一种减缓膜生物反应器中膜污染的方法和装置

1.本发明涉及一种膜法水处理技术领域中减缓膜生物反应器中膜污染物的方法及装置。


背景技术：

2.近年来，膜分离技术的应用越来越广泛。微滤、超滤、纳滤和反渗透膜技术已经广泛应用于水污染治理、海水淡化、苦咸水淡化、纯净水（超纯水）制备和特种分离等领域。中空纤维超滤膜应用于泥水分离，替代二沉池最为广泛，大量由生化处理和膜过滤集成的膜生物反应器（mbr）广泛应用于市政污水处理或者分散性污水处理。mbr使用最广的是浸没式膜堆，将帘式mbr膜组件浸没在好氧生化池中，通过虹吸或者产水泵的负压抽吸作用，中空纤维超滤膜表面的微孔只让水通过，污泥不能通过的原理，水由外向里透过以实现活性污泥和水的分离。活性污泥被截留在生化池中，污泥浓度高，处理效率高，占地面积小，出水水质好，自动化程度高，可以实现无人值守。但存在长时间运行后，膜表面附着大量微生物，导致部分膜孔被堵塞，进而导致膜通量下降。加大曝气量，定期加药反冲洗，改善膜亲水性等方式来减缓膜污染。mbr膜基本都是帘式膜组件，组件两端按照一定的间距固定在不锈钢膜支架上。膜架上下的间距比膜组件短，在中空纤维膜重力作用下，中空纤维膜丝自然下垂。在膜堆底部安装曝气器，通过风机产生的高速上升的气流，带动中空纤维膜的摆动，气流实现mbr膜表面的冲刷。mbr膜在过滤过程中，在抽吸泵负压作用下，有一部分污泥会沉积在膜丝表面，膜架底部通过曝气器鼓入的空气对中空纤维膜外表面产生擦洗作用，清除粘附在膜表面的污泥，同时减少膜表面的浓差极化，防止污泥在膜表面沉积，以延缓膜污染。这种两端固定安装的mbr组件，在mbr膜组件两端，由于膜丝排布紧密，膜丝间隙小，气流难以到达。尽管很多发明者采用间隙出水、组合曝气、阶段式曝气、在膜丝内部嵌入曝气管、振动式膜组件、定期药水反冲洗等多种方式以减缓mbr膜污染，但是固定mbr膜组件膜丝两端的气流难以到达的区域会产生污泥集聚，mbr膜上的污泥沉积首先从mbr膜两端开始，大量膜丝被污泥集成块，随着运行市场的增长，结块区域逐渐往膜丝中间延伸，最终导致整个mbr膜组件全部被污泥结块，堵死，引起膜通量大幅度降低，降低膜的产水量。
3.针对mbr膜丝中间存在曝气不能到达的问题，在mbr膜组件封装时，将曝气管内嵌于膜丝之间（zl201020257181.3），通过mbr膜堆底部的穿孔曝气管和内嵌的曝气管实现mbr膜组件的全方位曝气，大大消除了膜丝内部不能曝气所导致的膜污染，膜丝中间的积泥和结块现象有很好的缓解，但是在mbr膜组件两端仍然存在污泥结块的问题。针对两端固定的mbr膜组件的缺点，急需开发一种与膜通量自适应的摆动式膜生物反应器装置，摆动频率与膜通量关联，当膜通量降低时，通过变频器加快膜组件摆动频率的方法。
4.

技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种减缓膜生物反应器中膜污染的方法和装置，克服原浸
没式膜生物反应器膜组件两端易存在污泥结块的缺点。
6.一种减缓膜生物反应器中膜污染的方法，其特征在于：通过设计一种往复摆动式的拉伸装置带动mbr膜堆中mbr膜片左右往复摆动，拉伸装置的电机通过污水处理设备的plc控制器控制，拉伸装置的电机转速和膜通量关联，膜通量通过出水泵出口上的电磁流量计反馈给plc控制系统，当膜通量降低时，plc控制通过变频器加快拉伸装置电机的转速，从而带动mbr膜组件的快速摆动，与膜通量的自适应，变频器实现膜组件以不同频率的摆动克服两端固定浸没式膜生物反应器膜组件两端易污泥团聚结块的缺点，从而减缓膜污染。
7.实现减缓膜生物反应器中膜污染方法的装置：其特征在于：包括mbr膜组件、mbr膜组件支架、减速电机、变频器、凸轮、拉伸杆、穿孔曝气管、mbr膜组件固定环、固定杆、plc控制器和污水处理设备控制柜，mbr膜组件置于mbr膜组件支架的mbr膜卡槽内， mbr膜组件下端不固定，mbr膜组件自由下垂，每个mbr膜组件顶端的膜壳上装有mbr膜组件固定环，用拉伸杆将数组mbr膜组件同固定杆固定起来，拉伸杆的一端和减速电机上的凸轮相连，减速电机带动拉伸杆左右往复摆动，进而带动mbr膜组件在膜卡槽内左右摆动，mbr膜组件左右往复摆动范围的正下方装有穿孔曝气管，穿孔曝气管的进气口通过pvc进气管和鼓风机相连，mbr膜组件的出水口和出水泵用不锈钢软管连接，出水泵出口接0～20v信号输出的电磁流量计，电磁流量计的输出信号用信号线和污水处理设备控制柜中的plc控制器相连。
8.进一步的，牵引mbr膜组件的减速电机通过污水处理设备控制柜中的变频器控制，变频器和污水处理膜的通量值关联，通量大小通过0～20v电压输出的电磁流量计输出，当膜通量下降时，表示膜的污染上升，膜通量的数值以电磁流量计的信号输入污水处理设备控制柜中的plc，plc根据预先设定的程序反馈给拉伸装置的变频器，加大变频器的转速，从而通过电机加大mbr膜拉伸电机的转速，进而提高mbr膜组件的摆动频率，从而将mbr膜表面的污泥抖掉，实现mbr膜组件摆动频率与膜通量自适应。
9.进一步的，为了实现mbr膜组件的自由摆动，mbr膜组件支架上的卡槽宽度大于mbr膜壳宽度0.5~1厘米，但不可发生横向位移。
10.本发明的优点在于：将mbr膜出水通量以电磁流量计的信号输出，通过plc控制反馈给控制柜中的变频器，变频器通过减速电机，拉伸杆，固定等mbr膜摆动的驱动装置，带动浸没式mbr组件在高速上升的气流形成的曝气矩阵中作左右往复摆动，一方面实现了膜通量和mbr膜组件摆动频率的自适应；另一方面通过mbr膜组件的往复摆动，避免固定mbr膜堆存在曝气死角的缺点，从而减缓mbr膜使用过程中由于污泥在曝气死角处的污泥沉积所造成的膜污染。本发明中，整个膜片均处于运动当中，膜丝表面的污染相较于传统技术相比大大减少；现有技术中，膜组件的上下两端均进行固定，靠近膜壳两端的膜丝根部无法有效抖动使得此处极易引起污泥大量堆积、进而导致膜组件结块，引起膜污染，导致膜产水下降；本发明中，膜摆动装置通过控制系统和膜产水值相关联，正常运行时，膜按照既定的频率运行。当膜通量明显降低时（小于设定初始值），摆动电机通过变频器加快电机转速，从而提高mbr组件的摆动速率，以降低mbr膜表面的污泥沉积。
附图说明
11.图1为本发明的立体结构示意图；其中：1.mbr膜组件支架，2.mbr膜卡槽，3.减速电机，4.变频器，5.凸轮，6.拉伸杆，
7.穿孔曝气管，8.污水处理设备外壳，9.mbr膜组件，10.mbr膜组件固定环，11.固定杆，12.不锈钢软管，13.鼓风机，14.出水泵，15.电磁流量计，16.plc控制器，17.污水处理设备控制柜，18.pvc进气管，19.信号线。
具体实施方式
12.下面结合附图详细说明本发明的实施方式：一种减缓膜生物反应器中膜污染的方法，其特征在于：通过设计一种往复摆动式的拉伸装置带动mbr膜堆中mbr膜片的左右往复摆动，拉伸装置的电机通过污水处理设备的plc控制器控制，拉伸装置的电机转速和膜通量关联，膜通量通过出水泵出口上的电磁流量计的0～20v电压反馈给plc控制系统；当膜通量降低时，plc控制通过变频器加快拉伸装置电机的转速，从而带动mbr膜组件的快速摆动，从而实现与膜通量的自适应：变频器实现膜组件以不同频率的摆动克服两端固定浸没式膜生物反应器膜组件两端易污泥团聚结块的缺点，从而减缓膜污染。
13.实现上述减缓膜生物反应器中膜污染方法的装置，包括mbr膜组件支架1、mbr膜组件9、减速电机3、变频器4、凸轮5、拉伸杆6、穿孔曝气管7、mbr膜组件固定环10、固定杆11、plc控制器16和污水处理设备控制柜17，mbr膜组件9置于mbr膜组件支架1的mbr膜卡槽2内， mbr膜组件9自由下垂，mbr膜组件9下端不固定，每个mbr膜组件9顶端的膜壳上装有mbr膜组件固定环10，用拉伸杆6将数组mbr膜组件9同固定杆11固定起来，拉伸杆6的一端和减速电机3上的凸轮5相连，减速电3带动拉伸杆6左右往复摆动，进而带动mbr膜组件9在mbr膜卡槽2内左右摆动，mbr膜组件9左右往复摆动范围的正下方装有穿孔曝气管7，穿孔曝气管7的进气口通过pvc进气管18和鼓风机13相连，mbr膜组件9的出水口和出水泵14用不锈钢软管12连接，出水泵14出口接0～20v信号输出的电磁流量计15，电磁流量计15的输出信号用信号线19和污水处理设备控制柜17中的plc控制器16相连。牵引mbr膜组件9的减速电机3通过污水处理设备控制柜17中的变频器4控制，变频器4和污水处理膜的通量值关联，通量大小通过0～20v电压输出的电磁流量计15输出，当膜通量下降时，表示膜的污染上升，膜通量的数值以电磁流量计15的信号输入污水处理设备控制柜中的plc控制器16，plc控制器16根据预先设定的程序反馈给拉伸装置的变频器4，加大变频器的转速，从而通过电机加大mbr膜拉伸电机的转速，进而提高mbr膜组件9的摆动频率，从而将mbr膜表面的污泥抖掉，实现mbr膜组件9摆动频率与膜通量自适应。为了实现mbr膜组件9的自由摆动，mbr膜组件支架1上的mbr膜卡槽宽度2大于mbr膜壳宽度0.5~1厘米，但不可发生横向位移。
14.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，则应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。