一种在线化学清洗陶瓷膜的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种在线化学清洗陶瓷膜的系统和方法，用于在线清洗水处理系统中的陶瓷膜，所述系统包括膜池、陶瓷膜、加药泵和抽吸泵，所述加药泵通过管路连接到位于膜池内的陶瓷膜上以向陶瓷膜内注入化学清洗药剂，所述抽吸泵通过管路连接到所述陶瓷膜上以从陶瓷膜自吸膜出水，进行正常过滤的同时将所述陶瓷膜内残余的化学清洗药剂排出至膜出水池内。该系统和方法中膜过滤和化学清洗过程同时进行，可用于解决水处理过程中陶瓷膜污染、膜清洗过程影响系统产水及清洗药剂产生二次污染等问题。

A System and Method for On-line Chemical Cleaning of Ceramic Membranes

The invention relates to a system and method for on-line chemical cleaning of ceramic membranes for on-line cleaning of ceramic membranes in water treatment systems. The system comprises a membrane pool, a ceramic membrane, a dosing pump and a suction pump. The dosing pump is connected to the ceramic membranes located in the membrane pool through a pipeline to inject chemical cleaning agents into the ceramic membranes. The suction pump is connected to the ceramic membranes through a pipeline. The residual chemical cleaning agents in the ceramic membrane are discharged into the membrane effluent pool at the same time of normal filtration for effluent from the ceramic membrane self-suction membrane. Membrane filtration and chemical cleaning are carried out simultaneously in the system and method, which can be used to solve the problems of ceramic membrane fouling in water treatment process, the influence of membrane cleaning process on the water production of the system and the secondary pollution caused by cleaning agents.

【技术实现步骤摘要】
一种在线化学清洗陶瓷膜的系统和方法
本专利技术涉及一种在线化学清洗陶瓷膜的系统和方法，适用于(但不限于)水和污水处理(以下简称为水处理)系统中平板陶瓷膜污染的在线清洗。
技术介绍
随着经济发展和科学技术的进步，水处理技术得到了迅速的发展。其中，膜技术已经成为水处理工艺的核心技术之一。在污水处理中，膜生物反应器(MBR)作为最有代表性的新型水处理技术得到越来越广泛的应用，其以生物处理技术与膜分离技术相结合，取代了传统工艺中的二沉池，可以高效地进行固液分离,得到直接使用的稳定中水，又可在生物池内维持高浓度的微生物量，工艺剩余污泥少，极有效地去除氨氮，出水悬浮物和浊度接近于零，出水中细菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面积小。目前，在水处理应用中以有机膜为主。相比于有机膜，陶瓷膜具有耐氧化，耐高温，化学稳定性好以及更长久的使用寿命等优点，近年来在水处理中的应用越来越多。然而，在水处理应用中，膜污染问题一直是陶瓷膜应用推广的一大制约因素。随着运行时间的延长，陶瓷膜的膜通量逐渐降低，压力增大，运行成本增加。传统的运行方式和化学清洗方式需要的时间比较长，操作繁琐，而且会影响到水处理设施的处理水量。因此，探索一种简便易行不影响生产、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、膜清洗过程需要系统停机影响产水及清洗药剂产生二次污染等问题，本专利技术提出了一种在线化学清洗陶瓷膜的系统和方法，实现陶瓷膜清洗过程全自动运行，无需停机不影响产能且清洗药剂无二次污染。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种在线化学清洗陶瓷膜的系统，用于对水处理系统中的陶瓷膜进行清洗，其特征在于，所述在线化学清洗系统包括膜池、陶瓷膜、加药泵和抽吸泵，所述陶瓷膜位于所述膜池内，所述加药泵通过管路连接到陶瓷膜上以向陶瓷膜内注入化学清洗药剂，所述抽吸泵通过管路连接到所述陶瓷膜上以从陶瓷膜内抽吸膜出水，在线清洗过程中抽吸泵与加药泵同时运行，且抽吸泵抽吸流量远大于加药泵注入清洗药剂流量，将所述陶瓷膜内残余的少量清洗药剂与膜过滤液经抽吸混合排出陶瓷膜片进入膜出水池。进一步地：所述陶瓷膜为平板式陶瓷膜，在膜片的对角位置各有一个出水口，在所述陶瓷膜进行过滤过程时，两个出水口均在抽吸泵的作用下抽吸出水；在所述陶瓷膜进行在线化学清洗过程时，其中一个出水口继续在抽吸泵的作用抽吸出水进行过滤，另一个出水口在加药泵的作用下注入化学清洗药剂。所述陶瓷膜出水口从抽吸出水到化学药剂注入的功能的切换通过位于管道上的电动阀组的开关作用来完成。所述清洗药剂为含O3水(浓度为5～8mg/L)或H2O2(浓度为3‰～5‰)。所述陶瓷膜膜孔内负载有成份为Fe的氧化物或Ti的氧化物的催化剂，所述化学清洗药剂进入陶瓷膜内部后，在催化剂的作用下进行催化氧化，提高了陶瓷膜内部污染物的去除效率和效果，化学清洗所需的总药量降低。所述在线化学清洗系统还包括压力传感器，所述压力传感器实时监测所述陶瓷膜过滤过程中的跨膜压差，当跨膜压差达到预定值时，优选-30kPa时，抽吸泵不停止，开启加药泵，在陶瓷膜运行的同时开启和完成在线化学清洗。本专利技术还包括一种在线化学清洗陶瓷膜的方法，用于对水处理系统中的陶瓷膜进行清洗，其特征在于：利用加药泵通过管路向陶瓷膜内注入化学清洗药剂，利用抽吸泵通过管路从陶瓷膜内抽吸膜出水，抽吸泵与加药泵同时运行，且抽吸泵抽吸流量远大于加药泵注入清洗药剂流量，以便将所述陶瓷膜内残余的少量清洗药剂与膜过滤液经抽吸混合排出陶瓷膜片进入膜出水池。进一步地，所述化学清洗药剂在所述加药泵的作用下注入所述陶瓷膜内部，在陶瓷膜内部进行催化氧化反应，将吸附在陶瓷膜内部及膜孔内的污染物去除，达到化学清洗的目的。所述在线化学清洗系统在进行化学清洗时，所述抽吸泵和所述加药泵是同时运行，即在进行正常过滤的同时进行在线化学清洗。所述化学清洗系统在执行在线清洗过程时，通过压力传感器实时监测膜片跨膜压差，当跨膜压差达到或接近所述陶瓷膜在无污染情况下过滤过程中的跨膜压差值时，停止所述加药泵，完成所述在线化学清洗过程。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、膜清洗过程需要系统停机影响产水及清洗药剂产生二次污染等问题的化学清洗系统和方法。本专利技术能够高效地去除吸附在平板陶瓷膜片内部的污染物，使膜通量得到恢复；由于过滤过程与化学清洗过程同时进行，消除传统化学清洗平板陶瓷膜过程对系统产水量的影响。本专利技术具有清洗效率高、无二次污染、无清洗药剂排放、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。由于本专利技术所述陶瓷膜具有对角的两个出水口，过滤时膜片各区域的压力更均匀，膜污染更低；可以在过滤的同时进行化学清洗，不会因进行化学清洗影响产水量。在一些优选实施例中，当陶瓷膜运行过程中跨膜压差增长达到预设值时，关闭抽吸泵连接管路的抽吸阀，膜片由双出水口抽吸切换为单出水口抽吸，打开管路加药阀，通过加药泵经膜片出水口向陶瓷膜内注入清洗药剂如含O3水或H2O2药剂，O3水或H2O2在Fe或Ti的氧化物的催化作用下对膜片内的污染物进行氧化去除。在一些优选实施例中，由于残余的O3或H2O2清洗药剂直接排到膜出水池内，H2O2能够将膜出水池内残存的少量难生物降解的有机物氧化分解，达到深度处理的效果，进一步优化系统出水水质；O3或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(但不限于)清洗平板陶瓷膜污染。在一些优选实施例中，所用O3或H2O2清洗药剂，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。在一些优选实施例还有以下方面的具体优点：(1)在线清洗程序可在陶瓷膜正常过滤程中执行，无需系统停机，无需人工手动操作，不影响水处理系统产水能力，清洗效率高，清洗成本低。(2)在线清洗所产生的陶瓷膜污染物清洗药剂将进入膜出水池，清洗药剂中的剩余O3或H2O2将膜出水池内难生物降解有机物氧化为CO2，起到深度处理的效果，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)根据大量试验的结果，对清洗药剂的浓度、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。清洗药剂浓度控制在优选范围内，不仅节约成本还能够避免清洗药剂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，能够确保清洗药剂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。本专利技术所述的在线化学清洗方法适用于陶瓷膜在饮用水处理、污水生物MBR处理、污水深度处理中的所有使用条件下。附图说明图1为本专利技术一种实施例的在线化学清洗陶瓷膜系统实例示意图。图2为本专利技术一种实施例的膜片放大示意图。图中标识为：1鼓风机或臭氧发生器，2陶瓷膜一体化反应池，3原水进水泵，4膜池，5化学清洗加药流量计，6钛曝气棒，7纳米平板陶瓷膜，8压力监测器，9抽吸泵，10陶瓷膜出水池，11加药泵，12加药池，13抽吸阀，14加药阀具体实施方式以下对本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线化学清洗陶瓷膜的系统，用于对水处理系统中的陶瓷膜进行清洗，其特征在于，包括膜池、陶瓷膜、加药泵和抽吸泵，所述陶瓷膜位于所述膜池内，所述加药泵通过管路连接到陶瓷膜上以向陶瓷膜内注入化学清洗药剂，所述抽吸泵通过管路连接到所述陶瓷膜上以从陶瓷膜内抽吸膜出水，在线清洗过程中抽吸泵与加药泵同时运行，且抽吸泵抽吸流量远大于加药泵注入清洗药剂流量，以便将所述陶瓷膜内残余的少量清洗药剂与膜过滤液经抽吸混合排出陶瓷膜片进入膜出水池；所述陶瓷膜为平板式陶瓷膜，在膜片的对角位置各有一个出水口，在所述陶瓷膜进行过滤过程时，两个出水口均在抽吸泵的作用下抽吸出水；在所述陶瓷膜进行在线化学清洗过程时，其中一个出水口继续在抽吸泵的作用下抽吸出水进行过滤，另一个出水口在加药泵的作用下注入化学清洗药剂。

【技术特征摘要】
1.一种在线化学清洗陶瓷膜的系统，用于对水处理系统中的陶瓷膜进行清洗，其特征在于，包括膜池、陶瓷膜、加药泵和抽吸泵，所述陶瓷膜位于所述膜池内，所述加药泵通过管路连接到陶瓷膜上以向陶瓷膜内注入化学清洗药剂，所述抽吸泵通过管路连接到所述陶瓷膜上以从陶瓷膜内抽吸膜出水，在线清洗过程中抽吸泵与加药泵同时运行，且抽吸泵抽吸流量远大于加药泵注入清洗药剂流量，以便将所述陶瓷膜内残余的少量清洗药剂与膜过滤液经抽吸混合排出陶瓷膜片进入膜出水池；所述陶瓷膜为平板式陶瓷膜，在膜片的对角位置各有一个出水口，在所述陶瓷膜进行过滤过程时，两个出水口均在抽吸泵的作用下抽吸出水；在所述陶瓷膜进行在线化学清洗过程时，其中一个出水口继续在抽吸泵的作用下抽吸出水进行过滤，另一个出水口在加药泵的作用下注入化学清洗药剂。2.如权利要求1所述的在线化学清洗陶瓷膜的系统，其特征在于，所述陶瓷膜膜孔内负载有催化剂，所述催化剂为Fe的氧化物或Ti的氧化物，所述化学清洗药剂进入陶瓷膜内部后，在催化剂的作用下进行催化氧化。3.如权利要求2所述的在线化学清洗陶瓷膜的系统，其特征在于，所述陶瓷膜出水口从抽吸出水到化学药剂注入的功能的切换通过位于管道上的电动阀组的开关作用来完成。4.如权利要求1所述的在线化学清洗陶瓷膜的系统，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器实时监测所述陶瓷膜过滤过程中的跨膜压差，当跨膜压差达到预定值时，抽吸泵不停止，开启加药泵，在陶瓷膜运行的同时开启和完成在线化学清洗。5.如权利要求1所述的在线化学清洗陶瓷膜的系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锡辉，范小江，刘楚，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，深圳市华远环境科技有限公司，张家港市华远环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44