多段式浸渍型膜分离装置以及膜分离方法_2

文档序号:9354312阅读:来源:国知局
,使用平片膜 元件101,其结构设置成片状分离膜被安装在例如由树脂或金属形成的框架的前后两侧上 并且在框架的顶部设置与由分离膜和框架包封的内部空间连通的透过液出口。图3示出了 一组相邻的平片膜元件101 (示意性透视图)。在相邻的平片膜101之间允许给定间距(通 常6至10mm),并且通过该膜间间距z可以使待处理水流向上流动,特别是由下面将描述的 空气扩散器18产生的气泡与待处理的水的混合物流的向上流动。
[0045] 膜单元11A和11B分别与透过液配管14A和14B连通,已经穿过分离膜的透过液 被释放到所述配管中。透过液从位于每个膜单元内的各个平片膜元件的透过液出口 102被 送到透过液配管中。透过液配管14A和14B分别具有测量透过液流量的流量计17A和17B, 并且流量计17C安装在与透过液配管14A和14B连通的透过液配管14C上。所设置的流量 计的数量也可以更少。在这种情况下,优选地只安装流量计17A和17B,并且分别测量上段 膜单元和下段膜单元的过滤流量。当只安装流量计17A和17B时,可以提供控制单元,并且 使用控制单元将从两个流量计获取的流量相加,并基于相加后的流量来控制抽吸栗。透过 液可以从透过液配管14A和14B中的每一个排出。然而,这需要专用的管路和抽吸栗。因 此,优选的是,如图2所示,透过液通过最终相互连通的透过液配管14A和14B聚集并排放 到系统外。这样,膜过滤中所产生的压力可通过在上段膜单元和下段膜单元之间按需求被 平衡而扩散。另外,在如图2所示的配管最终相互连通的情况下,待安装的栗的数量可以减 少,用于安装栗的空间变小,栗的维护也变得容易。可以为透过液配管14A和14B中的每一 个都安装压力计16。但是,由于透过液配管相互连通,上段膜单元和下段膜单元之间没有 压力差,在透过液配管14A和14B合并之后设置的透过液配管14C上安装压力计16是足够 的,如图2所示。
[0046] 作为用于过滤的驱动力,其一个实施例是每个透过液配管的内部空间的压力通过 运行过滤栗19来降低,因此待处理水储罐中的待处理的水穿过分离膜被过滤。滤液借助透 过液配管被取出至系统外部。从能过滤而不使用运行过滤栗所需能量的方面来看,优选不 是通过过滤栗而是通过使用待处理水储罐13和透过液储罐(未显示)中的水位差来降低 透过液配管内部的压力。在这种情况下,优选在透过液配管14A和14B合并之后设置的透 过液配管14C上设置流量控制阀15,并使膜以由联接到流量计17A、17B和17C中的至少一 个的流量控制阀15设定的流量过滤。
[0047] 在待处理水储罐13中的膜组件12下方安装用于生成气泡的空气扩散器18。通过 从空气扩散器18发出的空气射流,在待处理水储罐13的内部产生气泡。由空气射流的气 提作用产生的向上移动的气液混合流和气泡进入膜单元的最下段,并在适当地更新储罐中 混合液体的同时,进一步流入位于上部位置的膜单元。这样,分离膜的表面被清洗,从而防 止发生膜间阻塞和阻止进一步形成可能粘附或沉积在分离膜表面上的滤饼层。可根据必要 性安装不止一个空气扩散器18。
[0048]在本发明的装置中,多个膜单元中的具有最高污泥过滤阻力或最高纯水渗透阻力 的膜单元放置在膜组件的最下段。更具体地,在图1和2所示的实施例中,膜单元11B具有 最高的污泥过滤阻力或最高的纯水渗透阻力。
[0049]当实际操作膜分离装置时,在具有在竖直方向上分段堆叠的膜单元的膜组件中, 上段膜单元比下段膜单元相对较少地发生堵塞。一个主要的原因是在膜单元的下部,污泥 从膜单元外部到膜单元的进入倾向于产生朝向中心更集中的气液混合流。因此,最下段的 膜单元仅在膜表面的与气液混合流接触的中心部分被清洗,不接触气液混合流的膜中的孔 隙迅速堵塞,因此有效膜面积受限。
[0050] 具体地,具有高的污泥过滤阻力或高的纯水渗透阻力的膜单元放置成其中有效膜 面积受限的最下段的膜单元,具有低的污泥过滤阻力或低的纯水渗透阻力的膜单元放置在 可以更有效地使用膜面积的较高的段上。这有效地利用了整个膜分离装置中的膜,并实现 更长的寿命。甚至当待处理的水的流量临时增加时也可以避免膜阻塞的突然增长。
[0051] 本文使用的表述"膜单元的污泥过滤阻力"是指使污泥透过分离膜的容易程度,或 者等同地,指示由过滤造成膜堵塞(阻塞)的程度的值,更具体地,由跨膜压差(主侧压力 和次侧压力的差值)除以透过液流量获得的值。
[0052] 在MBR方法中,过滤性可通过使用污泥测量分离膜的污泥过滤阻力来知晓。分离 膜的污泥过滤阻力基本上被认为是膜单元的污泥过滤阻力,并且通过用新的或化学清洗过 的新膜单元使用相同的污泥以相同的过滤通量进行过滤来测量。然而,在实际现场情况中 评估有困难的情况下,可以选择膜单元中的平片膜元件中的一个,并且该平片膜元件的污 泥过滤阻力的值可以用作代表值。
[0053] 污泥的成分在其穿过分离膜的渗透性方面并不一致,因此关于多个分离膜和作为 分离膜的集合的膜单元,过滤阻力的强度的次序可取决于污泥的类型。因此,在实际安装浸 渍型膜分离装置的情况下,适当的是,安装位置中的污泥过滤阻力测量在每一个分离膜上 进行,以及作为平片膜元件提供的分离膜基于这样测得的阻力值来选择,并且膜单元适当 组装成膜组件。
[0054] 另外,表述"污泥过滤阻力高"与表述"污泥渗透性低"具有相同的意义,以及表述 "污泥过滤阻力低"与表述"污泥渗透性高"具有相同的意义。
[0055] 在本发明中,膜单元的污泥过滤阻力根据下面描述的方法来测量。该方法落入两 个大的类型:(A)直接确定膜单元作为一个整体的污泥过滤阻力的方法类型和(B)通过测 量膜单元中包含的代表性的膜的污泥过滤阻力并将测得的阻力除以膜单元中包含的膜面 积来间接确定膜单元的污泥过滤阻力的方法类型。从精确确定整个膜单元的污泥过滤阻力 的方面看,方法类型(A)是优选的,但从允许使用少量污泥进行方便测量的方面看,使用方 法类型(B)也可以。
[0056] 方法类型⑷如下。
[0057] 在本发明中,在操作的早期阶段期间的污泥过滤阻力是很重要的。因此,膜单元 的污泥过滤阻力可以确定成通过将开始使用膜单元后不久的跨膜压差除以透过液流量而 获得的值。在已经使用膜单元之后,首先,膜单元的阻塞被解决到最大实用程度,然后进行 跨膜压差和透过液流量测量,从而用相同方式确定膜单元的污泥过滤阻力。作为用于解决 膜阻塞的方法,此处优选将用于评估的膜单元浸渍在储罐中,储罐中存储有化学品水溶液, 该化学品水溶液的量足够大以便将膜单元浸渍在溶液中(该储罐可以是与待处理水储罐 13不同的储罐,或可以是待处理水储罐13-一在去除其中积聚的污泥后添加了化学品水 溶液)。此处,浸渍时间优选为2小时或更长,更优选为4小时或更长,并且最优选地10小 时或更长。根据对引起膜阻塞的物质的成分的确定,化学品水溶液可以在需要时适当地制 备。当引起膜阻塞的物质是有机物时,可以适当地使用含有4, 000mg/l或更多次氯酸的水 溶液或pH值为12的氢氧化钠水溶液,当引起膜阻塞的物质是无机物时,可以适当使用含有 〇. 1%或更高的草酸水溶液或者含有2%或更高的柠檬酸水溶液。此外,可能有在膜元件之 间形成牢固的污泥饼的情况。因此,在这种情况下适当的是,污泥饼在上述的在化学品溶液 中浸渍之前被物理消除,或者在化学品溶液中的浸渍期间通过从膜单元的下部区域曝气而 产生化学品溶液流。
[0058] 前述方法类型(B)如下。
[0059] 首先,代表性的膜是从用于评估的膜单元切下的。对于待切出的膜,分离膜从在膜 单元中含有的多个膜元件中随机抽取的膜元件上随机选择的位置被切下。在这种情况下, 尽管适当的是切下最大可能数量的代表性的膜并对其进行评估,切下至少3个或更多个, 优选至少5个或更多个,更优选至少10个或更多个代表性的膜,根据下面描述的方法对切 下的膜进行污泥过滤膜阻力测量,计算这些测量值的平均值,并且将获得的平均值定义为 污泥过滤膜阻力。并且所述单元的污泥过滤阻力通过将这样获得的污泥过滤膜阻力除以单 元中包含的膜面积而获得。
[0060] 用于对代表性的切下的膜进行污泥过滤膜阻力的评估的方法如下。
[0061] 首先,进行膜调节。具体地,当膜已经被使用时,用化学品清洗该膜,而当膜未被使 用时,分离膜被浸渍在乙醇中15分钟,再浸渍在水中2小时或更长,然后用纯水冲洗。用化 学品清洗通过与前述膜单元的浸渍清洗相似地将膜浸渍在化学品水溶液中来进行,此处浸 渍时间优选为2小时或更长,更优选为4小时或更长,最优选为10小时或更长。化学品水 溶液可以参照引起膜阻塞的物质的成分在任何时间适当确定,并且当引起膜阻塞的物质是 有机物时,可以适当地使用含有4, 000mg/l或更多次氯酸的水溶液或pH值为12或更高的 氢氧化钠溶液,当引起膜阻塞的物质是无机物时,可以适当使用含有〇. 1%或更高的草酸水 溶液或者含有2%或更高的柠檬酸水溶液等。
[0062] 借助于通过使用已经过前述调节的膜来对污泥的基本过滤进行下列实验,可测量 污泥过
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