CN211328939U - 一种抗污染型浸没式超滤膜池结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种抗污染型浸没式超滤膜池结构，属于污水处理设备技术领域。包括上部为圆柱型分离区，分离区内设有超滤膜组件，分离区的一侧设有进水口，顶部设有出水管；出水管与超滤膜组件连通；进水口的朝向与圆柱型分离区的侧壁的切线的方向一致；圆柱型分离区的下部为圆锥型沉淀区，沉淀区与隔离区之间设有曝气管。沿所述沉淀区的侧壁上铺设有排泥管，所述排泥管在分离区与沉泥区的交界处伸出。本实用新型上部为圆锥型分离区，改变了膜池进水口位置及进水方式，使进水可以在膜池内呈旋流状态，进而对超滤膜表面形成横向剪切力，减缓膜污染，下部圆锥形的膜池结构，有利于污染物在膜池中的沉淀及富集，改善了超滤膜运行环境和排泥条件。

Description

一种抗污染型浸没式超滤膜池结构

技术领域

本实用新型涉及污水处理设备技术领域，具体涉及一种能够旋流分离减缓膜污染的抗污染型浸没式超滤膜池结构。

背景技术

现有浸没式超滤膜池通常为方形或者将原有砂滤池作为膜池使用，这种池型的缺陷在于待处理水在膜池中呈现静态，在抽吸过程中，超滤膜处于一种死端过滤状态，颗粒物都附着在过滤膜表面，对减缓膜污染很不利；另一方面，方形、平底的膜池结构很不利于沉降污染物在池底的富集，造成上部膜组器区域的颗粒物含量(SS)较高，下部颗粒物富集区的底部是水平的，不利于颗粒物富集，从而给排泥带来了困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够旋流分离减缓膜污染的抗污染型浸没式超滤膜池结构，以解决上述背景技术中的至少一个技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供的一种抗污染型浸没式超滤膜池结构，包括：

上部为圆柱型分离区，所述分离区内设有超滤膜组件，所述分离区的一侧设有进水口，所述分离区的顶部设有出水管；所述出水管与所述超滤膜组件连通；

所述分离区的上端一侧设有溢流管；

所述进水口的朝向为与所述圆柱型分离区的切向方向一致；所述进水口的外侧连通有进水管；

所述圆柱型分离区的下部为导圆锥型沉淀区，所述沉淀区与所述隔离区之间设有曝气管，所述曝气管位于所述进水口和所述超滤膜组件的下方；

沿所述沉淀区的侧壁上铺设有排泥管，所述排泥管在分离区底部伸出。

优选的，所述分离区内设有导流板，所述导流板位于所述进水口的一侧，所述导流板沿所述圆柱型分离区的轴向方向设置。

优选的，所述导流板与进水管进水方向呈30-45度角，导流板大小为进水管截面积的5-10倍，导流板长度等于3-5倍进水管的直径。

优选的，所述曝气管开孔斜方向与曝气管的夹角为斜向下45度，气体出孔流速≥10m/s。

优选的，超滤膜组件与分离区半径比β、进水口的进水流速u₀和超滤膜组件径向速度u_m之间的关系满足：

其中，R₁表示超滤膜组件的半径，R₂表示分离区的半径，ρ表示分离区内悬浮液的密度，d表示悬浮液中颗粒的直径，ρ_s表示悬浮液中颗粒的密度，可通过测试悬浮液中SS含量计算得出；μ表示流体的粘度。

优选的，分离区的高度与直径的比值为0.7-2，分离区与沉泥区的高度比值为0.5-2，圆锥型沉泥区的池壁与水平面的夹角为45-70°。

优选的，所述排泥管下端距离所述圆锥型沉淀区的底部的距离不大于0.2m，排泥管管径不小于100mm。

优选的，所述溢流管与所述分离区的顶部的距离为0.2m。

本实用新型有益效果：改进了浸没式超滤的膜池结构，并且改变了膜池进水口位置及进水方式，使进水可以在膜池内呈旋流状态，进而对超滤膜表面形成横向剪切力，减缓膜污染，下部圆锥形的膜池结构，有利于污染物在膜池中的沉淀及富集，改善了超滤膜运行环境和排泥条件。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构的主视截面结构图。

图2为本实用新型实施例所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构的俯视截面结构图。

图3为本发明实施例所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构中悬浮颗粒的径向受力分析示意图。

其中：1-分离区；2-超滤膜组件；3-进水口；4-出水管；5-溢流管；6-进水管；7-沉淀区；8-曝气管；9-排泥管；10-导流板。

具体实施方式

下面详细叙述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

为便于理解本实用新型，下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本实用新型所必须的。

实施例

如图1至图2所示，本实用新型实施例提供一种抗污染型浸没式超滤膜池结构，包括：

上部为圆柱型分离区1，所述分离区1内设有超滤膜组件2，所述分离区1的一侧设有进水口3，所述分离区1的顶部设有出水管4；所述出水管4与所述超滤膜组件2连通；

所述分离区1的上端一侧设有溢流管5；

所述进水口3的朝向与所述圆柱型分离区1的侧壁的切线的方向一致；所述进水口3的外侧连通有进水管6；

所述圆柱型分离区1的下部为圆锥型沉淀区7，所述沉淀区7与所述隔离区1之间设有曝气管8，所述曝气管8位于所述进水口3和所述超滤膜组件2的下方；

沿所述沉淀区7的侧壁上铺设有排泥管9，所述排泥管9在分离区1底部伸出。

所述分离区1内设有导流板10，所述导流板10位于所述进水口3的一侧，所述导流板10沿所述圆柱型分离区1的轴向方向设置。

所述导流板10与进水管6进水方向呈30-45度角，导流板10的大小为进水管6截面积的5-10倍，导流板10长度等于3-5倍进水管6的直径。

所述曝气管8开孔方向与曝气管8的夹角为斜向下45度，气体出孔流速≥10m/s。

分离区的高度与直径的比值为0.7-2，分离区与沉泥区的高度比值为0.5-2，圆锥型沉泥区的池壁与水平面的夹角为45-70°。

所述排泥管下端距离所述圆锥型沉淀区的底部的距离不大于0.2m，排泥管管径不小于100mm。

所述溢流管与所述分离区的顶部的距离为0.2m。

对于膜池直径的确定通过以下模型进行计算。对膜池中颗粒物做水平方向上受力分析，如图2所示。假设颗粒物在运动中到达膜面，此时在水平方向上受到两个方向相反的力作用，一个是由于膜面渗流作用产生的渗流曳力Fm，由Stamatakis计算式可得,

F_m＝3πμdu_r (1)

式中，d为颗粒直径，m；μ为流体粘度，u_r为流体在膜池中的水平方向上的径向速度，m/s；

另一个是促使颗粒反向迁移远离膜面的惯性离心力F_k：

式中，F_k惯性离心力，N；d为颗粒直径，m；u_θ为流体在膜池中的切向速度，m/s；ρ_s为颗粒密度，kg/m3；ρ为悬浮液密度，kg/m3；

悬浮液中固相颗粒不向膜面沉积和迁移的条件为颗粒上的惯性离心力F_k大于或等于渗透径向曳力F_m，即

F_k≥F_m (3)

由于超滤范围内的颗粒雷诺数一般小于或接近于1，故可认为颗粒与其周围流体间的相对运动为层流，而处于Storks区域。近似用膜面处的过滤渗透速度u_m代替径向速度u_r，以R₁代替r，得

其中，R₁为膜组器半径，m；u_m取膜过滤通量，m/s；ρ_s通过测试水中SS含量计算得出。

通过式(4)可以看出，随着过滤速度越大，颗粒粒径越小，固液密度差越小，要使颗粒不在膜面沉积所需要的切向流速越大，根据此公式，并且测试实际进水水质及膜组器半径，可以得出膜池中水流的最小切向速度。

另外根据旋流分离理论，流体在膜池中的切向速度满足如下公式：

式中，R₂为膜池半径，m；r为膜组器与膜池内壁的间隙中任一点到膜池中心的距离，m；

将边界条件

(取等号值)，u_θ(r＝R,2)＝u₀带入式(5)，得

式中，β为组器半径R₁与膜池半径R₂的比值；u₀为膜池进口流速，m/s；又式(7)＝式(8)，得

通过解式(10)，得

公式(11)给出了膜池中膜组器与膜池半径比β、膜池进口流速u0和膜组器径向速度um(以靠近膜面的过滤速度计算，即根据膜通量换算过滤速度)之间的关系。根据此式，可以依据进水流速和膜组器径向速度两个参数，计算膜池直径D，柱状分离区的高度为(0.7-2)D，该公式为本膜池结构设计的理论依据。

本实用新型实施例中，膜组件放于膜池的中部位置，并由抽水泵进行抽吸产水，物理清洗的曝气管7设置于沉淀区与积泥区的交界处，开孔位置为斜向下45度角，气体出孔流速为≥10m/s。这样在曝气过程中不易对积泥区产生扰动，而导致积泥区的沉淀物重新进入沉淀区，加重膜运行负荷。

本领域普通技术人员可以理解：本实用新型实施例中的装置中的部件可以按照实施例的描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种抗污染型浸没式超滤膜池结构，其特征在于，包括：

上部为圆柱型分离区(1)，所述分离区(1)内设有超滤膜组件(2)，所述分离区(1)的一侧设有进水口(3)，所述分离区(1)的顶部设有出水管(4)；所述出水管(4)与所述超滤膜组件(2)连通；

所述分离区(1)的上端一侧设有溢流管(5)；

所述进水口(3)的朝向与所述圆柱型分离区(1)的侧壁的切线的方向一致；所述进水口(3)的外侧连通有进水管(6)；

所述圆柱型分离区(1)的下部为圆锥型沉淀区(7)，所述沉淀区(7)与所述分离区(1)之间设有曝气管(8)，所述曝气管(8)位于所述进水口(3)和所述超滤膜组件(2)的下方；

沿所述沉淀区(7)的侧壁上铺设有排泥管(9)，所述排泥管(9)在分离区(1)底部伸出。

2.根据权利要求1所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构，其特征在于，所述分离区(1)内设有导流板(10)，所述导流板(10)位于所述进水口(3)的一侧，所述导流板(10)沿所述圆柱型分离区(1)的轴向方向设置。

3.根据权利要求2所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构，其特征在于，所述导流板(10)与进水管(6)进水方向呈30-45度角，导流板(10)的大小为进水管(6)截面积的5-10倍，导流板(10)长度等于3-5倍进水管(6)的直径。

4.根据权利要求1所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构，其特征在于，所述曝气管(8)开孔方向与曝气管(8)的夹角为斜向下45度，气体出孔流速≥10m/s。

5.根据权利要求1-4任一项所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构，其特征在于，超滤膜组件的半径与分离区半径之比β、进水口的进水流速u₀以及超滤膜组件径向速度u_m之间的关系满足：

其中，R₁表示超滤膜组件的半径，R₂表示分离区的半径，ρ表示分离区内悬浮液的密度，d表示悬浮液中颗粒的直径，ρ_s表示悬浮液中颗粒的密度，可通过测试悬浮液中SS含量计算得出；μ表示流体的粘度。

6.根据权利要求5所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构，其特征在于，分离区的高度与直径的比值为0.7-2，分离区与沉泥区的高度比值为0.5-2，圆锥型沉泥区的池壁与水平面的夹角为45-70°。

7.根据权利要求5所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构，其特征在于，所述排泥管下端距离所述圆锥型沉淀区的底部的距离不大于0.2m，排泥管管径不小于100mm。

8.根据权利要求1所述的抗污染型浸没式超滤膜池结构，其特征在于，所述溢流管与所述分离区的顶部的距离为0.2m。

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