CN102166478A

CN102166478A - 在线超声控制流化床膜生物反应器膜污染的方法与装置

Info

Publication number: CN102166478A
Application number: CN2010105712199A
Authority: CN
Inventors: 李敏; 汪媛; 宫存鹏; 郝敏
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2011-08-31

Abstract

在线超声控制流化床膜生物反应器膜污染的方法与装置，涉及一种新型处理水和废水的流化床膜生物反应器控制膜污染方法及装置。本发明提供的在线超声控制流化床膜生物反应器膜污染装置，含有进水泵、流化床生物反应器、设置在流化床生物反应器内的膜组件、与膜组件相连接的压差计及出水泵、填料颗粒及循环挡板，其特征是在流化床膜生物反应器内设有超声波发生器，并与一个设置在外部的控制装置相连接。该方法可以使膜污染得到较好的控制，从而提高了运行的稳定性，提高了膜的使用寿命，且装置结构简单，操作程序简便，便于自动化操作与控制。另外，在超声空化的同时可以实现生物反应器内的污泥减量，有助于流化床膜生物反应器的长期稳定运行。

Description

在线超声控制流化床膜生物反应器膜污染的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种新型处理水和废水的流化床膜生物反应器膜污染控制方法及装置，具体地说涉及一种在线超声控制流化床膜生物反应器膜污染方法及实现该方法的装置。

背景技术

随着世界人口的不断增长和工农业的飞速发展，用水量及排水量正逐年增加，而有限的地表水和地下水资源又不断受到污染，加之地区性的水资源分布不均匀和周期性干旱，导致很多国家和地区淡水资源短缺，水资源的供需矛盾有着愈来愈尖锐的趋势。我国也是水资源严重短缺的国家之一。水资源的日益短缺迫切要求开发合适的污水资源化技术，以缓解这一矛盾。

膜生物反应器(MBR)集活性污泥的生物降解和膜的高效分离于一体，是污水生物处理技术与膜技术有机结合产生的废水处理新工艺，具有出水水质优异、操作运行简单、污泥产量低、占地面积小等优点。生物流化床是一种同时具有生物膜法和活性污泥法特征的污水处理新工艺，具有传质效果好、抗冲击负荷能力强、氨氮去除率高等优点，近年来得到了越来越广泛的应用。将流化床与膜生物反应器相结合可以更好地发挥两者的优势，采用一体式流化床膜生物反应器对生活污水进行处理，反应器内填充由废橡胶粉、活性炭和粘合剂自制的载体颗粒，系统的氨氮平均去除率可达到95％。

膜污染是膜技术应用中面临的关键问题，它将影响膜的稳定运行，决定膜的清洗周期和膜的更换频率，因此，膜污染问题被认为是影响MBR工艺经济性的最根本的间接原因。对于MBR，要使其获得长期稳定的运行效果，必须研究其膜污染的机理和防治方法。控制膜污染的方法有：膜表面改性及膜组件的优化，操作条件的优化，改善活性污泥混合液的性质，机械方法(振动膜组件或加强搅拌)，附加场的方法(利用电场、超声波)，加入活性炭等颗粒。为了控制膜污染问题，国内外研究者先后作了大量研究并取得了一定进展，但这些手段都存在一定的不足之处，在实际应用中真正有效的仍是较少。

超声辐射技术作为一种绿色的环境友好技术，近年来被研究用于有机污染物的降解、浮游生物的灭活、复合过滤膜及陶瓷滤芯的清洗等水处理领域。超声清洗时，由于超声“空化”现象集中在固液界面上，因而对作用点及其周围产生极强的冲击作用，对附着在膜表面上的凝胶层及沉淀物产生强力的剥离，同时被剥离下的附着物在超声波的推动下快速扩散。离线超声空化清洗膜污染已有相关报道，但是对流化床膜生物反应器膜污染进行在线超声控制的研究尚未见报道。

发明内容

本发明针对现有流化床膜生物反应器膜污染控制技术的不足，提供一种在线超声空化清洗流化床膜生物反应器的装置，该装置可以有效控制延缓膜污染。

本发明的另一个目的是提供一种实施所述装置的方法，该方法采用超声产生气泡崩溃时能够形成足够能量对膜上污垢层直接反复冲击，破坏污染物与膜表面的吸附，进而控制膜污染的发展，而且运行稳定，便于自动化操作与控制。

本发明的技术方案如下：

一种在线超声控制流化床膜生物反应器膜污染的装置，含有进水泵、流化床生物反应器、设置在流化床生物反应器内的膜组件、与膜组件相连接的压差计及出水泵、载体颗粒，其特征在于：在流化床膜生物反应器内设有超声波发生器，该超声波发生器与膜组件的距离为5～100cm，并与一个设置在外部的控制装置相连接。

本发明还提供了一种采用上述在线超声控制流化床膜生物反应器膜污染装置的方法，该方法包括下列步骤：

1)待处理原水由进水泵提升到流化床膜生物反应器内，通过膜组件经出水泵抽吸出水，并由压差计记录跨膜压差；

2)超声波控制装置给予超声波发生器反馈信号，超声波发生器开始工作并对膜组件进行在线超声清洗；所述超声波功率为100～1000W，频率为20～60kHz，每次超声时间为0.5～30min。

本发明的有益效果是，对流化床膜生物反应器采用在线超声空化作用，可以使膜污染得到较好的控制，从而提高了运行的稳定性，减少了化学清洗对膜的损伤，提高了膜的使用寿命，且装置结构简单，操作程序简便，便于自动化操作与控制。另外，在超声空化的同时可以实现生物反应器内的污泥减量，有助于流化床膜生物反应器的长期稳定运行。

附图说明

图1为在线超声流化床膜生物反应器工艺示意图；

图2为在线超声对膜污染控制效果。

其中：1.进水箱，2.进水泵，3.流化床膜生物反应器，4.超声波控制装置，5.超声波发生器，6.膜组件，7.曝气管，8.空压机，9.循环挡板，10.填料颗粒，11.压差计，12.出水泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但不限于此。

实施例：本发明所述在线超声流化床膜生物反应器如图1所示，它包括进水泵、流化床生物反应器、设置在流化床生物反应器内的膜组件、与膜组件相连接的压差计及出水泵、填料颗粒及循环挡板，其特征在于：在流化床膜生物反应器内设有超声波发生器，该超声波发生器与膜组件的距离为5～100cm，并与一个设置在外部的控制装置相连接。待处理原水1由进水泵2提升后进入流化床膜生物反应器3内，经出水泵10对膜组件6进行抽吸出水，期间由空压机8和曝气管7对流化床生物反应器内混合液进行曝气充氧，同时对膜组件6提供错流流速以冲刷清洗，系统运行后，超声控制装置5控制超声波发生器4开始工作，对膜组件6进行超声空化作用。所述超声功率为300W，超声频率为50kHz，每次超声时间为3min，间歇12h。

操作条件如下：膜通量7.5L/m2·h，混合液污泥浓度3-6g/L，曝气量250L/h，采用出水泵抽吸12min，停止3min的间歇式出水方式。

以跨膜压差的变化情况为依据，作为控制膜污染发展效果的判断，与未施加超声的普通流化床膜生物反应器(MBR-C)对比，在线超声空化作用对流化床膜生物反应器(MBR-US)膜污染的控制效果如图2所示。

Claims

1.一种在线超声控制流化床膜生物反应器膜污染的装置，含有进水泵(2)、流化床生物反应器(3)、设置在流化床生物反应器内的膜组件(6)、与膜组件相连接的压差计(11)及出水泵(12)、填料颗粒(10)及循环挡板(9)，其特征在于：在流化床膜生物反应器内设有超声波发生器(5)，该超声波发生器与膜组件的距离为5-100cm，并与一个设置在外部的控制装置(4)相连接。

2.一种采用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

2)超声波控制装置给予超声波发生器反馈信号，超声波发生器开始工作并对膜组件进行在线超声清洗；所述超声波功率为100-1000W，频率为20-60kHz，每次超声时间为0.5-30min。