CN113772839A - 用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，属于过滤工艺技术领域，包括以下步骤：步骤S100，在污水池内放置使用板式超滤膜围合形成的过滤器；步骤S200，使用所述过滤器对污水进行过滤，过滤器的内腔连通有出水管，出水管为净水出水端；步骤S300，定期对所述过滤器进行曝气，以消除所述板式超滤膜外侧的膜表面污泥积累；定期对所述过滤器进行反冲洗，以对所述板式超滤膜进行反冲洗，通过采用上述步骤，省去了后续的消毒工艺，使污水的处理节省了大量的投资、运行以及维护成本，同时也减少了工艺运行中可能存在的安全隐患点。

Description

用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法
技术领域
本发明属于过滤工艺技术领域，具体涉及一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法。
背景技术
生活污水、畜禽废水、医院废水等多种废水中常含有各种病原体，如病毒、病菌以及寄生虫等。这些废水中的病原体一旦进入水体，会导致水体中有害微生物的激增，从而引起人体疾病甚至瘟疫。且他们往往是与大肠杆菌以及一些其他细菌进行共存，因此我们通常对排放废水中的大肠菌群数进行规定以作为病原体污染的响应指标，并要对其进行严格把控。
超滤膜设备主要由产水管路、曝气管路以及膜片组成。超滤膜的工作基本原理为在一定压力和流量下，依靠膜两侧的压力差为推动力，以错流的方式进行过滤，使溶剂和小于膜孔径的小分子透过膜，而大分子物质以及细菌微生物等被膜截留，从而达到分离、净化的目的。
现有技术的问题：由于绝大部分的细菌直径都在0.5-5μm的范围内，因此目前常用的超滤膜设备通过较小的膜孔径对细菌微生物均有着较好的截留效果，但其产水并不能达到可以直接排放的标准。因此，后续往往要经过消毒工艺才能使其细菌数目达到安全排放的要求。
目前常用的消毒工艺有氯消毒，氧化剂消毒以及辐射消毒。其中加氯消毒、臭氧消毒以及紫外线消毒虽然对细菌和病毒的去除效果均较好，但加氯消毒会产生余氯，若排放到水体则依然会对水体造成污染；臭氧消毒运行具有一定危险性且投资大、运行成本高；而紫外线消毒则电耗大，对进水水质要求高。因此采用消毒工艺不仅增大了投资和运行成本，还增加了工艺的处理难度以及可能出现的一些附加影响。综上可知，现有技术在实际使用上存在显著的不足与缺陷，因此十分有必要发明一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，省去了后续的消毒工艺，使污水的处理节省了大量的投资、运行以及维护成本，同时也减少了工艺运行中可能存在的安全隐患点。
为了实现上述发明目的，本发明提供的一个技术方案如下：
一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，包括以下步骤：
步骤S100，在污水池内放置使用板式超滤膜围合形成的过滤器；
步骤S200，使用所述过滤器对污水进行过滤，过滤器的内腔连通有出水管，出水管为净水出水端；
步骤S300，定期对所述过滤器进行曝气，以消除所述板式超滤膜外侧的膜表面污泥积累；定期对所述过滤器进行反冲洗，以对所述板式超滤膜进行反冲洗。
优选的，在步骤S200中，所述使用所述过滤器对污水进行过滤的步骤，包括以下步骤：
步骤S210，使用过滤网对污水进行初步过滤，在过滤网内形成一次过滤污水；
步骤S220，所述板式超滤膜对一次过滤污水中的细菌、微生物进行二次过滤，形成符合标准的可直接排放的水质。
优选的，在步骤S100中，所述的过滤器，包括支撑架，所述支撑架上包围有所述过滤网；所述支撑架上且位于所述过滤网内侧间隔形成的若干二次过滤模块，所述过滤网和所述二次过滤模块之间形成一次过滤腔室；所述二次过滤模块包括中间导流层和包裹于所述中间导流层外侧的膜片，所述膜片为板式超滤膜，所述板式超滤膜的孔径不大于0.04μm；所述中间导流层为聚酯纤维材料，所述出水管连通所述中间导流层。
优选的，在步骤S300中，定期对所述过滤器进行曝气，定期对所述过滤器进行反冲洗的步骤包括以下步骤：
步骤S310，获取过滤器内的水压变化值；
步骤S320，判断水压变化值大于设定值时，控制对所述过滤器进行曝气；
步骤S330，在对所述过滤器进行曝气后，二次获取所述过滤器内的水压变化值，当水压变化值大于设定值时，对所述过滤器进行反冲洗。
优选的，步骤S310和步骤S330中，获取过滤器内的水压变化值的步骤，包括以下步骤：
步骤S311，实时检测一次过滤腔室内一次过滤污水的压力值为第一压力值，检测所述板式超滤膜内腔中水或所述出水管进水端水的压力值为第二压力值，记录初次使用过滤器，且水流稳定时，一次过滤腔室内的水压为第一初始压力，所述板式超滤膜内腔中水或所述出水管进水端的水压为第二初始压力；
步骤S312，实时接收所述第一压力值和第二压力值，基于所述第一初始压力和第二初始压力，计算一次过滤腔室内水压变化量为第一压力变化量，所述板式超滤膜内腔中水或所述出水管进水端水的水压变化量为第二压力变化量。
优选的，步骤S320中，判断水压变化值大于设定值时，控制对所述过滤器进行曝气的步骤，包括以下步骤：
判断所述第一压力变化量大于设定变化量a时，控制对所述过滤网进行曝气；判断所述第二压力变化量大于设定变化量b时，控制对所述板式超滤膜进行曝气。
优选的，在步骤S300中，还包括步骤S340，对所述过滤器进行反冲洗后，基于所述过滤器内的水压变化值，控制发出过滤网堵塞警报，或控制对所述过滤网进行清理。
优选的，步骤S340中，对所述过滤器进行反冲洗后，所述水压变化值大于设定变化量时，控制发出过滤网堵塞警报，或控制对所述过滤网进行清理，否则，所述过滤器继续工作。
优选的，该方法还包括步骤S400，对二次过滤模块进行检测，判断板式超滤膜是否发生破损；
所述步骤S400中，包括以下步骤：
步骤S410，取出水管中排放的水质样本a，检测水质样本a是否达到排放标准；
步骤S420，当所述水质样本a达到排放标准时，进行污水处理工作；否则，获取每一组二次过滤模块内的水质进行取样，基于样品检测结果判断该组二次过滤模块的板式超滤膜是否发生破损。
优选的，所述步骤S420中，在每一组二次过滤模块上连接有取样管，所述取样管连通所述中间导流层，取样管上设置控制阀。
本发明提供的本发明提供了一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，具备以下有益效果：
1、污水经过过滤网进行初步过滤后，在一次过滤腔室中的污水存在细小的杂质、微生物和细菌，通过板式超滤膜对污水进行二次过滤，过滤后的水质由中间导流层内部进入出水管。通过该设置，可以避免对污水进行前期处理，直接将该过滤器放置于待处理的污水内即可实现对污水的直接处理，当处理完毕后，将该过滤器取出即可，极大的节约了投资、维护成本。
2、板式超滤膜对细菌、微生物具备高效的截留效果，使其出水水质中的细菌含量尤其是大肠菌群含量已经达到了可以直接排放或者进行进一步回用的标准，从而省去了后续的消毒工艺，使污水的处理节省了大量的投资、运行以及维护成本，同时也减少了工艺运行中可能存在的安全隐患点。
3、通过采用上述曝气方式和反冲洗方式，可以根据待处理的污水水况，实时监测过滤网和板式超滤膜是否发生堵塞，进而实时的控制曝气时间和反冲洗时间。保证了过滤网、板式超滤膜表面不会大面积出现污泥积累。同时避免了人工控制成本，实现对污水处理的完全自动化。
4、通过上述设置可以对板式超滤膜进行检测，当板式超滤膜出现破损时能够及时的发现破损，并对其进行维护更换。
附图说明
图1为本发明一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法的流程图；
图2为本发明一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法中进行曝气和反冲洗时的逻辑框图；
图3为本发明一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法中突出过滤器结构的示意图；
图4为本发明一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法中突出二次过滤模块的示意图；
图5为板式超滤膜孔径与大肠菌群中细菌直径的对比表；
图6为使用本方法对污水进行处理前后水质中含粪大肠杆群的对比表格。
图中附图标记：
1、支撑架；2、过滤网；3、二次过滤模块；31、中间导流层；32、膜片；4、一次过滤腔室；5、出水管；6、曝气管；7、取样管；71、控制阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
实施例
本发明提供了一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，参见图1-图6，包括以下步骤：
步骤S100，在污水池内放置使用板式超滤膜围合形成的过滤器，板式超滤膜的孔径不大于0.04μm。
步骤S200，使用过滤器对污水进行过滤，过滤器的内腔连通有出水管5，出水管5为净水出水端。
步骤S300，定期对过滤器进行曝气，以消除板式超滤膜外侧的膜表面污泥积累；定期对过滤器进行反冲洗，以对板式超滤膜进行反冲洗。
通过采用上述过滤方法，可以实现对污水中的细菌、微生物进行截留，通过过滤的水质能够达到排放标准，进而可以取代后续的消毒工艺，使污水的处理节省了大量的投资、运行以及维护成本，同时也减少了工艺运行中可能存在的安全隐患点。
板式超滤膜的孔径不大于0.04μm。现有的微生物和细菌，大多大于0.04μm。
具体的，在步骤S100中，记载的过滤器，包括支撑架1，支撑架1上包围有过滤网2；支撑架1上且位于过滤网2内侧间隔形成的若干二次过滤模块3，过滤网2和二次过滤模块3之间形成一次过滤腔室4；二次过滤模块3包括中间导流层31和包裹于中间导流层31外侧的膜片32，膜片32为板式超滤膜，中间导流层31为聚酯纤维材料，出水管5连通中间导流层31。通过设置的过滤网2对污水中的较大的杂物、杂质进行过滤。
污水经过过滤网2进行初步过滤后，在一次过滤腔室4中的污水存在细小的杂质、微生物和细菌，通过板式超滤膜对污水进行二次过滤，过滤后的水质由中间导流层31内部进入出水管5。通过该设置，可以避免对污水进行前期处理，直接将该过滤器放置于待处理的污水内即可实现对污水的直接处理，当处理完毕后，将该过滤器取出即可，极大的节约了投资、维护成本。
在步骤S200中，使用过滤器对污水进行过滤的步骤，包括以下步骤：
步骤S210，使用过滤网2对污水进行初步过滤，在过滤网2内形成一次过滤污水。
步骤S220，板式超滤膜对一次过滤污水中的细菌、微生物进行二次过滤，形成符合标准的可直接排放的水质。
在步骤S300中，定期对所述过滤器进行曝气，定期对所述过滤器进行反冲洗的步骤包括以下步骤：
步骤S310，获取过滤器内的水压变化值。
步骤S320，判断水压变化值大于设定值时，控制对所述过滤器进行曝气。
步骤S330，在对所述过滤器进行曝气后，二次获取所述过滤器内的水压变化值，当水压变化值大于设定值时，对所述过滤器进行反冲洗。
其中，曝气的方式可以是在支撑架1底部安装曝气管6。或者其他方式，在此不限。
具体的，在步骤S310和步骤S330中，获取过滤器内的水压变化值的步骤，包括以下步骤：
步骤S311，实时检测一次过滤腔室4内一次过滤污水的压力值为第一压力值，检测板式超滤膜内腔中水或出水管5进水端水的压力值为第二压力值，记录初次使用过滤器，且水流稳定时，一次过滤腔室4内的水压为第一初始压力，板式超滤膜内腔中水或出水管5进水端的水压为第二初始压力；
步骤S312，实时接收第一压力值和第二压力值，基于第一初始压力和第二初始压力，计算一次过滤腔室4内水压变化量为第一压力变化量，板式超滤膜内腔中水或出水管5进水端水的水压变化量为第二压力变化量。
步骤S320中，判断水压变化值大于设定值时，控制对过滤器进行曝气的步骤，包括以下步骤：
判断第一压力变化量大于设定变化量a时，控制对过滤网2进行曝气；判断所述第二压力变化量大于设定变化量b时，控制对板式超滤膜进行曝气。
在步骤S300中，还包括步骤S340，对过滤器进行反冲洗后，基于过滤器内的水压变化值，控制发出过滤网2堵塞警报，或控制对所述过滤网2进行清理。
步骤S340中，对过滤器进行反冲洗后，水压变化值大于设定变化量时，控制发出过滤网2堵塞警报，或控制对过滤网2进行清理，否则，过滤器继续工作。
通过采用上述曝气方式和反冲洗方式，可以根据待处理的污水水况，实时监测过滤网2和板式超滤膜是否发生堵塞，进而实时的控制曝气时间和反冲洗时间。保证了过滤网2、板式超滤膜表面不会大面积出现污泥积累。同时避免了人工控制成本，实现对污水处理的完全自动化。
该方法还包括步骤S400，对二次过滤模块3进行检测，判断板式超滤膜是否发生破损；步骤S400中，包括以下步骤：
步骤S410，取出水管5中排放的水质样本a，检测水质样本a是否达到排放标准；
步骤S420，当水质样本a达到排放标准时，进行污水处理工作；否则，获取每一组二次过滤模块3内的水质进行取样，基于样品检测结果判断该组二次过滤模块3的板式超滤膜是否发生破损。
步骤S420中，获取每一组二次过滤模块3内的水质进行取样的方法包括：在每一组二次过滤模块3上连接有取样管7，所述取样管7连通所述中间导流层31，取样管7上设置控制阀71。
通过上述设置可以对板式超滤膜进行检测，当板式超滤膜出现破损时能够及时的发现破损，并对其进行维护更换。
本发明提供了一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法。具备以下有益效果：
1、污水经过过滤网2进行初步过滤后，在一次过滤腔室4中的污水存在细小的杂质、微生物和细菌，通过板式超滤膜对污水进行二次过滤，过滤后的水质由中间导流层31内部进入出水管5。通过该设置，可以避免对污水进行前期处理，直接将该过滤器放置于待处理的污水内即可实现对污水的直接处理，当处理完毕后，将该过滤器取出即可，极大的节约了投资、维护成本。
2、板式超滤膜对细菌、微生物具备高效的截留效果，使其出水水质中的细菌含量尤其是大肠菌群含量已经达到了可以直接排放或者进行进一步回用的标准，从而省去了后续的消毒工艺，使污水的处理节省了大量的投资、运行以及维护成本，同时也减少了工艺运行中可能存在的安全隐患点。以50000m3/天的污水处理量为例，采用紫外线消毒工艺时，前期总投资可以达到100-200万元左右，单位运行成本可以达到0.05元/m3左右。如若按10年运行周期来看，则运行总成本高达912.5万元；采用臭氧消毒工艺时，前期总投资可以达到1000万元左右，单位运行成本可以达到0.15元/m3左右。如若按10年运行周期来看，则运行总成本高达2737.5万元；采用加氯消毒如次氯酸钠消毒时，前期总投资可以达到30万元左右，单位运行成本可以达到0.03-0.04元/m3左右。同样如若按10年运行周期来看，则运行总成本可高达638.8万元。虽然加氯消毒工艺的总投入成本相对较低，但其会产生余氯以及多种消毒副产物如三卤甲烷、卤乙酸等有毒物质，这些有毒物质不仅容易被人体吸收从而导致致癌、心脏病等多种疾病，还会导致水体中水生生物以及浮游动植物的死亡和食物网的破坏，从而对生态环境造成严重的破坏。因此，当采用消毒工艺时会大量增加投资和运行成本，同时又可能存在一定的危害性。综上可知，本发明的板式超滤膜设备可以从经济、安全、环保等多个方面带来很大的益处。
3、通过采用上述曝气方式和反冲洗方式，可以根据待处理的污水水况，实时监测过滤网2和板式超滤膜是否发生堵塞，进而实时的控制曝气时间和反冲洗时间。保证了过滤网2、板式超滤膜表面不会大面积出现污泥积累。同时避免了人工控制成本，实现对污水处理的完全自动化。
4、通过上述设置可以对板式超滤膜进行检测，当板式超滤膜出现破损时能够及时的发现破损，并对其进行维护更换。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等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，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。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:包括以下步骤：
步骤S100，在污水池内放置使用板式超滤膜围合形成的过滤器；
步骤S200，使用所述过滤器对污水进行过滤，过滤器的内腔连通有出水管(5)，出水管(5)为净水出水端；
步骤S300，定期对所述过滤器进行曝气，以消除所述板式超滤膜外侧的膜表面污泥积累；定期对所述过滤器进行反冲洗，以对所述板式超滤膜进行反冲洗。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:在步骤S200中，所述使用所述过滤器对污水进行过滤的步骤，包括以下步骤：
步骤S210，使用过滤网(2)对污水进行初步过滤，在过滤网(2)内形成一次过滤污水；
步骤S220，所述板式超滤膜对一次过滤污水中的细菌、微生物进行二次过滤，形成符合标准的可直接排放的水质。
3.根据权利要求2所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:在步骤S100中，所述的过滤器，包括支撑架(1)，所述支撑架(1)上包围有所述过滤网(2)；所述支撑架(1)上且位于所述过滤网(2)内侧间隔形成的若干二次过滤模块(3)，所述过滤网(2)和所述二次过滤模块(3)之间形成一次过滤腔室(4)；
所述二次过滤模块(3)包括中间导流层(31)和包裹于所述中间导流层(31)外侧的膜片(32)，所述膜片(32)为板式超滤膜，所述板式超滤膜的孔径不大于0.04μm；所述中间导流层(31)为聚酯纤维材料，所述出水管(5)连通所述中间导流层(31)。
4.根据权利要求1所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:在步骤S300中，定期对所述过滤器进行曝气，定期对所述过滤器进行反冲洗的步骤包括以下步骤：
步骤S310，获取过滤器内的水压变化值；
步骤S320，判断水压变化值大于设定值时，控制对所述过滤器进行曝气；
步骤S330，在对所述过滤器进行曝气后，二次获取所述过滤器内的水压变化值，当水压变化值大于设定值时，对所述过滤器进行反冲洗。
5.根据权利要求4所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:
步骤S310和步骤S330中，获取过滤器内的水压变化值的步骤，包括以下步骤：
步骤S311，实时检测一次过滤腔室(4)内一次过滤污水的压力值为第一压力值，检测所述板式超滤膜内腔中水或所述出水管(5)进水端水的压力值为第二压力值，记录初次使用过滤器，且水流稳定时，一次过滤腔室(4)内的水压为第一初始压力，所述板式超滤膜内腔中水或所述出水管(5)进水端的水压为第二初始压力；
步骤S312，实时接收所述第一压力值和第二压力值，基于所述第一初始压力和第二初始压力，计算一次过滤腔室(4)内水压变化量为第一压力变化量，所述板式超滤膜内腔中水或所述出水管(5)进水端水的水压变化量为第二压力变化量。
6.根据权利要求5所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:步骤S320中，判断水压变化值大于设定值时，控制对所述过滤器进行曝气的步骤，包括以下步骤：
判断所述第一压力变化量大于设定变化量a时，控制对所述过滤网(2)进行曝气；判断所述第二压力变化量大于设定变化量b时，控制对所述板式超滤膜进行曝气。
7.根据权利要求5所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:在步骤S300中，还包括步骤S340，对所述过滤器进行反冲洗后，基于所述过滤器内的水压变化值，控制发出过滤网(2)堵塞警报，或控制对所述过滤网(2)进行清理。
8.根据权利要求7所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:步骤S340中，对所述过滤器进行反冲洗后，所述水压变化值大于设定变化量时，控制发出过滤网(2)堵塞警报，或控制对所述过滤网(2)进行清理，否则，所述过滤器继续工作。
9.根据权利要求8所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:该方法还包括步骤S400，对二次过滤模块(3)进行检测，判断板式超滤膜是否发生破损；
所述步骤S400中，包括以下步骤：
步骤S410，取出水管(5)中排放的水质样本a，检测水质样本a是否达到排放标准；
步骤S420，当所述水质样本a达到排放标准时，进行污水处理工作；否则，获取每一组二次过滤模块(3)内的水质进行取样，基于样品检测结果判断该组二次过滤模块(3)的板式超滤膜是否发生破损。
10.根据权利要求9所述的用于污水处理并取代消毒工艺的板式超滤膜方法，其特征在于:所述步骤S420中，在每一组二次过滤模块(3)上连接有取样管(7)，所述取样管(7)连通所述中间导流层(31)，取样管(7)上设置控制阀(71)。
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