[发明专利]一种用于废水处理的自生膜过滤方法及其过滤装置

说明书

技术领域

本发明属于膜滤技术领域，特别涉及一种利用废水中的固体悬浮物自建膜实现过滤目的的物理过滤方法，以及配套的过滤装置。

背景技术

经过半个多世纪的发展，我国膜产业已经步入快速成长期，超滤、微滤、反渗透等膜技术在能源电力、有色冶金、海水淡化、给水处理、废水回用及医药食品等领域的应用迅速扩大。尤其近年来，随着国家节能减排政策的实施和环保产业的发展，作为水处理的核心元件——膜的应用也越来越广泛，市场总量也越来越大。

膜作为一种具有选择性分离功能的滤料，根据所使用材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，有机膜则是由各种高分子材料做成。膜的使用提供了各种不同孔径的组件，根据孔径的不同，又可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，分别用于不同的领域和不同的过滤对象。

膜应用的最大问题是使用中的污染，膜孔极易受到水中杂质阻塞，导致通量下降，流速降低，常规的方法是进行反冲洗，使膜孔恢复原有的渗过能力。但因长期使用积垢过多，正常冲洗亦无法达到或恢复原有的使用效果，这就需要及时更换。因此，在污水处理中采用膜技术，膜件的损耗与更换是拉高成本的主要因素。膜技术在使用中对水质条件的要求比较苛刻，往往需要严格的前置预处理，这在一定程度上也影响了在一些领域的应用。

在膜滤技术的发展过程中，技术的提升主要体现在膜材料的改进和应用上，技术主导权在西方国家。但利用污水中自身含有的固体悬浮物建膜，这种技术原理与方法被首次提出，属于一项原创性的技术发明，在工业和民用污水处理领域具有重要的产业化应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种处理工艺简单、占地面积小、成本低、效率高、且节能效果好的用于废水处理的自生膜过滤方法及其过滤装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明是在密闭的筒体内设置固定的模架，利用废水中自身存在的固体悬浮物（SS），借助絮凝剂作用使废水中的固体悬浮物凝聚成较大的絮状颗粒，在设定的一定压力和旋流作用下，使其附着在圆柱体或棱柱体的膜架上自行建膜，这个膜称之为自生膜或自建膜，废水通过自生膜层进行过滤，清水从模架的导流腔下端流出，被截留的固体悬浮物在旋流作用下则在膜层的外部凝聚沉降并通过筒体的底部排出；

所述的自生膜过滤方法具体包括如下步骤：

第一步，在封闭的筒体内设置支撑模架：其模架的作用是为自生膜的附着和形成提供支撑，同时模架的内部又作为清水导流腔；其模架形状为圆柱体或棱柱体，是自行建模的核心部件，可使用工程塑料或金属一次成型，也可使用叠片组装形成；

第二步，采用絮凝剂对废水中固体悬浮物进行絮凝：在废水进入封闭筒体后加入絮凝剂，通过絮凝剂作用使废水中的固体悬浮物充分凝聚从而产生大量的絮凝体，这些絮凝体是自生膜形成的必要条件；

第三步，在旋流的作用下自行建膜：废水从封闭筒体底端的旋流管进入筒体，旋流的作用是使筒体内部水流沿平行切线方向环形流动，使絮凝作用更加充分，固体悬浮物经絮凝产生的絮状体满足了建膜的需要，不断增加的絮状体逐渐叠加聚合并在旋流的作用下围绕中间模架流动，废水进入密封筒体后24-72小时之内形成均衡的自生膜层；自行生成的自生膜层在流体中依然发挥着絮凝作用，废水在通过自生膜滤的过程中，固体悬浮物细小微粒被不断的吸附和凝聚，大的分子絮团则直接被阻隔截留，因此，过滤的过程同时也是固体悬浮物不断被吸附凝聚和絮凝的过程，被过滤拦截的固体悬浮物本身又成为膜体的一部分，过滤后的清水从模架的导流腔下端流出，被截留的固体悬浮物则在膜层的外部沉降。

第四步，控制自生膜层的厚度与进行反冲洗：自生膜层一般保持在1mm-10mm之间，根据所处理污水的不同通过自动调整压力来控制膜层厚度，一般在24小时内膜层外部将自动脱落一次，从而保持膜层稳定，压力可调节控制的范围是0.05mpa-0.3mpa；建膜后废水通过自生膜层由浑浊状态慢慢开始变清，逐渐接近并达到设计的水质处理标准，通水量也达到最佳，之后随着持续的通水过滤，自生膜层便逐渐加厚，于是通水量开始变小，由通量最佳时点到通量开始减小后某个时点，这期间为“膜层控制区间”，“膜层控制区间”采用通水量和压力两个参数来实现自动控制，在通量低于控制区间的下限最低点时，反冲洗装置自动开启，反冲洗在自动控制下瞬间完成，并在旋流带动下使超过1mm-10mm厚度的外部自生膜层自动脱落，直至恢复到膜层控制上限的标准状态；

第五步，污泥排放：被膜层截留的固体悬浮物在旋流的作用下不断向筒体底部沉淀聚集，最终从排泥管排出。