[发明专利]一种基于流化床MCR的低压膜水处理技术

说明书

本发明公开了一种基于流化床MCR的低压膜水处理工艺，该工艺采用一体式膜混凝反应器，所述反应器主要包括：形成悬浮泥渣层的膜池和泥渣浓缩室。膜池内设下部泥渣区和上部膜分离区，膜分离区设置低压膜组件和曝气装置，膜池通过管路串联抽吸泵出水，原水进入膜池前通过加药装置加入铁盐或铝盐混凝剂，通过气水分离器和配水管从底部进入膜池；膜池在泥渣区形成流化床，通过排泥窗口与污泥浓缩室相连，浓缩室底部设置有排泥阀。该处理技术能够在保证出水水质的同时，有效减缓膜污染，减少排泥量。该技术采用吸附过滤工艺与膜工艺一体化处理装置，有效地降低了占地面积。

技术领域

本发明属于水处理和膜污染控制技术领域，具体涉及一种基于流化床MCR的低压膜水处理技术。

背景技术

常规的“混凝-沉淀-过滤-消毒”水处理工艺应用已近百年，但随着水质污染和对水质要求的不断提升，该常规工艺越来越不能适应需求。近年来膜法净化理论和应用已成为本领域的研究热点，膜处理技术也被日益广泛应用于实际水处理工程。然而大量的实践发现膜污染成为主要瓶颈因素。膜污染后不仅水力阻力增大，且跨膜压差增长迅速，进而较大程度地增加了膜过滤过程中的能耗。

为了有效地减缓与控制膜污染，通常在膜处理系统前进行一定程度的混凝预处理。截至目前，已探索了两种混凝膜组合工艺：(1)常规膜组合工艺，即预先混凝工艺,膜处理系统前有混凝和沉淀单元；(2)直接过滤膜组合工艺，即短流程MCR工艺。常规膜组合工艺中，污染物首先与混凝剂混凝，经沉淀单元后进入膜处理系统，即含有混凝和沉淀两个处理单元,占地面积较大，且由于沉淀池内污泥含水率较高，使得排泥量较大；MCR工艺则由于无沉淀单元，相比常规膜组合工艺，占地面积较小。但是污染物混凝后直接进入膜处理系统，颗粒浓度较大，粒径分布较大广，而较多较小的颗粒也容易直接进入膜处理系统，导致吸附/堵塞膜孔的概率增大，从而引起严重的膜污染。膜污染初期膜通量下降明显，随着运行时间的增加，膜通量下降速率相对降低。再者，直接过滤膜组合工艺膜池内颗粒易沉淀，导致排泥量增多和频繁排泥。

短程一体化方面，专利申请 CN105948236A公开了《一体式膜混凝反应器(MCR)和水处理工艺》，其中一体式膜混凝反应器(MCR) ，包括：膜池，以及设置于同一膜池内的膜组件和曝气装置；膜池通过管路串联抽吸泵与混凝剂投加池相连接；膜池底部还设置有排泥阀；反应器还设置有膜池出水口。实现了混凝工艺与膜工艺一体化，在保证污染物去除效率的同时，有效地降低了占地面积。

降低膜污染方面，专利申请CN103566762A公开了《一种浸没式超滤系统》，混凝剂投加在浸没式超滤膜进水泵的吸水口处，投加混凝剂的原水进入浸没式超滤膜池内进行过滤。采用在线混凝与浸没式超滤膜的组合工艺，同时超滤膜反冲洗水再回入原水管路中，进行回用。而且浸没式超滤系统底部设有排泥槽，可定期排出污泥，保证了浸没式超滤膜的稳定运行。

对一体式膜组合工艺而言，将吸附剂与低压膜直接结合的一体式膜组合工艺逐渐受到重视。利用吸附预除膜污染前驱物不失为一种方法，但是外加吸附剂一方面增加成本，另一方面吸附剂本身易导致膜损伤，且易在膜表面形成致密的污染层，加剧膜污染。专利申请CN106861445A公开了《基于“三明治”式松散絮体保护层的低压膜水处理技术》，利用松散絮体保护层的吸附/截留性能，有效去除污染物。以在超滤膜表面形成“三明治”松散絮体保护层，充分发挥吸附剂作用的同时高效去除小分子有机污染物，以此有效地减缓膜污染。

综上所述，目前的MCR工艺虽然能够实现短程化操作，减少了占地，但是其在结构优化、改善混凝效率，降低膜污染程度，特别是污泥减量化方面仍然存在诸多不足，还有待大量工作去完善。因此，开发能够同时有效降低膜污染和减少污泥排放成为膜混凝反应器设计的重点。大量工程实践表明，铝盐和铁盐作为水处理中常用的混凝剂或吸附剂，其形成的絮体有较强的吸附和过滤能力，如果形成一层稳定的悬浮泥渣截留层，使得原水经过泥渣层吸附截留后再原位通过膜分离出水，既可高效地去除污染物又不导致膜污染，另外增加浓缩室的设计，使得过量的泥渣浓缩，实现污泥减量化，减少排泥频次。

发明内容