CN104229984B - 一种mbr平板膜组件曝气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及膜组件处理技术领域，尤其是一种MBR平板膜组件曝气装置，由多个曝气装置单元组成，一个曝气装置单元包括中心管，与中心管左右两端相连接的左支管和右支管，左支管和右支管的中心线在一条直线上，并且与中心管的中心线相垂直，左支管和右支管均与中心管相连通；在中心管的内部采用封闭结构将中心管分成三个部分，并且封闭结构的延伸方向与中心管的中心线方向平行；并且在中心管的中心线延伸方向上均匀开设有出气孔和左支管、右支管的中心线的延伸方向上均匀开设有出气孔，中心管上的出气孔与支管上的出气孔的孔径相等，该装置曝气均匀，溶氧效率高，能够降低MBR曝气系统的曝气量，避免MBR曝气系统的易堵塞问题。
Description
技术领域
本发明涉及膜组件处理技术领域，尤其是一种MBR平板膜组件曝气装置。
背景技术
MBR，即膜生物反应器，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。广泛适用于生活小区、宾馆饭店、写字楼、等分散用户的日常生活污水处理、回用及制革、食品、化工等行业的有机污水处理。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单等特点。
MBR的曝气形式不仅直接影响水体充氧，影响MBR工艺的处理效率，并且对能耗及膜污染具有一定的影响，是影响MBR系统的一项关键技术，是MBR广泛应用的重要因素之一。曝气不仅使池内液体与空气接触充氧，而且由于搅动液体，加速了空气中氧向液体中转移，从而完成充氧的目的；此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物与溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。曝气装置的好坏，不仅影响污水生化处理效果，而且直接影响到处理场占地，投资及运行费用。
通过曝气装置将气流或气-液混合流导入设备达到曝气和搅拌的作用，即通过曝气装置对MBR膜组件进曝气，使其中携带的空气与水充分混合，达到向水中充氧的效果，利用射流的紊流运动和剪切作用，切割气体，产生微小气泡，产生的气泡从膜表面快速经过，通过水力循环所产生的剪切力冲刷膜表面，带走膜表面上沉积的污泥，有效防止膜的污染。
由此可见，高效、合理的曝气装置是控制MBR稳定运行的重要因素。现有MBR系统大都采用U型曝气管，安装在膜组件底部，通过外置式鼓风机对系统进行曝气。该种曝气装置存在以下缺陷：
第一、由于在管上设置若干小孔，会存在曝气的均匀性较差，溶氧效率低等问题。
第二、由于出气孔中残留的污泥很难有效进行冲洗，从而较易导致曝气系统的堵塞，检修较为困难。
第三、造成鼓风机的能耗较大。
为此有研究者从上述技术问题入手对膜组件曝气装置进行了研究，如专利号为CN201110052740.6的《MBR平板膜组件曝气装置》公开了一种一个与一气源连通的中心管以及多个与该中心管连通的支管，每个支管均开设有多个出气孔，这些支管均直接连通于该中心管的侧下部、并均在同一平面内水平延伸，每个支管上的这些出气孔均匀分布，该中心管内设有一将该中心管的内部隔离为对称的两半的封闭片，该封闭片的延伸平面与该这些支管的延伸平面相互垂直，这些支管两两关于该封闭片对称，通过这种技术降低了MBR平板膜组件曝气装置的安装水平度要求，并且能够实现较高的曝气均匀性，降低MBR平板膜组件所需要的曝气量，降低MBR系统的运行成本。
但是，上述现有技术依然对曝气不能达到较为理想的技术效果，对于曝气量的需求依然较大，曝气依然不均匀，进而使得曝气效果较差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种曝气均匀，溶氧效率高，能够降低MBR曝气系统的曝气量，避免MBR曝气系统的易堵塞问题，降低MBR曝气系统的运行成本的MBR平板膜组件曝气装置。
其中，本发明中所称的左右为以图1的箭头方向作为视线方向来区分的。
具体是通过以下技术方案得以实现的：
一种MBR平板膜组件曝气装置，由多个曝气装置单元组成，一个曝气装置单元包括中心管，与中心管左右两端相连接的左支管和右支管，左支管和右支管的中心线在一条直线上，并且与中心管的中心线相垂直，左支管和右支管均与中心管相连通；在中心管的内部采用封闭结构将中心管分成三个部分，并且封闭结构的延伸方向与中心管的中心线方向平行；并且在中心管的中心线延伸方向上均匀开设有出气孔和左支管、右支管的中心线的延伸方向上均匀开设有出气孔，中心管上的出气孔与支管上的出气孔的孔径相等；并且设置在中心管左端的左支管相互之间处于平行状，并且处于同一平面、设置在中心管右端的右支管相互之间处于平行状，并且处于同一平面。
进一步的，所述的MBR平板膜组件曝气装置是由多个曝气装置单元通过中心管采用分段成型组装而成，其中单元与单元之间通过中心管采用连接结构组装在一起，形成整体。
进一步的，所述的中心管的内部采用封闭结构将中心管分成三个部分，其中这三个部分以封闭结构的一条封闭线呈左右对称，并且中心管的左右两端的左支管与右支管也以封闭结构的一条封闭线呈左右对称。
优选地，所述的封闭线为同一条封闭线。
进一步的，所述的中心管上的出气孔开设在与左支管和右支管相交叉的交点处。
优选地，所述的中心管上的出气孔与左支管和右支管上的出气孔处于同一直线上。
进一步的，所述的中心管上的出气孔与支管上的出气孔的孔径均为1-8mm。
进一步的，所述的左支管与右支管的长度相等，并且左支管与右支管的总长度为200-460mm。
优选地，所述的左支管与右支管上的出气孔的个数分别为5个；中心管上的出气孔在与左支管和右支管相交叉的交点处的个数为1个。
进一步的，所述的中心管、左支管、右支管的材料均为工程塑料，优选ABS、UPVC中的一种。
当在进行膜组件曝气处理时，通过中心管通入曝气气体，并经过中心管内的封闭结构分成的三个部分，将气体分成三股，其中两股与支管连通，进而从支管上的出气孔流出，另外一股与中心管上的出气孔进行流通，进而使得通入的气体被分散到多个地方，达到对膜组件的曝气处理目的，并通过对中心管上的出气孔位置与支管上的出气孔位置进行控制与调整，进而使得曝气的位置不会错乱，而是均匀有序的，同时，通过对各支管上的出气孔和中心管上的出气孔的排布情况进行控制，进而使得曝气更加均匀，进而提高曝气过程中的溶解氧的效率，并且通过对支管上的出气孔和中心管上的出气孔的孔径进行控制与调整，进一步的确保了曝气的均匀性和充分性，以及溶解氧的效率和避免出气孔堵塞的效果，降低MBR系统的运行成本和MBR平板膜组件的运行性能。
本发明的左右是以图1中箭头所示的方向来定义的。这种曝气装置通过左右对称性的调整，并将通入的气体通过封闭结构将其分成为三股，每一股供应各自对应管道上的出气孔，使得左右曝气量相等，中心曝气量也相等，进而确保了整个曝气装置平板上的曝气均匀，提高了MBR平板膜组件的运行性能，降低了MBR平板膜组件曝气装置的运行成本，提高了曝气的均匀性和充分性，增加了膜组件溶解氧的效率，提高了产品的性能，降低了产品的加工成本。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
本发明通过对MBR曝气装置进行改进与布局，使得曝气装置的出气孔呈现出一定规律性的布置，并对出气孔的孔径进行控制，同时对中心管进行三部分封闭结构布局形态，并控制出气孔呈左右对称态，进而使得装置在较小的曝气量下能够实现曝气的均匀性，充分的提高膜组件加工过程中的溶氧效率，能够实现对曝气装置的淤泥进行清洗，避免出气孔堵塞现象，提升MBR平板膜组件的运行性能，降低MBR系统的运行成本。
附图说明
图1为本发明MBR平板膜组件曝气装置的一个单元的俯视图。
1-中心管2-左支管3-支管上的出气孔4-右支管5-中心管上的出气孔6-封闭结构。
图2为本发明MBR平板膜组件曝气装置的两个单元相连接后的俯视示意图。
图3为本发明MBR平板膜组件曝气装置的两个单元相连接后的左视图。
图4为本发明MBR平板膜组件曝气装置的两个单元相连接后的右视图。
图5为本发明MBR平板膜组件曝气装置的前视图(图1箭头方向)。
7-连接结构。
图6为本发明MBR平板膜组件曝气装置的后视图(图1箭头反向)。
图7为本发明MBR平板膜组件曝气装置的封闭结构的另外一种“Y”结构示意图。
图8为本发明MBR平板膜组件曝气装置的封闭结构的另外一种“T”结构示意图。
图9为本发明MBR平板膜组件曝气装置的封闭结构的另外一种“Y”结构示意图。
图10为本发明MBR平板膜组件曝气装置的封闭结构的另外一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
如图1、图2、图3、图4所示，本发明的MBR平板膜组件曝气装置与背景技术中提到的专利号为CN201110052740.6的《MBR平板膜组件曝气装置》的基本结构比较类似，即本发明依然包括一与气源连接的中心管1，以及与中心管1相连接的左支管2和右支管4，并且支管与中心管1相连通，并在中心管1和各个支管2或4的顶部均开设有多个出气孔，出气孔3或5均是均匀分布在中心管1和支管2或4上，并且中心管1与多个支管2或4的延伸方向是相互垂直的，多个支管之间相互平行处于同一水平面上。同时还将中心管1采用封闭结构分割成多个部分，每个部分对应与气体流向的支管上的孔和中心管上的孔相连通，封闭结构的一条封闭线是支管的延伸方向的对称轴，使得左支管2与右支管4相互之间以封闭结构6的一条封闭线形成左右对称。但除此之外，本实用型还对上述结构提出了多处重要的改进，以下进行一一说明。
如图5、图6、图7、图8、图9、图10所示，为了解决现有的曝气装置对与曝气均匀性较差，安装水平过于灵敏的缺陷，本发明提出了在中心管1的内部设置一封闭结构6的方案。该封闭结构6将中心管1的内部空间隔离成三个部分，并且隔离的三个部分呈左右对称，三部分空间面积相等的三半，并且该封闭结构6的延伸随着中心管1的轴线方向延伸，即该封闭结构6呈现出“Y”、“T”或“II”型，并且竖直方向上的一条封闭线始终与左支管2或右支管4相互垂直，也就是说，在安装时候，封闭结构是按照“Y”、“T”或“II”型三种结构布局的。
另外，为了实现支管与中心管1连通，并能够确保封闭结构6对气体均匀分布后，能够各自流向去处，参照图5、图6，每个支管都仅仅在中心管1的一侧延伸，并靠中心管的下部，具体就是：左支管2仅仅与靠中心管1左下部的空间连通、右支管4仅仅与靠中心管1的右下部的空间连通。
再者，为了解决现有技术中的曝气装置的曝气均匀性问题，本发明还将在左支管2和右支管4上设置出气孔，并在中心管1上也设置出气孔，并将中心管1上的出气孔与另外一部分没有与支管相连通的空间部分相通，进而在来自气源的供气将气体从中央运输出来之后，在中心管1中被分割成三股流向，一股供应中心管1上的出气孔的需求，一股供应左支管2上的出气孔的需求，另外一股供应右支管4上的出气孔的需求，进而使得即使在曝气装置安装稍微不水平时，也能够通过三股等量的气体流向来调整曝气的均匀性，同时使得在曝气水平面上的左中右三个部分的曝气量也均匀，进而使得整个平板曝气装置的水平面各个地方的曝气一致，进而增强膜组件的曝气效果。
另外，通过在左支管2和右支管4上各自设置5个出气孔，并且在中心管1与各支管垂直交叉处的上端设置1个出气孔，进而使得左支管2、右支管4和中心管1上的出气孔处于同一直线上，进而更加确保在曝气装置所形成的水平面上能够均匀的曝气；并通过对出气孔的孔径进行相等的加工制作，进一步的确保了曝气装置在进行曝气时的均匀性，进而使得在较小的曝气量下，就能够满足对膜组件进行曝气处理的需求。
并通过大量的实验可以证明，在本发明与背景技术中引用的专利号为CN201110052740.6的《MBR平板膜组件曝气装置》相比，本发明能够在低于上述装置气源的通气量10-15％的范围内时，也能够达到上述装置所能达到的曝气效果，同时，在整个曝气装置水平面偏移斜差7-8mm时，各支管上的曝气量和中心管1上的曝气量依然能够保持相互平衡并且较为均匀的状态，提高了MBR系统的运行成本、安装成本和MBR系统的运行性能。
另外，为了进一步的提高曝气的均匀性，同时降低曝气装置的成本，提高曝气装置的运行性能，本发明将对左支管2和右支管4的长度进行设计，并将左支管2和右支管4的长度设定为等长度的，并将总长度设定为200-460mm，优选460mm，再优选350mm，这样的改进将现有技术中为了满足平板膜组件的500mm左右的宽度而设计成360-400mm，最佳选择为380mm的设计来说，降低了支管材料的使用，降低了曝气装置的制作成本，同时也提高了对膜组件进行曝气处理时，曝气处理的均匀性，改善气源气体进入中心管1后，分布在各个区域的气液流强度与膜板两侧支管的区域中分布的气液流强度以及中心管1上表面气液流强度的分布的均匀性，进一步的提高了曝气的均匀性。
另外，为了能够满足曝气的需求以及降低曝气处理的时MBR的运行成本和提高MBR平板膜组件的曝气系统的性能，降低曝气处理的成本，本发明还针对曝气装置上的出气孔进行了尺寸设计，将出气孔的尺寸设计为1-8mm，并对各管道上的出气孔进行均匀分布，并控制每个出气孔的孔径相等，进一步的确保曝气的效果，降低了曝气的气流需求量，降低了曝气处理成本。
如图5、图6所示，该中心管1与各支管的材料均采用工程塑料，例如ABS或UPVC，并将上述曝气装置采用单元分段成型组装，具体是采用ABS或UPVC粘接胶对中心管1进行处理，并通过连接结构7进行连接。
另外，也可以取消连接结构7，而直接让中心管1和封闭结构6采用一体成型的方式来实现。
如图5、图6所示，中心管1内部分割采用的封闭结构6呈现出“T”型结构。
如图7所示，中心管1内部分割采用的封闭结构6呈现出“Y”字形结构。
如图8所示，中心管1内部分割采用的封闭结构6呈现出的是上端呈现为圆弧，并在圆弧最低端采用一根竖直的封闭线组成的类似于“Y”字形结构。
如图9所示，中心管1内部分割采用的封闭结构6呈现出的是采用4根封闭线组成的类似于“Y”字形的结构。
如图10所示，中心管1内部分割采用的封闭结构6呈现出的是采用两根竖直的线条，平行等分中心管1内部呈左中右三区域的结构。
在此有必要指出的是，上述实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的详细理解和阐述，而并不是对本发明的进一步的限定，本领域技术人员在此基础上做出的非实质性特征和进步的改进，仍然属于本发明的保护范畴。
Claims (8)
1.一种MBR平板膜组件曝气装置，由多个曝气装置单元组成，其特征在于，一个曝气装置单元包括中心管(1)，与中心管(1)左右两端相连接的左支管(2)和右支管(4)，左支管(2)和右支管(4)的中心线在一条直线上，并且与中心管(1)的中心线相垂直，左支管(2)和右支管(4)均与中心管(1)相连通；在中心管(1)的内部采用封闭结构(6)将中心管(1)分成三个部分，并且封闭结构(6)的延伸方向与中心管(1)的中心线方向平行；并且在中心管(1)的中心线延伸方向上均匀开设有第一出气孔(5)，左支管(2)的中心线的延伸方向上以及右支管(4)的中心线的延伸方向上均匀开设有第二出气孔(3)，中心管(1)上的第一出气孔(5)与支管上的第二出气孔(3)的孔径相等；设置在中心管(1)左端的多个左支管(2)相互之间处于平行状并且处于同一平面，设置在中心管(1)右端的多个右支管(4)相互之间处于平行状并且处于同一平面；
所述的中心管(1)的内部采用封闭结构(6)将中心管(1)分成三个部分，其中这三个部分以封闭结构(6)的一条封闭线呈左右对称，并且中心管(1)的左右两端的左支管(2)与右支管(4)也以封闭结构(6)的一条封闭线呈左右对称；
所述的这三个部分以封闭结构(6)的一条封闭线呈左右对称中的封闭线与中心管(1)的左右两端的左支管(2)与右支管(4)也以封闭结构(6)的一条封闭线呈左右对称中的封闭线为同一条封闭线；
所述的中心管(1)上的第一出气孔(5)开设在与左支管(2)和右支管(4)相交叉的交点处。
2.如权利要求1所述的MBR平板膜组件曝气装置，其特征在于，所述的MBR平板膜组件曝气装置是由多个曝气装置单元通过中心管(1)采用分段成型组装而成，其中单元与单元之间通过中心管(1)采用连接结构(7)组装在一起，形成整体。
3.如权利要求1所述的MBR平板膜组件曝气装置，其特征在于，所述的中心管(1)上的第一出气孔(5)、左支管(2)上的第二出气孔(3)和右支管(4)上的第二出气孔(3)处于同一直线上。
4.如权利要求1所述的MBR平板膜组件曝气装置，其特征在于，所述的中心管(1)上的第一出气孔(5)与支管上的第二出气孔(3)的孔径均为1-8mm。
5.如权利要求1所述的MBR平板膜组件曝气装置，其特征在于，所述的左支管(2)与右支管(4)的长度相等，并且左支管(2)与右支管(4)的总长度为200-460mm。
6.如权利要求1所述的MBR平板膜组件曝气装置，其特征在于，所述的左支管(2)上的第二出气孔(3)与右支管(4)上的第二出气孔(3)的个数分别为5个；中心管(1)上的第一出气孔(5)在与左支管(2)和右支管(4)相交叉的交点处的个数为1个。
7.如权利要求1所述的MBR平板膜组件曝气装置，其特征在于，所述的中心管(1)、左支管(2)、右支管(4)的材料均为工程塑料。
8.如权利要求7所述的MBR平板膜组件曝气装置，其特征在于，所述的工程塑料为ABS、UPVC中的一种。
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