使用错流的浸没式膜的操作制造技术

一种浸没式膜过滤系统的操作方法，包括提供通过膜表面的液体流(例如，再循环流)以清洁或帮助清洁所述膜表面的步骤。由于由外向内的浸没式膜能有效地从出水中过滤出干净水，因此它们也能使出水脱水。为了避免固体浓度过高，大多数浸没式膜系统需要将一定量的流出液体再循环回到膜的上游区域。这通常被称为再循环流动，并且例如，与膜生物反应器(MBR)中的回流活性污泥(RAS)的流动相关联。在本文中所述的系统和方法中，我们控制再循环流动以使其具有足够的能量来冲刷膜表面，从而将其向膜提供液体和冲刷膜表面的用途相结合。体和冲刷膜表面的用途相结合。体和冲刷膜表面的用途相结合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用错流的浸没式膜的操作


[0001]本专利技术涉及浸没式膜过滤器及其操作方法。

技术介绍

[0002]以下段落并不承认其中讨论的任何内容是现有技术或本领域技术人员的知识的一部分。
[0003]浸没式膜通常采用平板或中空纤维的形式。典型的应用包括过滤地表水以生产饮用水和在膜生物反应器(MBR)中处理废水。在这些应用中，膜通常具有在微滤或超滤范围内的孔。在美国专利5,639,373中说明了中空纤维组件的一些示例。在美国专利6,287,467中说明了平板组件的一些示例。在使用中，将包括许多膜的组件浸入待过滤液体的开放槽中。渗透物通过重力、虹吸管或连接至膜的内表面的渗透泵排出。
[0004]与大多数膜系统一样，浸没式膜容易造成膜孔的沉积(fouling)。此外，当过滤诸如混合液等具有高浓度悬浮固体的液体时，在膜组件的部分中会形成脱水污泥袋。虽然沉积是膜孔的局部问题，但是淤积(sludging)是横跨在组件中的多个膜之间并且干扰新鲜进料液流入组件的部分中的更大的固体堆积。例如，在至少一个方向上，淤积区域可以超过10cm宽。通常在浸没式组件下方提供气泡以帮助抑制沉积和淤积。然而，特别地，当膜生物反应器中的处理条件变化时，仍然会出现淤积。尽管持续地曝气，但是显著淤积的区域会随着时间的推移而扩大，直到将膜组件从槽中取出进行物理去淤。
[0005]国际公开号WO 2017/049408 A1，膜过滤器的操作方法，说明了一种具有波纹状表面的浸没式平板膜。膜可以组装在一起而形成组件、块和盒。说明了膜的各种操作方法，包括曝气以抑制沉积或淤积。
[0006]国际公开号WO 2020/006628 A1，紧密间隔的平板浸没式膜和小气泡曝气，说明了使用小气泡来保持紧密间隔的膜的渗透率。

技术实现思路

[0007]本概述旨在向读者介绍本专利技术及随后的详细说明，但不限制或限定所要求保护的专利技术。
[0008]膜系统需要对膜的外表面进行清洁，以从膜的外表面不断地去除固体，从而实现基本上连续的过滤。浸没式膜系统通常使用气泡作为主要机制来冲刷膜表面，试图去除碎屑和污垢。为了有效，需要在组件的最低部分附近注入空气。鼓风机必须克服由曝气器顶部的水的重量而产生的液压才能推动空气通过曝气器，而液压随着水的浸没深度而增加。在膜的底部处产生气泡所需的能量是显著的，并且增加了过滤系统的操作成本。
[0009]由于膜能有效地将清水与供水分离，因此它们也能对在膜的外表面附近产生的出水进行脱水。为了避免固体浓度过高，浸没式膜系统需要一定量的液体流过膜表面，以保持出水中固体的低水平并且降低其粘度。在膜生物反应器(MBR)中，通常通过使进料液再循环通过膜组件来提供液体流。通过膜组件的流量可以是超过初始进水量(Q)的量。在诸如地表
水过滤或三级过滤等一些应用中，通过膜组件的液体流与在系统层面上提供回流(RF)(或者称为再循环流、回收流或进料流)有关。当使用活性污泥法时，通过膜组件的液体流与提供回流活性污泥(RAS)有关。然而，市售的浸没式膜系统不使用液体流作为保持膜清洁的主要手段。相反，如上所述，市售的浸没式膜使用空气作为保持膜清洁的主要手段。
[0010]本专利技术人已经发现，通过提供在错流模式下以适当的流量和速度通过膜表面的液体流，可以使液体流用作保持膜表面清洁的主要或唯一手段。液体流可以与如膜生物反应器中的回流活性污泥(RAS)一样的再循环流相关联，或者可以与水(即，地表水)和三级出水处理中的进料流、回收流或回流(RF)相关联。可以将RAS、进料流、回收流和RF通称为再循环流。选择液体流的总量和速度以提供足够的表面剪切，从而清洁膜表面。该液体流的流量和速度可以随着液体粘度和液体中的悬浮固体而变化。这些参数可能会影响为了产生足够的剪切和湍流以冲刷和清洁膜表面所需的雷诺(Reynolds)数。一旦液体流的流量足够或得到优化，在某些应用中可以降低或者甚至消除通常用于冲刷浸没式膜的曝气水平。与使用曝气器作为冲刷膜表面的主要或补充手段的类似系统相比，将足够的或优化的液体流用于：1)向膜提供液体；和2)冲刷它们的表面，可以提供更有效和/或更具成本效益的过滤系统。
[0011]本说明书说明了一种方法，在该方法中，提供以至少约0.01m/s的错流速度通过膜表面的液体流。可选地，膜之间的面对面间距约为6.0mm以下。可选地，该方法包括以小于约0.03scfm或0scfm(即，无曝气)的流量对膜进行曝气。可选地，液体流被引导至膜的底部。可选地，液体流被向上引导通过膜。
[0012]本说明书还说明了一种具有浸没式膜单元的浸没式膜系统。该系统被认为特别适合于与上述的方法步骤一起使用。各个膜单元可以具有一个或多个包括过滤膜的盒或其他结构。可选地，膜之间的面对面间距约为6.0mm以下。该系统包括构造为提供以至少约0.01m/s的错流速度通过膜表面的液体流的液体流路径，例如再循环流路径。可选地，该系统包括用于以小于约0.03scfm或0scfm的流量对膜进行曝气的曝气器。或者，该系统不包括曝气器。在一些示例中，该系统是膜生物反应器的一部分。可选地，液体流被引导至膜的底部。可选地，液体流被向上引导通过膜。
[0013]在至少一些情况下，本文中所述的方法和膜系统可以降低曝气或更严重曝气的浸没式膜系统的操作成本。通过使用流过膜表面的液体的冲刷效果而不是由气泡产生的冲刷来提供或增强清洁。无论是单独的还是由空气作为补充的，或者有时有空气并且有时没有空气，都可以将液体流用作基础剪切机制，以保持膜表面清洁。使用在错流模式下适当速度的液体流全部或部分取代空气，从而在膜表面产生剪切。由于操作高流量液体泵所需的能量比操作鼓风机(其需要将空气推向在曝气器顶部的槽中的液体的高程水头(elevation head))所需的能量少，因此在不受理论限制的情况下，使用足够或优化的液体流对膜进行清洁被认为能够降低浸没式膜的总操作成本。
附图说明
[0014]图1是膜生物反应器的示意图。
[0015]图2是在移除一侧以显示管道的情况下的图1的膜生物反应器的膜槽的示意性侧视图。
[0016]图3是在移除槽的前部的情况下的图2的膜槽的示意性端视图。
[0017]图4是膜片的边缘图。
[0018]图5是包括如图4所示的膜片的膜单元组件的正视图。
[0019]图6是图5的膜单元的一部分的截面图。
[0020]图7是示出了如图5所示的膜片的间距和布置的图6的膜单元的截面图。
[0021]图8是示出了进料液和渗透物的流动方向的切开组件的示意性立体图。
[0022]图9是堆叠在一起的三个图8的组件的正视图。
[0023]图10是包括数个图8的组件的块的等距视图。
[0024]图11是图10的块的一部分的放大图。
[0025]图12是图10的块的一部分的放大图。
[0026]图13是具有堆叠在一起的三个图10的块的盒的等距视图。
[0027]图14是图13的盒在槽中的正视图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种浸没式膜系统的操作方法，包括以下步骤：提供具有浸没式膜单元的膜槽，其中，膜具有约6.0mm以下的所述膜之间的面对面间距；提供通过所述膜的表面的液体流，其中，所述液体流具有至少约0.01m/s的错流速度；和以小于约0.03scfm或0scfm的流量对所述浸没式膜单元进行曝气。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述液体流是再循环流。3.根据权利要求2所述的方法，其中，再循环流量为约1Q至约10Q或约2Q至约5Q。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的方法，其中，所述液体流的至少一部分被引导至所述膜单元的底部。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述液体流的至少90％被引导至所述膜单元的底部。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，还包括引导所述液体流向上通过所述膜单元。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的方法，其中，所述膜之间的所述间距为约5.0mm以下、约4.0mm以下、约3.0mm以下、约2.0mm以下、约1.5mm以下或约0.1mm以下。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的方法，其中，所述浸没式膜系统是膜生物反应器的一部分，并且所述液体流是回流活性污泥流。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的方法，包括使所述液体流流过管道。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的方法，其中，所述膜具有波纹状面。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的方法，其中，所述膜槽是细长的。12.一种浸没式膜系统，包括：膜槽，所述膜槽具有出...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴安娜，
申请(专利权)人：法伊布拉卡斯特有限公司，
类型：发明
国别省市：