CN202808464U

CN202808464U - 一种mbr膜组器脉冲曝气装置

Info

Publication number: CN202808464U
Application number: CN 201220408231
Authority: CN
Inventors: 陈亦力; 刘德祥; 于东江; 文剑平; 刘明轩; 邱小秦
Original assignee: Beijing Originwater Membrane Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Originwater Membrane Technology Co Ltd
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-08-16

Abstract

本实用新型涉及一种MBR膜组器脉冲曝气装置，包括若干依次排列的气囊，气囊的底部设有进气口支架，进气口支架的下方一侧设有进气槽，气囊的内部设有同心排气管，同心排气管的顶部设有布气槽，气囊的顶部通过卡箍固定在同心排气管的顶部外壁上，气囊的底端通过卡箍固定在进气口支架上。本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置将原来的曝气管改造为囊式曝气装置，克服原来阀门开关式脉冲曝气器故障多的缺点，脉冲气流形成前，空气不断经过进气槽的出气圆孔进入气囊内，将气囊内与外管内的水面向下压，外管内的水面一至降到内管进气口的上缘，开始溢流，由内管顶部的排气口排出，进入MBR膜组器，脉冲曝气强度大，可以极大的减少MBR膜生物反应器的曝气量。

Description

一种MBR膜组器脉冲曝气装置

技术领域

本实用新型涉及一种MBR膜组器脉冲曝气装置。

背景技术

MBR膜生物反应器是一种先进的污水处理技术。它是利用中空纤维膜丝表面分布的微小孔眼对污水进行过滤。具有出水水质好，占地面积小等特点。为保证MBR膜生物反应器正常运行，需要对中空纤维膜丝进行曝气，气流呈气泡状上升，带动水流向上流动。由曝气产生的气、液两相流对膜丝进行连续冲洗，从而清除膜丝表面吸附的污泥。减小水流渗透阻力，即减小膜丝的跨膜压差，增大过膜通量。所以曝气对保证MBR膜生物反应器正常运行具有十分重要的作用。

为保证膜丝表面清洁，需要高强度气流水流冲刷，但是连续高强度曝气的耗能很高。极大的增加了运行费用。传统MBR膜组器产生脉冲曝气的方式为利用进气阀门的开启、关闭来实现。这种方式的缺点是阀门频繁开关，阀门易磨损，故障多，维修量大。一旦阀门损坏，脉冲曝气不正常，容易造成膜丝表面积泥，跨膜压差升高，过膜通量减小，影响MBR膜生物反应器的正常运行。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、使用方便的MBR膜组器脉冲曝气装置，可以极大的减少MBR膜生物反应器的曝气量，减少能耗。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，包括若干依次排列的气囊，气囊的底部设有进气口支架，进气口支架的下方一侧设有进气槽，气囊的内部设有同心排气管，同心排气管的顶部设有布气槽，气囊的顶部通过卡箍固定在同心排气管的顶部外壁上，气囊的底端通过卡箍固定在进气口支架上。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述进气槽为长方形盒结构，进气槽的底端面开口，进气槽的长侧壁上由左到右均匀分布有若干出气圆孔，进气槽的左端面或右端面上靠近顶端处设有进气口。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述出气圆孔的直径为2-3毫米，出气圆孔与进气槽顶端面之间的距离为20-30毫米。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述同心排气管包括外管，外管的底部设有直径小于外管直径的排污管，外管的内部设有内管，内管的底部与外管的底部之间形成有内管进气口。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述气囊的顶部和底部分别通过卡箍固定在内管和排污管上。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述外管的底部比气囊的底部高出2-3厘米。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述外管的长度为10-20厘米。

与现有技术相比本实用新型的有益效果为：本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置将原来的曝气管改造为囊式曝气装置，克服原来阀门开关式脉冲曝气器故障多的缺点，脉冲气流形成前，空气不断经过进气槽的出气圆孔进入气囊内，气泡上升，将气囊内与外管内的水面向下压，外管内的水面一至降到内管进气口的上缘，开始溢流，由内管顶部的排气口排出，进入MBR膜组器，脉冲曝气强度大，可以极大的减少MBR膜生物反应器的曝气量。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的一种MBR膜组器脉冲曝气装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的一种MBR膜组器脉冲曝气装置中进气槽的结构示意图；

图3是本实用新型实施例所述的一种MBR膜组器脉冲曝气装置中进气槽的剖视图；

图4是本实用新型实施例所述的一种MBR膜组器脉冲曝气装置中同心排气管的结构示意图。

图中：

1、气囊；2、进气口支架；3、进气槽；4、同心排气管；5、布气槽；6、出气圆孔；7、进气口；8、外管；9、排污管；10、内管；11、内管进气口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1-4所示，一种MBR膜组器脉冲曝气装置，包括若干依次排列的气囊1，气囊1的底部设有进气口支架2，进气口支架2的下方一侧设有进气槽3，气囊1的内部设有同心排气管4，同心排气管4的顶部设有布气槽5，气囊1的顶部通过卡箍固定在同心排气管4的顶部外壁上，气囊1的底端通过卡箍固定在进气口支架2上。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述进气槽3为长方形盒结构，进气槽3的底端面开口，进气槽3的长侧壁上由左到右均匀分布有若干出气圆孔6，进气槽3的左端面或右端面上靠近顶端处设有进气口7。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述出气圆孔6的直径为2-3毫米，出气圆孔6与进气槽3顶端面之间的距离为20-30毫米，其上部留出的空间为气流通路。这样可以使在进气槽2长度方向上的第一个出气圆孔6与最后的一个出气圆孔6的过孔压力相同，从而保证第一个出气圆孔6的出气量与最后一个出气圆孔6的出气量一致。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述同心排气管4包括外管8，外管8的底部设有直径小于外管8直径的排污管9，外管8的内部设有内管10，内管10的底部与外管8的底部之间形成有内管进气口11。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述气囊1的顶部和底部分别通过卡箍固定在内管10和排污管9上。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述外管8的底部比气囊1的底部高出2-3厘米；作为保护超高。其目的是防止气体下压时向外溢流，浪费气量。外管8的长度决定了气囊1的有效容积。气体有效容积为气囊1的平均截面积，乘以外管8的高度。由于水平平面面积限制气囊1的截面积增大。所以外管8的长度决定每一次脉冲的出气量，即脉冲强度。外管8加长，可以增大脉冲强度，但是外管8加长，要求进气槽下移，增大进气压力，即增加进气能耗。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置，所述外管8的长度为10-20厘米，根据外管长度与气囊1的平均直径可得每一次脉冲的气量为：2^-3-3^-3立方米左右，即2-3升。

本实用新型的MBR膜组器脉冲曝气装置中，气囊为薄壁橡胶囊，其下部开口为长方形，长边的长度是短边的2-3倍。这样可以与进气口支架配合，使得多个气囊排成一列，构成一个脉冲曝气器。气囊顶部开口为圆形，以便固定到内管的上部。气囊中部尺寸大于两端开口。气囊充气时中部肚皮鼓起来。这样可以增加气囊的储气量。排气时气囊中部收缩，水平投影面积减小，可以加大两个气囊之间的水流上升通路，减少水流上升阻力。与固定的刚性气箱比较，柔性气囊具有储气量大，方便灵活的特点。气囊上口为圆形，套在内管的顶部，用不锈钢卡箍固定，以防止漏气。气囊进气后，在空气浮力的作用下，对气囊有一个向上的推力，不锈钢卡箍必须固定牢固，防止气囊上口向上移动。气囊的下口为长方形，安装时套在进气口支架上，用不锈钢卡箍固定。气囊的外形为上小、下大的锥形。安装固定好后形状为上圆下方。上小是为减少气囊顶部的无效空间，下大是增加气囊的有效容积。

内管与外管形成一个U形流道，气流脉冲释放时，气流由外管顶部进入U形流道，向下流动至内管进气口，进入内管内部，气体继续向上流动，由内管顶部的排气口排出，进入MBR膜组器。内管的直径在DN20-DN32范围内。气囊平均直径的截面积与内管截面积比为30-40比较合适。外管的直径通过以下原则计算：外管的内径截面积，减去内管外径截面积，等于内管内径截面积。即保证外管的气流通道截面积，与内管气流通道截面积相等。外管上部为外管进气口，外管进气口的大小决定了气体的流动局部阻力。外管进气口的面积由气囊顶部与外管的距离决定。为了减少局部阻力，进气口截面积应该大，即气囊离外管管口距离大。但气囊太高又增加了无效空间。平衡二者的关系，取气囊顶距外管的间距为1.5倍外管至内管的距离为宜。

内管进气口对脉冲曝气的形成和影响十分重要。即内管进气口要有足够大的面积，减小过流阻力，使气体能瞬间流过。脉冲气流形成前，空气不断经过进气槽的出气圆孔进入气囊内，气泡上升，将气囊内与外管内的水面向下压。外管内的水面一至降到内管进气口的上缘，开始溢流。内管进气口上缘相当一个空气溢流堰，溢流堰长度越长，过流能力越大。要保证气囊中的空气瞬间排出，溢流堰长度必须足够长。溢流堰越长，气囊中的气体排出速度越快。也可以采用锥形放大进气口的方式增加空气溢流堰。

内管上部为排气口，排气口的高度决定气流流动的压力水头大小。推动气囊中空气向上流动的动力为空气所受的水压差，即气囊底部所受的水压压强减内管排气口处的水压压强。所以内管排气口越高，空气所受的压力越大，气流流动速度越快。

脉冲曝气与常规曝气比较：常规曝气的气流是均匀释放的，即曝气强度为一个恒定值。而脉冲曝气的曝气强度是变化的。即一段时间曝气强度很低，甚至为零。而另一段时间曝气强度很高。常规曝气强度一般为：130m/h=0.036m/s。设脉冲曝气周期为10秒，如果10秒钟内的气体在2秒钟内释放，那么脉冲曝气的强度为：0.036×10/2=0.036×5=0.18m/s.脉冲曝气强度为常规曝气强度的5倍。如果脉冲气流在1秒钟释放，脉冲曝气强度为常规曝气强度的10倍。同样的气量，曝气强度相差很大。膜丝表面污染，吸附了很多污泥。通过曝气产生的气流、水流将膜丝表面的污泥吹脱。高强度曝气产生的气泡大，大气泡在水中的所受的浮力大，气泡上升流速高，带动周边水流上升流速高。即流过膜丝表面的气流、水流速度比低强度曝气时高，相应的水流对膜表面的剪切力就大，对污泥的去除率就高。根据水力学原理，水流对膜表面的剪切力大小与膜表面水流速度v²成正比。如膜表面流速为v=2m/s时受到的剪切力，为膜表面流速为：v=1m/s时的剪切力的2²=4倍。

单位时间内膜丝表面污染的去除力与水流速度v²成正比，同时水流作用时间t成正比。即污染物去除力f＝v²t.例如常规曝气时，v=0.036m/s;t=10秒，污染物去除力为：f₁=0.036²×10=0.013.当采用脉冲曝气时：周期为10秒，气流排放历时为2秒，污染物去除力f₂=v²t=0.18²×2=0.0648，f₂/f₁=5.即在同样曝气气量的条件下，脉冲曝气的膜表面污染物去除力f是常规曝气量的5倍。当气流排放历时为1秒时，膜表面污染物的去除力为常规曝气的10倍。

根据公式f＝v²t，当常规曝气v=0.036m/s;t=10秒，f₁=0.036²×10=0.013。每平方米10秒钟耗气量为：Q1=0.036×10=0.36m³。采用脉冲曝气，气流释放历时为2秒。当膜表面污染物去除力同样为f＝0.013时，曝气量减少。根据膜表面去除力f＝v²t；f＝0.013=v²×2；求得：v=0.0806m/s。10秒钟耗气量为Q2=vt=0.0806×2=0.16m3.常规曝气耗气量与脉冲曝气耗气量比：Q1/Q2=0.36/0.16=2.25.脉冲曝气可以节约曝气量为：η=（0.36-0.16）/0.36=55%。即脉冲曝气比常规曝气节能为50%左右。当脉冲曝气器的气流释放时间更短时，耗气量还会降低。如气流释放时间为1秒时，可以节约68%的曝气量。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种MBR膜组器脉冲曝气装置，包括若干依次排列的气囊（1），其特征在于：所述气囊（1）的底部设有进气口支架（2），进气口支架（2）的下方一侧设有进气槽（3），气囊（1）的内部设有同心排气管（4），同心排气管（4）的顶部设有布气槽（5），气囊（1）的顶部通过卡箍固定在同心排气管（4）的顶部外壁上，气囊（1）的底端通过卡箍固定在进气口支架（2）上。

2.根据权利要求1所述的MBR膜组器脉冲曝气装置，其特征在于：所述进气槽（3）为长方形盒结构，进气槽（3）的底端面开口，进气槽（3）的长侧壁上由左到右均匀分布有若干出气圆孔（6），进气槽（3）的左端面或右端面上靠近顶端处设有进气口（7）。

3.根据权利要求2所述的MBR膜组器脉冲曝气装置，其特征在于：所述出气圆孔（6）的直径为2-3毫米，出气圆孔（6）与进气槽（3）顶端面之间的距离为20-30毫米。

4.根据权利要求1所述的MBR膜组器脉冲曝气装置，其特征在于：所述同心排气管（4）包括外管（8），外管（8）的底部设有直径小于外管（8）直径的排污管（9），外管（8）的内部设有内管（10），内管（10）的底部与外管（8）的底部之间形成有内管进气口（11）。

5.根据权利要求4所述的MBR膜组器脉冲曝气装置，其特征在于：所述气囊（1）的顶部和底部分别通过卡箍固定在内管（10）和排污管（9）上。

6.根据权利要求4所述的MBR膜组器脉冲曝气装置，其特征在于：所述外管（8）的底部比气囊（1）的底部高出2-3厘米。

7.根据权利要求4所述的MBR膜组器脉冲曝气装置，其特征在于：所述外管（8）的长度为10-20厘米。