CN110550731A - 一种利用磁力优化螺旋mbr膜组件的多级膜反应装置 - Google Patents

一种利用磁力优化螺旋mbr膜组件的多级膜反应装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置及其污水处理的方法，包括外壳5.1、外壳支撑架5.2、风机7.1和电源2，所述风机7.1出风口设置有曝气管7.2，所述曝气管7.2延伸到外壳5.1底部与微孔曝气头7.3连接，所述微孔曝气头7.3出口上部设置有布气板5.3，所述布气板5.3上设置有一级隔板5.4、二级隔板5.5以及各级膜反应室和抽水系统。本发明使用磁线圈从单支膜组件层面对螺旋MBR膜进行改性优化，利用螺旋磁场线产生的磁场强化MBR膜中活性污泥净化污水与膜过滤的效果，达到促进有机物降解并减缓膜污染的目的；改性后的螺旋MBR膜组件安装位置、数量及多级膜过滤可达到多级处理污水、强化膜过滤效果、减缓膜污染、提升污水出水质量的效果。

Description

一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及到一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置及其污水处理的方法。
背景技术
近年来，MBR膜生物反应器作为一种将膜分离法与生物处理技术结合在一起的一种污水处理工艺，因为其充分利用两种工艺的优点进行互相补充，使得MBR膜生物反应器具有占地小、结构简单、设备集中、抗负荷冲击能力强、无二沉池污泥膨胀问题等优点，所以其被较为广泛应用于城市生活饮用水净化、城市污水处理与利用、工业废水油田废水处理以及海洋船舶污水的处理与利用等领域，但是由于膜本身构造、材质、亲水性等因素；混合液性质如MLSS(污泥浓度)、EPS(胞外聚合物)、絮体结构；运行条件、反应器构造、曝气、HRT(水力停留时间)等因素容易引起膜污染，膜出水率低、膜元件清洗困难、膜寿命缩短等问题。
目前，磁场在污水处理领域中的应用较少，但磁化水处理通过改变水分子结构、增大水体溶解氧、提高微生物酶活性、降低表面张力与增大传质效率等方式对污水的理化及生物性质产生较大影响，可以使污水处理难度降低，但是由于磁处理具有记忆效应、而且磁场水处理目前研究较少，单独使用磁力对于污水中污染物的处理效果较差，磁力只能改变污水中水分子的物理状态与活性污泥絮体状态，对于污染物的直接去除与大幅度增强微生物实际应用中的处理效果并不理想，而使用MBR膜生物反应器对于污水处理效果极佳，但使用与清洗比较复杂。现有技术存在的问题主要有以下几个方面：1膜污染难以解决，在线清洗与离线清洗的操作较为复杂，需要使用特定方法与药剂进行清洗；2磁力处理污水时很难直接起到净化效果，而且很难使用简单可控的方法确定使用的最佳磁力参数；3在MBR中，膜污染往往发生在污泥浓度较高同时生化效果较好的反应装置里，膜污染与生化处理效果两者关系难以调和；4MBR膜改性中使用磁力增强膜组件处理效果的情况较少、因为现有研究难以找到磁力调整与减缓MBR膜污染的合适的结合形式。
发明内容
针对这种情况，本发明提供了一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置及其污水处理的方法，可以调节污水、活性污泥及污染物受磁化的强度，使用多级反应装置达到减缓部分膜污染，增强磁力，多级反应净化污水的效果。这不仅减缓了膜污染的发生，还使得MBR对污染物处理效率得到显著的提升，出水水质明显提高。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，包括外壳5.1，其特征在于：所述外壳5.1顶部设置有外壳支撑架5.2，所述外壳支撑架5.2上设置有风机7.1和电源2，所述电源2设置有与其连接的电源线2.1，所述电源线2.1延伸至外壳固定架5.6，所述风机7.1出风口设置有曝气管7.2，所述曝气管7.2延伸到外壳5.1底部与微孔曝气头7.3连接，所述微孔曝气头7.3出口上部设置有布气板5.3，所述布气板5.3上设置有一级隔板5.4和二级隔板5.5；
所述外壳5.1与一级隔板5.4中间对称设置有多个磁力组合MBR膜6，所述外壳5.1、一级隔板5.4和磁力组合MBR膜6共同构成一级膜反应室3.1；
所述一级隔板5.4与二级隔板5.5中间对称设有多个磁力组合MBR膜6，所述一级隔板5.4、二级隔板5.5和磁力组合MBR膜6共同构成二级膜反应室3.2；
所述二级隔板5.5中间同样设置有磁力组合MBR膜6，所述二级隔板5.5和磁力组合MBR膜6共同构成三级膜反应室3.3；
所述一级膜反应室3.1内的磁力组合MBR膜6顶端设置有一级出水管4.1.1，所述一级出水管4.1.1顶部设置有一级集水盘4.1.2，所述一级集水盘4.1.2上设置有一级抽水管4.1.3，所述一级抽水管4.1.3设置有与其连接的一号抽吸泵1.1，所述一号抽吸泵1.1另一端设置有一级注水管4.1.4，所述一级注水管4.1.4延伸至二级膜反应室3.2；
所述二级膜反应室3.2内的磁力组合MBR膜6顶端设置有二级出水管4.2.1，所述二级出水管4.2.1顶部设置有二级集水盘4.2.2，所述二级集水盘4.2.2上设置有二级抽水管4.2.3，所述二级抽水管4.2.3设置有与其连接的二号抽吸泵1.2，所述二号抽吸泵1.2另一端设置有二级注水管4.2.4，所述二级注水管4.2.4延伸至三级膜反应室3.3；
所述三级膜反应室3.3内的磁力组合MBR膜6顶端设置有三级出水管4.3.1，所述三级出水管4.3.1另一端设置有三号抽吸泵1.3，所述三号抽吸泵1.3出水口设置有总抽水管4.4。
优选的，所述外壳5.1为圆柱状，所述外壳固定架5.2和所述布气板5.3均为圆形。
优选的，所述一级隔板5.4与二级隔板5.5均为空心圆柱状，且所述一级隔板5.4包围在二级隔板5.5外面。
优选的，所述一级集水盘4.1.2和二级集水盘4.2.2均为圆形，所述一级集水盘4.1.2安装高度高于二级集水盘4.2.2，且一级集水盘4.1.2半径大于二级集水盘4.2.2。
优选的，所述磁力组合MBR膜6包括MBR膜6.3、磁力线圈6.2、MBR膜内衬6.1。
优选的，所述MBR膜内衬6.1和磁力线圈6.2均为螺旋型，所述磁力线圈6.2贴合在MBR膜内衬6.1表面，所述MBR膜6.3包裹在磁力线圈6.2外面。
优选的，所述磁力组合MBR膜安装高度低于外壳5.1，所述磁力组合MBR膜均匀设置在一级膜反应室3.1、二级膜反应室3.2、三级膜反应室3.3。
优选的，所述外壳固定架5.6上设置有多个磁力线圈接头2.2，所述磁力线圈接头2.2与对应的磁力线圈6.2连接。
本发明所具有的有益效果为：
1、通过磁场的磁化效应，改变水分子结构，降低污水的水分子粘度，提高水分子活性减少水分子通过MBR膜的难度，减缓膜污染。
2、磁场增强活性污泥产生EPS，通过将蛋白质与多糖作为含水凝聚基质与微生物粘结在一起，促进污泥絮体形成与沉降，减少污水中悬浮物含量并提高活性污泥的抗曝气剪切能力、增大污泥平均粒径、减小污水混合液的粘度，达到减缓MBR膜上凝胶层形成的效果。
3、使用可增减的磁力组合MBR膜与多级膜反应装置达到调节MBR处理装置中污水受到磁力作用的强度与方向，同时可将外层膜反应装置与电源线作为导磁环来减少磁力损失并制造磁力均匀的磁场。
4、在反应装置内中心位置曝气管离外壳地面具有一定距离，可将积累在MBR膜组件框架内部的活性污泥冲刷干净。
5、磁力组合MBR膜是螺旋形MBR膜，不仅可最大程度利用曝气冲刷膜上的凝胶层，也可以将其与螺旋形磁感线结合，提高单个膜组件受到的磁力作用效果。
6、曝气管与间歇开启的抽吸泵配合，可调整反应装置内污水在磁场作用下的流动速率，来调整污水与活性污泥受磁化的时间与接触强度，达到最好的磁化效果即增加出水质量。
7、组合MBR中的磁力组合MBR膜可根据实际污染状况进行位置调整与更换，不仅便于取出清洗，也可延长MBR污水处理装置使用寿命。
8、多级膜反应装置不仅保持最终出水水质，也可减弱后续MBR膜污染，并通过更换一级膜组件达到延长装置使用寿命的效果。
9、利用多级膜反应装置中不同隔室中污水浓度不同，与之适应的微生物处理污水可以达到更好的水质标准。
10、本发明通过将MBR、磁力发生装置与曝气装置结合在一起，形成对MBR的磁化调节作用：进水后，打开吹扫管进行曝气与吹扫，周期性依次开多级抽吸泵依次出水，根据膜污染情况更换膜组件，调节出水质量，增减对称安装的一级膜反应室内磁力组合MBR膜数量，调节磁场强度及方向，增减对称安装的二级膜反应室内磁力组合MBR膜数量，调节磁场强度及方向，增减曝气管曝气强度，根据各级膜反应室出水效果增减抽吸泵出水强度，调节污水磁化时间，根据磁力组合MBR膜污染情况进行MBR膜离线清洗；本发明使用磁线圈从膜组件层面对螺旋MBR膜进行改性优化，利用螺旋磁场线产生的磁场强化MBR中活性污泥与膜过滤的效果，达到促进有机物降解并减缓膜污染的目的；改性后的螺旋MBR膜组件安装位置、数量及多级膜过滤可达到多级处理污水、强化膜过滤效果、减缓膜污染、提升污水出水质量。
附图说明
图1为本发明的侧面结构示意图；
图2为本发明的正面结构示意图；
图3为本发明的俯视结构示意图；
图4为磁力组合MBR膜结构示意图；
图中：1.1一号抽吸泵、1.2二号抽吸泵、1.3三号抽吸泵、2电源、2.1电源线、2.2磁力线圈接头、2.3磁力线圈、3.1一级膜反应室、3.2二级膜反应室、3.3三级膜反应室、4.1.1一级出水管、4.1.2一级集水盘、4.1.3一级抽水管、4.1.4一级注水管、4.2.1二级出水管、4.2.2二级集水盘、4.2.3二级抽水管、4.2.4二级注水管、4.3.1三级出水管、4.4总抽水管、5.1外壳、5.2外壳支撑架、5.3布气板、5.4一级隔板、5.5二级隔板、6磁力组合MBR膜、6.1MBR膜内衬、6.2磁力线圈、6.3 MBR膜、7.1风机、7.2曝气管、7.3微孔曝气头。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-3所示，本发明实施例为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，包括外壳5.1，其特征在于：所述外壳5.1顶部设置有外壳支撑架5.2，所述外壳支撑架5.2上设置有风机7.1和电源2，所述电源2设置有与其连接的电源线2.1，所述电源线2.1延伸至外壳固定架5.6，所述风机7.1出风口设置有曝气管7.2，所述曝气管7.2延伸到外壳5.1底部与微孔曝气头7.3连接，所述微孔曝气头7.3出口上面设置有布气板5.3，所述布气板5.3上设置有一级隔板5.4和二级隔板5.5；
所述外壳5.1与一级隔板5.4中间对称设置有多个磁力组合MBR膜6，所述外壳5.1、一级隔板5.4和磁力组合MBR膜6共同构成一级膜反应室3.1；
所述一级隔板5.4与二级隔板5.5中间对称设有多个磁力组合MBR膜6，所述一级隔板5.4、二级隔板5.5和磁力组合MBR膜6共同构成二级膜反应室3.2；
所述二级隔板5.5中间同样设置有磁力组合MBR膜6，所述二级隔板5.5和磁力组合MBR膜6共同构成三级膜反应室3.3；
所述一级膜反应室3.1内的磁力组合MBR膜6顶端设置有一级出水管4.1.1，所述一级出水管4.1.1顶部设置有一级集水盘4.1.2，所述一级集水盘4.1.2上设置有一级抽水管4.1.3，所述一级抽水管4.1.3设置有与其连接的一号抽吸泵1.1，所述一号抽吸泵1.1另一端设置有一级注水管4.1.4，所述一级注水管4.1.4延伸至二级膜反应室3.2；
所述二级膜反应室3.2内的磁力组合MBR膜6顶端设置有二级出水管4.2.1，所述二级出水管4.2.1顶部设置有二级集水盘4.2.2，所述二级集水盘4.2.2上设置有二级抽水管4.2.3，所述二级抽水管4.2.3设置有与其连接的二号抽吸泵1.2，所述二号抽吸泵1.2另一端设置有二级注水管4.2.4，所述二级注水管4.2.4延伸至三级膜反应室3.3；
所述三级膜反应室3.3内的磁力组合MBR膜6顶端设置有三级出水管4.3.1，所述三级出水管4.3.1另一端设置有三号抽吸泵1.3，所述三号抽吸泵1.3出水口设置有总抽水管4.4。
优选的，所述外壳5.1为圆柱状，所述外壳固定架5.2和所述布气板5.3均为圆形。
优选的，所述一级隔板5.4与二级隔板5.5均为空心圆柱状，且所述一级隔板5.4包围在二级隔板5.5外面。
优选的，所述一级集水盘4.1.2和二级集水盘4.2.2均为圆形，所述一级集水盘4.1.2安装高度高于二级集水盘4.2.2，且一级集水盘4.1.2半径大于二级集水盘4.2.2。
优选的，所述磁力组合MBR膜6包括MBR膜6.3、磁力线圈6.2、MBR膜内衬6.1。
优选的，所述MBR膜内衬6.1和磁力线圈6.2均为螺旋型，所述磁力线圈6.2贴合在MBR膜内衬6.1表面，所述MBR膜6.3包裹在磁力线圈6.2外面。
优选的，所述磁力组合MBR膜安装高度低于外壳5.1，所述磁力组合MBR膜均匀设置在一级膜反应室3.1、二级膜反应室3.2、三级膜反应室3.3。
优选的，所述外壳固定架5.6上设置有多个磁力线圈接头2.2，所述磁力线圈接头2.2与对应的磁力线圈6.2连接。
本实施例具体的操作步骤是这样实现的：
将所述装置组装好，在一级膜反应装置中加入污水，依次打开多级抽吸泵依次出水，根据各级膜反应室出水效果增减抽吸泵出水强度，调节污水磁化时间，增减对称安装的各级膜反应室内磁力组合MBR膜数量，调节磁场强度及方向。净化污水后，打开吹扫管进行曝气与吹扫，根据磁力组合MBR膜污染情况进行MBR膜离线清洗，更换膜组件，调节出水质量，增减曝气管曝气强度。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，包括外壳(5.1)，其特征在于：所述外壳(5.1)顶部设置有外壳支撑架(5.2)，所述外壳支撑架(5.2)上设置有风机(7.1)和电源(2)，所述电源(2)设置有与其连接的电源线(2.1)，所述电源线(2.1)延伸至外壳固定架(5.6)，所述风机(7.1)出风口设置有曝气管(7.2)，所述曝气管(7.2)延伸到外壳(5.1)底部与微孔曝气头(7.3)连接，所述微孔曝气头(7.3)出口上面设置有布气板(5.3)，所述布气板(5.3)上设置有一级隔板(5.4)和二级隔板(5.5)；
所述外壳(5.1)与一级隔板(5.4)中间对称设置有多个磁力组合MBR膜(6)，所述外壳(5.1)、一级隔板(5.4)和磁力组合MBR膜(6)共同构成一级膜反应室(3.1)；
所述一级隔板(5.4)与二级隔板(5.5)中间对称设有多个磁力组合MBR膜(6)，所述一级隔板(5.4)、二级隔板(5.5)和磁力组合MBR膜(6)共同构成二级膜反应室(3.2)；
所述二级隔板(5.5)中间同样设置有磁力组合MBR膜(6)，所述二级隔板(5.5)和磁力组合MBR膜(6)共同构成三级膜反应室(3.3)；
所述一级膜反应室(3.1)内的磁力组合MBR膜(6)顶端设置有一级出水管(4.1.1)，所述一级出水管(4.1.1)顶部设置有一级集水盘(4.1.2)，所述一级集水盘(4.1.2)上设置有一级抽水管(4.1.3)，所述一级抽水管(4.1.3)设置有与其连接的一号抽吸泵(1.1)，所述一号抽吸泵(1.1)另一端设置有一级注水管(4.1.4)，所述一级注水管(4.1.4)延伸至二级膜反应室(3.2)；
所述二级膜反应室(3.2)内的磁力组合MBR膜(6)顶端设置有二级出水管(4.2.1)，所述二级出水管(4.2.1)顶部设置有二级集水盘(4.2.2)，所述二级集水盘(4.2.2)上设置有二级抽水管(4.2.3)，所述二级抽水管(4.2.3)设置有与其连接的二号抽吸泵(1.2)，所述二号抽吸泵(1.2)另一端设置有二级注水管(4.2.4)，所述二级注水管(4.2.4)延伸至三级膜反应室(3.3)；
所述三级膜反应室(3.3)内的磁力组合MBR膜(6)顶端设置有三级出水管(4.3.1)，所述三级出水管(4.3.1)另一端设置有三号抽吸泵(1.3)，所述三号抽吸泵(1.3)出水口设置有总抽水管(4.4)。
2.根据权利要求1所述的一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，其特征在于：所述外壳(5.1)为圆柱状，所述外壳固定架(5.2)和所述布气板(5.3)均为圆形。
3.根据权利要求1所述的一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，其特征在于：所述一级隔板(5.4)与二级隔板(5.5)均为空心圆柱状，且所述一级隔板(5.4)包围在二级隔板(5.5)外面。
4.根据权利要求1所述的一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，其特征在于：所述一级集水盘(4.1.2)和二级集水盘(4.2.2)均为圆形，所述一级集水盘(4.1.2)安装高度高于二级集水盘(4.2.2)，且一级集水盘(4.1.2)半径大于二级集水盘(4.2.2)。
5.根据权利要求1所述的一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，其特征在于：所述磁力组合MBR膜(6)包括MBR膜(6.3)、磁力线圈(6.2)、MBR膜内衬(6.1)。
6.根据权利要求5所述的一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，其特征在于：所述MBR膜内衬(6.1)和磁力线圈(6.2)均为螺旋型，所述磁力线圈(6.2)贴合在MBR膜内衬(6.1)表面，所述MBR膜(6.3)包裹在磁力线圈(6.2)外面。
7.根据权利要求6所述的一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，其特征在于：所述磁力组合MBR膜安装高度低于外壳(5.1)，所述磁力组合MBR膜均匀对称设置在一级膜反应室(3.1)、二级膜反应室(3.2)、三级膜反应室(3.3)。
8.根据权利要求1所述的一种利用磁力优化螺旋MBR膜组件的多级膜反应装置，其特征在于：所述外壳固定架(5.6)上设置有多个磁力线圈接头(2.2)，所述磁力线圈接头(2.2)与对应的磁力线圈(6.2)连接。
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