[发明专利]供给浸入式膜单元的系统和方法

说明书

在浸入式膜系统中，流入液流入开放的膜罐中。膜罐可以有多个水平间隔开的浸入式膜单元。浸入式膜单元可以在膜壳内具有平板膜元件。一个或多个管道被设置在罐中，用于将流入液的流动引导到浸入式膜单元。在一些示例中，流入液被划分成子流，这些子流可选地以大体相等的量、可选地以单程流的方式通过挡板供给到相应的浸入式膜单元。在膜罐的操作过程中，流入流被引导穿过膜罐的底部并被划分成多个部分。多个部分的每个都直接供给到位于罐中的相应的浸入式膜单元的底部。流入液可以是膜生物反应器(MBR)中的混合液。

技术领域

本发明涉及浸入式膜过滤器及其操作方法。

背景技术

膜通常呈平板、管或中空纤维的形式。在浸入式膜单元中，多个膜元件组装在一起成为组件或盒子，并浸入一个开口的罐中。通过由重力产生的吸力或连接到膜内表面的渗透泵从组件中抽出渗透物。典型应用包括过滤地表水以生产饮用水、在膜生物反应器(MBR)中处理废水或在三级过滤应用中处理二级出水。在这些应用中，膜通常具有微滤或超滤范围内的孔。

在美国专利5,639,373中说明了浸入式中空纤维膜单元的一些示例。在这些中空纤维膜单元中，中空纤维膜在上下端套之间延伸。在其他示例中，只有一个端套和/或膜沿水平延伸。在美国专利6,287,467中说明了浸入式平板膜单元的一些示例。在平板膜单元中，成对的平板膜在框架或间隔件上方组装在一起，以形成元件。许多这些元件被并行放置在盒子中。盒子可以具有或者称为护罩的膜壳，其形成围绕元件的垂直定向的管。曝气机组可以附接到盒子上。在某些情况下，盒子下方的扩散机箱在垂直方向的管中包含曝气机组。曝气机产生冲刷薄膜表面的气泡，并且还会产生使水向上循环穿过膜的气升。类似的结构设置有平板陶瓷膜。在美国公开第2017/0095773号中说明了在不具有内部框架或间隔件的情况下具有组装的波纹膜片的替代平板状浸入式膜单元，其通过引用并入本文。

在膜过滤系统中，一个或多个浸入式膜单元通常被放置在开口的(即，具有自由水面)膜罐中。在膜生物反应器(MBR)中，膜过滤系统可以如同活性污泥法中的二级澄清器一样发挥作用。在这种情况下，水在膜罐上游的处理罐中进行处理以产生流入膜罐的混合液。渗透物通过膜单元排出，在膜罐中留下活性污泥。活性污泥从膜罐中排出并被划分为废弃的活性污泥(WAS)和返回的活性污泥(RAS)。RAS返回到处理罐并成为活性污泥的一部分。流入液(原废水)流量(Q)由渗透流量和WAS流量的总和大致平衡。RAS流量通常在2Q至5Q的范围内。

发明内容

本概述旨在向读者介绍本发明和随后的详细说明，但不限制或限定要求保护的发明。

在浸入式膜系统中，流入液流入开口的膜罐中，渗透物通过膜来去除，并且浓缩物流出膜罐。发明人已经观察到，尽管用气泡同等地冲刷各膜单元，但是污染率在罐的不同部分中的膜单元之间可能是不同的。例如，在其中膜单元沿窄罐以直线分布的系统中，罐从一端被供给流入液，最下游膜单元污染最严重。这可能至少部分是由沿罐的长度产生的固体(或其他污染物)浓度梯度导致的。然而，膜单元通常都连接到共用的渗透件和回流管，并以相同的渗透和清洁协议运行。结果，上游膜单元没有有效地运行，或者下游膜单元过度污染。然而，该构成被用于包括膜生物反应器(MBR)的多种浸入式膜设备中，原因之一，还因为其有助于创建具有多个平行膜罐的大型系统。因此，已经有带有窄罐的浸入式膜系统的大型安装底部。

本说明书说明了一种具有一个或多个浸入式膜单元的开口的膜罐。各膜单元可以具有一个或多个包含过滤膜的盒子或其他结构。可选地，膜单元沿罐的长度间隔开。可选地，浸入式膜单元可以具有可位于膜壳内的平板膜元件。入口被设置在罐的一端，可选地靠近罐的底部。一条或多条导管被设置用于将入口连接到一个或多个浸入式膜单元。在一些示例中，管道具有分别连接到不同的膜单元的多个开口。可选地，开口具有不同的尺寸，可以对其进行选择以帮助使混合液到不同膜单元的流动相等。可选地，管道可以在膜单元下方具有水平延伸的挡板。在某些情况下，膜罐是膜生物反应器的一部分。