申请日2020.12.30
公开（公告）日2021.05.07
IPC分类号B01D65/10; B01D65/06; C02F3/12
摘要
本发明属于污水处理技术领域，公开了一种膜系统产水率提升改造的方法及系统。该方法包括如下步骤：利用所述生物滤池出水水质监控子系统对所述膜系统产水水质进行实时监控，若所述产水水质超过阈值，则利用所述超滤膜污染分析子系统对膜污染进行评测，并根据评测结果制定所述膜车间反洗加药子系统的运行参数，进而对所述膜组件进行反洗。本发明通过超滤膜污染分析子系统的评测，进而对膜车间反洗加药子系统的运行参数进行制定，并配合生物滤池出水水质监控子系统的实时监控，从而实现了膜系统的稳定运行。
权利要求书
1.一种膜系统产水率提升改造的系统，其特征在于，该系统包括超滤膜污染分析子系统、生物滤池出水水质监控子系统、膜车间反洗加药子系统和多个膜组件；
所述膜车间反洗加药子系统包括多个药品加药间、多个加药泵、多个流量计、多个反洗电磁阀、多个反洗泵、反冲洗蓄水池、CIP清洗循环泵、CIP清洗电磁阀和CIP加药罐；
所述多个药品加药间分别与所述多个加药泵的一端连接；所述多个加药泵中的每两个加药泵的另一端、所述多个流量计中的一个流量计、所述多个反洗电磁阀中的每两个反洗电磁阀的一端依次连接；所述多个反洗电磁阀的另一端分别与所述多个反洗泵的进水端连接；所述多个反洗泵的进水端还均与所述反冲洗蓄水池连接；所述多个反洗泵的出水端中的每两个出水端连接至所述多个膜组件中的一个膜组件；
所述多个加药泵的另一端也均与所述CIP清洗电磁阀、所述CIP清洗循环泵、所述多个膜组件依次连接。
2.根据权利要求1所述的膜系统产水率提升改造的系统，其中，所述生物滤池出水水质监控子系统包括滤池出水总渠、多个硝化滤池、多个进水泵和多个浊度检测单元；所述多个进水泵包括总渠进水泵和多个其他进水泵，所述多个浊度检测单元包括总渠浊度检测单元和多个其他浊度检测单元；所述多个硝化滤池、所述多个其他进水泵、所述多个其他浊度检测单元依次连接；所述滤池出水总渠、总渠进水泵、所述总渠浊度检测单元依次连接；
所述浊度检测单元均包括循环水箱和浊度仪。
3.根据权利要求1所述的膜系统产水率提升改造的系统，其中，所述超滤膜污染分析子系统包括扫描电子显微镜、ICP-OES仪、三维荧光检测仪和TOC检测仪。
4.一种膜系统产水率提升改造的方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-3中任意一项所述的膜系统产水率提升改造的系统，包括如下步骤：利用所述生物滤池出水水质监控子系统对所述膜系统产水水质进行实时监控，若所述产水水质超过阈值，则利用所述超滤膜污染分析子系统对膜污染进行评测，并根据评测结果制定所述膜车间反洗加药子系统的运行参数，进而对所述膜组件进行反洗，其步骤包括：
S1：对所述膜组件进行反洗：依次开启所述多个反洗电磁阀、多个加药泵、多个反洗泵，对所述膜组件进行反洗，待所述反洗结束后，依次关闭所述多个反洗泵、多个反洗电磁阀、多个加药泵；
S2：对所述膜组件进行CIP清洗：依次开启所述多个加药泵、CIP清洗电磁阀、CIP清洗循环泵，对所述膜组件进行CIP清洗；待所述CIP清洗结束后，依次关闭所述CIP清洗循环泵、CIP清洗电磁阀、多个加药泵。
5.根据权利要求4所述的膜系统产水率提升改造的方法，其中，利用所述生物滤池出水水质监控子系统对所述膜系统产水水质进行监控的步骤包括利用所述总渠进水泵从所述滤池出水总渠取水，并将其输送至所述总渠浊度检测单元，利用所述多个其他进水泵分别从所述多个硝化滤池取水，并将其分别输送至所述多个其他浊度检测单元；
所述阈值为9.5-10.5NTU。
6.根据权利要求4所述的膜系统产水率提升改造的方法，其中，所述超滤膜污染分析子系统对膜污染进行的评测包括膜系统污染物质的分析、膜丝性能分析和膜系统性能清洗恢复分析。
7.根据权利要求6所述的膜系统产水率提升改造的方法，其中，所述膜系统污染物质的分析包括膜表面形貌观测、膜表面无机污染物质分析和膜表面有机污染物质分析；
所述膜表面形貌观测的步骤包括分别利用盐酸和NaOH溶液对所述膜组件的膜丝污染物质进行清洗，并利用所述扫描电子显微镜分别对清洗前的膜组件、盐酸清洗后的膜组件、NaOH溶液清洗后的膜组件的微观形貌进行观测；
所述膜表面无机污染物质分析的步骤包括分别利用盐酸和NaOH溶液对所述膜组件的膜丝污染物质进行清洗，并利用所述ICP-OES仪分别对清洗后的盐酸污染物混合溶液和清洗后的NaOH污染物混合溶液进行检测；
所述膜表面有机污染物质分析的步骤包括分别利用盐酸和NaOH溶液对所述膜组件的膜丝污染物质进行清洗，利用所述三维荧光检测仪分别对盐酸清洗的膜组件的有机污染物质的类型和NaOH溶液清洗的膜组件的有机污染物质的类型进行检测，利用TOC检测仪分别对盐酸清洗的膜组件的有机污染物质的含量和NaOH溶液清洗的膜组件的有机污染物质的含量进行检测。
8.根据权利要求6所述的膜系统产水率提升改造的方法，其中，所述膜丝性能分析包括接触角、断裂拉伸力、断裂拉伸强度、变形和断裂伸长率的分析；
所述接触角的分析步骤包括分别利用NaClO溶液和柠檬酸溶液对所述膜组件的膜丝污染物质进行清洗，并分别对清洗前的膜组件、NaClO溶液清洗后的膜组件、柠檬酸溶液清洗后的膜组件的接触角进行检测；
所述NaClO溶液的浓度为2500-3500ppm，所述柠檬酸溶液中的柠檬酸的质量百分比为1-3％，所述NaClO溶液和柠檬酸溶液的清洗时间均为3-5h。
9.根据权利要求6所述的膜系统产水率提升改造的方法，其中，所述膜系统性能清洗恢复分析的步骤包括利用酸碱组合药剂对所述膜组件的膜丝污染物质进行清洗，并比较清洗前后的膜通量；
所述酸碱溶液组合药剂为NaClO溶液+柠檬酸溶液组合、NaClO溶液+草酸溶液组合或NaClO溶液+NaOH溶液+草酸溶液组合；在各个酸碱组合中，所述NaClO溶液的浓度为2500-3500ppm，所述柠檬酸溶液中的柠檬酸的质量百分比为1-3％，所述草酸溶液中的草酸的质量百分比为1-3％；
利用酸碱组合药剂对所述膜组件的膜丝污染物质进行清洗的步骤包括依次利用碱溶液药剂和酸溶液药剂对所述膜组件的膜丝污染物质进行清洗，各个溶液药剂的清洗时间均为3-5h。
10.根据权利要求4所述的膜系统产水率提升改造的方法，其中，
所述膜车间反洗加药子系统的运行参数为：所述药品加药间的药品为NaClO溶液，所述NaClO溶液的浓度为0-50ppm；，每次的NaClO溶液的流量为650-750L/h，反洗时长为20-40min，步骤1的反洗次数为36-72次/日，反洗每个膜组件的NaClO的日用量为2.4-2.8m3；
步骤2的CIP清洗时长为90-180min，步骤2的CIP清洗每隔三天，进行一次，反洗每个膜组件的NaClO的用量为2500ppm。
说明书
一种膜系统产水率提升改造的方法及系统
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体地，涉及一种膜系统产水率提升改造的方法及系统。
背景技术
目前淡水资源严重短缺，解决这一问题的有效途径是将生活污水进行再生利用，对缓解水资源短缺的现状具有十分重要的意义。超滤膜技术能够有效截留水中粒径大于超滤膜孔径的颗粒物，具有产水水质好、占地面积小、运行稳定、易于自动化控制、无相变、无二次污染等优点，在污水再生利用的领域上获得了巨大的应用。但是膜在长期的运行过程中，无机颗粒以及胶体黏性有机物质会积累在膜表面，简单的清洗很难将其去除，逐渐形成严重的膜污染。而且膜系统以及预处理设计的缺陷，人为操作的失误，运维管理的粗放以及滞后等原因，会加剧膜污染的程度。膜污堵导致的膜通量下降、跨膜压差增大、产水水质下降等是超滤工艺运行过程中面临的主要问题。但随着运行管理方法的不断精细化，有必要通过现场取样进行试验及评测，寻求更加经济、合理、高效的清洗方法，对维持系统的稳定运行也具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种膜系统产水率提升改造的方法及系统。本发明通过超滤膜污染分析子系统的评测，进而对膜车间反洗加药子系统的运行参数进行制定，并配合生物滤池出水水质监控子系统的实时监控，从而实现了膜系统的稳定运行。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种膜系统产水率提升改造的系统，该系统包括超滤膜污染分析子系统、生物滤池出水水质监控子系统、膜车间反洗加药子系统和多个膜组件；
所述膜车间反洗加药子系统包括多个药品加药间、多个加药泵、多个流量计、多个反洗电磁阀、多个反洗泵、反冲洗蓄水池、CIP清洗循环泵、CIP清洗电磁阀和CIP加药罐；
所述多个药品加药间分别与所述多个加药泵的一端连接；所述多个加药泵中的每两个加药泵的另一端、所述多个流量计中的一个流量计、所述多个反洗电磁阀中的每两个反洗电磁阀的一端依次连接；所述多个反洗电磁阀的另一端分别与所述多个反洗泵的进水端连接；所述多个反洗泵的进水端还均与所述反冲洗蓄水池连接；所述多个反洗泵的出水端中的每两个出水端连接至所述多个膜组件中的一个膜组件；
所述多个加药泵的另一端也均与所述CIP清洗电磁阀、所述CIP清洗循环泵、所述多个膜组件依次连接。
本发明一方面提供了一种膜系统产水率提升改造的方法，该方法采用所述的膜系统产水率提升改造的系统，包括如下步骤：利用所述生物滤池出水水质监控子系统对所述膜系统产水水质进行实时监控，若所述产水水质超过阈值，则利用所述超滤膜污染分析子系统对膜污染进行评测，并根据评测结果制定所述膜车间反洗加药子系统的运行参数，进而对所述膜组件进行反洗，其步骤包括：
S1：对所述膜组件进行反洗：依次开启所述多个反洗电磁阀、多个加药泵、多个反洗泵，对所述膜组件进行反洗，待所述反洗结束后，依次关闭所述多个反洗泵、多个反洗电磁阀、多个加药泵；
S2：对所述膜组件进行CIP清洗：依次开启所述多个加药泵、CIP清洗电磁阀、CIP清洗循环泵，对所述膜组件进行CIP清洗；待所述CIP清洗结束后，依次关闭所述CIP清洗循环泵、CIP清洗电磁阀、多个加药泵。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明系统的生物滤池出水水质监控子系统通过对硝化滤池出水及总渠出水实时取样并进行水质在线监测，可保证膜系统运行的稳定性。
(2)本发明针对各个水厂的实际情况，利用超滤膜污染分析子系统的先进仪器以及检测方法，检测膜表面的污染物质并经过不同的清洗方案对膜性能进行恢复，根据数据的分析提出相应的控制策略。
(3)本发明根据超滤膜污染分析子系统的分析结果对现有的膜车间反洗加药系统进行了改造，重新制定了运行参数，实现反洗过程伴随低浓度次氯酸钠清洗，缓解了超滤膜的污染，延长反洗自清洗过滤器清掏周期以及超滤膜的化学清洗周期，保证膜系统稳定运行(特别是膜系统在前端生物滤池冬季碳源投加的情况下)，降低膜系统透水率衰减速度，提高膜系统的回收率以及产水量，即膜车间产水量由日均7万m3/d提高至9.5万m3/d。
（发明人：常江;王佳伟;王浩;张志强;刘国梁;张海龙;王晓爽;邱浩然;杨炼;彭浩）