CN114159847A - 一种重力微筛过滤污水净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重力微筛过滤污水净化方法，将需处理的污水置于布水槽中，使污水从高位向低位流经微筛网过滤，实现固液分离，完成水体悬浮物、污染负荷的削减，清水达标排出，污泥进行脱水处理后统一处置；所述微筛网为由304及以上不锈钢制成的、孔径不小于100微米的过滤筛网；所述微筛网的编织方式为经纬正交编织，滤孔为正方形。本发明所述方法，无需培养微生物启动，系统构建灵活方便，速度快、能耗低、清洁、高效、具有良好的可持续性，工艺简单，投资小，适于推广，为水污染治理、水质净化和医疗抗疫的优选方案，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

一种重力微筛过滤污水净化方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法，尤其涉及一种通过重力微筛过滤技术进行污水净化的方法。
背景技术
中国是一个干旱、缺水严重的国家。淡水资源总量约占全球水资源的6%，人均占有量仅为世界平均水平的1/4，在世界上位列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
中国七大水系：辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江，均有不同程度的污染，其中42%的水质超过3类标准（不能做饮用水源），中国有36%的城市河段为劣5类水质，丧失使用功能。大型淡水湖泊（水库）和城市湖泊水质普遍较差，75%以上的湖泊富营养化加剧，主要由氮、磷污染引起。城镇居民生活污水排放、工业污水排放、农村污水排放等造成大量黑臭水体。
目前运用最广泛的污水处理技术仍然主要是活性污泥法，其原理为通过人工曝气对多种微生物进行混合培养，完成对污水中有机污染物的分解，之后通过化学絮凝沉淀完成泥水分离。该工艺有机物厌氧分解直接向大气排放甲烷，氮素生物转化过程中也向大气排放一氧化二氮，活性污泥法实现污水处理功能是以高能耗高碳排为代价的。
以压力为推动力的膜分离技术又称为膜过滤技术，近10年来逐步被运用于污水处理特别是工业污水处理。膜过滤技术是深度水处理的一种高级手段，根据膜选择性的不同，可分为反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微滤(MF)等。膜过滤技术分离精度比较高，但目前在行业中用到的膜过滤，孔径在100微米以下（即微滤技术）的不锈钢滤网的经纬编织方式为菱形编织，用于污水净化时都得采用高压技术（或增压或负压吸）处理，能耗极高，滤网孔易堵塞且无法彻底恢复，膜污染严重，使用寿命短（寿命约在1.5～3年，通常使用一年后通量就大幅衰减至60%以下），诸多缺陷使该技术的运用受到限制，也因此在国际上被列为非可持续性技术，未能广泛推广使用。
医疗机构产生的污水是全部污水的一个重要且特殊的组成部分。医疗污水因与各种疾病尤其是传染病关系密切，属于一种特殊的污水。
医院污水，尤其有传染病的医院污水中，不同程度地含有多种病菌、病毒、寄生虫卵和一些有毒有害物质。这些病菌、病毒和寄生虫卵进入环境中仍具有较强的生存能力，处理不当，会造成新的传播危害。目前，国内医疗机构的污水处理基本以生化工艺为主，常规医疗污水处理工艺为一级处理工艺，通过沉淀池拦截悬浮物，在最后的接触池部分投加消毒药剂进行灭菌。强化工艺则为二级处理工艺，即生物处理工艺。该类工艺的前段通过曝气增加氧含量来培养、扩繁污水中的微生物菌群，由微生物的活动来完成对污染负荷的削减，之后再对污水投加消毒药剂进行灭菌，最后的污水才能排放。
通过二级处理即生物处理，可以去除污水中溶解的和呈胶体状的有机污染物，然而，多数医疗机构通常位于人口密集的城市中心，其医疗污水设施多在医院内的地下层或在公共空间采用地埋方式，很难做到与周围空间环境完全隔离，在医疗污水未灭菌的情况下曝气增氧进行开放式培养微生物，存在二次扩散、污染的风险。因此，常规的生物处理方法在此种情况下面临两难困境：若污水处理前端不加药灭菌，存在可能造成二次污染的隐患；如果在污水处理的前端就加药灭菌，虽控制了病原菌和病毒的扩散，但由于污水中的其他微生物也同时被药物杀灭，导致了后端生化工艺无法进行，污水中的富营养物质无法通过生化处理削减，无害化处理工艺难以实现，也就达不到污水排放的出水标准要求。
不论普通的生活污水、工业污水，还是特殊的医疗污水，都面临着艰巨的污水治理任务，现有的污水处理手段已经不能满足要求，必须尽快找到安全可行的替代方案，成了业内人士及相关管理部门的重要任务，其中，低碳新技术成为水环境处理的环保产业关注的方向和重点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上所述缺陷，提供一种无需培养微生物启动，系统构建灵活方便，速度快、能耗低、清洁、高效、具有良好可持续性的重力微筛过滤污水净化方法。
为了解决以上所述技术问题，本发明所述重力微筛过滤污水净化方法，所述方法包括以下步骤：将需处理的污水置于布水槽中，使污水从高位向低位流经微筛网过滤，实现固液分离，完成水体悬浮物、污染负荷的削减，清水达标排出，污泥进行脱水处理后统一处置；所述微筛网为由304及以上不锈钢制成的、孔径不超过100微米的过滤筛网；所述微筛网的编织方式为经纬正交编织，滤孔为正方形。
进一步，本发明所述微筛网设置于所述布水槽与渣槽之间，所述微筛网与水平面之间的夹角A为20～30度。
进一步，本发明所述布水槽与微筛网之间设置有水位限制装置，所述水位限制装置的下缘与污水流床表面之间的距离为1～3厘米。
进一步，本发明所述微筛网的滤水处设置有高压汽水混合的双面清洗装置，当所述微筛网拦截的固体物质堆积到一定程度时，所述双面清洗装置对所述微筛网进行双面清洁，并将固体物质冲至所述渣槽内。
进一步，本发明所述微筛网由304～316的不锈钢制成。
进一步，本发明所述污水净化方法在可移动的箱体内进行。
进一步，若污水中含有溶解性物质或小于所述微筛网孔径的颗粒物质，先将所述污水置于混凝罐中加入混凝剂絮凝，之后再进入所述布水槽，从高位向低位流经微筛网过滤。
进一步，对于医疗污水的净化，先将医疗污水收集至密封的污水收集池，经消毒管密封加药对污水密封消杀1～1.5小时，之后再进行絮凝、过虑；固液分离后的污泥收集入密封的储泥池，每吨污泥投入200～350kg的生石灰，搅拌灭菌30～60分钟，之后将污泥离心脱水，泥饼装入密封罐中，运至相关单位无害化焚烧处理；离心出的清水返回至所述污水收集池。
进一步，本发明所述箱体为集装箱式或车载式的密封仓，所述密封仓内设置有紫外灯和负压排风系统。
本发明所述方法，采用独特的重力微筛网过滤技术，所述微筛网用304及以上不锈钢制成、孔径不超过100微米，所述微筛网的编织方式为经纬正交编织方式，制作出来的滤孔为正方形；污水从出水口斜向下只需在自然重力的作用下流经微筛网即可实现固液分离，无需额外的增压或负压吸引，极大地节约了能量。
微筛网与水平面之间形成夹角，水体斜下向流动，水中的污泥等固体颗粒物不能轻易直接以垂直角度穿过网孔，因而更容易被拦截，而液体则不受影响，在其本身自然的重力作用下能顺利穿过滤网。当滤网拦截的污泥等固体物质堆积到一定程度时，由高压汽水混合的双面清洗装置，对微筛网上下两面及时清洁，同时将固体物质吹送至渣槽内统一处理。
对于特殊的医疗污水，在混凝前先将收集到的污水加药进行密封消杀，首先实现源头灭菌，杜绝污染形成二次传播，之后加入混凝剂絮凝；后半段与重力微筛过滤技术相结合，顺利解决了困扰医疗污水处理的富营养化的后端生化工艺问题；全过程无二次污染传播的可能，确保“全过程零传播”，保障医疗污水处理操作者、接触者以及周边环境的防疫安全。
本发明所述方法，通过高效低能耗技术既解决了城市生活污水、农村污水、工业污水的净化问题，也解决了医院污水处理中后端生化工艺问题，即无需依赖微生物来处理医疗机构特殊的污水。经本发明所述方法处理后的水质达到医疗机构污水排放标准GB18466-2005中表1医疗机构相关污水排放限值的规定。
本发明的有益效果：本发明所述方法，工艺简单，投资小，适于推广，具有良好的社会效益和经济效益，与现有技术相比，其优势主要体现在以下几个方面：
（1）低能耗，绿色环保 由于固液分离基本靠污水自身的重力完成，所用动力仅为清洗网面的高压气水，实现了微滤处理的超低能耗。
（2）高效能 本发明所述方法，对污水中大于1微米的固体物质有超过95%的拦截效果，在絮凝剂的配合下，可以更高效地拦截污水中的 COD、BOD、总磷、总氮、SS等主要污染物。
（3）解决了医疗污水处理难题 由于重力微筛过滤技术的运用，可在处理前端对污水加药密封消杀，实现源头灭菌，杜绝医疗污水可能造成的二次传染。
（4）系统构建灵活，适应性强 本发明所述方法可在集装箱式或车载式的箱体内进行，可移动式设计，占地面积小，方便解决规模较小的污水处理，灵活方便。
附图说明
图1为实施例一所述普通污水净化的工艺流程示意图；
图2为实施例二所述医疗污水净化的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面参照附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明所述重力微筛过滤污水净化方法，所述方法包括以下步骤：将需处理的污水置于布水槽中，使污水从高位向低位流经微筛网过滤，实现固液分离，完成水体悬浮物、污染负荷的削减，清水达标排出，污泥进行脱水处理后统一处置；所述微筛网为由304及以上不锈钢制成的、孔径不超过100微米的过滤筛网；所述微筛网的编织方式为经纬正交编织，滤孔为正方形。
进一步，本发明所述微筛网设置于所述布水槽与渣槽之间，所述微筛网与水平面之间的夹角A为20～30度。
进一步，本发明所述布水槽与微筛网之间设置有水位限制装置，所述水位限制装置的下缘与污水流床表面之间的距离为1～3厘米。
进一步，本发明所述微筛网的滤水处设置有高压汽水混合的双面清洗装置，当所述微筛网拦截的固体物质堆积到一定程度时，所述双面清洗装置对所述微筛网进行双面清洁，并将固体物质冲至所述渣槽内。
进一步，本发明所述微筛网由304～316的不锈钢制成。
进一步，本发明所述污水净化方法在可移动的箱体内进行。
进一步，若污水中含有溶解性物质或小于所述微筛网孔径的颗粒物质，先将所述污水置于混凝罐中加入混凝剂絮凝，之后再进入所述布水槽，从高位向低位流经微筛网过滤。
进一步，对于医疗污水的净化，先将医疗污水收集至密封的污水收集池，经消毒管密封加药对污水密封消杀1～1.5小时，之后再进行絮凝、过虑；固液分离后的污泥收集入密封的储泥池，每吨污泥投入200～350kg的生石灰，搅拌灭菌30～60分钟，之后将污泥离心脱水，泥饼装入密封罐中，运至相关单位无害化焚烧处理；离心出的清水返回至所述污水收集池。
进一步，本发明所述箱体为集装箱式或车载式的密封仓，所述密封仓内设置有紫外灯和负压排风系统。
实施例一：设计污水处理系统时，将布水槽1设置于较高的位置，渣槽5置于较低的位置，微筛网2置于布水槽1和渣槽5之间，微筛网与水平面之间的夹角A在25度左右，使污水从高向低自然流经微筛网2过滤；使污水流床；布水槽出水处的流床3上方设置一个水位限制板（水位限制装置）4，并使水位限制板的下缘与污水流床表面之间的距离为1～3厘米，用以控制从布水槽涌出的水流以及限制在单位时间内的污水通过量，确保过滤效果。在微筛网的滤水处设置高压汽水混合的双面清洗装置6，可对微筛网进行双面高压清洗。
对于普通污水（生活污水、工业污水等），工艺流程参照附图1。将需处理的污水集中于布水槽1中，污水从布水槽流出，斜向下以25度左右斜面向下自流，污水从水位限制板4的下缘流过，控制流量，之后流至微筛网过滤；所述微筛网由304～316不锈钢制成、孔径小于100微米，微筛网的编织方式为经纬正交编织方式，编织所得的滤孔为正方形；水流依靠其本身的重力作用穿过微筛网滤孔即可完成固液分离，大于网孔的污泥等颗粒物或固体物质被拦截于网面上；该结构的滤筛网，能够实现优越的固液分离，实现水体悬浮物、污染负荷的削减，经微筛网过滤后的清水落入其下的清水收集池7，已达排放标准可按规定进行排放；被拦截于滤筛网网面上的污泥等固体物质堆积到一定程度时，定时控制的高压汽水混合的双面清洗装置6自动启动从正反两面对微筛网进行清洗，并将堆积于膜网上面的污泥等物吹到侧边的渣槽5内，再按相关规定进行处理。
大部分的污水中或多或少会含有溶解性物质，或者污水中的颗粒物小于所述微筛网孔径，这些物质存在于污水中，经过微筛网后仍然和清水一起漏出清水池，影响净化效果；为了达到更好的净化效果，可设置一个混凝罐，先将污水导入混凝罐，加混凝剂絮凝3～5分钟，之后再进入布水槽，继续后面的正常过滤，可提高过滤效果；若污水中不含溶解性物质，则无需加混凝剂，直接过滤即可。
本发明所述方法，完全利用重力原理，无需额外动力完成固液分离，其处理精度可以达到亚微米。几乎只有用于网面清洗的双面清洗器需要提供动力，吨水处理能耗仅为0.03-0.05度，约为超滤(UF)和微滤(MF)的百分之一或千分之一的能耗。由于重力微筛的膜材料为304及以上不锈钢，拦截方式不使用加压处理，膜网不易堵塞，容易清洁，在设备的整个使用过程中，可以保障通量始终保持在95%以上，微筛网的使用寿命相比于现有技术大大延长，高达25年。
本发明所述方法，在处理一些本身具有从高向低流动的位置差的污水时（如河流污水等），其省电的优势更为明显，具有极好的推广前景。
实施例二：对医疗污水的净化处理，工艺流程参照附图2。
医疗污水比较特殊，为了杜绝污水中可能存在的病菌传播，先要对污水进行消杀处理。
将医疗污水通过医院常规配套的排污管道进入密封的污水收集池（或收集罐），医院现有的污水收集池若为开放式的，则需要对其改造成为密封的。通过消毒管向污水收集池内加药（优洁/次氯酸钠均可）对污水进行预消毒灭菌，作为源头控制，在污泥含水率较高且仍处于液体状态的预处理阶段投加消毒剂，是对病菌病毒尤其是冠状病毒，重要且有效的控制病原体扩散的方式；污水在污水收集池内停留约1.5小时后，将污水提升至密封负压仓内的混凝罐内；余下步骤同实施例一。微筛网能最大限度的提高水的通量并拦截过滤物；固液分离的过程可完成水体悬浮物、污染负荷的削减，污染负荷、微生物含量指标均达到《医疗机构污水排放标准》对传染病、结核病医疗机构污水排放限值的规定要求；为了确保灭杀效果，通过该微滤设备处理后的清水（悬浮物＜10mg/L、色度＜10）再通过紫外线消毒灭菌后，安全排放。
经微筛网固液分离后的固体污泥可用污泥泵打入密封的储泥罐，储泥罐配有加药和搅拌装置，按每吨污泥加200～350kg生石灰的比例投入，搅拌30～60分钟，然后将污泥放入离心式脱水机离心脱水，完成脱水后的泥饼装入密封罐中，按医疗危废运送到具有处理危废条件的单位进行无害化焚烧处理。离心出的清液通过抽水泵，返回到前端的污水收集池。
针对医院的特殊情况，所述密封负压仓采用微生物实验室级别标准设计，所述密封仓可做成移动式的集装箱，也可做成车载式箱体，水泵、各种罐体及相关机器设备全部设置在箱式密封仓内，根据需要搬移到合适的地方。仓内装有紫外消毒灯，排风系统采用负压设计，操作人员进入负压仓时开启负压排风系统，可有效控制仓内空间的微生物数量；操作人员离开密封负压仓后则开启紫外消毒灯进行在线灭菌；如此操作，既保证杀菌效果，又可保障操作人员生产安全。本发明所述方法应用于传染病医院、临时隔离点以及有需要的医院等均可，不低于30张床位的普通医院为比较优选的配置。
以上仅为发明的部分实施方式，实施例是为了更清楚地讲明本发明所述技术方案的实现过程，并非用于限定技术方案，本领域相关技术人员通过阅读以上说明书公开内容，可知本发明所述技术方案可有多种实施方式，只要使用了以上所述技术方案，均应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将需处理的污水置于布水槽中，使污水从高位向低位流经微筛网过滤，实现固液分离，完成水体悬浮物、污染负荷的削减，清水达标排出，污泥进行脱水处理后统一处置；所述微筛网为由304及以上不锈钢制成的、孔径不超过100微米的过滤筛网；所述微筛网的编织方式为经纬正交编织，滤孔为正方形。
2.根据权利要求1所述重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，所述微筛网设置于所述布水槽与渣槽之间，所述微筛网与水平面之间的夹角A为20～30度。
3.根据权利要求2所述重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，所述布水槽与微筛网之间设置有水位限制装置，所述水位限制装置的下缘与污水流床表面之间的距离为1～3厘米。
4.根据权利要求2所述重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，所述微筛网的滤水处设置有高压汽水混合的双面清洗装置，当所述微筛网拦截的固体物质堆积到一定程度时，所述双面清洗装置对所述微筛网进行双面清洁，并将固体物质冲至所述渣槽内。
5.根据权利要求1所述重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，所述微筛网由304～316的不锈钢制成。
6.根据权利要求1所述重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，所述污水净化方法在可移动的箱体内进行。
7.根据权利要求1所述重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，若污水中含有溶解性物质或小于所述微筛网孔径的颗粒物质，先将所述污水置于混凝罐中加入混凝剂絮凝，之后再进入所述布水槽，从高位向低位流经微筛网过滤。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，对于医疗污水的净化，先将医疗污水收集至密封的污水收集池，经消毒管密封加药对污水密封消杀1～1.5小时，之后再进行絮凝、过虑；固液分离后的污泥收集入密封的储泥池，每吨污泥投入200～350kg的生石灰，搅拌灭菌30～60分钟，之后将污泥离心脱水，泥饼装入密封罐中，运至相关单位无害化焚烧处理；离心出的清水返回至所述污水收集池。
9.根据权利要求8所述重力微筛过滤污水净化方法，其特征在于，所述箱体为集装箱式或车载式的密封仓，所述密封仓内设置有紫外灯和负压排风系统。
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