CN111018099B - 一种壳体以及膜生物膜反应器 - Google Patents

一种壳体以及膜生物膜反应器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种壳体以及膜生物膜反应器，属于污水处理技术领域。本申请提供的壳体包括：中空的主体、位于主体第一端的上膜固定组件以及位于主体第二端的下膜固定组件；其中，主体用于容纳膜组件，且上膜固定组件和下膜固定组件用于固定膜组件的位置；上膜固定组件中的至少部分位于主体内部，主体的内壁靠近第一端的位置设置有第一台阶部，上膜固定组件位于主体内部的至少部分的外径大于第一台阶部位置处对应的内径，且第一端与第一台阶部之间的高度差大于等于下膜固定组件的高度。本申请提供的壳体用于膜生物膜反应器，能够提高反应器的高效性和稳定性。

Description

一种壳体以及膜生物膜反应器
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，特别涉及一种壳体以及膜生物膜反应器。
背景技术
进入21世纪，我国开始了快速城镇化进程，大部分城市的水环境面临着诸如水污染状况加剧、水质恶化、饮用水源地污染加重、水资源短缺等多方面的威胁，污水处理技术得到迅速发展，尤其是生物处理工艺，其中的新型水处理技术——膜生物膜反应器(MBfR)技术的效果与成本最为突出，被较多应用于O2、H2、CH4的利用与转化，实现生物法污水处理。但是膜组件表面的生物膜生长过程中，由于膜组件各部分所处的水环境条件存在差异性，导致生物膜厚度不一、无法均匀附着，受水流剪切力影响较大的局部易先发生脱落，而后极易引发大面积脱落，降低MBfR的高效性和稳定性。
发明内容
本申请主要解决的技术问题是提供一种壳体以及膜生物膜反应器，提高膜生物膜反应器的高效性和稳定性。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：
提供一种壳体，用于膜生物膜反应器，包括：中空的主体、位于主体第一端的上膜固定组件以及位于主体第二端的下膜固定组件；其中，主体用于容纳膜组件，且上膜固定组件和下膜固定组件用于固定膜组件的位置；上膜固定组件中的至少部分位于主体内部，主体的内壁靠近第一端的位置设置有第一台阶部，上膜固定组件位于主体内部的至少部分的外径大于第一台阶部位置处对应的内径，且第一端与第一台阶部之间的高度差大于等于下膜固定组件的高度。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：
提供一种膜生物膜反应器，包括：壳体和膜组件；膜组件包括多个膜单元，位于主体内部，且两端分别与上膜固定组件和下膜固定组件固定连接。
本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供的壳体用于膜生物膜反应器，上膜固定组件位于主体内部的至少部分可以沿主体的内壁下滑至第一台阶部，而且第一端与第一台阶部之间的高度差大于等于下膜固定组件的高度，从而使膜组件下端有充足的安装空间，进而方便快捷地将下膜固定组件与膜组件固定连接。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1为本申请壳体一实施方式的结构示意图；
图2为本申请膜生物膜反应器一实施方式的结构示意图；
图3为中空膜丝在第一气动软管腔体内均匀分布一实施方式的结构示意图；
图4为膜生物膜反应器组装方法一实施方式的流程示意图；
图5为与图4中组装方法各步骤对应的一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为本申请壳体一实施方式的结构示意图，如图1所示，本实施方式提供的壳体10用于膜生物膜反应器，包括：中空的主体101、位于主体101第一端1011的上膜固定组件102以及位于主体101第二端1012的下膜固定组件103；其中，主体101用于容纳膜组件，且上膜固定组件102和下膜固定组件103用于固定膜组件的位置；上膜固定组件102中的至少部分位于主体101内部，主体101的内壁靠近第一端1011的位置设置有第一台阶部1013，上膜固定组件102位于主体101内部的至少部分的外径d1大于第一台阶部1013位置处对应的内径d2，且第一端1011与第一台阶部1013之间的高度差h1大于等于下膜固定组件103的高度h2。本实施方式中的主体101的横截面可以为多种形状，例如圆形、多边形等，优先为圆形。
本实施方式提供的壳体10壳体用于膜生物膜反应器，上膜固定组件102位于主体101内部的至少部分可以沿主体101的内壁下滑至第一台阶部1013，而且第一端1011与第一台阶部1013之间的高度差h1大于等于下膜固定组件103的高度h2，从而当上膜固定组件102位于主体101内部的至少部分沿主体101的内壁下滑至第一台阶部1013时，膜组件下端有充足的安装空间，进而方便快捷地将下膜固定组件103与膜组件固定连接。
进一步地，请继续参阅图1，本实施方式提供的壳体10的上膜固定组件102包括：上配气盘1022、密封盖1021和固定件1023。
具体地，上配气盘1022至少部分位于主体101内部，其上设置有多个第一通气通道(未标示)，一第一通气通道用于与一膜组件的膜单元固定连接；其中，上配气盘1022内部设置有第一空腔10221，上配气盘1022面向下膜固定组件103一侧设置有多个第一配气孔10222，上配气盘1022远离下膜固定组件103一侧设置有上进气孔10223，第一配气孔10222通过第一空腔10221与上进气孔10223连通，一第一配气孔10222与上进气孔10223连通形成一第一通气通道；上配气盘1022远离下膜固定组件103一侧设置有凸起10224，上进气孔10223贯穿凸起10224；其中，本实施方式中的主体101的横截面可以为多种形状，例如圆形、多边形等，优先为圆形，相应地，上配气盘1022位于主体101内部的至少部分的横截面也为与主体101的横截面相匹配的圆形、多边形等；膜单元与第一通气通道固定连接的位置即为第一配气孔10222，即膜单元的一端插入第一配气孔10222，形成密封连接，第一配气孔10222与膜单元固定连接的位置均采用气密材料制备，例如PU材质的气动快速插头作为第一配气孔10222，与之匹配的PU材质的气动软管作为膜单元一端的外部配件，安装时直接把膜单元一端的气动软管直接插入气动快速插头即可，如此设计可以实现膜单元的快速安装和更换。本实施方式第一通气通道连通上进气孔10223与第一配气孔10222，膜组件的一端与第一配气孔10222密封连接，如此设计能够保证待反应气体从上进气孔10223进入反应器之后能够一直沿密封的第一通气通道进入膜单元，进而为实现无泡曝气提供稳定的气源。
密封盖1021与第一端1011固定连接，密封盖1021对应凸起10224的位置对应设置有开口，凸起10224穿设于开口；密封盖1021的开口与凸起10224相互匹配，且紧密接触，例如开口的内壁和凸起10224的外壁均为光滑平面，以实现密封盖1021与上配气盘1022的固定密封连接。
固定件1023套设于凸起10224外围，以使得密封盖1021与上配气盘1022固定连接；凸起10224与固定件1023相互匹配，例如凸起10224外壁可以有外螺纹，固定件1023内壁可以有与外螺纹匹配的内螺纹，从而实现密封盖1021与上配气盘1022的固定密封连接。
当然，在其他实施例中，上配气盘1022的结构也可为其他，例如，上配气盘1022内设置有多个独立的第一通气通道，此时上配气盘1022内部设置有多个独立的第一空腔10221，上配气盘1022面向下膜固定组件103一侧设置有多个第一配气孔10222，上配气盘1022远离下膜固定组件103一侧设置有多个上进气孔10223，一个上进气孔10223通过一个第一空腔10221与一个第一配气孔10222连通以形成一个第一通气通道。又例如，上配气盘1022内设置有多个相互连通的第一通气通道，此时上配气盘1022内部设置有一个第一空腔10221，上配气盘1022面向下膜固定组件103一侧设置有多个第一配气孔10222，上配气盘1022远离下膜固定组件103一侧设置有多个上进气孔10223，一个上进气孔10223通过第一空腔10221与一个第一配气孔10222连通以形成一个第一通气通道。
本实施方式的上膜固定组件102的上配气盘1022可以沿主体101的内壁下滑至第一台阶部1013，使膜组件下端有充足的安装空间，从而方便快捷地将下膜固定组件103与膜组件固定连接，然后将上配气盘1022上滑至第一端1011，如此设计可以保证膜组件在壳体10内部呈直立状态，优化膜组件的空间布局，使膜组件各部分所处的水环境条件一致，从而实现生物膜在每一膜单元表面均匀附着、厚度一致。
进一步地，请继续参阅图1，本实施方式提供的壳体10的主体101的第一端1011包括向远离主体101的内壁方向延伸的第一延伸部1015，密封盖1021与第一延伸部1015接触并固定连接。其中，壳体10还包括上密封件(图中未示出)，位于密封盖1021与第一延伸部1015相互接触的位置之间。其中，密封盖1021与第一延伸部1015对应位置处可以设置有相同形状、相同直径的开孔，例如圆形的螺栓孔，以使用与之匹配的固定件例如圆形螺栓将密封盖1021与第一延伸部1015固定连接。其中，位于密封盖1021与第一延伸部1015相互接触的位置之间的密封件可以为各种密封垫圈，例如橡胶密封垫圈等。当然，在其他实施例中，也可采用卡扣等方式将密封盖1021与第一延伸部1015固定连接，或者，主体101的内壁厚度较厚时，也可不设置第一延伸部1015，密封盖1021可以直接与主体101固定。
本实施方式设置第一延伸部1015与密封盖1021固定连接，两者中间设置上密封件，或者不设置第一延伸部1015，密封盖1021直接与主体101固定，两者中间设置上密封件，可以实现反应器的密封，提高反应器的稳定性。
进一步地，请继续参阅图1，本实施方式提供的壳体10的主体101的内壁靠近第二端1012的位置设置有第二台阶部1014，下膜固定组件103中的至少部分位于主体101内部，且与第二台阶部1014抵顶。其中，下膜固定组件103包括下配气盘1031，至少部分位于主体101内部，且与第二台阶部1014抵顶，其上设置有多个第二通气通道(图中未示出)，一第一通气通道、一第二通气通道用于与一膜单元固定连接。其中，下配气盘1031内部设置有第二空腔10311，下配气盘1031面向上膜固定组件102一侧设置有多个第二配气孔10312，下配气盘1031远离上膜固定组件102一侧设置有下进气孔10313，第二配气孔10312通过第二空腔10311与下进气孔10313连通，一第二配气孔10312与下进气孔10313连通形成一第二通气通道。本实施方式中的主体101的横截面可以为多种形状，例如圆形、多边形等，优先为圆形，相应地，下配气盘1031位于主体101内部的至少部分的横截面也为与主体101的横截面相匹配的圆形、多边形等；膜单元与第二通气通道固定连接的位置即为第二配气孔10312，即膜单元的另一端插入第二配气孔10312，形成密封连接，第二配气孔10312与膜单元固定连接的位置均采用气密材料制备，例如PU材质的气动快速插头作为第二配气孔10312，与之匹配的PU材质的气动软管作为膜单元另一端的外部配件，安装时直接把膜单元另一端的气动软管直接插入气动快速插头即可，如此设计可以实现膜单元的快速安装和更换。本实施方式的下膜固定组件103同时起到壳体10的第二端1012的密封盖的作用，在其他实施方式中，下膜固定组件103可以包括单独的下配气盘和单独的下密封盖，单独的下配气盘用于与上配气盘1022一起固定连接膜组件，单独的下密封盖用于密封主体101的第二端1012。
当然，在其他实施例中，下配气盘1031的结构也可为其他，例如，下配气盘1031内设置有多个独立的第二通气通道，此时下配气盘1031内部设置有多个独立的第二空腔10311，下配气盘1031面向上膜固定组件102一侧设置有多个第二配气孔10312，下配气盘1031远离上膜固定组件102一侧设置有多个进气孔10313，一个下进气孔10313通过一个第二空腔10311与一个第二配气孔10312连通以形成一个第二通气通道。又例如，下配气盘1031内设置有多个相互连通的第二通气通道，此时下配气盘1031内部设置有一个第二空腔10311，下配气盘1031面向上膜固定组件102一侧设置有多个第二配气孔10312，下配气盘1031远离上膜固定组件102一侧设置有多个下进气孔10313，一个下进气孔10313通过第二空腔10311与一个第二配气孔10312连通以形成一个第二通气通道。
本实施方式设置第二台阶部1014，可以对下膜固定组件103起到限位作用，限定下膜固定组件103上移的位置，如此设计能够保证下膜固定组件103的顺利安装，进一步提高反应器的稳定性。本实施方式下膜固定组件103可以完全取下，待上配气盘1022沿主体101的内壁下滑至第一台阶部1013时，膜组件下端有充足的安装空间，进而方便快捷地将下膜固定组件103与膜组件固定连接，提高反应器的高效性。而且第二通气通道连通下进气孔10313与第二配气孔10312，膜组件的另一端与第二配气孔10312密封连接，如此设计能够保证待反应气体从下进气孔10313进入反应器之后能够一直沿密封的第二通气通道进入膜单元，为实现无泡曝气提供稳定的气源。
进一步地，请继续参阅图1，本实施方式提供的壳体10的主体101的第二端1012包括向远离主体101的内壁方向延伸的第二延伸部1016，下配气盘1031包括凸出于第二端1012的部分，且此凸出部分与第二延伸部1016接触并固定连接。其中，壳体10还包括下密封件(图中未示出)，位于下配气盘1031与第二延伸部1016相互接触的位置之间。其中，下配气盘1031的凸出部分与第二延伸部1016对应位置处可以设置有相同形状、相同直径的开孔，例如六边形的螺栓孔，以使用与之匹配的螺栓将下配气盘1031与第二延伸部1016固定连接。其中，位于下配气盘1031与第二延伸部1016相互接触的位置之间的密封件可以为各种密封垫圈，例如橡胶密封垫圈等。当然，在其他实施例中，也可采用卡扣等方式将下配气盘1031与第二延伸部1016固定连接，或者，主体101的内壁厚度较厚时，也可不设置第二延伸部1016，下配气盘1031可以直接与主体101固定。
本实施方式设置第二延伸部1016与下配气盘1031固定连接，两者中间设置下密封件，或者不设置第二延伸部1016，下配气盘1031直接与主体101固定，两者中间设置下密封件，可以实现反应器的密封，提高反应器的稳定性。而且，本实施方式密封盖1021与第一延伸部1015的固定件可以延伸至第二延伸部1016与下配气盘1031的凸出部分相对应的位置，即可以用同一个固定件同时固定连接密封盖1021、第一延伸部1015、第二延伸部1016与下配气盘1031，进一步提高反应器的稳定性。
进一步地，请继续参阅图1，本实施方式提供的壳体10位于上膜固定组件102和下膜固定组件103之间的主体101上设置有进水口1017和出水口1018，且进水口1017相对出水口1018靠近下膜固定组件103。
本实施方式进水口1017的位置比出水口1018更靠近下膜固定组件103，即进水口1017的位置比出水口1018的位置更低，如此设置能够保证进入反应器的污水一直被后续进入的污水搅动，避免污水中的脏物沉积在反应器底部，不能得到及时的过滤或者降解，从而提高反应器的高效性。而且出水口1018还可以兼作出气口，避免在主体101上设置更多的开口，提高反应器的稳定性。
请结合图1参阅图2，图2为本申请膜生物膜反应器一实施方式的结构示意图，如图2所示，本申请提供的膜生物膜反应器100包括上述任一实施例中的壳体10和膜组件20，其中膜组件20包括多个膜单元，位于主体101内部，且两端分别与上膜固定组件102和下膜固定组件103固定连接。
本实施方式提供的膜生物膜反应器100的膜组件20两端分别与上膜固定组件102和下膜固定组件103固定连接，如此可以保证膜组件20在壳体10内部呈直立状态，避免了因膜组件20过长导致固定后在主体101内部呈现弯曲状态的情况发生，优化了膜组件20的空间布局，使膜组件20各部分所处的水环境条件一致，改善了膜组件20的水力流场，有益于生物膜附着在膜组件20表面的过程中受到均匀的水力剪切力，从而实现生物膜的均匀附着，降低生物膜在水流剪切力的作用下大面积脱落的概率，同时，可以通过控制水力剪切力的大小，实现对整个生物膜厚度的均一化调控。
进一步地，请继续参阅图2，本实施方式提供的膜生物膜反应器100的膜组件20包括多个膜单元，膜单元包括多根两端开口的中空膜丝201、第一气动软管202和第二气动软管203；其中，中空膜丝201的膜壁上分布有多个微孔，中空膜丝201的两端分别插入并固定于第一气动软管202和第二气动软管203中，例如采用胶粘的方式将中空膜丝201的两端分别插入并粘贴于第一气动软管202和第二气动软管203中。其中，多根中空膜丝201的两端分别在第一气动软管202和第二气动软管203的腔体内均匀分布。当然，中空膜丝201在第一气动软管202或者第二气动软管203腔体内可以相互接触，接触处可能有轻微挤压。请参阅图3，图3为中空膜丝在第一气动软管腔体内均匀分布一实施方式的结构示意图，其中中空膜丝201在第一气动软管202腔体内均匀分布。
本实施方式提供的膜生物膜反应器100的膜单元包括两端开口的中空膜丝201，其膜壁上分布有多个微孔，如此设置可以使待反应气体在膜腔内高度分散并通过膜壁上的微孔扩散到污水中，在不产生宏观形式气泡的前提下，将气体直接传递到污水中，极大地提高了气体的利用效率，提高了膜生物膜反应器100的高效性。
请结合图1和图2参阅图4和图5，图4为膜生物膜反应器组装方法一实施方式的流程示意图，图5为图4中步骤S101-步骤S106对应的一实施方式的结构示意图。本申请提供的膜生物膜反应器100的组装方法包括如下步骤：
S101，将调整好长度的中空膜丝201两端分别插入并固定于第一气动软管202和第二气动软管203中，形成膜单元；具体地，请参阅图5a；
S102，将膜单元一端插入第一配气孔10222；具体地，请参阅图5b；
S103，将上配气盘1022沿主体101内壁下滑至第一台阶部1013；具体地，请参阅图5c；
S104，将膜单元另一端插入第二配气孔10312；具体地，请参阅图5d；
S105，将上配气盘1022沿主体101内壁上滑至第一端1011；具体地，请参阅图5e；
S106，放置上密封件(图中未示出)、密封盖1021、固定件1023、下密封件(图中未示出)、密封盖1021与主体101之间的固定件和下膜固定组件103与主体101之间的固定件，将上膜固定组件102和下膜固定组件103分别与主体101固定连接；具体地，请参阅图5f。
本实施方式提供的安装方法可以保证膜组件在膜生物膜反应器100内部呈直立状态，避免了因膜组件过长导致固定后在主体101内部呈现弯曲状态的情况发生，优化了膜组件的空间布局，改善了膜组件水力流场，有益于生物膜在附着过程中受到均匀的水力剪切力，从而实现生物膜的均匀附着，降低生物膜在水流剪切力的作用下大面积脱落的概率，同时，可以通过控制水力剪切力的大小，实现对整个生物膜厚度的均一化调控。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种壳体，用于膜生物膜反应器，包括：
中空的主体、位于所述主体第一端的上膜固定组件以及位于所述主体第二端的下膜固定组件，其中，所述主体用于容纳膜组件，且所述上膜固定组件和所述下膜固定组件用于固定所述膜组件的位置，所述上膜固定组件中的至少部分位于所述主体内部，所述主体的内壁靠近所述第一端的位置设置有第一台阶部，所述上膜固定组件位于所述主体内部的至少部分的外径大于所述第一台阶部位置处对应的内径，且所述第一端与所述第一台阶部之间的高度差大于等于所述下膜固定组件的高度，所述主体的所述内壁靠近所述第二端的位置设置有第二台阶部，所述下膜固定组件中的至少部分位于所述主体内部，且与所述第二台阶部抵顶；
所述上膜固定组件包括上配气盘，所述至少部分位于所述主体内部，其上设置有多个第一通气通道，一所述第一通气通道用于与一所述膜组件的膜单元固定连接；
所述下膜固定组件包括下配气盘，至少部分位于所述主体内部，且与所述第二台阶部抵顶，其上设置有多个第二通气通道，一所述第一通气通道、一所述第二通气通道用于与一所述膜单元固定连接；
位于所述上膜固定组件和所述下膜固定组件之间的所述主体上设置有进水口和出水口，且所述进水口相对所述出水口靠近所述下膜固定组件。
2.根据权利要求1所述的壳体，其中，
所述上配气盘内部设置有第一空腔，所述上配气盘面向所述下膜固定组件一侧设置有多个第一配气孔，所述上配气盘远离所述下膜固定组件一侧设置有上进气孔，所述第一配气孔通过所述第一空腔与所述上进气孔连通，一所述第一配气孔与所述上进气孔连通形成一所述第一通气通道。
3.根据权利要求2所述的壳体，其中，所述上配气盘远离所述下膜固定组件一侧设置有凸起，所述上进气孔贯穿所述凸起，所述上膜固定组件还包括：
密封盖，与所述第一端固定连接，所述密封盖对应所述凸起的位置对应设置有开口，所述凸起穿设于所述开口；
固定件，套设于所述凸起外围，以使得所述密封盖与所述上配气盘固定连接。
4.根据权利要求3所述的壳体，其中，
所述主体的所述第一端包括向远离所述主体的所述内壁方向延伸的第一延伸部，所述密封盖与所述第一延伸部接触并固定连接。
5.根据权利要求4所述的壳体，其中，所述壳体还包括：
上密封件，位于所述密封盖与所述第一延伸部相互接触的位置之间。
6.根据权利要求1所述的壳体，其中，
所述下配气盘内部设置有第二空腔，所述下配气盘面向所述上膜固定组件一侧设置有多个第二配气孔，所述下配气盘远离所述上膜固定组件一侧设置有下进气孔，所述第二配气孔通过所述第二空腔与所述下进气孔连通，一所述第二配气孔与所述下进气孔连通形成一所述第二通气通道。
7.根据权利要求6所述的壳体，其中，
所述主体的所述第二端包括向远离所述主体的所述内壁方向延伸的第二延伸部，所述下配气盘包括凸出于所述第二端的部分，且所述部分与所述第二延伸部接触并固定连接。
8.根据权利要求7所述的壳体，其中，所述壳体还包括：
下密封件，位于所述下配气盘与所述第二延伸部相互接触的位置之间。
9.一种膜生物膜反应器，其中，包括：
权利要求1-8任一项所述的壳体；
膜组件，包括多个膜单元，位于所述主体内部，且两端分别与所述上膜固定组件和所述下膜固定组件固定连接。
10.根据权利要求9所述的膜生物膜反应器，其中，所述膜单元包括：
多根两端开口的中空膜丝、第一气动软管和第二气动软管；所述中空膜丝的膜壁上分布有多个微孔，所述中空膜丝的两端分别插入并固定于所述第一气动软管和所述第二气动软管中。
11.根据权利要求10所述的膜生物膜反应器，其中，
多根所述中空膜丝的两端分别在所述第一气动软管和所述第二气动软管的腔体内均匀分布。
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