[发明专利]一种提高膜污染控制效果的曝气方法

说明书

发明领域

本发明涉及水处理技术和膜分离技术领域，如膜生物反应器、微滤、超滤和反渗透等分离工艺，应用领域涉及水处理领域中污水处理与资源化，饮用水水质净化、生物技术和化工领域的料液分离等。

发明背景

伴随着膜科学和材料科学的技术进步，膜的质量和总体性能逐步提高；另一方面，膜的制造成本逐年降低，极大地降低了膜分离技术的投资费用。大量的研究和工程应用经验表明限制膜分离技术应用的难题在于膜污染控制和运行能耗。

曝气，将气泡引入液体中产生二次流被证实为一种提高膜通量和防止膜污染的手段。现有对曝气参数的研究大多集中在曝气强度上，产生了连串细小的气泡，在低曝气量时，这种气泡流对膜污染控制是有限的；提高曝气强度后，可以提高膜面液体循环流速、减少污染物在膜表面的沉积、减缓膜污染发展速度。在一定污泥浓度下，提高曝气强度在一定程度上可以减轻污泥层在膜表面的沉积而减缓膜污染，但曝气强度过大会对其他生物学参数带来负面影响，更重要的是曝气能耗随着曝气强度提高而提高。就膜组件形状而言，气泡的引入不仅对于管式膜有效，对于其他膜组件如中空纤维膜，平板膜等的膜通量提高和防止膜污染都有不同程度的提高。

能耗是污水处理工艺的一个重要的评价指标。目前较高的运行能耗是膜技术推广应用中遇到主要问题之一。如何在有效防止膜污染同时极大减少曝气能耗，或者说用最小的曝气量达到最大防治膜污染效果就显得尤为重要。活塞流的气液比要比气泡流高，通常情况下，产生活塞流的曝气强度要比气泡流大，消耗的能量相应增大。

将曝气技术引入膜分离过程并应用于水处理(Tajima F.，Yamamoto T.，Apparatus for filtering water containing radioactive substances in nuclear powerplants，Toshiba，US Patent 4756875(1988)；Tajima，1988；Ohkubo K.，Hayashi T.，Nagai H.，Hollow fiber filter device，Ebara，US Patent 4876006(1988))和蛋白质分离的国内外专利报道较多(Cui Z.F.，Membrane Filtration Apparatus，InternationalApplication：PCT/GB96/01854，UK application：9515438.1，Applicant：ISISInnovation Ltd)，这些专利技术中涉及到曝气方面的均采用气泡流曝气。

本发明结合膜组件结构和形状，通过活塞流曝气控制曝气气泡的大小、曝气频率等因素，做到既能有效控制膜污染、降低曝气强度又能保持较高的膜通量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低能耗高效率的膜污染曝气控制方法，进一步提高膜污染控制的效果，提高膜分离的选择性和效果，降低曝气能耗，减少膜清洗次数和清洗成本，提高膜组件的使用寿命。

本发明涉及的曝气方法主要使通过曝气控制装置使曝气间歇性产生单个大气泡，大气泡在上升过程中对膜表面的剪切力和传质效率明显高于普通的自由曝气产生的小气泡。

本发明所涉及的能够曝气控制装置包括曝气机，曝气控制器和曝气头等，它们组合后共同控制气泡大小、形状和频率。

本发明的特点是：

1.曝气控制装置简单，仅在传统曝气基础上增加简单的曝气控制装置，操作简单，可实施性强。

2.曝气能耗低，节约运行成本，较现有曝气方式节约曝气能耗。

3.膜污染控制效果好，膜过滤的选择性更高。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的本发明权利要求的曝气方法与传统自由曝气对膜过滤通量提高的比较；

图2为本发明实施例2所述的本发明权利要求的曝气方法与传统自由曝气对膜过滤效果的比较；

图3为本发明实施例3所述的本发明权利要求的曝气方法与传统自由曝气对抗污染性能的比较。

实施例

在本发明要求权限内，就本发明涉及的活塞流曝气技术与传统自由曝气方式进行比较试验，本发明涉及的活塞流曝气技术在膜通量提高、膜过滤效果和抗污染效果等方面具有明显的技术优势。

1.膜通量提高