[发明专利]用于使所浸没膜曝气的改进系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及所浸没膜领域。本发明更具体地涉及防止所浸没膜曝气装置的堵塞。

背景技术

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。