CN104192982A - 无需额外动力的mbr脉冲曝气装置及设有该装置的曝气系统 - Google Patents

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本发明公开了一种无需额外动力的MBR脉冲曝气装置及设有该装置的曝气系统，包括供气机构、无需额外动力的MBR脉冲曝气装置、曝气干管和若干曝气支管，无需额外动力的MBR脉冲曝气装置包括壳体和密度大于水的储气沉浮罐，壳体内设有容纳并供储气沉浮罐往复沉浮的滑槽，储气沉浮罐的内部形成空腔，空腔的底端敞口，壳体的底部设有向空腔内供气的进气管，壳体的顶部侧壁设有至少一个出气管，储气沉浮罐的顶部侧壁设有内置阀门且与出气管对应的出气口，阀门当储气沉浮罐出气口到达对应出气管的位置时可导通空腔和出气管。本发明在相同的吹扫效果下，能够比恒量恒速曝气节约气量，大大降低能耗；本装置结构简单，无需人工干预控制，吹扫效果好。

Description

无需额外动力的MBR脉冲曝气装置及设有该装置的曝气系统
技术领域
本发明用于污水处理技术领域，特别是涉及一种无需额外动力的MBR脉冲曝气装置及设有该装置的曝气系统。
背景技术
膜生物反应器（Membrane Bioreactor-MBR）的处理工艺是一项新兴的水处理技术，是传统污水生物处理工艺与膜分离技术的有机结合，已成功地应用于污水处理。膜生物反应器一般由膜分离组件及生物反应器两部分组成，一般膜生物反应器是将膜组件置于生物反应器内，通过隔离高浓度的活性污泥，以达到较高的COD去除率。
膜生物反应器的设计重点是一套高效率的膜清洗系统，可选择的方法包括水反冲洗、气洗、化学药剂清洗等。所述气洗过程即使用较大的气量对膜组件表面的吹扫，以防止膜组件的污染，为了保证清洗效果，对持续清洗的气泡的大小和数量有较高的要求，而这一过程将消耗大量的能量。
为了克服曝气装置能耗高的问题，可选择的一个方法是采用脉冲曝气法，可极大地降低曝气能耗，而且可通过脉冲式曝气，强化单股气泡的冲刷能力，提高清洗效果。然而，目前存在的脉冲式曝气大部分采用电磁阀控制的方式，这样一方面设备的频繁切换容易导致执行器故障和管道憋压，另一方面也大大增大了设备的投入成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种简单的、无需额外动力控制的膜生物反应器脉冲曝气装置及设有该装置的曝气系统，可在极低的投资条件下获得更好的清洗效果和能耗降低。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，包括壳体和密度大于水的储气沉浮罐，所述壳体内设有容纳所述储气沉浮罐并供储气沉浮罐沿重力方向往复沉浮的滑槽，所述储气沉浮罐的内部形成空腔，所述空腔的底端敞口，所述壳体的底部设有可通过所述敞口向所述空腔内供气的进气管，所述壳体的顶部侧壁设有至少一个出气管，所述储气沉浮罐的顶部侧壁设有内置阀门且与所述出气管对应的出气口，所述阀门当储气沉浮罐出气口到达对应出气管的位置时可导通所述空腔和出气管。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述阀门包括通过铰链安装在所述出气口下沿的拍门，当储气沉浮罐出气口到达对应出气管的位置时，所述拍门可向出气管内单方向打开。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述壳体为底部开口、顶部密封的倒置桶，所述倒置桶的内腔形成供储气沉浮罐沿重力方向往复沉浮的滑槽。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述倒置桶的顶部内侧和/或储气沉浮罐的顶部外侧设有缓冲垫。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述倒置桶的内壁设有若干沿重力方向的导槽，所述储气沉浮罐的外周设有若干嵌入所述导槽的滚轮或滑块。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述储气沉浮罐的外周设有若干沿重力方向的导槽，所述倒置桶的内壁设有若干嵌入所述导槽的滚轮或滑块。
一种设有无需额外动力的MBR脉冲曝气装置的曝气系统，包括供气机构、上述无需额外动力的MBR脉冲曝气装置、曝气干管和若干装在所述曝气干管上的曝气支管，所述供气机构通过进气管与所述无需额外动力的MBR脉冲曝气装置连通，所述无需额外动力的MBR脉冲曝气装置通过出气管与曝气干管连通，沿各所述曝气支管设有若干曝气口。
进一步作为本发明技术方案的改进，所述进气管上设有球阀、蝶阀、截止阀或止回阀。
本发明的有益效果：
本发明的无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，其工作过程为：将整个装置浸入水体，气体由供气机构提供，通过进气管进入位于装置壳体内部的储气沉浮罐里，储气沉浮罐内部逐渐充满空气，并在浮力作用下逐渐克服自身重力向上运动，当到达装置壳体顶部时，储气沉浮罐出气口到达出气管的位置，在内部空气的浮力作用下拍门打开，并释放储气沉浮罐内的气体；当储气沉浮罐内的气体释放完毕后浮力作用消失，在重力作用下储气沉浮罐自动下降，出气孔拍门自动关闭，并重新回到装置壳体的底部，重新填充空气，重复下一个释放过程。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明对膜组件采用一种周期性的脉冲式吹扫方式，在相同的吹扫气量条件下，比起一般恒量恒速曝气释放更多气量，能够使其定期强烈抖动，更有效地扰动膜组件，在吹扫气泡的作用下更高效地清洗膜表面的堵塞物；在相同的吹扫效果下，能够比恒量恒速曝气节约气量，大大降低能耗；本装置结构简单，无需人工干预控制，吹扫效果好。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明无需额外动力的MBR脉冲曝气装置处于储气过程中的示意图；
图2是本发明无需额外动力的MBR脉冲曝气装置处于浮力作用时的示意图；
图3是本发明无需额外动力的MBR脉冲曝气装置处于释放空气时的示意图；
图4是本发明无需额外动力的MBR脉冲曝气装置处于下沉过程中的示意图；
图5是本发明设有无需额外动力的MBR脉冲曝气装置的曝气系统结构示意图。
具体实施方式
参照图1至图4，本发明提供了一种无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，包括壳体1和储气沉浮罐2，罐体材质采用密度大于水的材料，密度为1～30kg*m-3（可用铝合金材质，密度为2.6kg*m-3），所述壳体1内设有容纳所述储气沉浮罐2并供储气沉浮罐2沿重力方向往复沉浮的滑槽，所述储气沉浮罐2的内部形成空腔21，所述空腔21的底端敞口，所述壳体1的底部设有可通过所述敞口向所述空腔21内供气的进气管3，所述壳体1的顶部侧壁设有至少一个出气管11，所述储气沉浮罐2的顶部侧壁设有内置阀门且与所述出气管11对应的出气口22，所述阀门当储气沉浮罐2出气口22到达对应出气管11的位置时可导通所述空腔21和出气管11。所述阀门包括通过铰链安装在所述出气口22下沿的拍门23，当储气沉浮罐2出气口22到达对应出气管11的位置时，所述拍门23可向出气管11内单方向打开。
其中，所述壳体1为底部开口、顶部密封的倒置桶，通过底部开口与外部开放连通，所述倒置桶的内腔形成供储气沉浮罐2沿重力方向往复沉浮的滑槽。
所述倒置桶的顶部内侧和/或储气沉浮罐2的顶部外侧设有缓冲垫4，缓冲垫4为橡胶材质，提供保护以防止损坏储气沉浮罐2。
储气沉浮罐2和倒置桶两部分之间采用滚轮、滑槽或直联的方式联接，可沿重力方向做相对运动，具体包括以下方案：1）.所述倒置桶的内壁设有若干沿重力方向的导槽，所述储气沉浮罐2的外周设有若干嵌入所述导槽的滚轮或滑块；2）.所述储气沉浮罐2的外周设有若干沿重力方向的导槽，所述倒置桶的内壁设有若干嵌入所述导槽的滚轮或滑块。
本无需额外动力的MBR脉冲曝气装置使用时，其工作过程为：将整个装置浸入水体，供气机构供给气体，通过进气管3进入位于装置壳体1内部的储气沉浮罐2，储气沉浮罐2的内部逐渐充满空气，并如图2所示，在浮力作用下逐渐克服自身重力向上运动，缓冲垫4提供保护以防止损坏储气沉浮罐2；当到达装置壳体1顶部时，如图3所示，储气沉浮罐2的拍门23到达位于出气管11的位置，拍门23在空气上浮作用下打开，并释放存储于储气沉浮罐2内部的气体；当储气沉浮罐2内存储的气体释放完毕后浮力作用消失，由于储气沉浮罐2的密度大于水，故如图4所示，在重力作用下自动下降，拍门23受力自动关闭，储气沉浮罐2重新回到装置壳体1的底部，并重新填充空气，重复下一个释放过程。
如图5所述，本发明还提供一种设有无需额外动力的MBR脉冲曝气装置的曝气系统，包括供气机构51、上述无需额外动力的MBR脉冲曝气装置52、曝气干管53和若干装在所述曝气干管53上的曝气支管54，所述供气机构51通过设有球阀、蝶阀、截止阀或止回阀的进气管3与所述无需额外动力的MBR脉冲曝气装置52连通，所述无需额外动力的MBR脉冲曝气装置52通过出气管11与曝气干管53连通，沿各所述曝气支管54设有若干曝气口。
本系统中由出气管11排出的脉冲气体通过曝气干管53和若干装在所述曝气干管53上的曝气支管54进入水体，完成对膜组件周期性的脉冲式吹扫清理。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，其特征在于：包括壳体和密度大于水的储气沉浮罐，所述壳体内设有容纳所述储气沉浮罐并供储气沉浮罐沿重力方向往复沉浮的滑槽，所述储气沉浮罐的内部形成空腔，所述空腔的底端敞口，所述壳体的底部设有可通过所述敞口向所述空腔内供气的进气管，所述壳体的顶部侧壁设有至少一个出气管，所述储气沉浮罐的顶部侧壁设有内置阀门且与所述出气管对应的出气口，所述阀门当储气沉浮罐出气口到达对应出气管的位置时可导通所述空腔和出气管。
2.根据权利要求1所述的无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，其特征在于：所述阀门包括通过铰链安装在所述出气口下沿的拍门，当储气沉浮罐出气口到达对应出气管的位置时，所述拍门可向出气管内单方向打开。
3.根据权利要求1或2所述的无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，其特征在于：所述壳体为底部开口、顶部密封的倒置桶，所述倒置桶的内腔形成供储气沉浮罐沿重力方向往复沉浮的滑槽。
4.根据权利要求3所述的无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，其特征在于：所述倒置桶的顶部内侧和/或储气沉浮罐的顶部外侧设有缓冲垫。
5.根据权利要求3所述的无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，其特征在于：所述倒置桶的内壁设有若干沿重力方向的导槽，所述储气沉浮罐的外周设有若干嵌入所述导槽的滚轮或滑块。
6.根据权利要求3所述的无需额外动力的MBR脉冲曝气装置，其特征在于：所述储气沉浮罐的外周设有若干沿重力方向的导槽，所述倒置桶的内壁设有若干嵌入所述导槽的滚轮或滑块。
7.一种设有无需额外动力的MBR脉冲曝气装置的曝气系统，其特征在于：包括供气机构、权利要求1～6任一项所述的无需额外动力的MBR脉冲曝气装置、曝气干管和若干装在所述曝气干管上的曝气支管，所述供气机构通过进气管与所述无需额外动力的MBR脉冲曝气装置连通，所述无需额外动力的MBR脉冲曝气装置通过出气管与曝气干管连通，沿各所述曝气支管设有若干曝气口。
8.根据权利要求7所述的设有无需额外动力的MBR脉冲曝气装置的曝气系统，其特征在于：所述进气管上设有球阀、蝶阀、截止阀或止回阀。
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