CN117509998B - 一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理技术领域，具体公开了一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，包括放置箱，所述放置箱内设有旋流式沉淀池和旋转式陶瓷膜处理系统，所述旋流式沉淀池内设有旋流组件，所述旋流式沉淀池包括水力扩散区和集砂区，所述旋流组件位于水力扩散区，所述旋流组件通过支撑组件与旋流式沉淀池连接。本发明采用上述一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，利用陶瓷膜组件在滤液中旋转运行而实现主动式错流过滤，消除膜操作过程中的浓差极化现象，通过膜组件在切向运行过程中产生的剪切力、离心力和滤液湍流，冲刷和清洁膜表面，提高并稳定膜通量，延缓膜污染，灭菌彻底，保证出水浊度。

Description

一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备。

背景技术

应急供水工作是近年来供水行业面临的新挑战，灾害地区的应急供水更是应急救援的重要一环。自然原因产生的灾害，会造成城镇供水系统不同程度的损毁，洪涝灾害会导致水源地取水口受损、自来水厂和水井被淹、供水设施及输配水系统破坏，地面大量泥沙树木、人畜粪便、垃圾、污水、动物尸体、有毒有害化学品也会被洪水冲入水中，造成水质浑浊度增加，水源致病微生物污染和水源有毒有害化学物质污染。

往往引发的污染风险主要有病原微生物、杀虫剂、石油类、有机污染物、重金属、臭味物质和泥沙悬浮物等的污染。最为明显就是水质浊度的增加，洪涝地区往往会产生高浊水，高浊度水通常包含大量的悬浮颗粒，如泥沙、悬浮物和微生物，这些颗粒对水质和水处理过程造成了挑战。灾害地区的应急供水首先要解决的就是高浊度水的处理。

传统的高浊度水处理方法，如沉淀、滤水、絮凝等，通常存在一些缺陷，包括处理速度较慢、维护成本高、化学试剂的使用和废弃物处理问题。目前，超滤工艺可以有效地满足各种地表水标准的浊度去除要求，哪怕是高浊度水，超滤工艺也能有效应对并使出水浊度低于0.3NTU，但是突发性高浊度水会造成短期内超滤膜负荷过高，影响跨膜压差，同时会造成一定的膜污染并且影响出水浊度以及灭菌不彻底。陶瓷膜技术在水处理中已经被广泛应用，因为陶瓷膜具有高抗污染性、耐腐蚀性和长寿命等优点。然而，传统的陶瓷膜处理方法通常受到高浊度水中颗粒的堵塞和污染问题的限制，导致出水浊度和微生物含量不符合排放标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，利用陶瓷膜组件在滤液中旋转运行而实现主动式错流过滤，消除膜操作过程中的浓差极化现象，通过膜组件在切向运行过程中产生的剪切力、离心力和滤液湍流，冲刷和清洁膜表面，提高并稳定膜通量，延缓膜污染，灭菌彻底，保证出水浊度，克服传统陶瓷膜水处理设备易堵塞、难清洗、维护管理繁复等技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，包括放置箱，所述放置箱内设有旋流式沉淀池和旋转式陶瓷膜处理系统，所述旋流式沉淀池内设有旋流组件，所述旋流式沉淀池包括水力扩散区和集砂区，所述旋流组件位于水力扩散区，所述旋流组件通过支撑组件与旋流式沉淀池连接。

优选的，所述旋流式沉淀池底部设有与集砂区连通的排泥管，所述支撑组件位于旋流式沉淀池内部，支撑组件位于水力扩散区与集砂区交界处，所述支撑组件包括支撑台、安装箱，所述旋流组件安装于支撑台上，所述支撑台周向设有均匀分布的支撑杆，所述支撑杆远离支撑台的一端与旋流式沉淀池内壁连接，所述安装箱位于支撑台下方。

优选的，所述旋流组件包括旋流杆、旋流头、旋流叶，所述旋流杆一端设有旋流头，其另一端贯穿支撑台且与支撑台转动连接，所述旋流杆靠近支撑台的一端设有电机一，所述电机一位于安装箱内，所述旋流头周向设有多个均匀分布的旋流叶，所述旋流叶倾斜设于旋流头上。

优选的，所述旋流头的截面为上宽下窄的等腰梯形。

优选的，所述旋转式陶瓷膜处理系统包括安装架、陶瓷膜、转轴，所述安装架两侧均设有陶瓷膜，两侧所述的陶瓷膜内部与安装架之间形成一个中空腔，中空腔底部设有与中空腔连通的集水管，所述集水管一端设有转动连通的出水管，所述出水管一端贯穿放置箱并设有出水阀，所述出水阀与出水管之间设有紫外消毒灯。

优选的，所述转轴外侧周向设有多个均匀分布的卡块，所述安装架底部设有与卡块对应的卡槽，所述卡槽与卡块卡接。

优选的，所述转轴外侧周向设有多个均匀分布的安装架，所述安装架呈扇形，多个均匀分布的安装架组成一个圆形陶瓷膜盘，所述转轴延长度方向设有多个等间隔分布的陶瓷膜盘。

优选的，所述转轴一端贯穿放置箱外壳并设有控制转轴转动的电机二，其另一端与放置箱内壁转动连接。

优选的，所述放置箱一侧设有进水管，所述进水管一端与水泵连接。

本发明所述的一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备的优点和积极效果是：

1、本发明通过旋流组件和旋流沉淀池，对高浊度废水进行旋流，降低高浊水的浊度，减轻旋转式陶瓷膜处理系统的负荷。

2、本发明陶瓷膜在滤液中的程控旋转运行而实现主动式错流过滤，消除膜操作过程中的浓差极化现象，减小膜污染；同时，还增大了膜组件与水的接触面积，灭菌彻底，保证出水浊度，提高过滤效率。

3、本发明通过陶瓷膜旋转在切向运行过程中产生的剪切力、离心力和滤液湍流，冲刷和清洁陶瓷膜表面，提高并稳定膜通量，延缓膜污染，从而克服传统陶瓷膜水处理设备易堵塞、难清洗、维护管理繁复等技术缺陷。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1中一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备放置箱内部结构示意图；

图2为本发明实施例1中一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备放置箱内部侧视图；

图3为本发明实施例1中一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备中的旋流式沉淀池示意图；

图4为本发明实施例1中一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备中的旋流式沉淀池俯视图；

图5为本发明实施例1中一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备中的陶瓷膜盘示意图；

图6为本发明实施例1中一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备中的旋流叶示意图。

附图标记

1、水泵；2、进水管；3、放置箱；4、旋流式沉淀池；5、排泥管；6、陶瓷膜处理系统；7、转动轴；8、陶瓷膜；9、集水管；10、出水管；11、电机二；12、紫外消毒灯；13、出水阀；14、旋流头；15、安装箱；16、支撑台；17、支撑杆；18、旋流叶；19、旋流杆；20、卡块；21、卡槽；22、安装架。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例1

如图1所示，一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，包括放置箱3，放置箱3一侧设有进水管2，进水管2一端与水泵1连接。放置箱3内设有旋流式沉淀池4和旋转式陶瓷膜处理系统6，旋流式沉淀池4锥形设置，旋转式陶瓷膜处理系统6位于旋流式沉淀池4上方，旋转式陶瓷膜处理系统6通过抽吸管与旋流式沉淀连通，抽吸管属于现有技术，图中未示出。旋流式沉淀池4内设有旋流组件，旋流式沉淀池4包括水力扩散区和集砂区，旋流组件位于水力扩散区，旋流组件通过支撑组件与旋流式沉淀池4连接。

旋流式沉淀池4底部设有与集砂区连通的排泥管5，支撑组件位于旋流式沉淀池4内部，支撑组件位于水力扩散区与集砂区交界处，支撑组件包括支撑台16、安装箱15，安装箱15位于支撑台16下方。旋流组件安装于支撑台16上，支撑台16周向设有均匀分布的支撑杆17。如图4所示，支撑杆17远离支撑台16的一端与旋流式沉淀池4内壁连接。支撑台16支撑安装旋流组件，旋流组件旋转带动旋流式沉淀池4内的高浊度水旋转，形成涡流，利用水流旋转产生的离心力实现高密度颗粒和水分离，高密度颗粒被甩向池壁，高密度颗粒在重力作用下滑入集砂区，集砂区内的底泥通过排泥管5排出。

如图3所示，旋流组件包括旋流杆19、旋流头14、旋流叶18，旋流杆19一端设有旋流头14，其另一端贯穿支撑台16且与支撑台16转动连接，旋流杆19靠近支撑台16的一端设有电机一（图中未示出），电机一位于安装箱15内，旋流头14周向设有多个均匀分布的旋流叶18。电机一转动带动旋流杆19转动，旋流杆19与支撑台16贯穿处密封转动，旋流头14在旋流杆19的作用下随旋流杆19转动，旋流叶18扰动高浊度水生成涡流，使水产生离心力能更好的分离高浊度水内的水和浑浊物。旋流叶18倾斜设于旋流头14上，旋流头14的截面为上宽下窄的等腰梯形，更有利于旋流组件转动带动高浊度水产生涡流。

通过旋流组件和旋流式沉淀池4，对高浊度废水进行旋流，除去一部分浑浊物，降低高浊水的浊度，减轻旋转式陶瓷膜处理系统6的负荷。

如图5所示，旋转式陶瓷膜处理系统6包括安装架22、陶瓷膜8、转轴7，安装架22两侧均设有陶瓷膜8，两侧的陶瓷膜8内部与安装架22之间形成一个中空腔，中空腔底部设有与中空腔连通的集水管9，集水管9一端设有转动连通的出水管10，出水管10一端贯穿放置箱3并设有出水阀13，出水阀13与出水管10之间设有紫外消毒灯12。每个安装架22的中空腔底部均设有集水管9，高浊度水通过安装架22两侧的陶瓷膜8过滤，过滤后的水进入中空腔内，滤出的杂质和残渣位于陶瓷膜8上，所有集水管9与出水管10转动连接，集水管9收集过滤后的水进入出水管10，经过紫外消毒灯12消毒后通过出水阀13排出。

转轴7外侧周向设有多个均匀分布的卡块20，安装架22底部设有与卡块20对应的卡槽21，卡槽21与卡块20卡接。

转轴7外侧周向设有多个均匀分布的安装架22，安装架22呈扇形，多个均匀分布的安装架22组成一个圆形陶瓷膜盘，转轴7延长度方向设有多个等间隔分布的陶瓷膜盘。

如图2所示，转轴7一端贯穿放置箱3外壳并设有控制转轴7转动的电机二11，其另一端与放置箱3内壁转动连接。电机二11控制转轴7转动，转轴7转动陶瓷膜8盘随转轴7转动，陶瓷膜8在滤液中的程控旋转运行而实现主动式错流过滤，消除膜操作过程中的浓差极化现象，减小膜污染；同时，还增大了膜组件与水的接触面积，保证出水浊度，提高过滤效率。

通过陶瓷膜8旋转在切向运行过程中产生的剪切力、离心力和滤液湍流，冲刷和清洁陶瓷膜8表面，提高并稳定膜通量，延缓膜污染，从而克服传统陶瓷膜8水处理设备易堵塞、难清洗、维护管理繁复等技术缺陷。

使用时，高浊度水经过水泵1通过进水管2进入旋流式沉淀池4，在旋流式沉淀池4中的旋流组件的作用下形成涡流，利用水流旋转产生的离心力实现高密度颗粒和水分离，高密度颗粒被甩向池壁，沿池壁滑入集砂区，底泥通过排泥管5排出。经过沉淀后的上层清液则在旋转式陶瓷膜8处理系统6抽吸管的抽吸作用下超滤，经过超滤进入到集水管9中，集水管9中的水汇入到出水管10，出水管10内的水再经过紫外消毒灯12消毒后到达出水阀13。利用超滤陶瓷膜8截留99%浊度的特点，其出水可以达到饮用水的要求。

陶瓷膜8组件在转轴7的带动下旋转，多个均匀分布的陶瓷膜8可以交替与原水接触，提高超滤效率；实现主动式错流过滤，消除膜操作过程中的浓差极化现象；通过膜组件在切向运行过程中产生的剪切力、离心力和滤液湍流，冲刷和清洁膜表面，提高并稳定膜通量，延缓膜污染，灭菌彻底，保证出水浊度，从而克服传统平板膜设备易堵塞、难清洗、维护管理繁复等技术缺陷。

实施例2

取高浊度水样经过实施例1中一体化设备处理后，通过《GB/T5750.4-2006生活饮用水标准检验方法感官形状和物理指标》检测浑浊度，通过《GB/T5750.12-2006生活饮用水标准检验方法微生物指标》检测总大肠菌群。出水的检验结果与进水相比，总去除率如表1所示。

表1 高浊水处理结果

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因此，本发明采用上述一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，利用陶瓷膜组件在滤液中旋转运行而实现主动式错流过滤，消除膜操作过程中的浓差极化现象，通过膜组件在切向运行过程中产生的剪切力、离心力和滤液湍流，冲刷和清洁膜表面，提高并稳定膜通量，延缓膜污染，灭菌彻底，保证出水浊度，克服传统陶瓷膜水处理设备易堵塞、难清洗、维护管理繁复等技术缺陷。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，其特征在于：包括放置箱，所述放置箱内设有旋流式沉淀池和旋转式陶瓷膜处理系统，所述旋流式沉淀池内设有旋流组件，所述旋流式沉淀池包括水力扩散区和集砂区，所述旋流组件位于水力扩散区，所述旋流组件通过支撑组件与旋流式沉淀池连接；

所述旋转式陶瓷膜处理系统包括安装架、陶瓷膜、转轴，所述安装架两侧均设有陶瓷膜，两侧所述的陶瓷膜内部与安装架之间形成一个中空腔，中空腔底部设有与中空腔连通的集水管，所述集水管一端设有转动连通的出水管，所述出水管一端贯穿放置箱并设有出水阀，所述出水阀与出水管之间设有紫外消毒灯；

所述转轴外侧周向设有多个均匀分布的卡块，所述安装架底部设有与卡块对应的卡槽，所述卡槽与卡块卡接；

所述旋流组件包括旋流杆、旋流头、旋流叶。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，其特征在于：所述旋流式沉淀池底部设有与集砂区连通的排泥管，所述支撑组件位于旋流式沉淀池内部，支撑组件位于水力扩散区与集砂区交界处，所述支撑组件包括支撑台、安装箱，所述旋流组件安装于支撑台上，所述支撑台周向设有均匀分布的支撑杆，所述支撑杆远离支撑台的一端与旋流式沉淀池内壁连接，所述安装箱位于支撑台下方。

3.根据权利要求1所述的一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，其特征在于：所述旋流杆一端设有旋流头，其另一端贯穿支撑台且与支撑台转动连接，所述旋流杆靠近支撑台的一端设有电机一，所述电机一位于安装箱内，所述旋流头周向设有多个均匀分布的旋流叶，所述旋流叶倾斜设于旋流头上。

4.根据权利要求3所述的一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，其特征在于：所述旋流头的截面为上宽下窄的等腰梯形。

5.根据权利要求1所述的一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，其特征在于：所述转轴外侧周向设有多个均匀分布的安装架，所述安装架呈扇形，多个均匀分布的安装架组成一个圆形陶瓷膜盘，所述转轴延长度方向设有多个等间隔分布的陶瓷膜盘。

6.根据权利要求1所述的一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，其特征在于：所述转轴一端贯穿放置箱外壳并设有控制转轴转动的电机二，其另一端与放置箱内壁转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种旋转式陶瓷膜处理高浊度水的一体化设备，其特征在于：所述放置箱一侧设有进水管，所述进水管一端与水泵连接。