CN108249560A - 一种膜生物反应器及膜生物反应器膜污染控制装置、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜生物反应器及膜生物反应器膜污染控制装置、方法，包括流体介质输送装置、喷射装置和移动装置；流体介质输送装置的气体压缩机的排气口通过气体输送管道与管道切换装置的进气口相连通，气体输送管道上设置有止回阀，液体泵的排液口通过液体输送管道与管道切换装置的进液口相连通，液体输送管道上设置有止回阀；喷射装置包括喷射管和若干喷嘴；喷射管的进口通过管道与管道切换装置的出口相连通，喷射管的每个出口上均设置有喷嘴；移动装置安装于MBR内部或外部，喷射装置设置于移动装置上。本发明的膜污染控制装置及方法能够满足好氧及厌氧MBR膜污染原位高效控制，操作简便，且能耗较低，应用范围较广。

Description

一种膜生物反应器及膜生物反应器膜污染控制装置、方法

技术领域

本发明属于膜生物反应器(MBR)膜污染控制技术领域，特别涉及一种膜生物反应器及膜生物反应器膜污染控制装置、方法。

背景技术

目前，水资源严重短缺，大量污水需要进行深度处理，膜生物反应器(MBR)因具备高效的处理能力、优良的出水水质及高度自动化的操作过程而受到环境工程及科研界的广泛重视。由于严重的膜污染问题，MBR系统需要定期进行在线或离线清洗，而且需要大量的曝气以保障一定的运行时间，清洗及运行过程中需要耗费大量的能源及化学药剂，存在能耗高、潜在二次污染及费用高的问题。

另外，随着对能源及资源回收要求的不断提高，厌氧MBR近年来得到了科研工作者的高度重视，但是其在运行过程中需要保持厌氧环境，不能采取常规的空气曝气以控制膜污染，其膜污染速度更快、成本更高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膜生物反应器及膜生物反应器膜污染控制装置、方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的膜污染控制装置及方法能够满足好氧及厌氧MBR膜污染原位高效控制，操作简便，且能耗较低。本发明的MBR能够满足好氧及厌氧工艺，且能够进行切换，应用范围较广。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种膜生物反应器膜污染控制装置，包括流体介质输送装置、喷射装置和移动装置；流体介质输送装置包括气体压缩机、液体泵和管道切换装置；气体压缩机的排气口通过气体输送管道与管道切换装置的进气口相连通，气体输送管道上设置有止回阀，液体泵的排液口通过液体输送管道与管道切换装置的进液口相连通，液体输送管道上设置有止回阀；喷射装置包括喷射管和若干喷嘴；喷射管设置有进口和若干出口，喷射管的进口通过管道与管道切换装置的出口相连通，喷射管的每个出口上均设置有喷嘴，喷射管的形状与膜组件形状相适应；移动装置安装于MBR内，喷射装置设置于移动装置上，移动装置能够带动喷射装置在MBR内往复运动。

进一步的，移动装置为机械式或液压式的自动升降装置，自动升降装置能够带动喷射装置在MBR内进行上下往复运动。

进一步的，喷射管为由耐压刚性管制成的矩形框架，矩形框架包括若干喷管支路，膜组件能够设置于喷管支路之间，喷嘴设置于喷管支路上。

进一步的，喷射管为由耐压刚性管制成的圆形框架，膜组件能够设置于圆形框架内。

进一步的，气体压缩机、液体泵和管道切换装置之间通过刚性连接管道连通；管道切换装置与喷射装置之间的连通管道包括耐压柔性连接管道。

进一步的，还包括自动控制系统；自动控制系统分别与气体压缩机、液体泵、管道切换装置及移动装置相连接，自动控制系统能够自动控制气体压缩机和液体泵启动与停止，自动控制系统能够自动控制管道切换装置的管道切换，自动控制系统能够自动控制移动装置移动与停止。

进一步的，还包括电控柜；电控柜分别与气体压缩机、液体泵、管道切换装置及移动装置相连接，通过电控柜能够手动控制气体压缩机、液体泵、管道切换装置及移动装置。

一种膜生物反应器膜污染控制方法，基于上述任一种膜生物反应器膜污染控制装置，具体包括以下步骤：

步骤1，开启移动装置，通过喷射装置喷射高压空气或者清水，根据跨膜压差，选择往复运动次数及喷射压力；

步骤2，当膜通量及跨膜压差达到预期要求后停止往复运动，喷射装置移动到MBR底部；

步骤3，曝气及活性污泥搅拌：好氧MBR膜污染原位控制时，进行空气喷射或清水喷射，根据活性污泥搅拌要求及溶解氧要求设定喷射强度；厌氧MBR膜污染原位控制时，仅进行清水喷射，根据活性污泥搅拌要求设定喷射强度；通过管道切换装置实现空气喷射和清水喷射的选择；

步骤4，运行过程中定期进行往复清洗，实现膜污染控制；在进行膜清洗时，控制装置切换喷气或喷水模式。

一种膜生物反应器，基于上述任一种膜生物反应器膜污染控制装置，所述膜生物反应器设置有所述膜生物反应器膜污染控制装置，能够满足厌氧和好氧工艺。

相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明的扫描式MBR膜污染控制装置结构简单、易于操作、实用性强、成本低，流体介质喷射装置可喷射水或者空气，两种流体共用一套输送系统，通过管道切换装置进行切换；移动装置带动喷射装置利用流体介质输送装置输送的高压流体介质对膜面进行往复式扫描式清洗，能够减轻膜污染；通过管道切换装置能够进行所喷射的流体介质的切换，能够满足好氧及厌氧MBR膜污染原位高效控制；流体介质喷射装置安装于好氧或厌氧MBR系统内部，兼具曝气、搅拌及膜污染物清洗的功能，无需额外设置曝气或搅拌系统；能够满足好氧及厌氧工艺，无需化学药品，不会产生二次污染。

进一步的，自动升降装置能够与现有MBR的相适应；在上下往复运动过程中对膜面进行扫描式清洗，实现膜面滤饼层及膜孔污染物的清洗，到达通量恢复及跨膜压差降低的目的。当移动装置将喷射装置移动至MBR底部时，本发明的控制装置兼顾曝气、搅拌及膜污染控制的功能。

进一步的，喷射管由耐压刚性管制成，通过耐压刚性管的形状变化可以对平板膜或中空纤维膜及管式膜进行原位清洗。耐压刚性管可为直管或其它形状管道以契合膜组件形状，以满足平板膜、中空纤维膜及管式膜膜面无死角清洗的要求。

进一步的，通过自动控制系统和电控柜能够自动或手动控制流体介质输送装置、喷射装置和移动装置，控制内容包含喷射介质切换、喷射压力调整、喷射时间控制、升降时间及速度控制、升降系统往复运动次数及时间间隔控制等。

本发明的膜污染控制方法操作简便快捷；能耗较低，清水可以为自来水或者MBR膜出水。

本发明的MBR能够满足好氧及厌氧工艺，且能够在两种工艺之间进行切换，应用范围较广。

附图说明

图1是本发明的一种膜生物反应器膜污染控制装置的示意图；

图2是本发明的又一种膜生物反应器膜污染控制装置的示意图。

图1和图2中，1.气体压缩机；2.液体泵；3.止回阀；4.管道切换装置；5.刚性连接管道；6.自动控制系统；7.柔性连接管道；8.自动升降装置；9.喷射管；10.喷嘴；11.膜组件安装区域。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。附图为本发明的控制装置的主要部件组成的示意图，不代表本发明的外形尺寸、连接方式、装配形式、位置关系等，图示省略了部分手动阀门及管件等。

参考图1和图2，一种扫描式膜生物反应器膜污染控制装置，包括流体介质输送装置、喷射装置、移动装置、自动控制系统6和电控柜。

流体介质输送装置包括气体压缩机1、液体泵2和管道切换装置4；气体压缩机1的排气口通过气体输送管道与管道切换装置4的进气口相连通，气体输送管道上设置有止回阀3，液体泵2的排液口通过液体输送管道与管道切换装置4的进液口相连通，液体输送管道上设置有止回阀3；气体压缩机1、液体泵2和管道切换装置4之间通过刚性连接管道5连通；气体压缩机1为空气压缩机、液体泵2为水压缩机和管道切换装置4为气液流体介质管道自动切换装置。流体介质输送装置可输送水或者空气，两种流体共用一套喷射装置，通过管道切换装置4根据需要进行切换。

喷射装置包括喷射管9和若干喷嘴10；喷射管9设置有进口和若干出口，喷射管9的进口通过管道与管道切换装置4的出口相连通，管道切换装置4与喷射装置之间的连通管道包括柔性连接管道7，喷射管9的每个出口上均设置有喷嘴10，喷射管9的形状与膜组件形状相适应。流体介质喷射装置置于好氧或厌氧MBR系统内部，兼具曝气、搅拌及膜污染物清洗的功能，实现系统正常运行的目的，无需额外设置曝气或搅拌系统；在上下往复运动过程中对膜面进行扫描式清洗，实现膜面滤饼层及膜孔污染物的清洗，到达通量恢复及跨膜压差降低的目的。

参考图1，喷射管9为由耐压刚性管制成的矩形框架，矩形框架包括若干喷管支路，膜组件能够设置于喷管支路之间，喷嘴10设置于喷管支路上，通过喷嘴10能够将流体介质喷洒至膜组件安装区域11。适用于平板膜组件及中空纤维膜帘式膜组件。

参考图2，喷射管9为由耐压刚性管制成的圆形框架，膜组件能够设置于圆形框架内。适用于管式或中空纤维束膜组件。

移动装置安装于MBR内部或外部，喷射装置设置于移动装置上，移动装置能够带动喷射装置在MBR内往复运动。移动装置为机械式或液压式的自动升降装置8，自动升降装置8能够带动喷射装置在MBR内进行上下往复运动。

自动控制系统6分别与气体压缩机1、液体泵2、管道切换装置4及移动装置相连接，自动控制系统6能够自动控制气体压缩机1和液体泵2启动与停止，自动控制系统6能够自动控制管道切换装置4的管道切换，自动控制系统6能够自动控制移动装置移动与停止。自动控制系统6为计算机程序控制系统。电控柜分别与气体压缩机1、液体泵2、管道切换装置4及移动装置相连接，通过电控柜能够手动控制气体压缩机1、液体泵2、管道切换装置4及移动装置。流体介质输送装置、喷射装置和升降装置通过计算机进行程序控制，同时设计电控柜进行手动控制，控制内容包含喷射介质切换、喷射压力调整、喷射时间控制、升降时间及速度控制、升降系统往复运动次数及时间间隔控制。

本发明的一种膜生物反应器膜污染控制装置能自动升降，根据运行控制程序自动调整装置进行空气喷射及水喷射，进行曝气功能和膜面清洗功能的切换，实现一套装置满足好氧MBR溶解氧需要、污泥搅拌及膜污染原位控制。运行厌氧MBR(AnMBR)时,装置只喷射水，以保证系统低溶解氧浓度、污泥搅拌及膜污染原位控制。该装置在耐压管道上分布喷嘴10，喷射管9道根据膜组件形状进行均匀分布，通过喷射高压空气或者水，在升降装置的运行过程对膜面进行扫描式高压清洗。根据系统好氧及厌氧运行环境，灵活调整喷射介质；根据曝气状态及膜面清洗状态，灵活调整喷射压力，实现好氧及厌氧MBR系统运行及膜污染同步原位进行，可降低系统运行能耗，提升系统的自动化运行程度。

一种膜生物反应器膜污染控制方法，基于本发明的一种膜生物反应器膜污染控制装置，具体包括以下步骤：

步骤1，开启移动装置，通过喷射装置喷射高压空气或者清水，根据跨膜压差或优化后的操作条件，选择往复运动次数及喷射压力；

步骤2，当膜通量及跨膜压差达到预期要求后停止往复运动，喷射装置移动到MBR底部；

步骤3，曝气及活性污泥搅拌：好氧MBR膜污染原位控制时，进行空气或清水喷射，根据活性污泥搅拌要求及溶解氧要求设定喷射强度；厌氧MBR膜污染原位控制时，进行清水喷射，根据活性污泥搅拌要求设定喷射强度；通过管道切换装置4实现空气喷射和清水喷射的选择；

步骤4，运行过程中定期进行往复清洗，实现膜污染控制；在进行膜清洗时，控制装置切换至喷水模式。

一种MBR，其特征在于，基于本发明的一种膜生物反应器膜污染控制装置，MBR内设置有本发明的扫描式MBR膜污染控制装置，能够满足厌氧和好氧工艺。

实施例一：

一种扫描式膜生物反应器膜污染控制装置，包括流体介质(水或空气)喷射系统、设置有喷射装置的升降系统和控制系统；流体介质喷射系统包含水压缩机、空气压缩机、刚性连接管道5、软连接管道、气体及液体管道切换装置4及止回阀3、耐压管道及喷嘴10；升降装置包含液压或机械升降系统，流体介质喷射系统固定于升降系统上，随升降系统的运行而上下往复运动；流体介质喷射系统和升降系统通过控制系统的计算机进行程序控制，同时设计电控柜进行手动控制，控制内容包含喷射介质切换、喷射压力调整、喷射时间控制、升降时间及速度控制、升降系统往复运动次数及时间间隔控制。根据流体介质的变化可满足好氧及厌氧MBR膜污染的控制。

一种扫描式膜生物反应器膜污染控制方法，适用于好氧MBR膜污染原位控制，包括以下步骤：

1)根据程序设计或手动操作，根据膜组件清洗要求,定期开启升降装置，喷射系统喷射高压空气或者清水，根据跨膜压差或优化后的操作条件，选择往复运动次数及喷射压力；

2)当膜通量及跨膜压差达到预期要求后停止往复运动，喷射装置复位到MBR系统底部；

3)喷射装置复位后，进行常规空气喷射，根据活性污泥搅拌要求及溶解氧要求设定喷射强度；

4)运行过程中可采取常规清洗程序，即在膜组件未污染时定期进行往复清洗；

5)膜污染到达严重状态时，可进行强化清洗，即调高喷射压力、增加往复次数，直至膜污染得到有效消除；

6)在喷射系统功能为曝气及活性污泥搅拌时，喷射系统喷射空气；在进行膜清洗时，喷射系统切换至喷水模式或保持喷气模式但调高气压，水可以为自来水或者MBR膜出水。

实施例二：

一种膜生物反应器膜污染控制方法，适用于厌氧MBR膜污染原位控制，包括以下步骤：

1)根据程序设计或手动操作，根据膜组件清洗要求，定期开启升降装置，喷射系统喷射高压清水，根据跨膜压差或优化后的操作条件，选择往复运动次数及喷射压力；

2)当膜通量及跨膜压差达到预期要求后停止往复运动，喷射装置复位到MBR系统底部；

3)喷射装置复位后，进行常规清水喷射，根据活性污泥搅拌要求设定喷射强度；

4)运行过程中可采取常规清洗程序，即膜组件未污染时定期进行往复清洗；

5)膜污染到达严重状态时，可进行强化清洗，即调高喷射压力、增加往复次数，直至膜污染得到有效消除；

6)在喷射系统功能为活性污泥搅拌时，喷射系统喷射低压清水；在进行膜清洗时，喷射系统切换至高压喷水模式，水可以为自来水或者MBR膜出水。

开创性地，以上各个效果独立存在，本发明能用一套结构完成上述结果的结合。

需要说明的是，本提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种膜生物反应器膜污染控制装置，其特征在于，包括流体介质输送装置、喷射装置和移动装置；

流体介质输送装置包括气体压缩机(1)、液体泵(2)和管道切换装置(4)；气体压缩机(1)的排气口通过气体输送管道与管道切换装置(4)的进气口相连通，气体输送管道上设置有止回阀(3)，液体泵(2)的排液口通过液体输送管道与管道切换装置(4)的进液口相连通，液体输送管道上设置有止回阀(3)；

喷射装置包括喷射管(9)和若干喷嘴(10)；喷射管(9)设置有进口和若干出口，喷射管(9)的进口通过管道与管道切换装置(4)的出口相连通，喷射管(9)的每个出口上均设置有喷嘴(10)，喷射管(9)的形状与膜组件形状相适应；

移动装置安装于MBR内部或外部，喷射装置设置于移动装置上，移动装置能够带动喷射装置在MBR内往复运动。

2.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器膜污染控制装置，其特征在于，移动装置为机械式或液压式的自动升降装置(8)，自动升降装置(8)能够带动喷射装置在MBR内进行上下往复运动。

3.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器膜污染控制装置，其特征在于，喷射管(9)为由耐压刚性管制成的矩形框架，矩形框架包括若干喷管支路，膜组件能够设置于喷管支路之间，喷嘴(10)设置于喷管支路上。

4.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器膜污染控制装置，其特征在于，喷射管(9)为由耐压刚性管制成的圆形框架，膜组件能够设置于圆形框架内。

5.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器膜污染控制装置，其特征在于，气体压缩机(1)、液体泵(2)和管道切换装置(4)之间通过刚性连接管道(5)连通；管道切换装置(4)与喷射装置之间的连通管道包括耐压柔性连接管道(7)。

6.根据权利要求1所述的一种膜生物反应器膜污染控制装置，其特征在于，还包括自动控制系统(6)；自动控制系统(6)分别与气体压缩机(1)、液体泵(2)、管道切换装置(4)及移动装置相连接，自动控制系统(6)能够自动控制气体压缩机(1)和液体泵(2)启动与停止，自动控制系统(6)能够自动控制管道切换装置(4)的管道切换，自动控制系统(6)能够自动控制移动装置移动与停止。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种膜生物反应器膜污染控制装置，其特征在于，还包括电控柜；电控柜分别与气体压缩机(1)、液体泵(2)、管道切换装置(4)及移动装置相连接，通过电控柜能够手动控制气体压缩机(1)、液体泵(2)、管道切换装置(4)及移动装置。

8.一种膜生物反应器膜污染控制方法，其特征在于，基于权利要求1至7中任一项所述的一种膜生物反应器膜污染控制装置，具体包括以下步骤：

步骤1，开启移动装置，通过喷射装置喷射高压空气或者清水，根据跨膜压差，选择往复运动次数及喷射压力；

步骤2，当膜通量及跨膜压差达到预期要求后停止往复运动，喷射装置移动到MBR底部；

步骤3，曝气及活性污泥搅拌：好氧MBR膜污染原位控制时，进行空气喷射或者清水喷射，根据活性污泥搅拌要求及溶解氧要求设定喷射强度；厌氧MBR膜污染原位控制时，仅进行清水喷射，根据活性污泥搅拌要求设定喷射强度；通过管道切换装置(4)实现空气喷射和清水喷射的选择；

步骤4，运行过程中定期进行往复清洗，实现膜污染控制；在进行膜清洗时，根据需要，控制装置切换喷气或喷水模式。

9.一种膜生物反应器，其特征在于，基于权利要求1至7中任一项所述的一种膜生物反应器膜污染控制装置，所述膜生物反应器设置有所述膜生物反应器膜污染控制装置，能够满足厌氧和好氧工艺。