CN107349793B

CN107349793B - 一种可在线对mbr膜组器进行离线化学清洗的系统和方法

Info

Publication number: CN107349793B
Application number: CN201710565732.9A
Authority: CN
Inventors: 吕学斌; 刘利伟; 田津
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CN107349793A

Abstract

本发明涉及一种可在线对MBR膜组器进行离线化学清洗的系统和方法，包括清洗加药系统、曝气系统、反冲洗系统、药液放空抽换系统、在线监测系统。在药液放空抽换系统的剩余污泥泵和污泥储池之间的管路上设置三通总阀，三通总阀和MBR廊道之间设置管道。当MBR廊道为多个时，设置的管道和MBR廊道相同，管道之间设置三通阀，三通阀进行并联连接，最后一个MBR廊道不用设置三通阀。通过增加三通总阀和通往各个MBR廊道的三通阀和管路，使浸泡过的药液通过剩余污泥泵抽到其他廊道继续使用。探索出适当间歇式曝气时间和曝气强度。在不用吊装出MBR膜组器的情况下，可达到离线化学清洗同样的效果；可灵活掌握离线清洗时间，提高清洗效率。

Description

一种可在线对MBR膜组器进行离线化学清洗的系统和方法

技术领域

本发明涉及废水处理过程中膜的清洗方法，具体涉及一种微滤或超滤膜处理污水的过程中可对膜生物反应器(MBR)在线进行离线化学清洗的系统和方法。

背景技术

膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)是将膜分离技术与生物原理相结合而开发的一种新型污水处理工艺。它利用膜分离装置将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质有效截留，替代二沉池。与传统工艺相比，它具有固液分离效果好、出水水质好、污泥产量低、生物反应器内生物量高、占地面积小等优点，在污水处理中的应用范围和规模不断扩大。过滤过程中某些组分在膜表面或膜孔中沉积导致膜渗透量下降或跨膜压差上升形成膜污染，膜污染降低了膜的寿命，增加膜组件更换频次，制约了膜的应用。因此，需要在日常运行过程中，定期对膜丝进行化学清洗，以去除泥饼层污染，泥饼层污染是膜污染的主要组成部分。

化学清洗包括在线清洗和离线清洗两种，在线清洗能去除膜表面及内部一些污染物，但是对膜孔内的深层污染不能有效去除，此种情况下需要对膜组器进行离线清洗(6个月～1年离线清洗1次)。离线清洗是用次氯酸钠或柠檬酸药液对膜组器进行浸泡、空曝一段时间后恢复膜通量和跨膜压差的重要方法，使膜通量达到运行时控制的通量，跨膜压差根据使用时间的不同可恢复到-5kpa～-20kpa，一般离线清洗后会恢复到-10kpa左右。

常规情况下，污水处理厂需要单独建造至少2个单独的化学清洗池对膜组器进行离线化学清洗，最少需要4个人工每天工作8个小时，一般4万吨/天规模的MBR清洗时间需要2个月左右；这种清洗方式：占地面积多，人工成本高，操作繁琐，清洗时间长。在寸土寸金的城市，尤其是一线城市，不仅增加了污水处理厂的建设成本，也增加了污水处理厂的运营成本。

发明内容

本发明型的目的在于降低污水处理厂的建设成本和运营成本，充分利用膜组器在线进行化学清洗的设施，不必单独建设离线清洗池，在线对膜组器进行离线化学清洗，达到离线清洗的效果，不仅操作简便，而且提高了效率。

为实现上述目的，本发明具体提供了一种可在线对MBR膜组器进行离线化学清洗的系统和方法；现有的在线清洗系统如图2所示，包括中水回用池,反冲洗泵及冲洗管路加入清水至MBR膜丝内进行冲洗；氢氧化钠储罐,氢氧化钠加药泵,柠檬酸储罐,柠檬酸加药泵,次氯酸钠储罐,次氯酸钠加药泵及相应的加药管路将药液加至MBR膜丝内进行浸泡；MBR池,放空阀,曝气风机对MBR膜组器进行曝气冲刷污染物；剩余污泥泵,污泥储池,粗格栅井(改造前的设施)；MBR膜组器,pH计和液位计通过上位机可自动进行调节药剂加药量。

本发明的技术方案如下:

一种可在线对MBR膜组器进行离线化学清洗系统，包括清洗加药系统、曝气系统、反冲洗系统、药液放空抽换系统、在线监测系统，其特征是在药液放空抽换系统的剩余污泥泵(12)和污泥储池(26)之间的管路上设置三通总阀(13)，三通总阀(13)和MBR廊道之间设置管道。

当MBR廊道为多个时，设置的管道和MBR廊道相同，管道之间设置三通阀(18)，三通阀进行并联连接。最后一个MBR廊道不用设置三通阀。

利用本发明的系统可在线对MBR膜组器进行离线化学清洗的方法，当MBR廊道为一个时步骤如下：

1)将需要清洗的MBR廊道的泥水混合物放空至粗格栅井；

2)用反冲洗系统将MBR廊道注满清水进行空曝、浸泡；

3)放空清水，注入碱性药剂进行空曝、浸泡、空曝；

4)将放空阀打开，放空碱性废液至粗格栅井，并注入清水调节pH至中性；

5)加入酸性药剂进行空曝、浸泡、空曝；

6)用氢氧化钠调节酸性废液pH至中性后，放空；

7)开机启动该MBR廊道即可正常运行。

利用本发明的系统可在线对MBR膜组器进行离线化学清洗的方法，当MBR廊道为多个时步骤如下：

1)将需要清洗的第一个MBR廊道的泥水混合物放空至粗格栅井；

2)用反冲洗系统将第一个MBR廊道注满清水进行空曝、浸泡；

3)放空清水，注入碱性药剂进行空曝、浸泡、空曝；

4)将碱性药液通过药液放空抽换系统抽至第二个MBR廊道并补加碱性药剂继续清洗，进行空曝、浸泡、空曝；

5)用反冲洗系统将第一个MBR廊道多次注入清水调节pH至中性；

6)然后加入酸性药剂进行空曝、浸泡、空曝；

7)此时，第二个MBR廊道已经碱洗完毕，并通过药液放空抽换系统抽至第三个MBR廊道进行碱性，其他MBR廊道碱洗同第二个MBR廊道；

8)将第一个MBR廊道清洗完毕后的酸性药液通过药液放空抽换系统抽至第二个MBR廊道进行酸洗并补加酸性药剂，空曝、浸泡、空曝；其他MBR廊道酸洗同第二个MBR廊道；

9)用氢氧化钠和清水将第一个MBR廊道的pH调节至中性后，放空，第一个MBR廊道清洗完毕，可投入使用；

10)第二个MBR廊道酸洗完毕后，同样需要用氢氧化钠和清水将pH调节至中性后，放空，即可投入使用，其他MBR廊道酸洗完毕后同此；

11)最后一个MBR廊道碱洗完毕后的碱性废液需要打开放空阀，放空至粗格栅井并用清水将MBR廊道的pH冲洗至中性；而酸性废液需要加入氢氧化钠和清水调节pH至中性后，放空至粗格栅井。

本发明在原来在线清洗系统的基础上，对剩余污泥泵后面的管路进行了改造，增加一个三通总阀和通往各个MBR廊道的三通阀和管路；如图1和图3所示，即在剩余污泥泵后面增加一个三通总阀，一条管道通往原来的污泥储池，另一条管道通往其他MBR廊道。

在从三通总阀连接出来的通往1#MBR廊道的管道上根据实际需要还有几个MBR廊道就通过继续增加三通阀从而增加通往其他MBR廊道的管道。

根据本发明对在线系统的改造，提出了一种在线可进行离线化学清洗的方法。

所述在线清洗加药系统至少由加药系统、反冲洗系统组成，清洗用化学药剂通过加药系统加入MBR池，所需清水由反冲洗系统将中水回用池清水抽至需清洗的MBR池。

所述加药系统包括次氯酸钠加药泵、柠檬酸加药泵、氢氧化钠加药泵和次氯酸钠储罐、柠檬酸储罐、氢氧化钠储罐以及管路，还包括酸加药流量计和碱加药流量计(图中未画出)，所述酸加药流量计设在酸加药泵或所述酸加药管路上，所述碱加药流量计设在碱加药泵或所述碱加药管路上；所述反冲洗系统包括反冲洗泵、中水回用水池以及管路。

所述清洗加药系统中，加药系统用于向膜池添加酸、碱药剂。酸清洗时，酸洗药剂可采用柠檬酸，加药量受设置在膜池内pH计控制，保持药液pH在恒定范围。碱洗时，碱洗药剂可采用次氯酸钠，加药量受清洗池内pH计控制，保持药液pH值在设定的范围内。氢氧化钠用于调节最终排放酸洗药液的pH值为中性后再排。

所述曝气系统至少由曝气风机、MBR膜组器组成，曝气管路从MBR膜组器底部进行曝气，通过对MBR膜组器曝气起到药液混匀、药液和污染物充分反应、冲刷膜表面污染物的作用。设在MBR池的MBR膜组器通过曝气管道连接到鼓风机，曝气管道上还设有流量计和曝气管道压力变送器(图中未画出)，所述曝气管道上的流量计和曝气管道压力变送器分别与可编程逻辑控制器电连接(图中未画出)。

所述药液放空抽换系统至少由放空阀、剩余污泥泵组成，通过放空阀将MBR池体废水放空至粗格栅井，通过剩余污泥泵将已使用过的药液抽至另外需要清洗的廊道进行重复使用，剩余污泥泵后加一个三通，增加流向其他廊道的管道。所述放空阀通过放空管道将MBR池内的的原液放空到粗格栅井，所加浸泡完后的药液通过污泥泵和三通抽至其他需清洗廊道继续使用。

所述在线监测系统至少包括加药泵流量计、清水流量计、MBR池液位计和pH计。加药泵流量计设在加药泵或加药管路上(图中未画出)，进水流量计设在反冲洗泵或清洗水进水管上(图中未画出)。

所述在线对MBR膜组器进行离线化学清洗的方法：通过放空阀将需要清洗MBR池的泥水放空至粗格栅井，然后用反冲洗泵将清水注满MBR池体进行空曝48h，去除MBR膜表面的部分泥饼，放空；继续注清水至指定液位，然后加入次氯酸钠溶液，边加药边曝气，当次氯酸钠浓度达到3000～5000ppm，pH＝12～12.5时，进行静置浸泡20h，再进行曝气15min；之后用剩余污泥泵将药液抽至另一个需要清洗的廊道；再多次注入清水直至pH为中性后，放空；再用加药系统加入溶解好的柠檬酸至浓度为1％～2％,pH＝3.0左右，边加边曝气，同时用反冲洗系统加清水至指定液位，静置浸泡22h，然后曝气15min；然后用剩余污泥泵将柠檬酸药液抽至上个已经被次氯酸钠清洗过的廊道中；最后，需要加清水和碱液直至pH为中性后，放空，即可进行使用。上述方法中曝气强度选用25Nm³/(m²·h)，通过气液二相流的剪切作用能将膜表面和膜孔内药剂反应后的污染物震荡脱落，可以增加膜丝与药剂的有效接触面积，提高膜的透水性能，但是过大的曝气量会造成药剂的挥发、分解。

本发明在线对MBR膜组器进行离线化学清洗系统具有减少建设和运营成本，提高清洗效率，减少清洗时间；可保证清洗效果，不会对生产系统产生任何影响。

与现有清洗方法相比，本发明的有益效果是：

(1)与传统MBR膜组器清洗方法相比，对MBR膜组器在不用吊装出MBR池的情况下进行化学清洗，达到离线化学清洗的效果，可使跨膜压差降低到-10kpa左右；无需新建单独的化学清洗池，节约空间，减少了建设费用的投资；

(2)自动化程度高，可节省人力70％，缩短清洗时间50％，降低运营成本；

(3)充分利用现有的在线化学清洗设施，只需在剩余污泥泵后加一个三通阀和通向各个MBR膜池的管路用来抽换药液即可，见附图1、附图3改造后系统和附图2在线清洗系统；可灵活掌握离线清洗时间，提高清洗效率。

(4)在现今土地资源紧缺、价格昂贵的情况下，具有降低建设成本和运营成本；不占地、不浪费药剂、操作简洁、方便的特点。

附图说明

图1：实施例1方法的示意图；

图2：现有在线清洗系统；

图3：实施例2的实例示意图。

1.中水回用池,2.反冲洗泵,3.氢氧化钠储罐,4.氢氧化钠加药泵,5.柠檬酸储罐,6.柠檬酸加药泵,7.次氯酸钠储罐,8.次氯酸钠加药泵,9.1#MBR廊道,10.放空阀,11.曝气风机,12.剩余污泥泵,13.三通总阀,14.粗格栅井,15.MBR膜组器,16.pH计,17.液位计,18.三通阀,19.通向1#MBR廊道管道,20.通向2#MBR廊道管道,21.通向3#MBR廊道管道,22.通向4#MBR廊道管道,23. 2#MBR廊道,24. 3#MBR廊道,25. 4#MBR廊道,26.污泥储池。

具体实施方式

以下结合附图1、附图3和实施例对本发明进行进一步说明：

如图1和图3所示的一种在线对MBR膜组器进行离线化学清洗系统，包括在线清洗加药系统、曝气系统、药液放空抽换系统、在线监测系统。

所述在线清洗加药系统包括氢氧化钠储罐3、与氢氧化钠储罐相连的氢氧化钠加药泵4及碱加药管路，柠檬酸储罐5、与配制好的柠檬酸储罐相连的柠檬酸加药泵6及柠檬酸加药管路，次氯酸钠储罐7、与次氯酸钠储罐相连的次氯酸钠加药泵8及加药管路，氢氧化钠加药泵4、柠檬酸加药泵6和次氯酸钠加药泵8均与可编程逻辑控制器(图中未画出)电连接；根据pH值，可编程逻辑控制器自动控制柠檬酸加药泵6、氢氧化钠加药泵4及次氯酸钠加药泵8的启停及计算相应加药量。

所述曝气系统包括设1#MBR廊道9内的MBR膜组器15，所述MBR膜组器通过曝气管道连接到曝气风机11，所述曝气管道上还设有流量计(图中未画出)和曝气管道压力变送器(图中未画出)，所述曝气管道上的流量计和曝气管道压力变送器分别与可编程逻辑控制器(图中未画出)电连接。

所述药液抽换系统包括放空阀10，放空阀10通过放空管道将1#MBR廊道9内的的原液放空到粗格栅井14，所加浸泡完后的药液通过剩余污泥泵12和三通总阀13以及三通阀18和相对应的通向2#MBR廊道管道20、通向3#MBR廊道管道21、通向4#MBR廊道管道22依次抽至需清洗的2#MBR廊道23、3#MBR廊道24、4#MBR廊道25继续使用，当然也可以依次按照从4#MBR廊道25开始向1#MBR廊道9的顺序进行清洗，所以有必要再加上通向1#MBR廊道管道19，根据工程实际需要如有多于4个MBR廊道可在三通阀18后面继续增加三通阀和相应的通向MBR廊道的管道即可。

所述在线监测系统包括pH计16和MBR池液位计17。还包括加药泵流量计、进水流量计，加药泵流量计设在加药泵或加药管线上(图中未画出)，清水流量计设在反冲洗泵或清洗水进水管上(图中未画出)。

下面将结合典型实施例对本发明作进一步详述。

实施例1：

结合附图1说明清洗一个MBR廊道的情况：

通过放空阀10将1#MBR廊道9的泥水放空至粗格栅井14，然后用反冲洗泵2将中水回用池1的清水注满1#MBR廊道进行空曝48h，去除MBR膜表面的部分泥饼，放空；继续注清水至指定液位，然后加入次氯酸钠溶液，边加药边曝气，当次氯酸钠浓度达到3000～5000ppm，pH＝12～12.5时，进行静置浸泡20h，再进行曝气15min；之后打开放空阀10，将次氯酸钠药液放空至粗格栅井；再多次向1#MBR廊道9注入清水直至pH为中性后，放空；再用加药系统加入溶解好的柠檬酸至浓度为1％～2％,pH＝3.0左右，边加边曝气，同时用反冲洗系统加清水至指定液位，静置浸泡22h，然后曝气15min；最后，需要加清水和氢氧化钠药液，调节pH为中性后，放空，即可进行使用。曝气强度选用25Nm³/(m²·h)，通过气液二相流的剪、面积，提高膜的透水性能，但是过大的曝气量会造成药剂的挥发、分解。

实施例2：

结合附图3说明清洗四个MBR廊道的情况：

通过放空阀10将需要清洗1#MBR廊道9的泥水放空至粗格栅井14，然后用反冲洗泵2将中水回用池1的清水注满1#MBR廊道进行空曝48h，去除MBR膜表面的部分泥饼，放空；继续注清水至指定液位，然后加入次氯酸钠溶液，边加药边曝气，当次氯酸钠浓度达到3000～5000ppm，pH＝12～12.5时，进行静置浸泡20h，再进行曝气15min；之后用剩余污泥泵12将次氯酸钠药液通过三通总阀13、三通阀18和通往2#MBR廊道管道20抽至另一个需要清洗的2#MBR廊道23进行清洗，并补加次氯酸钠药剂量的5％，清洗方法同1#MBR廊道；再多次向1#MBR廊道9注入清水直至pH为中性后，放空；再用柠檬酸加药系统加入溶解好的柠檬酸至浓度为1％～2％,pH＝3.0左右，边加边曝气，同时用反冲洗系统加清水至指定液位，静置浸泡22h，然后曝气15min；这时2#MBR廊道的次氯酸钠药剂清洗已经完毕，并且已经通过剩余污泥泵12将次氯酸钠药液通过三通总阀13、三通阀18和通向3#MBR廊道管道抽至3#MBR廊道24进行清洗，清洗方法同1#MBR廊道，并补加次氯酸药量的5％；2#MBR廊道通过反冲洗泵2多次注入清水冲洗使pH成中性，此时，将1#MBR廊道的柠檬酸药液通过放空阀10、三通总阀13、三通阀18和通向2#MBR廊道管道抽至2#MBR廊道进行清洗，补加柠檬酸5％，清洗方法同1#MBR廊道；之后的3#MBR廊道的酸洗和4#MBR廊道的碱洗、酸洗与2#MBR廊道相同，补加药剂量也相同；最后，清洗完毕后的4#MBR廊道的次氯酸钠废液需要打开放空阀10，放空至粗格栅井并用清水冲洗该MBR廊道的pH至中性，而酸洗后的柠檬酸废液通过反冲洗泵2加清水和氢氧化钠加药系统加氢氧化钠调节pH为中性后，放空，即可进行使用。曝气强度选用25Nm³/(m²·h)，通过气液二相流的剪、面积，提高膜的透水性能，但是过大的曝气量会造成药剂的挥发、分解。清洗顺序也可根据实际情况从4#MBR廊道开始向1#MBR廊道按序进行。

Claims

1.一种可在线对MBR膜组器进行离线化学清洗系统，包括清洗加药系统、曝气系统、反冲洗系统、药液放空抽换系统、在线监测系统，其特征是在药液放空抽换系统的剩余污泥泵(12)和污泥储池(26)之间的管路上设置三通总阀(13)，三通总阀(13)和MBR廊道之间设置管道；MBR廊道为多个时，设置的管道和MBR廊道相同，管道之间设置三通阀(18)，三通阀进行并联连接。

2.利用权利要求1的系统可在线对MBR膜组器进行离线化学清洗的方法，步骤如下：

2)用反冲洗系统将第一个MBR廊道注满清水进行空曝、浸泡；

3)放空清水，注入碱性药剂进行空曝、浸泡、空曝；

5)用反冲洗系统将第一个MBR廊道多次注入清水调节pH至中性；

6)然后加入酸性药剂进行空曝、浸泡、空曝；

11)最后一个MBR廊道碱洗完毕后的碱性废液需要打开放空阀，放空至粗格栅井并用清水将MBR廊道冲洗至pH为中性；而酸性废液需要加入氢氧化钠和清水调节pH至中性后，放空至粗格栅井。