CN202936241U - 一种可离线循环清洗mbr膜组器的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可离线循环清洗MBR膜组器的装置，所述装置包括循环清洗系统、在线监测系统、加药系统、曝气系统和加热系统。本实用新型的装置在膜组器离线时具有自动补加药功能、循环清洗功能，自动监测流量、液位和跨膜压差，通过PLC控制可自动判断清洗效果和控制清洗时间；可有效提高清洗速率，减少药液消耗；可提高膜离线清洗的效率，特别适用于冬季低温或膜污染严重情况。

Description

一种可离线循环清洗MBR膜组器的装置

【技术领域】

本实用新型涉及废水处理设备，具体涉及一种微滤或超滤膜处理污水的过程中可对膜生物反应器（MBR）组器进行离线循环清洗的装置。

【背景技术】

膜分离过程因其高效、简单、节能而受到人们普遍的重视。特别地，人们已知的微滤膜已广泛地用于化工、医药、食品、电子等工业技术领域，它们用于水纯化、分离与回收利用。大多数高分子膜为非极性膜，表面与水无氢键作用，因此具有极强的疏水性。在进行水相分离时很容易吸附水中蛋白质、胶体粒子等疏水性物质而导致膜孔堵塞造成膜污染。膜污染是不可逆现象，它导致膜通量下降、分离效果差、缩短膜的使用寿命、限制了膜的应用范围。

膜生物反应器（MBR）技术是将膜分离技术与生物处理过程相结合的新型污水处理技术。膜生物反应器分为浸没式和分体式两种类型，目前已经获得广泛应用的是浸没式膜生物反应器工艺。浸没式膜生物反应器是将中空纤维（或平板）微滤或超滤膜浸没在生物反应池中，依靠微滤或超滤的分离作用将泥水分离，通过产水抽吸泵将干净的水抽吸出来，而活性微生物则完全保留在系统内继续进行生物降解，达到泥水完全分离的目的。与传统的的污水处理工艺相比，MBR工艺具有占地面积小、剩余污泥少、出水水质高、脱氮除磷效率高、工艺流程简单、运行管理方便等特点。尽管MBR用膜为亲水性膜，但在膜分离过程中膜污染还是不可避免的，膜一旦被污染将增大跨膜阻力，降低膜通量，影响膜的使用性能和寿命。因此，在日常的运行管理过程中，要定期对微滤或超滤膜进行化学清洗，以去除膜表面及内部的污染物，恢复膜的透水性能。

化学清洗包括在线清洗（维护性清洗）和离线清洗（恢复性清洗）两种手段。在线清洗能够去除膜表面及内部大部分污染物，但对部分顽固性污染物和膜孔内部的深层污染却不能有效去除，因此每年还需要对膜组器进行离线清洗。常规的离线清洗是利用次氯酸钠或柠檬酸药液对膜组器进行静置浸泡一段时间，在冬季低水温条件下清洗效率低，清洗效果不佳。清洗池内定期补加药量以估算为主，粗放型加药方式造成清洗药剂的浪费，增加了运行成本。膜丝表面板结的污泥颗粒会无谓消耗化学药剂，同时阻碍了药液与膜丝表面的接触，降低清洗效果。膜组器浸泡后的清洗效果无法有效进行分析评价，使各组器清洗效果不一致。

【发明内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种膜组器离线循环清洗的装置，旨在解决常规传统静置浸泡清洗效率低（尤其在冬季低温条件下）、浪费清洗药剂、操作复杂、无法分析评价效果等问题，以实现智能清洗，提高清洗效率和清洗效果，减少药剂消耗。

本实用新型具体提供一种可离线循环清洗MBR膜组器的装置，所述装置包括循环清洗系统、在线监测系统、加药系统、曝气系统和加热系统，其中：

所述循环清洗系统包括清洗池7，清洗池7底部设有放空阀8，所述清洗池7中MBR膜组器6，MBR膜组器6的产水出口通过产水管道连接到循环清洗泵10，所述产水管道上设有产水管道压力变送器14和电磁流量计13，所述循环清洗系统还包括可编程逻辑控制器15，所述产水管道压力变送器14和电磁流量计13分别与可编程逻辑控制器15电连接；所述在线监测系统包括进水泵3及清洗水进水管，所述清洗水进水管连通到清洗池7中，所述在线监测系统还包括设在清洗池7内的液位计19、pH/T计20和ORP计21；所述加药系统包括储酸罐、与所述储酸罐相连的酸加药泵2及酸加药管路，储碱罐、与所述储碱罐相连的碱加药泵1及碱加药管路，所述酸加药泵2和碱加药泵1、pH/T计20和ORP计21均与可编程逻辑控制器15电连接，根据pH、ORP值，可编程逻辑控制器15自动控制酸加药泵2或碱加药泵1的启停及计算相应加药量；

所述曝气系统包括设在清洗池7内的曝气装置5，所述曝气装置5通过曝气管道连接到鼓风机9，所述曝气管道上还设有涡街流量计11和曝气管道压力变送器12，所述曝气管道上的涡街流量计11和曝气管道压力变送器12分别与可编程逻辑控制器15电连接；

所述加热系统包括加热器4和与之电连接的温度控制器17，所述加热器4设在清洗池7内；

所述温度控制器17、液位计19、pH/T计20和ORP计21分别与可编程逻辑控制器15电连接。

根据一种优选的实施方式，其中清洗池7上部设有移动盖板18。

特别优选地，可编程逻辑控制器15还与计算机16电连接。

优选地，所述循环清洗系统还包括进水流量计，所述进水流量计设在进水泵3或所述清洗水进水管上（图中未画出）。

所述加药系统还包括包括酸加药流量计和/或碱加药流量计，所述酸加药流量计设在酸加药泵2或所述酸加药管路上，所述碱加药流量计设在碱加药泵1或所述碱加药管路上（图中未画出）。

进水流量计、酸加药流量计或碱加药流量计均为本技术领域的常用设备，是市场上可以购买得到的产品，在此不做赘述。

优选地，为了实现酸碱加药的自动控制与调节，所述酸加药流量计和碱加药流量计分别与可编程逻辑控制器15电连接。

在本实用新型中，加药系统用于向清洗池7中添加酸、碱药剂。酸清洗时，加药量受设置在清洗池内pH/T计20控制，保持药液pH在恒定范围。碱清洗时，加药量受清洗池内pH/T计20和ORP计21控制，保持药液pH和ORP值在设定的范围内。

现有技术中，酸洗药剂可采用柠檬酸，而碱洗药剂可采用次氯酸钠。

循环清洗系统用于控制清洗池7内的循环清洗操作。循环清洗系统管道一端连接膜组器产水管，另一端通过泵抽吸后返回清洗池。通过恒定膜产水量控制膜组器进行循环化学清洗，可编程逻辑控制器15（PLC控制器）通过流量、液位、压力数据自动计算膜透水性能，分析清洗效果。可编程逻辑控制器15（PLC控制器）是现有技术中常用的用于控制、计算的设备，是市场上能够购买获得的产品。

曝气系统用于向清洗池内曝气，是MBR设备或MBR设备的常用组件之一，由鼓风机9与管道相连通，管道上安装涡街流量计11、压力变送器12及调节阀门（图中未画出），并将气体流量、压力信号传至PLC控制器，管道另一端连接膜组器曝气装置，例如曝气管。根据PLC设定值（曝气量和时间），自动进行低强度曝气或高强度曝气。

在线监测系统用于检测整套装置的液位、温度、pH值、ORP值等实时数据，并根据PLC控制器的设定值自动控制次氯酸钠加药泵、柠檬酸加药泵、进水泵的启停，保持清洗池内液位、pH、ORP值在恒定范围内。流量、压力信号及液位、pH、温度、ORP信号传至PLC控制器进行分析和储存。

液位计、温度计、pH/T计、ORP计都是现有的测量仪器，是市场上能够购买获得产品。例如采用O21-250A精密型便携式pH/mV/ORP/T酸度计氧化还原电位测量仪。

在本实用新型中，加热系统例如由钛合金加热器、温度控制仪组成，并将温度信号传到PLC。加热器的启动/停止受PLC控制器的温度设定值控制。

清洗池顶部的移动盖板可以防止阳光照射导致的药液分解、挥发及热量散失。

本实用新型的可离线循环清洗MBR膜组器的装置在膜组器离线时具有自动补加药功能、循环清洗功能，自动监测流量、液位和跨膜压差，通过PLC控制可自动判断清洗效果和控制清洗时间；通过曝气可有效吹脱膜表面的污染物，使药液混合均匀，提高清洗速率，减少药液消耗；液位计、pH/T计和ORP计将信号传输到PLC控制器，PLC控制器可自动判断药液浓度，实现自动补药，维持恒定的药液浓度；通过加热器和温度控制器，可将药液维持在恒定温度，提高污染物与药液的反应速率，大大提高膜离线清洗的效率，尤其在冬季低温及膜污染严重情况下。PLC控制器把转换信号上传到计算机，可实现在上位机远程操作和自动存储。通过PLC控制器，可定量分析和判断的清洗效果，同时保证所有膜组器的清洗效果保持一致。

【附图说明】

图1为本实用新型的装置结构示意图；

其中：1、碱加药泵；2、酸加药泵；3、进水泵；4、加热器；5、曝气装置；6、MBR膜组器；7、清洗池；8、放空阀；9、鼓风机；10、循环清洗泵；11、涡街流量计；12、曝气管道压力变送器；13、电磁流量计；14、产水管道压力变送器；15、可编程逻辑控制器；16、计算机；17、温度控制器；18、移动盖板；19、液位计；20、pH/T计；21、ORP计。

【具体实施方式】

下面非限制性实施例用于更详细地说明本发明。

实施例1：

如图1所示，一套可离线循环清洗MBR膜组器的装置，包括循环清洗系统、在线监测系统、加药系统、曝气系统和加热系统。

循环清洗系统包括清洗池7，其底部设有放空阀8，其顶部设有移动盖板18。清洗池7中放置MBR膜组器6，MBR膜组器6的产水出口通过产水管道连接到循环清洗泵10。在产水管道上设产水管道压力变送器14和电磁流量计13。该循环清洗系统还包括可编程逻辑控制器15，产水管道压力变送器14和电磁流量计13分别与可编程逻辑控制器（PLC控制器）15电连接，向PLC控制器反馈数据和信息，并受PLC控制器控制。在线监测系统包括进水泵3、进水流量计（图中未画出）及与之相连的清洗水进水管、设在清洗池7内的液位计19、pH/T计20和ORP计21。清洗水进水管连通到清洗池7中。

加药系统包括储酸罐（图中未画出）、与之相连的酸加药泵2、酸加药流量计（图中未画出）及酸加药管路，储碱罐（图中未画出）、与之相连的碱加药泵1、碱加药流量计（图中未画出）及及碱加药管路。酸加药泵2、碱加药泵1、酸加药流量计（图中未画出）、碱加药流量计（图中未画出）、pH/T计20和ORP计21均与可编程逻辑控制器（15）电连接，根据pH、ORP值，可编程逻辑控制器（15）自动控制酸加药泵（2）或碱加药泵（1）的启停及计算相应加药量。储酸罐中装有柠檬酸，储碱罐中装有次氯酸钠，作为酸洗和碱洗的药剂。

曝气系统包括设在清洗池7内的曝气装置5，采用曝气管实现。曝气管通过管道连接到鼓风机9，管道上还设有涡街流量计11和曝气管道压力变送器12，曝气管道上的涡街流量计11和曝气管道压力变送器12分别与可编程逻辑控制器15电连接，以实时控制曝气流量。可编程逻辑控制器15还与计算机16连接，计算机16作为PLC控制器的上位机，可以对PLC控制器实现控制和编程等操作。

加热系统包括设在清洗池7内的加热器4和温度控制器17。加热器可以采用钛合金金属加热棒。

离线循环清洗前，通过加药泵（装有次氯酸钠的碱加药泵1或柠檬酸加药泵2，两者只开一台，同时只能进行一种类型药液的化学清洗）将药液泵入清洗池7，通过进水泵3向清洗池7泵入清水，并将次氯酸钠加药泵1、柠檬酸加药泵2、进水泵3的启停、流量信号传到可编程逻辑控制器15，并结合pH/T计20、ORP计21的数值，确定加药量和加水量，使药液浓度达到设定值。

将MBR组器6放置在清洗池7中，膜组器底部设有穿孔曝气管5，曝气管5通过管道与风机9相连通，管道上安装涡街流量计11、压力变送器12及调节阀门，并将气体流量、压力信号传到可编程逻辑控制器15。

通过温度控制器17检测池内药液温度，并将所测温度与PLC控制器设定值进行比较，自动控制清洗池7内的加热器4的启停，使清洗池药液温度保持在恒定范围，提高污染物与药液的反应速率（冬季低温条件下或膜污染严重时效果尤为明显）。

清洗池顶部的移动盖板18可防止阳光照射导致的药液分解和挥发；清洗池底部设置放空阀8，清洗结束后，将药液中和后放空废液。

进行离线循环清洗时，先将膜组器6放置在清洗池内，启动进水泵3注入清水至指定液位，然后再向清洗池注药。加药类型根据PLC控制器15设定进行选择，加药量根据pH/T计20、ORP计21检测值自动控制。开启鼓风机9，进行低强度曝气，曝气一段时间后停止。然后开启循环清洗泵10，将药液透过膜丝抽出，再循环返回清洗池7。循环清洗泵10运行一段时间，停止一段时间，即静置一段时间让污染物与药液充分反应，循环清洗泵10的启停时间间隔通过PLC控制器15自动控制。跨膜压差（用产水管道压力变送器14表征）、流量（用电磁流量计13表征）数据通过PLC控制器15上传至计算机16，通过流量、液位和跨膜压差数据自动计算膜透水性，并据此确定清洗所需时间。在循环清洗期间，定期开启鼓风机9，对膜组器6进行曝气，将与药液反应后的污染物振荡脱落，并保持药液混合均匀，通过涡街流量计11、曝气管道压力变送器12来表征气体流量和压力，并将数值上传至计算机16。由于循环清洗时可保持药液浓度、温度在设定范围内，同时保证药液混合均匀，使药液更广泛地与膜丝内外进行接触反应，从而使污染物的去除效率和效果得到大幅度的提升。

清洗池设置静压液位计19、pH/T计20和ORP计21，实时监测清洗池内的液位、pH/T和ORP值，根据液位、pH/T和ORP值变化，系统自动加药。液位、pH/T和ORP值实时上传至计算机16。

冬季低温时，开启加热器4，并通过温度控制器17使药液温度维持恒定，并将温度值实时上传到计算机16。

膜组器6完成清洗后，打开移动盖板18，将膜组器吊进清水池进行冲洗，冲洗后吊回膜池复位，进行下一台膜组器清洗。清洗池药液可循环利用（浓度不足时进行补药），当完成对所有膜组器清洗时，将药液进行中和后，通过放空阀8排空。

整个系统可实现PLC自动控制，并可在上位机进行远程操作，同时自动记录清洗过程的各项数据，自动计算加药量、分析计算清洗效果和确定清洗时间。

Claims (6)

1.一种可离线循环清洗MBR膜组器的装置，所述装置包括循环清洗系统、在线监测系统、加药系统、曝气系统和加热系统，其特征在于：

所述循环清洗系统包括清洗池（7），清洗池（7）底部设有放空阀（8），所述清洗池（7）中MBR膜组器（6），MBR膜组器（6）的产水出口通过产水管道连接到循环清洗泵（10），所述产水管道上设有产水管道压力变送器（14）和电磁流量计（13），所述循环清洗系统还包括可编程逻辑控制器（15），所述产水管道压力变送器（14）和电磁流量计（13）分别与可编程逻辑控制器（15）电连接；

所述在线监测系统包括进水泵（3）及清洗水进水管，所述清洗水进水管连通到清洗池（7）中，所述在线监测系统还包括设在清洗池（7）内的液位计（19）、pH/T计（20）和ORP计（21）；

所述加药系统包括储酸罐、与所述储酸罐相连的酸加药泵（2）及酸加药管路，储碱罐、与所述储碱罐相连的碱加药泵（1）及碱加药管路，所述酸加药泵（2）、碱加药泵（1）、pH/T计（20）和ORP计（21）均与可编程逻辑控制器（15）电连接；

所述曝气系统包括设在清洗池（7）内的曝气装置（5），所述曝气装置（5）通过曝气管道连接到鼓风机（9），所述曝气管道上还设有涡街流量计（11）和曝气管道压力变送器（12），所述曝气管道上的涡街流量计（11）和曝气管道压力变送器（12）分别与可编程逻辑控制器（15）电连接；

所述加热系统包括加热器（4）和与之电连接的温度控制器（17），所述加热器（4）设在清洗池（7）内；

所述温度控制器（17）和液位计（19）分别与可编程逻辑控制器（15）电连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于清洗池（7）上部设有移动盖板（18）。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于可编程逻辑控制器（15）还与计算机（16）电连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述循环清洗系统还包括进水流量计，所述进水流量计设在进水泵（3）或所述清洗水进水管上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述加药系统还包括包括酸加药流量计和/或碱加药流量计，所述酸加药流量计设在酸加药泵（2）或所述酸加药管路上，所述碱加药流量计设在碱加药泵（1）或所述碱加药管路上。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述酸加药流量计和碱加药流量计分别与可编程逻辑控制器（15）电连接。

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