[0001] 本发明涉及污水处理设备技术领域，具体涉及一种厌氧膜生物反应器陶瓷膜脉冲式快速清洗的方法。

[0002] 高浓度难降解有机废水，由于其有机物浓度高，色度大，难降解，被国内外水处理专家公认为较难处理的废水。厌氧生物处理技术以产泥量少、负荷高、投资省、甲烷可回收等优点，被广泛应用于高浓度有机废水的处理。然而传统的厌氧生物处理技术存在启动周期长、活性微生物易流失、污泥泥龄与水力停留时间难以分离等问题，使其在高浓度有机废水处理上受到一定限制。

[0003] 厌氧膜生物反应器是将膜组件与厌氧生物反应器结合，其最大特点是利用膜组件过滤来实现泥水分离和污泥浓缩，有效克服了厌氧生物处理技术的弊端，膜生物反应器按照膜组件安装位置的不同分为外置式和一体式膜生物反应器。相较于一体式膜生物反应器，外置式膜生物反应器运行相对稳定，因反应器和膜组件分置于两个处理单元，容易实现膜组件清洗和更换，同时不会破坏厌氧系统的稳定运行。

[0004] 目前传统厌氧膜生物反应器主要采用的是高分子有机膜，但高分子有机膜及膜两端密封结构机械强度差，寿命短，并且容易破损导致二次污染。陶瓷膜作为近年来新兴的水及污水处理分离材料，相比有机膜具有机械强度高、刚性强、膜孔径均一、耐腐蚀性强、耐高温、膜材料化学性质稳定等优点。将陶瓷膜与厌氧工艺相结合，可以有效提高厌氧处理的运行效果。但在实际运行过程中，膜污染问题仍是限制厌氧陶瓷膜生物反应器应用推广的关键因素。

[0005] 目前常见的陶瓷膜清洗方式有多种，包括物理清洗、化学清洗、生物清洗，以及多种技术组合清洗等。在采用上述方法的实际清洗过程中存在清洗速度慢、效率低、用水量大等问题。

[0029] 下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

[0030] 本发明方法基于厌氧膜生物反应器陶瓷膜脉冲式快速清洗装置实现，如图1所示，该厌氧膜生物反应器陶瓷膜脉冲式快速清洗装置包括进水组件、厌氧生物反应器7、厌氧膜分离组件、沼气分离净化组件、污泥回流组件、脉冲反洗组件和出水组件；

[0031] 进水组件，用于向厌氧生物反应器7供水；

[0032] 厌氧生物反应器7，用于进行厌氧生物反应；

[0033] 厌氧膜分离组件，用于通过陶瓷膜对来自厌氧生物反应器7的泥水进行分离；

[0034] 沼气分离净化组件，用于对厌氧生物反应器7中产生的沼气进行收集、净化和存储；

[0035] 污泥回流组件，用于将厌氧膜分离组件中分离得到的污泥回流至厌氧生物反应器7；

[0036] 脉冲反洗组件，用于利用沼气分离净化组件存储的沼气和厌氧膜分离组件分离得到的清水，对厌氧膜分离组件中的陶瓷膜进行脉冲反洗；

[0037] 出水组件，与厌氧膜分离组件的出水端相连，用于收集厌氧膜分离组件分离得到的清水。

[0038] 在本实施例中，进水组件包括原水池1、进水水泵2、进水调节阀3、进水流量计4、进水管5和布水器6；布水器6设置在厌氧生物反应器7的底部；进水管5的两端分别连接原水池1和布水器6；进水水泵2、进水调节阀3和进水流量计4均设置在进水管5上。进水水泵2用于将原水池1中的水泵入厌氧生物反应器7的底部，并通过布水器6进行均匀布水；泵水量通过进水调节阀3和进水流量计4进行调控，以便于厌氧生物反应器7正常工作。

[0039] 在本实施例中，厌氧膜分离组件包括出水管8和厌氧膜分离器12；出水管8的两端分别连接厌氧生物反应器7的上部溢流口和厌氧膜分离器12的上部进水口；出水管8上设置有泥水气动阀门9、泥水流量计10和进水止回阀11；厌氧膜分离器12内设置有陶瓷膜组13。泥水气动阀门9用于控制出水管8的开断，泥水流量计10用于统计流入厌氧膜分离器12的泥水量；进水止回阀11用于避免厌氧膜分离器12中的液体或气体反流回厌氧生物反应器7。陶瓷膜组13采用外压式，并通过陶瓷膜孔进行分离泥水。

[0040] 在本实施例中，污泥回流组件包括排泥管29、排泥回流泵30、排泥调节阀31和排泥流量计32；排泥管29用于连接厌氧生物反应器7的底部与厌氧膜分离器12的底部；排泥回流泵30、排泥调节阀31和排泥流量计32均设置在排泥管29上。排泥回流泵30将厌氧膜分离器12底部的污泥泵入厌氧生物反应器7的底部，排泥调节阀31和排泥流量计32分别用于控制排泥速度和监控排泥量。

[0041] 在本实施例中，出水组件包括膜出水集水管14、分离水储存箱24、分离水储存箱出水管25；膜出水集水管14用于将陶瓷膜组13过滤得到的清水排出厌氧膜分离器12；膜出水集水管14上且从厌氧膜分离器12端至分离水储存箱24端依次设置有真空表15、膜组产水泵16、膜组产水气动阀17和膜组产水流量计18；分离水储存箱出水管25上设置有出水泵26、出
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水调节阀27和出水流量计28；陶瓷膜组13的膜通量控制在15～80L/m·h范围。膜出水集水管14的端头位于陶瓷膜组13内部；真空表15用于检测厌氧膜分离器12内部压力；膜组产水泵16用于将陶瓷膜组13过滤得到的清水抽出，抽出的清水一部分通过膜组产水气动阀17和膜组产水流量计18所在管道进入分离水储存箱24存储备用，一部分通过脉冲反冲洗缓冲器进水管19进入脉冲反冲洗缓冲器23，以供脉冲反洗使用。

[0042] 在本实施例中，沼气分离净化组件包括气体连通管33、气水分离罐35、沼气净化反应器36和沼气储罐37；气体连通管33的两端分别连接厌氧生物反应器7的顶部和气水分离罐35的入口；气水分离罐35、沼气净化反应器36和沼气储罐37依次连接；厌氧生物反应器7与气水分离罐35之间、气水分离罐35与沼气净化反应器36之间、沼气净化反应器36和沼气储罐37之间的管道上均设置有沼气气动阀门34。气水分离罐35用于进行气水分离，分离后的气体(沼气)进入沼气净化反应器36进行脱硫处理，脱硫后的沼气进入沼气储罐37进行储存。沼气储罐37的出口端还设置有沼气排出管38，沼气排出管38上也设置有沼气气动阀门34。

[0043] 在本实施例中，脉冲反洗组件包括沼气压缩机39和脉冲反冲洗缓冲器23；沼气压缩机39的入口端与沼气储罐37相连；沼气压缩机39通过压缩空气管道40与脉冲反冲洗缓冲器23相连，压缩空气管道40上且从沼气压缩机39端至脉冲反冲洗缓冲器23端之间依次设置有减压阀41和两个沼气气动阀门34；压缩空气管道40上两个沼气气动阀门34之间设置有气体压力表42；气体压力表42与其下游端的沼气气动阀门34之间设置有通向厌氧膜分离器12顶部的沼气直通管道46，沼气直通管道46上设置有沼气气动阀门34；脉冲反冲洗缓冲器23上设置有液位计43；

[0044] 脉冲反冲洗缓冲器23的进出水口22分别连接脉冲反冲洗缓冲器进水管19的一端和反洗管44的一端；脉冲反冲洗缓冲器进水管19的另一端与膜出水集水管14相连，连接点位于膜组产水泵16和膜组产水气动阀17之间；脉冲反冲洗缓冲器进水管19上设置有脉冲反冲洗缓冲器进水气动阀门20和脉冲反冲洗缓冲器止回阀21；

[0045] 反洗管44的另一端与膜出水集水管14相连，连接点位于陶瓷膜组13与真空表15之间；反洗管44上且反洗管44与膜出水集水管14的连接点至进出水口22之间设置有反洗气动蝶阀45；

[0046] 沼气分离净化组件还包括连接厌氧膜分离器12与沼气储罐37的沼气回收管49；沼气回收管49上设置有沼气回收止回阀47和沼气回收气动阀门48，防止沼气储罐37中的沼气进入厌氧膜分离器12；

[0047] 脉冲反洗组件对厌氧膜分离器12进行反洗时沼气压力为0.5MPa，反洗时间小于等于5秒，反洗耗水量小于等于1％，反洗排污水量小于等于2％，过滤出水浊度小于等于2NTU，运行跨膜压差为15～25Kpa。

[0048] 脉冲反冲洗缓冲器23内的清水在沼气压缩机39的加压下通过反洗管44以脉冲形式进入陶瓷膜组13内部，实现对陶瓷膜组13从内向外的清洗。沼气直通管道46可以将被沼气压缩机39加压的沼气直接通向厌氧膜分离器12，实现对陶瓷膜组13表面的吹洗。厌氧膜分离器12中的沼气可以通过沼气回收管49直接进入沼气储罐37存储，也可以通过额外管道通向厌氧生物反应器7内部，重新通过沼气分离净化组件存储在沼气储罐37内。

[0049] 在具体实施过程中，如图2所示，厌氧膜分离器12设置为两个，两个厌氧膜分离器12的上部进水口与进水止回阀11之间均设置有气动阀门；

[0050] 反洗管44上且反洗管44与膜出水集水管14的连接点至反洗气动蝶阀45之间设置有分别连接至两个陶瓷膜组13的第一反洗进水气动阀门50和第二反洗进水气动阀门52；

[0051] 膜出水集水管14上且反洗管44与膜出水集水管14的连接点至真空表15之间设置有分别连接至两个陶瓷膜组13的第一过滤出水气动阀门51和第二过滤出水气动阀门53。

[0052] 两个反洗进水气动阀门和两个过滤出水气动阀门的设置可以使得两个厌氧膜分离器12独立运行，当其中一个厌氧膜分离器12故障或需要清洗时，另外一个厌氧膜分离器12可以正常工作。

[0053] 在具体实施过程中，该厌氧膜生物反应器陶瓷膜脉冲式快速清洗的方法包括以下步骤：

[0054] S1、通过沼气分离净化组件对厌氧生物反应器7中产生的沼气进行收集、净化和存储；

[0055] S2、通过厌氧膜分离组件中的陶瓷膜对来自厌氧生物反应器7的泥水进行分离；

[0056] S3、通过污泥回流组件将厌氧膜分离组件中分离得到的污泥回流至厌氧生物反应器7；

[0057] S4、通过脉冲反洗组件利用沼气分离净化组件存储的沼气和厌氧膜分离组件分离得到的清水，对厌氧膜分离组件中的陶瓷膜进行脉冲反洗。

[0058] 在本实施例中，通过脉冲反洗组件利用沼气分离净化组件存储的沼气和厌氧膜分离组件分离得到的清水，对厌氧膜分离组件中的陶瓷膜进行脉冲反洗的具体方法为：

[0059] 通过脉冲反冲洗缓冲器进水管19和膜出水集水管14将厌氧膜分离器12分离得到的部分清水存储至脉冲反冲洗缓冲器23，直至达到所需水位，关闭脉冲反冲洗缓冲器进水气动阀门20；当陶瓷膜压差大于40Kpa时，保持沼气直通管道46上的沼气气动阀门34闭合，打开减压阀41与气体压力表42之间的沼气气动阀门34，保持气体压力表42与脉冲反冲洗缓冲器23之间的沼气气动阀门34闭合，直至气体压力表42达到0.5MPa后打开气体压力表42与脉冲反冲洗缓冲器23之间的沼气气动阀门34、反洗气动蝶阀45、待反洗厌氧膜分离器12对应的反洗进水气动阀门，关闭待反洗厌氧膜分离器12对应的过滤出水气动阀门，通过脉冲反冲洗缓冲器23中存储的清水对厌氧膜分离组件中的陶瓷膜进行时长小于等于5秒的脉冲反洗；闭合气体压力表42与脉冲反冲洗缓冲器23之间的沼气气动阀门34、反洗气动蝶阀45、待反洗厌氧膜分离器12对应的反洗进水气动阀门，打开沼气直通管道46上的沼气气动阀门34，使被沼气压缩机39加压后的沼气对陶瓷膜组13表面进行吹洗，清理陶瓷膜组13表面及间隙间的污水与残渣；结束对厌氧膜分离器12清洗后关闭沼气直通管道46上的沼气气动阀门34、沼气压缩机39、减压阀41与气体压力表42之间的沼气气动阀门34，打开沼气回收气动阀门48对厌氧膜分离器12中的沼气进行回收存储。

[0060] 综上所述，本发明采用脉冲式快速清洗的方式，当陶瓷膜前后压力超过一定数值影响固液分离时，进行在线脉冲式反洗，反洗时打开相应气动阀门和沼气压缩机，并向脉冲反冲洗缓冲器注入沼气，当脉冲反冲洗缓冲器水位达到反洗所需水位，且沼气达到一定压力时，开启膜反洗水管道上的气动阀门，在气体压力形成的冲量下，快速反洗陶瓷膜，使陶瓷膜能够快速被反洗水清洗，恢复膜通量。