[发明专利]利用脉冲气栓和全局通风进行的膜清洁

说明书

技术领域

本公开涉及膜过滤系统，更具体地涉及用来有效地清洁该系统中使用的膜的设备和方法，这是通过用气栓（gas slug）冲洗并伴随对浸没着膜的进料容器中的进料进行全局通风来实现的。

背景技术

膜对于废水处理的重要性正日益快速增长。现在众所周知的是，膜压力可以用来对污水进行有效三级处理，并提供优质排出物。然而，资金和运行成本可能令人望而却步。随着沉浸式处理工艺的出现，在一个阶段中结合生物和物理处理工艺的膜生物反应器有望更加紧凑、高效和经济（在沉浸式处理工艺中，膜模块被浸入一个大进料罐中，并通过施加到膜的过滤侧的抽吸或通过重力自流进料来收集滤液）。由于它们的通用性，膜生物反应器的尺寸范围可以从家庭（诸如化粪池系统）到社区和大规模的污水处理。

膜过滤处理工艺的成功很大程度上依赖于使用有效和高效的膜清洁方法。通常使用的物理清洁方法包括用液体渗透物或气体或其组合物逆流冲洗（逆流脉冲，逆流洗涤），用液体中气泡形式的气体擦洗或冲洗膜表面。典型地，在气体冲洗系统中，气体通常由鼓风机喷射到淹没膜模块的液体系统中，以形成气泡。这样形成的气泡然后向上行进，以擦洗膜表面，从而移去膜表面上形成的污垢物质。产生的剪切力很大程度上依赖于初始气泡速度、气泡尺寸和气泡施加的合力。为了改进擦洗效果，可以供应更多的气体。然而，此方法会消耗大量的能量。而且，在高浓度固体环境中，气体分配系统可能会逐渐被脱水固体阻塞或者在气流意外停止时即被阻塞。

而且，在高浓度固体环境中，在清洁滤液通过膜，剩下更高固体含量渗余物的过滤过程中，膜表面附近的固体浓差极化可能变得明显，导致渗透流通过膜的阻力增大。通过使用两相（气体-液体）流来清洁膜已解决了这些问题中的一些。

循环地提供气泡的循环通风系统需要降低能耗，同时仍要提供充足的气体以有效地擦洗膜表面。为了提供这样的循环操作，此类系统通常要求复杂的阀门布置结构和控制装置，这更增加了初始系统成本，和随后复杂阀门和所需的切换布置结构的维护费用。循环频率也受到大型系统中运行的机械阀门的限制。而且，已经发现循环通风不能有效地恢复膜表面。

发明内容

本文公开的方案和实施例力求克服或至少改善现有技术中的一些缺点，或至少给公众提供一种有用的替代方式。

根据本公开的一个方案，提供了一种膜过滤系统。膜过滤系统包括位于进料罐中的多个膜模块，所述膜模块中的至少一个具有位于其下集流管（header）下方的气栓发生器，所述气栓发生器被配置和布置成在膜模块中的所述至少一个内沿膜表面传送气栓；和全局通风系统，其被配置成独立于向所述气栓发生器提供气体的通风系统进行工作，所述全局通风系统被配置和布置成在整个所述进料罐中引起流体的全局循环流。

在一些实施例中，所述系统进一步包括：流速传感器，其被配置成监视来自所述多个膜模块的渗透流；和控制器，其与所述流速传感器连通，且被配置成响应从所述流速传感器接收的指示流速大于第一量的信号以激活所述全局通风系统，并被配置成响应从所述流速传感器接收的指示流速小于第二量的信号以停用所述全局通风系统。

在一些实施例中，所述多个膜模块被布置在搁架中，并且所述全局通风系统包括气体扩散器，该气体扩散器被配置成在膜模块的搁架之间传送气体，并且在一些实施例中，所述气体扩散器被配置成在同一搁架之间的相邻膜模块之间传送气体。

在一些实施例中，所述气体扩散器被配置成在所述膜模块下方传送气体。

在一些实施例中，所述控制器被配置成当所述流速大于约25升每平方米过滤膜表面面积每小时时，激活所述全局通风系统，并且在一些实施例中，所述控制器被配置成当流速小于大约25升每平方米过滤膜表面面积每小时时停用所述全局通风系统。

在一些实施例中，所述系统进一步包括：跨膜压力传感器，其被配置成监视所述膜模块中至少一个膜模块的膜上的压力；和控制器，其与所述跨膜压力传感器连通，且被配置成响应从所述跨膜压力传感器接收的指示跨膜压力大于第一量的信号以激活所述全局通风系统，并被配置成响应从所述跨膜压力传感器接收的指示跨膜压力小于第二量的信号以停用所述全局通风系统。

在一些实施例中，所述系统进一步包括：进料流速传感器，其被配置成监视供给到所述进料罐中的进料的流速；和控制器，其与所述进料流速传感器连通，且被配置成响应从所述进料流速传感器接收的指示进料流速大于第一量的信号以激活所述全局通风系统，并被配置成响应从所述进料流速传感器接收的指示进料流速小于第二量的信号以停用所述全局通风系统。