[发明专利]一种膜生物反应器工艺的膜通量在线预测方法

说明书

一种膜生物反应器工艺的膜通量在线预测方法，其包括：1)建立膜生物反应器工艺中膜组件的膜通量模型；2)将所述膜通量模型嵌入膜生物反应器工艺的仿真平台；3)将在线采集进水数据和运行数据，作为向所述仿真平台的输入值，根据所述膜通量模型获得膜通量预测结果。本发明结合进水及运行条件在线预测膜通量，经验证，膜通量预测结果和实测结果的趋势一致，能够较理想地趋近现场的真实运行状况，因此，本发明可实时了解膜组件的膜污染程度，并预测膜清洗的效果，有助于膜污染的防治。

技术领域

本发明属于污水生化处理和计算机仿真技术领域，具体涉及一种膜生物反应器工艺的膜通量在线预测方法。

背景技术

膜生物反应器工艺(简称MBR反应器或MBR工艺)是一种在污水处理领域应用广泛的生化处理工艺，它用膜组件代替二次沉淀池的固液分离作用，通过一定的过膜压力，将悬浮液中的固体物质截留在膜组件上，而让水通过膜组件，起到固液分离的作用，同时能够在反应器内维持高浓度的活性污泥悬浮液，提高生化处理效率。

膜通量是MBR工艺中的一项重要运行参数，其物理意义是通过单位面积膜组件的水量。膜通量直接关系到出水的稳定与达标。随着反应的进行，膜组件上截留的固体物质数量会逐渐增多，形成俗称“滤饼”的膜污染现象。膜污染会降低膜组件的膜通量，降低MBR反应器的分离效率，最终影响出水水质的稳定达标。因此需要定期对膜进行清洗，缓解因膜污染引起的膜通量降低。常见的方式是通过截面空气错流(空气流向与膜组件平行)和反冲洗(水流在反冲洗泵作用下透过膜组件，方向与正常的过膜水流方向相反)，其作用都是将膜组件表面形成的滤饼冲刷下来，在缓解膜污染的同时，也使固体物质回到MBR反应器的悬浮液中去，维持悬浮液的微生物浓度以保证处理过程的正常进行。

传统的定时清洗方式，容易产生过度清洗的问题，气洗或水洗的流量过大，一方面造成能耗的浪费，另一方面过高的气洗量在MBR池造成过量曝气的局面，促进活性微生物的内源呼吸，对维持活性污泥是不利的，也不利于反硝化脱氮，影响出水水质。因此，理想的膜清洗方式是结合膜通量，实时了解到膜通量的大小，在膜通量降低到一定程度后再予以清洗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膜生物反应器工艺的膜通量在线预测方法，建立膜通量数学模型，借助仿真手段，并结合在线采集到的进水数据和运行数据，预测膜组件表面的滤饼质量和膜通量随运行时间的变化，从而实时了解膜污染的程度和膜清洗的效果，为MBR工艺的实施运行提供指导，提高运行水平。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种膜生物反应器工艺的膜通量在线预测方法，其包括：

1)建立膜生物反应器工艺中膜组件的膜通量模型；

2)将所述膜通量模型嵌入膜生物反应器工艺的仿真平台；

3)将在线采集的进水数据和运行数据，作为向所述仿真平台的输入值，根据所述膜通量模型获得预测结果；

所述进水数据包括进水流量、颗粒有机物浓度、异养菌、自养菌浓度、溶解性有机物浓度、氨氮浓度和硝态氮浓度。其中，进水异养菌、自养菌浓度可视为0，进水流量和出水流量可通过流量计测得瞬时流量，进水有机物浓度可通过在线COD仪测得，进水氨氮浓度可通过在线氨氮仪测得。所述运行数据包括空气流量、反冲洗流量，均可通过流量计测得瞬时流量。

膜通量模型的数学表达式如下：

式中：

J是膜组件的膜通量，单位m³/m².d；

ΔP是过膜压力，单位kPa；

A_m是膜组件的表面积，单位m²；

μ为水的粘度，单位Pa.d；