公布日：2024.12.31
申請日：2024.10.14
分類號：C02F3/28(2023.01)I;B01D65/02(2006.01)I;C10L3/08(2006.01)I;C10L3/10(2006.01)I;B01D71/02(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其包括以下步驟：S1、通過沼氣分離凈化組件對厭氧生物反應器中產生的沼氣進行收集、凈化和存儲；S2、通過厭氧膜分離組件中的陶瓷膜對來自厭氧生物反應器的泥水進行分離；S3、通過污泥回流組件將厭氧膜分離組件中分離得到的污泥回流至厭氧生物反應器；S4、通過脈沖反洗組件利用沼氣分離凈化組件存儲的沼氣和厭氧膜分離組件分離得到的清水，對厭氧膜分離組件中的陶瓷膜進行脈沖反洗。本發明借助于動量傳遞原理，將沼氣壓縮機提供的氣體壓力，通過氣動閥門控制，快速傳遞給脈沖反沖洗緩沖器內的已過濾后的清水進入厭氧膜分離器進行陶瓷膜反洗，反洗用時小于等于5秒。
權利要求書
1.一種厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，基于厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗裝置實現，該裝置包括進水組件、厭氧生物反應器(7)、厭氧膜分離組件、沼氣分離凈化組件、污泥回流組件、脈沖反洗組件和出水組件；進水組件，用于向厭氧生物反應器(7)供水；厭氧生物反應器(7)，用于進行厭氧生物反應；厭氧膜分離組件，用于通過陶瓷膜對來自厭氧生物反應器(7)的泥水進行分離；沼氣分離凈化組件，用于對厭氧生物反應器(7)中產生的沼氣進行收集、凈化和存儲；污泥回流組件，用于將厭氧膜分離組件中分離得到的污泥回流至厭氧生物反應器(7)；脈沖反洗組件，用于利用沼氣分離凈化組件存儲的沼氣和厭氧膜分離組件分離得到的清水，對厭氧膜分離組件中的陶瓷膜進行脈沖反洗；出水組件，與厭氧膜分離組件的出水端相連，用于收集厭氧膜分離組件分離得到的清水；具體包括以下步驟：S1、通過沼氣分離凈化組件對厭氧生物反應器(7)中產生的沼氣進行收集、凈化和存儲；S2、通過厭氧膜分離組件中的陶瓷膜對來自厭氧生物反應器(7)的泥水進行分離；S3、通過污泥回流組件將厭氧膜分離組件中分離得到的污泥回流至厭氧生物反應器(7)；S4、通過脈沖反洗組件利用沼氣分離凈化組件存儲的沼氣和厭氧膜分離組件分離得到的清水，對厭氧膜分離組件中的陶瓷膜進行脈沖反洗。
2.根據權利要求1所述的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，進水組件包括原水池(1)、進水水泵(2)、進水調節閥(3)、進水流量計(4)、進水管(5)和布水器(6)；布水器(6)設置在厭氧生物反應器(7)的底部；進水管(5)的兩端分別連接原水池(1)和布水器(6)；進水水泵(2)、進水調節閥(3)和進水流量計(4)均設置在進水管(5)上。
3.根據權利要求1所述的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，厭氧膜分離組件包括出水管(8)和厭氧膜分離器(12)；出水管(8)的兩端分別連接厭氧生物反應器(7)的上部溢流口和厭氧膜分離器(12)的上部進水口；出水管(8)上設置有泥水氣動閥門(9)、泥水流量計(10)和進水止回閥(11)；厭氧膜分離器(12)內設置有陶瓷膜組(13)。
4.根據權利要求3所述的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，污泥回流組件包括排泥管(29)、排泥回流泵(30)、排泥調節閥(31)和排泥流量計(32)；排泥管(29)用于連接厭氧生物反應器(7)的底部與厭氧膜分離器(12)的底部；排泥回流泵(30)、排泥調節閥(31)和排泥流量計(32)均設置在排泥管(29)上。
5.根據權利要求3所述的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，出水組件包括膜出水集水管(14)、分離水儲存箱(24)、分離水儲存箱出水管(25)；膜出水集水管(14)用于將陶瓷膜組(13)過濾得到的清水排出厭氧膜分離器(12)；膜出水集水管(14)上且從厭氧膜分離器(12)端至分離水儲存箱(24)端依次設置有真空表(15)、膜組產水泵(16)、膜組產水氣動閥(17)和膜組產水流量計(18)；分離水儲存箱出水管(25)上設置有出水泵(26)、出水調節閥(27)和出水流量計(28)；陶瓷膜組(13)的膜通量控制在15～80L/(m2·h)范圍。
6.根據權利要求5所述的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，沼氣分離凈化組件包括氣體連通管(33)、氣水分離罐(35)、沼氣凈化反應器(36)和沼氣儲罐(37)；氣體連通管(33)的兩端分別連接厭氧生物反應器(7)的頂部和氣水分離罐(35)的入口；氣水分離罐(35)、沼氣凈化反應器(36)和沼氣儲罐(37)依次連接；厭氧生物反應器(7)與氣水分離罐(35)之間、氣水分離罐(35)與沼氣凈化反應器(36)之間、沼氣凈化反應器(36)和沼氣儲罐(37)之間的管道上均設置有沼氣氣動閥門(34)；沼氣儲罐(37)的出口端還設置有沼氣排出管(38)，沼氣排出管(38)上也設置有沼氣氣動閥門(34)。
7.根據權利要求6所述的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，脈沖反洗組件包括沼氣壓縮機(39)和脈沖反沖洗緩沖器(23)；沼氣壓縮機(39)的入口端與沼氣儲罐(37)相連；沼氣壓縮機(39)通過壓縮空氣管道(40)與脈沖反沖洗緩沖器(23)相連，壓縮空氣管道(40)上且從沼氣壓縮機(39)端至脈沖反沖洗緩沖器(23)端之間依次設置有減壓閥(41)和兩個沼氣氣動閥門(34)；壓縮空氣管道(40)上兩個沼氣氣動閥門(34)之間設置有氣體壓力表(42)；氣體壓力表(42)與其下游端的沼氣氣動閥門(34)之間設置有通向厭氧膜分離器(12)頂部的沼氣直通管道(46)，沼氣直通管道(46)上設置有沼氣氣動閥門(34)；脈沖反沖洗緩沖器(23)上設置有液位計(43)；脈沖反沖洗緩沖器(23)的進出水口(22)分別連接脈沖反沖洗緩沖器進水管(19)的一端和反洗管(44)的一端；脈沖反沖洗緩沖器進水管(19)的另一端與膜出水集水管(14)相連，連接點位于膜組產水泵(16)和膜組產水氣動閥(17)之間；脈沖反沖洗緩沖器進水管(19)上設置有脈沖反沖洗緩沖器進水氣動閥門(20)和脈沖反沖洗緩沖器止回閥(21)；反洗管(44)的另一端與膜出水集水管(14)相連，連接點位于陶瓷膜組(13)與真空表(15)之間；反洗管(44)上且反洗管(44)與膜出水集水管(14)的連接點至進出水口(22)之間設置有反洗氣動蝶閥(45)；沼氣分離凈化組件還包括連接厭氧膜分離器(12)與沼氣儲罐(37)的沼氣回收管(49)；沼氣回收管(49)上設置有沼氣回收止回閥(47)和沼氣回收氣動閥門(48)；脈沖反洗組件對厭氧膜分離器(12)進行反洗時沼氣壓力為0.5MPa，反洗時間小于等于5秒，反洗耗水量小于等于1％，反洗排污水量小于等于2％，過濾出水濁度小于等于2NTU，運行跨膜壓差為15～25Kpa。
8.根據權利要求7所述的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，厭氧膜分離器(12)設置為兩個，兩個厭氧膜分離器(12)的上部進水口與進水止回閥(11)之間均設置有氣動閥門；反洗管(44)上且反洗管(44)與膜出水集水管(14)的連接點至反洗氣動蝶閥(45)之間設置有分別連接至兩個陶瓷膜組(13)的第一反洗進水氣動閥門(50)和第二反洗進水氣動閥門(52)；膜出水集水管(14)上且反洗管(44)與膜出水集水管(14)的連接點至真空表(15)之間設置有分別連接至兩個陶瓷膜組(13)的第一過濾出水氣動閥門(51)和第二過濾出水氣動閥門(53)。
9.根據權利要求8所述的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其特征在于，通過脈沖反洗組件利用沼氣分離凈化組件存儲的沼氣和厭氧膜分離組件分離得到的清水，對厭氧膜分離組件中的陶瓷膜進行脈沖反洗的具體方法為：通過脈沖反沖洗緩沖器進水管(19)和膜出水集水管(14)將厭氧膜分離器(12)分離得到的部分清水存儲至脈沖反沖洗緩沖器(23)；當陶瓷膜壓差大于40Kpa時，保持沼氣直通管道(46)上的沼氣氣動閥門(34)閉合，打開減壓閥(41)與氣體壓力表(42)之間的沼氣氣動閥門(34)，保持氣體壓力表(42)與脈沖反沖洗緩沖器(23)之間的沼氣氣動閥門(34)閉合，直至氣體壓力表(42)達到0.5MPa后打開氣體壓力表(42)與脈沖反沖洗緩沖器(23)之間的沼氣氣動閥門(34)、反洗氣動蝶閥(45)、待反洗厭氧膜分離器(12)對應的反洗進水氣動閥門，關閉待反洗厭氧膜分離器(12)對應的過濾出水氣動閥門，通過脈沖反沖洗緩沖器(23)中存儲的清水對厭氧膜分離組件中的陶瓷膜進行時長小于等于5秒的脈沖反洗；閉合氣體壓力表(42)與脈沖反沖洗緩沖器(23)之間的沼氣氣動閥門(34)、反洗氣動蝶閥(45)、待反洗厭氧膜分離器(12)對應的反洗進水氣動閥門，打開沼氣直通管道(46)上的沼氣氣動閥門(34)，使被沼氣壓縮機(39)加壓后的沼氣對陶瓷膜組(13)表面進行吹洗，清理陶瓷膜組(13)表面及間隙間的污水與殘渣；結束對厭氧膜分離器(12)清洗后關閉沼氣直通管道(46)上的沼氣氣動閥門(34)、沼氣壓縮機(39)、減壓閥(41)與氣體壓力表(42)之間的沼氣氣動閥門(34)，打開沼氣回收氣動閥門(48)對厭氧膜分離器(12)中的沼氣進行回收存儲。
發明內容
針對現有技術中的上述不足，本發明提供的厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法解決了現有陶瓷膜清洗方式存在清洗速度慢、效率低、用水量大的問題。
為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：
提供一種厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗的方法，其基于厭氧膜生物反應器陶瓷膜脈沖式快速清洗裝置實現，該裝置包括進水組件、厭氧生物反應器、厭氧膜分離組件、沼氣分離凈化組件、污泥回流組件、脈沖反洗組件和出水組件；
進水組件，用于向厭氧生物反應器供水；
厭氧生物反應器，用于進行厭氧生物反應；
厭氧膜分離組件，用于通過陶瓷膜對來自厭氧生物反應器的泥水進行分離；
沼氣分離凈化組件，用于對厭氧生物反應器中產生的沼氣進行收集、凈化和存儲；
污泥回流組件，用于將厭氧膜分離組件中分離得到的污泥回流至厭氧生物反應器；
脈沖反洗組件，用于利用沼氣分離凈化組件存儲的沼氣和厭氧膜分離組件分離得到的清水，對厭氧膜分離組件中的陶瓷膜進行脈沖反洗；
出水組件，與厭氧膜分離組件的出水端相連，用于收集厭氧膜分離組件分離得到的清水。
具體包括以下步驟：
S1、通過沼氣分離凈化組件對厭氧生物反應器中產生的沼氣進行收集、凈化和存儲；
S2、通過厭氧膜分離組件中的陶瓷膜對來自厭氧生物反應器的泥水進行分離；
S3、通過污泥回流組件將厭氧膜分離組件中分離得到的污泥回流至厭氧生物反應器；
S4、通過脈沖反洗組件利用沼氣分離凈化組件存儲的沼氣和厭氧膜分離組件分離得到的清水，對厭氧膜分離組件中的陶瓷膜進行脈沖反洗。
本發明的有益效果為：
1、本發明采用脈沖式快速清洗的方式，當陶瓷膜前后壓力超過一定數值影響固液分離時，進行在線脈沖式反洗，反洗時打開相應氣動閥門和沼氣壓縮機，并向脈沖反沖洗緩沖器注入沼氣，當脈沖反沖洗緩沖器水位達到反洗所需水位，且沼氣達到一定壓力時，開啟膜反洗水管道上的氣動閥門，在氣體壓力形成的沖量下，快速反洗陶瓷膜，使陶瓷膜能夠快速被反洗水清洗，恢復膜通量。
2、本發明通過污泥回流組件將厭氧膜分離組件中分離得到的污泥回流至厭氧生物反應器，可以提高厭氧生物反應器污泥濃度，相對于傳統厭氧生物反應器外循環具有更好的處理效果，從而可提高厭氧生物反應器的處理效率，提升出水水質。
3、本發明將厭氧生物反應器與厭氧膜分離組件分置運行，能夠有效降低厭氧生物反應器中污泥在陶瓷膜表面的吸附和沉積，有效緩解陶瓷膜污染的同時，提高了厭氧生物反應器的處理效率及出水水質。
4、本發明借助于動量傳遞原理，將沼氣壓縮機提供的氣體壓力，通過氣動閥門控制，快速傳遞給脈沖反沖洗緩沖器內的已過濾后的清水進入厭氧膜分離器進行陶瓷膜反洗，反洗用時小于等于5秒。
（發明人：張兆昌;趙俊慧）
