CN110240261A - Mbr膜池结构和使mbr膜组件往复运动的传动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种MBR膜池结构和使MBR膜组件往复运动的传动系统。MBR膜池结构包括：上部池区间、中间池区间和下部池区间，上部池区间中设置多个MBR膜件，中间池区间中设置污泥分离部件，下部池区间中设置污泥沉降部件和回流排泥管。上述传动系统包括MBR膜池结构和基于双臂输出的传动装置，传动装置中的轨道、滚动轮和变频电机带动MBR膜组件进行往复运动。轨道的两侧或者一侧设有限位轮，通过限位轮对滑架的移动范围和偏离方向进行限定。本发明的MBR膜池结构可以使MBR膜组器处于上层低污泥浓度区域，有利于减轻膜污染速率。采用双臂输出的传动结构，可实现大动力传导，运行稳定性提高。通过限位轮可以减缓轨道与滑轮磨损，避免轨道长时间运行发生偏斜。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种MBR(Membrane Bio-Reactor,膜生物反应器)膜池结构和使MBR膜组件往复运动的传动系统。
背景技术
MBR是在污水处理，水资源再利用领域中，由膜分离池区间与生物处理池区间相结合的新型水处理技术。近年来，随着水处理排放标准的提高和MBR技术的完善发展，MBR已得到大规模的应用，且市场占有率迅猛发展，已成为目前市政生活污水和工业废水处理的一种主要且有效的处理技术。
MBR膜池的作用是通过高效的膜分离技术，将水中微生物截留在MBR膜反应器中，同时可进行硝化、反硝化，脱氮效果好。处理后的出水水质可以超过国家一级A类标准，生物安全性高，完全可以循环再利用，而且出水稳定。
现有MBR技术在应用的过程中常常会发生膜污染现象，传统方法是采用曝气方式控制膜污染，但是大量的曝气会导致水处理费用增加，同时也会带来毛发堵塞在膜组件的根部，达到一定程度，需要定期进行在线清洗及膜组件的离线清洗，耗费大量的人工费用和时间。所以迫切需要寻找一种能耗低又能有效控制MBR膜污染的方法。
发明内容
本发明的实施例提供了一种MBR膜池结构和使MBR膜组件往复运动的传动系统，以克服现有技术的问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
本发明提供了如下方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种膜生物反应器膜池结构，包括：从上到下的上部池区间(1)、中间池区间(2)和下部池区间(3)，所述上部池区间(1)的污泥浓度低于所述下部池区间(3)的污泥浓度；
所述上部池区间中设置多个MBR膜组器，所述上部池区间(1)膜反应处理后的污泥传输到所述中间池区间(2)；
所述中间池区间(2)中设置污泥分离部件，所述中间池区间(2)分离处理后的污泥传输到所述下部池区间(3)；
所述下部池区间中设置污泥沉降部件(7)和回流排泥管(8)，所述回流排泥管(8)将所述污泥沉降部件(7)沉降处理后的污泥进行回流。
优选地，所述上部池区间(1)与所述中间池区间(2)的高度比为：1.1:1-5:1，所述中间池区间(2)和下部池区间(3)的高度比为：0.3:1-1.8:1。
优选地，所述MBR膜组器通过悬挂、固定于池壁或通过吊梁方式悬挂于池体中间，每个MBR膜组器中固定有一定数量的帘式MBR膜组件，多个MBR膜组件以一个个文件盒排列插入式固定在MBR膜组器的底部。
优选地，所述中间池区间(2)中的污泥分离部件包括多个斜向布置的斜管或斜板(5)，该斜管或斜板(5)的下面设置有多个布水管(6)。
优选地，所述下部池区间(3)中的污泥沉降部件(7)与中间池区间(2)的底部连接，回流排泥管(8)设置在污泥沉降部件(7)的下部，所述下部池区间(3)为沉降区域，整体呈倒梯形结构。
优选地，所述回流排泥管(8)的直径或宽度≥200mm，所述回流排泥管(8)的直径或宽度与下部池区间(3)的下底面宽度的比值为1:1-1:10，下部池区间(3)的底坡向回流排泥管(8)的上边沿的坡度≥0.02。
根据本发明的另一个方面，提供了一种使MBR膜组件往复运动的传动系统，包括所述的MBR膜池结构和基于双臂输出的传动装置，所述传动装置设置在MBR膜池结构的上部，所述传动装置中的滑架支撑MBR膜池结构中的MBR膜组件，所述传动装置中的轨道、滚动轮和变频电机带动MBR膜组件进行往复运动。
优选地，所述传动装置包括减速机、变频电机、滑架、传动机构和轨道，所述减速机与所述变频电机连接，通过所述变频电机提供输出动力，所述减速机的两端分别连接两个传动机构，两个传动机构都设置在所述轨道的一端，对称安装形成双臂结构；
所述滑架安装在所述轨道上，所述轨道的两侧或者一侧设有限位轮，所述限位轮对所述滑架的移动范围和偏离方向进行限定，所述滑架的左侧梁和右侧梁的上部支撑MBR膜组件，所述滑架的左侧梁和右侧梁的底部分别安装多个滚动轮，所述滚动轮在所述轨道上进行水平往复滚动，带动所述MBR膜组件进行水平往复运动。
优选地，所述传动机构包括连接短轴、短轴轴承及轴承座、连杆、曲轴轴承及轴承座、曲轴、联轴器和底座，所述联轴器为刚性联轴器；
所述联轴器通过连接短轴连接于所述减速机的两侧，并与曲轴轴承及轴承座连接，所述轴承座与所述底座连接，所述曲轴的连接臂与所述连接短轴连接，所述连接短轴的两侧分别与所述短轴轴承及轴承座连接，所述轴承座与所述滑架中的过渡连接架连接；
所述连杆的长度与MBR膜组件的运动幅值之间的比值大于4，所述减速机的输出轴的中心高与后端滑架的中心高偏差不大于5cm。
优选地，所述膜生物反应器膜池结构中的所述中间池区间中的污泥分离部件中的斜管或斜板的结构参数范围的计算方法，包括：
根据抗污染型MBR最佳污泥浓度、污泥混合液需求的沉淀效率和污泥性质确定污泥颗粒的临界沉降速率u0；
根据污泥沉降原理结合斯托克斯沉降速率Stockes公式，通过已知颗粒粒径计算出污泥颗粒的沉淀速率，即：
式中，Vf为污泥颗粒的沉降速率，ρs为污泥混合液中颗粒组分密度，ρ为液体密度，g为重力加速度常数，L为污泥粒径，μ为介质黏度系数；
在斜管或斜板流场内用Eular法求取任意质点在任一时刻t的轨迹坐标：
x＝ucosθt+c1
其中,微分方程的临界条件是:
t＝0时，
式中，x0-污泥初始进入斜管或斜板内的位置，且0<x0<d；c1、c2-积分常数，通过临界条件确定；G-参数，对于斜管或斜板沉淀池G＝8；d-斜管或斜板管径；v-斜管或斜板内水流的平均上升流速；u-污泥的沉降速率；θ-斜管或斜板倾角；
根据式(2)和边界条件(式(3))，求取斜管或斜板沉淀池内的污泥颗粒的沉降速率u
t＝0时，
基于斜管或斜板内沉降速率比临界沉降速率u0大的污泥颗粒占比设定比例的约束条件，根据式(2)和式(3)计算出斜管或斜板的结构参数范围，所述斜管或斜板的沉淀效率为所述设定比例。
优选地，设定临界沉降速率u0为0.3mm/s，所述斜管或斜板的沉淀效率为60％～70％，所述斜管或斜板内水流的平均上升流速v为3.5mm/s，按照上述约束条件根据式(2)和式(3)求解出斜管或斜板的结构参数范围为：长为900-1200mm，斜管或斜板的倾角为30-80°，斜管的管径或者斜板的间距为80-100mm，高度范围为600-900mm，其中，斜管或斜板的最优的参数范围是：斜管或斜板长为900-1000mm，斜管或斜板的倾角为40-60°。
由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明的MBR膜池结构通过在膜池纵向方向上形成上层的低污泥浓度区，中层分离区和下层的高污泥浓度区，且使MBR膜组器处于上层低污泥浓度区域，有利于减轻膜污染速率，显著增强膜污染控制效果，增加了MBR膜系统运行的长期稳定性；并使系统的回流管道布置在下层高污泥浓度区域，在到达同等回流效果的情况下，可以减小回流比，降低回流能耗。
采用双臂输出的传动结构，可实现大动力传导，传动承载能力强，设备抗冲击性强，运行稳定性提高，寿命长久，便于设备放大工程化应用。滑架侧梁底部安装限位滚动轮，通过限位可以减缓轨道与滑轮磨损，避免轨道长时间运行发生偏斜，保证膜组器运行过程平稳性及可靠性，同时使系统的方向控制部分与动力驱动部分分别由2个部件实现，可使系统的使用寿命大大延长。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种MBR膜池结构的正视图；
图2为本发明实施例提供的一种MBR膜池结构的侧视图；
图3为本发明实施例提供的一种斜管或斜板的计算模型示意图；
图4和图5为本发明实施例提供的一种基于双臂输出的传动装置的结构图。
图中，上部池区间1，中间池区间2，下部池区间3，MBR膜件4，斜管或斜板5，布水管6，污泥沉降部件7，回流排泥管8。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一池区间和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。
实施例一
本发明实施例提供了一种污泥分层可控的MBR膜池结构，该MBR膜池结构根据水力学和污泥沉降原理，经过巧妙计算和设计，充分利用污泥在膜池中分层现象，因势利导，在膜池纵向方向上形成上层的低污泥浓度区、中层分离区和下层的高污泥浓度区，且使膜组器系统处于上层低污泥浓度区域，有利于减轻膜污染速率，显著增强膜污染控制效果，增加了膜系统运行的长期稳定性；并使回流管道布置在下层高污泥浓度区域，在到达同等回流效果的情况下，可以减小回流比，降低回流能耗。
本发明实施例提供的一种MBR膜池结构的正视图如图1所示，侧视图如图2所示，该MBR膜池具有三层结构，包括竖直方向的从上到下的上部池区间1、中间池区间2和下部池区间3。所述上部池区间1中设置多个MBR膜件4，上部池区间1膜反应处理后的污泥传输到所述中间池区间2，中间池区间2中设置污泥分离部件，中间池区间2分离处理后的污泥传输到下部池区间3，下部池区间3中设置污泥沉降部件7和回流排泥管8，回流排泥管8将污泥沉降部件7沉降处理后的污泥进行回流。
上部池区间1为低污泥浓度区域，其高度可以为1000-3000mm，污泥浓度范围为1000-5000mg/L。中间池区间2为污泥分离区域，高度范围可以为600-900mm。下部池区间3为高污泥浓度区域，也是沉降区域，沉降区域高度范围为500-2000mm，其污泥浓度范围为5000-50000mg/L。
在实际应用中，上部池区间1与中间池区间2的高度比为：1.1:1-5:1，中间池区间2和下部池区间3的高度比为：0.3:1-1.8:1。
本领域技术人员应能理解上述上部池区间1、中间池区间2和下部池区间3的高度范围和高度比仅为举例，其他现有的或今后可能出现的高度范围和高度比如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
上述上部池区间1中的每个MBR膜件4都垂直放置在污泥中，MBR膜组器可以通过悬挂、固定于池壁或通过吊梁方式悬挂于池体中间，每个MBR膜组器中固定有一定数量的帘式MBR膜组件，每个MBR膜组件类似一个文件盒，多个MBR膜组件以一个个文件盒排列插入式固定在MBR膜组器的底部，固定方式可以是螺栓连接、插销插接、横梁挤压等方式固定于MBR膜组器中，其目的是防止在往复振动过程中，MBR膜组件与MBR膜组器之间产生相对运动，进而影响MBR膜组器的稳定性。
上述中间池区间2中的污泥分离部件包括多个斜向布置的斜管或斜板5，该斜管或斜板5的下面设置有多个布水管6。斜管或斜板5填充了整个中间池区间2。首先，根据工程需求确定临界沉降速率u0，具体根据要求的沉淀效率和污泥性质确定临界沉降速率u0。而由临界沉降速率u0又可以推导出斜管或斜板相关参数。示例性的，每支斜管或斜板长为900-1200mm，斜管或斜板的倾角为30-80°，斜管的管径或者斜板的间距为80-100mm。
根据污泥沉降原理，结合Stockes(斯托克斯沉降速率)公式，可以通过已知颗粒粒径计算出污泥颗粒的沉淀速率，即：
式中，Vf为污泥颗粒的沉降速率；ρs为污泥中颗粒组分密度；ρ为液体密度；g为重力加速度常数；L为污泥粒径；μ为介质黏度系数。
大量研究表明，适宜于MBR耐污染性的最佳污泥浓度为2000-5000mg/L，好氧池内活性污泥粒径大于100um的占60％～70％，由式(1)得出粒径为100um时，颗粒沉降速率为0.3mm/s，因此，本发明实施例设定临界沉降速率u0为0.3mm/s，使得斜管或斜板的沉淀效率为60％～70％。
根据水力学原理，依据斜管或斜板沉淀池的结构参数研究，本发明实施例提供的一种斜管或斜板的计算模型如图3所示，已知流场内可以用Eular法求取任意质点在任一时刻t的轨迹坐标：
x＝ucosθt+c1
其中,微分方程的临界条件是:
t＝0时，
式中，x0-污泥初始进入斜管或斜板内的位置，且0<x0<d；c1、c2-积分常数，可以通过临界条件确定；G-参数，对于斜管或斜板沉淀池G＝8；d-斜管或斜板管径；v-斜管或斜板内水流的平均上升流速；u-污泥的沉降速率；θ-斜管或斜板倾角。
根据式(2)和边界条件(式(3))，可以求取斜管或斜板沉淀池中的污泥的沉降速率u
t＝0时，
基于斜管或斜板内沉降速率比临界沉降速率u0(0.3mm/s)大的污泥颗粒占60％～70％的约束条件，根据式(2)和式(3)可以确定斜管或斜板的最优结构参数范围。在实际应用中，设定管内流速v为3.5mm/s，按照上述约束条件根据式(2)和式(3)可以求解出斜管或斜板的结构参数范围为：长为900-1200mm，斜管或斜板的倾角为30-80°，斜管或斜板的管径/间距为80-100mm，高度范围为600-900mm，其中，斜管或斜板的最优的参数范围是：斜管或斜板的长为900-1000mm，斜管或斜板的倾角为40-60°。
为了布水均匀并不会扰动下沉的污泥，斜管或斜板下面设有布水管。
下部池区间3包括污泥沉降部件7和回流排泥管8，污泥沉降部件7与中间池区间2的底部连接，回流排泥管8设置在污泥沉降部件的下部。下部池区间3为高污泥浓度区域也是沉降区域，整体呈倒梯形结构，沉降区域高度500-2000mm，污泥沉降部件7用于接收从中间池区间2沉降下来的污泥，并将污泥沉降到回流排泥管8。上述污泥沉降部件7为中空的倒梯形结构，倒梯形结构更有利于污泥的沉降。上述倒梯形结构的两侧斜边与中间池区间2的底部平面之间的夹角为10-80°。
上述回流排泥管8的直径或宽度≥200mm，其宽度或直径与下部池区间3的下底面宽度的比值为1:1-1:10，下部池区间3的底坡向回流排泥管8的上边沿的坡度≥0.02。这样的结构，可使下部池区间3的污泥浓度范围为5000-50000mg/L。
上述回流排泥管7的作用是将下沉高浓度污泥直接回流到前端生化池或者方便收集，回流比控制为20％～200％。通过污泥回流可保持沉淀区中的污泥浓度相对稳定，既可以降低回流泵流量，又可以通过回流污泥混合液提高前端生化池的污泥浓度，强化生化作用，达到较好的产水水质，并且节约了回流泵能耗。MBR膜分离区的污泥浓度低，又可以避免高污泥浓度加剧MBR膜污染。
实施例二
该实施例提供了一种使MBR膜组件往复运动的传动系统，该系统包括上述实施例一的MBR膜池结构和基于双臂输出的传动装置，该传动装置设置在MBR膜池结构的上部，通过传动装置中的滑架来支撑MBR膜池结构中的MBR膜组件，通过传动装置中的轨道、滚动轮和变频电机来带动MBR膜组件进行往复运动。运动形式可以为水平往复运行、往复摆动、往复曲线运动等。
上述使膜组件发生往复运动的双臂输出的传动装置的结构如图4和图5所示，所述传动装置包括减速机16、变频电机17、滑架21、传动机构23、轨道20和MBR膜组件22。减速机16与变频电机17连接，通过变频电机17提供输出动力，减速机16的两端分别连接两个传动机构23，两个传动机构23都设置在轨道20的一端，对称安装形成双臂结构，双臂结构可实现大动力传导，传动承载能力强，运行平稳可靠。
滑架21安装在轨道20上，限位轮可以设置在轨道一侧，也可以两侧都设置。限位轮安装在滚轮支撑架上，与滚轮一起形成轮系，滚轮支撑架上提前预留安装限位轮螺栓孔。所述限位轮对所述滑架的移动范围和偏离方向进行限定，通过限位轮的限位作用保证滑架21运动的稳定性及设备运行的可靠性，防止因设备运动中因负载不平衡产生的滑架扭动作用，添加限位轮是为了避免扭动过程中，前端双臂结构受到较大外力的作用导致前端传动系统部件受损，缩短使用寿命。双臂结构加限位轮的设计实现了传动和限位分别由不同部位承担，保障了系统的安全稳定性，延长设备使用寿命。
滑架21包括过渡连接架9和滚动轮19，滑架21的左侧梁和右侧梁的底部分别安装至少1-6个滚动轮19，滚动轮19限位于轨道20上，通过限位可以减缓轨道与滑轮磨损，避免轨道长时间运行发生偏斜，保证膜组器运行过程平稳性及可靠性。
滑架21的左侧梁和右侧梁上部可用于支撑MBR膜组件，本发明所用MBR膜组件可以为中空纤维膜，也可以是平板膜、卷式膜、束式膜的组件型式；轨道20放置于滑架21的左侧梁和右侧梁的正下方，使滚动轮可在轨道20上进行水平往复滚动，从而使MBR膜组件进行水平往复运动，MBR膜组件水平往复运动的频率范围为0.1-1.0Hz，振幅为1cm-20cm，在振幅和频率范围内根据需要可以自由组合。通过MBR膜组件往复运动过程中惯性力的作用，在MBR膜组件的表面水力流速较低的情况下，MBR膜组件表面的剪切效果显著提高，防止毛发碎屑等杂物在膜表面沉积，通过惯性力作用控制膜污染。
本发明实施例提供的一种传动机构23的结构示意图如图5所示，包括连接短轴10、短轴轴承及轴承座11、连杆12、曲轴轴承及轴承座13、曲轴14、联轴器15和底座18。联轴器15的特征为刚性联轴器，确保两端连杆运动保持一致性，避免两端连杆运动过程中出现偏角，一旦出现偏角大于1°，则会使系统发生故障。上述连杆12的长度与MBR膜组件的运动幅值之间的比值大于4，减速机输出轴的中心高与后端滑架的中心高偏差不大于5cm。双端输出轴提高了运动刚度，开端进行大支点输出，提高了设备的运行刚度并提高设备运行的稳定性能。
联轴器15通过连接短轴连接于减速机16两侧，并与曲轴轴承及轴承座13连接，轴承座与底座连接，曲轴连接臂与连接短轴连接，连接短轴两侧分别与短轴轴承及轴承座连接，轴承座与过渡连接架连接。
本发明不限于应用在市政污水处理替代MBR，还包括其他领域的固液分离等，如应用于厌氧、混凝、物料浓缩等高固含量的工艺上。
综上所述，本发明实施例的MBR膜池结构根据水力学和污泥沉降原理，经过巧妙计算和设计，充分利用污泥在膜池中分层现象，因势利导，在竖直方向的空间布局上形成不同污泥浓度的膜分离区和沉降区。在膜池纵向方向上形成上层的低污泥浓度区，中层分离区和下层的高污泥浓度区，且使MBR膜组器处于上层低污泥浓度区域，有利于减轻膜污染速率，显著增强膜污染控制效果，增加了MBR膜系统运行的长期稳定性；并使系统的回流管道布置在下层高污泥浓度区域，在到达同等回流效果的情况下，可以减小回流比，降低回流能耗。
本发明的MBR膜结构可以实现无氧环境下高效控制膜污染，长久耐用，也可以有效回收或排放浓缩污泥液体，可以应用于特殊环境中的固液分离。如：在厌氧缺氧环境中膜分离系统的使用；混凝沉淀固液分离效率；特种物料分离。
采用双臂输出的传动结构，可实现大动力传导，传动承载能力强，设备抗冲击性强，运行稳定性提高，寿命长久，便于设备放大工程化应用。滑架侧梁底部安装限位滚动轮，通过限位可以减缓轨道与滑轮磨损，避免轨道长时间运行发生偏斜，保证膜组器运行过程平稳性及可靠性，同时使系统的方向控制部分与动力驱动部分分别由2个部件实现，可使系统的使用寿命大大延长。
独特的膜结构形式，可使MBR系统控制膜污染的能耗节省50-80％，也可实现无氧环境下高效控制膜污染，长久耐用，也可以有效回收或排放浓缩液，可以应用在特殊环境中的固液分离。如：在厌氧缺氧环境中膜分离系统的使用；混凝沉淀固液分离效率；特种物料分离。独特的MBR膜池形结构及布水设计，便于膜池内形成上下分层的低污泥浓度的膜分离区和高污泥浓度的污泥沉降区，同时可实现均匀布水，避免一端进水形成平流沉淀效应。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种膜生物反应器膜池结构，其特征在于，包括：从上到下的上部池区间(1)、中间池区间(2)和下部池区间(3)，所述上部池区间(1)的污泥浓度低于所述下部池区间(3)的污泥浓度；
所述上部池区间中设置多个MBR膜组器，所述上部池区间(1)膜反应处理后的污泥传输到所述中间池区间(2)；
所述中间池区间(2)中设置污泥分离部件，所述中间池区间(2)分离处理后的污泥传输到所述下部池区间(3)；
所述下部池区间中设置污泥沉降部件(7)和回流排泥管(8)，所述回流排泥管(8)将所述污泥沉降部件(7)沉降处理后的污泥进行回流。
2.根据权利要求1所述的膜生物反应器膜池结构，其特征在于，所述上部池区间(1)与所述中间池区间(2)的高度比为：1.1:1-5:1，所述中间池区间(2)和下部池区间(3)的高度比为：0.3:1-1.8:1。
3.根据权利要求1所述的膜生物反应器膜池结构，其特征在于，所述MBR膜组器通过悬挂、固定于池壁或通过吊梁方式悬挂于池体中间，每个MBR膜组器中固定有一定数量的帘式MBR膜组件，多个MBR膜组件以一个个文件盒排列插入式固定在MBR膜组器的底部。
4.根据权利要求1至3任一项所述的膜生物反应器膜池结构，其特征在于，所述中间池区间(2)中的污泥分离部件包括多个斜向布置的斜管或斜板(5)，该斜管或斜板(5)的下面设置有多个布水管(6)。
5.根据权利要求4所述的膜生物反应器膜池结构，其特征在于，所述下部池区间(3)中的污泥沉降部件(7)与中间池区间(2)的底部连接，回流排泥管(8)设置在污泥沉降部件(7)的下部，所述下部池区间(3)为沉降区域，整体呈倒梯形结构。
6.根据权利要求5所述的膜生物反应器膜池结构，其特征在于，所述回流排泥管(8)的直径或宽度≥200mm，所述回流排泥管(8)的直径或宽度与下部池区间(3)的下底面宽度的比值为1:1-1:10，下部池区间(3)的底坡向回流排泥管(8)的上边沿的坡度≥0.02。
7.一种使MBR膜组件往复运动的传动系统，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的MBR膜池结构和基于双臂输出的传动装置，所述传动装置设置在MBR膜池结构的上部，所述传动装置中的滑架支撑MBR膜池结构中的MBR膜组件，所述传动装置中的轨道、滚动轮和变频电机带动MBR膜组件进行往复运动。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述传动装置包括减速机、变频电机、滑架、传动机构和轨道，所述减速机与所述变频电机连接，通过所述变频电机提供输出动力，所述减速机的两端分别连接两个传动机构，两个传动机构都设置在所述轨道的一端，对称安装形成双臂结构；
所述滑架安装在所述轨道上，所述轨道的两侧或者一侧设有限位轮，所述限位轮对所述滑架的移动范围和偏离方向进行限定，所述滑架的左侧梁和右侧梁的上部支撑MBR膜组件，所述滑架的左侧梁和右侧梁的底部分别安装多个滚动轮，所述滚动轮在所述轨道上进行水平往复滚动，带动所述MBR膜组件进行水平往复运动。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述传动机构包括连接短轴、短轴轴承及轴承座、连杆、曲轴轴承及轴承座、曲轴、联轴器和底座，所述联轴器为刚性联轴器；
所述联轴器通过连接短轴连接于所述减速机的两侧，并与曲轴轴承及轴承座连接，所述轴承座与所述底座连接，所述曲轴的连接臂与所述连接短轴连接，所述连接短轴的两侧分别与所述短轴轴承及轴承座连接，所述轴承座与所述滑架中的过渡连接架连接；
所述连杆的长度与MBR膜组件的运动幅值之间的比值大于4，所述减速机的输出轴的中心高与后端滑架的中心高偏差不大于5cm。
10.根据权利要求7至9任一项所述的系统，其特征在于，所述膜生物反应器膜池结构中的所述中间池区间中的污泥分离部件中的斜管或斜板的结构参数范围的计算方法，包括：
根据抗污染型MBR最佳污泥浓度、污泥混合液需求的沉淀效率和污泥性质确定污泥颗粒的临界沉降速率u0；
根据污泥沉降原理结合斯托克斯沉降速率Stockes公式，通过已知颗粒粒径计算出污泥颗粒的沉淀速率，即：
式中，Vf为污泥颗粒的沉降速率，ρs为污泥混合液中颗粒组分密度，ρ为液体密度，g为重力加速度常数，L为污泥粒径，μ为介质黏度系数；
在斜管或斜板流场内用Eular法求取任意质点在任一时刻t的轨迹坐标：
x＝ucosθt+c1
其中,微分方程的临界条件是:
式中，x0-污泥初始进入斜管或斜板内的位置，且0<x0<d；c1、c2-积分常数，通过临界条件确定；G-参数，对于斜管或斜板沉淀池G＝8；d-斜管或斜板管径；v-斜管或斜板内水流的平均上升流速；u-污泥的沉降速率；θ-斜管或斜板倾角；
根据式(2)和边界条件(式(3))，求取斜管或斜板沉淀池内的污泥颗粒的沉降速率u
基于斜管或斜板内沉降速率比临界沉降速率u0大的污泥颗粒占比设定比例的约束条件，根据式(2)和式(3)计算出斜管或斜板的结构参数范围，所述斜管或斜板的沉淀效率为所述设定比例。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，设定临界沉降速率u0为0.3mm/s，所述斜管或斜板的沉淀效率为60％～70％，所述斜管或斜板内水流的平均上升流速v为3.5mm/s，按照上述约束条件根据式(2)和式(3)求解出斜管或斜板的结构参数范围为：长为900-1200mm，斜管或斜板的倾角为30-80°，斜管的管径或者斜板的间距为80-100mm，高度范围为600-900mm，其中，斜管或斜板的最优的参数范围是：斜管或斜板长为900-1000mm，斜管或斜板倾角为40-60°。
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