[發明專利]用于帶有膜生物反應器的污水處理廠的控制系統

有效

• 申請號: 201280028997.0
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN103619761A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: R.A.諾瓦克;M.德格拉西亞;A.烏魯蒂科埃基;A.拉里;J.F.比林哈姆
• 申請（專利權）人: 普萊克斯技術有限公司
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00;C02F3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張昱;傅永霄

技術領域

本發明涉及用于帶有膜生物反應器(MBR)系統的污水處理廠的控制策略，并且更具體地，涉及用于污水處理廠中MBR系統的先進廢水處理控制策略，其使用攝氧速率、膜傳導率或其他計算出的MBR參數來控制MBR系統的運行。

背景技術

膜生物反應器結合了用于處理廢水的膜過濾技術和活性污物生物降解處理。在典型的膜生物反應器系統中，浸沒式膜或外部膜被用于過濾來自生物反應器的活性污物流，以生產高質量流出物，如例如在美國專利號7,879,229和8,114,293中大體上描述的。

在污水處理系統中使用的MBR系統被典型地設計成或尺寸制成輸送所意指的滲透物輸出或流出物。在浸沒式膜生物反應器系統中，膜過濾器被浸沒在開放的罐中，該罐含有待過濾的廢水污物流。過濾是通過在真空下拉拽水通過膜來實現的。跨膜壓力或跨過膜的壓力差導致了水滲透通過膜壁。已過濾的水或滲透物被典型地轉移至下游的箱、儲集器或接收流。取決于MBR系統設計，未通過膜壁的懸浮固體和其他材料被回收或排出用于進一步的處理。通過在膜過濾器之下或靠近膜過濾器的底部輸送空氣或氣泡流，空氣沖洗被典型地用于清洗浸沒式膜的表面。上升的空氣或氣泡沖洗了膜表面來減少污染并維持所期望的或所意指的滲透速率。

MBR系統的滲透物輸出常基于許多因素變化，這些因素包括：例如，流入物體積上的改變、流入物特性以及其他外部因素，諸如一天中的時間和季節或天氣狀態。為了實現所意指的滲透物輸出，控制MBR系統的常規手段是控制跨膜壓力。為了控制跨膜壓力，用于浸沒式MBR系統的多種現有控制系統控制了真空壓力以及施加到浸沒式膜的表面上的空氣沖洗工藝的強度和/或頻率。由于空氣沖洗工藝常在周期性或間歇性基礎上進行，調整膜清洗的頻率涉及到改變空氣沖洗工藝的時間或脈沖。在另一方面，調整空氣沖洗工藝的強度涉及到使曝氣速率(以每平方米的膜面積的空氣體積來體現)增大，或者調整空氣沖洗的持續時間。然而，注意到的是需要能量來提供此空氣沖洗，這使MBR系統的整體能量消耗和運行成本顯著地提高。

在歐洲專利公開EP2314368中公開了一種MBR控制系統的一個示例。此現有技術的MBR控制系統通常控制在多種膜的清洗工藝/體系和被稱為滲透體系的基礎膜運行工藝之間的循環。該現有技術的MBR控制系統使用所測得或計算出的處理信息，并且尤其使用MBR系統的“串聯阻抗”參數來優化一個或多個工藝運行參數，并且改善MBR系統的性能或者降低MBR系統的運行成本。除了滲透通量之外，在該現有技術的MBR控制系統中被調整的其他受控運行參數都是基于膜清洗的參數，包括：(a)曝氣頻率因素；(b)曝氣流量；(c)反洗流量/持續時間；(d)弛緩持續時間；(e)滲透持續時間；或(f)化學清洗頻率。

盡管此現有技術的控制系統在控制膜的清洗工藝方面是有效的，但其很少對在MBR系統內或整個廢水處理工藝中的流進行控制或優化。因此，所需要的是一種先進控制系統，其部分地基于膜性能特性，諸如薄膜導電率連同其他計算出的MBR參數，和/或基于在曝氣(aeration)池中的攝氧速率或其他生物系統參數來可靠地且自動地控制在污水處理廠內的MBR系統的性能。

發明內容

本發明可被概括地特征化為用于基于MBR的廢水處理廠的先進控制系統，其包括：(i)膜生物反應器(MBR)系統；(ii)一個或多個基于微處理器的控制器，其接收對應于選定的測得的MBR參數的信號并且計算一個或多個的MBR計算參數，包括在上游生物池中的攝氧速率(OUR)、或膜傳導率(F_XC)；并且(iii)，其中，(多個)基于微處理器的控制器將一個或多個計算出的MBR參數與規定的設定點或期望的范圍進行比較，并且響應于其來管控在MBR系統中的所述一個或多個泵和所述一個或多個閥，以調整MBR測得的參數。

MBR系統優選地包括多根MBR管、一個或多個膜模塊、用于移動廢水通過MBR管或罐的一個或多個泵、用于控制通過MBR管或罐的流的一個或多個閥、以及多個傳感器，所述多個傳感器適于測量或確定一個或多個規定的MBR測得參數，這些參數選自于由流入膜的流的溫度、進入膜的流的流動速率、離開膜的污物流的流動速率、離開膜的滲透物流的流動速率、進入膜的流的壓力、離開膜的流的壓力、離開膜的滲透物流的壓力所組成的組。在外部膜或交叉流膜(如，加壓式MBR)的情況下，通過膜管的大體積流體流提供了需要用來使膜保持為不沾染固體的能量。在浸沒式膜或低壓膜的情況下，除了上述參數之外，還有與使膜保持為不沾染固體的其他手段相關聯的措施，如沖洗空氣流、泵送的流體流或機械混合裝置。