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用于使所浸没膜曝气的改进系统技术方案

技术编号:22568939 阅读:18 留言:0更新日期:2019-11-16 13:45
本发明专利技术描述一种用于对所浸没膜曝气的系统。其包括:用于供应压缩空气的装置;对所浸没膜曝气的至少一个孔口;将空气从空气供应装置供给至少一个曝气孔口的管;打开或关闭管与周围空气之间的孔口的第一阀;配置为测量管中压力的压力传感器。该系统配置为执行从管排出固体材料操作的至少一次迭代,排出至少包括:停止向管供应压缩空气并打开第一阀,导致管中压力降低以及液体渗透进管;关闭第一阀并恢复向管供应压缩空气,导致管中压力增加并通过至少一个曝气孔口从管排出液体。该系统特征在于,包括处理器,其配置为从所述压力传感器接收在排出操作期间执行的压力测量并且基于压力测量与高于或等于液体柱静水压的至少一个压力阈值比较来检测曝气系统异常。

Improved system for aeration of submerged membrane

A system for aeration of an immersed membrane is described. It includes: a device for supplying compressed air; at least one orifice for aeration of the submerged membrane; a pipe for supplying air from the air supply device to at least one aeration orifice; a first valve for opening or closing the orifice between the pipe and the surrounding air; a pressure sensor configured to measure the pressure in the pipe. The system is configured to perform at least one iteration of the operation of discharging solid materials from the pipe, and the discharge at least includes: stopping the supply of compressed air to the pipe and opening the first valve, causing the pressure in the pipe to decrease and the liquid to penetrate into the pipe; closing the first valve and resuming the supply of compressed air to the pipe, causing the pressure in the pipe to increase and discharging the liquid from the pipe through at least one aeration orifice. The system is characterized in that it includes a processor configured to receive a pressure measurement performed during the discharge operation from the pressure sensor and detect an abnormality of the aeration system based on the pressure measurement compared with at least one pressure threshold higher than or equal to the hydrostatic pressure of the liquid column.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使所浸没膜曝气的改进系统
本专利技术涉及所浸没膜领域。本专利技术更具体地涉及防止所浸没膜曝气装置的堵塞。
技术介绍
称为“浸没式”的膜是本领域技术人员公知的并且其能够过滤或澄清流出物。流出物的处理可以要么直接进行要么结合物理化学凝结处理和/或生物处理来进行。所浸没膜尤其用于膜生物反应器。膜生物反应器例如用于过滤污染物或废水。通过膜对流出物的过滤引起材料在过滤器表面上的积聚以及留存材料在膜附近的浓缩。这种现象被称为“淤积”。这种淤积现象引起许多负面影响:装置的能量成本增加、过滤液压能力降低、或甚至在最关键的情况下关停装置。因此,这种现象导致膜的使用寿命缩短。清洗膜可能同样在试剂和劳动力方面被证明是昂贵的。因此,防止和/或掌握材料在所浸没膜的过滤器表面上的这种浓缩现象对于所浸没膜的操作者来说是一个最重要的问题。被称为“膜空气冲刷”的技术能够减轻该问题。该技术在于将空气从膜的底部吹送至顶部,以使膜经受气液两相上升流动。该流动可能包含中等尺寸至大尺寸的气泡和/或口袋流(液体流与大气袋交替),并且可以获得以下效果:-在膜周围的气升式膜周围产生液体湍流和循环,以便排泄材料并减少材料在膜中的浓缩现象;这里的气升式循环的特征在于气泡在膜表面的向上运动;这些气泡将液体从膜的底部驱动到顶部,这导致在膜基部处吸引含杂较少的液体;因此,在膜附近产生了对液体以及液体所含悬浮材料的更新;-产生与膜表面相切的液体循环,以限制在过滤器表面上的沉积,产生伪切向型过滤;-通过气泡下方的压力局部微小减小而在气泡和膜之间的界面处产生局部湍流,以消除沉积在膜上的材料和/或限制其沉积;-对膜进行机械扰动,以消除已经积聚并浓缩在过滤器表面上及其近处环境中的材料。因此,膜曝气技术能够防止淤积现象,因此构成对所浸没膜操作的关键功能,并且对于所浸没膜的操作者来说是一个主要的技术和经济挑战。因此,这种曝气功能的任何故障都必然涉及停止过滤。然而,由于这些曝气装置浸没在具有悬浮材料的浓缩液体介质中,因此这些曝气装置随着时间的推移而变得堵塞。例如,在停止曝气装置时,材料,例如生物污泥,能够渗透到装置中并且之后难以排出。在存在空气的情况下,捕集在曝气装置中的这些材料在曝气装置的管和/或扩散器中变干,这使得材料的排空更加困难。空气扩散器的该堵塞是有问题的。事实上,这可能导致曝气管中的压头损失,从而降低能量效率并增加装置的能量消耗。在极端情况下,空气扩散器的部分或完全阻塞导致在阻塞的空气扩散器上方完全停止对膜的曝气。在没有曝气的情况下,会发生非常迅速的“积淀”,也就是说,在已经停止曝气的膜附近浓缩并逐渐脱水的材料的快速积聚,而水则是通过过滤排出。完全阻塞空气扩散器的情况强制过滤车间停工,以便手动操作清洗扩散器和/或膜,这是耗时且费力的。此外,这些操作产生物理损坏膜、试剂消耗的风险,并且最终产生显著降低膜的使用寿命的风险。膜供应商操作员手册建议监测空气扩散器的堵塞,特别是监测空气管中的压头损失的增加。该解决方案在于借助压力计测量膜曝气管中的空气压力并监测压力随时间的增加。如果所述空气管设置有压力传感器,则变型在于视觉上和/或自动地监测膜曝气管中的压力的演变曲线。在压力过度增加的情况下,可能存在堵塞并且必须触发手动清洁操作。然而,堵塞测量的灵敏度受到限制,特别受管中压力的自然变化的限制,其尤其取决于:-在以可变流率进行曝气以减少电力消耗的情况下的空气流率,-排入空气管的空气的温度;-在膜反应器中的液体深度具有较大潮差的情况下膜反应器中的水深。因此,压力信号自然地变化,这降低了操作者基于操作中的空气管中的压力曲线快速诊断空气扩散器的堵塞的能力。此外,该技术仅能够在尚未太晚之前检测到已经发生于空气扩散器的管的堵塞,但是不能防止形成堵塞。为了防止在上游侧阻挡空气扩散器,本领域技术人员还知道能够基于润湿并排出留存在空气管中的材料来清洁空气扩散器的解决方案。第一种解决方案在于完全关闭装置,然后沿着扩散器的方向将清洁水注入空气管中,以迫使困陷于空气扩散器中的材料排出。该解决方案具有许多缺点。首先,该操作必须手动进行,这会产生成本并限制进行清洁的频率。此外,效果是有限的,因为水将倾向于自然地流过未堵塞的孔口而不是通过被堵塞的孔口。这限制了对堵塞孔口的清洁。最后,在该解决方案中,材料倾向于朝空气管的端部积聚,而不是通过小尺寸的孔口排出。这会产生曝气管端部的累积堵塞。第二种解决方案在于实现对空气扩散器的受迫灌水/排水,也就是说,连续地:-通过降低空气管中的压力和/或将所述管排气至大气压力实现空气扩散器和空气管受迫局部灌水;因此,空气管中的压力变得低于由水柱产生的静水压,并且水柱实现了影响对管的灌水;-然后通过快速恢复空气管中的压力实现受迫排水,以通过空气扩散器将水和材料从管排出。通常通过致动阀来执行空气管中的压力降低然后恢复,该阀构造成允许或防止受压空气到达管中并且允许或防止处于大气压力的空气进入管中。该选项的优点是在灌水阶段期间在所有孔口上同时施加相同的压力。该解决方案的另一个优点是其可以根据以下程序自动地并且在工业规模上执行:-局部停止向管的空气供应;-局部打开设置在曝气管线上的阀,以将管排气到大气压力;-然后关闭所述阀并恢复曝气。该自动化解决方案的缺点在于,在阀发生故障的情况下可能有缺陷地执行灌水。例如,如果出现以下情况,则可能出现故障:-阀的部分和/或过慢的打开不能使空气管充分灌水并相应地减少排出液体体积;-缓慢关闭降低了液体的排出速度,从而降低了装置的效率,甚至通过迫使材料进入空气管而加速了空气扩散器的堵塞;-空气管的过短灌水时间不能使管中的干燥材料必要且充分润湿以便于其排空。如果灌水/排水过程自动执行但不监测其有效性,则在发生故障的情况下该过程会显著减弱。如果未检测到该故障,则这可能被证明对于所浸没膜的功能而言是至关重要的。受迫灌水/排水程序可由操作员手动监视。但是,使用操作员监视灌水/排水操作具有以下缺点:-劳动力成本,-监测不能实时进行,-必然有限的监控频率,这会延迟故障检测,-由于操作员的评估裕度而导致的风险因素。这些因素限制了受迫灌水/排水解决方案的预防属性。因此,需要一种用于通过受迫灌水/排水操作以自动防止膜堵塞的膜曝气的系统,其中自动检测受迫灌水/排水系统的任何异常。
技术实现思路
为此,本专利技术描述了一种用于对浸没在液体柱中的膜进行曝气的曝气系统,包括:用于供应压缩空气的装置;至少一个曝气孔口,其用于对所浸没膜进行曝气;管,其构造成将空气从空气供应装置供应至少一个曝气孔口;第一阀,其构造成打开或关闭管与周围空气之间的孔口;压力传感器,其构造为测量管中的压力;所述系统构造成执行对管的固体材料排出操作的至少一次迭代,所述排出至少包括:停止本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于对浸没在液体柱(211)中的膜(210)进行曝气的系统(200),包括:/n-用于供应压缩空气的装置(220);/n-至少一个孔口(230),其用于使所浸没膜曝气;/n-管(240),其构造成将空气从空气供应装置供给至所述至少一个曝气孔口;/n-第一阀(250),其构造成打开或关闭所述管与周围空气之间的孔口;/n-压力传感器(260),其配置为测量所述管中的压力;/n所述系统配置为执行从管排出固体材料的操作的至少一次迭代,所述排出包括至少:/n-停止向所述管中供应压缩空气并打开所述第一阀,从而导致管中压力降低以及液体渗透进所述管中;/n-关闭所述第一阀并恢复在所述管中供应压缩空气,从而导致管中压力增加以及通过所述至少一个曝气孔口从所述管排出液体;/n所述系统的特征在于,其包括处理器(270),所述处理器配置成从所述压力传感器接收在所述排出操作期间执行的压力测量并基于所述压力测量与高于或等于所述液体柱的静水压的至少一个压力阈值的比较来检测所述曝气系统的异常。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170106 FR 17501401.一种用于对浸没在液体柱(211)中的膜(210)进行曝气的系统(200),包括:
-用于供应压缩空气的装置(220);
-至少一个孔口(230),其用于使所浸没膜曝气;
-管(240),其构造成将空气从空气供应装置供给至所述至少一个曝气孔口;
-第一阀(250),其构造成打开或关闭所述管与周围空气之间的孔口;
-压力传感器(260),其配置为测量所述管中的压力;
所述系统配置为执行从管排出固体材料的操作的至少一次迭代,所述排出包括至少:
-停止向所述管中供应压缩空气并打开所述第一阀,从而导致管中压力降低以及液体渗透进所述管中;
-关闭所述第一阀并恢复在所述管中供应压缩空气,从而导致管中压力增加以及通过所述至少一个曝气孔口从所述管排出液体;
所述系统的特征在于,其包括处理器(270),所述处理器配置成从所述压力传感器接收在所述排出操作期间执行的压力测量并基于所述压力测量与高于或等于所述液体柱的静水压的至少一个压力阈值的比较来检测所述曝气系统的异常。


2.根据权利要求1所述的系统,其用于对所浸没膜进行曝气,包括至少一个传感器(280),所述至少一个传感器感测所述液体柱中的液体高度,并且其中所述处理器配置为计算高于或等于所述液体柱的作为所述液体柱的高度的函数的所述静水压的所述至少一个压力阈值。


3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统,其用于对所浸没膜进行曝气,其中,高于或等于所述液体柱的所述静水压的所述至少一个压力阈值是对应于在供应压缩空气期间所述管中的预期压力的第一压力阈值(P1)。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统,其用于对所浸没膜进行曝气,其中,所述处理器还配置为基于压力测量与第二压力阈值(P0)的比较来检测所述曝气系统的异常,所述第二压力阈值表示在降低所述管中的压力的第一步骤之后所述管中的预期压力。


5.根据权利要求4所述的曝气系统,其中,所述处理器配置为计算:
-第一时间(T1),其表示在触发停止向所述管中供应压缩空气并打开所述第一阀之后所述管中的压力变得低于所述第一压力阈值的时刻;
-第二时间(T2),其表示在触发停止向所述管中供应压缩空气并打开所述第一阀之后所述管中的压力达到第二压力阈值的时刻。


6.根据权利要求5所述的曝气系统,其中,所述处理器配置为如果所述第二时间(T2)和所述第一时间(T1)之间的差值低于第一持续时间阈值(DS1),则检测到异常,所述第一持续时间阈值表示在所述第一阀正确操作且停止供应压缩空气的情况下的预期最大压力减小持续时间。


7.根据权利要求5和6中任一项所述的曝气系统,其中,所述处理器配置为计算第三时间(T3),所述第三时间表示在触发关闭所述第一阀并恢复向所述管中供应压缩空气之后所述管中的压力变得高于所述第二压力阈值的时刻。


8.根据权利要求7所述的曝气系统,其中,所述处理器配置为如果所述第三时间(T3)和所述第二时间(T2)之间的差值低于表示预期最小管润湿时间的第二持续时间阈值(DS2a)或高于表示预期最大管润湿时间的第三持续时间阈值(DS2b),则检测到异常。


9.根据权利要求7和8中任一项所述的曝气系统,其中,所述处理器配置为计算第四时间(T4),所述第四时间表示在触发关闭所述第一阀并恢复向所述管中供应压缩空气之后所述管中的压力变得高于...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·朗格莱
申请(专利权)人:苏伊士集团
类型:发明
国别省市:法国;FR

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