专利名称：用于控制膜池曝气量的方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，尤其是一种用于控制膜池曝气量的方法及其系统。
背景技术：
MBR污水处理技术是当今污水处理领域的前沿技术，正在逐步取代传统的活性污泥法。MBR技术将膜过滤过程和生化处理过程结合在一起，采用超滤/微滤膜对好氧池出水直接过滤，加速了微生物对污染物的降解，成倍地提高了污水处理效率。同时由于MBR技术利用膜的分离作用，使其以膜分离装置取代常规活性污泥工艺的二沉池、砂滤等单元，大大简化了工艺、节省了占地，消除了传统技术的不足。因而，MBR技术与传统的活性污泥法相t匕，具有高品质的出水水质、产生的剩余污泥量小、操作简单、占地面积小等优点。然而，MBR在使用过程中的最主要的缺点是浸没式膜极易被污染，为了减缓膜的污染速度，需要对膜进行空气擦洗和化学清洗。目前，常规浸没式MBR运行能耗约为0.6-2kWh/m3，高能耗制约着此项技术的应用和推广。MBR使用过程中能耗的来源主要为:膜池膜擦洗曝气鼓风机、生化池曝气鼓风机、污泥回流泵、抽吸泵、进水提升泵和缺氧区搅拌器。在这些能耗中，膜池鼓风机的能耗占45%，生化池鼓风机的能耗占36%，出水自吸泵的能耗占13%，其他耗能设备的能耗占6%。膜池曝气的主要功能是通过气体对膜表面沉积的固体颗粒物进行擦洗，以减轻膜污染，维持膜的通透性，并给生物质提供氧气。目前，很多膜厂家膜池的曝气方式为连续曝气，曝气量根据膜厂家的建议设定为一较大的固定值，以高曝气减缓膜污染，且在不同的处理工况下，例如不同的进水流量、进水水质下，曝气量均维持恒定。目前的曝气方式非常简单和有限，缺乏操作条件变化时的灵活性，且没有考虑到节能降耗。实际上，膜池曝气的目的是控制膜污染、维持膜的通透性，因而曝气方式和曝气量可以根据膜污染的实际情况进行调整。CN200520145851.1公开了一种间歇曝气、间歇出水的膜生物反应器，通过在曝气管上串接继电器和电磁阀来控制曝气和间歇时间，人为地创造出一种好氧和厌氧或缺氧的条件，以提高整体的脱氮效果。在污泥浓度(MLSS)为3.5g/L时，曝气量为200L/h，曝气IOmin,间歇 3min。CN200710304282.4公开了一种间歇式曝气膜生物反应器，该反应器的操作步骤为:进水一搅拌1-2小时一曝气一静沉10-20分钟一吸出上清液，这些过程依次进行，在反应器内交替造成好氧和缺氧环境，使反应器达到较好的脱氮效果。CN200720141486.6公开了一种脉冲曝气式膜生物反应器，其供气装置中每只供气主管分别与两套曝气装置相连，一套曝气装置对应一套膜组件及一套气动阀，每套曝气装置与其串联的气动阀连接，通过PLC控制器控制气动阀周期性开启和闭合，一个周期的时间为20秒到60秒，且在同一个周期中气动阀开启和闭合的时间相同。该设计通过气动阀周期性开启和闭合，实现了向各膜组件周期供气，减少了膜生物反应器的总曝气量。上述现有专利技术的主要特征为以时间为控制变量，对膜组件进行周期性的曝气。而没有将膜的实际污染情况与曝气环节进行关联。MBR操作过程中的许多参数相互关联并且共同影响操作效果。膜的产水速度决定了胶体和固体颗粒向膜表面的传质速度；产水过程导致了浓差极化(CP)和膜表面的滤饼层的累积。一般来说，产水速度越快，浓差极化和滤饼层的形成速度越快。而浓差极化和滤饼层会导致恒压操作方式下的膜通量的下降或恒膜通量操作方式下的跨膜压差(TMP)的增大。膜池曝气气流横向流过膜表面，使得存留在膜表面的胶体和固体颗粒物离开膜表面。从理论上讲，如果由产水引起的固体颗粒向膜表面的流动速度小于由于曝气引起的固体颗粒离开膜的速度，固体颗粒就不可能在膜表面沉积。因而，在一定范围内，提高擦洗曝气量对减小膜污染非常有效，但是当曝气量大于某一临界值后，再提高曝气量对滤饼层厚度的减小没有明显作用。
发明内容
本发明提供了一种根据膜的渗透性的变化趋势作为控制参数以调整膜池曝气量的方法及其系统。本发明提供一种用于控制膜池曝气量的方法，包括以下步骤:S1、根据实时采集的膜通量与跨膜压差数据计算每个产水周期的渗透性Kn、每天 的渗透性Kd以及当前渗透性的变化率
权利要求
1.一种用于控制膜池曝气量的方法，其特征在于，包括以下步骤: · 51、根据实时采集的膜通量与跨膜压差数据计算每个产水周期的渗透性Kn、每天的渗透性Kd以及当前渗透性的变化率
2.根据权利要求1所述的用于控制膜池曝气量的方法，其特征在于，在步骤S3中，若渗透性变化率参考值VMf〈0，根据当前渗透性的变化率与渗透性变化率参考值的比值R确定曝气量，其中， 若R〈0.5，则曝气量为最小曝气量； 若0.5 < R〈l.5，则曝气量为中等曝气量； 若R > 1.5，则曝气量为最大曝气量。
3.根据权利要求1所述的用于控制膜池曝气量的方法，其特征在于，在步骤S3中，若渗透性变化率参考值vMf>0，根据当前渗透性的变化率与渗透性变化率参考值的相对大小来调整曝气量，其中，若当前渗透性的变化率小于O，则曝气量为最大曝气量； 若当前渗透性的变化率大于O，且渗透性变化率参考值小于当前渗透性的变化率，则曝气量为最小曝气量； 若当前渗透性的变化率大于O，且渗透性变化率参考值大于当前渗透性的变化率，则曝气量为最大曝气量。
4.根据权利要求1所述的用于控制膜池曝气量的方法，其特征在于，根据下式定义第η个产水周期膜的渗透性Κη，
5.根据权利要求4所述的用于控制膜池曝气量的方法，其特征在于，根据下式得出第η个产水周期的膜通量的平均值， Jn=(Js+Je) 2, (4) 其中，Js为产水期开始时的膜通量，Je为产水期结束时的膜通量。
6.根据权利要求5所述的用于控制膜池曝气量的方法，其特征在于，根据下式得出第η个产水周期的跨膜压差的几何平均值，
7.根据权利要求6所述的用于控制膜池曝气量的方法，其特征在于，根据下式由每个产水周期的渗透性Kn计算每日的渗透性的平均值Kd，Kd=(ΣNn=1Kn)+N 其中:Ν表示每天共有N个产水周期。
8.一种实施权利要求1所述方法的系统，其特征在于，包括压力计、流量计、曝气流量控制装置、变频器、鼓风机与曝气管，所述压力计和所述流量计均是与所述曝气流量控制装置相连接，所述曝气流量控制装置依次与所述变频器、所述鼓风机以及所述曝气管相连接；所述曝气流量控制装置根据所述压力计和所述流量计的读数计算得出膜通量和跨膜压差的值，并根据膜的渗透性的变化趋势确定曝气量，再通过所述变频器调整所述鼓风机的鼓风量。
全文摘要
本发明提供了一种用于控制膜池曝气量的方法，依次为根据实时采集的膜通量与跨膜压差的数据计算每个产水周期的渗透性、每天的渗透性以及当前渗透性的变化率；设置渗透性变化率参考值，并计算当前渗透性变化率与渗透性变化率参考值的比值；对当前渗透性变化率与渗透性变化率参考值的比值进行判断以调整曝气量。实施上述方法的系统，包括压力计、流量计、曝气流量控制装置、变频器、鼓风机与曝气管，压力计和流量计均是与曝气流量控制装置相连接，曝气流量控制装置依次与变频器、鼓风机以及曝气管相连接。本发明利用膜的渗透性的变化趋势作为控制参数调控膜池曝气所需的曝气量，以达到降低膜池曝气能耗的目的。
文档编号C02F3/02GK103176483SQ20131012049
公开日2013年6月26日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者李艳, 陆茵, 付宏祥, 赵雪锋, 汪诚文 申请人:北京国环清华环境工程设计研究院有限公司