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1、(10)申请公布号 CN 102849858 A (43)申请公布日 2013.01.02 C N 1 0 2 8 4 9 8 5 8 A *CN102849858A* (21)申请号 201210359344.2 (22)申请日 2012.09.25 C02F 3/34(2006.01) C02F 3/02(2006.01) (71)申请人河北科技大学 地址 050018 河北省石家庄市裕华东路70 号 (72)发明人刘春 张磊 张静 杨景亮 吴根 刘平 (54) 发明名称 使用SPG膜进行微气泡曝气的废水生物处理 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种使用SPG膜进行曝气的废 水生物处理方。
2、法，本发明将SPG膜进行微气泡曝 气和采用生物膜反应器进行废水生物处理相结 合，使微生物附着生长于载体上，避免了微气泡产 生过程对微生物的影响，保证了微生物的活性和 处理过程的正常运行，SPG膜系统产生微气泡对 生物膜反应器进行曝气，以提供微生物降解有机 污染物所需要的溶解氧，使得废水生物处理过程 能够稳定运行。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1页 2 1.一种废水处理方法，其特征在于使用SPG膜进行微气泡曝气，以生物膜反应器中的 混合液作为循环液体。
3、将曝气通入含有废水的生物膜反应器中，所述的生物膜处理器中有用 于废水生物处理的微生物，微生物附着生长于反应器中的载体上。 2.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的生物膜反应器选自固定软性纤维载体 生物膜反应器和/或悬浮球形载体生物膜反应器。 3.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的微气泡曝气是指空气通过SPG膜孔进 入循环液体产生微气泡，穿过SPG膜的空气压力控制在0.2-0.3MPa。 4.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的空气通量控制在1.15到1.51m 3 / (m 2 h)，m 2 是指SPG膜的有效工作面积。 5.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的循环液体流速控。
4、制在1.0m/s。 6.根据权利要求1所述的废水处理方法，所述的废水是生活污水，COD的去除能力控制 在6.5-7.5kg/(m 2 d)，m 2 是指SPG膜的有效工作面积。 权 利 要 求 书CN 102849858 A 1/3页 3 使用 SPG 膜进行微气泡曝气的废水生物处理方法 技术领域 0001 本发明属于污水处理领域，尤其涉及一种使用SPG膜进行微气泡曝气的废水生物 处理方法。 背景技术 0002 曝气是废水生物处理工艺的基本过程，也是动力消耗的主要环节，约占动力成本 的45-75。现有的曝气技术主要包括气泡曝气和表面曝气，其中气泡曝气技术应用最 为广泛，根据气泡尺寸可以分为大气。
5、泡曝气和小气泡曝气。曝气的主要目的是为好氧微生 物去除污染物提供溶解氧，而目前气泡曝气技术的氧利用效率为15-40。因此，在废水 生物处理中应用新型的曝气技术，以提高曝气过程中氧利用效率是非常必要的。 0003 由于减少气泡尺寸可以显著提高气泡曝气的氧传质速率和效率，因此微气泡曝气 技术越来越受到关注。微气泡尺寸很小(一般直径小于50m)，因此比表面积很大而上升 速率很小，气-水接触时间长，接触面积大，有助于提高氧传质速率和效率。微气泡的产生 方法与传统气泡曝气方法具有显著差异，主要方法包括气-水旋流法、机械搅拌法、超声波 法，以及SPG膜法等。微气泡产生方式的主要特征是需要存在液体输送设备(。
6、主要是泵)， 为微气泡产生提供一定流速的液相。并非所有的微气泡产生方法都可以应用于曝气过程， 目前来看，气-水旋流法和SPG膜法较适于微气泡曝气。 0004 SPG膜是一种多孔玻璃膜，其母体是Na 2 O-CaO-MgO-Al 2 O 3 -B 2 O 3 -SiO 2 无机玻璃，通过 酸浸处理将B 2 O 3 等成分溶出分离，而形成单一孔径的圆柱形膜孔。和其他的多孔膜材料相 比，SPG 膜孔径分布很窄，而且通过控制制备过程，可以得到各种不同孔径的SPG膜。 0005 以SPG膜为介质，利用气相分散过程可以产生微气泡。其具体过程是具有一定压 力的空气透过SPG膜进入液相，在液相中分散形成微气泡。
7、，所形成微气泡的尺寸和获得的 空气量可以通过SPG膜孔径和膜面积来控制，这个特点有利于SPG膜微气泡曝气的大规模 应用和优化。SPG膜微气泡曝气技术在臭氧传质中已有研究报道，但在废水生物处理曝气中 的应用研究还未见报道。 0006 事实上，由于微气泡及其产生方式的独特性质，因此微气泡曝气技术在废水生物 处理中的应用受到很多限制，几乎没有相关的研究报道。其主要问题是废水生物处理过程 多以活性污泥为基础，而微气泡及其产生方式对活性污泥性质具有显著影响，可以造成污 泥上浮、污泥破碎等现象，使得废水生物处理过程难以进行。因此，开发微气泡曝气技术与 废水生物处理的适宜结合方式是关键问题。 发明内容 00。
8、07 现有的气泡曝气和表面曝气技术虽然成熟可靠，但氧传质效率较低。新型微气泡 曝气技术可以提供较高的氧传质效率，但微气泡曝气技术与废水生物处理缺乏有效、可靠 的结合方式，限制了其应用。本发明的目的是提供一种SPG膜微气泡曝气技术与废水生物 处理相结合的方法，为SPG膜微气泡曝气技术在废水生物处理中的应用提供了可行途径， 说 明 书CN 102849858 A 2/3页 4 提高了废水生物处理过程的氧利用率。为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案： 0008 本发明一方面涉及一种废水处理方法，其特征在于使用SPG膜进行微气泡曝气， 以生物膜反应器中的混合液作为循环液体将曝气通入含有废水的生物膜。
9、反应器中，所述的 生物膜处理器中有用于废水生物处理的微生物，微生物附着生长于反应器中的载体上。 0009 在本发明的一个优选的实施方式中，所述的生物膜反应器选自固定软性纤维载体 生物膜反应器和/或悬浮球形载体生物膜反应器。 0010 在本发明的一个优选实施方式中，所述的微气泡曝气是指空气通过SPG膜孔进入 循环液体产生微气泡，穿过SPG膜的空气压力控制在0.2-0.3MPa。 0011 在本发明的一个优选实施方式中，所述的空气通量控制在1.15到1.51m 3 /(m 2 h)， m 2 是指SPG膜的有效工作面积。 0012 在本发明的一个优选实施方式中，所述的循环液体流速控制在1.0m/s。
10、。 0013 在本发明的一个优选实施方式中，所述的废水是生活污水，COD的去除能力控制在 6.5-7.5kg/(m 2 d)，m 2 是指SPG膜的有效工作面积。 0014 本发明将SPG膜进行微气泡曝气和采用生物膜反应器进行废水生物处理相结合， 使微生物附着生长于载体上，避免了微气泡产生过程对微生物的影响，保证了微生物的活 性和处理过程的正常运行，SPG膜系统产生微气泡对生物膜反应器进行曝气，以提供微生物 降解有机污染物所需要的溶解氧，使得废水生物处理过程能够稳定运行。 附图说明 0015 图1：废水处理方案示意图。 具体实施方式 0016 实施例1 0017 接下头结合图1所示的示意图对本。
11、发明的具体实施方式进行详细说明，本发明 的SPG膜微气泡曝气系统包括管式SPG膜、供气系统和液体循环系统三部分组成，其中供 气系统包括空压机、调压阀、气压表、气体流量计，液体循环系统包括循环泵、水压表、液体 流量计。在废水处理过程中，SPG膜系统产生的空气微气泡从底部进入生物膜反应器，微 气泡在缓慢上升过 程中，其中的氧气迅速溶解至液相。液相中的溶解氧和污染物通过扩 散过程进入生物膜，生物膜内的异样微生物利用溶解氧通过好氧降解过程将污染物代谢去 除。空压机可提供0.6-0.8MPa压力的压缩空气，经过调压阀调节后，空气压力可以降低 至0.2-0.3MPa，空气通过SPG膜孔进入循环液体产生微气。
12、泡。空气压力和循环液体压力之 差定义为跨膜压差。跨膜压差决定了透过SPG膜的空气通量，因此通过调节空气压力改变 跨膜压差，进而改变空气通量。当空气通量较大时，则会产生较大的气泡，因此需要将空气 通量控制在较低的水平，以保证产生微气泡。本发明将空气通量控制在1.15 to 1.51m 3 / (m 2 h)。此外，本发明采用生物反应器中的混合液作为循环液体，循环液体流速也会对微 气泡产生造成影响，本发明将循环液体流速控制在1.0m/s，可以保证微气泡产生。采用本 发明的废水处理方案对城市生活污水进行处理，进水COD浓度为300-500mg/L，处理出水的 COD浓度40mg/L，平均去除率90，。
13、COD去除负荷可以达到0.7-0.9kgCOD/(m 3 d) 0018 在固定软性纤维载体的生物膜反应器中，采用SPG膜微气泡曝气技术进行微气泡 说 明 书CN 102849858 A 3/3页 5 曝气，处理生活污水，COD的去除能力控制在6.69kgCOD/(m 2 d)(以SPG膜面积计)，微气 泡曝气的氧利用率可以达到接近100(此处，氧的利用率计算为去除的污染物在好氧降 解中所消耗的溶解氧的量与微气泡曝气所提供的空气中氧的总含量之比)。 0019 在悬浮球形载体的生物膜反应器中，采用SPG膜微气泡曝气技术进行微气泡曝气 处理生活污水，COD的去除能力控制在6.88kgCOD/(m 2 d)(以SPG膜面积计)，微气泡曝气 的氧利用率可以达到接近100(此处，氧的利用率计算为去除的污染物在好氧降解中所 消耗的溶解氧的量与微气泡曝气所提供的空气中氧的总含量之比)。 0020 当理解的是，本发明的具体实施例仅仅是出于示例性说明的目的，其不以任何方 式限定本发明的保护范围，本领域的技术人员可以根据上述说 明加以改进或变换，而所有 这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。 说 明 书CN 102849858 A 1/1页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102849858 A 。