一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统及方法，包括秸秆炭化系统、生物炭投加系统、动态膜装置和储水消毒系统，生物炭投加系统的进料端连接秸秆炭化系统，生物炭投加系统的出料端通过进料管连接动态膜装置，动态膜装置上设置有进水管，动态膜装置通过输水管连接储水消毒系统。该方法包括：秸秆生物炭制备、秸秆生物炭输送、动态膜装置处理、储水消毒处理和生物炭动态膜后处理。本发明专利技术动态膜利用秸秆生物炭的吸附和成层膜过滤机制，通过大剂量的秸秆生物炭吸附和纳滤级别过滤，去除水源中的SS、有机污染物和重金属，三重处理大幅提高净化水水质，通过系统的集成化和自控设计使设备实现全自动运行，保障运行的稳定性。

A new dynamic biofilm decentralized rural water treatment system and method

The invention discloses a novel distributed rural water treatment system and method with dynamic biofilm, which comprises a straw carbonization system, a biochar dosing system, a dynamic membrane device and a water storage and disinfection system. The feeding end of the biochar dosing system is connected with the straw carbonization system, and the feeding end of the biochar dosing system is connected with the feeding pipe. A water inlet pipe is arranged on the dynamic membrane device, and the dynamic membrane device connects the water storage and disinfection system through the water supply pipe. The method comprises the preparation of straw biochar, the transportation of straw biochar, the treatment of dynamic membrane device, the disinfection treatment of water storage and the post-treatment of biochar dynamic membrane. The dynamic membrane of the invention utilizes the adsorption mechanism of straw biochar and the layered membrane filtration mechanism, removes SS, organic pollutants and heavy metals in the water source through large doses of straw biochar adsorption and nanofiltration grade filtration, and greatly improves the purified water quality through triple treatment. The equipment can be fully automated transported through the integration and automatic control design of the system. OK, ensure the stability of operation.

【技术实现步骤摘要】
一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统及方法
本专利技术涉及一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统及方法。
技术介绍
村级分散式供水工程大多数建在经济不发达的村庄，满足供水人口通常只有几百或者几十人，很难实现规模效益。村民的用水量少，且通常农民认为水是天然形成的，故收费较为困难。在分散式供水工程实际运营中，收入水价约0.2-1.0元/吨，而平均制水成本(包括水资源费、电费、消毒药剂、维护、工资、检测、工程折旧等费用)约为2.2-3.0元/吨，到户水价远远低于制水成本。由于经费不足，水厂的自我维护与自我生存能力较差，大多数工程一直处于亏损运营状态。同时，受水价形成机制、农民居民消费习惯的制约，在未来较长的一段时间内分散式供水工程水价并无上升空间。上述问题能否解决，是实现全省农民饮用水安全工程整体目标的关键，因此亟待开发实用性高、可稳定运行的分散式农村给水处理技术与装置，降低制水成本。目前村级分散式供水工程多采用传统的“混凝—斜管沉淀—砂滤”工艺，系统占地面积大，水力停留时间长，砂滤池易堵塞，且需要人工加药、反洗，导致出水水质不达标。膜分离技术可除去水体中悬浮颗粒、病毒、有毒无机物等，具有操作简便、出水水质高等优点，在农村给水系统中已有应用。但在实践过程中，由于水源地水质的复杂性，运行时易产生膜化学结垢污堵和微生物污染，膜组件运行寿命短、清洗困难，限制了该技术的规模化应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统及方法的技术方案，动态膜利用秸秆生物炭的吸附和成层膜过滤机制，通过大剂量的秸秆生物炭吸附和纳滤级别过滤，去除水源中的SS、有机污染物和重金属，三重处理大幅提高净化水水质，通过系统的集成化和自控设计使设备实现全自动运行，保障运行的稳定性，该给水处理方法不仅步骤简单，实用性强，而且可以有效降低污水处理的成本，实现大规模环境修复。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统，其特征在于：包括秸秆炭化系统、生物炭投加系统、动态膜装置和储水消毒系统，生物炭投加系统的进料端连接秸秆炭化系统，生物炭投加系统的出料端通过进料管连接动态膜装置，进料管上设置有第一阀门，动态膜装置上设置有进水管，进水管上设置有进水泵，动态膜装置通过输水管连接储水消毒系统，储水消毒系统上连接有出水管，出水管上设置有出水泵；通过秸秆炭化系统的设计，可以将秸秆在缺氧或无氧环境下发生热解，除了生成CO2、可燃性气体、挥发性油类和焦油类物质，还可产生含碳丰富、难溶、稳定、高度芳香化的生物炭。秸秆生物炭具备发达的空隙结构，其比表面积可达20-90m2/g，且表面官能团和表面电荷较为丰富，可高效吸附水中的重金属离子、有机污染物等，是一种新型环境友好功能吸附剂。小麦和水稻秸秆生物炭含有较高的碳酸盐、磷酸盐等无机矿物组分和较高阳离子交换量，可通过化学沉淀作用去除水中的金属离子。玉米秸秆生物炭的有机碳和官能团含量较高，比表面积大，主要通过表面吸附和官能团络合作用实现对污染物的去除，通过生物炭投加系统的设计，可以将炭化后的秸秆生物炭连续定量加入动态膜装置，使其与给水源的水达到最佳的反应状态，减少秸秆生物炭的浪费，同时提高了水的净化效率，通过动态膜装置的设计可以有效除去污水中的悬浮颗粒、病毒、有毒无机物等，具有操作简便，出水水质高等优点，能显著降低污染物的生物可利用性，抑制有机污染物和农药残留在水中的迁移能力，最大限度地减轻危害，储水消毒系统可以对处理后的水进行二次消毒，进一步提高水质。进一步，秸秆炭化系统从上往下依次设置有加料筒、炭化室、加热室和第一储料室，加料筒固定连接在炭化室的顶端，加料筒上设置有第二活动门，炭化室的侧面上设置有进气管，炭化室的底部设置有第一活动门，加热室的侧面上设置有出气管，加热室与第一储料室之间设置有炉排，加热室和第一储料室上分别设置有观察口和出灰口，出灰口位于观察口的正下方，秸秆通过加料筒进入炭化室，炭化室在加热的同时连续通入氮气或二氧化碳，提高秸秆的炭化效率，最终经加热室进入第一储料室内，产生的废气则通过出气管排出。进一步，生物炭投加系统包括水平输送螺杆、竖直输送螺杆和第二储料室，水平输送螺杆的端部设置有第一电机，水平输送螺杆上设置有进料斗，竖直输送螺杆与水平输送螺杆垂直连接，第二储料室套接在竖直输送螺杆上，第二储料室的顶面上设置有定位板，竖直输送螺杆的顶端连接有转轴，转轴上设置有从动轮，定位板的侧面上设置有第二电机，第二电机上设置有主动轮，主动轮通过皮带连接从动轮，第二储料室的底部侧面上设置有出料管，出料管上设置有第一电磁阀，生物炭通过进料斗进入水平输送螺杆，在第一电机的作用下经水平输送螺杆输送至竖直输送螺杆的底部，第二电机带动转轴旋转，进而带动竖直输送螺杆旋转，实现生物炭的提升，将生物炭输送至第二储料室内进行存储，该过程不仅可以实现对生物炭的降温，而且可以将生物炭进行存储，便于后续的定量连续输送。进一步，动态膜装置内从下往上依次设置有吸附反应室、膜基过滤室和控制室，吸附反应室的两侧分别连接进料管和进水管，吸附反应室的底部设置有第三电机，第三电机上连接有搅拌桨，搅拌桨位于吸附反应室内，吸附反应室与膜基过滤室之间设置有隔板，隔板上均匀设置有透水孔，透水孔上均设置有第二电磁阀，膜基过滤室内上下水平设置有两个相互平行的陶瓷膜基组件，膜基过滤室的侧面上设置有密封门，膜基过滤室的外侧设置有反洗管道系统，膜基过滤室的侧面上连接有输水管，生物炭和给水源的水在吸附反应室内径搅拌桨搅拌均匀，再进入膜基过滤室，经陶瓷膜基组件过滤后通过输水管输送至储水消毒系统中，密封门便于将膜基过滤室内的生物炭动态膜取出，作为缓释肥和土壤改良剂回用。进一步，陶瓷膜基组件包括基板，基板内设置有动态膜基膜和分离层，两个分离层位于动态膜基膜的上下两侧，位于上方的分离层的圆周侧面上倾斜均匀设置有第一反洗喷头，第一反洗喷头之间通过第一环形管连接，位于下方的分离层的圆周侧面上倾斜均匀设置有第二反洗喷头，第二反洗喷头之间通过第二环形管连接，第一环形管和第二环形管分别通过第一导流管和第二导流管连接衔接管，通过动态膜基膜和分离层的设计，可以有效提高膜抗污染能力和分离性能，保证给水水质，第一反洗喷头和第二反洗喷头可以分别对上下两侧的分离层进行清洗。进一步，反洗管道系统包括反洗管、分流管和衔接管，反洗管通过分流管连接衔接管，反洗管连接外部供水设备，衔接管上均设置有反洗水泵，外部的水通过反洗管经分流管进入各个衔接管，在反洗水泵的作用下输送至相应的陶瓷膜基组件中，实现对动态膜基膜和分离层的冲洗。进一步，控制室内设置有PLC控制器、温度控制器、时间控制器、第一压力控制器、第二压力控制器和水箱报警器，PLC控制器分别连接温度控制器、时间控制器、第一压力控制器、第二压力控制器和水箱报警器，PLC控制器可以对整个系统进行控制，温度控制器用于检测秸秆生物炭的温度，并通过时间控制器进行定时控制，第一压力控制器和第二压力控制器可以分别控制吸附反应室和膜基过滤室内的压力，水箱报警器用于控制动态膜装置的水位。进一步，动态膜基膜的材料为膜材料或多孔材料，膜材料为微滤膜、超滤膜、反渗透膜、纳滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统，其特征在于：包括秸秆炭化系统、生物炭投加系统、动态膜装置和储水消毒系统，所述生物炭投加系统的进料端连接所述秸秆炭化系统，所述生物炭投加系统的出料端通过进料管连接所述动态膜装置，所述进料管上设置有第一阀门，所述动态膜装置上设置有进水管，所述进水管上设置有进水泵，所述动态膜装置通过输水管连接所述储水消毒系统，所述储水消毒系统上连接有出水管，所述出水管上设置有出水泵。

【技术特征摘要】
1.一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统，其特征在于：包括秸秆炭化系统、生物炭投加系统、动态膜装置和储水消毒系统，所述生物炭投加系统的进料端连接所述秸秆炭化系统，所述生物炭投加系统的出料端通过进料管连接所述动态膜装置，所述进料管上设置有第一阀门，所述动态膜装置上设置有进水管，所述进水管上设置有进水泵，所述动态膜装置通过输水管连接所述储水消毒系统，所述储水消毒系统上连接有出水管，所述出水管上设置有出水泵。2.根据权利要求1所述的一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统，其特征在于：所述秸秆炭化系统从上往下依次设置有加料筒、炭化室、加热室和第一储料室，所述加料筒固定连接在所述炭化室的顶端，所述加料筒上设置有第二活动门，所述炭化室的侧面上设置有进气管，所述炭化室的底部设置有第一活动门，所述加热室的侧面上设置有出气管，所述加热室与所述第一储料室之间设置有炉排，所述加热室和所述第一储料室上分别设置有观察口和出灰口，所述出灰口位于所述观察口的正下方。3.根据权利要求1所述的一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统，其特征在于：所述生物炭投加系统包括水平输送螺杆、竖直输送螺杆和第二储料室，所述水平输送螺杆的端部设置有第一电机，所述水平输送螺杆上设置有进料斗，所述竖直输送螺杆与所述水平输送螺杆垂直连接，所述第二储料室套接在所述竖直输送螺杆上，所述第二储料室的顶面上设置有定位板，所述竖直输送螺杆的顶端连接有转轴，所述转轴上设置有从动轮，所述定位板的侧面上设置有第二电机，所述第二电机上设置有主动轮，所述主动轮通过皮带连接所述从动轮，所述第二储料室的底部侧面上设置有出料管，所述出料管上设置有第一电磁阀。4.根据权利要求1所述的一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统，其特征在于：所述动态膜装置内从下往上依次设置有吸附反应室、膜基过滤室和控制室，所述吸附反应室的两侧分别连接所述进料管和所述进水管，所述吸附反应室的底部设置有第三电机，所述第三电机上连接有搅拌桨，所述搅拌桨位于所述吸附反应室内，所述吸附反应室与所述膜基过滤室之间设置有隔板，所述隔板上均匀设置有透水孔，所述透水孔上均设置有第二电磁阀，所述膜基过滤室内上下水平设置有两个相互平行的陶瓷膜基组件，所述膜基过滤室的侧面上设置有密封门，所述膜基过滤室的外侧设置有反洗管道系统，所述膜基过滤室的侧面上连接有所述输水管。5.根据权利要求4所述的一种新型动态生物膜的分散式农村给水处理系统，其特征在于：所述陶瓷膜基组件包括基板，所述基板内设置有动态膜基膜和分离层，两个所述分离层位于所述动态膜基膜的上下两侧，位于上方的所述分离层的圆周侧面上倾斜均匀设置有第一反洗喷头，所述第一反洗喷头之间通过第一环形管连接，位于下方的所述分离层的圆周侧面上倾斜均匀设置有第二反洗喷头，所述第二反洗喷头之间通过第二环形管连接，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐国梁，陈芃，张瑛，刘学应，
申请(专利权)人：浙江水利水电学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33