[发明专利]过滤工艺中改进的运行方法

说明书

技术领域

本发明涉及膜过滤系统中膜的清洗，更具体而言，涉及这种系统中的减少能量需求的运行方法。

背景技术

膜系统供应商一直致力于降低操作能和膜污染。通常，在清洗膜的能量输入降低时膜污染得更快。已经提出不同的方法来在不显著影响膜污染的情况下降低能量需求。美国专利No.6,555,005和6,524,481提出对膜进行间歇式空气冲洗来替代连续的空气注入。在美国专利No.6,245,239和6,550,747中，提出一个特殊的循环式曝气系统，以减少在膜清洗中的空气消耗。现有技术中所描述的循环式曝气系统要求快速响应阀以进行高频率的开启和关闭，因此阀的磨损严重。

发明内容

根据一方面，本发明提供一种具有多个重复运行周期的膜过滤系统运行方法，所述方法包括如下步骤：在所述运行周期的一个或多个重复之间和/或过程中，改变系统的与特定运行周期相关的一个或多个运行参数的数值。

本方法还可包括依据膜上的负载调整过滤周期时间和/或其它参数。

优选地，本方法包括改变运行周期的持续时间这一步骤。优选本方法可包括改变一个或多个运行参数的数值，而不使用这些参数的恒定数值。这些参数可包括但不限于运行流量、跨膜压和膜冲洗空气流速。

优选地，所述改变包括在两个或多个预定数值或持续时间之间交替改变运行参数的数值和/或运行周期的持续时间。在一种优选的形式中，膜过滤系统包括具有不同运行周期的至少两个膜或膜组，其中所述改变在所述膜或膜组之间交替改变。优选所述周期持续时间可依据一个运行参数数值例如跨膜压(TMP)或运行流量而改变。或者，所述周期持续时间可依据性能相关参数的变化，例如TMP的增加或渗透性/阻力的变化而改变。

根据另一方面，本发明提供一种具有多个重复运行周期的膜过滤系统的运行方法，所述方法包括在所述运行周期的一个或多个重复之间改变特定运行周期的持续时间这一步骤。

根据再一方面，本发明还包括适合于根据本发明方法运行的装置或膜过滤系统。

附图说明

现将参照如下附图仅以示例方式说明本发明优选的实施方案，其中

图1为交替改变空气冲洗流速的示意图；

图2为交替改变气体冲洗流速对膜渗透性的影响的示意图；

图3为恒定的及交替改变的气体冲洗流速对膜渗透性的影响的对比的示意图。

图4为在不同运行条件下膜过滤性能(TMP)的对比的示意图。

具体实施方式

交替改变过滤周期中的运行参数

膜过滤系统的过滤周期通常包括过滤阶段和反洗和/或松弛阶段(relaxation stage)。本发明的一个实施方案的方法在过滤周期之间交替改变运行参数值。对于使用气体冲洗或曝气来清洗膜的系统而言，运行参数可包括冲洗气体流速、过滤流速等。对于冲洗气体而言，在重复周期中，在一个周期中使用正常的气体流速，而在下一个周期使用较低或较高的气体流速。这样一种运行方法不需要任何特殊的阀，对于膜污染影响甚小，并且不会影响膜的滤液净生产量。

对于饮用水和污水处理而言，膜过滤系统中典型的过滤周期在2至60分钟范围内，更典型地在3至45分钟范围内。冲洗气体流速在两种气体流速间交替改变。所使用的较低气体流速与膜的性质和冲洗持续时间有关。对于典型的过滤周期而言，较低的气体流速可为低于正常数值的100％的任何流速，但是优选至少为正常流速的20％，以便在过滤周期之间实现交替改变，同时不会对膜污染有显著影响。

这样的交替改变方法还可应用至该系统的其它运行参数，例如过滤流速。过滤流量可以两种不同速率运行操作：在重复周期中，一个周期为正常流量，另一个周期流量较高。

在本实施方案的实际应用中，两个周期之间运行参数的这样一种交替改变可应用到两个膜组件、两个膜架(membrane rack)或两个膜室(membrane cell)。例如，在重复周期中，一个膜室可在正常冲洗气体流速下运行，而另一个则以较低冲洗气流运行。因此，用于气体冲洗的净气体需求得以减少。

交替改变冲洗气体流速

根据本发明的另一个实施方案，运行方法灵活地(flexibly)改变气体冲洗交替改变的频率，不依赖于过滤周期。正常气流持续时间和较低气流持续时间的选择很简单。优选较低气流的持续时间为正常气流的持续时间的0.5-5倍。

图1示出根据本实施方案的方法的气流方式。较低气体流速可为低于正常值的100％的任何速率，但是优选至少为正常值的10％，以避免显著的膜污染。