CN200971330Y - 带有膜清洗装置的膜生物反应器 - Google Patents

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徐静
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汤凡敏
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Abstract

本实用新型主要是一个带有膜清洗装置的膜生物反应器，包括有膜组件、超声波换能器、曝气系统、反冲水洗系统、液位控制器、电路控制系统，其特征在于：膜生物反应器外侧设有进水箱1，与进水箱1相连接的是进水管2，进水管2上设有进水泵3和进水阀门4，进水管通至膜生物反应器，反应器中放置中空纤维膜组件7，反应器左壁设置溢流管5，中空纤维膜组件7下方置有超声波换能器8，其下方置有曝气管10，其与空气泵11和进气管12相连接，在进气管12上还设置了气体流量计13；在反应器的底部还设置了放空管14，其上设有放空阀门15；膜组件7通过出水管16实现收集净水，出水管16与转子流量计17相连，其上还设有出水泵18与止回阀19，出水管16的另一端与出水箱23相连接，膜组件出水管在转子流量计17之前有反冲支管21，其上设置有止回阀20及反冲泵22，其另一端与出水箱23相连接；另外还设有加料装置24，并通过加药管26和阀门25与出水箱23相连接；反应器的右壁上还设有液位探测器6；另外，还设有电路控制系统9及总控制系统27。

Description

带有膜清洗装置的膜生物反应器
技术领域
本实用新型涉及一种带有膜清洗装置的膜生物反应器，可对膜生物反应器中的中空纤维膜组件进行清洗，恢复膜性能；属于环境工程水处理装置技术领域。
背景技术
膜分离技术被认为是20世纪末至21世纪中期最有发展前途的高科技之一，把膜分离技术与污水处理中传统的生物处理相结合，就构成了膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)。由于具有操作运行简单，污泥产率低，占地面积小，能有效去除氨氮，对难降解的工业废水处理也非常有效，还可用于回用水处理等特点，膜生物反应器已经广泛地应用于各个领域，由给水处理扩展到生活污水及许多工业废水的处理。
但是膜生物反应器的运行中也存在问题，其中最主要的是膜污染。膜污染是指那些所有导致膜水力阻力增加、通量减少的现象和因素。影响膜污染的因素大致有：膜的性质，反应器中混合液的性质和膜分离的操作条件。随着膜制造水平的提高与成本的降低，膜污染现已成为膜生物反应器推广使用中的主要障碍，因此寻求一种合适的膜污染的清洗方法就显得十分重要。
中空纤维膜组件是一体式膜生物反应器中常用的一种膜组件形式，它具有比表面积大、投资费用低等等优点，但是与其他膜组件相比较，它的清洗较为麻烦，这就对该种膜组件的使用造成了一定的限制，本实用新型就提供了一种有效的中空纤维膜组件的清洗方法，一定程度上缓解了膜生物反应器运行过程中的膜污染问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种带有中空纤维膜清洗装置的膜生物反应器；即将化学清洗和超声波清洗相结合，对污染的中空纤维膜组件进行清洗，以起到恢复膜通量，延长膜使用寿命的目的。
为了达到上述目的，本实用新型的构思是：在比较多种膜清洗方式的基础上，将化学清洗与超声波清洗相结合，用于清洗一体式膜生物反应器中的中空纤维膜组件，该方式同时结合了化学清洗对不可逆污染的有效去处以及超声波清洗的特殊效应，两种方法利用不同的机理不同的方式对污染后的膜组件进行在线清洗，其中化学清洗主要是在反冲水中加入双氧水，分解膜表面吸附的污染物，超声波清洗主要是通过产生强氧化性的自由基促进中空纤维膜组件表面及膜孔内的污染物质被分离或者被脱离，通过清洗可以达到较好的效果，对恢复膜通量，提高出水水质起到了相当好的作用。
根据上述构思，本实用新型采用下述技术方案：
一种带有膜清洗装置的一体式膜生物反应器，包括有膜组件、超声波换能器、曝气系统、反冲水洗系统、液位控制器、电路控制系统；其特征在于：膜生物反应器外侧设有进水箱，与进水管相连接的是进水管，进水管上设有进水泵和进水阀门，进水管通至膜生物反应器，反应器中放置中空纤维膜组件；反应器左壁设有溢流管；中空纤维膜组件下方置有超声波换能器，其下方置有曝气管，曝气管与曝气泵和进气管相连接，在进气管上还设置了气体流量计；在反应器的底部还设置了放空管，其上设有放空阀门，膜组件通过出水管实现收集净水，出水管与转子流量计相连，其上还设有出水泵与止回阀，出水管的另一端与出水箱相连接；膜组件出水管在转子流量计之前有分支，该分支为反冲支管，反冲支管上设置有止回阀及反冲泵，其另一端与出水箱相连接；另外在该系统的右侧还设有加料装置，并通过加药管与出水箱相连接，加药管上设有加药阀门，反应器的右壁上还设有液位探测器，与超声波换能器相连接的电路控制系统的总控制系统相连接，总控制系统同时与液位探测器及加料装置相连接。
上述的加料装置中盛有浓度为30％的双氧水；
上述的总控制箱用以控制在液位探测器发出警报时，指挥加料装置将双氧水加入出水箱，并对中空纤维膜组件进行出水反冲洗，之后再次对超声波换能器的电路控制系统发出指令，对中空纤维膜组件进行超声波清洗，实现化学清洗和超声波清洗的结合。
上述的控制系统的控制原理属于现有技术中的电学与自动化基础知识，其中的具体参数可以根据不同的膜生物反应器具体设置。
本实用新型的具体操作过程有以下几个步骤：
(1)当膜生物反应器运行一段时间之后，膜污染达到了一定程度，这时膜内外压差达到了设定值，设置在膜生物反应器内的液位探测器向总控制系统发出了报警信号；
(2)总控制系统接到报警信号之后，向加料装置发出信号，加料装置即向出水箱中加入浓度为30％的双氧水，对膜组件进行化学清洗，化学清洗最长设定时间为30分钟；
(3)在化学清洗的过程中，液位探测器实施实时监测，若膜内外压差在化学清洗过程中达到了正常值，则向总控制系统发出信号，收到信号后，总控制系统就会停止化学清洗过程，在线清洗结束。
(4)若化学清洗结束之后膜内外的压差值仍未恢复正常值，则总控制系统会对超声波换能器发出信号，开始对中空纤维膜组件实施超声波清洗，超声波产生大量的微小空穴气泡，产生强氧化性的自由基，从而促进中空纤维膜组件表面及膜孔内的污染物质被分解或者被脱离膜组件的表面和膜孔径，逐渐恢复膜通量。
(5)当膜内外压差值恢复正常值时，液位探测器向总控制系统发出信号，总控制系统收到信号后即停止超声波换能器工作，在线清洗工作结束。与现有的技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明在常见的出水反冲洗装置中加入了双氧水，提高了膜的清洗效率，获得了更好的清洗效果，且是在原有装置的基础上加装了加料装置，安装方便；
(2)本发明实现了在线清洗，而且使用较为简单的电路控制系统对整个装置进行控制，当膜内外压差值恢复正常值时，会在液位探测器发出信号后立即结束清洗，达到了节能、方便、一体化控制的效果；
(3)另外本装置占地面积小，清洗效果好，应用范围也十分广泛。
附图说明
附图1为本实用新型，一种带有膜清洗装置的膜生物反应器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1参见附图1，膜生物反应器外侧设有进水箱1，与之相连接的是进水管2，进水管2上设有进水泵3和进水阀门4，进水管通至膜生物反应器，反应器中放置中空纤维膜组件7；反应器左壁设置溢流管5；中空纤维膜组件7下方放置超声波换能器8，下方置有曝气管10，曝气管10与空气泵11和进气管12相连接，在进气管12上还设置了气体流量计13；在反应器的底部还设置了放空管14，其上设有放空阀门15，膜组件7通过出水管16实现收集净水，出水管16与转子流量计17相连，其上还设有出水泵18与止回阀19，出水管16的另一端与出水箱23相连接；膜组件出水管在转子流量计17之前有分支，该分支为反冲支管21，反冲支管21上设置有止回阀20及反冲泵22，其另一端与出水箱23相连接；另外在该系统右侧还设有加料装置24，并通过加药管26与出水箱23相连接，加药管26上设有加药阀门25；反应器的右壁上还设有液位探测器6，与超声波换能器8相连接的电路控制系统9的总控制系统相连接，总控制系统27同时与液位探测器6及加料装置24相连接。
膜的清洗装置是与超声波换能器8相连接的电路控制系统9及总控制系统27相连接的，总控制系统27同时与液位探测器6及加料装置24相连接；当膜内外压差低于设定值时，通过液位探测器6的实时监控作用对膜污染情况发出信号，开始对膜的在线清洗。上述的加料装置24中盛有浓度为30％的双氧水。
以下是膜清洗的具体操作流程：膜生物反应器通过一段时间的运行之后，膜内外的压差低于设定值，这时液位探测器对总控制系统发出警报信号，总控制系统再对加料装置发出信号，化学清洗开始，经过30分钟的化学清洗之后，膜内外压差仍未达到设定值(液位探测器为实时监控)，这时不再实施出水反冲洗，总控制系统对超声波换能器发出指令，开始对中空纤维膜组件进行超声波清洗，超声波清洗至26分钟时，液位探测器向总控制系统发出信号，膜内外压差已达设定值，此时停止对膜组件的清洗，在线清洗完成。
运行初期膜的通量为278mL/min，通过对膜清洗前后的通量的检测，发现污染初期的膜通量为187mL/min，通过化学清洗后的膜通量为215mL/min，流量恢复率为77.3％，再通过超声波清洗后的膜通量为242，流量恢复率为87％，由此可明显看出，化学清洗与超声波清洗相结合，对中空纤维膜组件可以取得良好的清洗效果，有效恢复膜通量。用本装置进行污染后中空纤维膜组件的清洗，不仅有效，而且可以起到节能、方便、占地面积小等优点，较传统的清洗装置有更大的优势。

Claims (2)

1.一种带有膜清洗装置的膜生物反应器，包括有膜组件、超声波换能器、曝气系统、反冲水洗系统、液位控制器、电路控制系统；其特征在于：膜生物反应器外侧设有进水箱(1)，与进水箱(1)相连接的是进水管(2)，进水管(2)上设有进水泵(3)和进水阀门(4)，进水管(2)通至膜生物反应器，反应器中放置中空纤维膜组件(7)，反应器左壁设有溢流管(5)，中空纤维膜组件(7)下方置有超声波换能器(8)，其下方置有曝气管(10)，曝气管(10)与空气泵(11)和进气管(12)相连接，在进气管(12)上还设置了气体流量计(13)；在反应器的底部还设置了放空管(14)，其上设有放空阀门(15)，膜组件(7)通过出水管(16)实现收集净水，出水管(16)与转子流量计(17)相连，其上还设有出水泵(18)与止回阀(19)，出水管(16)的另一端与出水箱(23)相连接；膜组件出水管在转子流量计(17)之前有分支，该分支为反冲支管(21)，反冲支管(21)上设置有止回阀(20)及反冲泵(22)，其另一端与出水箱(23)相连接；另外在该系统的右侧还设有加料装置(24)，并通过加药管(26)与出水箱(23)相连接，加药管(26)上设有加药阀门(25)，反应器的右壁上还设有液位探测器(6)，与超声波换能器(8)相连接的电路控制系统(9)的总控制系统(27)相连接，总控制系统(27)同时与液位探测器(6)及加料装置(24)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有膜清洗装置的膜生物反应器，其特征在于所述的加料装置(24)中盛有浓度为30％的双氧水，并有线路将其与总控制系统(27)相连；
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