一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统及方法，包括MABR膜组件、供气单元、尾气单元、氧气利用效能在线计算单元。MABR膜组件(9)的一端为供气单元，另一端为尾气单元；供气单元和尾气单元均与氧气利用效能在线计算单元连接。与现有技术相比，本发明专利技术的优势在于：(1)无需停止工艺运行，无需外加药剂，即可实现MABR工艺氧气利用效能的实时检测；(2)检测MABR曝气剩余尾气中的氧含量，而非反应器内溶解氧浓度，能够更直接地反映MABR的氧气利用效能。效能。效能。

【技术实现步骤摘要】
一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统及方法


[0001]本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统及方法。

技术介绍

[0002]膜曝气生物膜反应器(MembraneAerated Biofilm Reactor,MABR)是一种新型污水处理技术。MABR利用曝气性膜材料作为供氧装置与生物膜的载体，提高了溶解氧与基质的扩散通量。在曝气膜两侧氧分压差的推动下，膜丝管腔内的氧透过膜壁扩散进入膜丝管腔外的液体中，在保持氧分压低于泡点压力的情况下，可实现向生物反应器的无泡供氧。
[0003]MABR膜能够在缺氧混合液中支持硝化和反硝化微生物在膜材料上生长。氧气从膜的空气侧透过膜后，扩散到污水侧，形成硝化细菌生物膜层。硝化细菌能够在富氧、低碳源层中将氨氮转化为硝酸盐氮。由于外部悬浮污泥混合液处于缺氧状态，反硝化细菌能够利用硝酸盐和污水中的碳源进行反硝化反应，从而实现同步硝化与反硝化过程。
[0004]经检索发现，申请号202010680869.0，申请日2020年7月15日的中国专利技术专利申请公开了一种测试MABR膜传氧性能的装置及方法，所述的装置包括反应器本体、循环单元、供气单元和进水单元，所述的反应器本体上设置有溶氧仪。该专利技术需要向反应器本体内投加脱氧剂和催化剂，进行脱氧反应后，再进行曝气，检测反应器内溶解氧浓度和硫酸根浓度，根据溶解氧浓度、硫酸根浓度等计算传氧性能。
[0005]但由于MABR工艺的同步硝化反硝化特征，MABR膜组件外部混合液处于缺氧状态，该工艺实际运行时的溶解氧浓度应稳定控制在0.3mg/L以下。因此，采用反应器内溶氧仪测量的混合液溶解氧浓度不能准确评估MABR工艺的传氧性能或氧气利用效率。同时，在实际运行的MABR工艺中投加脱氧剂和催化剂来检测其传氧性能可操作性不强，也不能够得到实时的MABR工艺氧气利用效能结果，监测MABR工艺的曝气运行效果。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中无法实时监测MABR工艺氧气利用效能，以及现有检测技术在实际运行中可操作性不强的问题，本专利技术旨在提供一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统及方法，以实现MABR工艺氧气利用效能的实时监测，进而为优化MABR工艺曝气和节能降耗运行打下基础。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统，其特征在于，包括MABR膜组件、供气单元、尾气单元、氧气利用效能在线计算单元。
[0009]进一步地，供气单元包括空气过滤器、鼓风机、鼓风机电表(带传感器)、空气流量计、电动球阀、空气压力传感器、空气温度传感器和供气管路。所述的空气过滤器、鼓风机、空气流量计、电动球阀、空气压力传感器、空气温度传感器依次布置在供气管路上；鼓风机电表(带传感器)布置在鼓风机上；鼓风机电表(带传感器)和空气流量计与PLC通过电气连
接。
[0010]进一步地，尾气单元包括汽水分离器、冷凝水排放电动球阀、冷凝水排放管路、空气流量计、空气压力传感器、空气温度传感器、尾气管路、尾气排放单元和尾气检测单元。所述的汽水分离器、空气流量计、空气压力传感器、空气温度传感器依次布置在尾气管路上；汽水分离器、冷凝水排放电动球阀依次布置在冷凝水排放管路上。所述的尾气排放单元和尾气检测单元并联与尾气管路连接。
[0011]进一步地，尾气排放单元包括尾气排放电动球阀和尾气排放管路。所述的尾气排放电动球阀布置在尾气排放管路上；尾气排放管路与尾气管路连接。
[0012]进一步地，尾气检测单元包括尾气检测电动球阀、干燥器、尾气采样气泵、样气过滤器、氧气浓度分析仪和尾气检测管路。所述的尾气检测电动球阀、干燥器、尾气采样气泵、样气过滤器、氧气浓度分析仪依次布置于尾气检测管路上；尾气检测管路与尾气管路连接；氧气浓度分析仪与PLC通过电气连接。所述的氧气浓度分析仪能够耐受尾气中2％～4％的二氧化碳含量，并具有温度补偿功能，控制样气温度在25℃左右。
[0013]进一步地，氧气利用效能在线计算单元包括PLC和终端显示器。所述的PLC通过电气与终端显示器连接。
[0014]进一步地，所述的鼓风机选用变频式鼓风机，并配有变频器。
[0015]本专利技术还提供一种检测MABR工艺氧气利用效能的方法，其特征在于：
[0016]S1、MABR膜组件供气、尾气排放和尾气检测的运行；
[0017]通过供气单元将空气传送至MABR膜组件底部，空气中的氧气透过膜组件的曝气膜丝传递至生物膜，同时空气自下而上穿过膜丝，直至膜组件顶部。
[0018]进一步地，MABR膜组件曝气后的尾气从膜组件顶部进入尾气单元：首先经过汽水分离器进行汽水分离，通过电动阀门将冷凝水排除系统；经过汽水分离器的尾气通过尾气管路依次经过空气流量计、压力传感器和温度传感器。
[0019]进一步地，当无需检测MABR工艺氧气利用效能时，关闭尾气检测管路电动球阀，开启尾气排放管路电动球阀，尾气通过尾气排放管路排入到空气中。
[0020]进一步地，当需要检测MABR工艺氧气利用效能时，关闭尾气排放管路电动球阀，开启尾气检测管路电动球阀，尾气进入尾气检测管路；尾气经过干燥器的预处理后，通过气泵进行样气采集，样气经过滤后进入氧气浓度分析仪，进行氧含量分析；剩余尾气通过尾气检测管路排入到空气中。
[0021]S2、MABR工艺氧气利用效能的计算方法；
[0022]将鼓风机电表、供气空气流量计和氧气浓度分析仪的实时数据传输至PLC，进行氧气利用效能计算，计算公式如下：
[0023][0024][0025][0026][0027]式(1)中，OTE为氧转移效率，即向MABR膜组件供给的空气中传递到生物膜的氧气比例，％；O
2,in
为进入MABR膜组件空气中的氧气百分含量，恒定值为20.9％；O
2,out
为MABR膜组件尾气中的氧气百分含量，％；F
v
为体积损失系数，通过式(2)进行计算。
[0028]式(3)中，OTR为氧转移速率，gO2/m2/h；Q
air
为空气流量，L/h；32为氧气的相对分子质量；22.4为气体标况摩尔体积常数；S
bf
为MABR生物膜面积，m2。
[0029]式(4)中，AE为鼓风机的充氧动力效率，kgO2/kWh；W为鼓风机能耗，kW。
[0030]进一步地，将PLC计算所得的OTE、OTR和AE结果传输至终端显示器，实现在线监测MABR工艺的氧气利用效能。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：(1)无需停止工艺运行，无需外加药剂，即可实现MABR工艺氧气利用效能的实时检测；(2)检测MABR曝气剩余尾气中的氧含量，而非反应器内溶解氧浓度，能够更直接地反映MABR的氧气利用效能。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种检测MABR工艺氧气利用效能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统，其特征在于：包括MABR膜组件、供气单元、尾气单元、氧气利用效能在线计算单元；MABR膜组件(9)的一端为供气单元，另一端为尾气单元；供气单元和尾气单元均与氧气利用效能在线计算单元连接；2.根据权利要求1所述的一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统，其特征在于：供气单元包括空气过滤器(1)、鼓风机(2)、带传感器的鼓风机电表(3)、空气流量计(4)、电动球阀(5)、空气压力传感器(6)、空气温度传感器(7)和供气管路(8)；所述的空气过滤器(1)、鼓风机(2)、空气流量计(4)、电动球阀(5)、空气压力传感器(6)、空气温度传感器(7)依次布置在供气管路(8)上；带传感器的鼓风机电表(3)布置在鼓风机(2)上；传感器的鼓风机电表(3)和空气流量计(4)与PLC(25)通过电气连接；尾气单元包括汽水分离器(10)、冷凝水排放电动球阀(11)、冷凝水排放管路(12)、空气流量计(13)、空气压力传感器(14)、空气温度传感器(15)和尾气管路(16)；冷凝水排放管路(12)设置在MABR膜组件(9)的出口处，所述的汽水分离器(10)、空气流量计(13)、空气压力传感器(14)、空气温度传感器(15)依次布置在尾气管路(16)上；汽水分离器(10)、冷凝水排放电动球阀(11)依次布置在冷凝水排放管路(12)上；氧气利用效能在线计算单元，包括PLC(25)和终端显示器(26)；所述的PLC(25)通过电气与终端显示器(26)连接。3.根据权利要求2所述的一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统，其特征在于：尾气单元还包括尾气排放单元和尾气检测单元；尾气排放单元包括尾气排放电动球阀(17)和尾气排放管路(18)；所述的尾气排放电动球阀(17)布置在尾气排放管路(18)上；尾气排放管路(18)与尾气管路(16)连接；尾气检测单元包括尾气检测电动球阀(19)、干燥器(20)、尾气采样气泵(21)、样气过滤器(22)、氧气浓度分析仪(23)和尾气检测管路(24)；所述的尾气检测电动球阀(19)、干燥器(20)、尾气采样气泵(21)、样气过滤器(22)、氧气浓度分析仪(23)依次布置于尾气检测管路(24)上；尾气检测管路(24)与尾气管路(16)连接；氧气浓度分析仪(23)与PLC(25)通过电气连接；所述的尾气排放管路(18)和尾气检测管路(24)并联与尾气管路(12)连接。4.根据权利要求1所述的一种检测MABR工艺氧气利用效能的系统，其特征在于：通过供气单元将空气传送至MABR膜组件(9)底部，空气沿膜丝腔内自下而上，直至MABR膜组件(9)顶部，之后进入尾气单元；尾气依次通过汽水分离器(10)、空气流量计(13)、空气压力传感器(14)、空气温度传感器(15)，尾气中的冷凝水通过冷凝水排放电动球阀(11)排出；当检测MABR膜组件的氧气利用效能时，关闭尾气排放电动球阀(17)，开启尾气检测电动球阀(19)；尾气经过干燥器(20)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琬琳，穆永杰，张丽丽，薛晓飞，李凌云，于弢，曹天宇，
申请(专利权)人：北控水务中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：