CN115594363B - 一种膜组器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种膜组器，包括外箱，外箱内底部设有曝气机构，曝气机构上部设有膜组件，曝气机构穿过外箱一侧侧壁固定连接有曝气管，膜组件穿过外箱一侧侧壁固定连接有产水管，产水管一侧固定接通有药洗管，膜组件与曝气机构之间还设有填料机构，填料机构包括填料箱、固定连接在填料箱底部的填料箱网板以及盛装在填料箱内的填料颗粒，填料颗粒密度大于水的密度，该装置解决了填料颗粒散布在污水中无法快速自动收集和制造填料颗粒所用材料密度不大于水的密度而造成填料颗粒与膜片擦洗力度不够以及填料浪费的问题。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种膜组器。
背景技术
超滤膜技术是目前在废水处理领域最常见、也是最简便有效的技术之一，其具有结构简单、操作方便，出水水质好、投资成本低等众多优点。
膜组器(又称膜堆或膜箱)是应用超滤膜技术进行污水处理的一种浸没式膜生物反应器。
现有技术中专利文献号为CN102276054A的中国专利文件公开了一种浸没板式膜生物反应器组件，包括平板膜组件和曝气装置，平板膜组件是由若干膜元件、锁片依次连续锁接并安装于布有径向导水孔的中心净水出口接管上而构成的膜滤锁合件，以及安装于膜滤锁合件两端的连接端板组成，污水通过膜元件间缝隙进入，膜元件截留了水中的悬浮颗粒物，污泥杂质等污染物，使出水变澄清，但是在污水处理过程中，由于污泥的堵塞现象，造成膜元件进水通道不畅，膜通量变小。系统产水时产水管形成负压，使得膜元件上容易结成泥饼，导致跨膜压差升高，产水量下降。
现有技术中专利文献号为CN215855334U公开了一种MBB生物填料耦合陶瓷平板膜生化反应装置，其中一体化膜组件内部填充有生物填料，生物填料在曝气作用下，与膜片表面发生强力摩擦，能够有效阻止污染物在膜表面的富集，减少过滤周期内膜通量的衰减，提高了膜的有效运行时间，实现膜片的免清洗功能，该装置中的生物填料的密度接近于水，那么曝气管路在曝气工作时，在体积相同的情况下，由于物体密度越小惯性量越小，因此，生物填料在水流带动下对膜片的撞击力较小，生物填料与膜片表面的摩擦力较小，擦洗力度不够导致擦洗效果较差，并且，由于生物填料散布于一体化膜组件内，导致一体化膜组件在清理时不能快速简单的将生物填料自动收集取出，从而带来一体化膜组件清理的不便。
现有技术中专利文献号为CN215855337U的中国专利文件公开了一种膜生物反应器，包括污水处理池，污水处理池内填充擦洗填料，采用不易污堵的平板膜组件并增加擦洗填料的设计，进一步提高膜生物反应器的抗污染性，但是，如果擦洗填料密度小于或者等于水，那么在曝气装置曝气工作时，在体积相同的情况下，由于物体密度越小惯性量越小，因此，擦洗填料在水流带动下对膜组件的撞击力较小，擦洗填料与膜组件表面的摩擦力较小，擦洗力度不够导致擦洗效果较差，并且，由于擦洗填料散布于污水处理池内，导致污水处理池清理时不能快速简单的将擦洗填料自动收集取出，从而带来污水处理池清理的不便。
上述现有技术由于将填料散布在装置内，导致部分填料聚集在装置边缘处或者曝气孔以下位置，这部分填料难以参与到膜片的擦洗过程中，造成填料材料的浪费。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种膜组器，解决了现有技术中存在的问题，该装置解决了填料颗粒散布在污水中无法快速自动收集和制造填料颗粒所用材料密度不大于水的密度而造成填料颗粒与膜片擦洗力度不够以及填料浪费的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种膜组器，包括外箱，外箱内底部设有曝气机构，曝气机构上部设有膜组件，曝气机构穿过外箱一侧侧壁固定连接有曝气管，膜组件穿过外箱一侧侧壁固定连接有产水管，产水管一侧固定接通有药洗管，膜组件与曝气机构之间还设有填料机构，填料机构包括填料箱、固定连接在填料箱底部的填料箱网板以及盛装在填料箱内的填料颗粒，填料颗粒密度大于水的密度。
优选地，外箱包括两侧对称设置的侧板、靠近产水管一侧的产水管连接板、靠近曝气管一侧的曝气管连接板、位于外箱顶部的外箱网板以及位于外箱底部的底板。
优选地，外箱网板上均布有细密网孔，填料箱网板上均布有细密网孔，细密网孔直径小于填料颗粒。
优选地，填料颗粒为圆形，且为弹性橡胶材料制成，弹性橡胶材料的密度大于水的密度。
优选地，填料颗粒表面开设有盲孔，盲孔长度小于填料颗粒半径的长度。
优选地，膜组件包括位于其中间位置的中心出水管、若干套接在中心出水管上的膜片以及套接在中心出水管上并且将膜片锁住的锁环，产水管连接板靠上侧开设有大小和数量与中心出水管对应的产水管连接孔，产水管连接板靠下侧开设有与填料箱大小对应的进出口。
优选地，曝气机构包括通气管和与通气管固定连通的曝气通道，曝气通道均布有若干曝气孔，曝气管连接板靠下侧开设有大小与通气管对应的曝气管连接孔。
优选地，侧板位于外箱内侧固定连接有支撑轨，填料箱顶部靠近侧板的两侧固定连接有滑道，滑道与支撑轨滑动连接。
优选地，滑道为截面为倾斜的Y形状，滑道顶部两支其中一支中间折弯形成弧形折弯角，另一支倾斜形成导向斜面。
优选地，支撑轨截面为小刀状，其刀柄部设有弧形凸点，弧形凸点顶部圆弧与弧形折弯角底部圆弧相切，并形成线接触。
优选地，中心出水管与产水管通过三通接头固定连接，曝气管、产水管以及药洗管上均设有阀门。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下几点有益效果：
1.本发明提供一种膜组器，该装置通过在曝气机构和膜组件之间设置填料机构，填料机构内设置填料颗粒，能够使得填料颗粒在曝气产生的气泡和水流带动下，与膜片外表面碰撞摩擦，填料颗粒对膜片外表面进行冲刷，使得膜片外表面聚集的污泥和污染物脱落，同时填料颗粒与膜片外表面的碰撞摩擦也使得膜片产生震动，使得膜片外表面聚集的污泥和污染物更加容易脱落，能够有效阻止污泥和污染物在膜片外表面的富集，减少过滤周期内膜通量的衰减，提高了膜效率，延长了洗膜周期，该结构还能够使填料颗粒全部参与到膜片擦洗过程中，减少了填料机构内的填料量，提高了填料颗粒的利用率，降低使用成本。
2.本发明提供一种膜组器，该装置通过在外箱顶部设置外箱网板，在填料箱底部设置填料箱网板，外箱网板上的细密网孔能够阻挡向上喷射的填料颗粒，填料颗粒失去曝气的水流带动产生的动能后，在重力的作用下往下回落，填料箱网板上的细密网孔能够承载下落的填料颗粒，使填料颗粒落于填料箱内，再被曝气机构向上喷出，在外箱内的外箱网板和填料箱网板之间形成循环运动，使全部的填料颗粒都参与对全部的膜片都进行擦洗，防止填料颗粒抛出外箱或者落于曝气孔以下位置，保证填料颗粒的擦洗效果。
3.本发明提供一种膜组器，该装置中填料颗粒的密度大于水的密度，在体积相同的情况下，填料颗粒的密度越大其运动时的惯性量越大，工作时填料颗粒对膜片的撞击力越强，填料颗粒和膜片外表面之间的摩擦力越大，使得膜片外表面的擦洗效果增强。
4.本发明提供一种膜组器，该装置通过在填料颗粒表面开设有盲孔，盲孔长度小于填料颗粒半径的长度，盲孔使填料颗粒偏离圆心，使填料颗粒在曝气产生的气泡和水流的带动下向上移动时因偏心而转动，能够减小其在水中移动时所受到的阻力，加快填料颗粒的运动速度，进一步增强填料颗粒对膜片的撞击力和摩擦力，还增加了膜片被填料颗粒撞击后的震动幅度，使膜片表面的污染物更容易脱落，提高污水处理的工作效率。
5.本发明提供一种膜组器，该装置通过在侧板内侧设置支撑轨，在填料箱顶部靠近侧板的两侧设置滑道，滑道和支撑轨滑动连接，且滑道为截面为倾斜的Y形状，滑道顶部两支其中一支中间折弯形成弧形折弯角，支撑轨截面为小刀状，其刀柄部设置弧形凸点，弧形凸点顶部圆弧与弧形折弯角底部圆弧相切，并形成线接触，使得支撑轨将滑道支撑起，使得抽屉形状的填料机构能够沿着侧板上的支撑轨推进拉出。
6.本发明提供一种膜组器，该装置通过弧形凸点顶部圆弧与弧形折弯角底部圆弧相切，两者形成线接触，能够减小接触面积，也就是减小了两者之间相对运动时产生的摩擦力，使得填料机构从外箱一侧推进拉出时更加省力。
7.本发明提供一种膜组器，该装置通过将滑道设置成截面为倾斜的Y形状，滑道顶部两支其中一支中间折弯形成弧形折弯角，另一支倾斜形成导向斜面，导向斜面对填料颗粒起到导向作用，能够使靠近侧板的填料颗粒由上向下落在导向斜面上时，填料颗粒会沿着斜面斜向下滚入填料箱内。
附图说明
图1为本发明外箱外立体图的结构示意图。
图2为本发明外箱内立体图的结构示意图。
图3为本发明外箱内平面图的结构示意图。
图4为本发明外箱立体图的结构示意图。
图5为本发明外箱另一视角立体图的结构示意图。
图6为本发明填料机构立体图的结构示意图。
图7为本发明膜组件立体图的结构示意图。
图8为本发明侧板立体图的结构示意图。
图9为本发明产水管连接板立体图的结构示意图。
图10为本发明曝气管连接板立体图的结构示意图。
图11为本发明曝气机构立体图的结构示意图。
图12为本发明外箱与填料机构的安装位置示意图。
图13为本发明图12中A处局部放大图的结构示意图。
图14为本发明支撑轨平面图的结构示意图。
图15为本发明滑道平面图的结构示意图。
图16为本发明中心出水管立体图的结构示意图。
图17为本发明膜片平面图的结构示意图。
图18为本发明锁环平面图的结构示意图。
图19为本发明填料颗粒平面图的结构示意图。
图中：1-外箱、2-曝气管、3-产水管、4-药洗管、5-阀门、6-三通接头、7-膜组件、8-填料机构、9-曝气机构、10-侧板、11-产水管连接板、12-外箱网板、13-底板、14-曝气管连接板、15-填料箱、16-把手、17-填料箱网板、18-滑道、19-填料颗粒、20-中心出水管、21-锁环、22-膜片、23-支撑轨、24-进出口、25-产水管连接孔、26-曝气管连接孔、27-曝气通道、28-通气管、29-弧形凸点、30-弧形折弯角、31-导向斜面、32-产水孔、33-产水通道、34-盲孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1-19对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种膜组器，包括外箱1，外箱1内底部设有曝气机构9，曝气机构9上部设有膜组件7，曝气机构9穿过外箱1一侧侧壁固定连接有曝气管2，曝气管2接通外部进风装置，能够对外箱1底部进行曝气，膜组件7穿过外箱1一侧侧壁固定连接有产水管3，产水管接通外部抽水装置，抽水装置抽水时，产水管3向外抽水形成负压，污水经过膜组件7过滤后产生的净水流向产水管3，产水管3一侧固定接通有药洗管4，在反洗操作时，药洗管4内的药物经产水管3和膜组件7进入外箱1内，对膜组器进行清洗，膜组件7与曝气机构9之间还设有填料机构8，填料机构8包括填料箱15、固定连接在填料箱15底部的填料箱网板17以及盛装在填料箱15内的填料颗粒19，填料颗粒19密度大于水的密度，填料箱15远离外箱1一侧固定连接有把手16，填料机构8为抽屉形状，能够在外箱1靠近产水管3的侧壁自由推进拉出，通过将填料机构8设置成抽屉形式，在填料箱15底部设置填料箱网板17，使得装置停止曝气时，填料颗粒19落于填料箱15内，实现填料颗粒19的自动收集工作，在清洗装置时，只需要将自动收集好填料颗粒19的填料机构8从外箱1一侧拉出即可，曝气管2、产水管3以及药洗管4上均设有阀门5，通过在填料箱15底部设置填料箱网板17，使得曝气机构9在曝气时，向上喷射的气泡在网状的填料箱网板17的分割下形成更为细小均匀的气泡，提高污水处理效果，使用时，外部进风装置向曝气管2内进风，使得曝气机构9在外箱1底部曝气，气泡与水流向上流动，经填料箱网板17向上喷射，将填料箱15内的填料颗粒19向上喷出，带有动能的填料颗粒19与膜组件7碰撞摩擦，填料颗粒19对膜组件7进行冲刷，使得膜组件7表面聚集的污泥和污染物脱落，同时填料颗粒19与膜组件7的碰撞摩擦也使得膜组件7产生震动，使得膜组件7表面聚集的污泥和污染物更加容易脱落，能够有效阻止污泥和污染物在膜组件7表面的富集，减少过滤周期内膜通量的衰减，提高了膜的有效运行时间，实现膜片的免清洗功能，当外部抽水装置启动时，产水管3向外抽水形成负压，污水经过膜组件7过滤后产生的净水流向产水管3，然后被排出，实现过滤产水。
外箱1包括两侧对称设置的侧板10、靠近产水管3一侧的产水管连接板11、靠近曝气管2一侧的曝气管连接板14、位于外箱1顶部的外箱网板12以及位于外箱1底部的底板13，使用时，曝气机构9穿过曝气管连接板14后，且膜组件7和填料机构8穿过产水管连接板11后，此时外箱1只有顶部外箱网板12能够进出污水和空气，因此污水由顶部外箱网板12进入外箱1内，而且，外箱四周封闭能够使底部曝气产生的水流和气泡不会向四周散溢，保证水流和气泡向上的喷射。
外箱网板12上均布有细密网孔，填料箱网板17上均布有细密网孔，细密网孔直径小于填料颗粒19，填料颗粒19为圆形，填料颗粒19表面固定连接有翼片34，翼片34为月牙形薄片，填料颗粒19和翼片34都为弹性橡胶材料制成，填料颗粒19设计成圆形和采用弹性橡胶材料制成都是为了防止膜片22表面的损伤，填料颗粒19表面开设有盲孔34，盲孔34长度小于填料颗粒19半径的长度，盲孔34使填料颗粒19偏离圆心，使填料颗粒19在曝气产生的气泡和水流的带动下向上移动时因偏心而转动，能够减小其在水中移动时所受到的阻力，弹性橡胶材料的密度大于水的密度，使填料颗粒19从膜片22的底部运动到膜片22顶部，再在重力作用下落回到填料箱网板17，如此循环，能够使外箱内的膜片都被填料颗粒19擦洗，使用时，外箱网板12上的细密网孔能够阻挡向上喷射的填料颗粒19，填料颗粒19失去曝气的水流带动产生的动能后，在重力的作用下往下回落，填料箱网板17上的细密网孔能够承载下落的填料颗粒19，使填料颗粒19落于填料箱15内，再被曝气机构9向上喷出，在外箱1内形成循环运动，当停止曝气时，填料颗粒19落于填料箱15内，完成填料颗粒19的自动收集，另一方面，向上喷射的气泡在网状的填料箱网板17的分割下形成更为细小均匀的气泡。
膜组件7包括位于其中间位置的中心出水管20、若干套接在中心出水管20上的膜片22以及套接在中心出水管20上并且将膜片22锁住的锁环21，锁环21将膜片22固定在中心出水管20上，膜片22采用专利文献号为CN211800055U所公开的流道板及采用该流道板的膜片，中心出水管20的管身上开设有产水孔32，膜片22中间设有产水通道33，产水孔32位置与产水通道33相对应，中心出水管20与产水管3通过三通接头6固定连接，产水管连接板11靠上侧开设有大小和数量与中心出水管20对应的产水管连接孔25，产水管连接板11靠下侧开设有与填料箱15大小对应的进出口24，使用时，污水经过膜片22的过滤，产生的净水经产水孔32流向中心出水管20，再排出。
曝气机构9包括通气管28和与通气管28固定连通的曝气通道27，曝气通道27均布有若干曝气孔，曝气管连接板14靠下侧开设有大小与通气管28对应的曝气管连接孔26，使用时，外部进风装置向曝气管2内进风，进风经通气管28向多个曝气通道27通气，高压空气经曝气孔向上曝气，将气泡和水流向上喷射。
侧板10位于外箱1内侧固定连接有支撑轨23，填料箱15顶部靠近侧板10的两侧固定连接有滑道18，滑道18与支撑轨23滑动连接，滑道18为截面为倾斜的Y形状，滑道18顶部两支其中一支中间折弯形成弧形折弯角30，另一支倾斜形成导向斜面31，导向斜面31对填料颗粒19起到导向作用，能够使靠近侧板的填料颗粒19由上向下落在导向斜面31上时，填料颗粒19会沿着斜面斜向下滚入填料箱15内，支撑轨23截面为小刀状，其刀柄部设有弧形凸点29，弧形凸点29顶部圆弧与弧形折弯角30底部圆弧相切，并形成线接触，使用时，填料机构8在进出外箱1时，弧形凸点29顶部圆弧与弧形折弯角30底部圆弧相切，两者所形成的线接触减小了接触面积，也就是减小了两者之间相对运动时产生的摩擦力，两者接触使得支撑轨23将滑道18支撑起，使得抽屉形状的填料机构8能够沿着侧板10上的支撑轨23推进拉出，便于自动收集好的填料颗粒19取出后设备的清洗，同时，由于填料颗粒19需要曝气机构9对其曝气后向上喷出，因此需要将填料箱15四周密封，而此处弧形凸点29顶部圆弧与弧形折弯角30底部圆弧相切，并形成线接触，起到密封的作用，且将填料机构8推到底后，其与外箱1内壁接触后也是密封的，因此，弧形凸点29顶部圆弧与弧形折弯角30底部圆弧相切同时起到密封的作用。
工作原理：外部进风装置向曝气管2内进风，使得曝气机构9在外箱1底部曝气，气泡与水流向上流动，经填料箱网板17向上喷射，将填料箱15内的填料颗粒19向上喷出，带有动能的填料颗粒19与膜片22外表面碰撞摩擦，填料颗粒19对膜片22外表面进行冲刷，使得膜片22外表面聚集的污泥和污染物脱落，同时填料颗粒19与膜片22外表面的碰撞摩擦也使得膜片22产生震动，使得膜片22外表面聚集的污泥和污染物更加容易脱落，能够有效阻止污泥和污染物在膜片22外表面的富集，减少过滤周期内膜通量的衰减，提高了膜的有效运行时间，实现膜片的免清洗功能，当外部抽水装置启动时，产水管3向外抽水形成负压，污水经过膜组件7上的膜片22过滤后产生的净水流向产水管3，然后被排出，实现过滤产水，当曝气停止时，填料颗粒19落于填料箱15内，完成填料颗粒19的自动收集，曝气再次启动时，填料箱15内的填料颗粒19依旧全部参与膜片22外表面的擦洗；
其中，曝气机构9穿过曝气管连接板14后，且膜组件7和填料机构8穿过产水管连接板11后，此时外箱1只有顶部外箱网板12能够进出污水和空气，因此污水由顶部外箱网板12进入外箱1内，而且，外箱四周封闭能够使底部曝气产生的水流和气泡不会向四周散溢，保证水流和气泡向上的喷射；
其中，外箱网板12上的细密网孔能够阻挡向上喷射的填料颗粒19，填料颗粒19失去曝气的水流带动产生的动能后，在重力的作用下往下回落，填料箱网板17上的细密网孔能够承载下落的填料颗粒19，使填料颗粒19落于填料箱15内，再被曝气机构9向上喷出，在外箱1内形成循环运动，当停止曝气时，填料颗粒19落于填料箱15内，完成填料颗粒19的自动收集，另一方面，向上喷射的气泡在网状的填料箱网板17的分割下形成更为细小均匀的气泡；
其中，填料机构8在进出外箱1时，弧形凸点29顶部圆弧与弧形折弯角30底部圆弧相切，两者所形成的线接触减小了接触面积，也就是减小了两者之间相对运动时产生的摩擦力，两者接触使得支撑轨23将滑道18支撑起，使得抽屉形状的填料机构8能够沿着侧板10上的支撑轨23推进拉出，便于自动收集好的填料颗粒19取出后设备的清洗，同时，由于填料颗粒19需要曝气机构9对其曝气后向上喷出，因此需要将填料箱15四周密封，而此处弧形凸点29顶部圆弧与弧形折弯角30底部圆弧相切，并形成线接触，起到密封的作用，且将填料机构8推到底后，其与外箱1内壁接触后也是密封的，因此，弧形凸点29顶部圆弧与弧形折弯角30底部圆弧相切同时起到密封的作用。
Claims (3)
1.一种膜组器，包括外箱(1)，所述外箱(1)内底部设有曝气机构(9)，所述曝气机构(9)上部设有膜组件(7)，所述曝气机构(9)穿过外箱(1)一侧侧壁固定连接有曝气管(2)，所述膜组件(7)穿过外箱(1)一侧侧壁固定连接有产水管(3)，所述产水管(3)一侧固定接通有药洗管(4)，其特征在于：所述膜组件(7)与曝气机构(9)之间还设有填料机构(8)，所述填料机构(8)包括填料箱(15)、固定连接在所述填料箱(15)底部的填料箱网板(17)以及盛装在所述填料箱(15)内的填料颗粒(19)，所述填料颗粒(19)密度大于水的密度；
所述外箱(1)包括两侧对称设置的侧板(10)、靠近所述产水管(3)一侧的产水管连接板(11)、靠近所述曝气管(2)一侧的曝气管连接板(14)、位于所述外箱(1)顶部的外箱网板(12)以及位于所述外箱(1)底部的底板(13)；
所述外箱网板(12)上均布有细密网孔，所述填料箱网板(17)上均布有细密网孔，所述细密网孔直径小于填料颗粒(19)；
所述填料颗粒(19)为圆形，且为弹性橡胶材料制成，所述弹性橡胶材料的密度大于水的密度；
所述填料颗粒(19)表面开设有盲孔(34)，所述盲孔(34)长度小于填料颗粒(19)半径的长度；
所述侧板(10)位于外箱(1)内侧固定连接有支撑轨(23)，所述填料箱(15)顶部靠近侧板(10)的两侧固定连接有滑道(18)，所述滑道(18)与支撑轨(23)滑动连接；
所述滑道(18)为截面为倾斜的Y形状，所述滑道(18)顶部两支其中一支中间折弯形成弧形折弯角(30)，另一支倾斜形成导向斜面(31)；
所述支撑轨(23)截面为小刀状，其刀柄部设有弧形凸点(29)，所述弧形凸点(29)顶部圆弧与弧形折弯角(30)底部圆弧相切，并形成线接触。
2.根据权利要求1所述膜组器，其特征在于：所述膜组件(7)包括位于其中间位置的中心出水管(20)、若干套接在所述中心出水管(20)上的膜片(22)以及套接在所述中心出水管(20)上并且将膜片(22)锁住的锁环(21)，所述产水管连接板(11)靠上侧开设有大小和数量与中心出水管(20)对应的产水管连接孔(25)，所述产水管连接板(11)靠下侧开设有与填料箱(15)大小对应的进出口(24)。
3.根据权利要求1所述膜组器，其特征在于：所述曝气机构(9)包括通气管(28)和与所述通气管(28)固定连通的曝气通道(27)，所述曝气通道(27)均布有若干曝气孔，所述曝气管连接板(14)靠下侧开设有大小与通气管(28)对应的曝气管连接孔(26)。
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