一種防止中空纖維膜生物反應器膜堵塞的實驗系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種防止中空纖維膜生物反應器膜堵塞的實驗系統，涉及污水處理領域。本實用新型專利技術通過4階段延時通量遞增法測定在不同污泥濃度下的臨界通量Jc，進而在高濃度污泥濃度水平可持續通量條件下運行，當膜堵塞產生并使得跨膜壓差(TMP)高于500mbar，采用離線清堵(declogging)聯合化學強化反洗(CEB)清洗的方式能夠實現膜滲透性的可持續恢復。因此，最為有效的膜堵塞控制系統首先確定中空纖維膜膜組件在不同污泥濃度下的臨界通量，在可持續臨界通量條件下運行發生膜堵塞行為時，進行declogging和CEB清洗作業，延長系統運行周期與膜組件壽命。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及污水處理領域，具體涉及一種防止中空纖維膜生物反應器膜堵塞的實驗系統。
技術介紹
膜生物反應器工藝以其高品質出水正逐步被認為是解決廢水處理和回用問題的最佳適用技術之一，然而在膜分離過程中膜滲透性的衰減始終是影響該工藝更為廣泛應用的技術瓶頸。在膜滲透性衰減的成因中，膜堵塞行為成為了關鍵；膜堵塞主要是由顆粒物質聚集而成，包括污泥固體顆粒物富集(膜絲或者膜片通道內部)和編織物富集(膜絲或者膜片通道進口處)兩種類型。其中合理的預處理過程(有效柵濾在0.1mm一下)可以有效減少編織物富集的膜堵塞行為，而固體顆粒物積累成為膜分離工程中的主要膜堵塞形式。固體顆粒物積累是指在膜分離過程中，活性污泥固體組分在膜絲通道內的積累現象，此堵塞行為可使活性污泥中的液體組分在透過膜組件之前產生阻力，致使膜組件滲透性降低，從而提高了膜組件的清洗頻率，使膜組件壽命大大縮短，提高了污水處理成本。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是提供一種測定20g·L-1和32g·L-1高污泥濃度水平下的臨界通量，并在可持續通量條件下實現膜滲透性的可持續恢復，實現運行周期及膜組件使用壽命延長的一種防止中空纖維膜生物反應器膜堵塞的實驗系統。為解決上述技術問題，本技術所采取的技術方案為：一種防止中空纖維膜生物反應器膜堵塞的實驗系統，其特征在于：包括生物池和膜池，所述生物池通過進水泵連接水源，通過蠕動泵連接蔗糖儲罐，所述生物池內設有DO探頭、溫度探頭和MLSS濃度探頭，生物池底部設有微孔曝氣盤；所述膜池內設有膜組件，膜池底部設有穿孔曝氣管路，膜池上部通過產水泵連接有產水箱，下部設有排泥泵；所述微孔曝氣盤和穿孔曝氣管路均連接有空氣壓縮機；所述生物池和膜池底部之間通過帶有污泥循環泵的管道連接；所述進水泵、蠕動泵、DO探頭、溫度探頭、MLSS濃度探頭、污泥循環泵、穿孔曝氣管路連接的空氣壓縮機、排泥泵和產水泵均連接PLC；所述PLC與SCADA系統相互連接。進一步的技術方案在于：所述生物池內設有液位計，所述膜組件出口設有連接SCADA系統的壓力傳感器和超聲流量計。進一步的技術方案在于：所述膜組件底部100mm以下設有穿孔曝氣管路。進一步的技術方案在于：所述膜組件為一組簾式的聚偏氟乙烯中空纖維簾式膜，膜孔徑為0.04μm，膜的有效過濾總面積為46.4m2。采用上述技術方案所產生的有益效果在于：結構簡單、操作方便，測定20g·L-1和32g·L-1高污泥濃度水平下的臨界通量，并在可持續通量條件下實現膜滲透性的可持續恢復，實現運行周期及膜組件使用壽命的延長。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步詳細的說明。圖1是本技術的結構示意圖。其中：1-進水泵，2-生物池，3-DO探頭，4-溫度探頭，5-MLSS濃度探頭，6-膜池，7-膜組件，8-產水箱，9-排泥泵，10-蔗糖儲罐，11-空氣壓縮機，12-微孔爆氣盤，13-蠕動泵，14-污泥循環泵，15-穿孔曝氣管路，16-產水泵。具體實施方式下面結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本技術，但是本技術還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本技術內涵的情況下做類似推廣，因此本技術不受下面公開的具體實施例的限制。如圖1所示，一種防止中空纖維膜生物反應器膜堵塞的實驗系統，包括生物池2和膜池6，所述生物池2通過進水泵1連接水源，通過蠕動泵13連接蔗糖儲罐10，所述生物池2內設有DO探頭3、溫度探頭4和MLSS濃度探頭5，生物池2底部設有微孔曝氣盤12；所述膜池6內設有膜組件7，膜池6底部設有穿孔曝氣管路15，膜池6上部通過產水泵16連接有產水箱8，下部設有排泥泵9；所述微孔曝氣盤12和穿孔曝氣管路15均連接有空氣壓縮機11；所述生物池2和膜池6底部之間通過帶有污泥循環泵14的管道連接；所述進水泵1、蠕動泵13、DO探頭3、溫度探頭4、MLSS濃度探頭5、污泥循環泵14、穿孔曝氣管路15連接的空氣壓縮機11、排泥泵9和產水泵16均連接PLC；所述PLC與SCADA系統相互連接。優選的：所述生物池2內設有液位計，所述膜組件7出口設有連接SCADA系統的壓力傳感器和超聲流量計。跨膜壓差(TMP)、產水通量(J)和產水凈通量(Jnet)數值每30s由壓力傳感器和超聲流量計傳送到SCADA系統記錄，水力反洗的通量(Jb)為15L/(m2·h)，每10min反沖洗30s。整個試驗階段膜生物反應器是在可持續通量下運行。優選的：所述膜組件7底部100mm以下設有穿孔曝氣管路15。優選的：所述膜組件7為一組簾式的聚偏氟乙烯中空纖維簾式膜，膜孔徑為0.04μm，膜的有效過濾總面積為46.4m2。本技術污水通過進水泵1進入生物池2，生物池2底部裝有微孔曝氣盤12，通過人工調節曝氣量保證在試驗階段生物池2的溶解氧(DO)濃度維持在1～2mg/L，生物池2與膜池6通過污泥循環泵14連接，污泥由膜池6到生物池2的回流比為400％。蔗糖儲罐10內的蔗糖溶液通過蠕動泵13輸入到生物池2內，保證試驗過程以恒污泥負荷(F/M＝0.13)下運行，以實現MLSS濃度由20g/L逐步增長到32g/L。另外通過DO探頭3監測生物池中的溶解氧，溫度監測4便于調控反應器內的溫度，MLSS濃度探頭5監測反應器內的MLSS濃度，維持在本實驗的最佳濃度范圍，均對生物池2中的狀態進行實時監測。本技術各反應器由有機玻璃構成，總有效容積為6.75m3，生物池2有效容積5n3、膜池6有效容積1.75m3，整個系統的進水、污泥循環、產水、膜組件曝氣和污泥排放過程由可編程邏輯控制器(PLC)和數據采集與監視控制(SCADA)系統控制。蠕動泵13的抽吸實現產水過程，并同時可以實現水力反沖洗及CEB功能。在膜組件7底部100mm以下安裝有穿孔曝氣管路15，對膜表面進行間歇性的曝氣沖刷(10s開，10s關)，保證單位膜面積每小時的曝氣量(SADm)為0.25m3。進水泵1為本實驗系統提供穩定持續的水源；產水箱8，集中收集產自膜池的水；排泥泵9，將膜池7中產生的剩余污泥排出，保障整個體系的正常運行。本實驗是在長期持續過程下運行的，在實驗過程中分為兩個不同污泥濃度下的膜滲透性的運行情況：實驗過程I：污泥濃度在20g·L-1時，通過階量遞增法確定此污泥濃度下的臨界通量，通量設定范圍在(10～16)L/(m2·h)，階量設定在2L/(m2·h)。當污泥濃度為20g·L-1時，以10L/(m2·h)、12L/(m2·h)、14L/(m2·h)、16L/(m2·h)分別作為測定臨界通量短期(每個周期18h)運行時的恒定通量。實驗結果表明當在以10L/(m2·h)、12L/(m2·h)和14L/(m2·h)通量條件下運行時，中空纖維膜組件的跨膜壓差的增長率(dTMP/dt)＜0.5mbar/m本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種防止中空纖維膜生物反應器膜堵塞的實驗系統，其特征在于：包括生物池(2)和膜池(6)，所述生物池(2)通過進水泵(1)連接水源，通過蠕動泵(13)連接蔗糖儲罐(10)，所述生物池(2)內設有DO探頭(3)、溫度探頭(4)和MLSS濃度探頭(5)，生物池(2)底部設有微孔曝氣盤(12)；所述膜池(6)內設有膜組件(7)，膜池(6)底部設有穿孔曝氣管路(15)，膜池(6)上部通過產水泵(16)連接有產水箱(8)，下部設有排泥泵(9)；所述微孔曝氣盤(12)和穿孔曝氣管路(15)均連接有空氣壓縮機(11)；所述生物池(2)和膜池(6)底部之間通過帶有污泥循環泵(14)的管道連接；所述進水泵(1)、蠕動泵(13)、DO探頭(3)、溫度探頭(4)、MLSS濃度探頭(5)、污泥循環泵(14)、穿孔曝氣管路(15)連接的空氣壓縮機(11)、排泥泵(9)和產水泵(16)均連接PLC；所述PLC與SCADA系統相互連接。

【技術特征摘要】
1.一種防止中空纖維膜生物反應器膜堵塞的實驗系統，其特征在于：包括生物池(2)和膜池(6)，所述生物池(2)通過進水泵(1)連接水源，通過蠕動泵(13)連接蔗糖儲罐(10)，所述生物池(2)內設有DO探頭(3)、溫度探頭(4)和MLSS濃度探頭(5)，生物池(2)底部設有微孔曝氣盤(12)；所述膜池(6)內設有膜組件(7)，膜池(6)底部設有穿孔曝氣管路(15)，膜池(6)上部通過產水泵(16)連接有產水箱(8)，下部設有排泥泵(9)；所述微孔曝氣盤(12)和穿孔曝氣管路(15)均連接有空氣壓縮機(11)；所述生物池(2)和膜池(6)底部之間通過帶有污泥循環泵(14)的管道連接；所述進水泵(1)、蠕動泵(13)、DO探頭(3)、溫度探頭(4)、MLSS濃度探...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王朝朝，張凱，閆立娜，唐鋒兵，李思敏，陳邦富，李淑涵，丁凡，
申請(專利權)人：河北工程大學，
類型：新型
國別省市：河北;13