[發明專利]利用脈沖氣栓和全局通風進行的膜清潔

有效

• 申請號: 201080034176.9
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN102481521A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 劉文軍;E.J.喬丹
• 申請（專利權）人: 西門子工業公司
• 主分類號: B01D61/18
• 分類號: B01D61/18;B01D61/22;B01D65/02;B01D65/08;C02F1/44;C02F3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 薛峰

技術領域

本公開涉及膜過濾系統，更具體地涉及用來有效地清潔該系統中使用的膜的設備和方法，這是通過用氣栓（gas?slug）沖洗并伴隨對浸沒著膜的進料容器中的進料進行全局通風來實現的。

背景技術

膜對于廢水處理的重要性正日益快速增長。現在眾所周知的是，膜壓力可以用來對污水進行有效三級處理，并提供優質排出物。然而，資金和運行成本可能令人望而卻步。隨著沉浸式處理工藝的出現，在一個階段中結合生物和物理處理工藝的膜生物反應器有望更加緊湊、高效和經濟（在沉浸式處理工藝中，膜模塊被浸入一個大進料罐中，并通過施加到膜的過濾側的抽吸或通過重力自流進料來收集濾液）。由于它們的通用性，膜生物反應器的尺寸范圍可以從家庭（諸如化糞池系統）到社區和大規模的污水處理。

膜過濾處理工藝的成功很大程度上依賴于使用有效和高效的膜清潔方法。通常使用的物理清潔方法包括用液體滲透物或氣體或其組合物逆流沖洗（逆流脈沖，逆流洗滌），用液體中氣泡形式的氣體擦洗或沖洗膜表面。典型地，在氣體沖洗系統中，氣體通常由鼓風機噴射到淹沒膜模塊的液體系統中，以形成氣泡。這樣形成的氣泡然后向上行進，以擦洗膜表面，從而移去膜表面上形成的污垢物質。產生的剪切力很大程度上依賴于初始氣泡速度、氣泡尺寸和氣泡施加的合力。為了改進擦洗效果，可以供應更多的氣體。然而，此方法會消耗大量的能量。而且，在高濃度固體環境中，氣體分配系統可能會逐漸被脫水固體阻塞或者在氣流意外停止時即被阻塞。

而且，在高濃度固體環境中，在清潔濾液通過膜，剩下更高固體含量滲余物的過濾過程中，膜表面附近的固體濃差極化可能變得明顯，導致滲透流通過膜的阻力增大。通過使用兩相（氣體-液體）流來清潔膜已解決了這些問題中的一些。

循環地提供氣泡的循環通風系統需要降低能耗，同時仍要提供充足的氣體以有效地擦洗膜表面。為了提供這樣的循環操作，此類系統通常要求復雜的閥門布置結構和控制裝置，這更增加了初始系統成本，和隨后復雜閥門和所需的切換布置結構的維護費用。循環頻率也受到大型系統中運行的機械閥門的限制。而且，已經發現循環通風不能有效地恢復膜表面。

發明內容

本文公開的方案和實施例力求克服或至少改善現有技術中的一些缺點，或至少給公眾提供一種有用的替代方式。

根據本公開的一個方案，提供了一種膜過濾系統。膜過濾系統包括位于進料罐中的多個膜模塊，所述膜模塊中的至少一個具有位于其下集流管（header）下方的氣栓發生器，所述氣栓發生器被配置和布置成在膜模塊中的所述至少一個內沿膜表面傳送氣栓；和全局通風系統，其被配置成獨立于向所述氣栓發生器提供氣體的通風系統進行工作，所述全局通風系統被配置和布置成在整個所述進料罐中引起流體的全局循環流。

在一些實施例中，所述系統進一步包括：流速傳感器，其被配置成監視來自所述多個膜模塊的滲透流；和控制器，其與所述流速傳感器連通，且被配置成響應從所述流速傳感器接收的指示流速大于第一量的信號以激活所述全局通風系統，并被配置成響應從所述流速傳感器接收的指示流速小于第二量的信號以停用所述全局通風系統。

在一些實施例中，所述多個膜模塊被布置在擱架中，并且所述全局通風系統包括氣體擴散器，該氣體擴散器被配置成在膜模塊的擱架之間傳送氣體，并且在一些實施例中，所述氣體擴散器被配置成在同一擱架之間的相鄰膜模塊之間傳送氣體。

在一些實施例中，所述氣體擴散器被配置成在所述膜模塊下方傳送氣體。

在一些實施例中，所述控制器被配置成當所述流速大于約25升每平方米過濾膜表面面積每小時時，激活所述全局通風系統，并且在一些實施例中，所述控制器被配置成當流速小于大約25升每平方米過濾膜表面面積每小時時停用所述全局通風系統。

在一些實施例中，所述系統進一步包括：跨膜壓力傳感器，其被配置成監視所述膜模塊中至少一個膜模塊的膜上的壓力；和控制器，其與所述跨膜壓力傳感器連通，且被配置成響應從所述跨膜壓力傳感器接收的指示跨膜壓力大于第一量的信號以激活所述全局通風系統，并被配置成響應從所述跨膜壓力傳感器接收的指示跨膜壓力小于第二量的信號以停用所述全局通風系統。

在一些實施例中，所述系統進一步包括：進料流速傳感器，其被配置成監視供給到所述進料罐中的進料的流速；和控制器，其與所述進料流速傳感器連通，且被配置成響應從所述進料流速傳感器接收的指示進料流速大于第一量的信號以激活所述全局通風系統，并被配置成響應從所述進料流速傳感器接收的指示進料流速小于第二量的信號以停用所述全局通風系統。