一种化学清洗陶瓷膜的系统和方法技术方案

一种化学清洗陶瓷膜的系统和方法，用于清洗水处理系统中的陶瓷膜，所述化学清洗系统包括在线清洗部分，所述在线清洗部分包括加药泵和抽吸泵，所述加药泵通过管路耦合到位于膜池内的陶瓷膜上以向陶瓷膜内注入清洗液，所述抽吸泵通过管路耦合到所述陶瓷膜上以从陶瓷膜反吸膜出水，抽吸过程中将所述陶瓷膜上内的清洗液排出至所述膜池内。该系统和方法可用于解决水处理过程中陶瓷膜污染、膜清洗过程中清洗液产生二次污染物及膜清洗液二次处理等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学清洗陶瓷膜的系统和方法，适用于水和污水处理(以下简称为水处理)系统中平板陶瓷膜有机污染的清洗。
技术介绍
随着城市化进程的加快，水处理的标准日益提高，常规的处理技术方法已经不能有效满足相关的水质标准要求。为此，膜生物反应器(MBR)得到越来越广泛的应用，将生物处理技术与膜分离技术有效结合，形成了新型一体化的污水处理系统，具有水处理效率高、出水水质好、泥水分离率高、占地小、建设可行性强等优势。膜已经成为水处理工艺的核心技术，相比于有机膜，陶瓷膜具有更好的耐氧化、更强的耐酸碱腐蚀性、更高的机械强度及更长久的使用寿命等优点。平板陶瓷膜生物反应器近些年来在中国也被陆续应用于市政生活污水和工业废水的处理。然而，在污水处理应用中，平板陶瓷膜污染问题一直是制约陶瓷膜推广应用的一个瓶颈。平板陶瓷膜污染问题将导致膜通量减小、膜压差增长迅速，使得膜过滤性能降低、运行成本上升。然而，在应用过程中平板陶瓷膜污染不可避免，除了探究预防性减缓平板陶瓷膜污染的有效方法以外，如何高效地、无污染地清洗平板陶瓷膜污染是亟待解决的问题。目前最常用的膜化学清洗方法主要是利用氧化剂次氯酸钠对膜进行浸泡和清洗。然而，传统的膜化学清洗方式不仅涉及膜清洗液的二次处理问题，且清洗膜片过程中容易产生有毒有害的副产物，对水质造成二次污染，这意味着传统的化学清洗方法不仅耗费额外的物力和财力，还面临着对污水出水水质造成污染的风险。因此，探索一种氧化能力强、清洗效率高、无二次污染风险的新型膜污染清洗方法势在必行。
技术实现思路
为解决水处理过程中陶瓷膜污染、膜清洗过程中清洗液产生二次污染物及膜清洗液二次处理等问题，本专利技术提出了一种化学清洗陶瓷膜的系统和方法，实现陶瓷膜清洗液无二次污染性且无需二次处理。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种化学清洗陶瓷膜的系统，用于清洗水处理系统中的陶瓷膜，所述化学清洗系统包括在线清洗部分，所述在线清洗部分包括加药泵和抽吸泵，所述加药泵通过管路耦合到位于膜池内的陶瓷膜上以向陶瓷膜内注入清洗液，所述抽吸泵通过管路耦合到所述陶瓷膜上以从陶瓷膜反吸膜出水，抽吸过程中将所述陶瓷膜上内的清洗液排出至所述膜池内。进一步地：还包括压力监测器，所述压力监测器监测陶瓷膜运行过程中的跨膜压差，当跨膜压差达到预定值时，优选30-35kPa时，停止陶瓷膜运行并启动所述在线清洗部分完成在线清洗。还包括离线浸泡部分，所述离线浸泡部分包括药洗池和排液泵，所述药洗池通过所述排液泵连接所述膜池，所述药洗池内注有清洗液，用于对膜片进行离线浸泡清洗，离线浸泡所产生的膜污染物清洗液通过所述排液泵排入所述膜池。还包括跨膜压差恢复率监测单元，用于监测陶瓷膜的跨膜压差恢复率，当跨膜压差恢复率低于预定值时，优选低于50％时，陶瓷膜的清洗使用所述离线浸泡部分进行离线清洗。还包括膜清洗液回流部分，所述膜清洗液回流部分包括回流泵，所述膜池通过所述回流泵连接生物处理池，以使所述膜池内的泥水混合物能够通过所述回流泵回流至所述生物处理池。所述清洗液为H2O2，优选浓度低于1％。一种化学清洗陶瓷膜的方法，使用所述的化学清洗系统对水处理系统中的陶瓷膜进行化学清洗。进一步地：实时监测膜片运行过程中的跨膜压差，当跨膜压差达到预定值时，优选30-35kPa时，停止膜片运行，启动在线清洗部分完成在线清洗；膜片重新运行后，监测跨膜压差变化并计算跨膜压差恢复率；当跨膜压差恢复率低于一定程度时，优选低于50％时，下一个清洗周期使用离线浸泡部分完成离线浸泡清洗。在线清洗时，向陶瓷膜内注入清洗液和从陶瓷膜内反吸清洗液的过程至少执行一次，每次清洗液在膜片内停留的时间至少为2h；离线清洗时，向药洗池内加清洗液浸泡清洗陶瓷膜和将药洗池内的膜污染物清洗液排至膜池的过程至少执行一次，每次浸泡时间至少6h。使膜池内的泥水混合物定期通过回流泵回流至生物处理池。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种可以有效解决水处理过程中陶瓷膜污染、膜清洗过程中清洗液产生二次污染物及膜清洗液二次处理等问题的化学清洗系统和方法，该清洗方法包括对膜片进行在线反冲洗。优选实施例中，当陶瓷膜运行过程中跨膜压差增长到一定程度时，停止陶瓷膜运行(关闭水处理系统的抽吸泵和曝气泵)，同时通过加药泵向陶瓷膜内注入清洗液如H2O2清洗液，停留一段时间后，抽吸泵反吸膜出水。进一步优选地，还结合离线浸泡清洗部分，使用时将平板陶瓷膜片从膜池中转移至药洗池，注入一定浓度的H2O2清洗液，对膜片离线浸泡一段时间，达到清洗目的。本专利技术能够高效地去除平板陶瓷膜片上的有机污染物，有效地减少化学方法清洗平板陶瓷膜片过程中膜清洗液的用量和费用。优选实施例中，由于H2O2清洗液直接排到膜池内，H2O2能够将膜池内的有机物氧化分解脱落，将脱落的有机物回流至生物处理池中进行降解，以此促进膜池与生物处理池之间的物质循环，实现污泥减排的环保目标；H2O2氧化后形成H2O和O2，不会形成副产物，这是一种清洗高效、成本低廉、无二次污染的新型化学清洗技术，可广泛适用于清洗平板陶瓷膜有机污染。本专利技术优选实施例中，所用H2O2清洗液，氧化效率高，能够实现膜片的高效清洗，且氧化分解产物为H2O和O2，其应用过程安全、无污染性，不存在二次污染问题。H2O2清洗液回流过程，能够避免膜清洗液的二次处理问题，且能在保护生物处理系统活性菌种。本专利技术具有清洗效率高、无二次污染、无清洗液排放、大幅减少污泥排放、清洗成本低廉、操作简易、可行性强等优点，该清洗方法在未来膜法水处理行业必将得到广泛地应用。本专利技术优选实施例有以下方面的具体优点：(1)采用膜出水作为反冲用水，将膜片内的清洗液排出，这与普通化学清洗方式相比，这不仅节约了清洗液处理成本，还可借助反冲洗作用增强膜清洗效果；H2O2在膜孔内部氧化污染物过程中，分解产生氧气，能够加强陶瓷膜片清洗效率；在线清洗平板陶瓷膜片过程中关闭曝气装置，节约曝气成本。(2)在线清洗或者离线浸泡所产生的陶瓷膜污染物清洗液都将进入膜池，清洗液中的剩余H2O2将膜池内难降解有机物氧化为生物可降解有机物，最后膜池内泥水混合物定期回流至生物处理池中，这不仅省去了化学清洗液的处理费用，且H2O2分解产生H2O和O2，不会对水质产生二次污染，该专利技术具有真正意义上的节能减排作用。(3)将陶瓷膜清洗液排入膜池内，并回流至生物处理池内，可保证H2O2在膜池内与老化的活性污泥颗粒有足够的接触时间，使得残留的H2O2得到分解和利用，提高有机物的生物可降解率。如此循环，整个系统实现绿色循环，避免了污泥排放带来的资源耗损和环境二次污染等问题。(4)根据大量试验的结果，对清洗液的浓度、清洗时间及清洗频率进行优化控制，使得陶瓷膜片清洗低成本、高效率。清洗液浓度控制在优选范围内，不仅节约成本还能够避免清洗液浓度过高引起的膜片二次污染；清洗时间控制在优选范围内，能够确保清洗液与膜污染物的充分反应时间，提高清洗效率；清洗频率依据膜压差变化而确定，避免了清洗的盲目性和滞后性。附图说明图1为本专利技术一种实施例的清洗系统实例示意图。图中标识为：1曝气机，2陶瓷膜一体化反应池，3生物处理池，4膜池，5曝气棒，6曝气棒，7陶瓷膜，8压力监测器，9抽吸泵，10陶瓷膜出水池，11加药泵，12加药箱，13加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学清洗陶瓷膜的系统，用于清洗水处理系统中的陶瓷膜，其特征在于，所述化学清洗系统包括在线清洗部分，所述在线清洗部分包括加药泵和抽吸泵，所述加药泵通过管路耦合到位于膜池内的陶瓷膜上以向陶瓷膜内注入清洗液，所述抽吸泵通过管路耦合到所述陶瓷膜上以从陶瓷膜反吸膜出水，抽吸过程中将所述陶瓷膜上内的清洗液排出至所述膜池内。

【技术特征摘要】
1.一种化学清洗陶瓷膜的系统，用于清洗水处理系统中的陶瓷膜，其特征在于，所述化学清洗系统包括在线清洗部分，所述在线清洗部分包括加药泵和抽吸泵，所述加药泵通过管路耦合到位于膜池内的陶瓷膜上以向陶瓷膜内注入清洗液，所述抽吸泵通过管路耦合到所述陶瓷膜上以从陶瓷膜反吸膜出水，抽吸过程中将所述陶瓷膜上内的清洗液排出至所述膜池内。2.如权利要求1所述的化学清洗系统，其特征在于，还包括压力监测器，所述压力监测器监测陶瓷膜运行过程中的跨膜压差，当跨膜压差达到预定值时，优选30-35kPa时，停止陶瓷膜运行并启动所述在线清洗部分完成在线清洗。3.如权利要求1或2所述的化学清洗系统，其特征在于，还包括离线浸泡部分，所述离线浸泡部分包括药洗池和排液泵，所述药洗池通过所述排液泵连接所述膜池，所述药洗池内注有清洗液，用于对膜片进行离线浸泡清洗，离线浸泡所产生的膜污染物清洗液通过所述排液泵排入所述膜池。4.如权利要求3所述的化学清洗系统，其特征在于，还包括跨膜压差恢复率监测单元，用于监测陶瓷膜的跨膜压差恢复率，当跨膜压差恢复率低于预定值时，优选低于50％时，陶瓷膜的清洗使用所述离线浸泡部分进行离线清洗。5.如权利要求1至4任一项所述的化学清洗系统，其特征在于，还包括膜清洗液回流部分，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锡辉，唐升引，张正华，苏子杰，
申请(专利权)人：深圳市康源环境纳米科技有限公司，清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44