CN109626730A - 一种用于废水处理的陶瓷膜过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于废水处理的陶瓷膜过滤器，属于水处理技术领域。包括有壳体、在壳体的两端设置有分别封头，管式陶瓷微滤膜置于壳体中，在两个封头上分别设置原料进口和原料出口，管式陶瓷微滤膜的过滤通道与原料进口和原料出口连通；在原料出口所处的封头内，还设置有固定板，固定板朝向管式陶瓷微滤膜的一侧设置有第一弹簧，第一弹簧的另一端固定有外部隔板，外部隔板朝向管式陶瓷微滤膜的一侧设置有突出杆，突出杆伸入管式陶瓷微滤膜的过滤通道，在外部隔板的中间开有开孔，开孔中设置有内部隔板，外部隔板朝向原料出口的一侧设置连接杆，内部隔板朝向原料出口的一侧通过第二弹簧相连接，第一弹簧的弹性模量大于第二弹簧的弹性模量。

Description

一种用于废水处理的陶瓷膜过滤器

技术领域

本发明是专利申请号为2017103949591、名称为《一种造纸废水的处理方法及装置》、申请日为2017年05月30日的专利的分案申请。

本发明涉及一种用于废水处理的陶瓷膜过滤器，属于水处理技术领域。

背景技术

造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。随着经济的发展，企业日益面临水资源短缺、原料匮乏的问题，而另一方面，水污染也越来越严重。目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是全国工业废水进行达标处理的首要问题。

制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液（又称黑液、红液），洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水，它们都对环境有着严重的污染。一般每生产1t硫酸盐浆就有1t有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中；生产1t亚硫酸盐浆约有900kg有机物和200kg氧化物（钙、镁等）和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。如何消除造纸废水污染并使废液中的宝贵资源得到利用是一项具有重大社会意义和经济价值的工作，应当受到重视。

在以废纸为原料的造纸行业中，由于原纸在加工制造过程中，添加了以碳酸钙为主体的添加剂，因此，以废纸为原料的造纸废水中具有较高的钙离子含量，显著高于以木浆、竹浆等原料的流程，废纸造纸废水中钙离子一般不低于1000mg/L，折算为总硬度约为不低于2500mg/L（以碳酸钙计）。高硬度的原水进入厌氧反应器后给颗粒污泥带来了不利影响，因为在厌氧过程中，产生大量的二氧化碳，水中的二氧化碳过饱和导致生成碳酸钙沉淀，生成的沉淀一方面支撑着颗粒污泥的骨架结垢，另一方面沉积在颗粒的内部，覆盖在污泥的生物活性表面导致生物活性的下降，这种下降在业内被称为颗粒污泥的钙化现象。

化学法（石灰-纯碱法或者烧碱-纯碱法）是降低原水中钙离子的常用方法，但是该方法pH控制较为严格（一般pH应在8.5以上才有明显的沉淀效果），化学药剂的耗量比较大。

发明内容

本发明的目的是：提供一种药剂消耗量少、能够减轻厌氧处理造纸废水过程中钙化现象的处理方法和装置。本方法主要利用了厌氧过程中生成的碳酸钙来减小一部分外加沉淀剂的消耗量，同时利用在线移除装置去除厌氧塔内生成的碳酸钙，该装置运行稳定，并且能够有效避免碳酸钙和污泥堵塞过滤器。

技术方案是：

一种造纸废水的处理方法，包括如下步骤：

第1步，将进行制浆造纸的废水经过初沉之后，加入可生物降解絮凝剂，进行絮凝反应后，使絮凝物沉淀；

第2步，第1步处理后的废水送入厌氧反应塔中进行反应；

第3步，厌氧反应塔上部的产水中加入碳酸钠沉淀剂之后，送入管式陶瓷微滤膜过滤器进行过滤；

第4步，管式陶瓷微滤膜过滤器的浓缩液送入板框过滤器中进行压滤，压滤的废水返回至厌氧反应塔中进行处理；

第5步，管式陶瓷微滤膜过滤器的产水送入好氧池中进行反应，好氧池的产水经过沉淀池进行沉降后，废水送入陶瓷超滤膜过滤器中进行过滤，陶瓷超滤膜过滤器的浓缩液返回至好氧池中进行反应；

第6步，陶瓷超滤膜过滤器的透过液送入反渗透膜中进行过滤，反渗透膜过滤器的浓缩液返回至陶瓷超滤膜过滤器的进水口再次过滤。

所述的第1步中，所述的制浆造纸废水是以废纸为原料的制浆过程中得到的，水质是：COD为2000～12000mg/L，BOD为1200～8000mg/L，总硬度为1000～8000mg/L（碳酸钙计），pH为4～5.5。

所述的第1步中，所述的可生物降解絮凝剂是壳聚糖，所述的可生物降解絮凝剂的加入量是废水的0.05～0.2wt%。

所述的第2步中，厌氧反应塔中的溶解氧（DO）含量在0.15mg/L以下，pH是6.5～7.5，泥污浓度5～12gVSS/L，泥龄60～100日，温度20～32℃。

所述的第3步中，碳酸钠的加入量比完全沉淀钙离子所需要量都多出0.1g/L。

所述的第3步中，管式陶瓷微滤膜过滤器中的微滤膜的平均孔径范围是800nm～2000nm，采用错流过滤模式，膜面流速为1～6m/s，进料压力为0.1～0.5Mpa，进料温度是20～40℃。

所述的第5步中，好氧池内的溶解氧（DO）含量在1～4mg/L，水力停留时间是10～15h，温度15～20℃，pH是7.5～8.0。

所述的第5步中，陶瓷超滤膜过滤器中超滤膜平均孔径是0.005μm～0.05μm，或者截留分子量是1000～200000Da；采用错流过滤模式，膜面流速为1～6m/s，进料压力为0.1～0.5Mpa，进料温度是20～40℃。

所述的第6步中，反渗透膜的进料压力是1.5～3.0MPa，进料温度是15～30℃。

一种造纸废水的处理装置，包括有：

絮凝池19，用于对废水进行絮凝反应；

可生物降解絮凝剂投加罐20，连接于絮凝池19，用于向絮凝池19中投加可生物降解絮凝剂；

第一沉淀池21，连接于絮凝池19，用于对絮凝后的废水进行沉淀去除絮凝物；

厌氧反应塔22，连接于第一沉淀池21，用于对废水进行厌氧处理；

管式陶瓷微滤膜过滤器24，连接于厌氧反应塔22的出水口，用于对产水进行过滤去除沉淀物；

沉淀剂投加罐25，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的进水口，用于向进水中在线投加碳酸钠；

板框过滤器26，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的浓缩液出口，用于对浓缩液进行固液分离，得到固态残渣；板框过滤器26的滤出水出口连接于厌氧反应塔22的进水口；

好氧池27，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的产水口，用于对微滤膜的产水进行好氧处理；

第二沉淀池28，连接于好氧池27的出水口，用于对好氧池27的产水进行沉淀处理去除沉淀物；

陶瓷超滤膜过滤器29，连接于第二沉淀池28的出水口，用于对第二沉淀池28的产水进行过滤处理，陶瓷超滤膜过滤器29的浓缩液出口连接于好氧池27；

反渗透膜30，连接于陶瓷超滤膜过滤器29的渗透液出口，用于对陶瓷超滤膜过滤器29的渗透液进行过滤，反渗透膜30的浓缩液出口连接于陶瓷超滤膜29的进水口。

在厌氧反应塔22上设置有排气口23，用于排出反应过程中的气体。

管式陶瓷微滤膜过滤器，包括有壳体、在壳体的两端设置有分别封头，管式陶瓷微滤膜置于壳体中，在两个封头上分别设置原料进口和原料出口，管式陶瓷微滤膜的过滤通道与原料进口和原料出口连通；壳体内部的两端分别设有花盘，管式陶瓷微滤膜的两端的外侧分别套接于花盘中，在封头的内部设置有压板，压板压于花盘上，花盘与管式陶瓷微滤膜之间通过密封圈进行密封；在原料出口所处的封头内，还设置有固定板，固定板朝向管式陶瓷微滤膜的一侧设置有第一弹簧，第一弹簧的另一端固定有外部隔板，外部隔板朝向管式陶瓷微滤膜的一侧设置有突出杆，突出杆伸入管式陶瓷微滤膜的过滤通道，在外部隔板的中间开有开孔，开孔中设置有内部隔板，外部隔板朝向原料出口的一侧设置连接杆，内部隔板朝向原料出口的一侧通过第二弹簧相连接，第一弹簧的弹性模量大于第二弹簧的弹性模量。

在突出杆上还设置刷毛。

有益效果

本发明采用了可生物降解的絮凝剂对造纸废水进行絮凝处理，可以去除掉大部分的悬浮物、胶体等杂质，由于絮凝剂可以生物降解，在后续的生化处理过程中能够被消除，避免了环境破坏，减轻了膜过滤过程中的膜污染。其中，壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物。脱乙酰壳聚糖是高分子量的直链型多糖，由于游离胺基的存在，具有阳离子型聚电解质的性质。它兼有电中和絮凝和吸附絮凝的双重作用，即高分子链上的阳离子活性基团与带负电荷的胶体颗粒相互吸引，降低、中和胶体微粒的表面电荷。同时压缩了微粒的扩散层而使胶件微粒脱稳，并借助高分子链的吸附粘结和架桥作刚而产生絮凝沉降。

由于采用了将厌氧反应塔的产水进行陶瓷微滤膜除碳酸钙的处理，再将处理后的水经过板框过滤后再次返回厌氧反应塔，可以去除掉厌氧反应过程中由于厌氧菌产生的二氧化碳而导致的碳酸钙沉淀和泥污钙化的问题，同时保持厌氧塔内菌种量、泥污量、水量的平衡。

采用超滤膜和反渗透膜的处理，可以去除掉水中的胶体、金属离子杂质，得到的水可以工业回用。

附图说明

图1是本发明提供的处理工艺流程图；

图2是常规的管式陶瓷微滤膜过滤器的结构图；

图3是管式陶瓷微滤膜在对高固含量废水过滤过程时滤饼形成过程的示意图；

图4是本发明提供的管式陶瓷微滤膜过滤器的结构图；

图5是图4的过滤器的封头侧的局部放大图；

图6是图5的过滤器运行过程的下一时刻的结构图；

图7是图6的过滤器运行过程的下一时刻的结构图；

其中，1、壳体；2、管式陶瓷微滤膜；3、封头；4、花盘；5、压板；6、法兰；7、渗透液出口；8、原料进口；9、原料出口；10、密封圈；11、固定板；12、第一弹簧；13、外部隔板；14、突出杆；15、刷毛；16；内部隔板；17；第二弹簧；18；连接杆；19、絮凝池；20、可生物降解絮凝剂投加罐；21、第一沉淀池；22、厌氧反应塔；23、排气口；24、管式陶瓷微滤膜过滤器；25、沉淀剂投加罐；26、板框过滤器；27、好氧池；28、第二沉淀池；29、陶瓷超滤膜过滤器；30、反渗透膜。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件(例如参考徐南平等著的《无机膜分离技术与应用》，化学工业出版社，2003) 或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

本文使用的近似语在整个说明书和权利要求书中可用于修饰任何数量表述，其可在不导致其相关的基本功能发生变化的条件下准许进行改变。因此，由诸如“约”的术语修饰的值并不局限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语可与用于测量该值的仪器的精度相对应。除非上下文或语句中另有指出，否则范围界限可以进行组合和/或互换，并且这种范围被确定为且包括本文中所包括的所有子范围。除了在操作实施例中或其他地方中指明之外，说明书和权利要求书中所使用的所有表示成分的量、反应条件等等的数字或表达在所有情况下都应被理解为受到词语“约”的修饰。

以范围形式表达的值应当以灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，“大约0.1%至约5%”的浓度范围应当理解为不仅包括明确列举出的约0.1%至约5%的浓度，还包括有所指范围内的单个浓度（如，1%、2%、3%和4%）和子区间（例如，0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。

本说明书中的“去除”，不仅包括完全去除目标物质的情况，还包括部分去除(减少该物质的量)的情况。本说明书中的“提纯”，包括去除任意的或特定的杂质。

本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲涵盖非排它性的包括。例如，包括列出要素的工艺、方法、物品或设备不必受限于那些要素，而是可以包括其他没有明确列出或属于这种工艺、方法、物品或设备固有的要素。应理解的是，当一个元件被提及与另一个元件“连接”时，它可以与其他元件直接相连或者与其他元件间接相连，而它们之间插入有元件。

本发明所处理的废水主要是制浆造纸过程中所产生的废水，特别适合于废纸进行制浆而产生的废水，主要是这些废水中含有较多的钙离子，容易导致后续的生化处理过程中的碳酸钙沉积，以及反渗透膜的结垢，水质是：COD为2000～12000mg/L，BOD为1200～8000mg/L，总硬度为1000～8000mg/L（碳酸钙计），pH为4～5.5。

采用的处理方法是：

第1步，将进行制浆造纸的废水经过初沉之后，加入可生物降解絮凝剂，进行絮凝反应后，使絮凝物沉淀；可生物降解絮凝剂是壳聚糖，可生物降解絮凝剂的加入量是废水的0.05～0.2wt%，对造纸废水进行絮凝处理，可以去除掉大部分的悬浮物、胶体等杂质，由于絮凝剂可以生物降解，在后续的生化处理过程中能够被消除，避免了环境破坏，减轻了膜过滤过程中的膜污染。其中，壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物。脱乙酰壳聚糖是高分子量的直链型多糖，由于游离胺基的存在，具有阳离子型聚电解质的性质。它兼有电中和絮凝和吸附絮凝的双重作用，即高分子链上的阳离子活性基团与带负电荷的胶体颗粒相互吸引，降低、中和胶体微粒的表面电荷。同时压缩了微粒的扩散层而使胶件微粒脱稳，并借助高分子链的吸附粘结和架桥作刚而产生絮凝沉降。

第2步，第1步处理后的废水送入厌氧反应塔中进行反应，厌氧反应塔中的溶解氧（DO）含量在0.15mg/L以下，pH是6.5～7.5，泥污浓度5～12gVSS/L，泥龄60～100日，温度20～32℃；由于在厌氧过程中细菌会产生二氧化碳，与钙离子接触后会逐渐产生碳酸钙沉淀，因此对产水进行过滤处理，并将部分水再返回厌氧反应塔进行补水；厌氧反应塔上部的产水中加入碳酸钠沉淀剂之后，送入管式陶瓷微滤膜过滤器进行过滤，碳酸钠的加入量比完全沉淀钙离子所需要量都多出0.1g/L，管式陶瓷微滤膜过滤器中的微滤膜的平均孔径范围是800nm～2000nm，采用错流过滤模式，膜面流速为1～6m/s，进料压力为0.1～0.5Mpa，进料温度是20～40℃；

第4步，管式陶瓷微滤膜过滤器的浓缩液送入板框过滤器中进行压滤，压滤的废水返回至厌氧反应塔中进行处理，可以降低厌氧反应塔内的物料浓度，同时可以使泥污进行翻滚，将生成的碳酸钙浮至上层水体；

第5步，管式陶瓷微滤膜过滤器的产水送入好氧池中进行反应，好氧池内的溶解氧（DO）含量在1～4mg/L，水力停留时间是10～15h，温度15～20℃，pH是7.5～8.0，好氧池的产水经过沉淀池进行沉降后，废水送入陶瓷超滤膜过滤器中进行过滤，陶瓷超滤膜过滤器的浓缩液返回至好氧池中进行反应，陶瓷超滤膜过滤器中超滤膜平均孔径是0.005μm～0.05μm，或者截留分子量是1000～200000Da；采用错流过滤模式，膜面流速为1～6m/s，进料压力为0.1～0.5Mpa，进料温度是20～40℃；由于超滤膜的孔径过小而难以用电子显微镜等来测定膜表面的孔径，所以用称为截留分子量的值代替平均孔径来作为孔径大小的指标。关于截留分子量，如本领域的教科书中所记载的那样：“将以溶质分子量为横轴、阻止率为纵轴，对数据进行绘制而成的曲线称为截留分子量曲线。而且将阻止率为90%的分子量称为膜的截留分子量”，截留分子量作为表示超滤膜的膜性能的指标，为本领域技术人员所熟知。

第6步，陶瓷超滤膜过滤器的透过液送入反渗透膜中进行过滤，反渗透膜的进料压力是1.5～3.0MPa，进料温度是15～30℃，反渗透膜过滤器的浓缩液返回至陶瓷超滤膜过滤器的进水口再次过滤。

本发明中所采用的陶瓷微滤膜和陶瓷超滤膜的材料，能够从现有公知的陶瓷材料中适当选择。例如，可以使用氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化钇，钛酸钡等氧化物类材料；堇青石、多铝红柱石、镁橄榄石、块滑石、硅铝氧氮陶瓷、锆石、铁酸盐等复合氧化物类材料；氮化硅，氮化铝等氮化物类材料；碳化硅等碳化物类材料；羟基磷灰石等氢氧化物类材料；碳、硅等元素类材料；或者含有它们的两种以上的无机复合材料等。还可以使用天然矿物（粘土、粘土矿物、陶渣、硅砂、陶石、长石、白砂）或高炉炉渣、飞灰等。其中，优选选自氧化铝、二氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化硅中的1种或2种以上，更优选以氧化铝、二氧化锆或者氧化钛作为主体构成的陶瓷粉末。其中，这里所说的“作为主体”表示陶瓷粉末总体的50wt%以上（优选75wt%以上、更优选80wt%～100wt%）为氧化铝或二氧化硅。例如，在多孔材料中，氧化铝较为廉价且操作性优异。并且，能够容易地形成具有适合于液体分离的孔径的多孔结构，因此能够容易地制造具有优异的液体透过性的陶瓷分离膜。并且，在上述氧化铝中，特别优选使用α-氧化铝。α-氧化铝具有在化学方面稳定、且熔点和机械强度高的特性。因此，通过使用α-氧化铝，能够制造可以在宽泛用途（例如工业领域）中利用的陶瓷分离膜。

本发明提供的制浆造纸废水处理装置如图1所示，包括有：

絮凝池19，用于对废水进行絮凝反应；

可生物降解絮凝剂投加罐20，连接于絮凝池19，用于向絮凝池19中投加可生物降解絮凝剂；

第一沉淀池21，连接于絮凝池19，用于对絮凝后的废水进行沉淀去除絮凝物；

厌氧反应塔22，连接于第一沉淀池21，用于对废水进行厌氧处理；

管式陶瓷微滤膜过滤器24，连接于厌氧反应塔22的出水口，用于对产水进行过滤去除沉淀物；

沉淀剂投加罐25，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的进水口，用于向进水中在线投加碳酸钠；

板框过滤器26，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的浓缩液出口，用于对浓缩液进行固液分离，得到固态残渣；板框过滤器26的滤出水出口连接于厌氧反应塔22的进水口；

好氧池27，连接于管式陶瓷微滤膜过滤器24的产水口，用于对微滤膜的产水进行好氧处理；

第二沉淀池28，连接于好氧池27的出水口，用于对好氧池27的产水进行沉淀处理去除沉淀物；

陶瓷超滤膜过滤器29，连接于第二沉淀池28的出水口，用于对第二沉淀池28的产水进行过滤处理，陶瓷超滤膜过滤器29的浓缩液出口连接于好氧池27；

反渗透膜30，连接于陶瓷超滤膜过滤器29的渗透液出口，用于对陶瓷超滤膜过滤器29的渗透液进行过滤，反渗透膜30的浓缩液出口连接于陶瓷超滤膜29的进水口。

在厌氧反应塔22上设置有排气口23，用于排出反应过程中的气体；

其中，由于在厌氧反应塔22的出水中含有较多的污泥和碳酸钙沉淀，在采用管式陶瓷膜过滤器进行过滤时，容易出现污泥和碳酸钙沉淀堵塞管道的问题。

通常采用的管式陶瓷微滤膜过滤器的结构如图2所示，过滤器是由壳体1、封头3构成，在壳体1的内部安装有管式陶瓷微滤膜2，陶瓷膜的进出口分别连接于壳体1两端的封头3，在过滤器内部安装有花盘4、压板5将陶瓷膜的渗透侧和原料侧之间隔离；当含有高固含量的含有污泥和碳酸钙沉淀废水从原料进口8进入后，在管式陶瓷微滤膜2的内部管道流过，由于原料带有一定的压力和流速，污泥和碳酸钙沉淀被截留在管式陶瓷微滤膜2内部，而渗透液透过膜管进入渗透侧，最后从渗透液出口7离开壳体。

本领域技术人员知晓，对于一定流速的液体流过圆管时，流体在圆管的前端与末端之间存在着压力损失，流体的流速越快、压力越高、管径越小、管路越长，都会导致压力降很高，通常的管式陶瓷微滤膜的通道直径在2-8mm之间，长度在50-120mm之间，流速范围在1-5m/s之间，在这样的条件下，会造成很严重的管出口端的压力损失。同时，由于流体在进入管道之后，有渗透液会从管壁渗出进入渗透侧，因此，管道内部的流量从进口到出口端是不断减小的，对于长管来说，出口端会存在着明显的流量减小的情况，而且采用的微滤膜由于孔径较大，水通量也会较大，因此更容易出现管道出口水流量明显减小的情况。对于高固含量的颗粒进行过滤时，污泥和碳酸钙沉淀会在管内壁上形成滤饼层，如图3所示，由于在进口端的压力、流量都比较大，因此滤饼层不容易在进口端形成较厚的滤饼层，而在流体的出口端，由于压力、流量都在明显减小，会导致滤饼层在出口端容易形成较厚的结构；有一些极端的情况下，出口端的污泥和碳酸钙沉淀滤饼层会有时出现颗粒相互粘结、增长，直至导致通道被颗粒、污泥等阻塞的情况，而污泥和碳酸钙沉淀又源源不断地进入，会导致阻塞物不断增长，使整只膜管通道全部被堵塞而报废。因此，如何避免高固含量的料液在管式膜过滤过程中不会出现通道堵塞是工程上亟待解决的问题。

本发明提出的一种改进的管式陶瓷微滤膜过滤器的结构如图4所示，包括有壳体1、在壳体1的两端设置有分别封头3，管式陶瓷微滤膜2置于壳体1中，在两个封头3上分别设置原料进口8和原料出口9，管式陶瓷微滤膜2的过滤通道与原料进口8和原料出口9连通；壳体1内部的两端分别设有花盘4同，管式陶瓷微滤膜2的两端的外侧分别套接于花盘4中，在封头3的内部设置有压板5，压板5压于花盘4上，花盘4与管式陶瓷微滤膜2之间通过密封圈10进行密封；在原料出口9所处的封头内，还设置有固定板11，固定板11朝向管式陶瓷微滤膜2的一侧设置有第一弹簧12，第一弹簧12的另一端固定有外部隔板13，外部隔板13朝向管式陶瓷微滤膜2的一侧设置有突出杆14，突出杆14伸入管式陶瓷微滤膜2的过滤通道，在外部隔板13的中间开有开孔，开孔中设置有内部隔板16，外部隔板13朝向原料出口9的一侧设置连接杆18，内部隔板16朝向原料出口9的一侧通过第二弹簧17相连接，第一弹簧12的弹性模量大于第二弹簧的弹性模量。

以上的陶瓷膜过滤器的使用过程：首先，按照常规的错流过滤方式向原料进口8中泵入废水，废水进入管式陶瓷微滤膜2的过滤通道之后，在压力作用下向陶瓷膜的四壁进行渗透，污泥和碳酸钙沉淀在压力的作用下管壁上形成滤饼，在靠近原料出口9的过滤通道上颗粒积累量较多，容易出现堵塞的问题。如图4和图5所示，在过滤过程中，由于水压的作用会将第一弹簧12压紧，管道中的料液会从外部隔板13的四周流出，进而从原料出口9中流出过滤器。当末端的污泥和碳酸钙沉淀越积越多时，会堵塞料液从过滤通道中的排出，使得管式陶瓷微滤膜2的末端的流量越来越小，此时，流体对外部隔板13冲击力会明显减小，第一弹簧12于是恢复形变，使外部隔板13向过滤通道一侧运动，使外部隔板13和内部隔板16都向陶瓷膜运动；如图6所示，在运动过程中，由于突出杆15是位于过滤通道当中，当突出杆15向过滤通道内部运动时，会使已经形成的滤饼层的结构被破坏，使滤饼松动，由于第二弹簧17的弹性模量小于第一弹簧12，滤饼松动后略微会使料液压力增大一点，并将内部隔板16推开，如图7所示，此时，第二弹簧17被增大一点的压力所推开，使外部隔板13中间的开孔敞开，松动的滤饼与其它料液从外部隔板13的开孔中流出，当滤饼层中的淤积被排出之后，由于水压作用，会有更多的料液从开孔中流出，提高了污泥和碳酸钙沉淀淤积的清除率，到达液体冲出的临界点之后，会由水压将外部隔板13和内部隔板16全部冲开，恢复到图4和图5的状态，实现使堵塞的滤饼被清除。在过滤过程中，过滤器的末端就循环如图5-如图7这样的“堵塞”、“松动”、“少量排出”、“冲开淤积”进行往复运动，解决了污泥和碳酸钙沉淀滤饼堵塞过滤通道的问题。

在一个实施方式中，在突出杆14上还设置刷毛15，可以进一步提高对滤饼松动的作用。

以下实施例所处理的造纸废水来源于废纸回收制浆过程，其水质是： COD为8400mg/L，BOD为3500mg/L，Ca²⁺浓度2500mg/L，pH为4～5.5。

实施例1

第1步，将进行制浆造纸的废水经过初沉之后，加入0.05wt%可生物降解絮凝剂壳聚糖，进行絮凝反应后，使絮凝物沉淀；

第2步，第1步处理后的废水送入厌氧反应塔中进行反应，厌氧反应塔中的溶解氧（DO）含量在0.15mg/L以下，pH是6.5～7.5，泥污浓度5～12gVSS/L，泥龄60日，温度20℃；

第3步，厌氧反应塔上部的产水中加入碳酸钠沉淀剂之后，送入管式陶瓷微滤膜过滤器进行过滤，碳酸钠的加入量比完全沉淀钙离子所需要量都多出0.1g/L，管式陶瓷微滤膜过滤器中的微滤膜的平均孔径范围是800nm，采用错流过滤模式，膜面流速为1m/s，进料压力为0.1Mpa，进料温度是20℃；

第4步，管式陶瓷微滤膜过滤器的浓缩液送入板框过滤器中进行压滤，压滤的废水返回至厌氧反应塔中进行处理；

第5步，管式陶瓷微滤膜过滤器的产水送入好氧池中进行反应，好氧池内的溶解氧（DO）含量在1mg/L，水力停留时间是10h，温度15℃，pH是7.5～8.0，好氧池的产水经过沉淀池进行沉降后，废水送入陶瓷超滤膜过滤器中进行过滤，陶瓷超滤膜过滤器中超滤膜截留分子量是100000Da；采用错流过滤模式，膜面流速为1m/s，进料压力为0.1Mpa，进料温度是20℃，陶瓷超滤膜过滤器的浓缩液返回至好氧池中进行反应；

第6步，陶瓷超滤膜过滤器的透过液送入反渗透膜中进行过滤，反渗透膜过滤器的浓缩液返回至陶瓷超滤膜过滤器的进水口再次过滤，反渗透膜的进料压力是1.5MPa，进料温度是15℃。

实施例2

第1步，将进行制浆造纸的废水经过初沉之后，加入0.2wt%可生物降解絮凝剂壳聚糖，进行絮凝反应后，使絮凝物沉淀；

第2步，第1步处理后的废水送入厌氧反应塔中进行反应，厌氧反应塔中的溶解氧（DO）含量在0.15mg/L以下，pH是6.5～7.5，泥污浓度5～12gVSS/L，泥龄100日，温度32℃；

第3步，厌氧反应塔上部的产水中加入碳酸钠沉淀剂之后，送入管式陶瓷微滤膜过滤器进行过滤，碳酸钠的加入量比完全沉淀钙离子所需要量都多出0.1g/L，管式陶瓷微滤膜过滤器中的微滤膜的平均孔径范围是2000nm，采用错流过滤模式，膜面流速为6m/s，进料压力为0.5Mpa，进料温度是40℃；

第4步，管式陶瓷微滤膜过滤器的浓缩液送入板框过滤器中进行压滤，压滤的废水返回至厌氧反应塔中进行处理；

第5步，管式陶瓷微滤膜过滤器的产水送入好氧池中进行反应，好氧池内的溶解氧（DO）含量在4mg/L，水力停留时间是15h，温度20℃，pH是7.5～8.0，好氧池的产水经过沉淀池进行沉降后，废水送入陶瓷超滤膜过滤器中进行过滤，陶瓷超滤膜过滤器中超滤膜截留分子量是100000Da；采用错流过滤模式，膜面流速为6m/s，进料压力为0.5Mpa，进料温度是40℃，陶瓷超滤膜过滤器的浓缩液返回至好氧池中进行反应；

第6步，陶瓷超滤膜过滤器的透过液送入反渗透膜中进行过滤，反渗透膜过滤器的浓缩液返回至陶瓷超滤膜过滤器的进水口再次过滤，反渗透膜的进料压力是3.0MPa，进料温度是30℃。

实施例3

第1步，将进行制浆造纸的废水经过初沉之后，加入0.1t%可生物降解絮凝剂壳聚糖，进行絮凝反应后，使絮凝物沉淀；

第2步，第1步处理后的废水送入厌氧反应塔中进行反应，厌氧反应塔中的溶解氧（DO）含量在0.15mg/L以下，pH是6.5～7.5，泥污浓度5～12gVSS/L，泥龄80，温度28℃；

第3步，厌氧反应塔上部的产水中加入碳酸钠沉淀剂之后，送入管式陶瓷微滤膜过滤器进行过滤，碳酸钠的加入量比完全沉淀钙离子所需要量都多出0.1g/L，管式陶瓷微滤膜过滤器中的微滤膜的平均孔径范围是1000nm，采用错流过滤模式，膜面流速为4m/s，进料压力为0.2Mpa，进料温度是30℃；

第4步，管式陶瓷微滤膜过滤器的浓缩液送入板框过滤器中进行压滤，压滤的废水返回至厌氧反应塔中进行处理；

第5步，管式陶瓷微滤膜过滤器的产水送入好氧池中进行反应，好氧池内的溶解氧（DO）含量在2mg/L，水力停留时间是12h，温度18℃，pH是7.5～8.0，好氧池的产水经过沉淀池进行沉降后，废水送入陶瓷超滤膜过滤器中进行过滤，陶瓷超滤膜过滤器中超滤膜截留分子量是100000Da；采用错流过滤模式，膜面流速为3m/s，进料压力为0.3Mpa，进料温度是30℃，陶瓷超滤膜过滤器的浓缩液返回至好氧池中进行反应；

第6步，陶瓷超滤膜过滤器的透过液送入反渗透膜中进行过滤，反渗透膜过滤器的浓缩液返回至陶瓷超滤膜过滤器的进水口再次过滤，反渗透膜的进料压力是2.0MPa，进料温度是20℃。

以上各实施例和对照例处理废水的各步结果如表1所示：

表1

从表中可以看出，本发明可以实现制浆造纸废水的处理，厌氧塔出水中的钙可以被较多地被陶瓷膜和板框过滤器去除，板框过滤器回水中的硬度小，采用厌氧、好氧、双膜处理的废水可以用于生产回用。

Claims (3)

1.一种用于废水处理的陶瓷膜过滤器，其特征在于，所述的管式陶瓷微滤膜过滤器（24）包括有壳体（1）、在壳体（1）的两端设置有分别封头（3），管式陶瓷微滤膜（2）置于壳体（1）中，在两个封头（3）上分别设置原料进口（8）和原料出口（9），管式陶瓷微滤膜（2）的过滤通道与原料进口（8）和原料出口（9）连通；壳体（1）内部的两端分别设有花盘（4），管式陶瓷微滤膜（2）的两端的外侧分别套接于花盘（4）中，在封头（3）的内部设置有压板（5），压板（5）压于花盘（4）上，花盘（4）与管式陶瓷微滤膜（2）之间通过密封圈（10）进行密封；在原料出口（9）所处的封头内，还设置有固定板（11），固定板（11）朝向管式陶瓷微滤膜（2）的一侧设置有第一弹簧（12），第一弹簧（12）的另一端固定有外部隔板（13），外部隔板（13）朝向管式陶瓷微滤膜（2）的一侧设置有突出杆（14），突出杆（14）伸入管式陶瓷微滤膜（2）的过滤通道，在外部隔板（13）的中间开有开孔，开孔中设置有内部隔板（16），外部隔板（13）朝向原料出口（9）的一侧设置连接杆（18），内部隔板（16）朝向原料出口（9）的一侧通过第二弹簧（17）相连接，第一弹簧（12）的弹性模量大于第二弹簧的弹性模量。

2.根据权利要求1所述的用于废水处理的陶瓷膜过滤器，其特征在于，管式陶瓷微滤膜的平均孔径的优选的范围是800nm～2000nm。

3.根据权利要求1所述的用于废水处理的陶瓷膜过滤器，其特征在于，在突出杆（14）上还优选设置刷毛（15）。