恒流超滤的方法及其设备技术

本发明专利技术属于膜分离技术和水处理领域，特别是涉及恒流超滤的方法及其设备。通过调节循环泵７－２或脉冲泵７－４流量，或调节阀８－３的开关大小，使流量计９－２与９－３的读数相同，进行活性污泥的恒流超滤；一段时间后关闭阀８－３，打开阀８－６和反清洗泵７－３，进行膜的反清洗，反清洗一段时间后开始下一周期恒流超滤。本发明专利技术减少了膜的过滤阻力，延长了反清洗周期，简化操作程序，提高膜产水量。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于膜分离技术和水处理领域，特别是涉及恒流超滤的方法及其设备。目前最普遍的超滤方法是恒压超滤，即在整个超滤过程中膜透过液一侧直通大气，且在运行过程中，组件的平均操作压力一般不变，恒压超滤时，膜透水率随时间呈对数关系变化，开始时膜透水率降低得很快，后变化缓慢。如KazuoYamamoto等在用膜生物反应器处理生活污水时发现，膜透水率在前半小时内就降低了18％，而后2小时内仅降低19％(参见《水科学与技术》1989年21卷43-54页)。又如天津纺织工学院的李淑莉等在用聚砜膜超滤黄连药液时，药液的膜通量在前30秒内降低35％，后40秒内仅降低8％(参见《膜分离技术在中药和保健品生产中应用研讨会论文集》1998年)。膜透水率的这种变化可能主要是因为超滤开始时料液中的污染物在压力作用下随透过液向膜面迁移，从而被膜吸附或沉积在膜表面，最终增大了膜的过滤阻力。污染物向膜面迁移的推动力是膜的操作压力，压力越大，污染物向膜面迁移的推动力越大，即加速度越大，污染物到达膜面越快、越多，膜的过滤阻力降低得也越快、越多，所以超滤开始后膜透水率降低得也越快、越多。本专利技术的目的在于提供一种恒流超滤的方法及其设备，通过降低膜操作压力，对超滤实行恒流控制，即在一个运行周期内保持膜透水率不变来减小膜的过滤阻力，提高膜产水量。恒压超滤时由于膜透过液一侧直通大气，膜透过液一侧所受的反向相对压力为零，所以膜的平均压力为组件进出口压力的平均值。恒压超滤开始时，污染物在压力的作用下迅速向膜面迁移，而被膜吸附或堵塞住膜孔或沉积在膜表面，使得膜的过滤阻力很快增大，膜透水率急剧降低；恒流超滤开始时，膜所受的平均压力小于恒压超滤时膜所受的平均压力，因而污染物向膜面迁移的加速度较小，膜的过滤阻力增加比较平缓，膜透水率变化较小，所以恒流超滤能提高膜透水量。恒流超滤就是超滤过程中一直保证膜生物反应器进、出水水量相等，本专利技术就是通过保证设备里的流量计9-2和9-3读数相同来实现恒流超滤的。实现恒流超滤的方法有以下三种1、如附图说明图1所示，通过调节循环泵7-2的流量来改变膜的操作压力，以保证流量计9-2和9-3读数相同。超滤开始时，泵7-2流量较小，所以膜所受的压力较小。随着膜过滤阻力的增加，膜透水率越来越低，这时要不断增大循环泵7-2的流量和调节阀8-2开关的大小，以增大操作压力，并定期打开反清洗泵7-3，对膜15进行清洗，以此来降低膜的过滤阻力，保证膜透水率不变，从而保证流量计9-2和9-3读数相同。2、如图1所示，通过调节透过液阀8-3开关的大小来控制膜的操作压力，来保证流量计9-2与9-3读数相同。超滤开始时，阀8-3开得很小，膜所受的反向压力较大，所以膜的操作压力较小。随着膜过滤阻力的增加，膜透水率越来越低，这时要不断调大阀8-3开关，通过减小膜的反向压力来增大操作压力，同时打开反清洗泵7-3，对膜15进行清洗，以此来减小膜的过滤阻力，保证膜透水率不变，从而保证流量计9-2与9-3读数相同。3、如图2所示，通过脉冲泵7-4来控制膜的操作压力，以保证流量计9-2和9-3读数相同。超滤开始时，由于稳定的浓差极化层和凝胶层还未形成，膜透水率较脉冲泵7-4的流量高，脉冲泵7-4起到了第二种恒流超滤方法中阀8-3的截流作用，给膜施加了一个反向压力，从而降低了膜的操作压力。随着膜过滤阻力的增加，膜透水率越来越低，为了保证流量计9-2和9-3读数相同，脉冲泵7-4施加给膜的反向压力越来越小，甚至起到抽吸作用，此时相当于给膜施加了一个正向压力，从而增大膜的操作压力，同时打开反清洗泵7-3，对膜15进行清洗，以此来减小膜的过滤阻力，膜透水率不变，从而保证流量计9-2与9-3读数相同。在整个恒流超滤过程中，脉冲泵输出的信号是一个脉冲波，相当于从透过液侧给膜一个持续不断的振动，有利于膜面污染物的脱落，起到了减小膜的过滤阻力的作用。本专利技术的三种恒流超滤的方法如下一、调节循环泵7-2流量的恒流超滤(1)．恒流超滤关闭膜生物反应器的阀8-4、阀8-5和阀8-6，开动进水泵7-1向装有活性污泥的生物反应器2中注入废水后，完全打开阀8-1、阀8-2、阀8-3和阀8-5，并开动循环泵7-2，开始对活性污泥混合液的超滤，活性污泥混合液经过预处理器14、阀8-5、泵7-2和阀8-1进入膜组件3中，透过膜15的透过液，经膜组件3的透过液出口，通过打开的阀8-3和流量计9-2进入出水槽4中，浓缩的活性污泥经膜组件3的另一出口，通过阀8-2回流到生物反应器2中；然后调节泵7-2流量和阀8-2开关的大小，在压力表10-1和10-2读数平均值不大于0．1MPa的情况下保持流量计9-2与9-3的读数相同，在此过程中，一直通过风机5和曝气头6给生物反应器2中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在对活性污泥进行恒流超滤一段时间后开始膜的反清洗，先完全打开阀8-2，再调循环泵7-2，使压力表10-1读数在0．05-0．1MPa之间，同时关闭阀8-3，打开阀8-6并开动反清洗泵7-3，调反清洗泵7-3使压力表10-3读数为0．1MPa，开始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透过液经泵7-3和阀8-6进入膜组件3中，透过液透过膜15经膜组件3的一出口，通过阀8-2进入生物反应器2中，反清洗一段时间后关闭反清洗泵7-3和阀8-6，打开阀8-3，调节循环泵7-2流量和阀8-2开关的大小同恒流超滤状态时一样，开始下一个周期的恒流超滤，在此过程中一直通过风机5和曝气头6给生物反应器中的活性污泥加氧。二、调节透过液阀8-3开关大小的恒流超滤(1)．恒流超滤关闭膜生物反应器的阀8-3、阀8-4、阀8-5和阀8-6，开动进水泵7-1向装有活性污泥的生物反应器2中注入废水后，完全打开阀8-1、阀8-2和阀8-5，并开动循环泵7-2，开始对活性污泥混合液的超滤，活性污泥混合液经过预处理器14、阀8-5、泵7-2和阀8-1进入膜组件3中，透过膜15的透过液，经膜组件3的透过液出口，通过打开的阀8-3和流量计9-2进入出水槽4中，浓缩的活性污泥经膜组件3的另一出口，通过阀8-2回流到生物反应器2中；然后调节泵7-2的流量和阀8-2开关的大小，在压力表10-1和10-2读数平均值不大于0．1MPa的情况下保持膜面流速达到实际需要的预定值，随后一直调节阀8-3开关的大小，使流量计9-2与9-3的读数相同，进行活性污泥的恒流超滤，在此过程中一直通过风机5和曝气头6给生物反应器2中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在对活性污泥进行恒流超滤一段时间后开始膜的反清洗，先完全打开阀8-2，再调循环泵7-2，使压力表10-1读数在0．05-0．1MPa之间，同时关闭阀8-3，打开阀8-6并开动反清洗泵7-3，调节反清洗泵7-3使压力表10-3读数为0．1MPa，开始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透过液经泵7-3和阀8-6进入膜组件3中，透过液透过膜15经膜组件3的一出口，通过阀8-2进入生物反应器2中，反清洗一段时间后关闭反清洗泵7-3和阀8-6，打开阀8-3，调循环泵7-2流量和阀8-2开关的大小同恒流超滤状态时一样，开始下一个周期的恒流超滤，在此过程中一直通过风机5和曝气头6给生物反应器中的活性污泥加氧。三、用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒流超滤的方法，其特征在于：一、调节循环泵（７－２）流量的恒流超滤：（１）．恒流超滤关闭膜生物反应器的阀（８－４）、阀（８－５）和阀（８－６），开动进水泵（７－１）向装有活性污泥的生物反应器（２）中注入废水后，完全打开阀（８ －１）、阀（８－２）、阀（８－３）和阀（８－５），并开动循环泵（７－２），开始对活性污泥混合液的超滤，活性污泥混合液经过预处理器（１４）、阀（８－５）、泵（７－２）和阀（８－１）进入膜组件（３）中，透过膜（１５）的透过液，经膜组件（３）的透过液出口，通过打开的阀（８－３）和流量计（９－２）进入出水槽（４）中，浓缩的活性污泥经膜组件（３）的另一出口，通过阀（８－２）回流到生物反应器（２）中；然后调节泵（７－２）流量和阀（８－２）开关的大小，在压力表（１０－１）和（１０－２）读数平均值不大于０．１ＭＰａ的情况下保持流量计（９－２）与（９－３）的读数相同，在此过程中，一直通过风机５和曝气头（６）给生物反应器（２）中的活性污泥加氧；（２）．膜的反清洗在对活性污泥进行恒流超滤一段时间后开始膜的反清洗，先完全打开阀 （８－２），再调循环泵（７－２），使压力表（１０－１）读数在０．０５－０．１ＭＰａ之间，同时关闭阀（８－３），打开阀（８－６）并开动反清洗泵（７－３），调反清洗泵（７－３）使压力表（１０－３）读数为０．１ＭＰａ，开始膜的反清洗，使出水槽（４）中的一小部分透过液经泵（７－３）和阀（８－６）进入膜组件（３）中，透过液透过膜（１５）经膜组件（３）的一出口，通过阀（８－２）进入生物反应器（２）中，反清洗一段时间后关闭反清洗泵（７－３）和阀（８－６），打开阀（８－３），调节循环泵（７－２）流量和阀（８－２）开关的大小同恒流超滤状态时一样，开始下一个周期的恒流超滤，在此过程中一直通过风机５和曝气头（６）给生物反应器中的活性污泥加氧；或二、调节阀（８－３）开关大小的恒流超滤：（１）．恒流超滤关闭膜生物反应器的 阀（８－３）、阀（８－４）、阀（８－５）和阀（８－６），开动进水泵（７－１）向装有活性污泥的生物反应器（２）中注入废水后，完全打开阀（８－１）、阀（８－２）和阀（８－５），并开动循环泵（７－２），开始对活性污泥混合液的超滤，活性污泥混合液经过预处理器（１４）、阀（８－５）、泵（７－２）和阀（８－１）进入膜组件（３）中，透过膜（１５）的透过液，经膜组件（３）的透过液...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠洲，彭跃莲，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]