CN110498503A - 一种智慧应用型mbr污水处理教学仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧应用型MBR污水处理教学仪器，属于教学仪器技术领域。该教学仪器包括折叠支架和教学仪器主体，折叠支架包括由横杆和纵杆组成的平面框架、竖直设于横杆端部的槽板和与槽板转动连接的支撑腿；教学仪器主体采用透明材质，其包括箱体和设于箱体内的均质调节池、缺氧池、好氧MBR膜池、进气主管、集水管、回流管、清水池和控制间，均质调节池内设有潜水搅拌机和潜污泵，缺氧池内设有通过管道与潜污泵相连的竖直空心导流管、提供反硝化细菌的第一碳纤维生物填料和第一曝气管，好氧MBR膜池内设有提供硝化菌的第二碳纤维生物填料、第二曝气主管、MBR平板膜组件。本发明集成度高，可以系统地演示展现污水处理过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种教学仪器，具体涉及一种智慧应用型MBR污水处理教学仪器，属于教学仪器技术领域。
背景技术
在高校、职业教育学校及科研单位中，给水排水工程专业和环境工程专业及其相关专业开设的有关污水处理课程中，教师授课相关内容主要还是依赖于课本上的理论知识，教学过程枯燥乏味且不便于学生的直观认识和快速理解。随着社会经济的发展，以及教育本身的不断进步与提高，近年来，针对实验教学及科学研究而开发的污水处理中小型装置层出不穷，但这些装置多为独立处理单元模型，集成度低，无法系统地演示展现污水处理过程，此外，这些装置通常都是固定设于特定实验室内的实验台上，这将使得教学演示需要在专门的实验室内进行，且装置不使用时还会占用大量的空间，使用及收纳不灵活。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种智慧应用型MBR污水处理教学仪器，该教学仪器将调节池、缺氧池、好氧MBR膜池、清水池和控制间集成于一体，可以系统地演示展现污水处理过程，提供观察者对污水处理的直观感性认识，实现理论研究与工程实践的结合。此外，该教学仪器以方便携带的折叠支架作为支撑装置，当需要教学演示时，只需要打开折叠支架并将教学仪器主体卡在平面框架上即可操作，对教学演示地点无限制，当无需使用时，只需要教学仪器主体和折叠后的折叠支架储存在一个较小的空间内即可，使用及收纳灵活方便。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种智慧应用型MBR污水处理教学仪器，包括折叠支架和教学仪器主体，所述折叠支架包括平面框架、支撑腿和槽板，所述平面框架包括两根平行设置的横杆和两根平行设置的纵杆，各纵杆均设于两根横杆之间，各横杆的端部均固定有竖直设置的槽板，槽板的槽口朝向横杆方向，槽板位于平面框架外的槽壁顶部位于横杆顶部上方，槽板位于平面框架内的槽壁顶部与横杆顶部齐平，槽板的底端位于横杆底部下方；所述支撑腿设有4根，各支撑腿分别与各槽板转动连接，其中，位于平面框架同侧的两根支撑腿之间均连接有与纵杆平行的固定杆；所述教学仪器主体采用透明材质，教学仪器主体包括箱体和设于箱体内的均质调节池、缺氧池、好氧MBR膜池、回流管、清水池和控制间，所述均质调节池内设有潜水搅拌机和潜污泵，潜水搅拌机通过推动搅拌作用保证稳定的进水水质，潜污泵用于将均质调节池内的污水提升至缺氧池中，所述缺氧池内设有导流管、第一碳纤维生物填料和第一曝气管，导流管为竖直设置的空心管，导流管通过管道与潜污泵相连，第一碳纤维生物填料用作反硝化微生物附着的载体，第一曝气管位于缺氧池底部，第一曝气管通过第一进气管与风机相连通，第一进气管上设有第一气体流量调节阀，所述好氧MBR膜池通过流动口与缺氧池连通，好氧MBR膜池内设有第二碳纤维生物填料、进气主管、第二曝气主管、MBR平板膜组件和集水管，所述第二碳纤维生物填料用作硝化微生物附着的载体，所述进气主管一端通过管道与风机相连，另一端与第一进气管和第二进气管均连通，所述第二曝气主管位于MBR平板膜组件下方，第二曝气主管通过第二进气管与进气主管相连通，第二进气管上设有第二气体流量调节阀，所述MBR平板膜组件竖直设置，MBR膜组件中的膜腔均通过管道与集水管相连通，所述集水管设于好氧MBR膜池顶部，集水管通过出水管与清水池相连通，出水管上设有自吸泵；所述回流管一端与好氧MBR膜池相连通，另一端与缺氧室上部相连通，回流管上设有回流泵；所述控制间内设有控制器，控制器与潜水搅拌机、潜污泵、第一气体流量调节阀、第二气体流量调节阀、自吸泵、风机均电连接。
作为优选方案，所述第二曝气管包括第二曝气主管和沿着第二曝气主管长度方向上均匀间隔设置的若干个相互平行的第二曝气支管，第二曝气支管与第二曝气主管垂直，第二曝气支管的一端与第二曝气主管连通，另一端封闭。
作为进一步优选方案，所述第二曝气支管底部设有两排沿第二曝气管长度方向交错间隔分布的曝气孔，各曝气孔与相应管道纵截面最底端之间的弧长所对应的圆心角均为45°。
作为优选方案，所述控制间内还设有用于监测调节进气流量的气体流量计、用于监测调节好氧MBR膜池出水流量的液体流量计和用于监测好氧MBR膜池出水压力的压力表。
作为优选方案，所述折叠支架还包括四组转动组件，四组转动组件两两分别设于平面框架的相对两侧，其中，位于平面框架同侧的转动组件之间均连接有与纵杆平行的连接杆，所述转动组件包括第一连接杆、第二连接杆和弹簧，第一连接杆与第二连接杆铰接，第一连接杆远离第二连接杆的一端与纵杆铰接，第二连接杆远离第一连接杆的一端与固定杆铰接，弹簧两端分别与第一连接杆和第二连接杆固连，当支撑腿转动到与横杆垂直位置时，第一连接杆和第二连接杆位于同一直线上。通过设置转动组件，当支撑腿转动到与横杆垂直位置固定后，转动组件、平面框架和支撑腿之间可以形成三面稳定结构，能够提高折叠支架在教学仪器使用过程中的稳定性，防止支撑腿在很小的外力冲击下就发生向内转动的折叠。此外，转动组件中弹簧的设置还可以在支撑腿的折叠过程中起到缓冲作用，避免支撑腿完全折叠至平面框架的瞬间与平面框架发生的冲击碰撞，从而延长折叠支架的使用寿命。
作为优选方案，所述支撑腿内设有沿支撑腿长度方向贯穿设置的内腔，所述折叠支架还包括可调节底座，可调节底座包括底座、调节杆和减振底盘，所述底座与支撑腿底部连接，底座上设有竖直贯穿的内螺纹孔，所述调节杆上设有外螺纹，调节杆通过内螺纹孔与底座螺纹连接，所述减震底盘固设于调节杆的底部，减振底盘采用橡胶材质。通过设置可调节底座可以对各支撑腿与地面的距离进行调节，以保持平面框架上的教学仪器主体在各种地面环境下的水平，适用性广；此外，调节底座中减震底盘的设置不仅可以减轻折叠支架在使用过程中产生的震动，而且可以增大与地面的摩擦力，防止折叠支架在使用过程中发生滑动。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中的教学仪器主体的主视图；
图3是本发明中的教学仪器主体的俯视图；
图4是图3中A-A向的剖视图；
图5是图3中B-B向的剖视图；
图6是本发明中的教学仪器主体右壁面的结构示意图；
图7是本发明中的膜组件的主视图；
图8是图7中C-C向的剖视图；
图9是本发明中的第二曝气支管的结构示意图；
图10是本发明中的第二曝气支管的结构示意图；
图11是本发明中的折叠支架在使用过程中的结构示意图；
图12是图9的局部放大图；
图13是本发明折叠支架在打开过程中的结构示意图；
图14是本发明折叠支架在打开过程中的结构示意图；
图15是本发明中的可调节底座的结构示意图；
附图标记：
10.平面框架 11.横杆 12.纵杆 20.固定杆 30.支撑腿 31.内腔 40.连接杆51.第一连接杆 52.第二连接杆 53.弹簧 60.可调节底座 61.底座 62.调节杆63.减振底盘70.槽板 71.槽口 72.槽板位于平面框架外的槽壁 73.槽板位于平面框架内的槽壁 80.均质调节池 81.潜水搅拌机 82.潜污泵 900.缺氧池 910.导流管 920.第一进气管 921.第一气体流量调节阀 930.第一曝气管 940.流动口 1000.好氧MBR膜池 1010.进气主管1020.第二进气管 1021.第二气体流量调节阀 1030.第二曝气管 1031.第二曝气主管1032.第二曝气支管 1033.曝气孔 1040.MBR平板膜组件 1050.集水管 1060.硅胶管 110.回流管 120.控制间121.出水管 122.自吸泵 123.风机 124.控制器 125.气体流量计126.液体流量计 127.压力表 130.清水池 140.箱体
具体实施方式
结合图1至图15，详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
如图1至图15所示，一种智慧应用型MBR污水处理教学仪器，包括折叠支架和教学仪器主体；
所述折叠支架包括平面框架10、槽板70、支撑腿30、转动组件和可调节底座60；
所述平面框架10包括两根平行设置的横杆11和两根平行设置的纵杆12，各纵杆12均设于两根横杆11之间，各横杆11的端部均固定有竖直设置的槽板70；
所述槽板的槽口71朝向横杆11方向，槽板位于平面框架外的槽壁72顶部位于横杆11顶部上方，槽板位于平面框架内的槽壁73顶部与横杆11顶部齐平，槽板70的各槽壁底端均位于横杆11底部下方；
所述支撑腿30设有4根，各支撑腿30内均设有沿支撑腿30长度方向贯穿设置的内腔31，各支撑腿30分别与各槽板70转动连接，其中，各支撑腿30可在相对应的槽板70和横杆11之间转动，位于平面框架10同侧的两根支撑腿30之间均连接有固定杆20，固定杆20与纵杆12平行；
所述转动组件设有四组，四组转动组件两两分别位于平面框架10的相对两侧，其中，位于平面框架10同侧的两组转动组件之间均连接有连接杆40，连接杆40与纵杆12平行，所述转动组件包括第一连接杆51、第二连接杆52和弹簧53，第一连接杆51与第二连接杆52铰接，第一连接杆51远离第二连接杆52的一端与纵杆12铰接，第二连接杆52远离第一连接杆51的一端与固定杆20铰接，弹簧53两端分别与第一连接杆51和第二连接杆52固连，当支撑腿30转动到与横杆11垂直位置时，第一连接杆51和第二连接杆52位于同一直线上；
所述可调节底座60包括底座61、调节杆62和减振底盘63，所述底座61与支撑腿30底部连接，所述底座61上设有竖直贯穿的内螺纹孔，所述调节杆62上设有外螺纹，调节杆62通过内螺纹孔与底座61螺纹连接，所述减震底盘固设于调节杆62的底部，减振底盘63采用橡胶材质；
所述教学仪器主体采用透明材质，教学仪器主题包括箱体140、设于箱体140内的均质调节池80、缺氧池900、好氧MBR膜池1000、回流管110、清水池130和控制间120；
所述均质调节池80内设有潜水搅拌机81和潜污泵82，潜水搅拌机81通过推动搅拌作用不仅可以使进水均匀混合，保证稳定的进水水质，而且还可以避免污染物质的沉积；潜污泵82用于将均质调节池80内的污水提升至缺氧池900中；
所述缺氧池900内设有导流管910、第一碳纤维生物填料、第一进气管920和第一曝气管930，导流管910为竖直设置的空心管，导流管910通过管道与潜污泵82相连，第一碳纤维生物填料作为反硝化微生物附着的载体，以使反硝化微生物在其上附着形成生物膜并进行生长繁殖，第一曝气管930位于缺氧池900底部，第一曝气管930通过第一进气管920与风机相连通，第一进气管920上设有第一气体流量调节阀921；调节第一气体流量调节阀921使缺氧池900内保持缺氧状态，并定期向缺氧室内投放碳源如乙酸钠，缺氧室中的反硝化菌利用碳源将污水中的亚硝氮和硝氮通过反硝化作用转化为N2从而去除污水中的N元素；
所述好氧MBR膜池1000通过设于缺氧池900右侧壁的流动口940与缺氧池900连通，好氧MBR膜池1000内设有第二碳纤维生物填料、进气主管1010、第二进气管1020、第二曝气管1030、MBR平板膜组件1040和集水管1050，所述第二碳纤维生物填料作为硝化微生物附着的载体，以使硝化微生物在其上附着形成生物膜并进行生长繁殖，所述进气主管1010一端通过管道与风机123相连，另一端与第一进气管920和第二进气管1020均连通，所述第二曝气管1030位于MBR平板膜组件1040下方，第二曝气管1030通过第二进气管1020与进气主管1010相连通，第二进气管1020上设有第二气体流量调节阀1021，所述第二曝气管1030包括第二曝气主管1031和沿着第二曝气主管1031长度方向上均匀间隔设置的若干个相互平行的第二曝气支管1032，第二曝气支管1032与第二曝气主管1031垂直，第二曝气支管1032的一端与第二曝气主管1031连通，另一端封闭，第二曝气支管底部设有两排沿第二曝气支管长度方向交错间隔分布的曝气孔1033，其中，各曝气孔与相应管道纵截面最底端之间的弧长所对应的圆心角均为45°；所述MBR平板膜组件1040竖直设置，MBR膜组件中的膜腔均通过硅胶管1060与集水管1050相连通；所述集水管1050设于好氧MBR膜池1000顶部，集水管1050通过出水管121与清水池130相连通，出水管121上设有自吸泵122；
所述回流管110一端与设于好氧MBR膜池1000侧壁的回流口相连通，另一端与缺氧室上部相连通；回流管110上设有用于将好氧MBR膜池1000内的污水抽回至缺氧池900的回流泵(图中未示出)；
所述控制间120内设有控制器124，控制器124与潜水搅拌机81、潜污泵82、第一气体流量调节阀921、第二气体流量调节阀1021、自吸泵122、风机123均电连接。
其中，为了便于监测进气和出水情况，所述控制间120内还设有用于检测进气流量的气体流量计125、用于检测好氧MBR膜池1000出水流量的液体流量计126和用于检测好氧MBR膜池1000出水压力的压力表127。
为了便于使用者在手机或者电脑上实时监控整个仪器的运行状况，以利于教学仪器的维护，所述控制间120设置有PLC触摸屏并同时设置GPRS远传及故障报警系统(图中未示出)。
打开折叠支架，使其处于图2所示的使用状态，然后将教学仪器主体卡在平面框架上即可完成教学仪器的组装；废水进水在均质调节池80内均匀混合后由潜污泵82提升至缺氧池900中，缺氧室内的反硝化细菌将污水中的亚硝氮和硝氮通过反硝化作用转化为N2，经过反硝化处理后的污水通过流动口940进入好氧MBR膜池1000内，在第二曝气管1030的持续曝气下，好氧MBR膜池1000内的硝化细菌将污水中的氨氮通过硝化作用转化为硝酸盐，在回流泵的作用下，经硝化处理后的污水通过回流管110回流至缺氧室进行反硝化去氮过程并再次进入好氧MBR膜池1000内循环；在自吸泵122的抽吸作用下，经硝化处理或硝化-反硝化循环处理后的污水经膜组件过滤后成为清液并由膜内腔经硅胶管1060进入集水管1050并最终进入清水池130内。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明教学仪器将调节池、缺氧池900、好氧MBR膜池1000、清水池130和控制间120集成于一体，集成度高且采用透明材质，可以系统地演示展现污水处理过程，提供观察者对污水处理的直观感性认识，实现理论研究与工程实践的结合。
2.本发明教学仪器以方便携带的折叠支架作为支撑装置，当需要教学演示时，只需要打开折叠支架并将教学仪器主体卡在平面框架上即可操作，对教学演示地点无限制，当无需使用时，只需要教学仪器主体和折叠后的折叠支架储存在一个较小的空间内即可，使用及收纳灵活方便。
3.本发明通过在折叠支架中设置转动组件，当支撑腿转动到与横杆垂直位置固定后，转动组件、平面框架和支撑腿之间可以形成三面稳定结构，能够提高折叠支架在教学仪器使用过程中的稳定性，防止支撑腿在很小的外力冲击下就发生向内转动的折叠。此外，转动组件中弹簧的设置还可以在支撑腿的折叠过程中起到缓冲作用，避免支撑腿完全折叠至平面框架的瞬间与平面框架发生的冲击碰撞，从而延长折叠支架的使用寿命。
4.本发明通过在折叠支架中设置可调节底座可以对各支撑腿与地面的距离进行调节，以保持平面框架上的教学仪器主体在各种地面环境下的水平，适用性广；此外，调节底座中减震底盘的设置不仅可以减轻折叠支架在使用过程中产生的震动，而且可以增大与地面的摩擦力，防止折叠支架在使用过程中发生滑动。
5.本发明教学仪器内采用的碳纤维生物填料相比传统涤纶或者丙烯酸材质，微生物的附着量大，活性高且不易脱落。
6.本发明教学仪器通过设置PLC触摸屏并同时设置GPRS远传及故障报警系统，可使使用者在手机或者电脑上实时监控整个仪器的运行状况，以便于教学仪器的维护。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种智慧应用型MBR污水处理教学仪器，其特征在于，包括折叠支架和教学仪器主体，所述折叠支架包括平面框架、支撑腿和槽板，所述平面框架包括两根平行设置的横杆和两根平行设置的纵杆，各纵杆均设于两根横杆之间，各横杆的端部均固定有竖直设置的槽板，槽板的槽口朝向横杆方向，槽板位于平面框架外的槽壁顶部位于横杆顶部上方，槽板位于平面框架内的槽壁顶部与横杆顶部齐平，槽板的底端位于横杆底部下方；所述支撑腿设有4根，各支撑腿分别与各槽板转动连接，其中，位于平面框架同侧的两根支撑腿之间均连接有与纵杆平行的固定杆；所述教学仪器主体采用透明材质，教学仪器主体包括箱体和设于箱体内的均质调节池、缺氧池、好氧MBR膜池、回流管、清水池和控制间，所述均质调节池内设有潜水搅拌机和潜污泵，潜水搅拌机通过推动搅拌作用保证稳定的进水水质，潜污泵用于将均质调节池内的污水提升至缺氧池中，所述缺氧池内设有导流管、第一碳纤维生物填料和第一曝气管，导流管为竖直设置的空心管，导流管通过管道与潜污泵相连，第一碳纤维生物填料用作反硝化微生物附着的载体，第一曝气管位于缺氧池底部，第一曝气管通过第一进气管与风机相连通，第一进气管上设有第一气体流量调节阀，所述好氧MBR膜池通过流动口与缺氧池连通，好氧MBR膜池内设有第二碳纤维生物填料、进气主管、第二曝气主管、MBR平板膜组件和集水管，所述第二碳纤维生物填料用作硝化微生物附着的载体，所述进气主管一端通过管道与风机相连，另一端与第一进气管和第二进气管均连通，所述第二曝气主管位于MBR平板膜组件下方，第二曝气主管通过第二进气管与进气主管相连通，第二进气管上设有第二气体流量调节阀，所述MBR平板膜组件竖直设置，MBR膜组件中的膜腔均通过管道与集水管相连通，所述集水管设于好氧MBR膜池顶部，集水管通过出水管与清水池相连通，出水管上设有自吸泵；所述回流管一端与好氧MBR膜池相连通，另一端与缺氧室上部相连通，回流管上设有回流泵；所述控制间内设有控制器，控制器与潜水搅拌机、潜污泵、第一气体流量调节阀、第二气体流量调节阀、自吸泵、风机均电连接。
2.如权利要求1所述的教学仪器，其特征在于，所述第二曝气管包括第二曝气主管和沿着第二曝气主管长度方向上均匀间隔设置的若干个相互平行的第二曝气支管，第二曝气支管与第二曝气主管垂直，第二曝气支管的一端与第二曝气主管连通，另一端封闭。
3.如权利要求2所述的教学仪器，其特征在于，所述第二曝气支管底部设有两排沿第二曝气管长度方向交错间隔分布的曝气孔，各曝气孔与相应管道纵截面最底端之间的弧长所对应的圆心角均为45°。
4.如权利要求1所述的教学仪器，其特征在于，所述控制间内还设有用于监测调节进气流量的气体流量计、用于监测调节好氧MBR膜池出水流量的液体流量计和用于监测好氧MBR膜池出水压力的压力表。
5.如权利要求1所述的教学仪器，其特征在于，所述折叠支架还包括四组转动组件，四组转动组件两两分别设于平面框架的相对两侧，其中，位于平面框架同侧的转动组件之间均连接有与纵杆平行的连接杆，所述转动组件包括第一连接杆、第二连接杆和弹簧，第一连接杆与第二连接杆铰接，第一连接杆远离第二连接杆的一端与纵杆铰接，第二连接杆远离第一连接杆的一端与固定杆铰接，弹簧两端分别与第一连接杆和第二连接杆固连，当支撑腿转动到与横杆垂直位置时，第一连接杆和第二连接杆位于同一直线上。
6.如权利要求1所述的教学仪器，其特征在于，所述支撑腿内设有沿支撑腿长度方向贯穿设置的内腔，所述折叠支架还包括可调节底座，可调节底座包括底座、调节杆和减振底盘，所述底座与支撑腿底部连接，底座上设有竖直贯穿的内螺纹孔，所述调节杆上设有外螺纹，调节杆通过内螺纹孔与底座螺纹连接，所述减震底盘固设于调节杆的底部，减振底盘采用橡胶材质。
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