CN104780998B - 用于浸没式膜的底部敞开多通道气体输送装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有歧管的气体输送装置，所述歧管具有接收加压气体的入口和多个端口。每个端口排出到从入口水平地延伸出的管道中。每个管道具有可以是管道的敞开端部的单个开口。端口的面积小于管道的面积。端口定位成比两个相邻出口之间的间距更近地紧邻在一起。管道优选地是底部敞开通道。歧管也可以具有敞开底部。端口可以呈底部敞开槽的形式。气体输送装置可以用于直接地或通过换能器(例如，倒虹吸管型间歇鼓泡器)将气泡供应到浸没式过滤膜。加压气体被带到罐中以到达膜模块的底部附近或下方，分裂成加压气体的多个单独的大体水平流并且作为气泡在多个横向位置释放。

Description

用于浸没式膜的底部敞开多通道气体输送装置

技术领域

本说明书涉及例如在供应气泡以抑制浸没式过滤膜的沾污中使用的气体输送装置。

背景技术

名称为“用于过滤膜的气体鼓泡器(Gas Sparger for a Filtering Membrane)”的国际公开第2011/028341号描述一种气体鼓泡器，其即使在供应连续气体流动的情况下也会产生气泡的间歇流动。鼓泡器具有收集气体囊的外壳和当气体囊达到足够的尺寸时从气体囊释放一些气体的管道。大鼓泡器可以被分成多个单元，每个单元具有管道。气体供给管具有与每个单元对准的至少一个孔以将空气输送到每个单元。国际公开第2011/028341号通过引用被合并。

发明内容

在本说明书中描述一种气体输送装置，其中气体的供给被提供给具有多个端口的歧管。每个端口排出到从入口水平地延伸出的管道中。端口的面积小于管道的面积。优选地，每个管道具有用于排出气泡的仅仅一个出口。优选地，端口定位成比两个相邻出口之间的距离更紧邻在一起。

本说明书中所述的气体输送装置具有适合于接收加压气体并且将气体排出到多个底部敞开通道中的歧管。可选地，每个通道可以具有可以由通道的敞开端部形成的单个出口。歧管也可以具有敞开底部。入口歧管和通道之间的端口可以呈敞开底部槽的形式。

在本说明书中所述的曝气过程中，加压气体的流动被带到罐中以到达膜模块的底部附近或下方。在大约该高度处，加压气体的流动被分裂成加压气体的多个流，加压气体的多个流的每一个被引导到不同横向位置并且然后作为气泡被释放。优选地，分裂加压气体的流的步骤还包括限制加压气体的流。优选地，加压气体的多个单独的流在独立的底部敞开通道中水平地被引导。

附图说明

图1是气体输送装置的俯视图。

图2是图1的气体输送装置的仰视图。

图3是图1的气体输送装置的侧视图。

图4A是图1的气体输送装置的底部的等轴测视图。

图4B是图1的气体输送装置的顶部的等轴测视图。

图5是与间歇气体鼓泡器组合的图1的气体输送装置的侧视图。

图6是替代的间歇气体鼓泡器的底部的等轴测横截面图。

图7是罐的示意性横截面，所述罐具有浸没在罐中的曝气系统和抽吸驱动膜模块。

具体实施方式

在国际公开第2011/028341号中所述的气体鼓泡器中，接收更大流量的输入气体的鼓泡器的单元将以更高频率产生气泡的脉冲。为了均匀地清洁膜盒，期望使每个单元以近似相同的频率操作。使气体供给管的孔较小以帮助均衡进给鼓泡器的不同单元的孔之间的气体流量。然而，如果气体供给管在大约500mm的长度上安装不水平达到仅6mm，则在较高的高度的孔就将具有明显更大的气体流量。另外，在维护期期间当气体供给被关闭时进入气体供给管的固体在气体回来时会变干或聚团。偶尔地，固体颗粒形成于气体供给管中，所述固体颗粒足够大或刚硬而停留在孔的一个中并且限制或阻塞孔。部分或完全阻塞孔又将导致气体不良地分配到膜并且允许固体积累在膜上。下面将描述可以用作与或不与另一气体鼓泡器一起的这样的气体供给管的替代的气体输送装置。

图1至4显示气体输送装置10的不同视图。替代地，气体输送装置10可以被称为曝气器或鼓泡器。在使用中，气体输送装置10浸没在液体(典型地，水，例如活性污泥)中。加压气体供应到气体输送装置的入口12并且作为气泡从多个出口14排出。气体典型地是空气，但是在一些应用中可以使用另一气体，例如生物气、氮、臭氧或氧。所示的气体输送装置10具有四个出口14，但是可以替代地有更多或更少的出口14。

入口12通过多个端口16从出口14分开。每个出口14通过通道18与端口16连通。从入口12到端口16的气体输送装置10的部分用作歧管15(也称为增压室)以在通道18之间分配通过入口12进入的气体。入口12、端口16和出口14大体位于相同的高度但是水平地间隔。气体在通道18中大体水平地流动。

端口16的面积小于通道18的面积，或者小于通道18的最小的面积，如果它们具有不同的面积的话。例如，通道14可以具有是端口16的横截面面积的三倍或以上的横截面面积。端口16限制气体的流进入通道14中。由端口16提供的限制帮助在通道18之间几乎更相等地分配总气流。减小端口16的面积产生通道18中的几乎更相等流动，而且增加通过端口16的压头损失。可以使端口16全部具有相同的面积。端口16的面积可以减小直到在通道18之间充分地分配流动。可选地，通向长或窄通道18中的端口16可以大于通向短或宽通道18中的端口16以帮助均衡通道18之间的流动。替代地，可以使一个或多个端口16大于其它端口16以有意地增加通过一个或多个通道18的相关气流。例如，这样做可以将更多的空气提供给浸没式膜盒的末端以抵消水倾向于通过盒的中心提升的趋势。

如图1和2中所示，端口16在水平方向上彼此靠近地定位。以该方式，如果气体输送装置10安装不水平稍有若干度，则在端口16之间只会有非常小的高度的差异。特别地，两个端口16之间的最大水平距离小于相邻出口14的平均水平距离，或小于相邻出口14之间的平均水平距离的一半。端口16之间的最大水平距离也小于从端口16到出口14的最大距离的25％或小于10％。当气体输送装置10安装不水平时，相比于呈具有孔的管的形式的普通曝气器，这帮助产生通道18之间的气体的几乎更相等的分配。由于端口16主要负责均衡通道18之间的流动，因此可以使出口14更大，例如与通道18的横截面面积一样大，使得积累在通道18中的任何固体不太可能阻塞出口14。

气体输送装置10使其出口14大体上在一条线上间隔开。替代地，可以使用其它配置。例如，通道18可以从入口12沿着线但是在两个方向上延伸。在另一例子中，通道18可以类似于轮辐从轮毂那样从入口12辐射。

可选地，通道18的顶部可以稍稍指向上。以该方式，如果气体输送装置无意中以稍稍向下倾斜被安装，则当气体的供给关闭时气体将不会俘获在通道18中。稍稍向上倾斜也可以帮助补偿通道18的长度之间的差异。

参考图7，气体输送装置10例如可以用于提供气泡以便冲刷浸没式膜模块50。具有一系列出口14的装置特别适合于将气泡提供给具有矩形元件(如平板模块)或由GE Water&Process Technologies销售的ZeeWeed^TM中空纤维元件的膜模块。

气体输送装置10浸没在包含一个或多个膜模块50的罐52中。气体输送装置10可以独立地安装在罐52中或附连到膜模块50。气体可以从升流管54被带入罐中并且然后通过集流管56水平地分散。附连到集流管56的鞍部58接收来自集流管的气体并且将气体带到在大体水平平面中垂直于集流管56定向的一系列气体输送装置10。可选地，气体输送装置10可以直接连接到集流管56或升流管54。气泡流30在相对于膜模块50的各横向位置从出口14排出。流动到每个横向位置的气体旁路通过任何中间横向位置。可以允许气泡30直接上升到膜以清洁它们或抑制玷污。替代地，换能器可以放置在气体输送装置10的上方以在气泡到达膜之前修改它的输出。例如，扩散器可以放置在出口的上方以在更大的面积上分散气泡。

图5示出另一换能器选择，其中例如国际公开第2011/028341号中所示类型的间歇气体鼓泡器20与气体输送装置关联。加压气体28在气体输送装置中被分裂成四个气泡流30。每个气泡流30上升到间歇空气鼓泡器20的不同腔32中。通过管道18流动到特定腔32的气体旁路通过任何中间腔32。

每个腔32具有在图5的例子中呈J形管的形式的排出管道34，所述排出管道类似于倒虹吸管作用以从腔32排出空气的间歇脉冲。从气体输送装置10排出的气泡首先收集在腔32中形成腔32的顶部中的气体囊。没有气体从腔32排出直到气体囊膨胀达到排出管道34的低点。在那时，气体囊通过管道34从腔32排空并且该过程重复。以该方式，来自气体输送装置10的气泡30的连续流动被转换成来自间歇气体鼓泡器20的气泡的间歇流动。

在图5中，气体输送装置10显示为独立地安装在间歇气体鼓泡器20之下。替代地，气体输送装置10可以安装到间歇气体鼓泡器20。在所示的例子中，入口12可以装配到间歇气体鼓泡器20的容器26中。紧固件(未显示)然后通过气体输送装置10上的孔眼22放置到间歇气体鼓泡器20的邻接件24中。这导致气体输送装置10部分地位于间歇气体鼓泡器20内。然而，出口14在管道34之下并且仍然排出到腔32中的气体囊的下限之下的水中。

图6是替代间歇鼓泡器40的底部的等轴测横截面图。在该例子中，多端口管道42提供从每个多端口管道42的低点向上延伸的两个或更多个出口路径。相邻多端口管道42之间的分隔件44具有从分隔件44的底部延伸到多端口管道42的低点上方的槽46。具有多端口管道42的每个腔用单个出口管道替换两个腔并且因此避免平衡两个替换腔之间的气体的供给的需要。分隔件44中的槽46帮助均衡到达腔的空气供给。气体可以在任一方向上流动通过槽46，但是净流动将从接收较大气体流的腔到接收较小气体流的的腔。

气体输送装置10优选地是底部敞开结构。例如，通道18由侧壁和顶部形成。通道18在底部并且优选地在它们的端部处敞开。出口14可以由通道18的敞开端部限定。入口12和端口16之间的歧管15优选地也在底部敞开。端口16优选地是也在气体输送装置10的底部敞开的槽。以该方式，在入口12之外的气体输送装置10中的任何地方俘获的固体可以从气体输送装置10掉落或向下排出。具有让固体离开的这样的短和简单路径帮助防止气体输送装置10中的玷污。在固体不知何故仍然积累在气体输送装置中的情况下，底部敞开结构使得容易定位和去除固体，例如通过将水喷洒到气体输送装置10的底部中。

气体输送装置10的底部敞开构造也帮助适应输入气体流量的范围。在低流量下，水进入气体输送装置10并且减小端口16的尺寸。在较高气体流量下，较少的水进入气体输送装置10并且端口16和通道18在尺寸上增加。

该书面描述使用例子来公开包括最佳模式的本发明，并且也使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统并且执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域的技术人员想到的其它例子。这样的其它例子旨在属于权利要求的范围内，只要它们具有与权利要求的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括与权利要求的文字语言无实质区别的等效结构元件。

Claims (15)

1.一种气体输送装置，其包括：

a)歧管，所述歧管适合于连接到加压气体源；以及

b)多个通道，所述多个通道的每一个通过不同的关联端口与所述歧管流体连通，所述多个通道的每一个具有大体敞开底部，

所述多个通道的每一个具有大体敞开端部并且在通道上无孔，

所述端口的每一个具有的面积小于与其关联的所述通道的横截面面积。

2.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，所述多个通道的端部均具有开口，所述开口适合于排出气体并且所述开口在大体水平平面中彼此间隔开。

3.根据权利要求1或2所述的气体输送装置，其特征在于，所述通道彼此平行。

4.根据权利要求3所述的气体输送装置，其特征在于，所述通道具有不同长度。

5.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，所述端口大体配置为底部敞开槽。

6.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，所述歧管是大体底部敞开的。

7.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，其与浸没式膜模块组合。

8.根据权利要求1所述的气体输送装置，其特征在于，其与换能器组合。

9.一种气体输送装置，其包括：

a)分配增压室，所述分配增压室适合于连接到加压气体源；以及

b)多个通道，所述多个通道的每一个通过不同的关联端口与所述分配增压室流体连通，所述多个通道的每一个沿同一方向从所述分配增压室延伸，所述多个通道的每一个具有不同长度且具有位于每个通道的末端适合于排出气体的出口，

其中，所述端口具有小于所述通道的横截面面积并且所述端口相对于位于相邻通道的末端的所述出口之间的间距定位成紧邻在一起。

10.根据权利要求9所述的气体输送装置，其特征在于，其与具有多个隔室的换能器关联，其中每个隔室与所述通道中的一个关联。

11.根据权利要求10所述的气体输送装置，其特征在于，所述隔室的每一个具有倒虹吸管。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的气体输送装置，其特征在于，所述多个通道的每一个具有大体敞开底部。

13.根据权利要求12所述的气体输送装置，其特征在于，所述增压室和端口是底部敞开的。

14.一种曝气方法，其包括下述步骤：

a)提供权利要求1～13中的任一项所述的气体输送装置；

b)将加压气体的流提供至所述气体输送装置。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述加压气体的流在输入气体流量的范围内变化。