公布日：2024.05.28
申請日：2024.04.26
分類號：C02F9/00(2023.01)I;B01D65/08(2006.01)I;C02F3/12(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F1/40(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N
摘要
本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法及系統(tǒng)；本發(fā)明在對污水進行常規(guī)靜置沉淀、隔油、混凝沉淀后獲得處理后的污水上清液，然后對污水上清液進行第一過濾方式處理，并監(jiān)控膜組件的跨膜壓差，然后采用第二過濾方式過濾，其中，第二過濾方式為注水流量動態(tài)改變，并通過錯流流速模型計算平均錯流流速，然后根據(jù)平均錯流流速得到初始注水流量值，其中，初始流量值的倍數(shù)關(guān)系的注水流量值進行污水處理，從而使得平均錯流流速相較于固定模式有了漸進式的提高，并且，通過動態(tài)改變注水流量值，使得過濾膜表面的剪切力不斷變化，進而實現(xiàn)了緩解膜污染的效果。
權(quán)利要求書
1.一種基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：S1：將所述污水輸入至靜置沉淀裝置，進行靜置沉淀處理，得到第一污水上清液；S2：將所述第一污水上清液輸入至斜板隔油裝置，用于獲得第二污水上清液；S3：將所述第二污水上清液輸入至混凝沉淀裝置，用于獲得第三污水上清液；S4：將所述第三污水上清液輸入至膜生物反應(yīng)器，用于完成污水處理；所述S4具體為：S4.1：采用第一過濾方式對所述第三污水上清液進行處理，直至所述膜生物反應(yīng)器的膜組件的跨膜壓差達到第一預(yù)設(shè)值，進入S4.2；S4.2：采用第二過濾方式對污水進行處理，直至所述膜組件的跨膜壓差達到第二預(yù)設(shè)值,進入S4.1，循環(huán)所述S4.1和S4.2，直至完成污水處理；所述S4.2具體為：S4.21：對所述膜生物反應(yīng)器進行注水試驗，改變所述膜生物反應(yīng)器的注水流量，然后測量得到不同注水流量下的平均錯流流速;S4.22：獲取所述S4.21計算的平均錯流流速下的注水流量值作為初始注水流量值F0；S4.23：分別以F0、1.1F0、1.2F0、1.3F0、1.4F0作為注水流量值進行污水處理；S4.24：重復所述S4.23，并實時監(jiān)測所述膜組件的跨膜壓差，直至所述跨膜壓差下降至第二預(yù)設(shè)值；則進入S4.1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述S1中，靜置沉淀時間為5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述S2中，所述斜板隔油裝置由預(yù)設(shè)數(shù)量的波形隔板構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述斜板隔油裝置的隔油效率E為：
式中，V0為油類污染物的運動速度，Q為所述斜板隔油裝置的污水處理量，A為所述斜板隔油裝置的表面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述S3具體為：向所述混凝沉淀裝置中加入絮凝劑，并充分攪拌，使所述第二污水上清液中的懸浮物聚集成絮體，進而通過沉淀的方式從污水中分離，從而獲得第三污水上清液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述S4.1中，所述第一過濾方式為恒定曝氣量運行方式，該運行方式具體為：設(shè)定所述恒定曝氣量為200m3/h，進而計算平均錯流流速；然后監(jiān)測所述膜生物反應(yīng)器的膜組件的跨膜壓差。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，計算平均錯流流速的過程為：基于曝氣量與錯流流速關(guān)系式計算平均錯流流速；所述關(guān)系式為：
式中，y為平均錯流流速，x為曝氣量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)值為35kPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述S4.2中，所述第二過濾方式為對所述膜生物反應(yīng)器采用注水流量動態(tài)改變的方式實現(xiàn)污水處理。
10.一種基于錯流流速模型和膜組件的污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用權(quán)利要求1-9任一項所述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：靜置沉淀裝置，用于對所述污水進行靜置沉淀處理，得到第一污水上清液；斜板隔油裝置，用于對所述第一污水上清液進行隔油處理，獲得第二污水上清液；混凝沉淀裝置，用于對所述第二污水上清液進行混凝沉淀處理，獲得第三污水上清液；膜生物反應(yīng)器，用于對所述第三污水上清液通過膜生物過濾，完成污水處理。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法及系統(tǒng)，在不改變MBR尺寸的前提下，有效緩解膜污染進而提高污水處理效率。
為了實現(xiàn)上述目的，提供一種基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：S1：將所述污水輸入至靜置沉淀裝置，進行靜置沉淀處理，得到第一污水上清液；S2：將所述第一污水上清液輸入至斜板隔油裝置，用于獲得第二污水上清液；S3：將所述第二污水上清液輸入至混凝沉淀裝置，用于獲得第三污水上清液；S4：將所述第三污水上清液輸入至膜生物反應(yīng)器，用于完成污水處理；所述S4具體為：S4.1：采用第一過濾方式對所述第三污水上清液進行處理，直至所述膜生物反應(yīng)器的膜組件的跨膜壓差（TMP）達到第一預(yù)設(shè)值，進入S4.2；S4.2：采用第二過濾方式對所述污水進行處理，直至所述膜組件的跨膜壓差（TMP）達到第二預(yù)設(shè)值,進入S4.1，循環(huán)所述S4.1和S4.2，直至完成污水處理；所述S4.2具體為：S4.21：對所述膜生物反應(yīng)器進行注水試驗，改變所述膜生物反應(yīng)器的注水流量，然后測量得到不同注水流量下的平均錯流流速;S4.22：獲取所述S4.21計算的平均錯流流速下的注水流量值作為初始注水流量值F0；S4.23：分別以F0、1.1F0、1.2F0、1.3F0、1.4F0作為注水流量值進行污水處理；S4.24：重復所述S4.23，并實時監(jiān)測所述膜組件的跨膜壓差（TMP），直至所述跨膜壓差（TMP）下降至第二預(yù)設(shè)值；則進入S4.1。
優(yōu)選地，所述S1中，靜置沉淀時間為5h。
優(yōu)選地，所述S2中，所述斜板隔油裝置有預(yù)設(shè)數(shù)量的波形隔板構(gòu)成。
優(yōu)選地，所述斜板隔油裝置的隔油效率E為：
式中，V0為油類污染物的運動速度，Q為所述斜板隔油裝置的污水處理量，A為所述斜板隔油裝置的表面積。
優(yōu)選地，所述S3具體為：向所述混凝沉淀裝置中加入絮凝劑，并充分攪拌，使所述第二污水上清液中的懸浮物聚集成絮體，進而通過沉淀的方式從污水中分離，從而獲得第三污水上清液。
優(yōu)選地，所述S4.1中，所述第一過濾方式為恒定曝氣量運行方式，該運行方式具體為：設(shè)定所述恒定曝氣量為200m3/h，進而計算平均錯流流速；然后監(jiān)測所述膜生物反應(yīng)器的膜組件的跨膜壓差（TMP）；優(yōu)選地，計算平均錯流流速的過程為：基于錯流流速模型中的曝氣量與錯流流速關(guān)系式計算平均錯流流速；所述關(guān)系式為：
式中，y為平均錯流流速，x為曝氣量；優(yōu)選地，所述第一預(yù)設(shè)值為35kPa，優(yōu)選地，所述S4.2中，所述第二過濾方式為對所述膜生物反應(yīng)器采用注水流量動態(tài)改變的方式實現(xiàn)污水處理。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于錯流流速模型和膜組件的污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用上述的基于錯流流速模型和膜組件的污水處理方法，所述系統(tǒng)包括：靜置沉淀裝置，用于對所述污水進行靜置沉淀處理，得到第一污水上清液；斜板隔油裝置：用于對所述第一污水上清液進行隔油處理，獲得第二污水上清液；混凝沉淀裝置，用于對所述第二污水上清液進行混凝沉淀處理，獲得第三污水上清液；膜生物反應(yīng)器，用于對所述第三污水上清液通過膜生物過濾，完成污水處理。
本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為：本發(fā)明通過對污水處理過程進行調(diào)節(jié)控制，從而緩解膜污染，提高污水處理效率，具體為采用第一過濾方式對污水上清液進行處理，其中，第一過濾方式為恒定曝氣量運行方式，直至跨膜壓差大于設(shè)定值時，采用第二過濾方式對所述污水進行處理，其中，第二過濾方式為注水流量動態(tài)改變，并通過錯流流速模型計算平均錯流流速，然后根據(jù)平均錯流流速得到初始注水流量值，其中，采用初始流量值的倍數(shù)關(guān)系的注水流量值進行污水處理，從而使得平均錯流流速相較于固定模式有了漸進式的提高，并且，通過動態(tài)改變注水流量值，使得過濾膜表面的剪切力不斷變化，進而實現(xiàn)了緩解膜污染的效果。
本發(fā)明通過跨膜壓差作為污水處理不同步驟的監(jiān)測指標，一方面可以使得污水處理的各個階段劃分的更具科學性，從而實現(xiàn)減少污水處理成本的目的，另一方面，采用污水處理系統(tǒng)自帶設(shè)備實現(xiàn)監(jiān)測，避免了額外增加監(jiān)測設(shè)備對船舶空間的占用。
本發(fā)明不改變MBR的原有尺寸，不會導致船舶整體空間布局改變。
本發(fā)明首先采用固定模型進行污水處理，然后采用動態(tài)模式進行污水處理，其中，動態(tài)模式可緩解膜組件的污染程度，進而使得跨膜壓差朝著較小的趨勢改變，固定模式運行能耗較低，因此，本發(fā)明的方案可減少污染處理能耗。
（發(fā)明人：李廣濤;吳世紅;許剛;李皚菁;王志明;姚海波;葛麗燕;馮志強;李美玲;羅小鳳）
