一种mbr中简易变量曝气技术的制作方法
【专利摘要】本发明所提供一种MBR中简易变量曝气技术，将MBR系统内的N个膜组件分为两个含有1/2N个膜组件的M1组和M2组；鼓风机供气总管通过电动分流阀与M1组和M2组的曝气总管相连；其中：鼓风机供气总管与电动分流阀的进口A相连，电动分流阀的两个分流出口B、C分别与M1组和M2组的曝气总管相连。MBR系统运行过程中，每个膜组件原有连续曝气量为Xm3/h，采用该简易变量曝气技术后，在电动分流阀作用下，将膜组件原来的连续曝气变为变量曝气，每个膜组件均经历0m3/h-Xm3/h-0m3/h循环变量曝气过程，MBR系统的曝气总量可从原来的NXm3/h降低至1/2NXm3/h。该技术可节约MBR曝气能耗50％以上。
【专利说明】-种MBR中简易变量曝气技术
【技术领域】
[0001] 一种MBR中简易变量曝气技术，涉及一种优化MBR的曝气方法，采用简易的变量 曝气方法来降低MBR能耗。此方法可降低MBR曝气能耗50%以上，本发明属于污水处理技 术领域，特别涉及MBR(膜生物反应器）技术。
【背景技术】
[0002] MBR (Membrane Bio-reactor,膜生物反应器）技术是一种将膜分离技术与传统的 生物处理技术相组合的污水处理工艺。该工艺采用膜分离替代传统活性污泥工艺中的二沉 池进行泥水分离，与传统的活性污泥法相比，具有如占地面积小、出水水质优良，抗冲击负 荷能力强，高的容积负荷等优越性；但因其能耗高引起运行费用偏高的缺陷严重阻碍了它 的推广应用。上述缺点主要是曝气能量利用率不高所致。
[0003] MBR系统中曝气能耗占总能耗的65-80%。为维持MBR正常运行，采用了穿孔曝气 管曝气方式来提高膜面冲刷错流速度达到延缓膜污染的目的。由于保证膜面最低的错流速 度要求MBR的曝气量是传统活性污泥工艺的2-3倍以上，远远大于MBR系统中生化反应所 需的曝气量。而MBR系统中维持膜面高速冲刷的曝气能耗的有效利用率不到30%，70%的 曝气能耗被浪费掉。运行过程中的高曝气能耗引起高电费成本，严重阻碍了 MBR技术的推 广应用。
[0004] 目前MBR膜组件的曝气均采用持续的高强度曝气来维持膜面的高错流速度，达到 延缓膜污染的目的。
[0005] 为降低曝气能耗，工程上采用了如下方法：
[0006] (1)膜组件优化设计提高曝气能量利用效率。如调整膜片之间的距离，控制曝气装 置的曝气孔径大小，膜片底部与膜片之间的距离等，由于曝气的利用仅限于膜组件内部优 化，降低的曝气量不到原来的10%。
[0007] (2)改变曝气方式。常规的曝气方式为持续高强度曝气。高强度曝气的目的在于 维持膜面的高速的错流速度，膜面得到充分冲刷而延缓膜污染，维护MBR系统的正常运行。 经研究结果表明，在延缓膜污染方面，间歇曝气和变量曝气也可到达持续曝气相同效果。间 歇曝气的瞬时流量和变量曝气的最大瞬时流量须要达到膜组件设定的曝气量。
[0008] 间歇曝气的实现方法有两种：间歇供气和设定压力瞬时放气。间歇供气是设定鼓 风机启停时间来控制；设定压力瞬时放气是通过在膜组件的曝气装置前增加储气压力罐来 实现，当储气压力罐的压力超过设定压力（也可是水压），储气罐的气体向膜组件供气，储 气罐内压力随之下降，低于设定压力，停止供气。上述过程循环往复，达到间歇曝气的目的。 实践证明，间歇曝气可降低曝气能耗20-30%。
[0009] 变量曝气的实现方法为增加变频设备使鼓风机变量曝气。变量曝气可降低能耗 20-30%。
[0010] 上述降低曝气能耗的方法存在如下缺陷：膜组件优化设计降低能耗有限；间歇曝 气需要鼓风机频繁启停，严重损害鼓风机和电气元件的使用寿命；采用储气罐增加设备投 资，其可靠性不理想；变量曝气需变频设备增大投资。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种MBR中简易的变量曝气技术，通过膜组件分组和供气 通道的分流切换，实现MBR系统的膜组件变量曝气，该技术可降低曝气能耗50%以上。
[0012] 为实现上述目的，本发明提供的一种MBR中简易变量曝气技术主要构成为：
[0013] 将MBR系统内的N个膜组件分为两个含有1/2N个膜组件的Ml组和M2组；鼓风机 供气总管通过电动分流阀分别与Ml组和M2组的曝气总管相连；其中：鼓风机供气总管与 电动分流阀的进口相连，电动分流阀的两个分流出口分别与Ml组和M2组的曝气总管相连。
[0014] 电动分流阀可采用一个L型电动三通阀或两个电动阀，其中：采用L型电动三通阀 时，其进口 A与鼓风机供气总管相连，其两个分流出口 B、C别与Ml组和M2组的曝气总管相 连；采用两个电动阀时，鼓风机供气总管通过两个电动阀分别与Ml组和M2组的曝气总管相 连。电动分流阀的流向切换时间不超过15秒。
[0015] 本发明提出了一种MBR中简易变量曝气技术，其原理在于：
[0016] 本技术原理为将MBR系统中的所有的N膜组件分为含1/2N个膜组件的Ml组和M2 组，采用电动分流阀将鼓风机的供气量分配给Ml组、M2组。MBR系统运行过程中，在电动 分流阀作用下，将膜组件原来的连续曝气改为变量曝气，曝气总量从原来的NXm 3/h降低至 l/2NXm3/h，从而达到节约曝气能耗50%以上。
[0017] 例如：MBR系统中有N个膜组件，每个膜组件所需持续曝气量为Xm3/h，鼓风机提供 曝气总量为NXm 3/h。在运行过程中，每个膜组件的持续曝气量为Xm3/h。
[0018] 采用该简易变量曝气方法为：将所有膜组件分为含1/2N个膜组件的Ml组和M2组 后，每个膜组件最大曝气量为Xm 3/h，Ml组和M2组的最大曝气量均为l/2NXm3/h。鼓风机通 过电动分流阀后依次往复对Ml组、M2组供气，鼓风机的供气总量可降为l/2NXm 3/h。
[0019] MBR系统运行过程中，鼓风机在电动分流阀作用下，Ml组、M2组的曝气量经历Om3/ h-l/2NXm3/h-0m3/h循环变量曝气过程，每个膜组件的曝气量经历0m3/h-Xm 3/h-0m3/h循环 变量曝气过程。
[0020] 由于MBR系统的曝气量远大于其生化反应的供气量，变量曝气量的最大曝气量达 到膜组件所需的持续曝气量时，能在短时间内达到冲刷膜面最低的错流速度要求，从而达 到原来持续曝气的延缓膜染的同样效果。因此，该变量曝气不影响MBR系统正常运行，但鼓 风机提供的总曝气量为原来的50%，即节约了 50%的曝气能耗。
[0021] 综上所述，一种MBR中简易变量曝气技术在原理及技术上可在工程上完全可以实 现的。
[0022] 本发明与现有降低曝气能耗技术相比，具有以下优点及突出性效果：
[0023] (1)降低曝气能耗幅度大，达到50%以上。采用电动分流阀对Ml组、M2组原有的 持续曝气变为变量曝气，MBR系统的曝气总量降为原来的50%以上。而膜组件优化设计能 降低曝气能耗10%左右，间歇曝气和变频曝气也只能降低曝气能耗20-30%，因此该方法 降低曝气能耗幅度大大超过上述降低曝气能耗方法。
[0024] (2)价格低廉，成本低，且易于实现。电动分流阀的价格远远低于储气罐和变频设 备价格，因此材料成本低。将A组和B组的曝气总管通过电动分流阀与鼓风机供气总管相 连接即可以实现。
[0025] (3)操作可靠，简单方便。电动分流阀为控制信号为开关量，运行可靠。运行过程 中，不需经常维护，操作简单方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为MBR中简易变量曝气技术示意图
[0027] 图2为L型电动三通球阀原理图
[0028] 附图中的符号说明：
[0029] 1-鼓风机2-气量控制阀3-气体流量计4-L型电动三通分流阀5-膜组件 6_膜组件曝气装置7-抽吸泵8-MBR池9出水流量计
【具体实施方式】：
[0030] 下面结合附图1、附图2及实施例详细加以说明，以进一步理解本发明。
[0031] ⑴MBR系统及电动分流阀组装：按图1所示，将N组带曝气装置6的膜组件4按要 求安装于MBR池8内；把鼓风机1、气量控制阀2、气体流量计3、L型电动三通分流阀4入口 通过管道依次连接起来。将1/2N组膜组件5归为一大组，N组膜组件5可分为Ml、M2两大 组。Ml和M2的供气总管分别与L型电动三通分流阀4的两个分流出口相连；膜组件5的 集水总管与抽吸泵7的进水口相连，抽吸泵7出口配有阀门和出水流量计9。鼓风机1、抽 吸泵7等设备的动力和控制电缆接入控制柜中。控制柜可按要求对设备进行供电运行和控 制。如此可形成完整的MBR系统。
[0032] (2)变量曝气运行：MBR系统安装完毕后，启动MBR系统，鼓风机1与L型电动分流 阀4联动，鼓风机1在运行过程中，在L型电动分流阀4的作用下，供气量的方向在Ml和M2 之间往复切换，实现膜组件的变量曝气。
[0033] L型电动分流阀4工作原理见图2,鼓风机1的供气总管与A向入口相连，Ml组和 M2组的曝气总管分别与B、C向切换入口相连。
[0034] 设定每个膜组件的最大曝气量为Xm3/h，Ml组和M2组件均含有1/2N个膜组件，则 Ml组和M2组的最大曝气量为l/2NXm3/h。L型电动分流阀4运行时，在曝气通道由A向B 切换过程中，与C 口相连的M2膜组件经历l/2NXm3/h-0m3/h变量曝气过程，而与B 口相连的 Ml组经历0m3/h-l/2NXm3/h变量曝气过程；在曝气通道由A向C切换过程中，M2组的曝气 量经历〇m 3/h-l/2NXm3/h变量曝气过程，而Ml组的曝气量经历l/2NXm3/h-0m 3/h变量曝气 过程。变量曝气持续时间与切换时间同步。每个膜组件的曝气量均经历0m3/h-Xm 3/h-0m3/ h反复变量曝气过程。
[0035] L型电动分流阀4运行过程中，曝气通道由A向C切换，再由A向B切换，然后由A 向C切换，上述过程不断循环，膜组件反复经历0m3/h-Xm3/h-0m3/h变量曝气过程。膜组件 经历变量曝气时间与切换时间同步。实践中，将切换时间控制在15S以内，膜污染控制效果 较好。
【权利要求】
1. 一种MBR中简易变量曝气技术，其特征在于：将MBR系统内的N个膜组件分为两个 含有1/2N个膜组件的Ml组和M2组；鼓风机供气总管通过电动分流阀分别与Ml组和M2组 的曝气总管相连；其中：鼓风机供气总管与电动分流阀的进口相连，电动分流阀的两个分 流出口分别与Ml组和M2组的曝气总管相连。
2. 按照权利要求1所述的电动分流阀，其特征在于：电动分流阀可采用一个L型电动 三通阀或两个电动阀，其中：采用L型电动三通阀时，其进口 A与鼓风机供气总管相连，其两 个分流出口 B、C分别与Ml组和M2组的曝气总管相连；采用两个电动阀时，鼓风机供气总管 通过两个电动阀分别与Ml组和M2组的曝气总管相连。
3. 按照权利要求1和2所述的电动分流阀，其特征在于：电动分流阀的流向切换时间 不超过15秒。
【文档编号】C02F7/00GK104108784SQ201410385247
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】赵曙光, 孙承革 申请人:赵曙光, 北京大齐科技有限公司