оборудование, имеющее биореактор и мембранный фильтрационный модуль для очистки поступающей жидкости

Формула изобретения

1. Оборудование для очистки поступающей жидкости, содержащее:

биореактор с резервуаром (2) с жидкостным пространством, которое, по меньшей мере, частично заполнено жидкостью для обработки;

подводящий жидкость трубопровод (3), сливающий ее в резервуар (2) для подачи во время функционирования поступающей жидкости в жидкость для обработки и смешения и обработки ее последней так, чтобы получить жидкостную смесь (5); и

мембранный фильтрационный модуль (12), включающий в себя корпус (13) с одной или более размещенными в нем мембранами (14), впускную сторону, сторону выхода фильтрата и сторону концентрата от фильтрата,

в котором корпус (13) разграничен с соединительной камерой (18) на впускной стороне мембран (14), в чей корпус (13) отводится подводящий жидкость трубопровод (10), который подсоединен к жидкостному пространству резервуара (2), и в котором корпус (13) дополнительно включает в себя отводящий фильтрат трубопровод (15), подсоединенный к стороне выхода фильтрата, и трубопровод для отвода концентрата от фильтрата (16), подсоединенный к стороне концентрата от фильтрата,

в котором предусмотрен перекрываемый отводящий промывочный трубопровод (20), подсоединенный одной стороной к соединительной камере (18), а с другой стороны отводит вовне жидкостного пространства, при этом проходной трубопровод для жидкостной смеси из резервуара (2) в корпус (13) является перекрываемым,

отличающееся тем, что подводящий трубопровод (10) отведен в соединительную камеру (18), к которой также подсоединен перекрываемый отводящий промывочный трубопровод (20), причем устройство контроля (23) предусмотрено для периодического перекрывания проходного трубопровода для жидкостной смеси и открытия отводящего промывочного трубопровода (20), и, наоборот, для периодической промывки, по меньшей мере, впускной стороны мембран (14) и расположенной под ней соединительной камеры (18).

2. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что перекрываемый проходной трубопровод для жидкостной смеси образован подводящим жидкость трубопроводом (10), снабженным запорным элементом (22) и отведенным в соединительную камеру.

3. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что подводящий промывочную жидкость трубопровод, регулируемый устройством контроля, подсоединен к мембранному фильтрационному модулю со стороны выхода фильтрата.

4. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что подводящий промывочную жидкость трубопровод, регулируемый устройством контроля, подсоединен к мембранному фильтрационному модулю со стороны концентрата от фильтрата.

5. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что внешний подводящий промывную жидкость трубопровод, регулируемый устройством контроля, подсоединен к перекрываемому проходному трубопроводу для жидкостной смеси.

6. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что отводящий промывочную жидкость трубопровод отводит ее в отстойный бак.

7. Оборудование по п.6, отличающееся тем, что отстойный бак снабжен отводящим отстой трубопроводом, выводящим его обратно в резервуар.

8. Оборудование по п.7, отличающееся тем, что трубопровод, отводящий отстой из отстойного бака в резервуар, проходит через фильтр.

9. Оборудование по п.6, отличающееся тем, что отстойный бак снабжен трубопроводом, отводящим отстой во внешнюю систему помимо резервуара.

10. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что отводящий концентрат от фильтрата трубопровод выводит его обратно в резервуар.

11. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что предусмотрены первые средства для раздачи, которые отводятся в дно жидкостного пространства резервуара.

12. Оборудование по п.1, отличающееся тем, что предусмотрены вторые средства для раздачи газа, которые отводятся в соединительную камеру мембранного фильтрационного модуля.

13. Оборудование по п.12, отличающееся тем, что подводящий промывочную жидкость трубопровод, регулируемый устройством контроля, подсоединен к средствам для раздачи газа.

14. Способ очистки мембран и впускной стороны мембранного фильтрационного модуля в оборудовании по п.1, который включает в себя следующие стадии, на которых осуществляют:

заполнение резервуара жидкостью для обработки;

подачу поступающей жидкости в находящуюся в резервуаре жидкость для обработки и смешение и обработку ее последней жидкостью так, чтобы получить жидкостную смесь;

подачу жидкостной смеси в мембранный фильтрационный модуль;

отвод отфильтрованного фильтрата и задержанного мембранами концентрата от фильтрата;

периодическое перекрывание проходного трубопровода для жидкостной смеси и открытие подводящего промывочного трубопровода, так что промываются, по крайней мере, впускная сторона мембран и расположенная под ней соединительная камера мембранного фильтрационного модуля.

15. Применение оборудования по п.1 в качестве оборудования для очистки сточных вод.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для очистки поступающей жидкости, включающему в себя биореактор и мембранный фильтрационный модуль, также имеющийся в виду в качестве мембранного биореактора (МБР).

Такой мембранный биореактор известен, например, для очистки сточных вод и включает в себя резервуар, который частично заполнен активным отстоем. При его работе сточные воды подаются в резервуар, где смешиваются с отстоем. Активные ингредиенты в отстое способствуют очистке сточных вод. Этот процесс даже в большей степени ускоряется при подаче газа, обычно воздуха, снизу в резервуар (в часть резервуара). Затем смесь отстоя и сточных вод подают в мембранный фильтрационный модуль, где очищенная вода отводится в виде фильтрата, тогда как задержанная жидкость, загрязненные фракции и частицы отстоя подаются назад в резервуар в виде концентрата от фильтрата. Мембранный биореактор способен работать при высокой концентрации частиц отстоя, особенно по сравнению с обычной системой, в которой биореактор сочетается с отстойным баком. В результате отведенная очищенная вода может быть высокого качества, и даже вполне возможно использовать мембранный биореактор для очистки сильно загрязненных сточных вод и/или потоков промышленных сточных вод.

Известные мембранные биореакторы можно разделить на две группы, т.е. на систему с сухими порами и погруженную систему. При системе с сухими порами мембранный фильтрационный модуль размещен снаружи резервуара биореактора. При погруженной системе мембраны подвешены внутри резервуара биореактора. В последние годы обе системы развивались таким образом, что они имеют возрастающее количество сходных элементов. Таким образом, например, мембраны погруженной системы все чаще и чаще размещают в корпусе, снабженном впускным и выпускным отверстиями, и этот корпус затем устанавливают в резервуаре, подобно коробу. Помимо этого есть имеющая место разработка, где вокруг этих ящиков размещают все больше и больше аппаратуры, которая предназначена для управления прохождением потока через эти мембраны, чтобы оптимизировать функционирование этих мембран. Это привело в результате к созданию мембранного фильтрационного модуля для применения погруженной системы, который является или будет максимально приближенным к мембранному фильтрационному модулю в системе с сухими порами.

Пример погруженной системы с плоскими мембранными секциями в пропиточном баке раскрыт в ЕР 0510328. Пример системы с сухими порами и с трубчатыми мембранами, которые размещены в мембранном фильтрационном модуле, раскрыт в US 5494577.

Для обеих систем неблагоприятно то, что поверхности мембраны могут быть быстро загрязнены и что проточные каналы внутри мембран, и/или между мембранами, и/или вокруг мембран часто оказываются закупоренными инородными частицами в жидкостном потоке при функционировании. Это загрязнение и/или эти закупорки вызываются всеми видами частиц, которые уносятся сточными водами, такими как волосы, нитки и т.д. Загрязнение и/или закупорки могут также быть вызваны биологически, физически и иным способом деформированными частицами, которые являются результатом реакций между отстоем и сточными водами. Другая возможность состоит в том, что загрязнение может приводить к осаждению или повреждению или в ином случае прекращаться в резервуарах, которые обычно открыты по отношению к конструктивным элементам. Прямым следствием загрязнения и/или закупорки при прохождении потоков является убыль эффективной поверхности мембраны. Кроме того, это приводит к тому, что распределение жидкостного потока поперек направления прохождения потока в дальнейшем не является однородным. Это неоднородное распределение приводит к различным изменениям в скорости жидкости и ее турбулентности вдоль направления прохождения потока, в результате которых на поверхностях мембраны может образовываться поверхностный слой частиц. Это, в свою очередь, приводит к большему риску закупорки при прохождении (части) потока, в результате которого распределение жидкости может быть нарушено даже в дальнейшем. В результате возрастающая величина эффективной поверхности мембраны убывает, и для поддержания сквозного потока через проточные каналы, которые становятся все более труднопроходимыми, необходимо подводить возрастающее количество энергии.

Для предотвращения загрязнения и/или закупорки проточных каналов известно использование размещения фильтра выше по потоку (по течению) относительно мембранного фильтрационного модуля, чтобы таким образом захватывать частицы. Однако обнаружено, что нитеобразные частицы, тем не менее, способны проскальзывать (проникать) сквозь фильтр, а затем, тем не менее, создавать вышеупомянутые проблемы. Кроме того, обнаружено, что покрытые корочкой частицы в мембранном фильтрационном модуле очень трудно удалять и что они могут повредить материал мембраны. Если загрязнение наблюдается при известных системах, то загрязненный мембранный фильтрационный модуль отсоединяют, подсоединяют к очистному агрегату и очищают вручную или полуавтоматически. В этом случае обычной практикой для закупоренных проточных каналов является пропускание промывочной жидкости в обратном направлении. Эта процедура обычно отнимает от 10 до 20% рабочего времени мембранного фильтрационного модуля. Возможность и частота ее применения зависят от типа мембранного фильтрационного модуля, и обычно величина ее порядка от одной до 60 минут. Помимо этого мембранный фильтрационный модуль можно очистить при использовании химически чистящей жидкости. Весь этот процесс занимает вплоть от получаса до нескольких часов на мембранный фильтрационный модуль и снова проводится с частотой от одного раза в день до одного раза в неделю или от одного раза в месяц до одного раза в год в зависимости от мембранного фильтрационного модуля и его функционирования. При желании мембранный фильтрационный модуль можно открыть, вынуть из него закупоренные мембраны, а затем удалить загрязнение при использовании щеток, струй воды или других вспомогательных механических средств. Этот способ очистки отнимает даже больше времени от процесса и, в общем, очень трудоемкий и осуществляется в случаях очень сильного загрязнения и/или очень сильной закупорки. Если к тому же фильтр, имеющий отверстия меньше 5 мм или, как обычно, меньше 3 мм и предпочтительно меньше 1 мм, используется выше по потоку (по течению) относительно мембранного фильтрационного модуля, то этот фильтр необходимо очищать очень регулярно. Оборудование согласно начальной части пункта 1 формулы изобретения известно из DE 29620426.

Задачей настоящего изобретения является, по крайней мере, частичное устранение вышеупомянутых недостатков путем обеспечения пригодной для использования альтернативы. В частности, это является объектом изобретения для обеспечения (создания) эффективного мембранного биореактора, который меньше подвержен влиянию загрязнения и/или закупорки.

Это достигается посредством обеспечения оборудования согласно пункту 1 формулы изобретения. Оборудование в этом случае включает в себя имеющий мембранный фильтрационный модуль с сухими порами или погруженный мембранный фильтрационный модуль биореактор, модуль которого предусмотрен с впускной стороны, где остается свободной соединительная камера со сливным трубопроводом, который отводит вовне жидкостного пространства. Сливной трубопровод снабжен регулируемым запорным элементом. Трубопровод для прямой подачи жидкостной смеси из жидкостного пространства резервуара в соединительную камеру (проходной трубопровод) также снабжен регулируемым запорным элементом. Помимо этого для перекрывания проходного трубопровода для жидкостной смеси и открытия сливного трубопровода в нужный момент и наоборот предусмотрено устройство контроля. В результате этого является благоприятной возможность автоматической промывки, как минимум, впускной стороны мембраны и соединительной камеры под ней. При промывке загрязненные и покрытые коркой частицы освобождаются с впускной стороны и/или со стороны поверхностей мембран и отводятся вовне жидкостного пространства через открытый отводящий трубопровод. Когда промывка окончена, например после истечения заранее заданного периода времени, процесс очистки можно немедленно возобновить, снова перекрывая отводящий трубопровод и открывая трубопровод прямой подачи жидкостной смеси.

На практике обнаружено, что стадия промывки является рациональной и в случае ее регулярного повторения после определенного периода нормальной работы оборудования обеспечивает то, что давление с впускной стороны мембранного фильтрационного модуля может оставаться стабильным в течение длительного периода времени. Это связано с тем, что стадия промывки обеспечивает то, что загрязнение и/или закупорки проточных каналов вычищается/вычищаются эффективным способом. Кроме того, обнаружено, что на стадии промывки поверхность мембраны, проточные каналы так же, как и сторона ввода проточных каналов, остаются неповрежденными.

Последовательность периода очистки жидкости и периода промывки в этом случае относится к фильтрационному циклу. После ряда таких фильтрационных циклов можно использовать другие методы очистки, чтобы дополнительно улучшить функционирование мембраны. Можно уделить внимание продувке модуля подаваемым сжатым воздухом, использованию химических чистящих средств и/или разборке мембранного фильтрационного модуля для того, чтобы можно было отдельно чистить его части.

Согласно особому воплощению устройство контроля оборудовано счетчиком для периодического запуска стадии промывки. Счетчик в этом случае может быть настроен на величину в интервале 0,1-1000 часов, в частности в интервале 0,2-1000 часов или, в особенности, в интервале 1-24 часа. Когда показания счетчика достигают предварительно заданного значения, контрольное устройство обеспечивает перекрывание проходного трубопровода и открытие отводящего (сливного) трубопровода.

При другом воплощении контрольное устройство выполнено для запуска процесса промывки в зависимости от измеренных значений, относящихся к рабочей характеристике мембранного фильтрационного модуля. Это может быть, например, измерение давления при определенных положениях внутри мембранного фильтрационного модуля или регистрация (учет) количества энергии, которое необходимо для пропускания жидкости через проточные каналы мембран. Также возможно сочетание механизмов запуска.

Время, которое необходимо для стадии промывки, может быть поставлено в зависимость от наблюдаемых загрязнения и/или блокировок в проточных каналах, но может быть также приведено к фиксированному значению.

При одном особом воплощении перекрываемый трубопровод для прямой подачи жидкостной смеси образован подводящим жидкость трубопроводом, который отводит ее в соединительную камеру мембранного фильтрационного модуля. На этом конце трубопровод ввода жидкости снабжен регулируемым запорным элементом. Это воплощение является особенно рациональным при сочетании с фильтрационным модулем, имеющим мембрану с сухими порами. При этом варианте мембранный фильтрационный модуль погружают в жидкостное пространство вспомогательного резервуара. Тогда в этом случае соединительная камера мембранного фильтрационного модуля снабжена одним или более отверстиями для поступления жидкости. В этом случае перекрываемый трубопровод прямой подачи жидкостной смеси может быть образован соединением потоком жидкостного пространства резервуара и жидкостного пространства вспомогательного резервуара. Это соединение потоком тогда может быть выполнено с регулируемым запорным элементом.

В предпочтительном воплощении можно предусмотреть регулируемый трубопровод для подачи промывочной жидкости со стороны фильтрата и/или со стороны концентрата от фильтрата и/или на соединительной камере мембранного фильтрационного модуля. Эта промывочная жидкость может обеспечить то, что на стадии промывки имеет место более тщательная промывка и отвод загрязнения и/или устранения закупорок вне жидкостного пространства. В зависимости от наблюдаемого загрязнения или наблюдаемой закупорки промывочная жидкость может подаваться при значительно более высоком давлении, чем давление жидкости в модуле во время очистки. В частности, давление промывной жидкости может быть в 1-20 раз выше, чем давление жидкости при функционировании, в особенности, более чем в 3-10 раз выше.

Жидкость, которая уже находится внутри мембранного фильтрационного модуля, может быть выгодно использована в качестве варианта или в дополнение к подаваемой промывочной жидкости. Например, если проточные каналы мембран имеют длину 1-6 метров и эти проточные каналы расположены вертикально над соединительной камерой, то в результате действия силы тяжести давление жидкости в этих проточных каналах более чем достаточное. Это давление жидкости обеспечивает то, что проточные каналы и соединительная камера автоматически промываются жидкостью, которая находится внутри проточных каналов, как только перекрывают проходной трубопровод для жидкостной смеси и открывают отводящий (сливной) трубопровод.

Суспензия, которая отведена через сливной трубопровод за пределы жидкостного пространства, может быть собрана во внешнем отстойном баке и впоследствии подана в резервуар биореактора в произвольном порядке после дополнительной очистки с помощью фильтра. Таким образом, рационально возможным является поддержание на заданном уровне в биореакторе концентрации жидкости для обработки. На практике также может быть целесообразным обеспечить периодическую очистку жидкости для обработки таким образом, чтобы периодическая очистка и изменение всего количества жидкости для обработки больше не требовались. Это существенно сокращает время простоя оборудования. Также можно слить наружу суспензию (часть суспензии). Однако в этом случае жидкость для обработки надо будет регулярно подавать в резервуар в качестве компенсации.

При предпочтительном воплощении средства для раздачи газа предусмотрены с выпуском его в соединительную камеру мембранного фильтрационного модуля. При очистке жидкости эти средства для раздачи газа подают газовые пузырьки, которые также обеспечивают транспортировку жидкости через проточные каналы модуля. Благоприятно то, что также можно чистить средства для раздачи газа на стадии его пропускания, например, временным увеличением давления при подаче газа. Таким образом, предотвращается то, что средствам для раздачи газа необходимо нарастающее высокое давление для обеспечения возможности подачи газа при очистке жидкости. Другие возможности чистки этих средств для раздачи газа заключаются в промывке жидкостью, например фильтратом или жидкостью, в которую добавлены чистящие химикаты.

Дополнительные предпочтительные воплощения изобретения охарактеризованы в подпунктах формулы.

Изобретение также относится к способу очистки мембран и впускной стороны мембранного фильтрационного модуля оборудования согласно изобретению, как охарактеризовано в пунктах 28-35, так же, как к использованию такого оборудования по пункту 36.

Изобретение будет объяснено более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, где:

на фиг.1 показан схематический вид воплощения оборудования согласно изобретению с фильтрационным модулем, имеющим мембрану с сухими порами;

на фиг.2 показан вид, соответствующий виду на фиг.1, с фильтрационными модулями, имеющими погруженную мембрану;

на фиг.3 показана часть вида на фиг.1 первого варианта воплощения мембранного фильтрационного модуля;

на фиг.4 показан вид, соответствующий виду на фиг.3 второго варианта воплощения;

на фиг.5 показан вид, соответствующий виду на фиг.3 третьего варианта воплощения;

на фиг.6 показан более подробный схематический вид варианта воплощения на фиг.1;

на фиг.7 показан схематический вид мембранного фильтрационного модуля с пластинчатыми мембранами;

на фиг.8 показан вид, соответствующий виду на фиг.7, с установленными в ряд трубчатыми мембранами;

на фиг.9 показан вид, соответствующий виду на фиг.7, со сгруппированными трубчатыми мембранами; и

на фиг.10 показан сильно увеличенный вид снизу частичного изображения мембранного фильтрационного модуля с несколькими сгруппированными трубчатыми мембранами.

На фиг.1 оборудование для очистки жидкости в целом обозначено ссылочной цифрой 1. Оборудование 1 включает в себя биореактор с резервуаром 2 с жидкостным пространством, которое содержит биомассу, в частности активный отстой. Подводящий жидкость трубопровод 3 сообщается с резервуаром 2, посредством чего неочищенные сточные воды по подводящему жидкость трубопроводу 3 попадают в резервуар 2. В подводящем жидкость трубопроводе 3 находится фильтр 4, с помощью которого осуществляется первая очистка сточных вод. Это может быть фильтр с одним заданным размером ячеек или с интервалом различных размеров ячеек. В резервуаре 2 сточные воды смешиваются с активным отстоем, в результате чего образуется жидкостная смесь 5. Первые средства раздачи газа 7 подают его в дно резервуара 2, через которое газ от средств раздачи газа 7 добавляется к (части) жидкостной смеси 5. В жидкостной смеси 5 сточные воды дополнительно очищаются, помимо прочего, посредством аэробных реакций с активными частицами отстоя. В зависимости от геометрии резервуара 2, расположения средств раздачи газа и режима течения в резервуаре 2 могут получаться различные реакционные зоны. Жидкостная смесь 5 подается в мембранный фильтрационный модуль 12 через подводящий жидкость трубопровод 10. Можно также вставить другой фильтр в этот подводящий трубопровод для того, чтобы выделить загрязняющие компоненты, которые не были выделены до того и/или которые образовались при реакциях. Мембранный фильтрационный модуль 12 включает в себя корпус 13, в котором находится поверхность мембраны 14. Со стороны выхода фильтрата у мембраны 14 выполнен отводящий (сливной) трубопровод для фильтрата 15. Со стороны концентрата от фильтрата у мембраны 14 предусмотрен отводящий трубопровод для концентрата от фильтрата 16.

Отводящий трубопровод для концентрата от фильтрата 16 сообщается с резервуаром 2. С впускной стороны модуля 12, т.е. там, где подводящий жидкость трубопровод 10 стыкуется с корпусом 13, находится соединительная камера 18. Вторые средства раздачи газа 19 подают его в дно соединительной камеры 18. Эти средства обеспечивают поддержание чистоты поверхности мембраны 14 посредством обработки газом при очистке жидкости, и они обеспечивают транспортировку жидкостной смеси вдоль поверхности и сквозь поверхность мембраны 14.

Согласно изобретению соединительная камера снабжена отводящим (сливным) трубопроводом 20. Отводящий трубопровод 20 снабжен регулируемым отсечным клапаном 21. Подводящий жидкость трубопровод 10 таким же образом снабжен регулируемым отсечным клапаном 22. Для регулировки отсечных клапанов 21 и 22 предусмотрено устройство контроля 23. Вслед за циклом очистки жидкости, в котором чистая вода отводится по трубопроводу для отвода (слива) фильтрата 15 и в котором сохраненную жидкость подают назад в резервуар 2 по трубопроводу для отвода концентрата от фильтрата 16, согласно изобретению имеет место стадия промывки в каждом случае посредством соответствующего приведения в действие отсечных клапанов 21 и 22 через устройство контроля 23. В этом случае отсечной клапан 22 подводящего жидкость трубопровода 10 перекрыт, а отсечной клапан 21 отводящего трубопровода 20 открыт. Тогда жидкость, которая находится внутри мембранного фильтрационного модуля 12 (со стороны концентрата от фильтрата), свободно утекает в направлении сверху вниз в виде одной порции через соединительную камеру 18 по направлению к открытому отводящему трубопроводу 20. Это непредвиденное движение потока сверху вниз очень эффективно обеспечивает отвод вовне модуля 12 загрязняющих компонентов внутри фильтрационного модуля 12 как вдоль поверхности мембраны, так и в соединительной камере. Как только этот процесс промывки закончен, устройство контроля 23 констатирует, что отсечной клапан 21 отводящего трубопровода 20 снова закрыт, а отсечной клапан 22 подводящего жидкость трубопровода 10 снова открыт. Тогда можно осуществить другую очистку жидкости, вслед за которой можно провести стадию промывки и т.д.

Отводящий трубопровод 20 заканчивается над отстойным баком 25. Содержимое этого отстойного бака 25 может быть слито в дополнительный приемник в установленное время. Также можно подавать содержимое отстойного бака 25 или часть его назад в резервуар 2 по отводящему отстой трубопроводу 26. Отводящий отстой трубопровод 26 может быть в произвольном порядке снабжен фильтром 27.

Резервуар 2 также снабжен отводящим сток трубопроводом 29, по которому, обычно непрерывным образом, может быть отведен отстой.

На фиг.2 показан вариант с двумя погруженными мембранными фильтрационными модулями. Аналогичные составные части в этом случае обозначаются теми же ссылочными цифрами, как на фиг.1. Оборудование включает в себя отдельный вспомогательный резервуар 34 с жидкостным пространством, которое связано потоком с жидкостным пространством в резервуаре 2 через подводящие и отводящие трубопроводы 35, 36. Два мембранных фильтрационных модуля 38 погружены в жидкостное пространство вспомогательного резервуара 34. Каждый мембранный фильтрационный модуль 38 включает в себя охватывающий корпус 40, содержащий поверхность мембраны 14. Со стороны дна корпус 40 разграничен с соединительной камерой 42, которая, в свою очередь, снабжена перекрываемым отводящим трубопроводом 20, который отводит вовне жидкостного пространства вспомогательного резервуара 34. Положение подводящего жидкость трубопровода не может быть точно задано, как в случае с воплощением мембраны с сухими порами, и оно формирует элемент одного или более отверстий для притока в соединительную камеру 42, в которой жидкостная смесь из вспомогательного резервуара 34 смешивается с газом, который введен с помощью средств для раздачи газа 19, и смесь из которой затем проходит вдоль поверхности и сквозь поверхность мембраны 14. Точная конструкция подводящего жидкость трубопровода зависит от воплощения погруженного мембранного фильтрационного модуля 38. Подводящий трубопровод 35 снабжен регулируемым отсечным клапаном 43. Тогда вслед за циклом очистки жидкости может быть проведена стадия промывки посредством соответствующего приведения в действие отсечных клапанов 21 и 43 через устройство контроля 23. В этом случае отсечной клапан 43 подводящего трубопровода 35 закрыт, а отсечные клапаны 21 отводящих трубопроводов 20 открыты. Жидкость, которая находится во вспомогательном резервуаре 34 и внутри мембранных фильтрационных модулей 38, может тогда свободно утекать в направлении сверху вниз в виде одной порции к открытым отводящим трубопроводам 20 через соединительные камеры 42. Уровень жидкостной смеси во вспомогательном резервуаре 34 в этом случае упадет до уровня соединительных камер 42, т.к. отводящие трубопроводы 20 начинаются в соединительных камерах 42. При желании отводящие трубопроводы могут также начинаться на более низком уровне и/или они могут быть снабжены входными отверстиями на более низком уровне, так что вспомогательный резервуар 34 может затем вытечь частично или даже полностью. Как только процесс промывки закончен, устройство контроля 23 снова обеспечивает закрытие отсечных клапанов 21 и открытие отсечного клапана 43.

Кроме того, на фиг.2 показано, что в верхней части соединительной камеры 42 расположен дополнительный предфильтр 45 для защиты от закупорки со стороны притока мембран, которые находятся внутри мембранного фильтрационного модуля. Этот дополнительный предфильтр 45 также будет чисто промываться эффективным образом во время каждой стадии промывки, после которой полученная суспензия отводится через отводящий трубопровод 20. Предфильтр 45 может дополнять или даже подменять функцию любого фильтра в подводящем трубопроводе 35.

Для стадии промывки в воплощениях на фиг.1 и 2 используется жидкость, которая находится в мембранных фильтрационных модулях. В варианте, показанном на фиг.3, в дополнение к этому предусмотрен регулируемый подводящий промывную жидкость трубопровод 50, который подсоединен к модулю 12 со стороны выхода фильтрата. Во время стадии промывки отсечной клапан 51 подводящего промывную жидкость трубопровода 50 временно открыт устройством контроля. В результате этого пространство внутри модуля 12, включая поверхности мембран 14 и соединительную камеру 18, дополнительно очищаются промывкой. На фиг.4 показан вариант, в котором перекрываемый подводящий промывную жидкость трубопровод 50 подсоединен к модулю 12 со стороны концентрата от фильтрата. На фиг.5 показан вариант, в котором перекрываемый подводящий промывную жидкость трубопровод 50 подсоединен к соединительной камере модуля 12. При этих вариантах также может быть достигнуто дополнительное улучшение стадии промывки. Можно также обеспечить комбинацию подводящих промывную жидкость трубопроводов, показанных на фиг.3-5, так что в зависимости от наблюдаемого загрязнения и/или наблюдаемой закупорки может быть открыт один или более из этих подводящих промывную жидкость трубопроводов.

На фиг.6 показан вариант фиг.1, в котором аналогичные составные части обозначены теми же ссылочными цифрами. Только различия будут кратко обсуждаться ниже. Первые средства для раздачи газа в этом случае образованы распределительным щитом, снабженным множеством выходных отверстий, который тянется над дном резервуара 2 и подсоединен к аэратору 60. Чтобы можно было с большей силой пропустить жидкостную смесь через мембранный фильтрационный модуль 12, на перекрываемом подводящем жидкость трубопроводе 10 предусмотрен насос 62. Вторые средства для раздачи газа 19 в соединительную камеру 18 снабжаются газом через аэратор 64. Между аэратором 64 и вторыми средствами для раздачи газа 19 предусмотрен регулируемый отсечной клапан 65. Модуль 12 снабжен двумя мембранными секциями 14, между которыми остается чистым (открытым) проходной канал 68, со стороны которого образуется концентрат от фильтрата. В его верхней части этот канал 68 раскрывается в камеру 69, которая подсоединена к жидкостному пространству в резервуаре 2 через трубопровод 16 для отвода концентрата от фильтрата. Кроме того, трубопровод 16 для отвода концентрата от фильтрата снабжен отводом 70 для отвода, при желании, концентрата от фильтрата в другое местоположение.

Снаружи мембранных секций 14 находится сторона отвода фильтрата, к которой подсоединен отводящий фильтрат трубопровод 15. Отводящий фильтрат трубопровод 15 снабжен регулируемым отсечным клапаном 74, через который отводящий фильтрат трубопровод 15 может быть при желании перекрыт во время стадии промывки. Кроме того, отводящий фильтрат трубопровод 15 содержит насос 75 для герметично нагнетаемой отводимой очищенной жидкости. Очищенная жидкость может быть затем отведена в приемный резервуар 76 и/или во внешнее местоположение (более подробно не показано). Из приемного резервуара 76 очищенная жидкость может подаваться в модуль 12 в качестве промывочной жидкости через трубопровод 50 для подвода промывочной жидкости во время стадии промывки. Для осуществления возможности подачи промывочной жидкости при достаточном давлении предусмотрен насос 78.

Отстойный бак 25 снабжен перекрываемым трубопроводом 80 для отвода отстоя. Кроме того, отводящий отстой трубопровод 26, ведущий назад к резервуару, снабжен насосом 81, и отводящий отстой трубопровод 26 теперь отводит его в фильтр 4, предусмотренный в подводящем жидкость трубопроводе 3. Таким образом, разработано весьма многофункциональное оборудование для очистки, в котором эффективным образом использованы соответственно очищенная жидкость и отведенные концентрат от фильтрата или суспензия.

На фиг.7 показан вариант мембранного фильтрационного модуля, в котором аналогичные составные части снова обозначены теми же ссылочными цифрами, как на предыдущих фигурах. Можно ясно видеть, что мембраны 14 в этом случае относятся к типу плоских мембран в виде пластин. Можно также видеть предфильтр 45, который предусмотрен в верхней части соединительной камеры 18.

На фиг.8 показан вариант фиг.7, в котором мембраны 14 содержат множество полых волокон и капилляров, размещенных в ряды друг за другом.

На фиг.9 показан вариант фиг.7, в котором мембраны 14 содержат множество полых волокон или капилляров, расположенных в сгруппированном виде.

Если в качестве мембран использованы несколько полых волокон, или капилляров, или трубчатых проходов, размещенных друг за другом, особенно в сгруппированном виде, то это может быть благоприятным для составления из них предфильтра. Это может выполнять функцию предфильтра 45, предусмотренного на фиг.9, и/или функцию возможного фильтра в вышеупомянутом подводящем жидкость трубопроводе или существенно облегчить эту задачу. Таким образом, например, для предфильтра 45 может быть выбран больший размер пор. На фиг.10 показано, каким образом множество полых волокон, или капилляров, или трубчатых проходов работает как предфильтр.

Многие варианты возможны в дополнение к проиллюстрированным воплощениям. Таким образом, мембраны и/или мембранные фильтрационные модули могут быть установлены как горизонтально, так и вертикально или в других положениях. При варианте с погружением можно разместить мембранные фильтрационные модули прямо в резервуаре. При желании разделительная стенка может быть размещена в резервуаре между отсеком, где расположен мембранный фильтрационный модуль и отсеком, куда затекает поступающая жидкость.

Кроме того, изобретение может быть использовано со всеми типами мембран независимо от их формы (например, но не исключительно, плоских или любого возможного диаметра), стороны фильтрации (внутренняя или внешняя сторона) или материала (например, полимер или керамика).

Помимо этого изобретение может быть использовано при любом процессе с участием мембран, в котором участвует мембранный биореактор. В настоящий момент самыми обычными процессами являются те, которые относятся к микрофильтрации или ультрафильтрации, но также возможны другие процессы с использованием мембран, такие как нанофильтрация и обратный осмос/гиперфильтрация.

Таким образом, согласно изобретению мембранный биореактор со значительно улучшенным принципом действия обеспечен благодаря особенности, касающейся периодической промывки мембранных фильтрационных модулей, и при желании в сочетании с предшествующими им средствами раздачи газа с трубопроводом, отводящим вовне жидкостного пространства. Стадия промывки выгодно сочетается соответственно с включенной сюда очисткой поступающей на обработку жидкости и периодическим ее отводом (стоком).