CN109264855A - 旋转磁场-膜生物反应器联合船舶含油污水处理方法 - Google Patents

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田家宇
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Abstract

旋转磁场‑膜生物反应器联合船舶含油污水处理方法，本发明的步骤如下：(1)污泥驯化；(2)磁粉预处理；(3)加磁粉；(4)增加旋转磁场；(5)循环处理。本发明可改变活性污泥中微生物的外环境与菌体体内部水的物理特性，改变所在的蛋白质和酶的结构和活性，影响微生物的生理功能，促进微生物生长，提高微生物活性；在活性污泥中投加磁粉有利于改善活性污泥的特性，增加污泥絮体粒径，降低污泥比阻，形成疏散多孔、通透性好的絮体，可有效减缓MBR膜的污染速度；在磁场周期性的作用下，磁粉带动污泥旋转磁场周期性的远离膜表面，这也会降低粘性物质在膜表面的积累程度，同时减轻滤饼层对膜污染的贡献程度，从而大大的降低了膜污染的速率。

Description

旋转磁场-膜生物反应器联合船舶含油污水处理方法
技术领域
本发明涉及一种含油污水处理方法，具体的地说是利用旋转磁场-MBR联合技术对船舶含油污水进行处理的方法。
背景技术
伴随全球航运事业的快速发展，船舶对海洋污染也变得愈加严重起来。据国际海事组织(IMO)研究表明：除恶意倾倒垃圾之外，船舶航行过程中产生的各种泄漏达到了每年16万-35万吨。而这些泄漏当中，尤其以各种船舶舱底水所排出的乳化油为甚。
随着MEPC107.(49)决议的颁布，对乳化油的去除更加重视。流通于市场上的一般油水分离器难以有效的去除乳化油，出水含油量往往不能达到IMO所规定15ppm以下的要求，这就需要更加高效的除油装置来完成船舶舱底油污水深度处理。
膜生物反应器(MBR)以其占地面积小、运行稳定、操作方便、可自动操作以及出水水质可靠稳定等特点，同时MBR工艺抗晃性较好、不易受到船舶颠簸影响、设备紧凑等优点在船舶含油污水领域也有其特有优势。在处理过程中，含油污水经重力除油罐初步处理后首先进入生物反应器，污水中的污染物在生物反应器中被微生物同化与异化，通过微生物降解作用净化水质。同时，以超滤或微滤膜取代传统生物处理单元中的二沉池，可以将容器池中的污泥、污水中的大分子物质、细菌以及水中的悬浮物进行100％的截留。但在MBR运行过程中存在以下问题，一方面除油微生物易受温度等外界因素影响，导致生物活性降低，有机物降解效率下降，造成反应器的运行时间延长；另一方面，由于膜孔较小，容器池中悬浮的油类、较高浓度的有机物、悬浮物会对膜孔产生一定的阻塞作用，进而降低膜的通透量，加重膜污染，降低膜的有效运行周期。
发明内容
本发明的目的是提供一种除油效能高、操作简单的旋转磁场-膜生物反应器联合船舶含油污水处理方法。
本发明的步骤如下：
(1)污泥驯化：在驯化容器中，对污泥进行淘洗，去除污泥中老化或者死去的大块黑色污泥，闷曝3天后采用序列间歇式活性污泥方式进出水，按照比例10％、20％、30％、40％、50％、60％排混合液，用船舶含油污水补足，间隔设置为3天，驯化期间保持船舶含油污水在3mg/L左右，pH值在6.5～7.5之间，当混合液悬浮固体浓度达到5000mg/L，污泥体积指数值达到100mL/g左右，且两项指标趋于稳定，污泥培养驯化结束；驯化容器与膜生物反应器之间通过水泵通过进水管相连，膜生物反应器与气泵通过气管相连接，膜生物反应器内的膜片与特斯拉计相连接，膜生物反应器与收集水箱之间通过出水管相连接，在出水管上设有压力表和水泵；
(2)磁粉预处理：取磁粉于烧杯中，加入去离子水混合均匀后，利用置于烧杯下部的磁石使磁粉沉降30min，之后将烧杯置于105℃的烘箱中将其烘干，再充磁30min；
(3)加磁粉：培养驯化后的污泥放置在膜生物反应器中，在反应器内投加经步骤(2)处理过的磁粉(Fe3O4)，磁粉颗粒的粒径为2μm～4μm，磁粉Fe3O4的含量大于98％；
(4)增加旋转磁场：在膜生物反应器两侧增加旋转磁场，将磁铁固定在转盘上，随转盘的转动而转动，两块磁铁对称放在正对膜生物反应器的平板膜中心的两侧，通过调节转盘与膜生物反应器的距离来调节磁场强度，当转盘转至离膜表面最近时，分别在膜表面中心形成不同强度的磁场，当转盘转至离膜表面最远处时，磁场强度很弱，可忽略不计。转盘的转动由电子定时器控制，控制不同的停转时间来考察处理效果及对膜污染的影响，当转盘停止时，磁铁停留在离膜的最近端；
(5)循环处理：膜生物反应器采用恒通量出水，连续曝气，水力停留时间为4.8h，出水管设有压力表，用以监控跨膜压差随时间的变化，在跨膜压差达到临界值0.05MPa后对膜片进行清洗，保证膜片的循环使用。
进一步地，磁铁采用具有良好尺寸精度、高均匀性、强可塑性、高利用率的钕铁硼材料。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)外加磁场可以改变活性污泥中微生物的外环境与菌体体内部水的物理特性，并改变其所在的蛋白质和酶的结构和活性，从而影响微生物的生理功能，促进微生物生长，提高微生物活性；
(2)在活性污泥中投加一定量磁粉有利于改善活性污泥的特性，增加污泥絮体粒径，降低污泥比阻，形成疏散多孔、通透性好的絮体，可有效减缓MBR膜的污染速度；
(3)在磁场周期性的作用下，磁粉带动污泥旋转磁场周期性的远离膜表面，这也会降低粘性物质在膜表面的积累程度，同时已经粘附在膜表面的污泥滤饼层(包含磁粉在内)也会在磁场作用力下被吸到混合液中继续跟随流场运动，故减轻了滤饼层对膜污染的贡献程度，从而大大的降低了膜污染的速率。
附图说明
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明的磁场加载与测定示意图；
图中，1-压力表，2-膜反应器，3-特斯拉计，4-磁铁，5-转盘，6-水泵，7-气泵，8-膜片，9-收集水箱，10-进水管，11-出水管。
具体实施方式
所处理的油污水中CODCr含量为500mg/L左右，含油量为50mg/L左右。
在图1和图2所示的本发明的示意简图中，本发明的步骤如下：
(1)污泥驯化：在驯化容器中，对污泥进行淘洗，去除污泥中老化或者死去的大块黑色污泥，闷曝3天后采用序列间歇式活性污泥方式进出水，按照比例10％、20％、30％、40％、50％、60％排混合液，用船舶含油污水补足，间隔设置为3天，驯化期间保持船舶含油污水3mg/L，pH值为7.0，当混合液悬浮固体浓度达到5000mg/L，污泥体积指数值达到100mL/g，且两项指标趋于稳定，污泥培养驯化结束；驯化容器与膜生物反应器之间通过水泵通过进水管相连，膜生物反应器与气泵通过气管相连接，膜生物反应器内的膜片与特斯拉计相连接，膜生物反应器与收集水箱之间通过出水管相连接，在出水管上设有压力表和水泵；
(2)磁粉预处理：取磁粉于烧杯中，加入去离子水混合均匀后，利用置于烧杯下部的磁石使磁粉沉降30min，之后将烧杯置于105℃的烘箱中将其烘干，再充磁30min；
(3)加磁粉：培养驯化后的污泥放置在膜生物反应器中，在反应器内投加经步骤(2)处理过的磁粉(Fe3O4)650mg/L，磁粉颗粒的粒径为2μm～4μm，磁粉Fe3O4的含量大于98％；
(4)增加旋转磁场：在膜生物反应器两侧增加旋转磁场，将磁铁固定在转盘上，随转盘的转动而转动，两块磁铁对称放在正对膜生物反应器的平板膜中心的两侧，通过调节转盘与膜生物反应器的距离来调节磁场强度，当转盘转至离膜表面最近时，分别在膜表面中心形成不同强度的磁场，当转盘转至离膜表面最远处时，磁场强度很弱，可忽略不计。旋转磁场强度控制为35mT，停转时间为2min，来考察处理效果及对膜污染的影响，当转盘停止时，磁铁停留在离膜的最近端；
(5)循环处理：膜生物反应器采用恒通量出水，膜通量为25L/(m2·h)，水力停留时间为4.8h，连续曝气，溶解氧为3mg/L，反应器内温度保持在15℃～25℃之间，pH值保持在7.0，出水管设有压力表，用以监控跨膜压差随时间的变化，在跨膜压差达到临界值0.05MPa后对膜片进行清洗，保证膜片的循环使用。
采用旋转磁场-膜生物反应器联合船舶含油污水处理方法，出水有机物去除率可达到95％以上，出油率达到99％以上，膜的清洗周期达到24天。

Claims (2)

1.旋转磁场-膜生物反应器联合船舶含油污水处理方法，其特征在于：本发明的步骤如下：
(1)污泥驯化：在驯化容器中，对污泥进行淘洗，去除污泥中老化或者死去的大块黑色污泥，闷曝3天后采用序列间歇式活性污泥方式进出水，按照比例10％、20％、30％、40％、50％、60％排混合液，用船舶含油污水补足，间隔设置为3天，驯化期间保持船舶含油污水在3mg/L左右，pH值在6.5～7.5之间，当混合液悬浮固体浓度达到5000mg/L，污泥体积指数值达到100mL/g左右，且两项指标趋于稳定，污泥培养驯化结束；驯化容器与膜生物反应器之间通过水泵通过进水管相连，膜生物反应器与气泵通过气管相连接，膜生物反应器内的膜片与特斯拉计相连接，膜生物反应器与收集水箱之间通过出水管相连接，在出水管上设有压力表和水泵；
(2)磁粉预处理：取磁粉于烧杯中，加入去离子水混合均匀后，利用置于烧杯下部的磁石使磁粉沉降30min，之后将烧杯置于105℃的烘箱中将其烘干，再充磁30min；
(3)加磁粉：培养驯化后的污泥放置在膜生物反应器中，在反应器内投加经步骤(2)处理过的磁粉(Fe3O4)，磁粉颗粒的粒径为2μm～4μm，磁粉Fe3O4的含量大于98％；
(4)增加旋转磁场：在膜生物反应器两侧增加旋转磁场，将磁铁固定在转盘上，随转盘的转动而转动，两块磁铁对称放在正对膜生物反应器的平板膜中心的两侧，通过调节转盘与膜生物反应器的距离来调节磁场强度，当转盘转至离膜表面最近时，分别在膜表面中心形成不同强度的磁场，当转盘转至离膜表面最远处时，磁场强度很弱，可忽略不计，转盘的转动由电子定时器控制，控制不同的停转时间来考察处理效果及对膜污染的影响，当转盘停止时，磁铁停留在离膜的最近端；
(5)循环处理：膜生物反应器采用恒通量出水，连续曝气，水力停留时间为4.8h，出水管设有压力表，用以监控跨膜压差随时间的变化，在跨膜压差达到临界值0.05MPa后对膜片进行清洗，保证膜片的循环使用。
2.根据权利要求1所述的旋转磁场-膜生物反应器联合船舶含油污水处理方法，其特征在于：磁铁采用钕铁硼材料。
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