[發明專利]使用脈沖氣提泵的膜清洗

有效

• 申請號: 201210564687.2
• 申請日: 2008-05-29
• 公開（公告）號: CN103055703A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 査富芳;G.賈梅斯;J.E.朱巴克;P.昭納;R.W.費爾普斯
• 申請（專利權）人: 西門子工業公司
• 主分類號: B01D65/02
• 分類號: B01D65/02;B01D65/08;B01D65/10;B01D63/02;B01D63/04;C02F3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林森

本申請是申請號為200880017403.X、申請日為2008年5月29日、同題的專利申請的的分案申請。

技術領域

本發明涉及膜過濾系統，更特別地涉及用于使用脈沖流體流有效清洗該系統中所用的膜的裝置和相關方法。

發明背景

用于處理廢水的膜的重要性正迅速提高。現在公知的是，膜工藝可以用作污水的有效三級處理并提供水質好的出水。然而，其資金成本和運行成本可能會過高。隨著其中膜組件浸沒在大給水箱中且通過施加在膜的濾液側的抽吸力或通過重力給料來收集濾液的浸沒式膜工藝的到來，在一級中結合了生物和物理工藝的膜生物反應器有希望更緊湊、有效和經濟。由于其多功能性，膜生物反應器的尺寸包括從家用（如化糞池系統）到社區和大規模污水處理。

膜過濾工藝的成功主要取決于使用有效和高效的膜清洗方法。通常使用的物理清洗方法包括使用滲透液或氣體或其組合的反洗（反沖、反沖洗）、使用呈在液體中的氣泡形式的氣體的膜表面沖刷或沖洗。通常地，在氣體沖洗系統中，將氣體噴射（通常使用鼓風機）到其中浸沒有膜組件的液體系統中以形成氣泡。然后如此形成的氣泡向上運動沖刷膜表面，以除去形成在該膜表面上的污垢物質。產生的剪切力主要取決于初始氣泡速度、氣泡尺寸和施加到該氣泡上的合力。為了提高沖刷效果，必須供給更多的氣體。然而，該方法會消耗大量能量。而且，在高固體濃度環境中，氣體分布系統可能會逐漸被脫水的固體堵塞或僅僅在氣流意外停止時就被堵塞。

此外，在高固體濃度的環境中，在其中清潔濾液通過膜而更高固含量的滲余物被留下的過濾過程中，接近該膜表面的固體濃度極化變得很大，導致膜阻力升高。這些問題中有些已經通過使用兩相流來清洗該膜而得到了解決。

在循環基礎上提供氣泡的循環充氣系統據稱能降低能量消耗，同時仍提供足夠的氣體以有效沖刷該膜表面。考慮到這種循環操作，這種系統通常需要復雜的閥門設置和控制裝置，這會提高所需的初始系統成本和該復雜閥門和開關設置的后續維護成本。在大的系統中機械閥操作也限制了循環頻率。而且，已經發現循環充氣并不能有效地更新該膜表面。

將會需要提供不需要借助于復雜閥門開關等來控制操作的能量有效的沖刷工藝操作。還優選提供通過該膜表面的兩相液氣流以提供一種更有效的沖刷工藝，同時使這種清洗工藝所需的能量最小化。

發明內容

本發明至少在其實施方案中尋求克服或至少改進現有技術的一些缺點或至少為公眾提供有用的替代方式。

根據一個方面，本發明提供一種用流體流清洗浸沒在液體介質中的膜表面的方法，包括沿該膜表面提供無規產生的間歇或脈沖流體流以從中去除污垢材料并降低固體濃度極化的步驟。優選，該流體流包括氣流。優選地，該氣流呈氣泡形式。進一步優選，該流體流包括兩相氣/液流。優選地，該方法包括使用供給了加壓氣流的裝置來產生脈沖兩相氣/液流。進一步優選，該加壓氣流的供給是基本恒定的。優選地，該脈沖流體流的大小和/或頻率和/或持續時間是無規的。

在本發明的一種形式中，將該脈沖兩相氣/液流與基本恒定的兩相氣/液流結合使用。

任選地，可以使用鼓風機等裝置在所述液體介質中提供另外的氣泡源。所用的氣體可以包括空氣、氧氣、氯氣、臭氧、氮氣、甲烷或適用于特定應用的任何其他氣體。為了沖刷和/或充氣的目的，空氣是最經濟的。氯氣可以用于通過在膜表面處的化學反應洗滌、消毒和提高清洗效率。臭氧的使用除了與上述氯氣類似的作用之外，還具有其他特征，例如將DBP前體氧化和將不可生物降解的NOM轉化為可生物降解的溶解有機碳。在一些應用中，例如其中不適用氧氣或氧化劑的厭氧生物環境或非生物環境中，可以使用氮氣，特別是在給料罐密封且能夠捕獲并再循環氮氣的情況下。

根據第二方面，本發明提供一種膜組件，其包括多個多孔膜或一組膜組件，和用于提供無規產生的脈沖流體流以使得在使用時所述流體流移動通過所述膜的表面以從中去除污垢材料的裝置。優選，該流體流包括產生移動通過所述膜表面的氣泡的氣流。進一步優選，該流體流包括兩相氣/液流。優選地，所述脈沖兩相氣/液流是由具有基本恒定的氣體供給的裝置產生的。優選地，該脈沖氣流的大小和/或頻率和/或持續時間是無規的。