一种MBR膜生物反应器智能清洗方法与流程

一种mbr膜生物反应器智能清洗方法
技术领域
1.本发明涉及污水处理领域，特别是指一种mbr膜生物反应器智能清洗方法。


背景技术：

2.膜生物反应器(membrane bio-reactor，缩写mbr)技术是现代污水处理的新型技术，与传统的污水处理工艺相比，mbr具有占地面积小、出水水质稳定等优点，传统的mbr清洗一般是按照固定的周期进行，进入清洗模式时依次执行排空、补水加药、浸泡等阶段，由于清洗过程都是根据时间周期进行，清洗效果的判断需要在进入下一个产水周期才能得知，若产水量依然较低，说明清洗不彻底，智能等下个周期清洗，而清洗效果依旧需要清洗完成后得知，按照上述过程依次循环，会造成膜污染越来越严重；
3.同时，目前膜池的液位监测采用的是超声波液位计，但由于膜池处于密封或半密闭空间内，且膜池内污泥浓度较高，一般在8000mg/l
‑‑‑
12000mg/l，曝气时会形成泡沫，曝气时形成的泡沫容易使超声液位计检测失真，造成在膜池排空时污水虽已经排干、排空泵依然干运转运行，设备损坏。


技术实现要素：

4.本发明提出一种mbr膜生物反应器智能清洗方法，在进入清洗模式后，膜池外的排空泵根据液位与运行时间斜率计算的排空时间来完全放空清洗膜池；根据补水过程中反洗管道的出口压力、清洗前流量和频率的关系值(每单位频率下的产水流量)等参数，计算出补水后的浸泡时间；在到达浸泡程序的剩余5分钟时，加大清洗膜池的曝气量；在加药浸泡期间每半小时进行一次反洗，根据反洗压力再计算浸泡时间，经过此方法可以使清洗膜池内的膜组件得到有效的清洗，从而延缓膜生物反应器的污染，同时缩短了清洗时间，提高了产水效率。
5.本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种mbr膜生物反应器智能清洗方法及清洗方法，所述mbr膜生物反应器包括：
7.膜池，膜池内装有超声波液位计及曝气系统；
8.膜组件，设置于所述膜池内；
9.反洗泵，所述反洗泵连接有反洗总管，所述反洗总管连接有反洗管道连通；
10.所述反洗总管上安装有反洗压力表及电磁流量计；
11.所述反洗管道上连通有第一支路反洗管路，所述第一支路反洗管路同时与所述反洗总管及反洗总管连通，所述第一支路反洗管路上设置有反洗阀；
12.所述反洗管道上连通有一个第二支路反洗管路，每个所述第二支路反洗管路与所述反洗管道及所述膜池连通，所述第二支路反洗管路上装有补水阀；
13.产水管道，所述产水管道与所述膜池连通，所述产水管道上装有产水压力表；
14.所述曝气系统包括鼓风机、多套曝气支管及多个气动蝶阀，多套所述曝气支管与所述鼓风机连通，一个所述曝气支管上安装有一个所述气动蝶阀，所述曝气支管与所述膜
池连通；
15.膜池设置有n个，n为整数，n≥2；
16.每个所述膜池内设置有m个膜组件，m≥1；
17.所述产水管道设置有n个，分别与n个膜池连通；
18.膜池控制系统，所述超声波液位计、膜组件、反洗泵、反洗压力表、电磁流量计、反洗阀、补水阀、产水压力表、鼓风机、多个气动蝶阀均与所述膜池控制系统连接；
19.见附图1，mbr膜生物反应器智能清洗方法包括以下步骤：
20.step1：清洗膜池(需要清洗的膜池)的第一次排空；现有技术中的step1阶段，由于超声波液位计在低液位时易受泡沫干扰造成液位检测不准，从而使得排空泵干转，造成排空泵损坏故障；
21.本技术中的清洗膜池一次排空阶段，首先，液位开始排空倒计时，由于在排空的最开始阶段，管道内因气体等原因，排空状态未达到稳定状态，因此，取一个时间点t1来记录t1时刻的液位h1，t1≥1(单位：min)；在经过一段时间后到达t2时间，此时记录t2时刻的液位h2，5≤t2-t1≤8(单位：min)，根据多次排空经验，排空的前十分钟超声波液位计的检测是准确的；
22.并根据排空算法计算排空时间t：
23.膜池排空的开始液位与时间的关系为：h＝kt b，见附图4；
24.其中：k为上图中直线的斜率；
[0025][0026]
b为膜池排空初始液位；
[0027]
因此，从t2时刻开始，排空所需的排空时间t为：(t为排空所需的时间)；
[0028]
根据计算结果，在排空泵停止前5分钟，开启反洗泵，打开反洗阀，关闭补水阀；
[0029]
采用以上排空方法避免了因超声波液位计监测异常造成的排空泵干运转现象；同时，为达到膜池排空后尽量减少池内污泥含量目的，在排空泵停止前5分钟，开启反洗泵，打开反洗阀，关闭补水阀，此过程目的为通过反洗动作，对膜丝由里及外的水冲洗，去除膜丝外表面污泥，同时在此冲洗膜池内剩余污泥；
[0030]
step2：清洗膜池补水、曝气、反清洗；
[0031]
在该阶段中，首先对需要清洗膜池进行补水，在清洗膜池补水过程中，重复循环补水阀的关闭与打开的交替动作，起到对清洗膜池反洗的效果，同时为了提高清洗效果，关闭曝气系统的位于清洗膜池外的曝气支管上的气动蝶阀，开启与清洗膜池相连的曝气支管上的气动蝶阀，使与清洗膜池相连的曝气支管与鼓风机连通，鼓风机通过曝气支管并联的方式对清洗膜池进行曝气，增加清洗膜池内的曝气量，见附图3；
[0032]
在该阶段，主要增加清洗膜池内的曝气量，以冲洗掉膜丝上的滤饼层，为达到这一要求，第一：对清洗膜池内的清水液位有要求；第二：曝气蝶阀需要进行相应的动作；
[0033]
清洗膜池的清水液位要求为：该清洗膜池的清水液位要低于其他膜池液位约10公分；以减小清洗膜池的水压，来增大清洗膜池的空气流量；
[0034]
对曝气蝶阀的要求为：在清洗膜池满水曝气阶段，反洗泵每5分钟工作1分钟；通过反洗管道，对膜丝进行由里及外的反冲洗；
[0035]
同时通过将反洗管道压力值与标准值压力值进行比较，及时调整step4阶段需要的药剂投加浓度及药剂浸泡时间，反洗管道压力值是从反洗压力表读取的数值；
[0036]
step3：清洗膜池的第二次排空；
[0037]
在step2阶段中的清水浸泡与曝气时间到达30分钟后，重复step1对清洗膜池进行二次排空；
[0038]
step4：清洗膜池补水、加药、浸泡、曝气、反清洗；
[0039]
首先向清洗膜池内补水，补水的同时加入药剂，补水结束后进行浸泡，补水过程中根据反洗管道上的压力大小来调节step2阶段中计算的浸泡时间；
[0040]
该阶段中，需要打开反洗泵、反洗阀、补水阀进行补水，清洗膜池的液位需要达到la，其中：
[0041][0042]
ln:各膜池液位；
[0043]
la：清洗中最高液位设定值；
[0044]
在加药浸泡15分钟后，根据反洗压力表上显示的反洗压力进行浸泡时间的计算，具体步骤如下：
[0045]
(1)关闭补水阀、打开反洗阀、打开反洗泵，使反洗泵以固定频率f运行，反洗泵运行20秒后，采集反洗压力表的压力数据p反1(单位：kpa)，反洗泵运行25秒后关闭反洗泵，p反1是采集20-25秒的整数秒数据的平均值；
[0046]
(2)根据采集到的反洗压力进行浸泡时间计算，其计算方法如下：
[0047][0048]
其中，t1:浸泡时间(单位：min)；
[0049]
ps：设定的标准压力值(单位：kpa)，标准压力值为膜池上一次清洗、最后一次反清洗的压力作为标准压力值；
[0050]
ψ
t
：时间系数(根据膜组件的使用年限进行更改1≤ψ
t
1≤10)；
[0051]
γ
t
：膜组件老化系数(随着膜组件使用年限的增加而增加0≤γt≤5)；
[0052]
f:清洗前一周期膜池的产水平均流量(m3/h)
[0053]
fit：清洗前一周期产水泵的运行平均频率(hz)
[0054]
另外，t1取值范围如下为45≤t1≤150；即通过公式计算出的时间大于150分钟时t1取150分钟；
[0055]
(3)膜池控制系统每15分钟启动一次反洗压力的检测，并根据反洗压力表的数值p
反n
进行浸泡时间的计算，计算公式为：
[0056][0057]
其中，tn:第n次检测计算出的浸泡时间(单位：min)；
[0058]
p
反n
:第n次检测中读取的反洗压力表检测的反洗管道压力值；
[0059]
f:清洗前一周期膜池的产水平均流量(m3/h)
[0060]
fit：清洗前一周期产水泵的运行平均频率(hz)
[0061]
n:次数2≤t1≤8(单位：min)；
[0062]
step5：清洗膜池的第三次排空；
[0063]
当n《8且连续两次反洗检测结果为t《15*(8-n)时，清洗膜池三次排空，进入step6，正常产水；
[0064]
加药浸泡完成后，膜池会继续进行排空、打开进出水闸门进行产水；
[0065]
当n＝8且t≥15时，step4结束膜池控制系统作出报警告知动作；若通过8次上述操作计算的t≥15，则结束膜池的浸泡与反洗工作，证明此次反洗浸泡未能达到预期效果，在控制系统中做出相应的报警告知动作；
[0066]
经过以上操作，膜池的清洗浸泡时间会大大缩短，提高了膜池的清洗效率。
[0067]
本发明中的清洗方法进入清洗模式后，膜池外的排空泵根据液位与运行时间斜率计算的排空时间来完全放空清洗膜池；根据补水过程中反洗管道的出口压力、流清洗前流量和频率的关系值(每单位频率下的产水流量)等参数，计算出补水后的浸泡时间；在到达浸泡程序的剩余5分钟时，加大清洗膜池的曝气量；在加药浸泡期间每半小时进行一次反洗，根据反洗压力再计算浸泡时间，经过此方法可以使清洗膜池内的膜组件得到有效的清洗，从而延缓膜生物反应器的污染，同时缩短了清洗时间，提高了产水效率。
附图说明
[0068]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术顾客员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0069]
图1为本发明具体实施例中一种mbr膜生物反应器智能清洗方法的step2中涉及的mbr膜生物反应器的整体结构线路图；
[0070]
图2为图1所示的mbr膜生物反应器的单组的结构线路图；
[0071]
图3为本发明具体实施例中的一种mbr膜生物反应器智能清洗方法的流程图；
[0072]
图4为图1所示的一种mbr膜生物反应器智能清洗方法的step1中的清洗膜池排空的开始液位与时间的关系图；
[0073]
a自来水厂；b膜池配水渠；c膜池回流渠；d产水泵；e清洗循环排空泵；f恢复性清洗加次氯酸钠泵；g恢复性清洗加柠檬酸泵；h维护性清洗加次氯酸钠泵；i维护性清洗加柠檬酸泵；膜池1；超声波液位计11；膜组件12；曝气系统2；鼓风机21；曝气支管22；气动蝶阀23；反洗管道3；反洗阀31；补水阀32；第一支路反洗管路301；第二支路反洗管路302；反洗泵4；反洗总管5；反洗压力表51；电磁流量计52；产水管道6；产水压力表61。
具体实施方式
[0074]
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0075]
在本发明的具体实施例中，一种mbr膜生物反应器智能清洗方法，其中，见图1-图
2，所述mbr膜生物反应器包括：
[0076]
膜池1，膜池内装有超声波液位计11及曝气系统2；
[0077]
膜组件12，设置于所述膜池1内；
[0078]
反洗泵4，所述反洗泵4连接有反洗总管5，所述反洗总管5连接有反洗管道3连通；
[0079]
所述反洗总管5上安装有反洗压力表51及电磁流量计52；
[0080]
所述反洗管道3上连通有第一支路反洗管路301，所述第一支路反洗管路同时与所述反洗总管3及反洗总管5连通，所述第一支路反洗管路301上设置有反洗阀31；
[0081]
所述反洗管道3上连通有一个第二支路反洗管路302，每个所述第二支路反洗管路302与所述反洗管道3及所述膜池1连通，所述第二支路反洗管路上装有补水阀32；
[0082]
产水管道6，所述产水管道6与所述膜池1连通，所述产水管道6上装有产水压力表61；
[0083]
所述曝气系统2包括鼓风机21、多套曝气支管22及多个气动蝶阀23，多套所述曝气支管与所述鼓风机连通，一个所述曝气支管上安装有一个所述气动蝶阀，所述曝气支管与所述膜池连通；
[0084]
膜池设置有n个，n为整数，n≥2；
[0085]
每个所述膜池1内设置有m个膜组件，m≥1；
[0086]
所述产水管道设置有n个，分别与n个膜池连通；
[0087]
膜池控制系统，所述超声波液位计、膜组件、反洗泵、反洗压力表、电磁流量计、反洗阀、补水阀、产水压力表、鼓风机、多个气动蝶阀均与所述膜池控制系统连接；
[0088]
见附图1，mbr膜生物反应器智能清洗方法包括以下步骤：
[0089]
step1：清洗膜池(需要清洗的膜池)的第一次排空；现有技术中的step1阶段，由于超声波液位计在低液位时易受泡沫干扰造成液位检测不准，从而使得排空泵干转，造成排空泵损坏故障；
[0090]
本技术中的清洗膜池一次排空阶段，首先，液位开始排空倒计时，由于在排空的最开始阶段，管道内因气体等原因，排空状态未达到稳定状态，因此，取一个时间点t1来记录t1时刻的液位h1，t1≥1(单位：min)；在经过一段时间后到达t2时间，此时记录t2时刻的液位h2，5≤t2-t1≤8(单位：min)，根据多次排空经验，排空的前十分钟超声波液位计的检测是准确的；
[0091]
并根据排空算法计算排空时间t：
[0092]
膜池排空的开始液位与时间的关系为：h＝kt b，见附图4；
[0093]
其中：k为图4中直线的斜率；
[0094][0095]
b为膜池排空初始液位；
[0096]
因此，从t2时刻开始，排空所需的排空时间t为：(t为排空所需的时间)；
[0097]
根据计算结果，在排空泵停止前5分钟，开启反洗泵，打开反洗阀，关闭补水阀；
[0098]
采用以上排空方法避免了因超声波液位计监测异常造成的排空泵干运转现象。同
时，为达到膜池排空后尽量减少池内污泥含量目的，在排空泵停止前5分钟，开启反洗泵，打开反洗阀，关闭补水阀，此过程目的为通过反洗动作，对膜丝由里及外的水冲洗，去除膜丝外表面污泥，同时在此冲洗膜池内剩余污泥；
[0099]
step2：清洗膜池补水、曝气、反清洗；
[0100]
在该阶段中，首先对需要清洗膜池进行补水，在清洗膜池补水过程中，重复循环补水阀的关闭与打开的交替动作，起到对清洗膜池反洗的效果，同时为了提高清洗效果，关闭曝气系统的位于清洗膜池外的曝气支管上的气动蝶阀，开启与清洗膜池相连的曝气支管上的气动蝶阀，使与清洗膜池相连的曝气支管与鼓风机连通，鼓风机通过曝气支管并联的方式对清洗膜池进行曝气，增加清洗膜池内的曝气量，见附图3；
[0101]
在该阶段，主要增加清洗膜池内的曝气量，以冲洗掉膜丝上的滤饼层，为达到这一要求，第一：对清洗膜池内的清水液位有要求；第二：曝气蝶阀需要进行相应的动作；
[0102]
清洗膜池的清水液位要求为：该清洗膜池的清水液位要低于其他膜池液位约10公分；以减小清洗膜池的水压，来增大清洗膜池的空气流量；
[0103]
对曝气蝶阀的要求为：在清洗膜池满水曝气阶段，反洗泵每5分钟工作1分钟；通过反洗管道，对膜丝进行由里及外的反冲洗；
[0104]
同时通过将反洗管道压力值与标准值压力值进行比较，及时调整step4阶段需要的药剂投加浓度及药剂浸泡时间，反洗管道压力值是从反洗压力表读取的数值；
[0105]
step3：清洗膜池的第二次排空；
[0106]
在step2阶段中的清水浸泡与曝气时间到达30分钟后，重复step1对清洗膜池进行二次排空；
[0107]
step4：清洗膜池补水、加药、浸泡、反清洗；
[0108]
首先向清洗膜池内补水，补水的同时加入药剂，补水结束后进行浸泡，补水过程中根据反洗管道上的压力大小来调节step2阶段中计算的浸泡时间；
[0109]
该阶段中，需要打开反洗泵、反洗阀、补水阀进行补水，清洗膜池的液位需要达到la，其中：
[0110][0111]
ln:各膜池液位；
[0112]
la：n个膜池的平均液位；
[0113]
在加药浸泡15分钟后，根据反洗压力表上显示的反洗压力进行浸泡时间的计算，具体步骤如下：
[0114]
(1)关闭补水阀、打开反洗阀、打开反洗泵，使反洗泵以固定频率f运行，反洗泵运行20秒后，采集反洗压力表的压力数据p
反1
(单位：kpa)，反洗泵运行25秒后关闭反洗泵，p
反1
是采集20-25秒的整数秒数据的平均值；
[0115]
(2)根据采集到的反洗压力进行浸泡时间计算，其计算方法如下：
[0116][0117]
其中，t1:浸泡时间(单位：min)；
[0118]
ps：设定的标准压力值(单位：kpa)，标准压力值为膜池上一次清洗、最后一次反清洗的压力作为标准压力值；
[0119]
ψ
t
：时间系数(根据膜组件的使用年限进行更改1≤ψ
t
1≤10)；
[0120]
γ
t
：膜组件老化系数(随着膜组件使用年限的增加而增加0≤γ
t
≤5)；
[0121]
f:清洗前一周期膜池的产水平均流量(m3/h)
[0122]
fit：清洗前一周期产水泵的运行平均频率(hz)
[0123]
另外，t1取值范围如下为45≤t1≤150；即通过公式计算出的时间大于150分钟时t1取150分钟；
[0124]
(3)膜池控制系统每15分钟启动一次反洗压力的检测，并根据反洗压力表的数值p
反n
进行浸泡时间的计算，计算公式为：
[0125][0126]
其中，tn:第n次检测计算出的浸泡时间(单位：min)；
[0127]
p
反n
:第n次检测中读取的反洗压力表检测的反洗管道压力值；
[0128]
f:清洗前一周期膜池的产水平均流量(m3/h)
[0129]
fit：清洗前一周期产水泵的运行平均频率(hz)
[0130]
n:次数2≤t1≤8(单位：min)；
[0131]
step5：清洗膜池的第三次排空；
[0132]
当n《8且连续两次反洗检测结果为t《15*(8-n)时，清洗膜池三次排空，正常产水；
[0133]
加药浸泡完成后，膜池会继续进行排空、打开进出水闸门进行产水；
[0134]
如果直接开启进水闸门进行产水，出水的浓度会偏高，为了避免这一问题，进行第三次排空，以降低污水中所加药剂的成分；
[0135]
step6：正常产水；
[0136]
当n＝8且t≥15时，step4结束膜池控制系统作出报警告知动作；若通过8次上述操作计算的t≥15，则结束膜池的浸泡与反洗工作，证明此次反洗浸泡未能达到预期效果，在控制系统中做出相应的报警告知动作；
[0137]
经过以上操作，膜池的清洗浸泡时间会大大缩短，提高了膜池的清洗效率。
[0138]
本技术中的反清洗过程是：在关闭补水阀的情况下开启反洗泵，使得清水通过膜丝进入膜池。
[0139]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。