一体式生物强化烧结硅藻土动态膜自流出水饮用水净化工艺

摘要

本发明提供一种一体式生物强化烧结硅藻土动态膜自流出水饮用水净化工艺，混合液固液分离出水过程由重力驱动下动态膜组件完成。将地表原水泵入生物强化烧结硅藻土动态膜装置中，利用该装置中生物强化烧结硅藻土混合液进行污染物质的生物降解和去除；生物强化烧结硅藻土在动态膜组件表面形成动态膜，在反应装置内液面和出水口之间液面水位所形成的固定重力作用水头驱动下进行混合液的过滤固液分离。本发明工艺简单，地表原水的净化可在一个反应装置中完成；利用烧结硅藻土的高透水性，可以在0.2-0.7m低固定重力作用水头驱动下实现动态膜自流过滤出水，无需动力设备作用，大大简化操作过程，出水水质优良；硅藻土动态膜过滤通量在100L/m2h-300L/m2h，连续运行时间超过60h-270h，出水浊度稳定小于0.3NTU。该工艺可在农村平时供水或自然灾害及突发事件发生电力缺乏时农村应急供水中广泛应用。

主权项

一体式生物强化烧结硅藻土动态膜自流出水装置饮用水净化工艺，其特征在于所述工艺分为生物强化烧结硅藻土自生培养启动阶段和生物强化烧结硅藻土混合液培养成熟后的装置稳定运行阶段；生物强化烧结硅藻土自生培养启动阶段和稳定运行阶段中均包含预涂、过滤和反冲洗三个阶段；采用生物强化烧结硅藻土动态膜反应装置去除地表原水中污染物，所述生物强化烧结硅藻土动态膜反应装置由净水池(1)、进水泵(2)、搅拌机(3)、动态膜组件(4)和鼓风机(6)组成，动态膜组件(4)采用淹没式安装，位于净水池(1)中部，鼓风机(6)通过曝气管向净水池(1)底部曝气，曝气管位于动态膜组件(4)下方，搅拌机(3)插入净水池(1)内，进水泵(2)通过管道和阀门连接净水池(1)上部一端进水口，进水口高于净水池(1)液面，净水池(1)一侧设有自流出水口(5)，净水池(1)液面与自流出水口(5)之间水位差形成固定重力作用水头；具体步骤如下：（1）生物强化烧结硅藻土自生培养启动阶段选用粒径为10‑35微米的粉末烧结硅藻土作为微生物载体，采用微生物自生培养法培养生物烧结硅藻土；生物强化烧结硅藻土动态膜反应装置启动第一天，向净水池1内一次投加烧结硅藻土，使净水池1内粉末烧结硅藻土浓度达到10000mg/L，以后每天连续向净水池1内投加粉末烧结硅藻土，使净水池1中粉末烧结硅藻土含量达到15000‑20000mg/L；生物强化烧结硅藻土动态膜反应装置启动初期15‑20d内，人工投加食品葡萄糖作为碳源，通过测定待处理地表原水中氨氮、磷的含量以及高锰酸盐指数，按照氨氮、磷二个测定指标中较小一个作为控制配比标准，根据含碳营养物质∶氨氮∶磷质量比为100∶5∶1的比例，计算所需碳源量，计算值减去原水中高锰酸盐指数测定值，即为碳源投加量；生物强化烧结硅藻土自生培养启动阶段内，进水、出水均采用连续流运行方式，控制净水池1内溶解氧浓度为2.0‑3.0mg/L，水力停留时间为2‑8h；生物强化烧结硅藻土动态膜装置净水池1中生物强化烧结硅藻土浓度为15000‑20000mg/L，生物强化烧结硅藻土形成；之后，装置进入稳定运行阶段；在整个生物强化烧结硅藻土自生培养启动阶段内，动态膜运行过程包括预涂、过滤和反冲洗；（2）生物强化烧结硅藻土混合液培养成熟后的装置稳定运行阶段进水、出水均采用连续流运行方式，进水通过进水泵先经净化池中的生物强化烧结硅藻土混合液进行降解，控制净水池中的停留时间为50‑70天，根据物料平衡计算需要补充的烧结硅藻土重量；生物强化烧结硅藻土混合液逐渐被支撑网截留形成动态膜，动态膜预涂完成持续15‑20min；此阶段内生物强化烧结硅藻土动态膜运行过程包括预涂、过滤和反冲洗；其中：生物强化烧结硅藻土自生培养启动阶段和生物强化烧结硅藻土混合液培养成熟后的装置稳定运行阶段均包括预涂、过滤和反冲洗，具体操作如下：1）硅藻土动态膜重力预涂动态膜预涂时，支撑体组件开始在真空泵抽吸作用下出水，之后动态膜支撑体在固定重力作用水头驱动下持续出水；启动阶段：通过未培养好的烧结硅藻土在动态膜组件表面形成动态膜，完成动态膜组件的动态膜预涂过程，预涂时间为15‑20min；稳定运行阶段：生物强化烧结硅藻土混合液逐渐被支撑网截留形成动态膜，动态膜预涂完成持续15‑20min；2）硅藻土动态膜重力过滤出水动态膜预涂结束后，通过管道阀门切换，进入动态膜重力过滤出水阶段，在净水池内液面和出水口之间固定重力作用水头驱动下，保证形成的硅藻土动态膜自流过滤出水；控制动态膜组件的单位面积膜过滤通量稳定在100L/m2 h‑300L/m2 h之间，连续运行时间超过60h‑270h，出水浊度稳定小于0.3NTU；动态膜过滤过程中，动态膜表面的错流由支撑体底部曝气方式形成，气水比根据需氧量计算确定，最少不低于1∶1；3）硅藻土动态膜空气反冲洗当硅藻土动态膜重力过滤出水通量下降到预先设定值100L/m2 h‑200L/m2 h时，对硅藻土动态膜进行反冲洗，采用空气反冲洗时间1 min‑2min、进气压力9.8‑49kPa，使动态膜完全脱落；动态膜支撑体组件不需要定期化学清洗。