一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染控制装置及利用该装置控制膜污染的方法。本发明专利技术涉及一种处理含藻水过程中的膜污染控制装置及利用该装置控制膜污染的方法。本发明专利技术的目的是为了解决现在尚没有一种针对低压卷式膜污染现象提出的振动控制技术的问题。装置中设置振动驱动器，使得卷式膜反应器在驱动电机的带动下实现沿轴心线的转动、回转归位、反转和回转归位，从而达到膜组件振动的效果。该振动方法延长了卷式膜维持高通量运行的时间且确保了出水水质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置及利用该装置控制膜污染的方法。
技术介绍
目前大规模的蓝藻水华污染事件给人类和动植物的健康带来极大的隐患，甚至造成严重的政治负面影响和社会震荡。低压膜分离技术(微滤膜、超滤膜)作为一种物理分离过程，对细菌、藻类及其他水生生物等具有十分高效的截留作用，是保证水体微生物安全性的最有效手段，因此将其应用到含藻水处理中具有十分明显的优势和重要意义。但是膜污染问题依然是膜技术进一步推广应用的瓶颈。目前延缓膜污染的方式主要包括原水预处理和膜反应器运行参数的调整以及改变原水的性质。在膜过滤过程中，原水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子会吸附或沉积在膜表面或膜孔内，造成膜孔径变小或堵塞，为延缓产水量与分离特性大幅度降低的现象出现，增大膜表面剪切力是最常用且有效的方式，尤其是针对含有高浓度液体和固体颗粒的溶液。作为增大膜表面剪切力的最常见方法，曝气可以增强液体流动的湍流程度，在膜表面产生水力剪切力，使得悬浮杂质和污泥难以粘附在膜表面，从而减少了膜过滤阻力并使膜组件在较长时间内保持较高渗透速率。但是相比其高能耗问题，因为无法有效控制实际产生的气泡大小以及气泡运动方向，该方法产生的剪切力大小并不突出；而且当曝气量达到一定值时其对膜污染的改善能力还将出现峰值。不仅如此，在较高速度下，不规则的气泡会破坏污泥结构和混凝过程中产生的絮体，尤其是对藻细胞而言，细胞壁的破碎意味着更多胞内分泌物质的释放，导致原水水质恶化。增大原水流速也是缓解膜污染的另一主要方法，通过直接破坏膜表面传质层，加速其表面溶液的混合速率，消除浓差极化现象。但是其在应用时存在着不可避免的缺陷，即膜表面流速的提高必须通过增大跨膜压差实现，这必然导致膜表面污染层更加紧密并难以洗脱，造成膜污染速率的增加。含藻水中除了藻细胞本身，其正常代谢产生的分泌物也占有很大比例，其中碳水化合物是重要成分之一。该种黏性物质不仅通过分子间作用力形成更大的聚合体被膜表面截留，而且也会通过化学键作用将更多的藻细胞和其他种类分泌物质粘附在膜表面。针对这种胶体和大分子物质占主导地位的水体，寻找到适宜的方法增大膜表面剪切力同时维持藻细胞的完整性对缓解膜污染将有着重要意义。利用振动作用控制膜过滤过程中的污染问题正在逐渐兴起。例如：针对平板膜开发的振动剪切强化膜系统和针对中空纤维膜提出的垂直振动系统已在多个商业规模的工业应用中获得成功。但是，该研究目前还仅仅局限于平板式和中空纤维式膜组件，并未涉及卷式膜组件。然而，相比平板式和中空纤维式膜组件，卷式膜组件因为在填充面积、清洗方式、改造和维护成本等方面的诸多优势受到了业界的广泛关注，成为给水厂升级改造工程的首选。因此，有必要研究出一种针对低压卷式膜组件的振动过滤系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现在尚没有一种针对低压卷式膜污染现象提出的振动控制技术的问题，而提供一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置及利用该装置控制膜污染的方法。本专利技术的一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置由原水箱、蠕动泵、压力传感器、卷式膜组件反应器、传动轴、齿轮、振动驱动器、第一电导率传感器、第二电导率传感器、第一转子流量计、第二转子流量计、pH计、回流管、进水管、浓缩液出水管、滤后水出水管、浓缩液取样口、滤后水取样口、第一出水调节阀、第二出水调节阀、排水口、温度控制器、搅拌器、第一进水调节阀、第二进水调节阀、回流水调节阀和传动机构组成；所述的传动轴的一端与卷式膜组件反应器同轴固定连接，传动轴的另一端与齿轮同轴固定连接，所述的振动驱动器与齿轮之间通过传动机构传动，所述的原水箱的出水口与蠕动泵的进水口相连，蠕动泵的出水口与卷式膜组件反应器的进水口之间通过进水管相连，所述的进水管上设置有第一进水调节阀和第二进水调节阀，所述的回流管的一端设置在第一进水调节阀和第二进水调节阀之间，回流管的另一端与原水箱相连，所述的回流管上设置有回流水调节阀，所述的浓缩液出水管的进水口与卷式膜组件反应器出水口相连，浓缩液出水管的出水口与原水箱相连，浓缩液出水管上沿水流方向依次设置有第一出水调节阀、第一电导率传感器和第一转子流量计，第一出水调节阀和第一电导率传感器之间设置有浓缩液取样口；所述的滤后水出水管的进水口与卷式膜组件反应器出水口相连，所述的滤后水出水管的出水口与原水箱相连，滤后水出水管上沿水流方向依次设置有第二出水调节阀、第二电导率传感器和第二转子流量计，第二出水调节阀和第二电导率传感器之间设置有滤后水取样口，浓缩液取样口和滤后水取样口上均设置有阀门，所述的进水管近卷式膜组件反应器处与浓缩液出水管近卷式膜组件反应器处均设置有压力传感器，所述的原水箱内设置有pH计、温度控制器和搅拌器，所述的原水箱侧壁的底部设置有排水口。本专利技术的一种利用卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染控制装置控制膜污染的方法如下：原水箱内的原水通过蠕动泵经进水管进入卷式膜组件反应器中，卷式膜组件反应器在振动驱动器的驱动下通过传动机构、齿轮和传动轴使得卷式膜组件反应器实现沿轴心线的转动、回转归位、反向转动、再回转归位的重复运动，运行过程中浓缩液出水管中的浓缩液可根据需求直接排走或回流至原水箱中，运行过程中滤后水出水管中的膜渗透液可根据需求直接排走或回流至原水箱中，运行过程中可通过回流管及其上的回流水调节阀调节进水的压力和流量。本专利技术的有益效果：本专利技术不同于平板式和中空纤维式膜组件，振动对卷式膜污染的控制不仅依靠于膜组件自身转动在膜表面产生直接的剪切力，同时还将利用卷式膜给水侧不同溶质与溶液间产生的相对运动。根据流体流动的基本规律，由于非均相物系中两相间的密度差异，可以通过机械方法使两相产生相对运动，本项目的研究正是基于此机理。在卷式膜组件水平振动过程中，由于颗粒污染物和溶液间的密度差，必然增强进水中此类污染物与主体溶液的相对运动，从而增强膜表面水体扰动程度，增大膜表面剪切力，并最终降低浓差极化和膜污染现象。因此这种振动效果取决于颗粒物和溶液间的相对运动程度，与原水水质、膜表面特点以及振动强度也有着紧密的联系。本专利技术利用了原水中藻细胞与水密度之间明显的差距，当卷式膜组件在水平方向振动时藻细胞与溶液间必然会出现相对运动。在膜过滤过程中，这种相对运动必然会增大膜表面或附近藻细胞及其分泌物向主体溶液的扩散速度，从而延长膜维持高通量运行的时间，同时保障膜出水水质。具体优点如下：(1)作为一种生物体，藻细胞会因外力造成的死亡破裂而向周围水体释放多种有...
【技术保护点】
一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置，其特征在于该装置由原水箱(1)、蠕动泵(2)、压力传感器(3)、卷式膜组件反应器(4)、传动轴(5)、齿轮(6)、振动驱动器(7)、第一电导率传感器(8‑1)、第二电导率传感器(8‑2)、第一转子流量计(9‑1)、第二转子流量计(9‑2)、pH计(10)、回流管(11)、进水管(12)、浓缩液出水管(13)、滤后水出水管(14)、浓缩液取样口(15)、滤后水取样口(16)、第一出水调节阀(17‑1)、第二出水调节阀(17‑2)、排水口(18)、温度控制器(19)、搅拌器(20)、第一进水调节阀(21)、第二进水调节阀(22)、回流水调节阀(23)和传动机构(24)组成；所述的传动轴(5)的一端与卷式膜组件反应器(4)同轴固定连接，传动轴(5)的另一端与齿轮(6)同轴固定连接，所述的振动驱动器(7)与齿轮(6)之间通过传动机构(24)传动，所述的原水箱(1)的出水口与蠕动泵(2)的进水口相连，蠕动泵(2)的出水口与卷式膜组件反应器(4)的进水口之间通过进水管(12)相连，所述的进水管(12)上设置有第一进水调节阀(21)和第二进水调节阀(22)，所述的回流管(11)的一端设置在第一进水调节阀(21)和第二进水调节阀(22)之间，回流管(11)的另一端与原水箱(1)相连，所述的回流管(11)上设置有回流水调节阀(23)，所述的浓缩液出水管(13)的进水口与卷式膜组件反应器(4)出水口相连，浓缩液出水管(13)的出水口与原水箱(1)相连，浓缩液出水管(13)上沿水流方向依次设置有第一出水调节阀(17‑1)、第一电导率传感器(8‑1)和第一转子流量计(9‑1)，第一出水调节阀(17‑1)和第一电导率传感器(8‑1)之间设置有浓缩液取样口(15)；所述的滤后水出水管(14)的进水口与卷式膜组件反应器(4)出水口相连，所述的滤后水出水管(14)的出水口与原水箱(1)相连，滤后水出水管(14)上沿水流方向依次设置有第二出水调节阀(17‑2)、第二电导率传感器(8‑2)和第二转子流量计(9‑2)，第二出水调节阀(17‑2)和第二电导率传感器(8‑2)之间设置有滤后水取样口(16)，浓缩液取样口(15)和滤后水取样口(16)上均设置有阀门，所述的进水管(12)近卷式膜组件反应器(4)处与浓缩液出水管(13)近卷式膜组件反应器(4)处均设置有压力传感器(3)，所述的原水箱(1)内设置有pH计(10)、温度控制器(19)和搅拌器(20)，所述的原水箱(1)侧壁的底部设置有排水口(18)。...
【技术特征摘要】
1.一种卷式低压膜处理含藻水过程中的膜污染振动控制装置，其特征在于该装置由原
水箱(1)、蠕动泵(2)、压力传感器(3)、卷式膜组件反应器(4)、传动轴(5)、齿轮(6)、振动驱
动器(7)、第一电导率传感器(8-1)、第二电导率传感器(8-2)、第一转子流量计(9-1)、第二
转子流量计(9-2)、pH计(10)、回流管(11)、进水管(12)、浓缩液出水管(13)、滤后水出水管
(14)、浓缩液取样口(15)、滤后水取样口(16)、第一出水调节阀(17-1)、第二出水调节阀
(17-2)、排水口(18)、温度控制器(19)、搅拌器(20)、第一进水调节阀(21)、第二进水调节阀
(22)、回流水调节阀(23)和传动机构(24)组成；所述的传动轴(5)的一端与卷式膜组件反应
器(4)同轴固定连接，传动轴(5)的另一端与齿轮(6)同轴固定连接，所述的振动驱动器(7)
与齿轮(6)之间通过传动机构(24)传动，所述的原水箱(1)的出水口与蠕动泵(2)的进水口
相连，蠕动泵(2)的出水口与卷式膜组件反应器(4)的进水口之间通过进水管(12)相连，所
述的进水管(12)上设置有第一进水调节阀(21)和第二进水调节阀(22)，所述的回流管(11)
的一端设置在第一进水调节阀(21)和第二进水调节阀(22)之间，回流管(11)的另一端与原
水箱(1)相连，所述的回流管(11)上设置有回流水调节阀(23)，所述的浓缩液出水管(13)的
进水口与卷式膜组件反应器(4)出水口相连，浓缩液出水管(13)的出水口与原水箱(1)相
连，浓缩液出水管(13)上沿水流方向依次设置有第一出水调节阀(17-1)、第一电导率传感
器(8-1)和第一转子流量计(9-1)，第一出水调节阀(17-1)和第一电导率传感器(8-1)之间
设置有浓缩液取样口(15)；所述的滤后水出水管(14)的进水口与卷式膜组件反应器(4)出
水口相连，所述的滤后水出水管(14)的出水口与原水箱(1)相连，滤后水出...
【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，付强，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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