提供了一种改性无纺布与循环式活性污泥法相结合的船舶污水处理装置的主体反应池内设置有依次连通的生物选择区6、预反应区7以及主反应区8。污水通过进水管流入生物选择区6，再从生物选择区6以溢流的方式流至预反应区7，预反应区7与主反应区8由穿孔导流板相连通。主反应区8污泥回流至生物选择区6内，生物选择区6连通有进水管，主反应区8底部设置有曝气系统，主反应区8对应反应池的侧壁的上部设置有出水口，主反应区尾端设置有改性无纺布过滤组件10，改性无纺布过滤组件10后端与出水管连通。
进一步地，改性无纺布过滤组件10使用了孔径为30μm的聚丙烯无纺布作为基膜，采用表面涂覆法，以戊二醛(GA)交联聚乙烯醇(PVA)制备改性无纺布。
进一步地，无纺布最佳改性参数的条件是PVA浓度为0.6wt％，GA浓度为2.0wt％，涂膜时间为60min，热处理时间为60min，热处理温度为60℃。
进一步地，改性无纺布过滤组件10为板框式组件，在主反应区后段倾斜放置，倾斜方向为组件顶端远离生物选择区6和预反应区7，底端与主反应区8的底部连接。
本发明提供了一种改性无纺布与循环式活性污泥法相结合的船舶污水处理方法，在反应器运行过程中，分为进水、搅拌、曝气、沉淀、排水与闲置六个阶段。进水泵1根据设定好的时间与水量自动进水，其中进水与污泥回流同时进行；曝气泵3和曝气头9所组成的曝气系统根据设定好的时间与曝气强度自动进行曝气；在沉淀阶段之前，三台搅拌器5均保持工作状态；搅拌阶段结束后，反应器进入沉淀阶段，所有仪器均停止工作，使活性污泥有足够时间进行沉降，此阶段结束后进入排水阶段；排水泵4根据设定好的参数进行排水。排水结束，反应器进入闲置，闲置时间结束后，反应器便进入下一个循环周期，周而复始。
进一步地，在反应区内，生物选择区6、预反应区7和主反应区8均设有搅拌器，用于保证活性污泥与污水的充分混合。
进一步地，曝气系统包括多个曝气头9、一个曝气泵3，多个曝气头9均匀分布于主反应区8的底部。
本发明通过将循环式活性污泥法与膜分离技术结合起来，并使用改性后的无纺布膜作为代替的膜组件，对船舶生活污水将会有一个较好较稳定的处理效果，并且结构简单，设备耐用，维修方便，操作自动化，无纺布膜能够有效降低膜组件的成本而且经过改性后提升了抗膜污染的能力，十分适用于船舶生活污水处理。
首先，船舶生活污水经过管道系统收集后在进水泵1的作用下，通过进水管流入生物选择区6，再从生物选择区6以溢流的方式流至预反应区7，预反应区7与主反应区8由穿孔导流板相连通。主反应区8的污泥通过回流泵2回流至生物选择区6内；主反应区8底部设置有曝气装置，曝气装置由均匀排布的曝气头9和曝气泵3做成；主反应区8对应反应池的侧壁的上部设置有出水口，主反应区8尾端设置有改性无纺布过滤组件10，改性无纺布过滤组件10将主反应区分隔为反应区和清水区，清水区与出水口连通，并通过排水泵4进行排水。
无纺布作为一种新型过滤材料，因其造价低、质地轻、通透性好、强度高、滤效高以及滤阻低等优势，已经作为膜生物反应器中高成本膜组件的替代品广泛的研究。将无纺布作为膜组件与循环式活性污泥法相结合在生物处理之后再进行膜分离，为能提高循环式活性污泥法在船舶上的处理效果以及降低膜的使用成本提供了可能。
在本发明中，采用经过亲水改性的无纺布制成的过滤组件对主反应区8的船舶生活污水进行过滤。用无纺布代替传统的膜组件，较为有效的解决了膜生物反应器造价高、能耗高等问题。将无纺布过滤组件9设置于主反应区8内对污水进行过滤，使得本发明的改性无纺布循环式活性污泥法污水处理装置将传统的循环式活性污泥法污水处理工艺和膜生物反应器有机的结合了起来，而且其出水水质好，十分适用于船舶生活污水处理。
需要说明的是，本发明所提供的改性无纺布过滤组件9为板式过滤组件，其具体结构与现有板式膜过滤组件的结构相同，不同之处仅在于以无纺布代替膜，改性无纺布过滤组件9在主反应区8后段倾斜放置，倾斜方向为组件顶端远离生物选择区6和预反应区7，底端与主反应区的底部连接。选择倾斜放置，可以使未过滤污水在重力作用下对改性无纺布过滤组件9提供额外的压力，提高过滤效果。
本发明改性无纺布过滤组件9采用以改性剂聚乙烯醇(PVA)借助交联剂戊二醛(GA)对普通聚丙烯无纺布膜组件进行表面的亲水性改性。改性无纺布的制膜改性方法分为表面杂质清洗、铸膜液配制、改性膜涂膜、热处理反应以及溶胀反应等处理过程。
以上内容是结合具体的优选方式对本发明做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为本发明的保护范围。
综上所述：本发明提供了一种处理船舶生活污水的改性无纺布与循环式活性污泥法相结合的污水处理装置和方法。主体反应池内设置有依次连通的生物选择区、预反应区以及主反应区，污水通过进水管流入生物选择区，再从生物选择区以溢流的方式流至预反应区，预反应区与主反应区由穿孔导流板相连通。主反应区污泥回流至生物选择区内，生物选择区连通有进水管，主反应区底部设置有曝气装置，主反应区对应反应池的侧壁的上部设置有出水口，主反应区尾端设置有改性无纺布过滤组件，改性无纺布过滤组件将主反应区分隔为反应区和清水区，清水区与出水口连通。本发明具有以下优点：1)使用了改性的无纺布过滤组件改善了传统的膜生物反应器工艺中膜的造价高、运行成本高的问题；2)加入膜组件后提升了反应器对船舶生活污水的处理效果，而改性无纺布相比未改性无纺布的对水中污染物拥有更好更稳定的去除效果；3)改性无纺布相较未改性无纺布，有效地提高了膜表面的平整度，降低了不可逆污染的发生，耐污染性能明显得到了提升。
Claims (10)
1.一种改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置，包括进水泵、回流泵、曝气泵、排水泵、生物选择区、预反应区、主反应区、曝气头；进水泵通过进水管与生物反应区连接，生物反应区通过导流板与预反应区连通，预反应区通过穿孔导流板与主反应区连通，主反应区底部设置有曝气系统，所述曝气系统包括曝气头与曝气泵，主反应区侧壁通过排水管与排水泵连接；还设置有回流泵，回流泵进口端与主反应区的底部连接，出口端与生物反应区的底部连接，其特征是，还包括改性无纺布过滤组件，所述改性无纺布过滤组件将主反应区分为反应区和清水区；
改性无纺布过滤组件为板框式组件且在主反应区后段倾斜放置；
改性无纺布使用孔径为30μm的聚丙烯无纺布作为基膜，采用表面涂覆法，以戊二醛交联聚乙烯醇涂覆制备而成。
2.根据权利要求书1所述的性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置，其特征是，无纺布改性参数的条件是：交联聚乙烯醇浓度为0.6wt％，戊二醛浓度为2.0wt％，涂膜时间为60min，热处理时间为60min，热处理温度为60℃。
3.根据权利要求书1或2所述的性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置，其特征是，所述改性无纺布过滤组件的倾斜方向组件顶端远离预反应区。
4.根据权利要求书1或2所述的性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置，其特征是，生物选择区、预反应区和主反应区均设置有搅拌器。
5.根据权利要求书3所述的性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置，其特征是，生物选择区、预反应区和主反应区均设置有搅拌器。
6.一种改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的方法，其特征是，包括以下步骤；
(1)进水：污水通过进水泵流入生物选择区，再从生物选择区以溢流的方式流至预反应区，预反应区里的污水通过穿孔导流板进入主反应区内，主反应区活性污泥回流至生物选择区；
(2)搅拌：在沉淀阶段之前，生物选择区、预反应区和主反应区中的搅拌器均保持工作状态；
(3)曝气：主反应区内的曝气系统自动进行曝气；
(4)沉淀：搅拌阶段结束后进入沉淀阶段，停止工作使活性污泥进行沉降；
(5)排水：沉淀阶段完成之后，污水通过改性无纺布过滤组件进入到清水区，排水泵进行排水；
(6)闲置：排水结束之后进入闲置阶段；
(7)闲置结束后进入下一个循环周期。
7.根据权利要求6所述的改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的方法，其特征是，所述改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置运行周期时间为8h。
8.根据权利要求6或7所述的改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的方法，其特征是，所述进水和活性污泥回流同时进行。
9.根据权利要求6或7所述的改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的方法，其特征是，所述曝气的时间为4h，曝气的强度为0.4m3/h。
10.根据权利要求8所述的改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的方法，其特征是，所述曝气的时间为4h，曝气的强度为0.4m3/h。
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| CN1800052A (zh) * | 2006-01-12 | 2006-07-12 | 上海大学 | 一体式膜生物反应水处理装置 |
| CN205933383U (zh) * | 2016-08-23 | 2017-02-08 | 四川建筑职业技术学院 | 一种集成化sbr过滤系统 |
| CN208948940U (zh) * | 2018-07-24 | 2019-06-07 | 哈尔滨工程大学 | 改性无纺布与循环式活性污泥法联合处理船舶污水的装置 |
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2018
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