本發(fā)明涉及膜分離領(lǐng)域，特別涉及一種餐廚垃圾膜分離裝置及膜自動(dòng)在線清洗方法。

背景技術(shù)：

1、垃圾分類(lèi)以來(lái)，以餐廚垃圾為主的濕垃圾分出量極大的增加，處理難度增大，近年來(lái)，厭氧膜分離裝置在餐廚垃圾處理領(lǐng)域受到研究者的青睞，不僅提高了厭氧發(fā)酵穩(wěn)定性，由于膜出水水質(zhì)的提高，還減少了后端沼液處理難度。

2、厭氧膜分離裝置作為可分離污泥停留時(shí)間和水力停留時(shí)間的高效有機(jī)廢棄物厭氧處理技術(shù)，是固液分離領(lǐng)域主流處理技術(shù)之一，在餐廚垃圾處理方面具有極大的應(yīng)用前景。但是，由于膜孔徑?。ǘ嘣?.1~0.2?μm）且多為微濾膜，在不斷地抽濾過(guò)程中，造成膜表面泥餅層覆蓋和膜孔堵塞，導(dǎo)致核心膜組件污染，是制約厭氧膜分離裝置普遍推廣的重要原因。餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高，在膜抽濾過(guò)程中往往形成以有機(jī)污染為主，無(wú)機(jī)污染次要的膜孔堵塞，在高濃度運(yùn)行下將導(dǎo)致膜可持續(xù)運(yùn)行時(shí)間的縮短。

3、膜污染的解除（即膜清洗）往往需要停止厭氧膜分離裝置運(yùn)行，離線清洗還需要將厭氧膜分離裝置拆開(kāi)，將膜取出單獨(dú)用藥劑清洗，不僅擾動(dòng)了厭氧微生物，增加了微生物活性恢復(fù)周期，且需要大量的藥劑，增加了成本。因此，需建立合適的自動(dòng)在線清洗方法，通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)跨膜壓差識(shí)別與藥劑自動(dòng)回注在線清洗，可實(shí)現(xiàn)膜運(yùn)行常規(guī)清洗維護(hù)，是維持厭氧膜分離裝置長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行并延長(zhǎng)膜壽命的可行方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種餐廚垃圾膜分離裝置及膜自動(dòng)在線清洗方法，通過(guò)自動(dòng)清洗控制器控制清洗液回注、曝氣抖動(dòng)，提高膜過(guò)濾的可持續(xù)性和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案包括：

3、一種餐廚垃圾膜分離裝置及膜自動(dòng)在線清洗方法，所述餐廚垃圾膜分離裝置主要由中空纖維膜、進(jìn)料泵、氣體收集袋、恒溫水浴層、抽濾泵、沼氣循環(huán)泵、跨膜壓差傳感器、自動(dòng)清洗控制器組成。其中，中空纖維膜分離裝置為圓柱形，發(fā)酵腔室外為恒溫水浴層，通過(guò)恒溫水循環(huán)維持發(fā)酵腔室內(nèi)的發(fā)酵溫度；中空纖維膜卡接在發(fā)酵腔室內(nèi)，并垂落放置；氣體收集袋置于裝置頂空，用于收集發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣；沼氣循環(huán)泵位于沼氣循環(huán)管路上，用于從裝置頂空吸取沼氣并從裝置底部注入，從而抖動(dòng)膜絲；進(jìn)料泵位于裝置側(cè)方用于泵入餐廚垃圾；抽濾泵位于膜出水管路上，用于抽濾膜出水，同時(shí)在膜出水口與抽濾泵之間設(shè)置了跨膜壓差傳感器用于實(shí)施監(jiān)測(cè)抽濾壓力。自動(dòng)清洗控制器線路連接跨膜壓差傳感器、抽濾泵和沼氣循環(huán)泵，跨膜壓差傳感器記錄抽濾壓力數(shù)據(jù)并發(fā)送至自動(dòng)清洗控制器，自動(dòng)清洗控制器自動(dòng)控制有機(jī)與無(wú)機(jī)污染物解除藥劑的投放，實(shí)現(xiàn)膜分離裝置的自動(dòng)清洗。

4、優(yōu)選的，所述中空纖維膜材質(zhì)為聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯或聚氯乙烯，卡接在具有恒溫水浴層內(nèi)的圓柱形腔室內(nèi)，并垂落放置，膜絲具有自身重力彎曲角度，可將膜抽濾水與厭氧發(fā)酵液中的固體物質(zhì)分離，并可在沼氣循環(huán)泵循環(huán)進(jìn)氣時(shí)具有抖動(dòng)功能。

5、優(yōu)選的，所述餐廚垃圾膜分離裝置及膜自動(dòng)在線清洗方法，其特征在于，非在線清洗情況下發(fā)生膜污染時(shí)，膜孔有機(jī)污染物比例大于50%，無(wú)機(jī)污染物比例小于10%，主要污染類(lèi)別為有機(jī)污染。

6、優(yōu)選的，所述自動(dòng)清洗控制器，依據(jù)跨膜壓差傳感器數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法獲取清洗藥劑回注投放控制目標(biāo)值，并可自動(dòng)下發(fā)是否清洗指令。

7、優(yōu)選的，所述抽濾泵，可根據(jù)自動(dòng)清洗控制器下發(fā)正轉(zhuǎn)指令抽取膜過(guò)濾液，也可根據(jù)自動(dòng)清洗控制器下發(fā)反轉(zhuǎn)指令抽取清洗液，完成清洗液的自動(dòng)注入。

8、優(yōu)選的，所述沼氣循環(huán)泵，對(duì)餐廚垃圾膜分離裝置產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行循環(huán)抽取與注入，實(shí)現(xiàn)沼氣循環(huán)控制。當(dāng)自動(dòng)清洗控制器下發(fā)自動(dòng)注入清洗液時(shí)，沼氣循環(huán)泵停止工作；在線清洗結(jié)束后，自動(dòng)清洗控制器可下發(fā)間歇曝氣抖動(dòng)指令；當(dāng)自動(dòng)清洗控制器未下發(fā)自動(dòng)注入清洗液指令時(shí)，沼氣循環(huán)泵依據(jù)指定通量進(jìn)行沼氣循環(huán)工作。

9、沼氣循環(huán)泵同步接收自動(dòng)清洗控制器的指令，與自動(dòng)清洗控制器具有聯(lián)動(dòng)工作功能。

10、所述的自動(dòng)在線清洗方法，由自動(dòng)清洗控制器實(shí)現(xiàn)沼氣循環(huán)泵和抽濾泵的控制，可下達(dá)清洗時(shí)間、藥液回注轉(zhuǎn)速等指令。步驟包括：

11、s1，當(dāng)跨膜壓差傳感器反饋過(guò)濾阻力增加至初始運(yùn)行值的2~3倍時(shí)，啟動(dòng)自清洗程序；

12、s2，由自動(dòng)清洗控制器對(duì)抽濾泵下達(dá)清洗指令，抽濾泵反轉(zhuǎn)向纖維膜絲注入體積v0l清洗藥劑，首先注入次氯酸鈉溶液用于有機(jī)污染的解除，回注后與反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵液混合形成的反應(yīng)器內(nèi)氯離子總濃度范圍在0.1~0.5g/l，清洗時(shí)間為15~20?h，清洗結(jié)束后曝氣1~2?h并抽濾出v0l過(guò)濾液，次氯酸鈉溶液清洗結(jié)束；

13、s3，次氯酸鈉清洗液回注清洗結(jié)束后，抽濾泵反轉(zhuǎn)向纖維膜絲注入體積v0l檸檬酸或草酸溶液，用于無(wú)機(jī)污染物的解除，回注后與反應(yīng)器內(nèi)的發(fā)酵液混合形成的反應(yīng)器內(nèi)氯離子總濃度范圍在0.1~0.3?g/l，清洗時(shí)間為2~3?h，清洗結(jié)束后曝氣1~2?h并抽濾出v0l過(guò)濾液，酸溶液清洗結(jié)束；

14、s4，根據(jù)跨膜壓差傳感器反饋回注壓力，自動(dòng)清洗控制器自動(dòng)調(diào)整抽濾泵的抽濾速度，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)注入；其中，s3中所述的清洗藥劑，回注量不超過(guò)反應(yīng)器發(fā)酵液容積的十分之一；

15、依據(jù)抽濾泵運(yùn)行工作狀態(tài)，沼氣循環(huán)泵聯(lián)動(dòng)進(jìn)行沼氣循環(huán)工作，提高有機(jī)與無(wú)機(jī)污染物的解除效率；

16、s5，通過(guò)常規(guī)運(yùn)行膜過(guò)濾判別清洗效果，若跨膜壓差傳感器顯示跨膜壓差為運(yùn)行初始狀態(tài)的1.3倍以下，則自動(dòng)清洗結(jié)束。

17、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)效果為：

18、本發(fā)明針對(duì)高有機(jī)含量固廢餐廚垃圾的膜處理過(guò)程中膜污染物質(zhì)的去除，通過(guò)設(shè)置自動(dòng)清洗控制器，實(shí)現(xiàn)沼氣循環(huán)泵、抽濾泵的聯(lián)動(dòng)清洗。采用次氯酸鈉氧化去除有機(jī)污染物，并采用檸檬酸去除無(wú)機(jī)污染物，可在不引入外部氧氣、不拆卸厭氧反應(yīng)器的條件下減少膜離線清洗對(duì)厭氧發(fā)酵微生物活性的擾動(dòng)，同時(shí)，可減少長(zhǎng)期過(guò)濾引起的污染物質(zhì)堆積過(guò)厚，提高膜透水率并延長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間，有利于減少膜清洗引起的繁瑣工作，提高纖維膜分離裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)特征：

1.一種餐廚垃圾膜分離裝置，其特征在于：包括中空纖維膜、恒溫水浴層、抽濾泵、沼氣循環(huán)泵、跨膜壓差傳感器、自動(dòng)清洗控制器；跨膜壓差傳感器記錄過(guò)濾壓力數(shù)據(jù)并發(fā)送至自動(dòng)清洗控制器，自動(dòng)清洗控制器自動(dòng)控制有機(jī)與無(wú)機(jī)污染物解除藥劑的投放，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾膜分離裝置的自動(dòng)清洗；所述中空纖維膜為聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯或聚氯乙烯材質(zhì)，卡接在恒溫水浴層內(nèi)的圓柱形腔室內(nèi)，并垂落放置，膜絲具有自身重力彎曲角度，能夠?qū)⒛こ闉V水與厭氧發(fā)酵液中的固體物質(zhì)分離，并在沼氣循環(huán)泵循環(huán)進(jìn)氣時(shí)具有抖動(dòng)功能；所述沼氣循環(huán)泵，對(duì)餐廚垃圾膜分離裝置產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行循環(huán)抽取與注入，實(shí)現(xiàn)沼氣循環(huán)控制；當(dāng)自動(dòng)清洗控制器下發(fā)自動(dòng)注入清洗液時(shí)，沼氣循環(huán)泵停止工作；在線清洗結(jié)束后，自動(dòng)清洗控制器可下發(fā)間歇曝氣抖動(dòng)指令；當(dāng)自動(dòng)清洗控制器未下發(fā)自動(dòng)注入清洗液指令時(shí)，沼氣循環(huán)泵依據(jù)指定通量進(jìn)行沼氣循環(huán)工作；沼氣循環(huán)泵同步接收自動(dòng)清洗控制器的指令，與自動(dòng)清洗控制器具有聯(lián)動(dòng)工作功能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾膜分離裝置，其特征在于：所述自動(dòng)清洗控制器，依據(jù)跨膜壓差傳感器提供的數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法獲取清洗藥劑回注投放控制目標(biāo)值，并自動(dòng)下發(fā)是否清洗指令。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種餐廚垃圾膜分離裝置，其特征在于：所述抽濾泵，根據(jù)自動(dòng)清洗控制器下發(fā)正轉(zhuǎn)指令抽取膜過(guò)濾液，或根據(jù)自動(dòng)清洗控制器下發(fā)反轉(zhuǎn)指令抽取清洗液，完成清洗液的自動(dòng)注入。

4.一種基于權(quán)利要求3所述的一種餐廚垃圾膜分離裝置的膜自動(dòng)在線清洗方法，其特征在于：所述的膜自動(dòng)在線清洗方法，由自動(dòng)清洗控制器實(shí)現(xiàn)沼氣循環(huán)泵和抽濾泵的控制，下達(dá)清洗時(shí)間、藥液回注轉(zhuǎn)速指令；包括步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及膜處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種餐廚垃圾膜分離裝置及膜自動(dòng)在線清洗方法，主要包括中空纖維膜、氣體收集袋、恒溫水浴層、抽濾泵、沼氣循環(huán)泵、跨膜壓差傳感器、自動(dòng)清洗控制器。通過(guò)沼氣循環(huán)泵曝氣抖動(dòng)膜絲，通過(guò)氣體收集袋收集沼氣；基于跨膜壓差傳感器記錄抽濾壓力數(shù)據(jù)，得到膜污染程度，利用自動(dòng)清洗控制器自動(dòng)投放次氯酸鈉清洗藥劑，解除膜上的有機(jī)污染物，利用自動(dòng)清洗控制器自動(dòng)投放檸檬酸或草酸等清洗藥劑，解除膜上的無(wú)機(jī)污染物。此外，可針對(duì)不同的發(fā)酵液濃度，實(shí)現(xiàn)清洗周期的自動(dòng)求解。本處理裝置及求解方法可促進(jìn)厭氧膜處理裝置在餐廚垃圾固液分離過(guò)程中的高效可持續(xù)運(yùn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：姜萌萌,顧進(jìn)恒,黃赳,張梁淼,鐘崇巍,胡蝶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6