[發明專利]清洗過濾膜組件的方法以及用于處理原水或廢水或活性污泥的膜生物反應器系統

無效

• 申請號: 200980115443.2
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN102015077A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: S·克勞斯;R·福格特;P·康奈爾
• 申請（專利權）人: 邁納德膜技術(廈門)有限公司
• 主分類號: B01D65/02
• 分類號: B01D65/02;C02F3/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 鄧毅

本發明涉及清洗用于處理原水或廢水或活性污泥的過濾膜組件的方法。

使用膜生物反應器(MBR)和過濾膜組件來處理原水或廢水原則上是是已知的。用于過濾的膜例如由聚合物材料如聚乙烯、聚丙烯、聚醚砜、聚偏氟乙烯或類似的聚合物構成。對于這種應用，膜的孔徑尺寸在0.001-1μm的范圍內。在膜生物反應器中，通過借助于超濾膜或微濾膜將生物質從經過凈化的水中分離，來實施廢水處理的活化方法。在大多數應用情況下，聚合物膜直接浸沒于活性污泥中，將經過處理的廢水借助于真空吸出或在重力作用下流出。

在MBR方法中，在廢水到達膜處之前，在多個步驟中對廢水進行物理、化學和生物處理。通過機械-物理的預處理將顆粒、纖維和粗物質從水中脫除。在粗濾中，將可能對膜造成損傷的大顆粒通過格柵和篩去除。在MBR方法中，通常將尺寸范圍為0.05-3mm的細篩用作預過濾。此外，通過沉沙池和集油器將重顆粒(例如沙子)和油和脂從廢水中脫除。

在另一個廢水處理的處理步驟中，將廢水以生物和化學方式處理。在活化池中存在活化污泥(生物質)，該活化污泥在其生物質中包含用于轉化高分子量的污染物的酶催化潛力，使得能夠消除所述污染物。溶解的物質或者被生物質用于細胞構建，或者被生物質用于在氧消耗的同時獲得能量。所產生的氧消耗通過足夠的供氧補足，因此活化池配備有通氣裝置。對于此方法的該功能的前體條件是生物質保留在系統中。因此，將生物質通過膜過濾從經過凈化的廢水中分離出來并輸回到活化池中。將過度生長的活性污泥作為過剩污泥去除。在將生物質從水中分離之前，進行另外的化學處理。在此，與過濾階段相結合，通常使用各種沉淀劑和絮凝劑例如氯化鐵或聚合物來去除膠狀和粒狀溶解的液體內容物。

MBR設備的主要優點是不含固體的流出物。這還意味著，在膜活化設備的流出物中沒有細菌，以及任選地通過吸著作用甚至將病毒分離出來。由此，由于徹底的分離減少了有機殘余污染物。歐盟洗浴用水準則[75/160/EWG，1975]的衛生相關的指導值采用MBR遵守。此外，不含固體的流出物不僅在市政領域而且在工業領域提供了廢水再利用的巨大潛力。此處可以通過水的回收直至水的閉合循環實現大大節約水。另一優點是，由于可調節的高TS含量以及省去后續澄清池，該方法僅需要小的占地面積。由于沉淀行為的獨立性，相對于常規方法可以提高活性污泥濃度(生物質濃度，以TS-干物質表示)。通常以8-15g/l的TS濃度運行膜生物反應器。與常規的活化法相比，可以減少膜生物反應器的反應體積，使得更高的空間負荷成為可能。

在與膜過濾單元相結合的、通常基于好氧活化法的膜生物反應器方法中，使生物質經過過濾膜單元作為濃縮物再循環，而將經過凈化的水作為過濾滲透物分離出來。

在廢水凈化領域中使用膜過濾時的問題是所謂的“膜污垢”，該問題在于，在膜上形成沉積物，其降低了待凈化液體的流量。

在DE?102?20?916?A1中描述了過濾裝置和膜生物反應器，其在過濾介質中在這樣的條件下運行，使在膜表面的膜污垢和沉積物減少。為此，過濾裝置具有結合成纖維束的中空纖維膜，以便將顆粒從液體中分離出來，液體由外向內流過該膜，然后將過濾的液體從至少一個中空纖維膜的末端排出。該過濾裝置還具有氣體輸送裝置，以便用氣體環繞沖洗空心纖維膜的外部。在此，使該纖維束纏繞于氣體輸入裝置載體的外周面上。

由EP?1?734?011?A1已知一種在膜生物反應器中改善流量的方法，在該方法中，添加一定比例的陽離子、兩性和兼性離子聚合物或它們的組合。所添加的聚合物的比例以總的膜生物反應器體積計為10-2000ppm。聚合物具有10?000-20?000?000Da的分子量。通過添加上面提到的聚合物首先應減少無機污垢，其通過石灰石CaCO₃從待凈化的廢水中沉積到膜表面而產生。在此過程中，pH值升高，由此又促進磷酸鈣和氧化鐵的沉淀。在廢水中碳酸鹽和磷酸鹽以小顆粒的形狀發生沉淀，它們被保留在膜表面上。

一般來說，在膜表面上通過生物活性固體物質、膠體的沉淀物、顆粒或大分子成分的積聚形成的膜污垢導致流量和滲透率下降。由于活性污泥的不均一性，難以精確描述結垢過程。因素如生物質的性質、細胞外聚合物質、孔尺寸、表面特性和膜材料以及過濾膜組件和運行條件的結構影響污垢的生長。因此生物污垢例如最經常在納濾和反向滲透中出現。其原因在于，沒有將膜用氯滅菌，以使細菌死亡。生物污垢可主要歸因于細菌的復合生長行為。微生物的種類，其生長速率和膜上的濃度主要取決于關鍵因素如溫度、pH值、溶解氧的濃度和有機和無機營養物的存在。對此需注意的是，微生物通過空氣和/或水到達過濾設備。