CN103861455A - 旋转滚筒膜组件、膜生物反应器及其清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转滚筒膜组件包括多个膜单元、固定所述膜单元的下支撑盘、设置于所述膜单元上方的上盖、穿过并固定于所述下支撑盘及上盖的旋转轴、与所述旋转轴相连的第一电机，所述第一电机转动带动所述旋转轴转动。本发明还提供包括上述旋转滚筒膜组件的膜生物反应器和膜生物反应器的清洗方法。旋转滚筒膜组件除污清洗时按照预设频率转动，使膜单元与水摩擦，更容易减轻膜单元污染，同时对污水有搅拌作用，使过滤工作更有效进行；同时使得超声波对膜单元的振动作用更均匀，提高振动效率，同时可以减少超声波单元的数量。

Description

旋转滚筒膜组件、膜生物反应器及其清洗方法

技术领域

本发明涉及生物膜反应污水处理领域，特别是涉及旋转滚筒膜组件、包含旋转滚筒膜组件的膜生物反应器以及膜生物反应器的清洗方法。

背景技术

膜生物反应器，英文简称MBR，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型污水处理技术。相对于传统污水处理工艺，该技术有处理效率高、出水水质稳定，设备紧凑、占地面积小，容易实现自动控制、运行管理简单等特点。因此，该技术备受重视。目前该技术已经应用于生物制药，食品生产，工业与生活污水处理等多个行业。

目前主要采用的两种形态的膜组件分别是平板膜与中空纤维膜。尽管膜生物反应器有如此大的优点，但也有令人头疼的问题。无论那种形态的膜组件，都极易受到污染导致膜通量降低。针对如此问题，人们采取了曝气冲刷，净水反冲，加药除污等方式对膜组件清洗，可是反复的冲洗对膜组件的损害极大，不宜延长其使用寿命，加药除污又可能导致药物污染。当前，利用超声波进行除污是比较有效的方式，但该技术尚不完善，如何利用超声波达到有效清洗与环保节能的目的，是研究者们必须解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的膜组件除污不佳的的技术问题，本发明主要采取以下技术方案。

本发明提供一种旋转滚筒膜组件，包括多个膜单元、固定所述膜单元的下支撑盘、设置于所述膜单元上方的上盖、穿过并固定于所述下支撑盘及上盖的旋转轴、与所述旋转轴相连的第一电机，所述第一电机转动带动所述旋转轴转动。

优选地，所述膜单元为中空纤维式膜单元，所述下支撑盘和上盖均设置容纳所述中空纤维式膜单元的第一凹槽，所述中空纤维式膜单元两端通过粘合剂分别固定于所述下支撑盘的第一凹槽和上盖的第一凹槽。

优选地，旋转滚筒膜组件还包括挡板、上锁紧条、下锁紧条，所述膜单元为平板式膜单元，所述下支撑盘设置有第二凹槽，所述挡板与所述第二凹槽呈90°，所述平板式膜单元插入所述第二凹槽中，平板式膜单元另一端插入所述挡板的第三凹槽，所述上锁紧条和下锁紧条均设置容纳所述平板式膜单元的凹槽。

优选地，所述旋转滚筒膜组件还包括设置在所述下支撑盘的曝气单元。

本发明还提供一种膜生物反应器，膜生物反应器包括超声波单元和至少一个上述的旋转滚筒膜组件。

优选地，包括多个所述的旋转滚筒膜组件，相邻旋转滚筒膜组件通过齿轮啮合传动。

优选地，包括多个所述的旋转滚筒膜组件，相邻旋转滚筒膜组件通过皮带轮传动。

优选地，所述膜生物反应器设置有第二电机，所述超声波单元还设置有上限位开关和下限位开关，所述第二电机通过皮带传动使得所述超声波单元在限位距离内向上或向下移动一预设距离。

优选地，在所述旋转滚筒膜组件的轴线方向设置多个固定的超声波单元。

优选地，在多个所述旋转滚筒膜组件的切线方向设置多个固定的超声波单元。

本发明还提供一种膜生物反应器的清洗方法，所述超声波单元通电进行清洁工作，所述第一电机转动带动旋转滚筒膜组件转动；所述旋转滚筒膜组件先顺时针旋转1-2圈，然后停止2-10秒，再逆时针旋转1-2圈，然后停止3-10秒，如此反复至清洗结束。

优选地，当旋转滚筒膜组件旋转后停止2-10秒时，所述第二电机带动超声波单元向上或向下移动一预设距离；当所述超声波单元碰触到上限位开关时停止不动，而下一次移动为向下移动一预设距离；当所述超声波单元碰触到下限位开关时停止不动，而下一次移动为向上移动一预设距离。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：旋转滚筒膜组件除污清洗时按照预设频率转动，使膜单元与水摩擦，更容易减轻膜单元污染，同时对污水有搅拌作用，使过滤工作更有效进行；同时使得超声波对膜单元的振动作用更均匀，提高振动效率，同时可以减少超声波单元的数量。

附图说明

图1是本发明膜生物反应器的结构示意图；

图2是图1中超声波单元与皮带的安装结构剖视图；

图3是本发明膜单元为中空纤维式膜单元的结构示意图；

图4是图3中曝气单元的剖视图；

图5是本发明膜单元为平板式膜单元的结构示意图；

图6是图5中平板式膜单元与挡板的安装结构剖视图；

图7是图5中曝气单元的剖视图；

图8是本发明多个旋转滚筒膜组件通过齿轮啮合传动的结构示意图；

图9是本发明多个旋转滚筒膜组件通过皮带轮传动的结构示意图。

图1至图9中：旋转滚筒膜组件1、第一电机10、旋转轴12、膜单元14、下支撑盘16、第一凹槽161、粘合剂162、第二凹槽163、上盖18、上轴承20、上轴承支架22、下轴承24、下轴承支架26、进气管28、曝气小管281、气腔282、输水软管30、集水管300、第二电机32、皮带34、超声波单元36、第一导轨361、上限位开关362、下限位开关363、压片364、小螺栓365、大螺栓366、重力块38、第二导轨381、箱体40、挡板42、第三凹槽421、上锁紧条44、下锁紧条46。

A、B、C、D为齿轮啮合点。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行详细的阐述。

现有技术膜组件固定不动设置且膜单元除污不佳，而如图1所示本发明提供一种包括旋转滚筒膜组件的膜生物反应器，膜生物反应器包括超声波单元36、旋转滚筒膜组件1、曝气单元和集水单元；曝气单元持续不间断的进行曝气，而集水单元中的输水软管30和集水管300按照现有技术常规设置。

曝气单元持续曝气，在需要对旋转滚筒膜组件1进行清洗时，第一电机10通过旋转轴12带动旋转滚筒膜组件1按照预设的频率转动，同时超声波单元36通电进行超声波清洁工作。旋转滚筒膜组件1除污清洗时按照预设频率转动，使膜单元14与水摩擦，更容易减轻膜单元14污染，同时对污水有搅拌作用，使过滤工作更有效进行，且转动使得超声波单元36能够快速清洁膜单元14更广的范围；超声波单元36和曝气单元同时工作，超声波使曝气单元产生的气泡发生破碎，更有利于清除膜单元14的污染；同时使得超声波对膜单元14的振动作用更均匀，提高振动效率，同时可以减少超声波单元36的数量。

其中，如图1所示，旋转滚筒膜组件1，包括多个一端设置于下支撑盘16的膜单元14；膜单元14上方放置上盖18；旋转轴12穿过下支撑盘16及上盖18，一般为了转动顺畅、旋转轴12穿过下支撑盘16及上盖18的中心，当旋转轴12为金属时、通过焊接固定在下支撑盘16及上盖18，当旋转轴12为塑料时、通过粘合剂162固定在下支撑盘16及上盖18，也可以用别的常规锁紧机构锁紧固定；第一电机10转动带动所述旋转轴12转动，第一电机10可以采用皮带轮传动或齿轮啮合传动等方法与旋转轴12相连。如图1所示，旋转滚筒膜组件1下端放置在下轴承支架26上，通过固定下轴承24使其安装稳固，上端安装上轴承20，利用上轴承支架22卡紧上轴承20，而上轴承支架22和下轴承支架26都固定在箱体40上，旋转滚筒膜组件1就可以绕旋转轴12进行旋转，安装方便，且安全可靠。可根据工程实际污水处理的需求设计旋转滚筒膜组件1的数量，不同旋转滚筒膜组件1之间可通过一定方式传动旋转。

如图3所示，当所述膜单元14为中空纤维式膜单元时，所述下支撑盘16和上盖18均设置容纳所述中空纤维式膜单元的第一凹槽161，所述中空纤维式膜单元两端通过粘合剂162如环氧胶分别固定于如图4所述下支撑盘16的第一凹槽161和上盖18的第一凹槽161(图中未标识)。如图4所示，下支撑盘16设置多个第一凹槽161，中空纤维式膜单元可以扎成一束束安装于分隔开的多个第一凹槽161中；下支撑盘16也可以只设置一个大的第一凹槽161(图中未标识)，中空纤维式膜单元扎成一整束安装于第一凹槽161中。如图4所示，曝气单元可以包括进气管28、设置于下支撑盘16的的气腔282和曝气小管281，曝气单元产生的气体依次通过进气管28、气腔282、曝气小管281而对膜单元14进行持续不间断的曝气清洁。

当所述膜单元14为平板式膜单元时，如图5和图6所示，所述下支撑盘16设置有第二凹槽163和挡板42，所述挡板42与所述第二凹槽163呈90°设置，其中第二凹槽163的宽带与平板式膜单元厚度相匹配、第二凹槽163的长度大于平板式膜单元的长度，而使得平板式膜单元能插入第二凹槽163中；挡板42设置有多个与平板式膜单元厚度和高度相匹配的第三凹槽421；如图6所示，下支撑盘16可以设置4块挡板42和4片供平板式膜单元安装的第三凹槽421片区，也可以根据除污需要具体设置相对应的挡板42和第三凹槽421片区数目。所述平板式膜单元安装顺序为，将一个平板式膜单元顺着一个第二凹槽163插入，推至挡板42的第三凹槽421内固定，以此步骤将所需的平板式膜单元装上；上锁紧条44和下锁紧条46均为铰链连接的长短两段，短段设置有多个与平板式膜单元厚度相匹配的凹槽(图中未标识)，与平板式膜单元长度相对应的长段一端先通过连接片和螺丝固定在挡板42上，待所有平板式膜单元安装完毕后，将短边凹槽对准平板式膜单元压紧，最后将短段用连接片和螺丝打紧；盖上上盖18，然后安装集水单元的输水软管30和集水管300，其中集水单元为常规设置，在这里就不详细展开阐述。如图7所示，曝气单元可以包括进气管28、设置于下支撑盘16的的气腔282和曝气小管281，曝气单元产生的气体依次通过进气管28、气腔282、曝气小管281而对膜单元14进行持续不间断的曝气清洁。

根据污水处理能力的实际需要，膜生物反应器可以设置一个或多个上述的旋转滚筒膜组件1。相邻旋转滚筒膜组件1的上盖18和下支撑盘16外缘设计成齿轮形状，相互啮合便能够传递转动；如图8所示，电机连接中间的旋转滚筒膜组件1的旋转轴12，带动中间的旋转滚筒膜组件1转动，相邻的旋转滚筒膜组件1通过齿轮啮合一齐旋转。相邻旋转滚筒膜组件1通过多个皮带轮传动，如图9所示，电机连接中间的旋转滚筒膜组件1的旋转轴12，带动中间的旋转滚筒膜组件1转动，相邻的旋转滚筒膜组件1通过皮带轮和皮带转动而一齐旋转。

同样，根据污水处理能力的实际需要，在所述旋转滚筒膜组件1的轴线方向按照常规手段固定设置多个超声波单元36；当膜生物反应器包含多个上述的旋转滚筒膜组件1，而一个超声波单元36在水平方向即旋转滚筒膜组件1的切线方向的清洁作用不能覆盖全部旋转滚筒膜组件1时，可以在多个所述旋转滚筒膜组件1的切线方向设置多个固定的超声波单元36。

优选地，本发明的超声波单元36是可以上下移动的，使得超声波单元36清洁范围更广、减少超声波单元36的使用数量。如图1所示，一个优选方案为：第二电机32通过皮带34传动，超声波单元36和重力块38分别安装在第一导轨361和第二导轨381上，重力块38的设置减轻第二电机32以及自锁机构的负载，使运行稳定；而导轨不仅起导向作用还起到支撑的作用，超声波单元36在第一导轨361作用下，只能沿导轨方向运动，且不易晃动。待安装稳固后，如图2所示，采用压片364和螺栓连接使超声波单元36固定在皮带34上，这样皮带34便可以带动超声波单元36上下移动。超声波单元36与皮带34的具体安装结构可以为：小螺栓365穿过压片364固定于皮带34中，压片364的两端通过大螺栓366与超声波单元36固定，其中小螺栓365起加固防滑的作用。在第一导轨361上下两端分别安装有上限位开关362和下限位开关363，第二电机32通过皮带34传动使得所述超声波单元36在上限位开关362和下限位开关363形成的限位距离内间歇性地向上或向下移动一预设距离。

本发明还提供一种膜生物反应器的清洗方法，当需要进行膜单元14清洗时，通过控制器使得所述超声波单元36通电进行清洁工作，而所述第一电机10转动带动旋转滚筒膜组件1转动；旋转滚筒膜组件1由第一电机10转动而旋转的预设频率可以为：所述旋转滚筒膜组件1先顺时针旋转1-2圈，然后停止2-10秒，再逆时针旋转1-2圈，然后停止3-10秒，如此反复至清洗结束，整个清洗过程可以持续5-10分钟。每日或者每月清洗的频率根据污染程度设定。

而当超声波单元36是可以上下移动的，膜生物反应器的清洗方法为：控制器控制所述超声波单元36通电清洁，控制器同时控制第一电机10和第二电机32工作，所述第一电机10转动带动旋转滚筒膜组件1转动；所述旋转滚筒膜组件1先顺时针旋转1-2圈，然后停止2-10秒，此时所述第二电机32带动超声波单元36向上或向下移动一预设距离；然后第一电机10再带动旋转滚筒膜组件1逆时针旋转1-2圈，然后停止3-10秒，此时所述第二电机32带动超声波单元36向上或向下移动一预设距离，如此反复至清洗结束，整个清洗过程可以持续5-10分钟。其中当所述超声波单元36碰触到上限位开关362时停止不动，而下一次移动为向下移动一预设距离；当所述超声波单元36碰触到下限位开关363时停止不动，而下一次移动为向上移动一预设距离。超声波单元36的一般最大清洗范围在400mm～600mm之间，考虑安装空间和最佳清洗效果，一实施例，膜组件的直径设计为1000mm，而超声波单元36向上或向下移动一预设距离为300-500mm。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种旋转滚筒膜组件，其特征在于：包括多个膜单元、固定所述膜单元的下支撑盘、设置于所述膜单元上方的上盖、穿过并固定于所述下支撑盘及上盖的旋转轴、与所述旋转轴相连的第一电机，所述第一电机转动带动所述旋转轴转动。

2.根据权利要求1所述的旋转滚筒膜组件，其特征在于：所述膜单元为中空纤维式膜单元，所述下支撑盘和上盖均设置容纳所述中空纤维式膜单元的第一凹槽，所述中空纤维式膜单元两端通过粘合剂分别固定于所述下支撑盘的第一凹槽和上盖的第一凹槽。

3.根据权利要求1所述的旋转滚筒膜组件，其特征在于：所述膜单元为平板式膜单元，所述旋转滚筒膜组件还包括挡板、上锁紧条、下锁紧条，所述下支撑盘设置有第二凹槽，所述挡板与所述第二凹槽呈90°，所述平板式膜单元插入所述第二凹槽中，平板式膜单元另一端插入所述挡板的第三凹槽，所述上锁紧条和下锁紧条均设置容纳所述平板式膜单元的凹槽。

4.根据权利要求1-3任一项所述的旋转滚筒膜组件，其特征在于：所述旋转滚筒膜组件还包括设置在所述下支撑盘的曝气单元。

5.一种膜生物反应器，其特征在于：包括至少一个权利要求1-4任一项所述的旋转滚筒膜组件和超声波单元。

6.根据权利要求5所述的膜生物反应器，其特征在于：包括多个所述的旋转滚筒膜组件，相邻旋转滚筒膜组件通过齿轮啮合传动。

7.根据权利要求5所述的膜生物反应器，其特征在于：包括多个所述的旋转滚筒膜组件，相邻旋转滚筒膜组件通过皮带轮传动。

8.根据权利要求5-7任一项所述的膜生物反应器，其特征在于：所述膜生物反应器设置有第二电机，所述超声波单元还设置有上限位开关和下限位开关，所述第二电机通过皮带传动使得所述超声波单元在限位距离内向上或向下移动一预设距离。

9.根据权利要求5-7任一项所述的膜生物反应器，其特征在于：在所述旋转滚筒膜组件的轴线方向设置多个固定的超声波单元。

10.根据权利要求6或7所述的膜生物反应器，其特征在于：在多个所述旋转滚筒膜组件的切线方向设置多个固定的超声波单元。

11.根据权利要求5-10任一项所述的膜生物反应器的清洗方法，其特征在于：所述超声波单元通电进行清洁工作，所述第一电机转动带动旋转滚筒膜组件转动；所述旋转滚筒膜组件先顺时针旋转1-2圈，然后停止2-10秒，再逆时针旋转1-2圈，然后停止3-10秒，如此反复至清洗结束。

12.根据权利要求11所述的膜生物反应器的清洗方法，其特征在于：当旋转滚筒膜组件旋转后停止2-10秒时，所述第二电机带动超声波单元向上或向下移动一预设距离；当所述超声波单元碰触到上限位开关时停止不动，而下一次移动为向下移动一预设距离；当所述超声波单元碰触到下限位开关时停止不动，而下一次移动为向上移动一预设距离。

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