CN114873871A - 一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备及使用方法，包括风机、稳压直流电源、传统生化单元、电过滤系统、反洗单元、设备间，所述的传统生化单元包括但不限于AO工艺、MBBR工艺、纯好氧工艺等活性污泥法生化工艺；所述的设备间用于存放各类设备，所述电过滤系统连接稳压直流电源；所述电过滤系统由多组不锈钢滤网电极组成，正负极交替摆放；所述反洗单元包括清水舱和曝气冲刷管路，实现在无人值守下避免污泥流失等问题具有极大的工程意义。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备及使用方法。
背景技术
随着生活质量的提高，环保要求也在提高，农村污水的治理已经成为改善城市、乡村生态面貌的主要因素之一。农村生活污水水质简单，可生化好，是一种较易处理的污水，常规的传统生化工艺能够有效处理该类废水。但是农村数量庞大，分散性高，且吨位小，普遍处理吨位为50吨/天以下，因此该类废水主要难点在于运维工作量十分庞大，目前各省均没有足够的专业运维及运维资金能够保证农村生活污水维持正常运行。在缺少专业运维的情况下，活性污泥流失是农村污水处理设备失效的主要原因。
传统生化工艺采用沉淀池实现泥水的分离，该工艺在各类大型污水处理工艺中均有良好的表现，但是在缺少运维的农村，沉淀法不抗冲击，且污泥发生性状变化时(污泥老化、污泥膨胀)，污泥难以沉淀极易流失；MBR工艺则采用膜分离技术实现泥水分离，出水效果极佳，一般SS能达到10mg/L以下，但是该设备技术要求高，投资贵，膜寿命较短，在农村后续运维工作量繁琐，且该技术出水标准远高于农村污水排放标准，会造成能源的过渡浪费。因此，找一项适合农村小户型的快速泥水分离工艺具有极大的工程意义。
专利CN201010202059.0公开了一种组合式缺氧/好氧生物强化活性炭动态膜脱氮除磷工艺，专利CN201610551464.0公开了一种基于不同污水水质的动态膜污水直接过滤反应器及运行方法， CN202110260569.1公开了一种难降解有机废水的处理装置及方法，CN202011286700.3公开了一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法。以上专利都公开了一种利用利用污水中固有的悬浮物(活性污泥)，在大孔膜支撑材料表面形成动态膜，进行污水的直接过滤实现泥水分离的技术，但是该技术需要有一个生物动态膜的形成过程，这个膜太薄会导致出水不干净，膜太厚则压力过大无法出水，需要根据污泥情况进行定时反洗，操作难度较大，在农村缺少专业人员的条件下，很难稳定运行，此外农村污水往往含有大量大颗粒杂质(纸巾、树枝等)，易对动态膜系统造成严重的堵塞问题。
专利CN201510255304.7公开了一种处理村镇污水的动态污泥过滤方法与设备，该专利提出污泥混合液经导流管进入动态污泥过滤区的底部，经布水板上孔眼由下向上经过动态污泥过滤层，污泥混合液的活性污泥微生物被动态污泥过滤层拦截，随着被拦截的污泥越来越多，污泥进入了后段的污泥浓度调节区。该专利有效提高了污泥分离效率，但该技术的动态污泥过滤区和污泥浓度调节区仍主要基于沉淀池沉降功能，若发生污泥膨胀或污泥老化等问题，污泥仍易流失。
发明内容
鉴于背景技术存在的不足，本发明涉及一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备及使用方法，实现在无人值守下避免污泥流失等问题具有极大的工程意义。
本发明涉及一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，包括风机、稳压直流电源、传统生化单元、电过滤系统、反洗单元、设备间，所述的传统生化单元包括但不限于AO工艺、MBBR 工艺、纯好氧工艺等活性污泥法生化工艺；所述的设备间用于存放各类设备，所述电过滤系统连接稳压直流电源；所述电过滤系统由多组不锈钢滤网电极组成，正负极交替摆放；所述反洗单元包括清水舱和曝气冲刷管路。
通过采用上述方案，便于与现有任意的活性污泥工艺耦合，主要功能为替代沉淀池。
进一步的，所述微生物电过滤设备适用于规模为10吨/天-50吨/ 天的污水站。
该规模为农村数量最庞大、最疏于管理的规模群，通过采用上述方案，可以有效的提高农村污水处理的质量。
进一步的，所述电过滤系统为不同孔径滤网组成，以正负两片滤网为一组，从进水端至出水端共需4-5组，每组孔径依次为10-12目， 20-30目，70-100目，150-200目，270-300目。
通过采用上述方案，兼顾过滤效果与运维成本。
进一步的，所述电过滤系统为材质包括但不限于铝、铁、钛中的一种或多种组合。
通过采用上述方案，可根据水质情况调整电过滤系统的材质，提高过滤效果。
进一步的，所述电过滤系统滤网间距为4-6cm。
通过采用上述方案，拓宽电催化系统。
进一步的，所述电过滤系统与日处理量呈正相关，所述电过滤系统与日处理量的关系为S＝Q*n*MLSS/4，其中S为过滤系统投影面积(m2)，Q为日处理量(m3/d)，MLSS为污泥浓度(g/L)，n为通量系数，所述通量系数的经验数值为0.043-0.066。
通过采用上述方案，保证过滤质量的同时，保证过滤速度。
进一步的，所述反洗单元为侧边曝气冲击，所述侧边曝气冲击为采用微孔曝气管的曝气系统完成，所述微孔曝气管的孔径为60-120 μm。
通过采用上述方案，保证反冲效果。
一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备的使用方法，具体步骤如下：
S1、污水进入传统生化单元经过微生物降解，降解后泥水混合物流向微生物电过滤设备；
S2、微生物电过滤设备通过稳压直流电源供电，以正负两片滤网为一组，正极在进水端，负极在出水端；
S3、泥水混合物经过电过滤装置后，污泥根据大小被层层依次隔离，到最后一层时由于微生物在电极表面会形成滤膜，而后由电极滤网和微生物膜共同过滤，使得出水清澈干净；
S4、运行一段时间后，电源开启高压模式，同时反洗单元开启曝气，将被电极隔离的微生物反向冲击出去；
S5、循环步骤S1-S5。
通过采用上述方案，阳极强化吸附与拦截效果，阴极可以对阳极过滤遗漏的污泥颗粒形成阻力，降低污泥颗粒流速，提高阳极吸附效果。
进一步的，所述的微生物电过滤设备正常使用时添加1.5-2V直流电压，反洗时电压调至3-4V。
通过采用上述方案，保证过滤效果的同时，不会造成破碎污泥的情况与滤网自身损耗过大的现象。
进一步的，所述的微生物电过滤设备的反洗周期与微生物量呈反比，所述微生物电过滤设备的反洗周期与微生物量的关系为 H＝S/MLSS*m，其中H为反洗周期(h)，S为过滤系统投影面积(m2)， MLSS为污泥浓度(g/L)，m为反洗系数，所述反洗系数的经验数值为2.5-6.5。
通过采用上述方案，确保反洗频率不会过高，同时不会出现污泥堵塞的问题。
本发明的主要有益效果：
1、分离快，时间短，占地面积小；
2、可介入原有的各类活性污泥处理单元，适用性高；
3、抗水力冲击性能强，不会发生污泥流失等问题；
4、运行过程无需人员管理，反洗过程通过PLC自控后也可实现无人值守。
附图说明
图1为本申请的设备总装图；
图2为本申请的原理示意图。
附图标记：1、传统生化单元；2、电过滤系统；3、稳压直流电源；4、风机；5、反洗单元。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
本发明的实施例1参照图1、图2所示，涉及一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，包括风机与稳压直流电源、传统生化单元、电过滤系统、反洗单元、设备间。
所述的生化池体包括但不限于AO工艺、MBBR工艺、纯好氧工艺等活性污泥法生化工艺，可以与现有任意的活性污泥工艺耦合，主要功能为替代沉淀池。
该设备主要适用于与10吨/天-50吨/天的污水站点，该类规模的设备是农村数量最庞大、最疏于管理的规模群。规模过小的污染场站根据国家范围，所达标准要求较低，有滤池、人工湿地、净化槽等其他更适合的工艺，规模过大的站点一般会有运维人员进行专业管理，则可以采用常规沉淀池进行泥水分离。
所述的设备间用于存放各类设备，本发明必须包含风机和稳压直流电源，设备间可为一体化设备，可为土建房间，没有具体要求。
所述的电过滤系统由多组不锈钢滤网电极组成，正负极交替摆放，与设备间的稳压直流电源相连。
其中以正负两片滤网为一组，从进水端至出水端共需4-5组，数量过少会导致密孔滤网过滤压力过大，虽然会形成动态膜仍旧达到极佳的过滤效果，但是过水通量也急速下降，反洗频率与要求也会提高，反正会增加运维工作量及工作难度；数量过多会导致投资浪费，也提高了电极总间距，致使系统能耗损失增加。
电过滤系统为不同孔径滤网组成，每组孔径依次为10-12目， 20-30目，70-100目，150-200目，270-300目。大孔用于过滤大颗粒污泥团聚体、纤维杂质等，该滤网可滤除50-80％的活性污泥，中等孔用于过滤污泥颗粒、小颗粒垃圾，最小的孔径滤网会过滤最小的微生物胶团并使胶团在滤膜表面形成一层较薄的生物膜，对水体进行深度过滤。
电过滤系统为材质包括但不限于铝、铁、钛中的一种或多种组合。该材料的选择与进水总磷量及出水总磷要求有相关性，若原工艺出水总磷无法达标的，可采用铝或铁，两者电极在电催化作用下，除了过滤微生物作用，还能被电离出形成离子，并与微生物结合形成阳离子 -微生物胶团，会对废水中的总磷进行吸附去除；若项目无需除磷的，可优选钛材质，该材料抗腐蚀性强，寿命长久，但是钛材料会形成一定的钝化膜，提高电阻导致能耗增加，需要增加反冲频率。
电过滤系统滤网间距为4-6cm，该间距比一般的电催化系统要宽很多，主要是由于该电催化系统是用于提供过滤空间，间距过短会导致系统被迅速堵塞，使得反洗频率过大。
所述电过滤系统与日处理量呈正相关，所述电过滤系统与日处理量的关系为S＝Q*n*MLSS/4，其中S为过滤系统投影面积(m2)，Q 为日处理量(m3/d)，MLSS为污泥浓度(g/L)，n为通量系数，所述通量系数的经验数值为0.043-0.066。
所述经验数值为0.043-0.066，所述经验数值选0.05-0.055为最佳，系数过大即面积选择过大，虽然会提高过滤效果，但是会导致过滤和反洗不均匀(低水量高面积)，致使周边部分区域会逐步堵塞无法疏通；面积过小会导致过滤压力及流量过大。
所述的反洗单元主要为曝气反洗，通过滤膜后段曝气系统，将水汽反方向通过滤膜后，将滤渣和污泥反方向洗出(从小孔到大孔)。
曝气系统为微孔曝气管，孔径为60-120μm，孔径过小会导致气泡冲击力不足，气泡过大会导致无法通过滤网，造成反洗压力过大。
上述一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，可以与各类活性污泥耦合使用，具体使用步骤如下：
S1、污水进入传统生化单元经过微生物降解，降解后泥水混合物流向微生物电过滤设备；
S2、微生物电过滤设备通过稳压直流电源供电，以正负两片滤网为一组，正极在进水端，负极在出水端；
S3、泥水混合物经过电过滤装置后，污泥根据大小被层层依次隔离，到最后一层时由于微生物在电极表面会形成滤膜，而后由电极滤网和微生物膜共同过滤，使得出水清澈干净；
S4、运行一段时间后，电源开启高压模式，同时反洗单元开启曝气，将被电极隔离的微生物反向冲击出去；
S5、循环步骤S1-S5。
所述的微生物电过滤设备正常使用时添加直流电压，当施加该电压时，滤网阳极会迅速吸附微生物(微生物为电负性)到滤丝上，形成生物膜，一方面通过吸附作用强化拦截效果，另一方面也使得滤网孔隙变小，进一步优化过滤孔隙；阴极则会在电丝表面形成负电场，对阳极过滤遗漏的污泥颗粒形成阻力，降低污泥颗粒向前的流速，从而逐步下沉落在阴阳极中间，而水体则可以直接通过滤网。
所添加的直流电压为1.5-2V，电压过低过滤效果不佳，电压过高会对污泥有电催化破碎污泥的可能，也会使得滤网本身损耗过大。
反洗时电压调至3-4V，该电压主要为产生析氢析氧反应，使得滤网表面形成密集微孔气泡，从而将滤网表面形成的生物膜破坏推离。电压过低无法形成有效的氢氧气泡，电压过大则导致能源浪费。
反洗与污泥浓度及过滤面积息息相关，过滤面积越大反洗频率越低，污泥浓度越高则反洗频率越高。所述的微生物电过滤设备的反洗周期与微生物量呈反比，所述微生物电过滤设备的反洗周期与微生物量的关系为H＝S/MLSS*m，其中H为反洗周期(h)，S为过滤系统投影面积(m2)，MLSS为污泥浓度(g/L)，m为反洗系数，所述反洗系数的经验数值为2.5-6.5。
所述反洗系数经验数值为2.5-6.5，过低则增加了反洗频率，提升了运维工作量，过高则会导致反洗周期过长，易发生污泥堵塞问题。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，包括风机与稳压直流电源，其特征在于，所述微生物电过滤设备还包括传统生化单元、电过滤系统、反洗单元、设备间，所述的传统生化单元包括但不限于AO工艺、MBBR工艺、纯好氧工艺等活性污泥法生化工艺；所述的设备间用于存放各类设备，所述电过滤系统连接稳压直流电源；所述电过滤系统由多组不锈钢滤网电极组成，正负极交替摆放；所述反洗单元包括清水舱和曝气冲刷管路。
2.根据权利要求1所示的一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，其特征在于，所述微生物电过滤设备适用于规模为10吨/天-50吨/天的污水站。
3.根据权利要求1所示的一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，其特征在于，所述电过滤系统为不同孔径滤网组成，以正负两片滤网为一组，从进水端至出水端共需4-5组，每组孔径依次为10-12目，20-30目，70-100目，150-200目，270-300目。
4.根据权利要求3所示的一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，其特征在于，所述电过滤系统为材质包括但不限于铝、铁、钛中的一种或多种组合。
5.根据权利要求4所示的一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，其特征在于，所述电过滤系统滤网间距为4-6cm。
6.根据权利要求5所示的一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，其特征在于，所述电过滤系统与日处理量呈正相关，所述电过滤系统与日处理量的关系为S＝Q*n*MLSS/4，其中S为过滤系统投影面积(m2)，Q为日处理量(m3/d)，MLSS为污泥浓度(g/L)，n为通量系数，所述通量系数的经验数值为0.043-0.066。
7.根据权利要求6所示的一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备，其特征在于，所述反洗单元为侧边曝气冲击，所述侧边曝气冲击为采用微孔曝气管的曝气系统完成，所述微孔曝气管的孔径为60-120μm。
8.一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备的使用方法，具体步骤如下：
S1、污水进入传统生化单元经过微生物降解，降解后泥水混合物流向微生物电过滤设备；
S2、微生物电过滤设备通过稳压直流电源供电，以正负两片滤网为一组，正极在进水端，负极在出水端；
S3、泥水混合物经过电过滤装置后，污泥根据大小被层层依次隔离，到最后一层时由于微生物在电极表面会形成滤膜，而后由电极滤网和微生物膜共同过滤，使得出水清澈干净；
S4、运行一段时间后，电源开启高压模式，同时反洗单元开启曝气，将被电极隔离的微生物反向冲击出去；
S5、循环步骤S1-S5。
9.根据权利要求8所示的一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备的使用方法，其特征在于，所述的微生物电过滤设备正常使用时添加1.5-2V直流电压，反洗时电压调至3-4V。
10.根据权利要求9所示的一种适用于小规模生活污水处理装置的微生物电过滤设备的使用方法，其特征在于，所述的微生物电过滤设备的反洗周期与微生物量呈反比，所述微生物电过滤设备的反洗周期与微生物量的关系为H＝S/MLSS*m，其中H为反洗周期(h)，S为过滤系统投影面积(m2)，MLSS为污泥浓度(g/L)，m为反洗系数，所述反洗系数的经验数值为2.5-6.5。
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|---|---|---|---|---|
| CN109809529A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-05-28 | 佛山市顺德区悍高五金制品有限公司 | 一种可自动清洗的电解装置及其自动清洗方法 |
| CN112390471A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-23 | 浙江工商大学 | 一种具有脱氮除磷功能的动态膜反应器及运行方法 |
| CN113816466A (zh) * | 2020-06-18 | 2021-12-21 | 杭州晓水环保技术有限公司 | 用于一体化污水处理设备中的同步防腐与除磷装置及方法 |
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