[发明专利]动态膜生物反应器粗网滤膜过滤阻力测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对粗网滤膜的过滤阻力测试方法及装置，用于定量检测和评估动态膜生物反应器(DMBR)中粗网滤膜的过滤和污染特性，属于废水生物处理技术领域。

背景技术

膜生物反应器(MBR)已被广泛用于各类废水的处理，具有处理效果高、出水水质好、占地面积小等优点。然而，目前的微滤和超滤膜的价格普遍较高，并且由于不可避免存在膜污染，需要定期进行清洗和更换，从而增加了运行费用，在一定程度上限制了其大规模应用。近几年来，基于粗网材料应用的DMBR技术得到了迅速发展。DMBR区别于常规MBR之处主要在于采用较大孔径并且廉价的粗网材料(如钢丝网、尼龙、纱绢、无纺布等，孔径范围为10～200μm)和应用重力自流的低压过滤方式。这不仅大大节约了初期投资和运行成本，而且无需安装压力控制单元，从而简化了工艺。

DMBR的过滤原理是：液体在水头差驱动下通过粗网材料，而污泥被粗网材料截留下来并在其表面逐渐形成一层泥饼层，粗网材料与附着在其表面的生物膜泥饼层一起构成双层结构的粗网滤膜。由于泥饼层具有比粗网材料更细的内部孔隙结构，因此粗网滤膜的形成使更细小的物质也可以被有效截留，从而取得较好的过滤效果。另外，由于形成泥饼层的厚度和致密程度往往随着过滤时间的延长发生动态变化，因此这种粗网滤膜也被称为动态膜。DMBR的过滤作用主要是通过泥饼层实现，而粗网材料本身主要是作为泥饼层的支撑介质。尽管如此，不同粗网材料、工艺条件和污泥性质都会导致形成泥饼层厚度和形态结构的差异，从而影响粗网滤膜的过滤阻力。而污染阻力达到一定程度以后，跨膜压差(TMP)会迅速升高或膜通量快速减少，从而出现膜污染。可见，过滤阻力是衡量粗网滤膜过滤和抗污染性能的一个重要指标。

如图1所示，为传统气压型滤膜过滤阻力测试装置(气压型过滤装置)的结构示意图，常用于传统的微滤或超滤膜(孔径＜10μm)的过滤阻力的测试。该装置通过压力单元(通常为氮气罐9和气压计8)将滤膜14两端的TMP控制在一定水平；利用安装在过滤池1内部的搅拌器13进行高速搅拌，使污泥悬浮并尽量避免污泥直接在膜表面沉积；液体在恒TMP下流过滤膜进入收集容器3，而固体颗粒被截留下来；收集容器放置在带有数据在线采集功能的电子天平41上，随滤液体积的变化其重量也发生相应变化；电子天平与电脑连接，将采集的数据实时传输给电脑42并进行数据处理(将质量换算为体积)和记录。通过检测某一时刻t的膜通量，即单位时间通过单位面积滤膜的液体的体积，就可以根据Darcy方程计算出在t时刻膜的过滤阻力R_t：

Rt=TMPηJt]]>

其中，η为悬浮液粘度；J_t为t时刻的膜通量。跨膜压差TMP(Trans-Membrane Pressure Drop)是膜设备运行参数，被定义为驱动水透过膜所需的压力，为进水压力和过滤压力的差值。孔径较小的膜所需的跨膜压差也较大，在水温较低、通量较高以及发生污染时，跨膜压差也较高。

以上是针对传统MBR中采用的微滤或超滤膜的过滤阻力测试方法及其装置。由于DMBR中粗网滤膜的过滤方式和污染特性都显著不同于传统膜材料，常规的气压型过滤装置不能用于粗网滤膜过滤阻力的测试。而目前尚无专门针对粗网滤膜的过滤阻力测试方法及装置，本发明因此而来。

发明内容

本发明目的在于提供一种动态膜生物反应器粗网滤膜过滤阻力测试装置，解决了现有技术中DMBR中粗网滤膜的过滤阻力难以测试的问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种动态膜生物反应器粗网滤膜过滤阻力测试装置，包括过滤池、滤液收集装置和检测滤液收集装置变化的检测装置，所述过滤池近底部安装有粗网滤膜，所述粗网滤膜将过滤池分成处于粗网滤膜上端的污泥悬浮液区和处于粗网滤膜下端的滤液区；所述滤液区滤液收集入滤液收集装置，其特征在于所述过滤池外侧还设置有进行污泥培养的曝气池，所述曝气池内污泥悬浮液连续输送入过滤池的污泥悬浮液区中。

优选的，所述曝气池内设置微孔曝气头，所述微孔曝气头设置在曝气池底部，且通过气体输送管路与气泵连接；所述气泵经气体输送管路向曝气池内输送气体进行曝气培养。