CN111013394B - 中空平板陶瓷膜mbr反应池及其膜清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，提供了一种中空平板陶瓷膜MBR反应池及其膜清洗方法。包括反应池，反应池内设置有中空平板陶瓷膜，反应池的外部设置有与中空平板陶瓷膜的内部流道连通的透过液贮存池，中空平板陶瓷膜的下方设置有配水管，配水管的水流出口指向中空平板陶瓷膜的表面，反应池内设置有与所述配水管连接的潜水泵，反应池的外部还设置有臭氧发生装置，臭氧发生装置与中空平板陶瓷膜的内部流道连通；实现了物理清洗与化学清洗、表面扫洗与内部反冲洗的有机结合，既能通过反冲洗溶液中的臭氧实现对污物的降解与破坏，也能通过水流的扰动作用促进污物与膜材料的分离，可在短时间内实现中空平板陶瓷膜过滤性能的高效恢复。

Description

中空平板陶瓷膜MBR反应池及其膜清洗方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，特别涉及一种中空平板陶瓷膜MBR反应池及其膜清洗方法。

背景技术

具有中空结构的平板陶瓷膜是近些年来新兴的一种膜材料，目前的中空平板陶瓷膜主要包括微滤膜和超滤膜两类，中空平板陶瓷膜与传统的有机高分子膜材料相比具有更强的抗污染能力、热稳定性以及化学稳定性，目前已经被应用于饮用水处理、市政污水处理、工业废水处理和海水淡化预处理。虽然中空平板陶瓷膜与传统的有机高分子膜材料相比具有更强的抗污染能力，然而终究无法完全避免膜污染的发生。膜污染的发生会造成能耗增加、产水量降低、出水水质改变等一系列不良后果，当膜污染累积到一定程度时就需要进行膜清洗来对其过滤性能进行恢复。

传统的膜清洗方法主要分为物理清洗和化学清洗两类，其中物理清洗分为表面冲洗和反冲洗。表面冲洗即是通过水流、气体或气水混合物在膜面附近的错流扰动来对污物进行冲刷剥离，但该种方法在面对结合力较强的滤饼层、凝胶层以及膜孔内部堵塞的污物通常难以取得良好的清洗效果。反冲洗则是通过反向加压使得水流相反于污物聚集方向流动，由此实现对污物的冲刷，反冲洗对于膜孔内部的污物具有一定的清洗效果，但对于较为顽固的有机污染通常难以取得较高的通量恢复率。化学清洗则是通过表面活性剂、络合剂、氧化剂等化学药剂与污物之间的化学反应来实现对膜污物质的分解与破坏，进而恢复膜性能。目前报道的化学清洗实施方式主要为采用化学药剂对膜组件进行浸泡清洗，这就使得其清洗时间较长，通常需要数小时来完成。此外，为了避免所用化学试剂对水质造成污染，通常需要将膜组件取出进行异位清洗，这就进一步增加了膜清洗的复杂程度。

因此，针对目前各类膜清洗方法存在的问题，如何将物理清洗与化学清洗的优势相结合，并充分利用陶瓷膜本身可耐受强氧化作用的化学稳定性，从而开发一种高效、便捷、耗时短的膜清洗方法，对于进一步扩大中空平板陶瓷膜技术的应用规模和应用领域、推动解决我国水资源短缺和水环境污染问题具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中空平板陶瓷膜MBR反应池的膜清洗方法，力求实现中空平板陶瓷膜的过滤性能的高效恢复。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种中空平板陶瓷膜MBR反应池，包括反应池，所述反应池内设置有中空平板陶瓷膜，所述反应池的外部设置有与所述中空平板陶瓷膜的内部流道连通的透过液贮存池，所述中空平板陶瓷膜的下方设置有配水管，所述配水管的水流出口指向所述中空平板陶瓷膜的表面，所述反应池内设置有与所述配水管连接的潜水泵，所述反应池的外部还设置有臭氧发生装置，所述臭氧发生装置与所述中空平板陶瓷膜的内部流道连通。

可选的，所述透过液贮存池连接有加压泵，所述加压泵与所述臭氧发生装置共同连接有气水混合器，所述气水混合器与所述中空平板陶瓷膜的内部流道连通。

可选的，所述中空平板陶瓷膜连接有集水管，所述气水混合器与所述集水管之间连接有反冲洗阀门。

可选的，所述集水管与所述透过液贮存池连接有抽吸阀门与抽吸泵。

可选的，所述中空平板陶瓷膜布置有多组，所述配水管处于相邻的两个所述平板陶瓷膜的间隙的下方，所述配水管上开设有两排水流出口对应指向相邻的两个所述平板陶瓷膜的表面。

可选的，所述反应池内设置有驱动所述配水管发生摆动的驱动装置；所述驱动装置包括伺服电机，多个所述配水管的端部各设置有传动齿轮，多个所述传动齿轮与传动链条连接，所述伺服电机与传动链条连接。

可选的，所述反应池的外部还设置有供气装置，所述配水管与所述供气装置连接。

本发明的目的为确保实现中空平板陶瓷膜的过滤性能的高效恢复。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种中空平板陶瓷膜MBR反应池的膜清洗方法，包括如下步骤：

A、多组中空平板陶瓷膜平行间隔布置于反应池内进行污水过滤，经中空平板陶瓷膜过滤净化的污水进入透过液贮存池；

B、当中空平板陶瓷膜膜污染情况不严重时，潜水泵设置于反应池内直接吸取原水，通过配水管上开设的水流出口对中空平板陶瓷膜的表面进行扫洗；

C、当中空平板陶瓷膜膜污染情况严重时，臭氧发生装置产生臭氧，臭氧进入中空平板陶瓷膜的内部流道与污水混合进行反冲洗；

D、当中空平板陶瓷膜膜污染情况较为严重时，步骤B、C中的操作并行。

可选的，所述步骤C中，透过液贮存池连接有加压泵，加压泵与臭氧发生装置共同连接有气水混合器，通过气水混合器产生臭氧水溶液对中空平板陶瓷膜进行反冲洗。

可选的，所述步骤B中，配水管的端部设置有传动齿轮，传动齿轮与传动链条连接，伺服电机驱动传动链条运转从而使得配水管发生摆动，配水管上开设的水流出口对中空平板陶瓷膜的表面进行上下循环扫洗，同时配水管也可与供气装置连接，为反应池提供曝气。

与现有技术相比，本申请具有以下技术效果：

(1)本发明实现了物理清洗与化学清洗、表面扫洗与内部反冲洗的有机结合，既能通过反冲洗溶液中的臭氧实现对污物的降解与破坏，也能通过水流的扰动作用促进污物与膜材料的分离，这样“多管齐下”的物化联合清洗过程能够在短时间内实现中空平板陶瓷膜过滤性能的高效恢复；

(2)本发明通过在原有的浸没式抽滤系统中构建臭氧水溶液反冲洗系统和底部高速扫洗系统，这样就可以实现膜清洗过程的原位进行，避免了传统化学清洗中对膜组件的吊装与分离，大大简化了清洗过程，缩短了操作时间，降低了工作强度；

(3)本发明充分利用了陶瓷膜材料本身稳定的物化性质，使用了具有强氧化能力的臭氧溶解于反冲洗水中作为化学清洗剂，既能实现对污物的降解与破坏，又避免了清洗过程对膜材料本身的损伤；

(4)传统化学清洗过程所使用的络合剂、表面活性剂等化学物质会随着膜清洗废液而进入环境造成二次污染，而本发明所采用的化学物质仅为臭氧，完成清洗任务的残留臭氧可很快分解为无毒无害的氧气，有效避免了二次污染的发生。

附图说明

图1为本发明装置布置示意图；

图2为中空平板陶瓷膜与配水管布置示意图。

附图标记：

1、反应池；2、中空平板陶瓷膜；3、配水管；4、潜水泵；5、臭氧发生装置；6、透过液贮存池；7、加压泵；8、气水混合器；9、集水管；10、反冲洗阀门；11、抽吸阀门；12、抽吸泵；13、伺服电机；14、传动链条；15、供气装置。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供的一种中空平板陶瓷膜MBR反应池，包括反应池1，反应池1内设置有中空平板陶瓷膜2，反应池1的外部设置有与中空平板陶瓷膜2的内部流道连通的透过液贮存池6，中空平板陶瓷膜2的下方设置有配水管3，配水管3的水流出口指向中空平板陶瓷膜2的表面，反应池1内设置有与配水管3连接的潜水泵4，反应池1的外部还设置有臭氧发生装置5，臭氧发生装置5与中空平板陶瓷膜2的内部流道连通。

与现有技术相比，本申请包含了两套膜清洗系统，一套是设置在反应池1内的物理清洗系统，即底部高速扫洗系统，通过潜水泵4与配水管3对中空平板陶瓷膜2的表面进行清洗，另一套是设置在反应池1外的化学清洗系统，即臭氧水溶液反冲洗系统，通过臭氧发生装置5产生臭氧，臭氧由外部被输送至中空平板陶瓷膜2内部，臭氧与透过液混合对中空平板陶瓷膜2进行反冲洗，臭氧会使得中空平板陶瓷膜2上附着的污物发生强氧化反应，最终污物被降解和破坏，通过上述两套膜清洗系统短时间内实现中空平板陶瓷膜2的过滤性能的高效恢复。

在一些实施例中，如图1所示，臭氧水溶液反冲洗系统包括与透过液贮存池6连接的加压泵7，加压泵7与臭氧发生装置5共同连接有气水混合器8，气水混合器8与中空平板陶瓷膜2的内部流道连通；利用经过中空平板陶瓷膜2过滤后的透过液为溶液溶解臭氧，形成臭氧水溶液对中空平板陶瓷膜2进行反冲洗，且臭氧会对透过液进行二次的强氧化处理进一步的去除污染物，臭氧水溶液完成反冲洗后残余的臭氧还会继续在反应池1内对污水进行强氧化，上述方案不仅解决了膜污染问题，还进一步的加强了污水处理效果。

在一些实施例中，如图1所示，中空平板陶瓷膜2连接有集水管9，气水混合器8与集水管9之间连接有反冲洗阀门10；集水管9与透过液贮存池6连接有抽吸阀门11与抽吸泵12。中空平板陶瓷膜2布置有多组，集水管9共同与多组中空平板陶瓷膜2连通，当臭氧水溶液反冲洗系统运行时，抽吸阀门11与抽吸泵12关闭，加压泵7与反冲洗阀门10开启。

在一些实施例中，如图2所示，中空平板陶瓷膜2布置有多组，配水管3处于相邻的两个平板陶瓷膜2的间隙的下方，配水管3上开设有两排水流出口对应指向相邻的两个平板陶瓷膜2的表面。通过一个配水管3实现对两个中空平板陶瓷膜2的表面清洗，当然处于最外侧的中空平板陶瓷膜2的下方的配水管3仅开设有一个水流出口即可。

在一些实施例中，如图2所示，反应池1内设置有驱动配水管3发生摆动的驱动装置；驱动装置包括伺服电机13，多个配水管3的端部各设置有传动齿轮，多个传动齿轮与传动链条14连接，伺服电机13与传动链条14连接。为了加强底部高速扫洗系统的物理清洗效果，使得配水管3能进行适当的摆动，如此使得水流出口能对中空平板陶瓷膜2的表面进行上下循环扫洗，伺服电机13与配水管3之间采用软管连接，如此摆动时不会影响配水管3与伺服电机13的连接关系。

在一些实施例中，如图1所示，反应池1的外部还设置有供气装置15，配水管3与供气装置15连接。供气装置15对配水管3进行供气，通过水流出口产生水流扰动和气流扰动，如此也能对中空平板陶瓷膜2的表面进行清洗，同时也能为反应池1提供曝气。

一种中空平板陶瓷膜MBR反应池的膜清洗方法，包括如下步骤：

A、多组中空平板陶瓷膜2平行间隔布置于反应池1内进行污水过滤，经中空平板陶瓷膜2过滤净化的污水进入透过液贮存池6；

B、当中空平板陶瓷膜2膜污染情况不严重时，潜水泵4设置于反应池1内直接吸取原水，配水管3的端部设置有传动齿轮，传动齿轮与传动链条14连接，伺服电机13驱动传动链条14运转从而使得配水管3发生摆动，配水管3上开设的水流出口对中空平板陶瓷膜2的表面进行上下循环扫洗，扫洗速度控制为2m/s，同时配水管3也可与供气装置15连接，为反应池1提供曝气；

C、当中空平板陶瓷膜2膜污染情况严重时，臭氧发生装置5产生臭氧，透过液贮存池6连接有加压泵7，加压泵7与臭氧发生装置5共同连接有气水混合器8，通过气水混合器8产生臭氧水溶液，保证臭氧水溶液中的臭氧浓度保持为1mg/L，当调控好反冲洗水溶液中的臭氧浓度后，通过反冲洗阀门10将反冲洗压力控制在0.2MPa，对中空平板陶瓷膜2进行反冲洗；

D、当中空平板陶瓷膜2膜污染情况较为严重时，步骤B、C中的操作并行。

臭氧水溶液反冲洗系统和底部高速扫洗系统结束后，加压泵7与反冲洗阀门10关闭，抽吸阀门11与抽吸泵12开启对中空平板陶瓷膜2进行抽滤，测试中空平板陶瓷膜2的初始运行跨膜压差，并由此计算膜清洗过程的通量恢复率，计算结果为99.1％，再次证实了本发明所述的物化联合膜清洗方法具有优异的膜清洗效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种中空平板陶瓷膜MBR反应池，其特征在于：包括反应池（1），所述反应池（1）内设置有中空平板陶瓷膜（2），所述反应池（1）的外部设置有与所述中空平板陶瓷膜（2）的内部流道连通的透过液贮存池（6），所述中空平板陶瓷膜（2）的下方设置有配水管（3），所述配水管（3）的水流出口指向所述中空平板陶瓷膜（2）的表面，所述反应池（1）内设置有与所述配水管（3）连接的潜水泵（4），所述反应池（1）的外部还设置有臭氧发生装置（5），所述臭氧发生装置（5）与所述中空平板陶瓷膜（2）的内部流道连通；

所述透过液贮存池（6）连接有加压泵（7），所述加压泵（7）与所述臭氧发生装置（5）共同连接有气水混合器（8），所述气水混合器（8）与所述中空平板陶瓷膜（2）的内部流道连通；

所述中空平板陶瓷膜（2）布置有多组，所述配水管（3）处于相邻的两个所述中空平板陶瓷膜（2）的间隙的下方，所述配水管（3）上开设有两排水流出口对应指向相邻的两个所述中空平板陶瓷膜（2）的表面；

所述潜水泵（4）设置于所述反应池（1）内直接吸取原水，所述反应池（1）内设置有驱动所述配水管（3）发生摆动的驱动装置；所述驱动装置包括伺服电机（13），多个所述配水管（3）的端部各设置有传动齿轮，多个所述传动齿轮与传动链条（14）连接，所述伺服电机（13）与传动链条（14）连接；

所述反应池（1）的外部还设置有供气装置（15），所述配水管（3）与所述供气装置（15）连接。

2.根据权利要求1所述的中空平板陶瓷膜MBR反应池，其特征在于：所述中空平板陶瓷膜（2）连接有集水管（9），所述气水混合器（8）与所述集水管（9）之间连接有反冲洗阀门（10）。

3.根据权利要求2所述的中空平板陶瓷膜MBR反应池，其特征在于：所述集水管（9）与所述透过液贮存池（6）连接有抽吸阀门（11）与抽吸泵（12）。

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