專利名稱：用于控制膜池曝氣量的方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于控制膜池曝氣量的方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
MBR污水處理技術(shù)是當(dāng)今污水處理領(lǐng)域的前沿技術(shù)，正在逐步取代傳統(tǒng)的活性污泥法。MBR技術(shù)將膜過(guò)濾過(guò)程和生化處理過(guò)程結(jié)合在一起，采用超濾/微濾膜對(duì)好氧池出水直接過(guò)濾，加速了微生物對(duì)污染物的降解，成倍地提高了污水處理效率。同時(shí)由于MBR技術(shù)利用膜的分離作用，使其以膜分離裝置取代常規(guī)活性污泥工藝的二沉池、砂濾等單元，大大簡(jiǎn)化了工藝、節(jié)省了占地，消除了傳統(tǒng)技術(shù)的不足。因而，MBR技術(shù)與傳統(tǒng)的活性污泥法相t匕，具有高品質(zhì)的出水水質(zhì)、產(chǎn)生的剩余污泥量小、操作簡(jiǎn)單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。然而，MBR在使用過(guò)程中的最主要的缺點(diǎn)是浸沒(méi)式膜極易被污染，為了減緩膜的污染速度，需要對(duì)膜進(jìn)行空氣擦洗和化學(xué)清洗。目前，常規(guī)浸沒(méi)式MBR運(yùn)行能耗約為0.6-2kWh/m3，高能耗制約著此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和推廣。MBR使用過(guò)程中能耗的來(lái)源主要為:膜池膜擦洗曝氣鼓風(fēng)機(jī)、生化池曝氣鼓風(fēng)機(jī)、污泥回流泵、抽吸泵、進(jìn)水提升泵和缺氧區(qū)攪拌器。在這些能耗中，膜池鼓風(fēng)機(jī)的能耗占45%，生化池鼓風(fēng)機(jī)的能耗占36%，出水自吸泵的能耗占13%，其他耗能設(shè)備的能耗占6%。膜池曝氣的主要功能是通過(guò)氣體對(duì)膜表面沉積的固體顆粒物進(jìn)行擦洗，以減輕膜污染，維持膜的通透性，并給生物質(zhì)提供氧氣。目前，很多膜廠家膜池的曝氣方式為連續(xù)曝氣，曝氣量根據(jù)膜廠家的建議設(shè)定為一較大的固定值，以高曝氣減緩膜污染，且在不同的處理工況下，例如不同的進(jìn)水流量、進(jìn)水水質(zhì)下，曝氣量均維持恒定。目前的曝氣方式非常簡(jiǎn)單和有限，缺乏操作條件變化時(shí)的靈活性，且沒(méi)有考慮到節(jié)能降耗。實(shí)際上，膜池曝氣的目的是控制膜污染、維持膜的通透性，因而曝氣方式和曝氣量可以根據(jù)膜污染的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。CN200520145851.1公開了一種間歇曝氣、間歇出水的膜生物反應(yīng)器，通過(guò)在曝氣管上串接繼電器和電磁閥來(lái)控制曝氣和間歇時(shí)間，人為地創(chuàng)造出一種好氧和厭氧或缺氧的條件，以提高整體的脫氮效果。在污泥濃度(MLSS)為3.5g/L時(shí)，曝氣量為200L/h，曝氣IOmin,間歇 3min。CN200710304282.4公開了一種間歇式曝氣膜生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器的操作步驟為:進(jìn)水一攪拌1-2小時(shí)一曝氣一靜沉10-20分鐘一吸出上清液，這些過(guò)程依次進(jìn)行，在反應(yīng)器內(nèi)交替造成好氧和缺氧環(huán)境，使反應(yīng)器達(dá)到較好的脫氮效果。CN200720141486.6公開了一種脈沖曝氣式膜生物反應(yīng)器，其供氣裝置中每只供氣主管分別與兩套曝氣裝置相連，一套曝氣裝置對(duì)應(yīng)一套膜組件及一套氣動(dòng)閥，每套曝氣裝置與其串聯(lián)的氣動(dòng)閥連接，通過(guò)PLC控制器控制氣動(dòng)閥周期性開啟和閉合，一個(gè)周期的時(shí)間為20秒到60秒，且在同一個(gè)周期中氣動(dòng)閥開啟和閉合的時(shí)間相同。該設(shè)計(jì)通過(guò)氣動(dòng)閥周期性開啟和閉合，實(shí)現(xiàn)了向各膜組件周期供氣，減少了膜生物反應(yīng)器的總曝氣量。上述現(xiàn)有專利技術(shù)的主要特征為以時(shí)間為控制變量，對(duì)膜組件進(jìn)行周期性的曝氣。而沒(méi)有將膜的實(shí)際污染情況與曝氣環(huán)節(jié)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。MBR操作過(guò)程中的許多參數(shù)相互關(guān)聯(lián)并且共同影響操作效果。膜的產(chǎn)水速度決定了膠體和固體顆粒向膜表面的傳質(zhì)速度；產(chǎn)水過(guò)程導(dǎo)致了濃差極化(CP)和膜表面的濾餅層的累積。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)水速度越快，濃差極化和濾餅層的形成速度越快。而濃差極化和濾餅層會(huì)導(dǎo)致恒壓操作方式下的膜通量的下降或恒膜通量操作方式下的跨膜壓差(TMP)的增大。膜池曝氣氣流橫向流過(guò)膜表面，使得存留在膜表面的膠體和固體顆粒物離開膜表面。從理論上講，如果由產(chǎn)水引起的固體顆粒向膜表面的流動(dòng)速度小于由于曝氣引起的固體顆粒離開膜的速度，固體顆粒就不可能在膜表面沉積。因而，在一定范圍內(nèi)，提高擦洗曝氣量對(duì)減小膜污染非常有效，但是當(dāng)曝氣量大于某一臨界值后，再提高曝氣量對(duì)濾餅層厚度的減小沒(méi)有明顯作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種根據(jù)膜的滲透性的變化趨勢(shì)作為控制參數(shù)以調(diào)整膜池曝氣量的方法及其系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種用于控制膜池曝氣量的方法，包括以下步驟:S1、根據(jù)實(shí)時(shí)采集的膜通量與跨膜壓差數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)產(chǎn)水周期的滲透性Kn、每天 的滲透性Kd以及當(dāng)前滲透性的變化率
權(quán)利要求
1.一種用于控制膜池曝氣量的方法，其特征在于，包括以下步驟: · 51、根據(jù)實(shí)時(shí)采集的膜通量與跨膜壓差數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)產(chǎn)水周期的滲透性Kn、每天的滲透性Kd以及當(dāng)前滲透性的變化率
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制膜池曝氣量的方法，其特征在于，在步驟S3中，若滲透性變化率參考值VMf〈0，根據(jù)當(dāng)前滲透性的變化率與滲透性變化率參考值的比值R確定曝氣量，其中， 若R〈0.5，則曝氣量為最小曝氣量； 若0.5 < R〈l.5，則曝氣量為中等曝氣量； 若R > 1.5，則曝氣量為最大曝氣量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制膜池曝氣量的方法，其特征在于，在步驟S3中，若滲透性變化率參考值vMf>0，根據(jù)當(dāng)前滲透性的變化率與滲透性變化率參考值的相對(duì)大小來(lái)調(diào)整曝氣量，其中，若當(dāng)前滲透性的變化率小于O，則曝氣量為最大曝氣量； 若當(dāng)前滲透性的變化率大于O，且滲透性變化率參考值小于當(dāng)前滲透性的變化率，則曝氣量為最小曝氣量； 若當(dāng)前滲透性的變化率大于O，且滲透性變化率參考值大于當(dāng)前滲透性的變化率，則曝氣量為最大曝氣量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制膜池曝氣量的方法，其特征在于，根據(jù)下式定義第η個(gè)產(chǎn)水周期膜的滲透性Κη，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于控制膜池曝氣量的方法，其特征在于，根據(jù)下式得出第η個(gè)產(chǎn)水周期的膜通量的平均值， Jn=(Js+Je) 2, (4) 其中，Js為產(chǎn)水期開始時(shí)的膜通量，Je為產(chǎn)水期結(jié)束時(shí)的膜通量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于控制膜池曝氣量的方法，其特征在于，根據(jù)下式得出第η個(gè)產(chǎn)水周期的跨膜壓差的幾何平均值，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于控制膜池曝氣量的方法，其特征在于，根據(jù)下式由每個(gè)產(chǎn)水周期的滲透性Kn計(jì)算每日的滲透性的平均值Kd，Kd=(ΣNn=1Kn)+N 其中:Ν表示每天共有N個(gè)產(chǎn)水周期。
8.一種實(shí)施權(quán)利要求1所述方法的系統(tǒng)，其特征在于，包括壓力計(jì)、流量計(jì)、曝氣流量控制裝置、變頻器、鼓風(fēng)機(jī)與曝氣管，所述壓力計(jì)和所述流量計(jì)均是與所述曝氣流量控制裝置相連接，所述曝氣流量控制裝置依次與所述變頻器、所述鼓風(fēng)機(jī)以及所述曝氣管相連接；所述曝氣流量控制裝置根據(jù)所述壓力計(jì)和所述流量計(jì)的讀數(shù)計(jì)算得出膜通量和跨膜壓差的值，并根據(jù)膜的滲透性的變化趨勢(shì)確定曝氣量，再通過(guò)所述變頻器調(diào)整所述鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于控制膜池曝氣量的方法，依次為根據(jù)實(shí)時(shí)采集的膜通量與跨膜壓差的數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)產(chǎn)水周期的滲透性、每天的滲透性以及當(dāng)前滲透性的變化率；設(shè)置滲透性變化率參考值，并計(jì)算當(dāng)前滲透性變化率與滲透性變化率參考值的比值；對(duì)當(dāng)前滲透性變化率與滲透性變化率參考值的比值進(jìn)行判斷以調(diào)整曝氣量。實(shí)施上述方法的系統(tǒng)，包括壓力計(jì)、流量計(jì)、曝氣流量控制裝置、變頻器、鼓風(fēng)機(jī)與曝氣管，壓力計(jì)和流量計(jì)均是與曝氣流量控制裝置相連接，曝氣流量控制裝置依次與變頻器、鼓風(fēng)機(jī)以及曝氣管相連接。本發(fā)明利用膜的滲透性的變化趨勢(shì)作為控制參數(shù)調(diào)控膜池曝氣所需的曝氣量，以達(dá)到降低膜池曝氣能耗的目的。
文檔編號(hào)C02F3/02GK103176483SQ20131012049
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者李艷, 陸茵, 付宏祥, 趙雪鋒, 汪誠(chéng)文 申請(qǐng)人:北京國(guó)環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院有限公司