一种脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置及其冲洗方法

摘要

本发明公开了一种脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置及其冲洗方法。脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置，包括平板膜生物反应器本体、布水管、鼓风机、反冲洗水箱、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀；本发明冲洗装置无需离线冲洗、也无需使用任何化学试剂，平板膜外表面通过螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴喷射出螺旋状射流多方位射向平板膜，可实现对平板膜外表面的有效均匀冲刷，解决了以往污泥粘附膜片表面，堵塞孔道的缺陷；平板膜的内表面通过液相反冲洗和气相反冲洗脉冲交替进行，可将膜片内污垢反向压出，疏通流道，以气相吹脱孔道表面污垢，之后液相将污垢冲走，以此往复，彻底清洗膜片孔道，高效彻底。

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置及其冲洗方法，属于污水处理领域。

背景技术

平板陶瓷膜生物反应器是将平板膜置于反应器内，通过曝气供养满足微生物生长需要进而去除污染物，此处理技术可以满足于多种污水处理工艺，但随之会带来的膜污染会造成膜通量下降，产水率降低等后果，因此需要定期对平板膜进行化学清洗，对于陶瓷膜元件而言，通常情况下使用一个月要进行一次化学清洗，约5-6年就需要进行再生性修复。

化学清洗需要离线、停产、对水池进行排空处理、并将设备调离池体，费时费力，增加了操作难度和劳动强度，且化学药剂清洗会损伤膜片结构，使膜片发生鼓胀或内部结构损伤，同时耗用大量化学清洗剂；因此如何延长陶瓷膜元件的化学清洗周期，并延长再生修复时间成为迫切需要解决的问题。

目前延长化学清洗周期的主要方法为在线单纯液相或单纯气相清，存在趋向于沿未污染的通畅流道通过的缺陷，清洗效果不理想；虽然也偶见用在线气液混合式清洗来延长化学清洗的周期，但存在如下缺陷：气相会将液相切割成细小液滴，进而减小了气相、液相动能，不能实现高效清除污堵的情况；以上方法化学清楚周期延长均非常有限，均不超20天(不到两个月就需要进行一次化学清洗)，再生修复的时间也无明显延长。

发明内容

为了解决现有技术中清洗方式存在的损伤膜片、耗能大、清洗效果差、效率低等缺陷，本发明提供一种脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置及其冲洗方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置，包括平板膜生物反应器本体、布水管、鼓风机、反冲洗水箱、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀；

平板膜生物反应器本体包括平板膜和平板膜产水管，平板膜顶部设有出水嘴，平板膜产水管的管壁上设有与出水嘴对应的进水孔，出水嘴与进水孔通过软管连通，平板膜产水管上设有出水口；

平板膜产水管上的出水口分两路支路，一路依次与第一电磁阀和鼓风机管道连通，另一路依次与第二电磁阀、水泵和和反冲洗水箱管道连通；

布水管设在平板膜的正上方，布水管的管壁上设有螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴，布水管上设有进水口，进水口依次与第三电磁阀、水泵和反冲洗水箱管道连通。

本申请冲洗平板膜生物反应器包括对平板膜的外表面的冲洗和对平板膜的内表面的冲洗，对平板膜的外表面的冲洗为液相反冲洗，对平板膜的内表面的冲洗为液相反冲洗和气相反冲洗脉冲交替进行，其中，脉冲交替进行的液相反冲洗单次冲洗的时间为1.5-2.5min，压力为0.1-0.3MPa，气相反冲洗单次冲洗的时间为0.5-1.5min，压力为0.2-0.6MPa；对对平板膜的外表面的冲洗时，冲洗压力优选为0.1-0.3MPa。本申请冲洗压力指液相或气相打到物体表面时的压力。

具体冲洗步骤为开启第二电磁阀、第三电磁阀和水泵，从水泵出来的反冲洗水分两路，一路经过布水管上的螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴喷射出螺旋状射流多方位射向平板膜，冲洗平板膜的外表面，另一路进入平板膜产水管，冲洗平板膜内表面，然后关闭第二电磁阀，开启第一电磁阀对平板膜内表面进行气相反冲洗，平板膜内液相反冲洗和气相反冲洗以上述特定的压力和时间脉冲交替进行。

本申请在布水管的管壁上加工制作螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴，在压力作用下从螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴射出来的气流或液流形成射流，工作流体从螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴高速喷出时，在螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴入口处因周围的空气被射流卷走而形成真空，被输送的流体即被吸入，两股流体在螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴中混合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，最后通过螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴将大部分动能转换为压力能，利用压力能对平板膜外表面进行冲刷清洗。螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴的数量及大小依据平板膜膜片数量而定。上述平板膜产水管既用于污水处理时的出水，又用于平板膜内表面清洗时的进水和进气，使能源得到了充分的利用，且保证了清洗装置的简洁性。

本申请冲洗装置可将膜反应器产水作为冲洗用水抽吸进入冲洗装置。平板膜有两块以上，具体数量根据污水处理量设定，平板膜数量的设定可参照现有技术。

本申请冲洗装置无需离线冲洗、也无需使用任何化学试剂，平板膜外表面通过螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴喷射出螺旋状射流多方位射向平板膜，可实现对平板膜外表面的彻底清洗，平板膜的内表面通过液相反冲洗和气相反冲洗脉冲交替进行，避免了气相切割液相的现象和气相或液相沿未污染的通畅流道通过的现象，实现了对内表面的彻底清洗；充分延长了化学清洗周期，通常情况下使用三个月要进行一次化学清洗，而本申请通过反冲洗程序及时对装置进行冲洗维护，能够实现6个月以上进行一次化学清洗，具体清洗周期根据工程实际使用情况而定。

优选，平板膜生物反应器为开八停二或是开九停一，即开八分钟停两分钟或开九分钟停一分钟，冲洗装置在间歇性停机时对装置进行自冲洗，有效去除膜表面和内部的附着的污染物，提高平板膜生物反应器的抗污染能力。

为了进一步提高清洗效率，防止物料回流，优选，脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置，还包括第一止回阀和第二止回阀，第一止回阀设在平板膜产水管上的出水口和第一电磁阀之间，第二止回阀设在平板膜产水管上的出水口和第二电磁阀之间。

为了进一步提高清洗效率，防止物料回流，优选，脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置，其特征在于：还包括第三止回阀，第三止回阀设在布水管上的进水口和第三电磁阀之间。

布水管可以是各种形状，如Y型、U型、G型，但为了使布水管工作范围充分涉及生物反应器中的膜片，提高冲洗效率，优选，布水管为闭合U型状。

为了进一步提高冲洗的效率，布水管的长度方向与平板膜顶部垂直。前述布水管的长度方向及“U”的高度，平板膜的顶部为条状，即优选“U”的高度方向与条状的长度是垂直的。

为了进一步提高对膜片外表面的冲洗效率，布水管紧邻平板膜的顶部。即布水管底部紧贴平板膜的顶部。

为了进一步提高对膜片外表面的冲洗效率，布水管的管壁上设有两排水平的交错设置的螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴，布水管的同一横截面上、两排螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴所形成的圆心角为55-65°。使用时两排之间形成的较短弧段的中心位置最低(即紧贴平板膜的顶部)。上述两排螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴相互平行，且两排的螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴交错设置，同一排相邻两螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴之间的距离，优选为相邻两平板膜间距的两倍。

利用上述脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置冲洗平板膜生物反应器的方法，冲洗平板膜生物反应器包括对平板膜的外表面的冲洗和对平板膜的内表面的冲洗，对平板膜的外表面的冲洗为液相反冲洗，对平板膜的内表面的冲洗为液相反冲洗和气相反冲洗脉冲交替进行，其中，脉冲交替进行的液相反冲洗单次冲洗的时间为1.5-2.5min，压力为0.1-0.3MPa，气相反冲洗单次冲洗的时间为0.5-1.5min，压力为0.2-0.6MPa；

具体冲洗步骤为开启第二电磁阀、第三电磁阀和水泵，从水泵出来的反冲洗水分两路，一路经过布水管上的螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴喷射出螺旋状射流多方位射向平板膜，冲洗平板膜的外表面，另一路进入平板膜产水管，冲洗平板膜内表面，然后关闭第二电磁阀，开启第一电磁阀对平板膜内表面进行气相反冲洗，平板膜内液相反冲洗和气相反冲洗按照上述压力和时间脉冲交替进行。

气相反冲洗所用气体可以为压缩空气等常用气体，但为了进一步提高清洗的彻底性，气相反冲洗所用气体为水蒸气。这样能进一步提高气相反冲洗的去污能力。

平板膜生物反应器为间歇性停机，具体为开八停二或是开九停一，即开八分钟停两分钟或开九分钟停一分钟，在间歇性停机时对平板膜生物反应器进行自冲洗。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明冲洗装置无需离线冲洗、也无需使用任何化学试剂，平板膜外表面通过螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴喷射出螺旋状射流多方位射向平板膜，可实现对平板膜外表面的有效均匀冲刷，解决了以往污泥粘附膜片表面，堵塞孔道的缺陷；平板膜的内表面通过液相反冲洗和气相反冲洗脉冲交替进行，可将膜片内污垢反向压出，疏通流道，以气相吹脱孔道表面污垢，之后液相将污垢冲走，以此往复，彻底清洗膜片孔道，高效彻底，且避免了气相切割液相的现象和气相或液相沿未污染的通畅流道通过的现象，实现了对内表面的彻底清洗，延长了反应器的化学清洗周期、再生修复周期和使用寿命；本申请电磁阀的使用实现了在线冲洗装置的全自动控制，方便易行，有利于推广应用。

附图说明

图1为本发明脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置结构示意图；

图2为实施例1中布水管上螺旋喷射嘴排布示意图；

图3为图2的右视放大示意图；

图中，1、平板膜生物反应器膜架，2、布水管，3、平板膜产水管，4、第一止回阀，5、第一电磁阀，6、鼓风机，7、第二止回阀，8、第二电磁阀，9、第三止回阀，10、第三电磁阀，11、水泵，12、反冲洗水箱，13为螺旋喷射嘴。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图所示，脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置，包括平板膜生物反应器本体、布水管、鼓风机、反冲洗水箱、水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁、第一止回阀、第二止回阀和第三止回阀；

平板膜生物反应器本体包括平板膜和平板膜产水管，平板膜顶部设有出水嘴，平板膜产水管的管壁上设有与出水嘴对应的进水孔，出水嘴与进水孔通过软管连通，平板膜产水管上设有出水口；平板膜有75块，相邻两平板膜之间的间距为18mm。

平板膜产水管上的出水口分两路支路，一路依次与第一止回阀、第一电磁阀和鼓风机管道连通，另一路依次与第二止回阀、第二电磁阀、水泵和和反冲洗水箱管道连通；

布水管设在平板膜的正上方，且紧贴平板膜的顶部，布水管的管壁上设有螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴，布水管上设有进水口，进水口依次与第三止回阀、第三电磁阀、水泵和反冲洗水箱管道连通。

布水管为闭合U型状，布水管的长度方向与平板膜顶部垂直，布水管紧邻平板膜的顶部。

布水管的管壁上设有两排水平的螺旋喷射嘴，布水管的同一横截面上、两排螺旋喷射嘴所形成的圆心角为60°，布水管的最低端(紧贴平板膜顶部的位置)与每排螺旋喷射嘴所形成圆心角均为30°。两排螺旋喷射嘴相互平行，且两排螺旋喷射嘴交错设置，同一排相邻两螺旋喷射嘴之间的距离为相邻两平板膜间距的两倍。

冲洗平板膜生物反应器包括对平板膜的外表面的冲洗和对平板膜的内表面的冲洗，对平板膜的外表面的冲洗为液相反冲洗，对平板膜的内表面的冲洗为液相反冲洗和气相反冲洗以脉冲的方式交替进行，其中，脉冲的方式交替中的液相反冲洗单次冲洗的时间为2min，压力为0.2MPa，气相反冲洗单次冲洗的时间为1min，压力为0.4MPa；

利用上述脉冲式的平板膜生物反应器冲洗装置冲洗平板膜生物反应器的具体冲洗步骤为开启第二电磁阀、第三电磁阀和水泵，从水泵出来的反冲洗水分两路，一路经过布水管上的螺旋喷射孔和/或螺旋喷射嘴喷射出螺旋状射流多方位射向平板膜，冲洗平板膜的外表面，另一路进入平板膜产水管，冲洗平板膜内表面，然后关闭第二电磁阀，开启第一电磁阀对平板膜内表面进行气相反冲洗，平板膜内液相反冲洗和气相反冲洗以上述特定时间和压力的脉冲的方式交替进行。

平板膜生物反应器间歇性停机，具体为开八停二，即开八分钟停两分钟，在间歇性停机时对平板膜生物反应器进行自冲洗。

气相冲洗所用气体为空气。

实施例2

与实施例1基本相同，所不同的是：气相反冲洗所用气体为水蒸气；平板膜生物反应器间歇性停机，具体为开九停一，即开九分钟停一分钟，在间歇性停机时对平板膜生物反应器进行自冲洗。脉冲的方式交替中的液相反冲洗单次冲洗的时间为2.5min，压力为0.2MPa，气相反冲洗单次冲洗的时间为1.5min，压力为0.3Mpa。

上述各实施例的冲洗装置无需离线冲洗、也无需使用任何化学试剂，避免了气相切割液相的现象和气相或液相沿未污染的通畅流道通过的现象，实现了对内表面的彻底清洗；将化学清洗周期延长至6个月进行一次，再生修复周期延长至8年以上。