對膜生物反應器的膜性能進行預警的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種對膜生物反應器進行預警的方法。更具體地說，本發明涉及一種 對膜生物反應器的膜性能進行預警的方法。
【背景技術】
[0002] 膜生物反應器（MBR)是將活性污泥法和膜分離技術相結合，以膜分離技術取代傳 統常規活性污泥法中二沉池的污水處理新方法。與傳統活性污泥法相比，其具有出水水質 好且穩定，剩余污泥產量少，占地面積小、易于安裝，運行操作方便等許多優點。同時，在實 際應用過程中，也存在一些問題，如易污染，壽命相對較短，成本高，能耗高等。
[0003] 在水處理過程，懸浮的活性污泥和壞死的微生物容易在MBR膜上結垢污染和堵塞 MBR膜，使膜性能下降；膜反沖洗過程中，高強度的氣洗、水洗等對膜絲會有不同程度的損 害，影響膜性能；酸洗、堿洗等也會對膜造成一定程度的傷害，使膜組件性能受損。
【發明內容】
[0004] 本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。
[0005] 本發明還有一個目的是提供一種在線、連續監測膜生物反應器的膜性能的方法， 實現膜性能的長期監控，同時對膜性能受損點進行預測，避免因在膜性能不能滿足需求時， 仍持續使用受損膜而造成的出水不達標或能源的不必要消耗。
[0006] 為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種對膜生物反應器的膜性 能進行預警的方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、在設定的時間段內采集膜生物反應器工作時的多個流量值和多個跨膜壓 差值，進而得到多個膜通量；
[0008] 步驟二、根據該膜生物反應器的膜工藝運行規律，選取步驟一得到的多個適當膜 通量和多個適當跨膜壓差值分別建立多個適當膜通量和多個適當跨膜壓差值隨時間變化 的二維表，并依此分別繪制以時間為橫軸，以多個適當膜通量和多個適當跨膜壓差值為縱 軸的歷史數據曲線，進而采用非線性最小二乘法擬合多個適當膜通量隨時間變化的曲線和 多個適當跨膜壓差值隨時間變化的曲線；
[0009] 步驟三、將步驟二得到的多個適當膜通量隨時間變化的擬合曲線和多個適當跨膜 壓差值隨時間變化的擬合曲線按照變化趨勢延伸，根據預先設定的第一條件，計算得到該 膜生物反應器的膜性能在將來某時刻可能受損的時間點；同時得到所述膜生物反應器在未 來某時刻的膜通量和跨膜壓差值，將該膜通量和跨膜壓差值與預先設定的第二條件進行比 較，從而判斷該時刻的膜性能。
[0010] 實時采集膜生物反應器的多個流量值及多個跨膜壓差值，進而得到多個膜通量， 進行數據記錄，根據該膜生物反應器的膜工藝運行規律建模，擬合得時間-膜通量曲線和 時間-跨膜壓差值曲線，通過曲線變化判別膜通量和跨膜壓差值的變化趨勢，結合預先設 定的條件進行該膜生物反應器的膜性能的受損預測，得到膜性能不再滿足需要的時間點， 同時判斷未來某時刻的膜性能，提前做好預防、補救措施，保證廠區日處理量，也避免因使 用性能不能滿足需求的膜組件而造成的能源浪費。
[0011] 優選的是，所述的對膜生物反應器的膜性能進行預警的方法中，若該膜生物反應 器的膜工藝運行規律為單一循環的產水周期，則選取步驟一得到的每個產水周期或每日 的膜通量和跨膜壓差值繪制歷史曲線，進而得到擬合曲線，預先設定的第一條件為IJt-J」 =JcXa，其中，J。為膜通量的參考值，夂為所述膜生物反應器在未來某時刻的膜通量，計 算得到膜性能在將來某時刻可能受損的時間點；預先設定的第二條件包括：若（1-0) ? Jc < Jt< (1+0) ? J。，則判斷該時刻的膜性能良好；若（1+0) ? JQ< Jt< (1+a) ? J0或 (I- a ) ? Jc< J t< (I- 0 ) ? J。，則判斷該時刻的膜性能受到損害；若（1+ a ) ? Jc< J t或J t < (1-a) *J。，則判斷該時刻的膜受到較大損害，a和0均為變化參數，取值范圍均為0~ 100%。單一循環的產水周期的膜通量設定的異常范圍可根據實際情況設定，以滿足不同需 求。
[0012] 優選的是，所述的對膜生物反應器的膜性能進行預警的方法中，當（1+e) < (1+a) ? J。或（1-a) ? J〇< Jt< (1-0) ? J。時，若同時TMPt< (1-e) *TMP。，其中， TMP。為跨膜壓差值的參考值，TMP t為所述膜生物反應器在未來某時刻的跨膜壓差值，則判 斷該時刻的膜絲可能發生斷裂；若同時（1- e ) ? TMPQ< TMP t< (1+ e ) ? TMP。，則判斷該時 刻的膜受到污染；若同時（1+ e )? TMP。； TMP t，則判斷該時刻的膜污染嚴重，a、0和e 均為變化參數，取值范圍均為〇~1〇〇%。膜通量和跨膜壓差值結合同時判斷膜性能，準確 率更高。
[0013] 優選的是，所述的對膜生物反應器的膜性能進行預警的方法中，a為10%，e為 8%，e為12%，預測更加準確。
[0014] 優選的是，所述的對膜生物反應器的膜性能進行預警的方法中，所述膜通量的參 考值為經驗值或根據歷史數據得到，計算公式如下：
[0015]
[0016] 其中，J。為膜通量的參考值，J',為所述膜生物反應器在歷史某時刻的膜通量，i 為膜通量歷史數據的個數。膜通量參考值的設定方式靈活，滿足需要即可。
[0017] 優選的是，所述的對膜生物反應器的膜性能進行預警的方法中，若該膜生物反應 器的膜工藝運行規律為多次循環的產水周期，則選取步驟一得到的每個產水周期或每日的 膜通量的最大值、最小值和平均值以及跨膜壓差值的最大值、最小值和平均值分別繪制每 個產水周期或每日的膜通量的最大值隨時間變化的歷史曲線、每個產水周期或每日的膜通 量的最小值隨時間變化的歷史曲線和每個產水周期或每日的膜通量的平均值隨時間變化 的歷史曲線，以及每個產水周期或每日的跨膜壓差值的最大值隨時間變化的歷史曲線、每 個產水周期或每日的跨膜壓差值的最小值隨時間變化的歷史曲線和每個產水周期或每日 的跨膜壓差值的平均值隨時間變化的歷史曲線，進而得到相應的擬合曲線，預先設定的第 一條件包括：I Jt-Jcl = JcX a，其中，J。為膜通量的參考值，J t為所述膜生物反應器在未來 某時刻的膜通量，得到膜性能在將來某時刻可能受損的第一時間點，以及計算膜通量的最 大值隨時間變化的歷史曲線與膜通量的最小值隨時間變化的歷史曲線相等的第二時間點， 同時計算跨膜壓差值的最大值隨時間變化的歷史曲線與跨膜壓差值的最小值隨時間變化 的歷史曲線相等的第三時間點，以三個時間點中先發生的時間點作為膜性能在將來某時刻 可能受損的時間點；預先設定的第二條件包括：若J" t<J' t，則判斷該時刻的膜受到污 染；若j"t>jt>rt，且a-e)jQ<jt<a+e)j。，則判斷該時刻的膜運行正常，其中， j"，為所述膜生物反應器在未來某時刻的最大膜通量，rt為所述膜生物反應器在未來某 時刻的最小膜通量；若j"t>jt>rt，且（i+e)JD<Jt< (i+y)JD，則判斷該時刻的 膜受到污染；若J"t>Jt>J't，且（1+丫）1<Jt< (l+a)J。，則判斷該時刻的膜可能 發生斷裂；若j"t>jt>rt，且（1-丫）1<jt<a-e% )j<：，則判斷該時刻的膜可能 發生斷裂；若J"t>Jt>J't，且Jt< (l-y)J。，則判斷該時刻的膜可能發 生堵塞，其中，a、0和y均為變化參數，取值范圍均為〇~100%。多次循環的產水周期 的膜通量設定的異常范圍可根據實際情況設定，以滿足不同需求。
[0018] 優選的是，所述的對膜生物反應器的膜性能進行預警的方法中，預先設定的第二 條件還包括：若TMP t" < TMP/，則判斷該時刻的膜絲可能發生斷裂；若TMPt" > TMPt> TMPt'，且（lDTMPfTMP' (1+0)TMP。，則判斷該時刻的膜運行正常，其中，TMPt"為所 述膜生物反應器在未來某時刻的最大跨膜壓差值，TMP' t為所述膜生物反應器在未來某時 刻的最小跨膜壓差值；若 TMPt" > TMPt> TMP /，且（1+ 0 ) TMPQ< TMP t< (1+ a ) TMP。，則 判斷該時刻的膜可能發生堵塞；若TMPt" >TMPt>TMP