CN112573623A - 一种连续式动态膜系统运行装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续式动态膜系统运行装置，包括支撑膜、进水集水槽、蠕动泵、进水口、出水口、出水集水槽、反冲洗水泵、反冲洗气泵、反冲洗进水进气口、反冲洗出水口、反冲洗集水槽、压力传感器和处理器；当实测压力值超过预设压力值阈值时，处理器根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵和反冲洗气泵的强度值和冲洗时长，在采用反冲洗气泵连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件后，再采用反冲洗水泵冲洗掉松动膜层，使冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差小于预设误差阈值。本发明反冲洗效率高，动态膜恢复速度快，间接提高了整个动态膜过滤系统的运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体而言涉及一种连续式动态膜系统运行装置及其工作方法。
背景技术
动态膜过滤技术是新兴的膜分离技术，主要应用于污水处理中。动态膜过滤技术的核心是动态膜层的形成，其支撑膜组件通常是由廉价的大孔微网材料构成，通过将污水中的微颗粒物或者预涂材料预涂或逐渐截留在支撑膜上逐渐形成动态膜层，从而获得良好的分离效果。
动态膜技术可以根据跨膜压和出水浊度的变化规律分为三个阶段：形成阶段、过滤阶段、反冲洗阶段。在保持进水流量和进水浓度一定时，跨膜压大小与过滤时间呈一定的线性关系。随过滤的进行,泥饼层厚度逐渐增大,表现为跨膜压差的逐渐增加,当增大到一定值时,需结束本周期的过滤,进行反冲洗操作，实现动态膜的再生从而进入下一周期的运行。
目前动态膜组件的反冲洗方式，主要以气洗和离线水洗为主。气洗是在膜组件下方设置曝气系统，通过曝气来实现对动态膜的冲刷清洗效果，减缓膜污染，但曝气时间较长，延长了系统清洗时间。部分装置系统采用连续曝气的方式来延缓膜污染，显然能耗较高。离线水洗是将已经堵塞的膜组件取出，用高压水流直接冲刷去除膜污染，过程更加复杂，间歇时间长。例如，专利号为CN2403733Y的发明中报道了一种动态膜水处理装置，该发明设置了溶气罐和循环回流槽，通过释放污水内的溶气使滤饼变得疏松来减缓膜污染，但是多了溶气和循环回流步骤，运行间歇时间长，操作复杂。专利CN1843971A报道了一种动态膜生物反应器的反冲洗运行方法，该发明采用不间断的曝气方式，减缓了动态膜的形成速率，但运行间歇时间长，功耗大。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种连续式动态膜系统运行装置及其工作方法，反冲洗效率高，动态膜恢复速度快，间接提高了整个动态膜过滤系统的运行效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种连续式动态膜系统运行装置，所述运行装置安装在动态膜过滤系统上，包括支撑膜、进水集水槽、蠕动泵、进水口、出水口、出水集水槽、反冲洗水泵、反冲洗气泵、反冲洗进水进气口、反冲洗出水口、反冲洗集水槽、压力传感器和处理器；
所述支撑膜水平安装在动态膜过滤系统内；
所述进水集水槽内装载有待处理污水，待处理污水依次通过蠕动泵和进水口输送至动态膜过滤系统内，进水口位于支撑膜上方，进水口处安装有第一通断开关；待处理污水通过支撑膜，在支撑膜内部和表面逐渐形成动态膜层，经处理后的污水经由出水口输送至出水集水槽，出水口位于动态膜过滤系统底部，出水口处安装有第二通断开关；
所述反冲洗水泵和反冲洗气泵经由反冲洗进水进气口连接至出水口，反冲洗进水进气口处安装有第三通断开关；所述反冲洗集水槽通过反冲洗出水口连接至动态膜过滤系统内，反冲洗出水口位于支撑膜上方，临近支撑膜上表面，所述反冲洗出水口处安装有第四通断开关；
所述压力传感器安装在动态膜过滤系统内，用于实时检测动态膜过滤系统内的跨膜压；
所述处理器接收压力传感器反馈的实测压力值，当实测压力值超过预设压力值阈值时，根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵和反冲洗气泵的强度值和冲洗时长，在采用反冲洗气泵连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件后，再采用反冲洗水泵冲洗掉松动膜层，使冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差小于预设误差阈值。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，所述处理器在采用反冲洗气泵连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件后，再采用反冲洗水泵冲洗掉松动膜层，使冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差小于预设误差阈值的过程包括以下步骤：
S1，关闭第一通断开关和第二通断开关，以关闭进水口和出水口；
S2，打开第四通断开关，将动态膜过滤系统内未处理的污水排出至反冲洗集水槽；
S3，打开第三通断开关，启动反冲洗气泵，连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件，关闭反冲洗气泵；
S4，启动反冲洗水泵向动态膜过滤系统反向通水，冲洗掉松动膜层，关闭反冲洗水泵；
S5，判断冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差是否小于预设误差阈值，如果不是且跨膜压大于压力值标准值，返回步骤S3，重新冲洗动态膜层，否则，进入步骤S6；
S6，关闭第三通断开关和第四通断开关，开启第一通断开关和第二通断开关，继续污水过滤处理。
进一步地，所述根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵和反冲洗气泵的强度值和冲洗时长的过程包括以下步骤：
获取工艺对应的最佳反冲洗时长；将最佳反冲洗时长划分成曝气时间和冲洗时间；
根据实测压力值和曝气时间，计算得到反冲洗气泵强度，根据实测压力值、反冲洗气泵强度和冲洗时间，计算得到反冲洗水泵的强度值。
基于前述连续式动态膜系统运行装置，本发明还提及一种连续式动态膜系统运行装置的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
S01，初始化整个运行装置，关闭第三通断开关和第四通断开关，开启第一通断开关和第二通断开关；
S02，将待处理污水通过进水口导入动态膜过滤系统，污水经过支撑膜后，其中含有的微颗粒物逐渐在支撑膜表面截留和富集，在水压力作用下，支撑膜上的动态膜层逐渐挤压并密实，经过滤处理后的污水在重力流作用下经出水口自流流至出水集水槽；
S03，实时检测动态膜过滤系统内的跨膜压；
S04，对实测压力值进行判断，如果实测压力值超过预设压力值阈值时，根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵和反冲洗气泵的强度值和冲洗时长，在采用反冲洗气泵连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件后，再采用反冲洗水泵冲洗掉松动膜层，使冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差小于预设误差阈值，返回步骤S02，否则，直接返回步骤S02。
本发明的有益效果是：
1、操作流程大大简化，避免了繁杂的流程，大大的提高了反冲洗的效率。
2、与不间断曝气的方式相比，减少了曝气强度和曝气时间，从而也减少了运行能耗费用。
3、可以在线进行，不影响反应器的运行，通过先气洗再水洗强度和组合方式的调节，降低了对动态膜的破坏程度，从而减少动态膜的再生时间，可以显著提高动态膜系统的过滤时间和运行效率。
附图说明
图1是本发明的连续式动态膜系统运行装置的结构示意图。
图中，1-进水集水槽，2-蠕动泵，3-进水口，4-支撑膜和动态膜层，5-反冲洗出水口，6-反冲洗进水进气口，7-出水口，8-出水集水槽，92-反冲洗水泵，91-反冲洗气泵，10-反冲洗水集水槽。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
结合图1，本发明提及一种连续式动态膜系统运行装置，运行装置安装在动态膜过滤系统上，包括支撑膜4、进水集水槽1、蠕动泵2、进水口3、出水口7、出水集水槽8、反冲洗水泵92、反冲洗气泵91、反冲洗进水进气口6、反冲洗出水口5、反冲洗集水槽10、压力传感器和处理器。
支撑膜4水平安装在动态膜过滤系统内。
进水集水槽1内装载有待处理污水，待处理污水依次通过蠕动泵2和进水口3输送至动态膜过滤系统内，进水口3位于支撑膜4上方，进水口3处安装有第一通断开关；待处理污水通过支撑膜4，在支撑膜4内部和表面逐渐形成动态膜层，经处理后的污水经由出水口7输送至出水集水槽8，出水口7位于动态膜过滤系统底部，出水口7处安装有第二通断开关。
反冲洗水泵92和反冲洗气泵91经由反冲洗进水进气口6连接至出水口7，反冲洗进水进气口6处安装有第三通断开关；反冲洗集水槽10通过反冲洗出水口5连接至动态膜过滤系统内，反冲洗出水口5位于支撑膜4上方，临近支撑膜4上表面，所述反冲洗出水口5处安装有第四通断开关。
压力传感器安装在动态膜过滤系统内，用于实时检测动态膜过滤系统内的跨膜压。
处理器接收压力传感器反馈的实测压力值，当实测压力值超过预设压力值阈值时，根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵92和反冲洗气泵91的强度值和冲洗时长，在采用反冲洗气泵91连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜4上方的动态膜层的松动值达到预设条件后，再采用反冲洗水泵92冲洗掉松动膜层，使冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差小于预设误差阈值。
如图1所示，本连续式动态膜运行装置的工作过程如下：
1、用蠕动泵2从进水集水槽1经进水口3向装置内通入待处理的污水(如硅藻土配置的悬浊液)，入流污水经重力作用进入动态膜过滤系统。
2、污水经过支撑膜层4后，其中含有的微颗粒物逐渐在支撑膜层4表面截留和富集，在水压力作用下，支撑膜层4上的动态膜层逐渐挤压并密实，出水在重力流作用下自流流出装置，动态膜层形成后持续截留污水中的微颗粒物，过滤出水经过出水口7后排出装置，从而实现了污水的处理和微颗粒物的分离。随着动态膜层的不断形成，分离效果逐渐提高。
3、通过压力传感器检测动态膜过滤系统内压力值，当装置内跨膜压超过设定值时，关闭进水口3和出水口7，打开反冲洗出水口5将装置内的污水排出，接着打开反冲洗进气进水口6向装置内曝气，冲刷支撑层使其上方的动态膜层松动，曝气一段时间后，向装置内反向通水进行冲洗，冲洗一段时间后，支撑膜上部分动膜层基本去除，跨膜压恢复稳定运行状态，关闭反冲洗进气进水口6和反冲洗出水口5，打开进水口3和出水口7，进入动态膜再生阶段，转入下一周期的运行。
优选的，所述根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵和反冲洗气泵的强度值和冲洗时长的过程包括以下步骤：
获取工艺对应的最佳反冲洗时长；将最佳反冲洗时长划分成曝气时间和冲洗时间；
根据实测压力值和曝气时间，计算得到反冲洗气泵强度，根据实测压力值、反冲洗气泵强度和冲洗时间，计算得到反冲洗水泵的强度值。
以一般生活用水污水过滤工艺来说，反冲洗的时间在20～30分钟内为宜，在本动态膜装置运行过程中，当需要反冲洗的时候，反冲洗气泵提供0.072～1.08m3/m2·h的气体，气体经过膜基材时被粉碎成微小气泡，滤饼层被这些微小气泡破坏，气洗3～5min后，滤饼层基本破坏；接着反冲洗水泵提供0.27～0.54m3/m2·h的水，冲洗5～10min后，污染基本排出装置，膜通量得到恢复。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种连续式动态膜系统运行装置，其特征在于，所述运行装置安装在动态膜过滤系统上，包括支撑膜、进水集水槽、蠕动泵、进水口、出水口、出水集水槽、反冲洗水泵、反冲洗气泵、反冲洗进水进气口、反冲洗出水口、反冲洗集水槽、压力传感器和处理器；
所述支撑膜水平安装在动态膜过滤系统内；
所述进水集水槽内装载有待处理污水，待处理污水依次通过蠕动泵和进水口输送至动态膜过滤系统内，进水口位于支撑膜上方，进水口处安装有第一通断开关；待处理污水通过支撑膜，在支撑膜内部和表面逐渐形成动态膜层，经处理后的污水经由出水口输送至出水集水槽，出水口位于动态膜过滤系统底部，出水口处安装有第二通断开关；
所述反冲洗水泵和反冲洗气泵经由反冲洗进水进气口连接至出水口，反冲洗进水进气口处安装有第三通断开关；所述反冲洗集水槽通过反冲洗出水口连接至动态膜过滤系统内，反冲洗出水口位于支撑膜上方，临近支撑膜上表面，所述反冲洗出水口处安装有第四通断开关；
所述压力传感器安装在动态膜过滤系统内，用于实时检测动态膜过滤系统内的跨膜压；
所述处理器接收压力传感器反馈的实测压力值，当实测压力值超过预设压力值阈值时，根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵和反冲洗气泵的强度值和冲洗时长，在采用反冲洗气泵连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件后，再采用反冲洗水泵冲洗掉松动膜层，使冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差小于预设误差阈值。
2.根据权利要求1所述的连续式动态膜系统运行装置，其特征在于，所述处理器在采用反冲洗气泵连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件后，再采用反冲洗水泵冲洗掉松动膜层，使冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差小于预设误差阈值的过程包括以下步骤：
S1，关闭第一通断开关和第二通断开关，以关闭进水口和出水口；
S2，打开第四通断开关，将动态膜过滤系统内未处理的污水排出至反冲洗集水槽；
S3，打开第三通断开关，启动反冲洗气泵，连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件，关闭反冲洗气泵；
S4，启动反冲洗水泵向动态膜过滤系统反向通水，冲洗掉松动膜层，关闭反冲洗水泵；
S5，判断冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差是否小于预设误差阈值，如果不是且跨膜压大于压力值标准值，返回步骤S3，重新冲洗动态膜层，否则，进入步骤S6；
S6，关闭第三通断开关和第四通断开关，开启第一通断开关和第二通断开关，继续污水过滤处理。
3.根据权利要求1所述的连续式动态膜系统运行装置，其特征在于，所述根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵和反冲洗气泵的强度值和冲洗时长的过程包括以下步骤：
获取工艺对应的最佳反冲洗时长；将最佳反冲洗时长划分成曝气时间和冲洗时间；
根据实测压力值和曝气时间，计算得到反冲洗气泵强度，根据实测压力值、反冲洗气泵强度和冲洗时间，计算得到反冲洗水泵的强度值。
4.一种基于权利要求1-3任意一项中所述的连续式动态膜系统运行装置的工作方法，其特征在于，所述工作方法包括以下步骤：
S01，初始化整个运行装置，关闭第三通断开关和第四通断开关，开启第一通断开关和第二通断开关；
S02，将待处理污水通过进水口导入动态膜过滤系统，污水经过支撑膜后，其中含有的微颗粒物逐渐在支撑膜表面截留和富集，在水压力作用下，支撑膜上的动态膜层逐渐挤压并密实，经过滤处理后的污水在重力流作用下经出水口自流流至出水集水槽；
S03，实时检测动态膜过滤系统内的跨膜压；
S04，对实测压力值进行判断，如果实测压力值超过预设压力值阈值时，根据实测压力值和预设的压力值标准值计算得到反冲洗水泵和反冲洗气泵的强度值和冲洗时长，在采用反冲洗气泵连续向动态膜过滤系统内曝气使支撑膜上方的动态膜层的松动值达到预设条件后，再采用反冲洗水泵冲洗掉松动膜层，使冲洗后的动态膜的跨膜压与压力值标准值的误差小于预设误差阈值，返回步骤S02，否则，直接返回步骤S02。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210330 |