CN201603522U - 摇摆式平板膜组件过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种水处理技术领域设备，特别涉及一种吨水耗气量低，充氧利用率高，用于高悬浮物或高污泥浓度的膜生物反应器废水处理领域的摇摆式平板膜组件过滤装置。所述摇摆式平板膜组件过滤装置由顶部的端盖、中部的容置腔、容置腔内设有过滤组件、底部的枢座构成的分离罐、枢接在分离罐顶部端盖上的动力传动机构、设置在分离罐容置腔的底部的曝气机构组成；所述分离罐在动力传动机构的推动下以分离罐底部的枢座为圆点作左右摆动。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水处理技术领域设备，特别涉及一种用于高悬浮物或高污泥浓度的膜生物反应器废水处理领域的摇摆式平板膜组件过滤装置。
背景技术
近年来，随着制膜技术发展和水处理要求不断提高，膜法水处理技术越来越广泛应用在水处理领域中，尤其是高难废水处理领域膜法处理不断得到探索应用。但在应用实践中，尤其是面临高浊度、高活性污泥浓度等场合使用时，传统的浸入式超滤膜过滤装置面临污堵速度快，清洗周期短、常规清洗效果恢复性差和运行动力消耗高等难题。随着膜技术使用领域延伸，控制膜污染技术有效度成为决定浸入式超滤膜使用前景的主要原因。
为了提高膜气擦洗恢复效果解决膜污堵问题，保持更长时间膜系统稳定产水性能，浸入式超滤组件设计优化和运行方式变革是膜过滤技术的应用发展趋势。维护清洗以气冲刷膜面达到一定扫流速度(CFV)为破坏过滤滤饼层生成或稳定性达到清洗维护或保持连续膜过滤产水性能目的。在现有技术中，常见膜排列竖直方向设曝气头，采取间歇周期性或连续曝气方式对膜面进行冲刷，为了达到一定的膜面扫流速率(CFV)值，往往需要大量像曝气头供气。过大气流带来的机械扰动会缩短膜组件的使用寿命和运行期间需要更大的吨水能源消耗，且由于竖直上流气泡合并成大气泡和扩散面积增加，也出现气泡冲洗和充氧利用率低、气擦洗效果有限。同时气泡扩散方向不确定性易出现清洗死角。
CN200610139667.5公开了一种浸泡式薄型板框膜过滤器，它的目的是提供一种可浸泡于原/废水槽中，对水中的杂质进行过滤，藉曝气减少薄膜之阻塞而使产水稳定并达到滤除细菌，降低淤泥指数及浊度目的的浸泡式薄型板框膜过滤器。该技术方案的要点是：它由一个或多个薄型板框薄膜过滤片及其下方之曝气装置所组成。而薄膜过滤片由一薄平板、导通部及过滤薄膜粘合组成，其一面上分别沿二侧缘装设有祇少二支撑条形成不对称框架，而此垂直之不对称框架相互紧压而成薄膜室，且沿二端缘进一步装设有二薄金属或塑料补强条来作为支撑。然而，其不足之处是：其曝气时气泡仍为竖直方向上升，形成的气液混合物流动状态为平行于平板膜膜面。其紊流效果差，产生清洗死角和吨水气洗耗气量大的不足。
实用新型内容
本实用新型的目的是，设计一种整体结构合理，气洗效果好，吨水耗气量低，充氧利用率高，适应高悬浮物废水处理的摇摆式平板膜组件过滤装置。
本实用新型的技术解决方案是所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特殊之处在于，包括：
一分离罐，由顶部的端盖、中部的容置腔、底部的枢座组成，所述容置腔内设有过滤组件；
一动力传动机构，枢接在分离罐顶部端盖上；
一曝气机构，设置在分离罐容置腔的底部；
所述分离罐在动力传动机构的推动下以分离罐底部的枢座为圆点作左右摆动。
作为优选：
所述分离罐容置腔内设有过滤组件由可过滤水中杂质的的若干片平行设置的平板式超滤膜组成。
所述分离罐端盖由一伞状盖体、该伞状盖体一侧弧面上设置用于枢接动力传动机构的枢座、该伞状盖体另一侧弧面上设置的进气管、以及该伞状盖体弧面的枢座与进气管之间所设的产水管组成。
所述分离罐底部的枢座由用于支承分离罐且以此为中心支点可供分离罐左右摆动的轴承座组成。
所述分离罐左右摆动的活动摆角以竖直方向为中心线，左右各0°～90°之间的调节范围。
所述动力传动机构由固定座、该固定座上所设的枢座、固定座枢座枢接的活塞缸、该活塞缸内套设有端部枢接在分离罐端盖第二枢座上的传动伸缩杆组成。
所述活塞缸内的能源介质选用空缸、液压油缸、齿条驱动或电驱动的一种。
所述传动伸缩杆一侧设有膜片最大倾斜角度由伸缩杆运动里程调整的活塞行程调节阀。
所述曝气机构由设置容置腔内过滤组件中央并与平板式超滤膜平行设置的管路、该管路位于分离罐端盖上接入的进气管、该管路位于容置腔底部局部接入且整体设置在容置腔底部的曝气头、该管路靠近容置腔底端部位安装的单向阀组成。
所述产水管、进气管的管路为可随分离罐往复摇摆时长度变化的柔性管组成。
与现有技术相比，本实用新型的优点是通过低驱动动力实现膜过滤组件装置的自动往复运动，实现气擦洗耗气量少，清洗效果好，充氧流程长、氧利用率高，能耗小和膜片使用寿命有效延长的优点。避免常规气擦洗工艺容易出现清洗死角，曝气量在满足最低扫流速率(CFV)时用量过大，膜元件容易机械损坏，在高污泥浓度的MBR工艺场合容易污堵的不足，使平板式膜过滤组件装置具有更强生化作用和膜过滤净化作用同时，扩展了其在复杂水质应用范围和降低使用成本。同时，本实用新型具有传动机械设备简单可靠、动力来源多样性和布局合理、整体集成化程度高的特点。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意图。
图2是本实用新型的摇摆传动机构的结构和原理示意图。
图3是本实用新型的气擦洗原理示意图。
图4本实用新型的分离罐转到一侧时气擦洗原理示意图
图5本实用新型的分离罐转到另一侧时气擦洗原理示意图
主要组件符号说明：
分离罐1 端盖11 伞状盖体111 第二枢座112
产水管113 容置腔12 第一枢座13 轴承座131
过滤组件2 平板超滤膜21 动力传动机构3 固定座31
固定座枢座311 活塞缸32 传动伸缩杆321 曝气机构4
进气管41 管路42 曝气头43 单向阀44
具体实施方式
本实用新型下面将结合附图作进一步详述：
请参阅图1所示，在本实施例中，所述摇摆式平板膜组件过滤装置，包括：一分离罐1，由顶部的端盖11、中部的容置腔12、底部的第一枢座13组成，所述容置腔12内设有过滤组件2；由气压动力提供的动力传动机构3，枢接在分离罐1顶部端盖11上；气缸(图中未示)在满足一定压力下经过计时器控制单元(图中未示)控制进气的频率为间隔15min进气15min，气压强度0.6Mpa，单次往复周期为30min。一曝气机构4，设置在分离罐容置腔12的底部；所述分离罐1在动力传动机构3的推动下以分离罐1底部的第一枢座13为圆点作左、右摆动。
所述分离罐容置腔12内设有过滤组件2由可过滤水中杂质的的若干片平行设置的平板超滤膜21组成。平板超滤膜21膜片选择是0.1μm的分离孔径，浇筑模块共有膜片200片，单片膜长度0.8m、宽度0.5m、厚度3mm，膜片浇筑间距为6mm总共膜面积为80m2，膜运行通量为20L/M2·H，平板超滤膜21分离层涂覆材料可以选择聚偏氟乙烯材料，其跨膜压差(TMP)的范围为1kpa～90kpa。单片膜面积0.05～1m2，分离层孔径在0.01～0.3μm，长度0.2～3m。一个分离罐1构成的浇筑模块大、小使用膜片数量为10～5000片。
所述分离罐端盖11由一伞状盖体111、该伞状盖体111一侧弧面上设置用于枢接动力传动机构3且由接触面采用耐磨、耐腐蚀材料制成第二枢座112、该伞状盖体111另一侧弧面上设置的进气管41、以及该伞状盖体111弧面的第二枢座112与进气管41之间所设的产水管113组成。所述产水管113、进气管41的管路为可随分离罐1往复摇摆时长度变化的柔性管42’组成，其柔性管42’接头伸缩处管材以弹性好的材料如衬钢胶管等制成。所述产水管113和进气管41，经环氧浇筑后构成内空腔的容置腔12连接产水管113；进气管41在端盖11部分预埋在浇筑面内，与构成内空腔的容置腔12隔绝并另一端通向底部曝气头43。
所述分离罐1底部的第一枢座13由用于支承分离罐1且以此为中心支点可供分离罐1左、右摆动且由耐腐蚀、耐高盐等环境的不锈钢制成，其内部转动部分为密闭空腔排布，避免废水对其腐蚀以增大摇摆传动力的轴承座131组成。所述分离罐1左、右摆动的活动摆角以竖直方向为中心线，左、右各0°～90°之间的调节范围。
请参阅图2所示，所述动力传动机构3由固定座31、该固定座31上所设的枢座311、固定座枢座311枢接的活塞缸32、该活塞缸32内套设有端部枢接在分离罐端盖11第二枢座112上的传动伸缩杆321组成。所述活塞缸32内的能源介质选用空缸、液压油缸、齿条驱动或电驱动的一种。所述传动伸缩杆321一侧设有超滤膜膜片21最大倾斜角度由传动伸缩杆321运动行程的活塞行程调节阀(图中未示)调整。在传动力推动下，传动伸缩杆321可水平方向推动平板超滤膜21，第一枢座13则可以调节传动伸缩杆321以一定角度上、下摆动从而实现整个平板超滤膜21有一定速度和倾斜角度的往复摆动。所述的分离罐1摇摆角度范围以竖直方向中心线为起点，左右摇摆角度范围在0°～45°之间，此时传动伸缩杆321跨度和清洗效果均以得到明显优化，其传动往复周期范围在1～120min一次。
请参阅图3所示，所述曝气机构4由设置容置腔12内过滤组件2中央并与平板超滤膜21平行设置的管路42、该管路42位于分离罐端盖11上接入的进气管41、该管路42位于容置腔12底部局部接入且整体设置在容置腔12底部的曝气头43、该管路42靠近容置腔12底端部位安装的单向阀44组成，在竖直朝下方向介质得以通过，防止在不进气时污水压入进气管路42。所述的曝气头43为均匀圆形开孔曝气，圆形孔径大小为0.1～2mm，开孔面积占浇筑截面积的1％～20％。在底部平板超滤膜21环氧浇筑区，朝上面设曝气孔径3mm气孔，按照平板超滤膜21单片膜50个横向曝气孔，纵向1排平均设置曝气孔。使得气擦洗气量均匀分布在各平板超滤膜21单片平板膜片间。气擦洗方式为间歇式进气擦洗，具体进气间歇为每隔10min进气5min，曝气量为24NM3/H，单位平板超滤膜21瞬间用气量为0.3NM3/M2·H，平均耗气量0.075NM3/M2·H，远低于现有气擦洗技术的单位膜面积耗气量。例在平板超滤膜21倾斜角度为45°时，气擦洗供给的气泡从底部逸出，在通过初始竖直方向上升后以一定动能冲击平板超滤膜21，扰动膜面因过滤而形成的滤饼层和其它附着污染物，由于气泡无法透过平板超滤膜21本身，经冲击后聚集的气泡会沿着膜面切线平行方向向上运动，从而持续提供一个与膜面剪切污染物的线速度，相当所有曝气气量均用于多点持续擦洗，因而达到更好的清洗效果。
请参阅图4、图5所示，气泡上升流速在首次碰撞膜面后损失动能，斜板的长度L＝0.8m在倾斜45°时气泡运动路程延长了0.8*(1.41-1)＝0.33m路程，延缓气泡逸出液面时间，提升了氧利用率。实现气流上升方向与膜面以一定倾斜角度接触，经曝气孔逸出细微气泡对平板超滤膜21表面的滤饼层剪切作用更明显，所有气泡均需接触分离膜表面并沿斜面上升，可以使用更少曝气量就能达到可以破坏滤饼层扫流速度(CFV)；在有活性污泥膜生物反应器系统使用平板超滤膜21时，强化了气擦洗用气的清洗恢复效果和提高了氧利用率，降低了平板超滤膜21运行成本也延长膜使用寿命。同时，在分离罐1往一侧做摇摆运动时，平板超滤膜21膜片A面处于朝下状态，且受气流扰动的角度随分离罐1倾斜角变化而时刻变化，平板超滤膜21膜面B面在分离罐1运动到另一侧时，变换到朝下受清洗状态，实现了平板超滤膜21两面全程无缝清洗，消除了清洗死角问题，清洗效果也就更有效和彻底。由于平板超滤膜21膜浇筑单元由若干单一膜片构成，所述的平板超滤膜21膜A、B面朝上或朝下空间状态都是随着分离罐1的摇摆不断处于上、下面互换的状态。
在膜生物反应器系统中污泥浓度为18g/L，在上述参数下运行摇摆式平板膜组件装置，曝气擦洗能有效减缓其膜分离系统化学清洗周期，在运行20L/M2·H通量下连续87天，跨膜压差(TMP)从最初系统启动时的5Kpa增加到10Kpa，仍远未达到需要化学清洗时70Kpa。摆式平板膜组件装置在更低耗气量下工艺优化化学清洗周期可达到12月/次。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于，包括：
一分离罐，由顶部的端盖、中部的容置腔、底部的枢座组成，所述容置腔内设有过滤组件；
一动力传动机构，枢接在分离罐顶部端盖上；
一曝气机构，设置在分离罐容置腔的底部；
所述分离罐在动力传动机构的推动下以分离罐底部的枢座为圆点作左右摆动。
2.根据权利要求1所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述分离罐容置腔内设有过滤组件由可过滤水中杂质的的若干片平行设置的平板式超滤膜组成。
3.根据权利要求1所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述分离罐端盖由一伞状盖体、该伞状盖体一侧弧面上设置用于枢接动力传动机构的枢座、该伞状盖体另一侧弧面上设置的进气管、以及该伞状盖体弧面的枢座与进气管之间所设的产水管组成。
4.根据权利要求1所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述分离罐底部的枢座由用于支承分离罐且以此为中心支点可供分离罐左右摆动的轴承座组成。
5.根据权利要求4所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述分离罐左右摆动的活动摆角以竖直方向为中心线，左右各0°～90°之间的调节范围。
6.根据权利要求1所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述动力传动机构由固定座、该固定座上所设的枢座、固定座枢座枢接的活塞缸、该活塞缸内套设有端部枢接在分离罐端盖第二枢座上的传动伸缩杆组成。
7.根据权利要求6所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述活塞缸内的能源介质选用空缸、液压油缸、齿条驱动或电驱动的一种。
8.根据权利要求6所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述传动伸缩杆一侧设有膜片最大倾斜角度由伸缩杆运动里程调整的活塞行程调节阀。
9.根据权利要求1所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述曝气机构由设置容置腔内过滤组件中央并与平板式超滤膜平行设置的管路、该管路位于分离罐端盖上接入的进气管、该管路位于容置腔底部局部接入且整体设置在容置腔底部的曝气头、该管路靠近容置腔底端部位安装的单向阀组成。
10.根据权利要求1所述摇摆式平板膜组件过滤装置，其特征在于：所述产水管、进气管的管路为可随分离罐往复摇摆时长度变化的柔性管组成。
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|---|---|---|---|---|
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| CN104710075A (zh) * | 2015-02-17 | 2015-06-17 | 浙江工业大学 | 一种钟摆式中空纤维膜生物反应净水系统及应用 |
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