[发明专利]自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统

说明书

本发明涉及自生动态膜污水处理技术领域，尤其涉及一种自生动态膜稳定运行和清洗的方法、系统及污水处理系统；所述方法包括在一次成膜之后，采用间歇产水的方式进行产水，使动态膜单周期内的有效过滤时间得以提高，保证了稳定的产水水质，达到了一次成膜长时间稳定运行的目的。本发明所公开的自生动态膜稳定运行和清洗的方法、系统及污水处理系统，采用间歇产水的运行方式，一次成膜后高通量长时间运行，提高动态膜单周期的有效过滤时间，保证了稳定的产水水质；同时，弱化污泥性质和进水水质对动态膜稳定运行的影响，增加系统运行的稳定性；一次成膜后长时间运行减少了成膜次数，有效缩短成膜总时长，延长动态膜的有效工作时间，节约清洗耗能。

技术领域

本发明涉及自生动态膜污水处理技术领域，尤其涉及一种自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统。

背景技术

膜技术在诸多领域里发挥越来越重要的作用，膜生物反应器(MBR)已成功应用于城市污水和工业废水处理，但膜成本高、运行费用高和膜污染限制了MBR的推广和应用。目前研究表明动态膜生物反应器(DMBR)是解决该问题的重要研究方向之一。

根据制膜物质的不同，动态膜可分为自生动态膜(SFDM)和预涂动态膜(PDM)两类。动态膜生物反应器(Dynamic Membrane Bioreactor，DMBR)属于自生动态膜，是以传统膜生物反应器为基础，以筛绢、无纺布、不锈钢网等大孔径廉价微网为膜基材，在完成固体颗粒悬浮物或胶体溶液分离的过程中，在介质表面形成具有分离性能的滤饼层或膜，达到接近微滤膜的过滤效果；当泥饼层阻力达到一定时，通过物理曝气清洗的方式实现动态膜的再生，进行下一周期的过滤。动态膜的过滤过程可分为成膜和污染两阶段。动态膜的成膜过程是颗粒在基膜表面的沉积过程，颗粒受径向和轴向力，可通过比较两个方向的受力情况，最终确定颗粒的沉积方向及颗粒的尺寸范围。成膜后即进入“污染”阶段，滤饼层不断被压缩，过滤孔道和孔隙率不断减小，随过滤的进行，泥饼层厚度逐渐增大，表现为跨膜压差(TMP)的逐渐增加，当TMP增大到一定值时，需结束本周期的过滤，实现动态膜的再生进入下周期的过滤。动态膜的再生即动态膜的清洗过程，通过物理手段去掉基材表面的泥饼层，使TMP恢复；当仅通过物理清洗无法使跨膜压差恢复时，需采用化学清洗的方法。化学清洗主要是清洗膜孔内积存的EPS和滋生的微生物，一般采用的是强氧化性化学物质，如次氯酸钠、H₂O₂等；而一般采用酸性物质如柠檬酸、草酸清洗掉膜孔内的污垢如Ca²⁺、Mg²⁺离子。

动态膜生物反应器是以MBR技术为基础研发的，但较MBR的膜成本高、运行能耗高和膜污染问题，DMBR有其独特的优势。动态膜的物理截留主要由次生膜完成，基膜主要起到支撑动态膜滤饼层的作用，所以可以选择价格低廉的材料；同时通过预涂或自生形成的动态膜易于在线清洗和再生，提高了其抗污染性能；自生动态膜主要依靠重力自流产水，减少了运行能耗。此外，动态膜还具有膜组件造价低、出水水质好、能耗低、易清洗和高通量等优点。然而，动态膜概念提出至今已经历经半个多世纪，其发展和应用仍然有限。阻碍动态膜工程应用的主要问题包括：(1)一次成膜后运行时间短运行不稳定：动态膜的每次再生，意味着重新成膜。自生动态膜的成膜时间较长且随污泥性质波动：动态膜成膜过程与基膜孔径、污泥颗粒粒径及性质、流体流动及各种扰动等多种因素有关，所以成膜时间波动较大，导致动态膜出水水质不稳定，在运行中的某一时段会突然出现水质不达标的情况；(2)基膜污染与清洗：由于动态膜基膜一般选择大孔径材料，如不锈钢网、涤纶网、滤布、无纺布等，在次生膜不断再生的过程中，微生物及代谢产物会在网孔内滋生，仅通过物理清洗难以使过滤通道恢复，而频繁的离线清洗则不利于工程化推广。

因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种自生动态膜稳定运行和清洗的系统、方法及污水处理系统，实现自生动态膜的稳定运行和膜基材的高效在线清洗。

本发明提供了下述方案：