專利名稱：：恒流超濾的方法及其設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)和水處理領(lǐng)域，特別是涉及恒流超濾的方法及其設備。目前最普遍的超濾方法是恒壓超濾，即在整個超濾過程中膜透過液一側(cè)直通大氣，且在運行過程中，組件的平均操作壓力一般不變，恒壓超濾時，膜透水率隨時間呈對數(shù)關(guān)系變化，開始時膜透水率降低得很快，后變化緩慢。如KazuoYamamoto等在用膜生物反應器處理生活污水時發(fā)現(xiàn)，膜透水率在前半小時內(nèi)就降低了18％，而后2小時內(nèi)僅降低19％(參見《水科學與技術(shù)》1989年21卷43-54頁)。又如天津紡織工學院的李淑莉等在用聚砜膜超濾黃連藥液時，藥液的膜通量在前30秒內(nèi)降低35％，后40秒內(nèi)僅降低8％(參見《膜分離技術(shù)在中藥和保健品生產(chǎn)中應用研討會論文集》1998年)。膜透水率的這種變化可能主要是因為超濾開始時料液中的污染物在壓力作用下隨透過液向膜面遷移，從而被膜吸附或沉積在膜表面，最終增大了膜的過濾阻力。污染物向膜面遷移的推動力是膜的操作壓力，壓力越大，污染物向膜面遷移的推動力越大，即加速度越大，污染物到達膜面越快、越多，膜的過濾阻力降低得也越快、越多，所以超濾開始后膜透水率降低得也越快、越多。本發(fā)明的目的在于提供一種恒流超濾的方法及其設備，通過降低膜操作壓力，對超濾實行恒流控制，即在一個運行周期內(nèi)保持膜透水率不變來減小膜的過濾阻力，提高膜產(chǎn)水量。恒壓超濾時由于膜透過液一側(cè)直通大氣，膜透過液一側(cè)所受的反向相對壓力為零，所以膜的平均壓力為組件進出口壓力的平均值。恒壓超濾開始時，污染物在壓力的作用下迅速向膜面遷移，而被膜吸附或堵塞住膜孔或沉積在膜表面，使得膜的過濾阻力很快增大，膜透水率急劇降低；恒流超濾開始時，膜所受的平均壓力小于恒壓超濾時膜所受的平均壓力，因而污染物向膜面遷移的加速度較小，膜的過濾阻力增加比較平緩，膜透水率變化較小，所以恒流超濾能提高膜透水量。恒流超濾就是超濾過程中一直保證膜生物反應器進、出水水量相等，本發(fā)明就是通過保證設備里的流量計9-2和9-3讀數(shù)相同來實現(xiàn)恒流超濾的。實現(xiàn)恒流超濾的方法有以下三種1、如圖1所示，通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵7-2的流量來改變膜的操作壓力，以保證流量計9-2和9-3讀數(shù)相同。超濾開始時，泵7-2流量較小，所以膜所受的壓力較小。隨著膜過濾阻力的增加，膜透水率越來越低，這時要不斷增大循環(huán)泵7-2的流量和調(diào)節(jié)閥8-2開關(guān)的大小，以增大操作壓力，并定期打開反清洗泵7-3，對膜15進行清洗，以此來降低膜的過濾阻力，保證膜透水率不變，從而保證流量計9-2和9-3讀數(shù)相同。2、如圖1所示，通過調(diào)節(jié)透過液閥8-3開關(guān)的大小來控制膜的操作壓力，來保證流量計9-2與9-3讀數(shù)相同。超濾開始時，閥8-3開得很小，膜所受的反向壓力較大，所以膜的操作壓力較小。隨著膜過濾阻力的增加，膜透水率越來越低，這時要不斷調(diào)大閥8-3開關(guān)，通過減小膜的反向壓力來增大操作壓力，同時打開反清洗泵7-3，對膜15進行清洗，以此來減小膜的過濾阻力，保證膜透水率不變，從而保證流量計9-2與9-3讀數(shù)相同。3、如圖2所示，通過脈沖泵7-4來控制膜的操作壓力，以保證流量計9-2和9-3讀數(shù)相同。超濾開始時，由于穩(wěn)定的濃差極化層和凝膠層還未形成，膜透水率較脈沖泵7-4的流量高，脈沖泵7-4起到了第二種恒流超濾方法中閥8-3的截流作用，給膜施加了一個反向壓力，從而降低了膜的操作壓力。隨著膜過濾阻力的增加，膜透水率越來越低，為了保證流量計9-2和9-3讀數(shù)相同，脈沖泵7-4施加給膜的反向壓力越來越小，甚至起到抽吸作用，此時相當于給膜施加了一個正向壓力，從而增大膜的操作壓力，同時打開反清洗泵7-3，對膜15進行清洗，以此來減小膜的過濾阻力，膜透水率不變，從而保證流量計9-2與9-3讀數(shù)相同。在整個恒流超濾過程中，脈沖泵輸出的信號是一個脈沖波，相當于從透過液側(cè)給膜一個持續(xù)不斷的振動，有利于膜面污染物的脫落，起到了減小膜的過濾阻力的作用。本發(fā)明的三種恒流超濾的方法如下一、調(diào)節(jié)循環(huán)泵7-2流量的恒流超濾(1)．恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥8-4、閥8-5和閥8-6，開動進水泵7-1向裝有活性污泥的生物反應器2中注入廢水后，完全打開閥8-1、閥8-2、閥8-3和閥8-5，并開動循環(huán)泵7-2，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器14、閥8-5、泵7-2和閥8-1進入膜組件3中，透過膜15的透過液，經(jīng)膜組件3的透過液出口，通過打開的閥8-3和流量計9-2進入出水槽4中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件3的另一出口，通過閥8-2回流到生物反應器2中；然后調(diào)節(jié)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小，在壓力表10-1和10-2讀數(shù)平均值不大于0．1MPa的情況下保持流量計9-2與9-3的讀數(shù)相同，在此過程中，一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器2中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾一段時間后開始膜的反清洗，先完全打開閥8-2，再調(diào)循環(huán)泵7-2，使壓力表10-1讀數(shù)在0．05-0．1MPa之間，同時關(guān)閉閥8-3，打開閥8-6并開動反清洗泵7-3，調(diào)反清洗泵7-3使壓力表10-3讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透過液經(jīng)泵7-3和閥8-6進入膜組件3中，透過液透過膜15經(jīng)膜組件3的一出口，通過閥8-2進入生物反應器2中，反清洗一段時間后關(guān)閉反清洗泵7-3和閥8-6，打開閥8-3，調(diào)節(jié)循環(huán)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小同恒流超濾狀態(tài)時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器中的活性污泥加氧。二、調(diào)節(jié)透過液閥8-3開關(guān)大小的恒流超濾(1)．恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥8-3、閥8-4、閥8-5和閥8-6，開動進水泵7-1向裝有活性污泥的生物反應器2中注入廢水后，完全打開閥8-1、閥8-2和閥8-5，并開動循環(huán)泵7-2，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器14、閥8-5、泵7-2和閥8-1進入膜組件3中，透過膜15的透過液，經(jīng)膜組件3的透過液出口，通過打開的閥8-3和流量計9-2進入出水槽4中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件3的另一出口，通過閥8-2回流到生物反應器2中；然后調(diào)節(jié)泵7-2的流量和閥8-2開關(guān)的大小，在壓力表10-1和10-2讀數(shù)平均值不大于0．1MPa的情況下保持膜面流速達到實際需要的預定值，隨后一直調(diào)節(jié)閥8-3開關(guān)的大小，使流量計9-2與9-3的讀數(shù)相同，進行活性污泥的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器2中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾一段時間后開始膜的反清洗，先完全打開閥8-2，再調(diào)循環(huán)泵7-2，使壓力表10-1讀數(shù)在0．05-0．1MPa之間，同時關(guān)閉閥8-3，打開閥8-6并開動反清洗泵7-3，調(diào)節(jié)反清洗泵7-3使壓力表10-3讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透過液經(jīng)泵7-3和閥8-6進入膜組件3中，透過液透過膜15經(jīng)膜組件3的一出口，通過閥8-2進入生物反應器2中，反清洗一段時間后關(guān)閉反清洗泵7-3和閥8-6，打開閥8-3，調(diào)循環(huán)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小同恒流超濾狀態(tài)時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器中的活性污泥加氧。三、用脈沖泵7-4的恒流超濾(1)．恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥8-4、閥8-5和閥8-6，開動進水泵7-1向裝有活性污泥的生物反應器2中注入廢水后，完全打開閥8-1、閥8-2、閥8-3和閥8-5，并開動循環(huán)泵7-2，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器14、閥8-5、泵7-2和閥8-1進入膜組件3中，透過膜15的透過液，經(jīng)膜組件3的透過液出口，通過打開的閥8-3和流量計9-2進入出水槽4中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件3的另一出口，通過閥8-2回流到生物反應器2中；然后調(diào)節(jié)泵7-2的流量和閥8-2開關(guān)的大小，在壓力表10-1和10-2讀數(shù)平均值不大于0．1MPa的情況下保持膜面流速達到實際需要的預定值，隨后開動脈沖泵7-4并調(diào)節(jié)泵7-4流量，使流量計9-2與9-3的讀數(shù)相同，進行活性污泥的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器2中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾一段時間后開始膜的反清洗，先完全打開閥8-2，再調(diào)循環(huán)泵7-2，使壓力表10-1讀數(shù)在0．05-0．1MPa之間，同時關(guān)閉泵7-4和閥8-3，打開閥8-6并開動反清洗泵7-3，調(diào)節(jié)反清洗泵7-3使壓力表10-3讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透過液經(jīng)泵7-3和閥8-6進入膜組件3中，透過液透過膜15經(jīng)膜組件3的一出口，通過閥8-2進入生物反應器2中，反清洗一段時間后關(guān)閉反清洗泵7-3和閥8-6，打開閥8-3和泵7-4，調(diào)節(jié)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小同恒流超濾狀態(tài)時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器2中的活性污泥加氧。本發(fā)明中的三種恒流超濾方法可以組合使用。本發(fā)明中的膜材料為聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、磺化聚砜、氯甲基聚砜、醋酸纖維素、聚丙烯、聚乙烯和無機膜。本發(fā)明的分置式分離膜生物反應器包括進水槽1、生物反應器2、超濾膜組件3、出水槽4等，其特征在于調(diào)節(jié)循環(huán)泵(7-2)流量的恒流超濾和調(diào)節(jié)閥(8-3)開關(guān)大小的恒流超濾用的設備為在生物反應器2的一進口與流量計9-3連接，流量計9-3的另一端與進水泵7-1的另一端連接，泵7-1的另一端與進水槽1連接；在生物反應器2的出口通過管線與預濾器14連接，預濾器14的另一端與閥8-5連接，閥8-5的另一端連接一泵7-2，泵7-2的另一端連接一三通閥16，三通閥16的兩邊分別連接閥8-4和閥8-1，閥8-1通過管線與膜組件3的進口相接，在其管線上安裝一壓力表10-1，在閥8-1的兩端管線上分別通過管線與流量計9-1的兩端連接；在膜組件3的透過液出口，通過管線與一閥8-3連接，在其管線上安裝有一壓力表10-3，閥8-3的另一端連接一流量計9-2，流量計9-2的另一端接出的管線進入出水槽4中，出水槽4的一出口與一反清洗泵7-3連接，泵7-3的另一端連接閥8-6，閥8-6的另一端通過管線與膜組件3與閥8-3之間的管線相接；膜組件3的另一出口，通過管線與閥8-2連接，閥8-2的另一端連接一通入生物反應器2中的管線，在閥8-2與膜組件3之間的連接管線上有一壓力表10-2?；蛴妹}沖泵(7-4)恒流超濾時，再在閥(8-3)和流量計(9-2)之間加一脈沖泵(7-4)。如圖2。本發(fā)明的生物反應器2中還有一給活性污泥充氧的充氧裝置和溫度控制裝置，充氧裝置由曝氣器5和與之相連的曝氣頭6組成；溫度控制裝置包括溫度控制器11、加熱管12和冷凝管13，溫度控制器的探頭插入加熱管12內(nèi)，冷凝管13接自來水。動力系統(tǒng)包括進水泵7-1和循環(huán)泵7-2。進水泵7-1進口與進水槽1連接，出口與流量計9-3相連，而流量計9-3出口接生物反應器2進口。循環(huán)泵7-2進口接閥8-5，出口接三通，與放空閥8-4和膜單元的進口閥8-1相連。反清洗系統(tǒng)主要由反清洗泵7-3和與之相連的閥8-6組成，閥8-6通過四通與閥8-3、壓力表10-3和膜組件出口相連，反清洗泵7-3進口接出水槽4。在本發(fā)明中，生物反應器單元2中可安裝攪拌裝置，在循環(huán)泵7-2所造成的混合液循環(huán)足以讓膜生物反應器中的活性污泥混合液混合均勻時，可不安裝攪拌裝置。另外，閥8-4是一個放空閥，其作用是在膜生物反應器停止運行時放掉膜生物反應器中的活性污泥。生物反應器中活性污泥濃度取決于廢水的處理效果。本發(fā)明對膜生物反應器2(MBR)中采用恒流控制，不僅能實現(xiàn)MBR的進、出水水量平衡，保持生物反應器2中的活性污泥濃度和水力停留時間不變，減小了進水水量對生物反應器中微生物的沖擊，而且因為超濾開始時膜的平均壓力降低而減慢了膜過濾阻力增加的速度，大大延長了膜的反清洗周期，簡化操作程序，節(jié)省反清洗水，提高膜產(chǎn)水量。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述。圖1是本發(fā)明第一和第二兩種恒流超濾方法的工藝流程圖；圖2是本發(fā)明第三種恒流超濾方法的工藝流程圖；圖3是實施例1、2、3、4結(jié)果的膜透水量隨時間的變化曲線圖；圖4是實施例1、2、3、4結(jié)果的膜平均操作壓力隨時間的變化曲線圖。1．進水槽2．生物反應器3．膜組件4．出水槽5．曝氣器6．曝氣頭7-1．進水泵7-2．循環(huán)泵7-3．反清洗泵7-4．脈沖泵8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6．閥9-1、9-2、9-3．流量計10-1、10-2、10-3．壓力表11．溫度控制器12．加熱管13．冷凝管14．預濾器15．膜16．三通閥◇．恒壓控制△．恒流控制1□．恒流控制2×．恒流控制3實施例1．參見圖1。通過調(diào)節(jié)進水泵7-2流量來實現(xiàn)恒流超濾。(1)．恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥8-4、閥8-5和閥8-6，開動進水泵7-1向裝有30g活性污泥、有效容積為7升的生物反應器2中注入廢水，當活性污泥濃度達到5g／l時完全打開閥8-1、閥8-2、閥8-3和閥8-5，并開動循環(huán)泵7-2，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器14、閥8-5、泵7-2和閥8-1進入膜組件3中，透過膜15的透過液，經(jīng)膜組件3的透過液出口，通過打開的閥8-3和流量計9-2進入出水槽4中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件3的另一出口，通過閥8-2回流到生物反應器2中；然后調(diào)節(jié)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小，在壓力表10-1和10-2讀數(shù)平均值不大于0．1MPa的情況下保持流量計9-2與9-3的讀數(shù)相同，均為4．2升／小時，進行活性污泥的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器2中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾一段時間后開始膜的反清洗，先完全打開閥8-2，再調(diào)循環(huán)泵7-2，使壓力表10-1讀數(shù)在0．05MPa之間，同時關(guān)閉閥8-3，打開閥8-6并開動反清洗泵7-3，調(diào)節(jié)反清洗泵7-3使壓力表10-3讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透過液經(jīng)泵7-3和閥8-6進入膜組件3中，透過液透過膜15經(jīng)膜組件3的一出口，通過閥8-2進入生物反應器2中，反清洗一段時間后關(guān)閉反清洗泵7-3和閥8-6，打開閥8-3，調(diào)循環(huán)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小同恒流超濾狀態(tài)時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器中的活性污泥加氧。實施例1的控制參數(shù)見表1。膜透水量和平均壓力隨時間的變化曲線分別見圖3和圖4中的恒流控制1曲線。表1<tablesid="table1"num="001"><table>膜材料聚丙烯腈生物反應器中污泥濃度(g／l)5透過液中污泥濃度(mg／l)5溫度(℃)26膜面積(cm2)608反清洗前膜面流速(m／s)3．05膜透水量(l／h)4．2膜反清洗周期(h)5膜反清洗時間(s)25膜反清洗流量(ml／s)3．95</table></tables>從表1數(shù)據(jù)可計算出，通過調(diào)節(jié)進水泵7-2流量實現(xiàn)恒流控制時，5小時內(nèi)膜的透水量共4．2×5=21升，1次反清洗共用水3．95×25×1／1000=0．1升，則5個小時內(nèi)膜凈產(chǎn)水量21-0．1=20．90升。實施例2．請參見圖1，通過調(diào)節(jié)透過液閥8-3開關(guān)的大小實現(xiàn)恒流超濾。(1)．恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥8-3、閥8-4、閥8-5和閥8-6，開動進水泵7-1向裝有30克活性污泥且有效容積為7升的生物反應器2中注入廢水，當活性污泥濃度達到5g／l時完全打開閥8-1、閥8-2和閥8-5，并開動循環(huán)泵7-2，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器14、閥8-5、泵7-2和閥8-1進入膜組件3中，透過膜15的透過液，經(jīng)膜組件3的透過液出口，通過打開的閥8-3和流量計9-2進入出水槽4中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件3的另一出口，通過閥8-2回流到生物反應器2中；然后調(diào)節(jié)泵7-2的流量和閥8-2開關(guān)的大小，在壓力表10-1和10-2讀數(shù)平均值等于0．1MPa的情況下，保持膜面流速3．05m／s，隨后一直調(diào)節(jié)閥8-3開關(guān)的大小，使流量計9-2與9-3的讀數(shù)相同，均為4．2升／小時，進行活性污泥的恒流超濾，在此過程中，一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器2中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾5小時后開始膜的反清洗，先完全打開閥8-2，再調(diào)循環(huán)泵7-2，使壓力表10-1讀數(shù)在0．1MPa，同時關(guān)閉閥8-3，打開閥8-6并開動反清洗泵7-3，調(diào)節(jié)反清洗泵7-3使壓力表10-3讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透過液經(jīng)泵7-3和閥8-6進入膜組件3中，透過液透過膜15經(jīng)膜組件3的一出口，通過閥8-2進入生物反應器2中，反清洗25秒后關(guān)閉反清洗泵7-3和閥8-6，打開閥8-3，調(diào)節(jié)循環(huán)泵7-2的流量和閥8-2開關(guān)的大小同恒流超濾狀態(tài)時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器中的活性污泥加氧。實施例2的控制參數(shù)見表2。膜透水量和平均壓力隨時間的變化曲線分別見圖3和圖4中的恒流控制2曲線。表2<tablesid="table2"num="002"><table>膜材料聚丙烯腈生物反應器中污泥濃度(g／l)5透過液中污泥濃度(mg／l)5溫度(℃)26膜面積(cm2)608膜面流速(m／s)3．05膜透水量(l／h)4．2膜反清洗周期(h)5膜反清洗時間(s)25膜反清洗流量(ml／s)3．95</table></tables>從表2數(shù)據(jù)可計算出，通過調(diào)透過液閥8-3開關(guān)的大小來實現(xiàn)恒流控制時，5小時內(nèi)膜的透水量共4．2×5=21升，1次反清洗共用水3．95×25×1／1000=0．1升，則5個小時內(nèi)膜凈產(chǎn)水量21-0．1=20．90升。實施例3．參見圖2，用脈沖泵7-4來實現(xiàn)恒流超濾。1、恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥8-4、閥8-5和閥8-6，開動進水泵7-1向裝有30克活性污泥、有效容積為7升的生物反應器2中注入廢水，當活性污泥濃度達到5g／l時完全打開閥8-1、閥8-2、閥8-3和閥8-5，并開動循環(huán)泵7-2，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器14、閥8-5、泵7-2和閥8-1進入膜組件3中，透過膜15的透過液，經(jīng)膜組件3的透過液出口，通過打開的閥8-3和流量計9-2進入出水槽4中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件3的另一出口，通過閥8-2回流到生物反應器2中；調(diào)節(jié)泵7-2的流量和閥8-2開關(guān)的大小，在膜操作壓力即壓力表10-1和10-2讀數(shù)平均值等于0．1MPa的情況下使膜面流速達到3．05米／秒，隨后開動脈沖泵7-4并調(diào)節(jié)泵7-4流量，使流量計9-2與9-3的讀數(shù)相同，均為4．3升／小時，進行活性污泥的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器中的活性污泥加氧；2、膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾5小時后開始膜的反清洗，先完全打開閥8-2，再調(diào)循環(huán)泵7-2，使壓力表10-1讀數(shù)在0．08MPa，同時關(guān)閉泵7-4和閥8-3，打開閥8-6并開動反清洗泵7-3，調(diào)節(jié)反清洗泵7-3使壓力表10-3讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透過液經(jīng)泵7-3和閥8-6進入膜組件3中，透過液透過膜15經(jīng)膜組件3的一出口，通過閥8-2進入生物反應器2中，反清洗25秒鐘后關(guān)閉反清洗泵7-3和閥8-6，打開閥8-3和泵7-4，調(diào)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小同恒流超濾開始時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器中的活性污泥加氧。實施例3的控制參數(shù)見表3。膜透水量和平均壓力隨時間的變化曲線分別見圖3和圖4中的恒流控制曲線。表3<tablesid="table3"num="003"><table>膜材料聚丙烯腈生物反應器中污泥濃度(g／l)5透過液中污泥濃度(mg／l)5溫度(℃)26膜面積(cm2)608膜面流速(m／s)3．05膜透水量(l／h)4．3膜反清洗周期(h)5膜反清洗時間(s)25膜反清洗流量(ml／s)3．95</table></tables>從表3數(shù)據(jù)可計算出，用脈沖泵7-4來實現(xiàn)恒流控制時，5小時內(nèi)膜的透水量共4．3×5=21．5升，1次反清洗共用水3．95×25×1／1000=0．1升，則5個小時內(nèi)膜凈產(chǎn)水量21．5-0．1=21．4升。實施例4．本實施例在分離式膜生物反應器中采用恒壓操作，作為比較例。參見圖l。(1)．恒壓超濾關(guān)閉膜生物反應器中閥8-4、閥8-5和閥8-6，開動進水泵7-1向裝有30克活性污泥、有效容積為7升的生物反應器2中注入廢水后，當活性污泥濃度達到5g／l時完全打開閥8-1、閥8-2、閥8-3和閥8-5，開動循環(huán)泵7-2，開始對活性污泥混合液的超濾?；钚晕勰嗷旌弦航?jīng)過預處理器14、閥8-5、泵7-2和閥8-1進入膜組件3中，透過膜15的透過液，經(jīng)膜組件3的透過液出口，通過打開的閥8-3和流量計9-2進入出水槽4中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件3的另一出口，通過閥8-2回流到生物反應器2中；調(diào)節(jié)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小，使膜面流速為3．05m／s，膜平均操作壓力即壓力表10-1和10-2讀數(shù)的平均值0．1MPa，至此恒壓超濾正式開始；恒壓超濾過程中不斷調(diào)整進水泵7-1的流量使生物反應器2的液面保持在6升左右，即保持生物反應器2中活性污泥濃度5g／l不變，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒壓超濾1小時后開始膜的反清洗。先完全打開閥8-2，再調(diào)泵7-2，使壓力表10-1讀數(shù)大約在0．1MPa，關(guān)閉閥8-3，打開閥8-6，并開動反清洗泵7-3，同時調(diào)反清洗泵7-3使壓力表10-3讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽4中的一小部分透過液經(jīng)泵7-3和閥8-6進入膜組件3中，透過液透過膜15經(jīng)膜組件3的一出口，通過閥8-2進入生物反應器2中，反清洗25秒后關(guān)閉反清洗泵7-3和閥8-6，并完全打開閥8-3，調(diào)泵7-2流量和閥8-2開關(guān)的大小，使膜面流速為3．05m／s，膜平均操作壓力0．1MPa，開始下一個周期的恒壓超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭6給生物反應器中的活性污泥加氧。實施例4的控制參數(shù)見表4。膜透水量和平均壓力隨時間的變化曲線分別見圖3和圖4中的恒壓控制曲線。表4<tablesid="table4"num="004"><table>膜材料聚丙烯腈生物反應器中污泥濃度(g／l)5透過液中污泥濃度(mg／l)5膜面積(cm2)608膜面流速(m／s)3．05P平均(MPa)0．1膜反清洗周期(h)1膜反清洗時間(s)25膜反清洗流量(ml／s)3．95</table></tables>從圖3的膜透水量與時間的關(guān)系曲線可以計算出，恒壓控制時5個小時內(nèi)膜的透水量共19．05升，從表4數(shù)據(jù)又可計算出5次反清洗共用水3．95×25×5／1000=0．49升，則5個小時內(nèi)膜凈產(chǎn)水量19．05-0．49=18．56升。比較實施例1和實施例4的恒流超濾和恒壓超濾，可以發(fā)現(xiàn)在相同條件下通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵7-2流量來實現(xiàn)恒流超濾時，膜的產(chǎn)水量較恒壓超濾時的高12．6％。比較實施例2和實施例4的恒流超濾和恒壓超濾，可以發(fā)現(xiàn)在相同條件下通過調(diào)節(jié)透過液閥8-3開關(guān)的大小來實現(xiàn)恒流超濾時，膜的產(chǎn)水量較恒壓超濾時的高12．6％。比較實施例3和實施例4的恒流超濾和恒壓超濾，可以發(fā)現(xiàn)在相同條件下用脈沖泵7-4來實現(xiàn)恒流超濾時，膜的產(chǎn)水量較恒壓超濾時的高15．3％。權(quán)利要求1．一種恒流超濾的方法，其特征在于一、調(diào)節(jié)循環(huán)泵(7-2)流量的恒流超濾(1)．恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥(8-4)、閥(8-5)和閥(8-6)，開動進水泵(7-1)向裝有活性污泥的生物反應器(2)中注入廢水后，完全打開閥(8-1)、閥(8-2)、閥(8-3)和閥(8-5)，并開動循環(huán)泵(7-2)，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器(14)、閥(8-5)、泵(7-2)和閥(8-1)進入膜組件(3)中，透過膜(15)的透過液，經(jīng)膜組件(3)的透過液出口，通過打開的閥(8-3)和流量計(9-2)進入出水槽(4)中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件(3)的另一出口，通過閥(8-2)回流到生物反應器(2)中；然后調(diào)節(jié)泵(7-2)流量和閥(8-2)開關(guān)的大小，在壓力表(10-1)和(10-2)讀數(shù)平均值不大于0．1MPa的情況下保持流量計(9-2)與(9-3)的讀數(shù)相同，在此過程中，一直通過風機5和曝氣頭(6)給生物反應器(2)中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾一段時間后開始膜的反清洗，先完全打開閥(8-2)，再調(diào)循環(huán)泵(7-2)，使壓力表(10-1)讀數(shù)在0．05-0．1MPa之間，同時關(guān)閉閥(8-3)，打開閥(8-6)并開動反清洗泵(7-3)，調(diào)反清洗泵(7-3)使壓力表(10-3)讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽(4)中的一小部分透過液經(jīng)泵(7-3)和閥(8-6)進入膜組件(3)中，透過液透過膜(15)經(jīng)膜組件(3)的一出口，通過閥(8-2)進入生物反應器(2)中，反清洗一段時間后關(guān)閉反清洗泵(7-3)和閥(8-6)，打開閥(8-3)，調(diào)節(jié)循環(huán)泵(7-2)流量和閥(8-2)開關(guān)的大小同恒流超濾狀態(tài)時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭(6)給生物反應器中的活性污泥加氧；或二、調(diào)節(jié)閥(8-3)開關(guān)大小的恒流超濾(1)．恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥(8-3)、閥(8-4)、閥(8-5)和閥(8-6)，開動進水泵(7-1)向裝有活性污泥的生物反應器(2)中注入廢水后，完全打開閥(8-1)、閥(8-2)和閥(8-5)，并開動循環(huán)泵(7-2)，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器(14)、閥(8-5)、泵(7-2)和閥(8-1)進入膜組件(3)中，透過膜(15)的透過液，經(jīng)膜組件(3)的透過液出口，通過打開的閥(8-3)和流量計(9-2)進入出水槽(4)中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件(3)的另一出口，通過閥(8-2)回流到生物反應器(2)中；然后調(diào)節(jié)泵(7-2)流量和閥(8-2)開關(guān)的大小，在壓力表(10-1)和(10-2)讀數(shù)平均值不大于0．1MPa的情況下保持膜面流速達到實際需要的預定值，隨后一直調(diào)節(jié)閥(8-3)開關(guān)的大小，使流量計(9-2)與(9-3)的讀數(shù)相同，進行活性污泥的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭(6)給生物反應器(2)中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾一段時間后開始膜的反清洗，先完全打開閥(8-2)，再調(diào)循環(huán)泵(7-2)，使壓力表(10-1)讀數(shù)在0．05-0．1MPa之間，同時關(guān)閉閥(8-3)，打開閥(8-6)并開動反清洗泵(7-3)，調(diào)節(jié)反清洗泵(7-3)使壓力表(10-3)讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽(4)中的一小部分透過液經(jīng)泵(7-3)和閥(8-6)進入膜組件(3)中，透過液透過膜(15)經(jīng)膜組件(3)的一出口，通過閥(8-2)進入生物反應器(2)中，反清洗一段時間后關(guān)閉反清洗泵(7-3)和閥(8-6)，打開閥(8-3)，調(diào)循環(huán)泵(7-2)的流量和閥(8-2)開關(guān)的大小同恒流超濾狀態(tài)時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭(6)給生物反應器中的活性污泥加氧；或三、用脈沖泵(7-4)的恒流超濾(1)．恒流超濾關(guān)閉膜生物反應器的閥(8-4)、閥(8-5)和閥(8-6)，開動進水泵(7-1)向裝有活性污泥的生物反應器(2)中注入廢水后，完全打開閥(8-1)、閥(8-2)、閥(8-3)和閥(8-5)，并開動循環(huán)泵(7-2)，開始對活性污泥混合液的超濾，活性污泥混合液經(jīng)過預處理器(14)、閥(8-5)、泵(7-2)和閥(8-1)進入膜組件(3)中，透過膜(15)的透過液，經(jīng)膜組件(3)的透過液出口，通過打開的閥(8-3)和流量計(9-2)進入出水槽(4)中，濃縮的活性污泥經(jīng)膜組件(3)的另一出口，通過閥(8-2)回流到生物反應器(2)中；然后調(diào)節(jié)泵(7-2)流量和閥(8-2)開關(guān)的大小，在壓力表(10-1)和(10-2)讀數(shù)平均值不大于0．1MPa的情況下保持膜面流速達到實際需要的預定值，隨后開動脈沖泵(7-4)并調(diào)節(jié)泵(7-4)流量，使流量計(9-2)與(9-3)的讀數(shù)相同，進行活性污泥的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭(6)給生物反應器(2)中的活性污泥加氧；(2)．膜的反清洗在對活性污泥進行恒流超濾一段時間后開始膜的反清洗，先完全打開閥(8-2)，再調(diào)循環(huán)泵(7-2)，使壓力表(10-1)讀數(shù)在0．05-0．1MPa之間，同時關(guān)閉泵(7-4)和閥(8-3)，打開閥(8-6)并開動反清洗泵(7-3)，調(diào)節(jié)反清洗泵(7-3)使壓力表(10-3)讀數(shù)為0．1MPa，開始膜的反清洗，使出水槽(4)中的一小部分透過液經(jīng)泵(7-3)和閥(8-6)進入膜組件(3)中，透過液透過膜(15)經(jīng)膜組件(3)的一出口，通過閥(8-2)進入生物反應器(2)中，反清洗一段時間后關(guān)閉反清洗泵(7-3)和閥(8-6)，打開閥(8-3)和泵(7-4)，調(diào)節(jié)泵(7-2)流量和閥(8-2)開關(guān)的大小同恒流超濾狀態(tài)時一樣，開始下一個周期的恒流超濾，在此過程中一直通過風機5和曝氣頭(6)給生物反應器(2)中的活性污泥加氧。2．如權(quán)利要求1所述的恒流超濾的方法，其特征在于所述的膜為聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、磺化聚砜、氯甲基聚砜、醋酸纖維素、聚丙烯、聚乙烯或無機膜。3．如權(quán)利要求1所述的一種恒流超濾的方法專用設備，其分置式分離膜生物反應器包括進水槽(1)、生物反應器(2)、超濾膜組件(3)、出水槽(4)，其特征在于調(diào)節(jié)循環(huán)泵(7-2)流量的恒流超濾和調(diào)節(jié)閥(8-3)開關(guān)大小的恒流超濾用的設備為在生物反應器(2)的一進口與流量計(9-3)連接，流量計(9-3)的另一端與進水泵(7-1)的另一端連接，泵(7-1)的另一端與進水槽(1)連接；在生物反應器(2)的出口通過管線與預濾器(14)連接，預濾器(14)的另一端與閥(8-5)連接，閥(8-5)的另一端連接一泵(7-2)，泵(7-2)的另一端連接一三通閥(16)，三通閥(16)的兩邊分別連接閥(8-4)和閥(8-1)，閥(8-1)通過管線與膜組件(3)的進口相接，在其管線上安裝一壓力表(10-1)，在閥(8-1)的兩端管線上分別通過管線與流量計(9-1)的兩端連接；在膜組件(3)的透過液出口，通過管線與一閥(8-3)連接，在其管線上安裝有一壓力表(10-3)，閥(8-3)的另一端連接一流量計(9-2)，流量計(9-2)的另一端接出的管線進入出水槽(4)中，出水槽(4)的一出口與一反清洗泵(7-3)連接，泵(7-3)的另一端連接閥(8-6)，閥(8-6)的另一端通過管線與膜組件(3)與閥(8-3)之間的管線相接；膜組件(3)的另一出口，通過管線與閥(8-2)連接，閥(8-2)的另一端連接一通入生物反應器(2)中的管線，在閥(8-2)與膜組件(3)之間的連接管線上有一壓力表(10-2)；或用脈沖泵(7-4)恒流超濾時，再在閥(8-3)和流量計(9-2)之間加一脈沖泵(7-4)。4．如權(quán)利要求3所述的恒流超濾的方法專用設備，其特征在于所述的生物反應器(2)中還有一給活性污泥充氧的充氧裝置和溫度控制裝置。5．如權(quán)利要求3所述的恒流超濾的方法專用設備，其特征在于所述的充氧裝置由曝氣器(5)和與之相連的曝氣頭(6)組成。6．如權(quán)利要求4所述的恒流超濾的方法專用設備，其特征在于所述的溫度控制裝置為溫度控制器(11)、加熱管(12)和冷凝管(13)。全文摘要本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)和水處理領(lǐng)域,特別是涉及恒流超濾的方法及其設備。通過調(diào)節(jié)循環(huán)泵7－2或脈沖泵7－4流量,或調(diào)節(jié)閥8－3的開關(guān)大小,使流量計9－2與9－3的讀數(shù)相同,進行活性污泥的恒流超濾;一段時間后關(guān)閉閥8－3,打開閥8－6和反清洗泵7－3,進行膜的反清洗,反清洗一段時間后開始下一周期恒流超濾。本發(fā)明減少了膜的過濾阻力,延長了反清洗周期,簡化操作程序,提高膜產(chǎn)水量。文檔編號B01D61/18GK1280873SQ9910985公開日2001年1月24日申請日期1999年7月20日優(yōu)先權(quán)日1999年7月20日發(fā)明者劉忠洲,彭躍蓮申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心