1.本发明涉及水处理膜过滤技术领域，具体涉及一种上排水浸没式膜装置及其冲洗控制方法。
背景技术：
2.浸没式超滤膜具有装填数量多、单池产水量大的优点，是目前被广泛采用的技术。浸没式超滤膜采用膜箱固定，膜箱设置在膜装置内，水处理时将膜箱浸没，通过超滤膜来过滤处理。现有技术的浸没式超滤膜冲洗方法包括曝气清洗和水反冲洗，曝气清洗的原理是通过由下至上通入压缩空气，使得膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落；水反冲洗的原理是通过反冲洗水对膜丝进行冲洗，冲洗的污水有底部的排污管排出。
3.现有技术的冲洗方法存在以下问题：
4.1、曝气清洗冲脱的泥渣悬浮在池内不能外排，只能在水反冲下排水时才会被带出，因而泥渣容易沉积在池底、容易在膜丝根部产生淤积，且下排水量较大，排水加再进水时间较长；
5.2、超滤膜的冲洗必须在停机状态下进行，影响整体处理效率；
6.3、传统的超滤膜膜装置顶部不加盖或顶盖不承压，跨膜压差较小，影响膜通量。
7.因此，开发一种新型的浸没式膜装置十分有必要。
技术实现要素：
8.本发明的目的在于提供一种上排水浸没式膜装置及其冲洗控制方法，以解决现有技术中存在的曝气清洗冲脱的泥渣悬浮在池内不能外排，只能在水反冲下排水时才会被带出，因而泥渣容易沉积在池底、容易在膜丝根部产生淤积，且下排水量较大，排水加再进水时间较长的技术问题。
9.为了实现上述目的，本发明第一方面公开了一种上排水浸没式膜装置，包括：
10.一种上排水浸没式膜装置，包括：
11.装置体，所述装置体内部设有密封空间，顶部设有排气孔；
12.至少一个膜箱，均匀排列固定在所述装置体内，所述膜箱内设有均匀排列的若干个膜组件；
13.进水单元，设置在所述膜箱下方用于为所述装置体内部进液；
14.产水单元，设置在所述膜箱上方用于收集所述膜组件的滤液；
15.曝气单元，设置在所述膜箱下方用于为所述膜组件曝气冲洗；
16.反冲洗单元，用于向所述膜组件顶端通入反冲洗液进行反冲洗；
17.上排单元，设置在所述膜箱上方用于上排废液；
18.下排单元，设置在所述膜箱下方用于下排废液。
19.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
20.进一步的，所述进水单元包括若干个横向延伸均匀排列设置在所述膜箱下方的进
水管，所述进水管穿出所述装置体设置，且进水管上均匀开设有进水孔；所述下排单元包括若干个横向延伸均匀排列在所述进水管下方的排泥管，所述排泥管上均匀开设有排泥孔，所述排泥管与所述进水管依次交错布置。
21.通过采用上述方案，进水孔均匀分布在进水管上，保证膜组件底面进水均匀，以便在气水同冲时水流均匀上升。
22.进一步的，所述进水单元和下排单元一体化设计，且进水单元和下排单元包括若干个横向延伸均匀排列在所述膜箱下方的进水排泥管，所述进水排泥管上均匀开设有穿孔，所述穿孔进水排泥管一端穿出所述装置体后分别通过进水阀和排泥阀连接进水总管和外排总管。
23.通过采用上述方案，一体化设计进水时能够起到辅助冲刷装置体底部和排泥管作用，避免管路积泥、减少池底积泥。
24.进一步的，所述产水单元包括若干个固定在所述膜箱顶部的产水分管，所述产水分管与所述膜箱一一对应，且产水分管一端连接至膜组件顶端以收集滤液，另一端汇流至产水总管，所述产水总管设置在所述装置体内穿出装置体或设置在装置体外。
25.进一步的，所述反冲洗单元包括通过阀门与所述产水总管连接的反冲洗泵。
26.进一步的，所述上排单元包括若干个均匀间隔排列的上排水槽，所述上排水槽固定在所述膜箱上方，且上排水槽一端封口，另一端开口设置，所述装置体与所述上排水槽的开口端对应位置设有与所述上排水槽断面相同的开孔，所述开孔内侧可拆卸安装有连接件，所述上排水槽通过所述连接件与所述开孔连接，所述装置体外设有与所述开孔密封连接的上排水管。
27.进一步的，所述装置体顶部开口设置，且开口处设有加压盖。
28.通过采用上述方案，能够增大进水量至水位到达装置体顶部，并继续增大进水量，使装置体内带压，增加透过膜两面的压力差，从而提高膜通量减小膜用量，并适应水量、温度、膜丝新旧等引起的压差变化。
29.本发明第二方面公开了上述上排水浸没式膜装置的冲洗控制方法，包括产水阶段间歇冲洗和停机阶段冲洗，所述产水阶段间歇冲洗包括如下步骤：
30.s11关闭所述下排单元和上排单元，开启所述进水单元，水从所述膜箱下方进入，水位超过膜箱顶时，开启产水单元，在压力差作用下水透过膜层并由产水单元收集排出，水中污染物被膜组件截留，继续加大进水量至水位达到装置体顶，之后继续增大进水量，装置体带压运行，水位差加大，产水量增加；
31.s12减少进水量，保持产水单元开启，并打开上排单元，水位下降至上排单元，此时进水量大于出水量，形成错流过滤；
32.s13继续减小进水量、关闭所述产水单元，开启所述曝气单元，在曝气单元和进水单元作用下形成气水同向顺冲，夹带所述膜组件内残留污染物由上排单元排出，实现膜组件冲洗上排；
33.s14开启所述产水单元，关闭上排单元，加大进水量至水位控制在膜箱之上进行常压产水，或者加大进水量至水位控制至装置体顶之上进行带压运行产水；
34.所述停机阶段冲洗包括如下步骤：
35.s21单气冲洗：关闭所述进水单元、产水单元、下排单元，开启所述上排单元，将所
述装置体内水位下降至所述上排单元顶部高度，开启曝气单元，压缩空气通过曝气单元进入所述膜组件下部，随气泡上升使膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落；
36.s22气水顺冲：开启所述进水单元以小流量进水，小流量进水和气冲配合夹带污染物向上从所述上排单元排出；
37.s23气水反冲：关闭所述进水单元，开启所述反冲洗单元，进行气水反向冲洗，保持从所述上排单元排出；
38.s23单水反向冲洗：开启所述下排单元，关闭所述曝气单元，关闭所述上排单元，反冲洗水夹带污染物由所述下排单元排出；
39.s24放空：关闭所述反冲洗单元，保持所述下排单元开启直至所述装置体内水位排空，关闭下排单元，开启所述进水单元和产水单元，恢复产水。
40.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
41.1、本发明膜箱上方设置上排单元，下方设置进水单元，能够实现气水顺冲并上排污染物，将膜丝间悬浮物和膜表面冲脱物随气冲上浮并在水流带动下从上部排出，排泥更干净，可减轻膜丝下端根部的淤积和池底淤积；底部仍保留排泥措施，易沉降颗粒仍可下排；
42.2、本发明停机阶段先采用单气冲洗膜组件，使得膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落，之后再小流量进水，小流量水就能够实现和压缩空气一起夹带污染物上排，并通过上排单元排出；之后再开启反冲洗泵，压缩空气和反冲洗水相对对膜组件进行进一步清洗，此时仍保持上排单元开启，持续上排，反冲洗的泥渣则残留在膜组件下方；之后关闭压缩空气，开启下排单元，将底部污染物冲出并由下排单元排出，最后关闭反冲洗单元，通过下排单元控制水位至运行水位，关闭下排单元，恢复产水，有效保证了膜组件的清洁度，避免传统冲洗方式仅反冲洗下排存在的排泥不干净不彻底、下排泥渣容易膜丝根部产生淤积、且下排水耗时长、耗水多的技术问题；
43.3、本发明下进水上排水可以实现产水运行同时间歇式气水顺冲，实现不停水冲洗上排水，以减少运行中的悬浮物浓度，减少冲洗频次；
44.4、本发明可以实现在产水阶段进行若干次只上排不下排或下排但不排空的简化冲洗排水，再进行一次完整的气水顺冲、气水反冲上排、下排、排空的停机冲洗排水，产水阶段的冲洗排水可以使排水进水所耗时间更短，排水量更小；
45.5、本发明装置体顶部设置加压盖，加盖承压运行后，可以改变系统加压方式，在膜前压力进水或者利用前面富裕水头直接产水，还可以与现有技术叠加，膜后仍设压力控制单元，既保持了浸没式截污能力强、单池产水量大的优点，又提高了跨膜压差、提高了膜通量，减少膜用量，减小了装置体尺寸；
46.6、本发明装置体可以适用于不加盖的膜装置，运行水位高于膜箱但不超过膜装置顶，产水总管可以设泵抽吸加大产水量。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
48.图1是本发明的实施例的上排水浸没式膜装置的结构示意图。
49.图2是图1的侧视结构示意图。
50.图中所示：
51.1、装置体；101、排气孔；102、加压盖；
52.2、膜箱；201、膜组件；
53.3、穿孔进水排泥管；301、进水阀；302、排泥阀；
54.4、产水分管；
55.5、上排水槽；
56.6、排水槽穿墙管；
57.7、曝气机；
58.8、连接件。
具体实施方式
59.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
60.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
61.如图1和图2所示，本实施例提供的一种上排水浸没式膜装置，包括装置体1，装置体1内部设有密封空间，顶部设有排气孔101。
62.装置体1内均匀排列固定有四个膜箱2，膜箱2内设有紧密排列的膜组件201。
63.膜箱2下方设有用于为装置体1内部进液的进水单元以及下排废液的下排单元。具体地，本实施例中进水单元和下排单元一体化设计，包括五根横向延伸均匀排列在膜箱2下方的进水排泥管3，进水排泥管3等间距排列在集泥坡槽之间。进水排泥管3上均匀开设有穿孔。进水排泥管3沿装置体1长度方向延伸覆盖其全部范围，且进水排泥管3一端穿出装置体1后分别通过进水阀301和排泥阀302连接进水总管和外排总管。一体化设计进水时能够起到辅助冲刷装置体1底部和排泥管作用，避免管路积泥、减少池底积泥。
64.除了一体化设置的方式，进水单元和下排单元也可以采用独立的进水管和排泥管，也能够实现正常的进水和下排操作。
65.膜箱2上方设有用于收集滤液的产水单元以及用于上排废液的上排单元。具体地，产水单元包括四个固定在膜箱2顶部的产水分管4，产水分管4与膜箱2一一对应，且产水分管4一端连接至膜组件201顶端以收集滤液，另一端穿出装置体1汇流至产水总管，产水分管4穿墙处设活接连接。
66.上排单元包括四个均匀间隔排列的上排水槽5，四个上排水槽5与四个膜箱2一一对应设置。上排水槽5固定在膜箱2上方，且上排水槽5一端封口，另一端开口设置，装置体1与上排水槽5的开口端对应位置设有与上排水槽5断面相同的开孔，开孔内侧可拆卸安装有连接件8，上排水槽5通过连接件8与开孔连通。装置体1外设有与开孔连接的排水槽穿墙管6。
67.膜箱2下方还设有曝气单元，曝气单元为与四个膜箱22一一对应的四个曝气机7。
68.为了实现膜组件201的反冲洗，本实施例还设置有反冲洗单元(图中未画出)。反冲洗单元包括通过阀门与产水总管连接的反冲洗泵。
69.本实施例装置体1顶部开口设置，且开口处设有加压盖102，能够增大进水量至水位到达装置体1顶部，并继续增大进水量，使装置体1内带压，增加透过膜两面的压力差，从而提高膜通量减小膜用量，并适应水量、温度、膜丝新旧等引起的压差变化。
70.同时本实施例也可以采用抽吸泵等连接产水单元来提高所需压力差，从而实现水位高于膜箱2且非充满装置体1状态下的产水。
71.本实施例浸没式膜装置的冲洗控制方法包括产水阶段间歇冲洗和停机阶段冲洗，产水阶段间歇冲洗包括如下步骤：
72.s11关闭下排单元和上排单元，开启进水单元，水从膜箱2下方进入，水位超过膜箱2顶时，开启产水单元，在压力差作用下水透过膜层并由产水单元收集排出，水中污染物被膜组件201截留，继续加大进水量至水位达到装置体1顶，之后继续增大进水量，装置体1带压运行，水位差加大，产水量增加；
73.s12减少进水量，保持产水单元开启，并打开上排单元，水位下降至上排单元，此时进水量大于出水量，形成错流过滤；
74.s13继续减小进水量、关闭产水单元，开启曝气单元，在曝气单元和进水单元作用下形成气水同向顺冲，夹带膜组件201内残留污染物由上排单元排出，实现膜组件201冲洗上排；
75.s14开启产水单元，关闭上排单元，加大进水量至水位控制在膜箱2之上进行常压产水，或者加大进水量至水位控制至装置体1顶之上进行带压运行产水。
76.其中步骤s13可根据进水水质来选择是否执行，在进水水质较好时可选择不执行或间隔执行。
77.停机阶段冲洗包括如下步骤：
78.s21单气冲洗：关闭进水单元、产水单元、下排单元，开启上排单元，将装置体1内水位下降至上排单元顶部高度，开启曝气单元，压缩空气通过曝气单元进入膜组件201下部，随气泡上升使膜丝摆动相互碰擦，膜丝壁上附着的污染物剥离脱落；
79.s22气水顺冲：开启进水单元以小流量进水，小流量进水和气冲配合夹带污染物向上从上排单元排出；
80.s23气水反冲：关闭进水单元，开启反冲洗单元，进行气水反向冲洗，保持从上排单元排出；
81.s23单水反向冲洗：开启下排单元，关闭曝气单元，关闭上排单元，反冲洗水夹带污染物由下排单元排出；
82.s24放空：关闭反冲洗单元，保持下排单元开启直至装置体1内水位排空，关闭下排单元，开启进水单元和产水单元，恢复产水。
83.本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
84.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
85.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。