CN113786734B - 一种mbr膜原位物理清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，涉及一种MBR膜原位物理清洗方法，本发明在清洗过程中，先关闭膜池进水阀限制MBR膜池的进水，然后启动回流泵加强MBR膜池的出水，同时对MBR膜通气进行曝气处理，在曝气的同时MBR膜池中的液位在持续降低，一边使膜池液位降低一边进行曝气，以达到强化曝气，进而抖落膜丝上附着的污泥。本发明的方法在清洗过程中不使用化学试剂或化学药剂，而且是原位清洗，不需要对膜架和膜组件进行吊装离线清洗，因此无需药剂浸泡、没有药剂残留、不需要离线处理，此方法节省了化学试剂、化学药剂使用，降低了清洗时间，还可结合自动化控制程序使用，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及膜反应器污水处理装置，特别涉及一种MBR膜原位物理清洗方法。
背景技术
污水深度处理是指城市生活污水或工业废水经一级、二级处理后，为了达到一定的再生水标准使污水作为水资源回用于生产或生活的进一步水处理过程。针对污水(废水)的原水水质和处理后的水质要求可进一步采用三级处理或多级处理工艺。常用于去除水中的微量COD和BOD有机污染物质，SS及氮、磷高浓度营养物质及盐类。深度处理的方法有：絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法、臭氧氧化法、膜分离法、离子交换法、电解处理、湿式氧化法、催化氧化法、蒸发浓缩法等物理化学方法与生物脱氮、脱磷法等。
膜技术作为一种新型高效分离技术，产生于20世纪60年代，其是指在外界压力下或渗透压的推动下，通过特定材质的结构膜，经渗透作用，分离、纯化出多种组分。近年来，膜分离技术基于自身优势在国家相关产业政策的指引下发展迅速，并在市政废水处理及回用、市政给水处理、工业废水处理与循环利用、高端超纯水制备等领域得到了广泛应用并在城市深度处理废水二级出水发挥巨大潜力，以超滤(UF)和微滤(MF)，纳滤(DF)为主，针对主要污染物的去除取得了很好的效果。同时随着人们对饮水安全的关注与重视，膜技术能够迅速的成为水处理中不可缺少的力量主要在于发展潜力大以及自己的特点。
近年来，膜技术已经成为各种污废水深度处理或高品质再生水不可或缺的核心技术，研究证实DF在对高矿化度污废水、难降解有机废水、染料废水的深度处理及市政污废水的高品质回用处理取得非常好的效果。连续膜过滤系统是一种高效节能的膜处理技术，且与传统的污水处理相比，具有工艺操作简单、出水水质高、处理效果稳定等优点，因此被广泛应用于水处理领域。其分离机理是筛孔分离机理，处理液在一定的压力下进行膜过滤，尺寸小于膜分离孔径的分子或粒子可通过膜表面，而尺寸大于膜分离孔径的分子或粒子则被截留，实现大小粒子的分离。
在膜技术中，膜生物反应器(MBR)是近些年发展起来的一种污水处理工艺，利用膜的物理分离能力，将水力停留时间与污泥停留时间完全分开，从而达到利用高污泥浓度来提高污水处理能力和效果的目的。因其具有出水水质好，占地面积小，泥水分离效果好等特点，正在得到越来越多的应用与推广。常规膜生物反应器(MBR)的结构主要是将众多的中空纤维膜安装到不锈钢膜架上，曝气管安装在膜架最下方。运行时，将装好膜的膜架按事先安排的位置放到污水池中，通过抽吸泵进行抽吸产水。抽吸可以在中空纤维膜的内部产生负压，从而使清水通过膜丝表面的微孔，渗透到中空纤维膜的内部，而后经由管道进入清水池。而污染物质(如污泥)因其粒径大，不能通过微孔进入膜内，被截留在膜外面，从而实现泥水分离。
现有MBR的曝气方式为采用曝气支管开孔方式在膜底部进行曝气，通过气泡与膜接触，对膜产生擦洗或抖动的作用，防止污泥在膜丝表面沉积。当设备运行一段时间后，曝气支管内会出现积泥堵塞，同时曝气支管上的曝气出口也会出现堵塞，曝气管或曝气堵塞后引起膜的擦洗作用减弱，最后导致膜的污堵，引起产水通量的下降和真空度的上升。
通过发明人多年的实际工厂运行实践发现，导致曝气支管和曝气支管上的曝气出口堵塞的原因主要有以下2个方面：1、当某种原因引起曝气停止时，污水或污泥进入曝气支管，经过一段时间，污泥沉淀到曝气支管底部管底上，并进行浓缩。当再次进行曝气时，气体重新进入曝气支管，将管中上部的水排出到管外。但是管底部的污泥，由于比重大，并且有一定的粘度，粘附在管底，空气并不能将污泥排出到曝气管外，造成曝气支管的堵塞。由于空气经过空压机压缩，变成热风，热风不断吹干曝气支管底部的污泥，使污泥板结脱水，成为坚硬的固体颗粒，该颗粒一旦滚动到曝气支管的曝气出口处，就可能造成穿孔曝气支管曝气出口堵塞。2、曝气支管的曝气出口周围出现好氧生化环摬，微生物生长活跃，形成菌胶团，长时间运行，也会出现堵塞，当曝气支管孔眼堵塞时，上部的MBR中空纤维膜失去曝气产生的抖动，导致膜表面严重积泥，MBR膜组器产水阻力增大，不能正常运行。
堵塞后需要对MBR膜组件进行曝气清洗，但是现有技术中的曝气清洗方法存在曝气强度不够且清洗效率低下的缺陷，因此，需要开发一直新的曝气清洗方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种新型的MBR膜原位物理清洗方法，使用该方法在清洗过程中不使用化学试剂或化学药剂，而且是原位清洗，不需要对膜架和膜组件进行吊装离线清洗，因此无需药剂浸泡、没有药剂残留、不需要离线处理，此方法节省了化学试剂、化学药剂使用，降低了清洗时间，还可结合自动化控制程序使用，提高工作效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种MBR膜原位物理清洗方法，所述清洗方法为物理清洗方法，清洗过程中不使用化学试剂，所述清洗方法包括对MBR膜进行强化曝气处理，在强化曝气处理后对MBR膜进行低温物理曝气处理。
进一步的，所述强化曝气通过降低MBR膜池的液位实现。
进一步的，所述降低MBR膜池的液位通过限制MBR膜池的进水实现，或者所述降低MBR膜池的液位通过加强MBR膜池的排水实现，或者所述降低MBR膜池的液位通过限制MBR膜池的进水和加强MBR膜池的排水实现。
进一步的，所述低温曝气处理是向MBR膜池中通入液态低温气体。
进一步的，所述低温曝气处理是向MBR膜池中通入固态低温气体颗粒，所述固态低温气体颗粒的粒径为1mm-5mm。
进一步的，所述液态低温气体为液态氮气。
进一步的，所述固态低温气体颗粒为固态二氧化碳颗粒。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种MBR膜原位物理清洗方法，通过本发明的清洗方法，在清洗过程中，先关闭膜池进水阀限制MBR膜池的进水，然后启动回流泵加强MBR膜池的出水，同时对MBR膜通气进行曝气处理，在曝气的同时MBR膜池中的液位在持续降低，一边使膜池液位降低一边进行曝气，以达到强化曝气，进而抖落膜丝上附着的污泥。
本发明在强化曝气处理后还进行了低温物理曝气处理，通过向MBR膜池中通入低温气体使得具有较低温度的气体在MBR膜池中迅速膨胀，对膜丝进行“按摩”式的揉搓清洁；本发明向MBR膜池中通入的低温气体包括液态形式的低温气体和固态形式的低温气体，对于液态形式的低温气体，本发明使用的是液态的氮气，液态的氮气在通入MBR膜池中后，其由液态形式迅速气化，其体积迅速增大，气化的氮气对膜丝进行扰动和搓洗，将附着在膜丝上的污泥进一步清除；同时，液态氮气在气化的同时还会吸收热量，液态氮气气化的过程会对污泥进行类似于“冻干”处理的影响，使得污泥的物理性质发生改变，降低污泥在膜丝上的附着性，使得污泥更易于从膜丝上脱落，配合气体的扰动和搓洗，达到更好的污泥清除效果。对于固态形式的低温气体，本发明使用的是固态的二氧化碳颗粒，即干冰颗粒，在处理过程中，固态二氧化碳颗粒被专门的管道以一定的压力输送到MBR膜池中，正对着膜丝喷射出来，喷出的固态二氧化碳颗粒本身具有一定的速度，其在曝气气体的裹挟下向膜丝喷射，对膜丝起到类似于“喷砂”的处理效果，具有一定速度的固态二氧化碳颗粒撞击在附着在膜丝表面的污泥上，起到对污泥的清除作用；同时，与液态氮气类似，固态二氧化碳颗粒在MBR膜池中会迅速气化，并且在气化过程中会体积迅速增大，气化的二氧化碳会对膜丝进行扰动和搓洗，将附着在膜丝上的污泥进一步清除；同时，固态二氧化碳在气化的同时还会吸收热量，会对污泥进行类似于“冻干”处理的影响，使得污泥的物理性质发生改变，降低污泥在膜丝上的附着性，使得污泥更易于从膜丝上脱落，即，降低污泥在膜丝上的附着力、对膜丝进行持续“喷砂”和气体搓洗的综合处理下，使得附着在膜丝表面的污泥被尽可能地清除，有效提高膜丝的清洁效果。
本发明的方法在清洗过程中不使用化学试剂或化学药剂，而且是原位清洗，不需要对膜架和膜组件进行吊装离线清洗，因此无需药剂浸泡、没有药剂残留、不需要离线处理，此方法节省了化学试剂、化学药剂使用，降低了清洗时间，还可结合自动化控制程序使用，提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明清洗方法的流程示意图。
图中：MBR膜池-1，进水阀-2，回流泵-3，曝气管路-4。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解所述术语在本发明中的具体含义。
出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
一种MBR膜原位物理清洗方法，所述清洗方法包括对MBR膜进行强化曝气，清洗过程中不使用化学试剂。
MBR膜的清洗一般包括原位清洗和离线清洗两种方式，所谓原位清洗，是指MBR膜组件或MBR膜架在清洗时不需要离开MBR膜池，直接在MBR膜池中进行清洗工作，不需要进行吊装作业；而离线清洗是指通过吊装设备将MBR膜组件或MBR膜架吊离MBR膜池转移到清洗池内，在清洗池中进行清洗，由于在清洗过程中还包括吊装转运步骤，因此，相对于原位清洗，离线清洗所耗费的时间更长，而且由于MBR膜组件的离线，整个污水处理生产线都需要停机，影响污水处理效率。本申请的清洗方法使用原位清洗，不需要对MBR膜组件进行吊装转运处理，清洗耗费时间短，清洗工作效率高，几乎不影响污水处理生产线的污水处理工作。
本发明的强化曝气是通过降低MBR膜池中的液位实现，及，在曝气过程中使MBR膜组件的一部分由于MBR膜池液位的降低而裸露在外，直接对裸露在外的MBR膜丝进行曝气处理，此时的曝气为强化曝气。随着MBR膜池液位的逐步降低，MBR膜丝裸露在外的部分逐渐增多，最低可将液位降低至露出全部MBR膜丝，由于曝气强度受MBR膜池液位影响，即MBR膜池的液位越低、MBR膜丝裸露在外的部分越多，曝气的程度就越强，随着MBR膜池液位的降低，可达到强化曝气，抖落MBR膜丝上附着的污泥。
本发明中MBR膜池液位的降低通过限制MBR膜池的进水实现，或者通过加强MBR膜池的排水实现，或者通过限制MBR膜池的进水和加强MBR膜池的排水实现，即，MBR膜池液位的降低通过减少进液和/或增加出液实现。实际应用中一般是减少进液和增加出液一起使用，也可以根据需要单独使用其中一种。同时，还可以通过控制MBR膜池的进水速率、排水速率来控制MBR膜池中液位降低的速率,如果需要比较大的液位下降速率，可以采用较小的进水速率配合较大的排水速率，或者直接关闭进水(即进水速率为零)；如果小较小的液位下降速率，可以采用较小的排水速率。由于MBR膜丝的曝气强度会受到MBR膜池液位降低的程度以及MBR膜丝裸露在外的部分的多少影响，因此，可以通过控制MBR膜池的进水速率和排水速率控制MBR膜丝的曝气强度大小。
为了提高清洁效果，本发明在强化曝气处理后对MBR膜进行低温物理曝气处理，所述低温曝气处理是向MBR膜池中通入液态低温气体，比如液态氮气。
另一种情况，所述低温曝气处理是向MBR膜池中通入固态低温气体颗粒，比如固态二氧化碳颗粒，所述固态低温气体颗粒的粒径为1mm-5mm，固态低温气体颗粒的粒径不宜过大，因为太大的粒径会导致固体颗粒的驱动困难和加速困难，不能起到对污泥的有效撞击效果。
本发明在进行低温物理曝气处理时使用另外专门的管道向MBR膜池中通入液态氮气或者固态的二氧化碳颗粒，这些管道以及物料添加方式采用现有技术中的常规装置即可，本发明不对此做过多限制。
如图1所示，本发明一个典型的实施方式为：将MBR膜池1的进水阀2关闭、回流泵3(回流泵用于排水)打开，曝气管路4打开进行持续曝气，直至MBR膜池内液位降低到露出大部分MBR膜丝，完成上述操作后，向MBR膜池1内进水，直至浸没MBR膜组件，完成清洗工作。
本发明提供一种MBR膜原位物理清洗方法，通过本发明的清洗方法，在清洗过程中，先关闭膜池进水阀限制MBR膜池的进水，然后启动回流泵加强MBR膜池的出水，同时对MBR膜通气进行曝气处理，在曝气的同时MBR膜池中的液位在持续降低，一边使膜池液位降低一边进行曝气，以达到强化曝气，进而抖落膜丝上附着的污泥。
本发明在强化曝气处理后还进行了低温物理曝气处理，通过向MBR膜池中通入低温气体使得具有较低温度的气体在MBR膜池中迅速膨胀，对膜丝进行“按摩”式的揉搓清洁；本发明向MBR膜池中通入的低温气体包括液态形式的低温气体和固态形式的低温气体，对于液态形式的低温气体，本发明使用的是液态的氮气，液态的氮气在通入MBR膜池中后，其由液态形式迅速气化，其体积迅速增大，气化的氮气对膜丝进行扰动和搓洗，将附着在膜丝上的污泥进一步清除；同时，液态氮气在气化的同时还会吸收热量，液态氮气气化的过程会对污泥进行类似于“冻干”处理的影响，使得污泥的物理性质发生改变，降低污泥在膜丝上的附着性，使得污泥更易于从膜丝上脱落，配合气体的扰动和搓洗，达到更好的污泥清除效果。对于固态形式的低温气体，本发明使用的是固态的二氧化碳颗粒，即干冰颗粒，在处理过程中，固态二氧化碳颗粒被专门的管道以一定的压力输送到MBR膜池中，正对着膜丝喷射出来，喷出的固态二氧化碳颗粒本身具有一定的速度，其在曝气气体的裹挟下向膜丝喷射，对膜丝起到类似于“喷砂”的处理效果，具有一定速度的固态二氧化碳颗粒撞击在附着在膜丝表面的污泥上，起到对污泥的清除作用；同时，与液态氮气类似，固态二氧化碳颗粒在MBR膜池中会迅速气化，并且在气化过程中会体积迅速增大，气化的二氧化碳会对膜丝进行扰动和搓洗，将附着在膜丝上的污泥进一步清除；同时，固态二氧化碳在气化的同时还会吸收热量，会对污泥进行类似于“冻干”处理的影响，使得污泥的物理性质发生改变，降低污泥在膜丝上的附着性，使得污泥更易于从膜丝上脱落，即，降低污泥在膜丝上的附着力、对膜丝进行持续“喷砂”和气体搓洗的综合处理下，使得附着在膜丝表面的污泥被尽可能地清除，有效提高膜丝的清洁效果。
本发明的方法在清洗过程中不使用化学试剂或化学药剂，而且是原位清洗，不需要对膜架和膜组件进行吊装离线清洗，因此无需药剂浸泡、没有药剂残留、不需要离线处理，此方法节省了化学试剂、化学药剂使用，降低了清洗时间，还可结合自动化控制程序使用，提高工作效率。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其配方、工艺所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种MBR膜原位物理清洗方法，其特征在于，所述清洗方法为物理清洗方法，清洗过程中不使用化学试剂，所述清洗方法包括对MBR膜进行强化曝气处理，在强化曝气处理后对MBR膜进行低温物理曝气处理；
所述强化曝气通过一边使MBR膜池液位降低一边进行曝气实现，所述MBR膜池液位逐步降低使MBR膜部分逐步裸露在外，实现逐步强化曝气；
所述降低MBR膜池的液位通过限制MBR膜池的进水实现，或者所述降低MBR膜池的液位通过加强 MBR 膜池的排水实现，或者所述降低MBR膜池的液位通过限制MBR膜池的进水和加强MBR膜池的排水实现；
所述低温曝气处理是向MBR膜池中通入液态低温气体或固态低温气体颗粒，且，所述固态低温气体颗粒的粒径为1mm-5mm。
2.根据权利要求 1 所述的MBR膜原位物理清洗方法，其特征在于，所述液态低温气体为液态氮气。
3.根据权利要求 1所述的MBR膜原位物理清洗方法，其特征在于，所述固态低温气体颗粒为固态二氧化碳颗粒。
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