CN201729738U - 具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器。它包括厌氧池、缺氧池、好氧池、清水池、膜组件、在线清洗装置以及自控系统；厌氧池与缺氧池、好氧池连为一体，好氧池中设置所述膜组件，该膜组件由2～6个平板膜平行排列并联组成，每个平板膜上端两侧均布满射流管；射流管通过管道与一个电磁阀相连后，通过一个双向泵与所述清水池相接通；所述平板膜组件与另一个电磁阀相连后，也通过所述双向泵与清水池相接；在平板膜组件前方设有一个平板换能器，其表面与平板膜的表面互相垂直，该平板换能器与一个超声发生器相连；所述超声发生器、双向泵和两个电磁阀均与自控装置连接，该自控装置还经一个曝气调节器和一个空气泵连接，设置在好氧池底部的曝气器。本实用新型采用超声波与射流技术相结合的清洗技术，减少了超声波辐照时间，对膜污染的去除更彻底。

Description

具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种用于污水处理的膜生物反应器，具体涉及超声波与射流技术结合在线清洗的膜生物反应器，即一种膜生物反应器具有如下在线清洗功能：通过超声波将膜表面的污染物质剥离，再通过射流管对膜表面进行冲刷，从而完成膜的在线清洗，恢复膜通量。本实用新型属环保污水处理技术领域。

背景技术

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)是将高效膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的生物化学反应系统。它具有固液分离率高、出水水质好、处理效率高、占地空间小、无污泥膨胀、易于实现自动化，运行管理简单等特点。但由于膜污染的不可抗拒性，膜生物反应器在运行过程中不可避免地要对膜进行清洗。

膜的清洗主要分为离线清洗和在线清洗。离线清洗即将膜组件从反应器中取出，然后进行清洗，在线清洗即无需将膜组件取出，直接在反应器内利用各种技术对膜组件进行清洗，以达到恢复膜通量的目的。由于离线清洗需要时间相对较长，而且直接对净水生产的连续性产生较大影响，所以研究人员大都倾向于在线清洗。

目前的MBR在线清洗技术主要是超声波在线清洗法。超声波对膜组件的清洗过程，是利用超声波这一特殊的能量形式，对附着于膜组件内外壁上的污染物进行清洗，从而使污染物脱落，使膜特性恢复的过程。当声波的强度、频率达到一定数值时，声波就会在传声媒质的传导下，作用于膜内、外壁上的污染物，使其状态、组分、性质发生多种物理和化学的变化，使污染膜组件的附着物脱落，从而恢复膜的通量和过滤性能，并消除附着污染物对膜的损害，达到延长膜寿命，增大膜更换周期，从而降低MBR的使用成本。

然而，单纯的超声波辐照只能使污染膜组件的附着物脱落，而不能使其完全从膜组件上清除，存在清洗的不彻底性；而且长时间的超声波辐照对膜组件的使用寿命会产生很大的伤害。

实用新型内容

本实用新型是针对目前MBR膜在线清洗技术的不足，提供一种具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器，将超声波与射流技术结合用在MBR膜在线清洗，从而使膜清洗技术更加有效、稳定而且负面影响小。

为达到上述目的，本实用新型的构思是：本实用新型采用超声波与射流技术相结合的清洗技术，使用不同于单一超声波清洗技术的方法，减少了超声波辐照的时间，对膜污染的去除更彻底，对净水生产过程影响更小，使膜在线清洗技术更加成熟与完善。本实用新型主要由厌氧池、缺氧池、好氧池、曝气装置、膜组件、膜组件的出水系统以及在线清洗装置等构成。在厌氧池中，设有搅拌器，对污泥进行厌氧搅拌。在好氧池中，曝气装置由曝气孔和由曝气管连接起来的空气泵、曝气调节器组成。膜组件设在好氧池，与其对应的在线清洗装置与膜组件有机结合，它包括超声发生器、平板换能器和射流管等。超声发生器与平板换能器相连，用于控制超声波的发出及其发出的频率与功率；平板换能器则置于好氧池左侧，平板换能器接收到超声频电能转换成机械振动，并通过池壁向盛在池中的溶液辐射超声波，平板换能器与膜表面垂直，使其发出的超声波辐射方向与膜表面平行；膜组件边缘上部设有射流装置，射流装置由排列紧密的射流管组成，在清洗过程中，射流管可向下进行射流喷射。曝气调节器、超声发生器、射流装置、膜组件的出水系统、均与自控系统相连，便于装置进行自动控制。

根据上述构思，本实用新型采用下述技术方案：

一种具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器。它包括厌氧池、缺氧池、好氧池、清水池、膜组件、在线清洗装置以及自控系统；厌氧池与缺氧池、好氧池连为一体，好氧池中设置所述膜组件，该膜组件由2～6个平板膜平行排列并联组成，每个平板膜上端两侧均布满射流管；射流管通过管道与一个电磁阀相连后，通过一个双向泵与所述清水池相接通；所述平板膜组件与另一个电磁阀相连后，也通过所述双向泵与清水池相接；在平板膜组件前方设有一个平板换能器，其表面与平板膜的表面互相垂直，该平板换能器与一个超声发生器相连；所述超声发生器、双向泵和两个电磁阀均与自控装置连接，该自控装置还经一个曝气调节器和一个空气泵连接，设置在好氧池底部的曝气器。本实用新型采用超声波与射流技术相结合的清洗技术，减少了超声波辐照时间，对膜污染的去除更彻底。

上述平板换能器平行置于平板膜表面且贴近其侧壁，运行的时候，超声功率为200～400W，超声时间为3～5min，清洗频率选为40KHz。

上述膜组件为聚砜平板膜组件。

上述污水池的出水口通过管路经阀门一、一个进水泵、阀门二接通所述厌氧池的进水口；厌氧池设有一个搅拌器，厌氧池上部有一个溢水管而下部有出水口接通所述缺氧池，缺氧池出水口接通所述好氧池；所述好氧池下底部有放空管，放空管上有一个放空阀；所述双向泵的进水管道上有一个阀门三，而其出水管上有一个阀门四和一个真空表；所述曝气调节器进水管道上有一个阀门五而出水管道上有一个阀门六；所述空气泵的出水管道上有一个阀门七。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

①本实用新型反应器选用平板膜作为反应器的膜组件，与一般的中空纤维膜相比，平板膜具有抗污染能力强、使用寿命长和便于清洗等优点，大大降低了膜污染对净水生产的影响。

②本实用新型的在线清洗系统的在线清洗时间较短，一般在5～10min之间，效率极高；超声波清洗装置平行于膜组件，超声清洗装置贴近侧壁可以减小对反应器内混合液曝气的影响；超声波功率很小，在200～400W左右，超声时间在5～10min之间，清洗频率选择范围为20～50KHz，可以避免超声波对反应污泥混合液特性及膜的稳定性产生负面的影响；在超声波清洗时，同时启动射流装置，射流孔喷出高速水流，通过高速水流产生的强大冲击力，清洗顽固附着在膜表面和已松动、乳化的污染物，从而发挥更有效、更彻底的清洗作用。

本实用新型在出水系统和射流装置中采用一种双向泵，该泵通过自控装置可进行双向抽水和双向进水，在两个电磁阀的作用下，通过进出水管路的闭合，控制出水系统和射流装置的启动和关闭，可以减少一个泵的使用，从而达到降低成本和能耗的目的。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：参见图1和图2，本实用新型具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器，包括厌氧池6、缺氧池31、好氧池10、清水池30、膜组件、在线清洗装置以及自控系统；其特征在于：所述厌氧池6与缺氧池31、好氧池10连为一体，好氧池10中设置所述膜组件，该膜组件由2～6个平板膜14平行排列并联组成，每个平板膜14上端两侧均布满射流管13；射流管13通过管道与一个电磁阀17相连后，通过一个双向泵21与所述清水池30相接通；所述平板膜14组件与另一个电磁阀18相连后，也通过所述双向泵21与清水池30相接；在平板膜14组件前方设有一个平板换能器12，其表面与平板膜14的表面互相垂直，该平板换能器12与一个超声发生器11相连；所述超声发生器11、双向泵21和两个电磁阀17、18均与自控装置16连接，该自控装置16还经一个曝气调节器23和一个空气泵26连接，设置在好氧池10底部的曝气器27。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：所述平板换能器12平行置于平板膜14表面且贴近其侧壁，运行的时候，超声功率为200～400W，超声时间为3～5min，清洗频率选为40KHz。

所述膜组件为聚砜平板膜组件。

参见图1和图2，所述污水池1的出水口通过管路经阀门一2、一个进水泵2、阀门二4接通所述厌氧池6的进水口；厌氧池6设有一个搅拌器7，厌氧池6上部有一个溢水管5而下部有出水口8接通所述缺氧池31，缺氧池31出水口9接通所述好氧池10；所述好氧池10下底部有放空管29，放空管29上有一个放空阀28；所述双向泵21的进水管道上有一个阀门三22，而其出水管上有一个阀门四20和一个真空表19；所述曝气调节器23进水管道上有一个阀门五15而出水管道上有一个阀门六24；所述空气泵26的出水管道上有一个阀门七25。

实施例三：本实施例与实施例二基本相同，特别之处如下：所述的生物反应器的箱体长∶宽∶高为3∶1∶2，正常液面为池体高度的4/5。所述的厌氧池、缺氧池、好氧池的体积比为1∶1∶10。具体参数如下：生物反应器箱体长60cm，宽20cm，高40cm，厌氧池和缺氧池底部尺寸均为长10cm，宽10cm；平板膜有效面积为1m²；水力停留时间设为6h，抽吸时间设为10min，膜清洗时间设为6min。该实施例对水质为CODcr≤500mg/L，NH₃≤50mg/L，TP≤20mg/L，SS≤500mg/L的生活污水处理效果最佳，出水水质一般为CODcr≤50mg/L，NH₃≤5mg/L，TP≤1mg/L，SS≤5mg/L，去除率为CODcr 90％，NH₃90％，TP 95％，SS 99％，能达到中水回用的标准。

上述具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器运行操作过程如下：参见图1和图2，在正常生产过程中，电磁阀17闭合，电磁阀18保持打开状态，污水池1中的污水首先通过阀门一2、进水泵3进入厌氧池6，厌氧池6内设搅拌器7，可使污水混合均匀，污水通过缺氧池进水口8进入缺氧池31，然后通过好氧池进水口9进入好氧池10，空气泵26在曝气调节器23的调控下通过曝气器27进行曝气，好氧池10内的污水在好氧微生物作用下对有机物质进行分解，平板膜14经过双向泵21的抽吸过滤，清水流入清水池30中；当平板膜14受到污染时，真空表19压力将超过设定值，此时自控装置16启动在线清洗程序，超声发生器11开始响应，平板换能器12发出超声波，超声波破坏了污染物对平板膜14表面的吸附，同时引起污物层的疲劳而与膜表面脱离，同时在自控装置16的控制下电磁阀17打开，电磁阀18关闭，双向泵21反向运转，从清水池30抽水打入射流管13内，沿膜表面向下发出射流，清洗易脱落的污物，在线清洗5～10分钟后，自动转为正常生产程序，循环运行。

Claims (4)

1.一种具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器：包括厌氧池(6)、缺氧池(31)、好氧池(10)、清水池(30)、膜组件、在线清洗装置以及自控系统；其特征在于：所述厌氧池(6)与缺氧池(31)、好氧池(10)连为一体，好氧池(10)中设置所述膜组件，该膜组件由2～6个平板膜(14)平行排列并联组成，每个平板膜(14)上端两侧均布满射流管(13)；射流管(13)通过管道与一个电磁阀(17)相连后，通过一个双向泵(21)与所述清水池(30)相接通；所述平板膜(14)组件与另一个电磁阀(18)相连后，也通过所述双向泵(21)与清水池(30)相接；在平板膜(14)组件前方设有一个平板换能器(12)，其表面与平板膜(14)的表面互相垂直，该平板换能器(12)与一个超声发生器(11)相连；所述超声发生器(11)、双向泵(21)和两个电磁阀(17、18)均与自控装置(16)连接，该自控装置(16)还经一个曝气调节器(23)和一个空气泵(26)连接，设置在好氧池(10)底部的曝气器(27)。

2.如权利要求1所述的具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器，其特征在于所述平板换能器(12)平行置于平板膜(14)表面且贴近其侧壁，运行的时候，超声功率为200～400W，超声时间为3～5min，清洗频率选为40KHz。

3.如权利要求1所述的具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器，其特征在于所述膜组件为聚砜平板膜组件。

4.如权利要求1所述的具有超声射流在线清洗装置的膜生物反应器，其特征在于有一个污水池(1)的出水口通过管路经一个阀门一(2)、一个进水泵(2)和一个阀门二(4)接通所述厌氧池(6)的进水口；所述厌氧池(6)设有一个搅拌器(7)，所述厌氧池(6)上部有一个溢水管(5)而下部有一个出水口(8)接通所述缺氧池(31)，所述缺氧池(31)出水口(9)接通所述好氧池(10)；所述好氧池(10)下底部有放空管(29)，放空管(29)上有一个放空阀(28)；所述双向泵(21)的进水管道上有一个阀门三(22)，而其出水管上有一个阀门四(20)和一个真空表(19)；所述曝气调节器(23)进水管道上有一个阀门五(15)而出水管道上有一个阀门六(24)；所述空气泵(26)的出水管道上有一个阀门七(25)。 

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