申请日2020.12.04
公开（公告）日2021.04.02
IPC分类号C02F3/12; C02F9/14; B01D65/02
摘要
本发明公开了一种分散式污水处理MBR系统的离线恢复性清洗方法，该方法包括通过控制MBR系统缺氧池、好氧池、膜池、回流池的排泥操作将MBR系统膜池排空的步骤，利用MBR的产水配制碱洗液/酸洗液对膜组件进行浸泡清洗的步骤，及最终将碱洗液/酸洗液排入生化系统进行消纳，恢复系统运行的步骤。本发明的清洗方法适用于分散式污水处理用MBR系统膜恢复性清洗，清洗时间短，效率高，清洗过程中产生的清洗泡沫不会溢出并对环境造成污染，清洗废液不会对生化系统造成冲击。
权利要求书
1.一种分散式污水处理MBR系统的离线恢复性清洗方法，所述分散式污水处理MBR系统包括依次连接的缺氧池、好氧池、膜池、回流池、清水池及脱泥系统，膜池中设有MBR膜组件，MBR膜组件产水通过产水泵进入回流池及清水池，回流池通过回流泵与缺氧池连接，清水池通过化学清洗泵与MBR膜组件的产水管连接；缺氧池、好氧池、膜池、回流池及清水池的底部均设有排泥阀，所述排泥阀通过排泥管及排泥泵连接脱泥系统，脱泥系统分离的清液通过清液泵回流至缺氧池；其特征在于：所述分散式污水处理MBR系统的离线清洗方法包括依次连接的以下步骤：
步骤一、在不新增清洗装置的同时，通过控制缺氧池、好氧池、膜池、回流池的排泥操作将膜池排空；
步骤二、利用MBR的产水配制碱洗药剂对膜组件进行碱洗浸泡，碱洗废液排至生化系统进行消纳；
步骤三、利用MBR的产水配制酸洗药剂对膜组件进行酸洗浸泡，酸洗废液排入生化系统进行消纳；
步骤四、恢复系统运行。
2.根据权利要求1所述的离线恢复性清洗方法，其特征在于，步骤一包括：
1.1)停止系统进水，开启好氧池及膜池底部的排泥阀，联通两池；开启产水泵，产水排至清水池，持续产水待回流池液位降低至回流泵保护液位时，停止回流泵；
1.2)关闭好氧池以及膜池底部排泥阀，开启回流池底部排泥阀，开启排泥泵，回流池剩余活性污泥混合液经排泥泵进入脱泥系统，直至回流池排空关闭回流池底部排泥阀，脱泥系统产生的清液由清液泵泵入缺氧池；
1.3)开启好氧池以及膜池底部排泥阀，关闭清水池进水阀门，打开回流池进水阀门，产水排至回流池；持续产水待回流池达到高液位时，关闭回流池进水阀门，打开清水池进水阀门，产水排至清水池；
1.4)待膜池内液位降低至浸没膜丝20～30cm时，停止产水泵，静压产水直到膜池内液位淹没膜丝；
1.5)关闭好氧池底部排泥阀，开启排泥泵，膜池剩余活性污泥混合液经排泥泵进入脱泥系统；待膜池排空时，关闭膜池底部排泥阀，脱泥系统产生的清液由清液泵泵入缺氧池。
3.根据权利要求1或2所述的离线恢复性清洗方法，其特征在于，步骤二包括：
2.1)使用临时泵将回流池暂存的产水转移至膜池，将碱洗药剂加入到膜池内，至膜池内液位浸没膜丝顶部10～15cm时，停止临时泵；
2.2)开始碱洗浸泡，浸泡时间控制为8～12h，碱洗浸泡过程中产生的清洗泡沫由膜池流入回流池，并通过排泥泵泵入脱泥系统消纳；
2.3)碱洗结束后，测定余氯负荷q不大于0.01m3/h时，使用临时泵将膜池内的碱洗废液转移至好氧池进行消纳，直至膜池排空；
q＝C1·Q1/M1；
C1为碱洗废液的余氯浓度；
M1为好氧池活性污泥浓度；
Q1为临时泵流量。
4.根据权利要求1或2所述的离线恢复性清洗方法，其特征在于，步骤三包括：
3.1)启动化学清洗泵，将清水池暂存的产水反向注入至膜池；将酸洗药剂加入膜池内，至膜池内液位浸没膜丝顶部10～15cm时，停止化学清洗泵；
3.2)开始酸洗浸泡，浸泡时间控制为8～12h，酸洗浸泡过程中产生的清洗泡沫由膜池流入回流池，并通过排泥泵泵入脱泥系统消纳；
3.3)酸洗结束后，使用临时泵将膜池酸洗废液转移至回流池，关闭回流泵，系统进水，静压产水；
3.4)使用临时泵将回流池中酸洗废液转移至缺氧池，直至排空回流池，调整临时泵流量以及静压产水流量，使得相对COD浓度R不大于0.01；
R＝C2·Q1/Q3·M1
Q1为临时泵流量；
Q3为静压产水流量；
C2为酸洗废液的COD浓度；
M1为好氧池活性污泥浓度。
5.根据权利要求1或2所述的离线恢复性清洗方法，其特征在于，步骤四包括：酸洗废液处理完毕后，开启回流泵，回流池进水，系统正常运行。
6.根据权利要求1所述的离线恢复性清洗方法，其特征在于，所述碱洗药剂由次氯酸钠、转化剂、螯合剂、表面活性剂及水配制而成；碱洗药剂中次氯酸钠的浓度为1000～3000mg/L，转化剂的浓度为10～50mg/L，螯合剂的浓度为10～50mg/L，表面活性剂的浓度为1～10mg/L。
7.根据权利要求6所述的离线恢复性清洗方法，其特征在于，所述转化剂选自氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种；螯合剂选自六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙二胺四乙酸四钠中的至少一种；表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷醇酰胺中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的离线恢复性清洗方法，其特征在于，所述酸洗药剂由柠檬酸、氨基磺酸、缓蚀剂、螯合剂、表面活性剂及水配制而成；酸洗药剂中柠檬酸的浓度为1000～3000mg/L，氨基磺酸的浓度为50～100mg/L，缓蚀剂的浓度为10～50mg/L，螯合剂的浓度为10～50mg/L，表面活性剂的浓度为1～10mg/L。
9.根据权利要求8所述的离线恢复性清洗方法，其特征在于，其特征在于，所述缓蚀剂选自胺类和硫脲类中的至少一种；螯合剂选自三聚磷酸钠和乙二胺四乙酸中的至少一种；表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷醇酰胺中的至少一种。
说明书
一种分散式污水处理MBR系统的离线恢复性清洗方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种分散式污水处理MBR系统的离线恢复性清洗方法。
背景技术
污水处理系统通常分为集中式和分散式两种。集中式污水处理系统适具有处理规模大、基建费用高、运行成本高等特点，适用于污染源集中地区的废水处理。然而，像黑臭水体、截污污水、泵站前池污水以及农村与城乡结合部、军队驻区、旅游区、独立别墅区、机场等地处市郊或远离城镇且未纳入城市市政管网覆盖范围特定区域的生活污水，具有污水水量小，波动大、产生源分散、污染源数量多，不适宜进行集中处理等特点。对该类污水，分散处理，即就地处理、就地回用，是目前研究与应用的重点。其中，MBR膜处理工艺因膜通量提高、膜费用降低及寿命延长等特点在污水处理领域特别是分散污水处理已得到普遍应用。然而，MBR膜在运行一段时间后，易受到不同程度的污染，膜通量下降，需要定期进行恢复性清洗。
目前分散式污水处理MBR系统膜离线恢复性清洗主要存在以下问题：
1、离线恢复性清洗困难。
离线恢复性清洗包括将膜组件从膜池中取出，浸泡在装有化学清洗药剂的清洗池(异位离线恢复性清洗)，或者将膜池中的活性污泥抽空，直接将化学药剂注入膜池，对膜组件进行浸泡(原位离线恢复性清洗)等两种方式。异位离线恢复性清洗目前研究较多。中国专利CN206173093U以及中国专利CN205386415U提供了两种移动式MBR膜清洗装置。利用载重汽车将膜清洗装置运输至处理点，将膜组件由膜池吊装至膜清洗装置中进行清洗，解决了返厂离线恢复性清洗存在的膜丝脱水报废风险高的问题，但同时滋生了对道路运输、清洗作业条件较差的山水旅游区、黑臭水体、泵站前池等适用性差的问题。总而言之，适用性差，运输吊装费用高，清洗废液处理成本高是限制异位离线恢复性清洗规模化应用的关键因素。
原位离线恢复性清洗规避了上述问题，但同时对MBR系统设计提出了新的要求。中国专利CN110776091A公开了一种对污泥活性无冲击影响的浸没式MBR原位离线恢复性清洗方法：系统设有n格膜池(n≥4)，其中n-1格为工作膜池，剩余1格为空置膜池。原位离线恢复性清洗时，清洗泵先将待清洗工作膜池内的污泥泵入空置膜池，再将清洗剂罐中的清洗剂泵入待清洗工作膜池，浸泡一定时间后，再将还原剂罐中的还原剂泵入待清洗工作膜池，最后再将无毒废液回流至调节池，并将空置膜池内的污泥泵回已清洗工作膜池。其实质是通过空置膜池实现污泥混合液的调度，通过并列运行的n-1套MBR系统实现清洗水的获取以及通过还原剂还原实现清洗废液的消纳。然而，n-1(n≥4)套MBR系统存在最低经济产水量，与分散式污水产量小，波动大的特点不符，难以普遍适用。空置膜池的设置，与分散式污水产生源分散、污染源数量多的特点相悖，经济性差，难以普遍应用。
受分散式污水特征影响，MBR系统(特别是单套MBR系统)原位离线恢复性清洗时存在以下问题：(1)膜池活性污泥混合液难以转移；(2)清洗水源难以获取；(2)清洗泡沫难以控制，易对环境造成污染；(3)清洗废液难以处理，易对生化系统造成冲击。
2、现有清洗药剂清洗效果差。
MBR系统膜恢复性清洗多采用“碱洗”与“酸洗”联合的清洗方式，现有碱洗清洗剂多采用0.1％～0.3％的次氯酸钠溶液，酸洗清洗剂多采用1％～3％的柠檬酸溶液。但是，随着出水标准的提高，分散式污水处理MBR系统被越来越多地应用于高效脱氮除磷废水处理，“除磷”逐步由以生物除磷为主转变为以化学除磷为主，化学除磷混凝剂引入的Fe3+、Al3+以及PO43-等离子易沉积在膜表面形成新的膜污染物，现有清洗剂对Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+以及PO43-等形成的污染物溶解能力偏弱，清洗效果较差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种分散式污水处理MBR系统的离线恢复性清洗方法。
本发明采用的技术方案是：
一种分散式污水处理MBR系统的离线恢复性清洗方法，所述分散式污水处理MBR系统包括依次连接的缺氧池、好氧池、膜池、回流池、清水池及脱泥系统，膜池中设有MBR膜组件，MBR膜组件产水可通过产水泵进入回流池及清水池，回流池通过回流泵与缺氧池连接，清水池通过化学清洗泵与MBR膜组件的产水管连接；缺氧池、好氧池、膜池、回流池及清水池的底部均设有排泥阀，所述排泥阀通过排泥管及排泥泵连接脱泥系统，脱泥系统分离的清液通过清液泵回流至缺氧池；所述分散式污水处理MBR系统的离线清洗方法包括依次连接的以下步骤：
步骤一、在不新增清洗装置的同时，通过控制缺氧池、好氧池、膜池、回流池的排泥操作将膜池排空；
步骤二、利用MBR的产水配制碱洗药剂对膜组件进行碱洗浸泡，碱洗废液排至生化系统进行消纳；
步骤三、利用MBR的产水配制酸洗药剂对膜组件进行酸洗浸泡，酸洗废液排入生化系统进行消纳；
步骤四、恢复系统运行。
进一步地，步骤一包括：
1.1)停止系统进水，开启好氧池及膜池底部排泥阀，联通两池；开启回流泵，开启产水泵，产水排至清水池；持续产水，待回流池液位降至回流泵保护液位时，停止回流泵；
1.2)关闭好氧池以及膜池底部排泥阀，开启回流池底部排泥阀，开启排泥泵，回流池剩余活性污泥混合液经排泥泵进入脱泥系统。待回流池排空时，关闭回流池底部排泥阀。脱泥系统产生的清液由清液泵泵入缺氧池；
1.3)开启好氧池以及膜池底部排泥阀，关闭清水池进水阀门，打开回流池进水阀门，产水排至回流池；持续产水，待回流池液位达到高液位时，关闭回流池进水阀门，打开清水池进水阀门，产水排至清水池；
1.4)待膜池内液位降低至浸没膜丝20～30cm时，停止产水泵，静压产水直到膜池内液位淹没膜丝；
1.5)关闭好氧池底部排泥阀，开启排泥泵，膜池剩余活性污泥混合液经排泥泵进入脱泥系统；待膜池排空时，关闭膜池底部排泥阀，脱泥系统产生的清液由清液泵泵入缺氧池。
进一步地，步骤二包括：
2.1)使用临时泵将回流池暂存的产水转移至膜池，将碱洗药剂加入到膜池内，至膜池内液位浸没膜丝顶部10～15cm时，停止临时泵；
2.2)开始碱洗浸泡，浸泡时间控制为8～12h，碱洗浸泡过程中产生的清洗泡沫由膜池流入回流池，并通过排泥泵泵入脱泥系统消纳；
2.3)碱洗结束后，测定余氯负荷q不大于0.01m3/h时，使用临时泵将膜池内的碱洗废液转移至好氧池进行消纳，直至膜池排空；
q＝C1·Q1/M1；
C1为碱洗废液的余氯浓度；
M1为好氧池活性污泥浓度；
Q1为临时泵流量。
进一步地，步骤三包括：
3.1)启动化学清洗泵，将清水池暂存的产水反向注入至膜池；将酸洗药剂加入膜池内，至膜池内液位浸没膜丝顶部10～15cm时，停止化学清洗泵；
3.2)开始酸洗浸泡，浸泡时间控制为8～12h，酸洗浸泡过程中产生的清洗泡沫由膜池流入回流池，并通过排泥泵泵入脱泥系统消纳；
3.3)酸洗结束后，使用临时泵将膜池酸洗废液转移至回流池，关闭回流泵，系统进水，静压产水；
3.4)使用临时泵将回流池中酸洗废液转移至缺氧池，直至排空回流池，调整临时泵流量以及静压产水流量，使得相对COD浓度R不大于0.01；
R＝C2·Q1/Q3·M1
Q1为临时泵流量；
Q3为静压产水流量；
C2为酸洗废液的COD浓度；
M1为好氧池活性污泥浓度。
进一步地，步骤四包括：酸洗废液处理完毕后，开启回流泵，回流池进水，系统正常运行。
进一步地，所述碱洗药剂由次氯酸钠、转化剂、螯合剂、表面活性剂及水配制而成；碱洗药剂中次氯酸钠的浓度为1000～3000mg/L，转化剂的浓度为10～50mg/L，螯合剂的浓度为10～50mg/L，表面活性剂的浓度为1～10mg/L。
进一步地，所述转化剂选自氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种；螯合剂选自六偏磷酸钠、乙二胺四乙酸二钠和乙二胺四乙酸四钠中的至少一种；表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷醇酰胺中的至少一种。
进一步地，所述酸洗药剂由柠檬酸、氨基磺酸、缓蚀剂、螯合剂、表面活性剂及水配制而成；酸洗药剂中柠檬酸的浓度为1000～3000mg/L，氨基磺酸的浓度为50～100mg/L，缓蚀剂的浓度为10～50mg/L，螯合剂的浓度为10～50mg/L，表面活性剂的浓度为1～10mg/L。
进一步地，所述缓蚀剂选自胺类和硫脲类中的至少一种；螯合剂选自三聚磷酸钠和乙二胺四乙酸中的至少一种；表面活性剂选自壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷醇酰胺中的至少一种。
本发明的有益效果：
1、本发明的清洗方法可实现分散式污水处理用MBR系统，特别是单套MBR系统，的膜原位离线恢复性清洗，清洗过程中清洗泡沫不会溢出，且不会对生化系统造成冲击，影响系统恢复运行。
2、本发明的清洗液在清洗过程中产生的废液无需另加药剂处理，碱洗废液转移至好氧池进行消纳，酸洗废液转移至缺氧池进行消纳，降低污染负荷。
（发明人：周龙坤;关晓琳;王怀林）