旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗微網組件的製作方法

2023-10-05 09:01:24

專利名稱：旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗微網組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種汙、廢水處理領域膜生物反應器工藝用膜組件，尤其涉及 一種具有以微生物菌膠團與微細濾網(行業統稱微網)協同作用達到微濾固液 分離效果的旋轉移動孩吏網體分布減振並連續線形反衝洗Z敞網組件。
背景技術：
膜生物反應器(Membrane Bio Reactor,簡稱MBR )是將汙、廢水生物 處理技術和膜分離技術相結合的一種新型水處理裝置，具有很好的固液分離 效果和佔地面積小、剩餘汙泥量低的特點，在水處理領域，尤其在汙、廢水資 源化工程方面得到較為廣泛的應用。然而，MBR存在著組件造價高，壽命短， 易因濃差極化導致通量下降、堵塞和膜的深度汙染及運行能耗較高等缺點，限 制了其大M^莫推廣和應用。
近年，MBR領域開始出現對微網動態膜分離技術的研究，其特點是以普 通孔狀材料，通常是指孔徑在200目以上如不鏽鋼絲網、尼龍、滌綸等化纖
或超濾膜組件，構成一種新型的孩支網動態膜生物反應器(Micro-screen Dynamic Membrane Bio Reactor,簡稱DMBR )。孩i網組件主要由完成微濾的 箱體及反沖洗機構構成，箱體是由不透水板材製作的方形圍框及固定封裝在 圍框兩端面的^L網體構成的扁立方體形的空腔箱體。微網雖有過濾性能，但只 能作為粗濾隔離」些粒徑較大固體物質，在動態膜微濾系統中則只作為動態 膜的支撐載體。上述箱體內部的空腔，是盛^t過濾水的容器，箱體外部的水只 能通過微網體進入空腔。微網組件在使用時，置於生物反應器混合液中，隨著 生化反應及過濾過程的進行，微生物菌膠團沉澱附著在微網體上形成周期性 生長脫落的生物質層,也稱為:^層、次生膜、動態膜或自生動態膜。該膜的 形成改進了作為支撐體微網介質的過濾性能。動態膜具有活性、柔性和吸附 性特徵,在一定的控制條件下，可達到和傳統MBR所用固體膜組件相同的微 濾分離效果。由於微網動態膜生物反應器在固液分離過程中，作為l^l分離介 質的凝膠層是在生化反應過程中自生的，混合液可以源源不斷的為其提供成 膜材料並在極低的跨膜壓力工況下保證通量，加之微網組件製作材料易得且價4M氐廉和膜材料的更新無成本問題，建設和運行成本將遠低於傳統的MBR, 使MBR技術因此有大規模應用和推廣的可能。然而，該技術目前並不成熟， 尚處於研發階段。因為微網組件必須"浸入"含有活性汙泥的混合液中才 會有效"生成"動態膜，而"擾動的水流"是形成混合液必要條件，傳統的 浸入式MBR巧妙地利用了擾動的水流條件，通過調整水流和膜面的相對位 置，利用"錯流"過濾方式來剪切衝刷附集在膜表面的汙染物質，這對抑制 通量過快下降和延緩膜的汙染非常有效，但對以利用汙染物質進行固液分 離(以汙抑汙或以汙治汙)的活性和柔性的動態膜來說，不論擾動水流正向 接觸微網還是相錯接觸微網，都會使微網產生不同幅度、不同頻率的法向振 動；這種不規則振動的幅度和頻率變化範圍很寬，對動態膜在微網上的附著 和生長帶來不利影響它使膜層的附著力降低，生長不均勻，凝膠層薄厚不 一，極易出現因局部膜層脫落而產生的"漏洞"，膜面中心部位因振幅相對 過高而難以形成有效凝膠層。因此，現有的動態膜技術對較大分子量的溶解 性有機物截流效果很差，出水濁度和細菌總數波動並難以控制在傳統MBR的 水平。由於微網表面振動的幅度由組件邊框向中心逐漸增高且不規則，面積 越大，"漏洞"出現的機率也就越高，7jc質也就越難保證，因此造成微網面積 也就是動態膜的生成面積難以放大，單個組件膜面積被限制。同時，因膜層不 斷增厚，通量下降到必須進行反衝洗時，需要大量的水或氣混水，使得反衝洗 設備容量大、能耗高，設備閒置率也高。反沖洗後，因動態膜再生成需要時間， 此期間會產生一定量未經有效膜濾的幹擾水，因此存在間斷出水和出水率低 以及組件空腔大,浪費反應器容積等問題，這些技術上的瓶頸阻礙著動態膜技 術大規模工程性利用。
綜上所述，如何使動態膜分離技術真正成為 一種低成本的水處理實用技 術,成為業界關注問題。

發明內容
本發明的主要目的在於針對上述問題,提供一種利用微網動態膜技術的
低造價、低運行成本、膜生成面積大、出水通量和7jC質穩定，微網箱體空腔小 且出水率高的一種可旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗微網組件。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
一種旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗微網組件，包括微網箱 體，反衝洗管，其特徵在於所述微網箱體是由剛性不透水材質的水平上、下封 蓋板，鼠籠形的左、右滾筒，弧面擋板，多根收集清水的帶凸翼收水管及微網 體構成，所述上、下封蓋板為結構對稱的具有半圓形端頭的條形板，兩板間左、右兩端分別垂直裝有可自由轉動的所迷左、右滾筒，左、右滾筒之一連接驅動 機構，所述微網體緊裹環繞左、右滾筒構成閉環循環轉動的微網體，並與上、
下封蓋板密封滑動連接形成微網箱體的空腔，微網體的轉速為l-5m/H;所述多 根收水管以其凸翼頂壓微網體網面均布垂直固定在上、下封蓋板之間；包圍在
封蓋H間r;s與微網二緊密接觸;所述反衝洗管是截面為i鴨嘴形噴水口的 直線形噴水管體，在所述空腔內微網體巻入設有擋板的滾筒端與所述弧面擋 板連接處，反沖洗管以其噴水口頂壓所述微網體網面垂直設置在上、下封蓋板 之間；靠近反衝洗管噴水口在所述微網體的外側，緊貼微網體設置垂直固定在 上、下封蓋板之間的用於清洗前預刮附著物的刮板;收水管出水口與反衝洗管 進水口伸出微網箱體外部，分別連接收水總管及清水管，在設有弧面擋板的滾 筒對應的下封蓋板上設有幹擾水出口 。
所述上、下封蓋板內側邊緣對應開有收口式微網滑槽；所述微網體是由 l-3層孔徑為200 ~ 500目的不同孔徑的微網疊加形成，微網體的頂沿及底沿 設置成稜邊分別嵌裝入所述上、下封蓋板的微網滑槽中，用於微網體的定位滑 動和隔離混合液。
所述多根收水管的管體上設有若干收水孔，收水管的間距設置為15 ~ 30cm。 本發明的有益效果是(1).採用可旋轉移動孩t網體分布減振並連續線形反 衝洗微網組件，實際是提供出一種平均分布因紊流水力環境的存在而產生 的不規則振動轉向相對規則振動和消減振幅和高頻的方法，它是在將微網振 動中振幅、頻率有效降低的前提下，再按照一個固定的周期分配給微網上的 每一個"陣位"。這種方法在保留了錯流過濾有利因素的前提下有效消解了 紊流對微網法向振動的不利影響，創造了適於動態膜均勻、穩定生成和代謝 的良好的"束"環境，解決動態膜層生成不均勻、易脫落和產生"漏洞"問 題，以此為穩定和提高出水水質提供了基礎性保證。(2).可以大幅度提高微 網組件的微網面積，將組件做大，由此提高整個DMBR系統的的處理水通量， 發揮出微網組件價^f氐的優勢。(3).採用移動微網體的刮板、反沖洗管連續線 形反沖洗方式，由於速度緩慢且瞬間僅對沿刮板區域的微網上的局部動態膜 進行衝刷，因此給新生動態膜的生長以足夠的時間，達到舊膜去除與新膜生長 良性交替循環，有效控制膜厚，保證恆定的較高的出水通量，並實現了無幹擾 水動態膜再生過程和連續出水。(4).與傳統加壓及提供足夠大流量的水或氣混 水的間斷反衝洗方式相比，本發明使用的反衝洗水用量極低，使系統具有非常 高的有效透水率；本發明的在線清洗方法，設備容量遠低於傳統的膜生物反應器工藝，顯著降低裝機成本和運行能耗，反衝洗設備利用率為100%。本發明作
為單獨的固液分離組件，可以安裝在任何形式的好氧生化池內，可以滿足大規 模應用的要求。


圖l是本發明的主視結構示意圖； 圖2是圖1的右^f見圖； 圖3是圖l去掉微網體的結構示意圖； 圖4是微網體安裝結構示意圖； 圖5是圖1的俯視圖； 圖6是左滾筒安裝結構示意圖； 圖7是右滾筒安裝結構示意圖； 圖8是本發明應用示意圖。 以下結合附圖和實施例對本發明詳細說明。
具體實施例方式
圖1~圖8示出一種旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗微網組 件及其應用，該微網組件包括微網箱體l，反衝洗管3，其特徵在於所述微網 箱體l是由剛性不透水材質的水平上、下封蓋板ll、 12，鼠籠形的左、右滾筒 71、 72，弧面擋板8，多根收集清水的帶凸翼收水管2及微網體6構成，上述 上、下封蓋板ll、 12為結構對稱的具有半圓形端頭的條形板，兩板間左、右 兩端分別垂直裝有可自由轉動的上述左、右滾筒71、 72，左、右滾筒之一連 接驅動機構，本例中右滾筒通過其上設置的驅動軸4連接驅動機構。上述微 網體6緊裹環繞左、右滾筒71、 72，構成閉環循環轉動的微網體，並與上、下 封蓋板ll、 12密封滑動連接形成微網箱體的空腔；如圖4、圖6、圖7所示， 上述上、下封蓋板內側邊緣對應開有收口式微網滑槽115、 125;上述微網體是 由1 ~ 3層孔徑為200 ~ 500目的不同孔徑的微網疊加形成，本例中採用了由外 至裡250目、380目、4卯目三層微網疊加形成，微網體6的頂沿及底沿設置成 稜邊61、 62分別嵌裝入上迷上、下封蓋板ll、 12的微網滑槽115、 125中，用於 微網體6的定位滑動和隔離混合液。左滾筒71的頂部臥入上封蓋板11的 左筒頂槽112中，同時其左筒頂軸711插入上軸槽1U中;左滾筒71的底部 臥入下封蓋板12的左筒底槽122中，同時其左筒底軸712插入下軸槽121 中。右滾筒72的頂部臥入上封蓋板11的右筒頂槽114中，同時，其驅動軸4 從上封蓋板的驅動軸孔113穿出；右滾筒72的底部臥入下封蓋板12的右筒 底槽124中，同時其右筒底孔123連通下封蓋板12上設置的幹擾水出口 5。如圖8所示，本實施例中驅動機構主要由電機41、減速機42、橫軸43、 換向輪44及驅動軸4構成，驅動機構帶動右滾筒72轉動，進而通過環形微 網體6帶動左滾筒71轉動，形成微網體6閉環循環轉動。驅動機構也可以 採用電機、減速機、傳動軸、傳動輪盤及傳送帶等其他方式。由上述驅動 機構帶動的微網體6的轉速為l-5m/H;上述多根收水管2的管體上設有若 幹收水孔，多根收水管2以其凸翼21頂壓微網體6的網面均布垂直固定在 上、下封蓋板ll、 12之間，收水管的間距設置為15~30cm,包圍在左滾筒或 右滾筒內半環用於阻擋幹擾水的弧面擋板8豎直密封固定在上、下封蓋板 之間，並與微網體6緊密接觸；本例中，孤面擋板8包圍在右滾筒72的內半 環；上述反衝洗管3是截面為帶鴨嘴形噴水口的直線形噴水管體，在上述空 腔內微網體6巻入設有弧面擋板的滾筒端與弧面擋板8的連接處，本例中即 為在微網體6巻入右滾筒72端與弧面擋板8的連接處，反衝洗管3以其噴 水口頂壓所述微網體網面垂直設置在上、下封蓋板ll、 12之間；靠近反衝洗管 噴水口在上述微網體的外側，緊貼微網體設置垂直固定在上、下封蓋板之間 的用於清洗前預刮附著物的刮板9;收水管2出水口與反衝洗管3進水口伸 出微網箱體1外部，分別連接收水總管22及清水管31，在設有弧面擋板的 右滾筒72對應的下封蓋板12上設有千擾水出口 5。
上述收水管2在箱體外相互連接並連至收水總管22,出水管出水靠壓力 外送。它的主要功能是均衡組件的腔內收水，降低收水死角區域或收水短路 區域不均衡流量對動態膜層造成的生長不均勻或破損。它同時是連接固定 上、下封蓋板的支撐體、固定架，收水管腔內部分靠微網一側有凸翼頂壓微 網，當微網移動時它起到微網網體振動的分布和減振作用。
弧面擋板8將空腔分割成清水區A和混水區B，功能是使移動微網體6 被反衝清洗後所產生的幹擾水只進入空腔的混水區和使幹擾水從右滾筒72 底端的幹擾水出口 5流出空腔，不讓幹擾水與空腔清水區內膜濾水交換。
直線形反衝洗管3頂壓微網一側有鴨嘴形噴水口 ，噴水狹縫貼緊微網。 反沖洗管外接有一定壓力的清水，通過狹縫溢出並穿過移動^t網體6實現對 動態膜的連續在線線形反衝洗。
刮板9與反衝洗管3分別設置在微網體6兩側，與鴨嘴形噴水口之間留 有只能有微網移動通過的間隙，當微網體通過時，附著在網上稍厚的附著物 首先被刮掉，接著線形反沖洗水再衝洗微網，以此提高清洗效果，使清洗後 的微網首先通過空腔混水區，微網體緩慢通過空腔混水區B的過程，也是新 生動態膜生成過程，當動態膜形成後，微網體移出混水區通過動態膜過濾的膜濾水進入空腔清水區A，這一移動過程實現了無幹擾水動態膜再生過程和 連續出水。幹擾水排出空腔有兩種方式"是通過水泵排出生化池;二是利 用內部動力，用水管引至曝氣器附近，水管出水口順向氣流方向，靠其出水 口處產生的負壓帶動管內水流出，回流至反應器內。 本發明的工作原理是
微網雖有過濾性能，但只能作為粗濾隔離 一些粒徑較大固體物質，在動 態膜微濾系統中則只作為動態膜的支撐體介質。上述孩i網箱體1內部形成 空腔，是盛放過濾水的容器，箱體外部的水只能通過微網進入空腔。在使用 時，將微網箱體置於生物反應器混合液中，隨著生化反應及過濾過程的進行: 微生物菌膠團沉澱附著在微網上形成周期性生長脫落的生物質層即動態 膜，該膜的形成改進了作為支撐體的微網的過濾性能。在腔內清水區安裝 多根收水管2並伸出箱體連至收水總管。反衝洗水只能通過鴨嘴形噴水口 的狹縫噴出形成線形水簾透過微網噴出。由於反衝洗管，刮板與緩慢移動的 微網體相對運動，以線形區域連續掃描衝刷動態膜，使動態膜代謝、脫落、 生長交錯進行，實現在線更新。由於收水管凸翼21頂壓移動的微網體連續 緩慢相對運動，將紊流作用與網面的振動往復、平均地在網面進行分配，實 際上起到的掃描減振分布振幅和頻率的作用，這種聯動方式構成了掃描減 振並連續線形反衝洗的綜合效果，以此保證動態膜在整個微網面上附著時 接受的是同周期的被降低幅度和高頻的振動環境，即相同過程的"著床"、 "孕育"、"生長"的固定"床"環境，使得整個網面生成膜層質地均勻，厚度一 致，無不規則變化，從而保證動態膜過濾性能一致和穩定。
本發明提供的旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗微網組件進 行汙、廢水過濾的操作過程如下(參見圖1~圖8):
(1) .含有微生物菌膠團的動態膜的形成
如圖8所示，首先將上述組件垂直浸入曝氣生化池13的一定深度的含 微生物菌膠團的待處理汙、廢水混合液水中，本例中採用了 6個組件，深度 為80CM，在水壓作用下，混合液連續由微網體6進入微網箱體1的空腔內並 通過收水管2排出空腔匯入收水總管22再排出膝氣生化池；隨著液流進入 和排出微網箱體，微生物菌膠團附著在微網網體6上形成具有活性、柔性和 吸附特性的動態膜層；
(2) .過濾生成清水
在水壓作用下，混合液通過動態膜過濾，懸浮物質和微細膠體顆粒被攔(3) .在線清洗並無幹擾水更新動態膜
經過一段時間的過濾，動態膜活性降低，膜層增厚，過濾液通量下降，這 時通過清水管31向反沖洗管3輸送清水；通過驅動機構使微網以l-5m/H速 度緩慢移動，此時，置於進水面的刮板9通過移動微網體6的相對運動首先 刮掉微網體進水面上附著的較厚附著物和動態膜層，跟著反沖洗水通過出 水狹縫貼靠微網出水面成線形衝洗微網體，周而復始實現在線反衝洗過程； 當微網體移開刮板9和反衝洗管3後，混合液通過微網體進體入微網箱體空 腔的混水區B並通過幹擾水出口 5排出；此時微生物菌膠團被微網截留，隨 著移動微網緩慢移動，在即將移開空腔的混水區B時，動態膜層也發育形成， 當其可以抑制懸浮物質和微細膠體顆粒穿過微網體實現膜濾時，移動微網 體帶著發育成熟的動態膜移至清水區A進行膜濾過程，周而復始，在實現無 幹擾水再生過程的同時實現連續出水。
(4) .在分布降低振幅和頻率工況條件下穩定運行
由於若干支撐並頂起移動微網體的收水管凸翼21連續緩慢作用於微網 體網面，將紊流作用與網面的振動平均、往復地在網面進行分配，實際上起 到的掃描減振分布振幅和頻率的作用，這時附著於微網體6上的新生動態膜 將是一層厚度一致、密實程度一致的凝膠層。在實現了上述(l)、 (2)、 (3)功 能的前提下如此周而復始，保證著濾過水質和通量的穩定。
本實施例的應用效果
經採用國家汙、廢水環境監測技術標準進行檢測，數據如下 瀑氣生化池HRT-4. 5H, MLSS=10000mg/L,氣水比> 15;膜組件浸入 深度=0.詣，微網面積-7M2，連續運行120天，出水SS未檢出，濁度《1NTU， 糞大腸菌群《20個/L，出水量穩定在5M7天未發現波動。
總之，本發明的每個技術環節均體現保證出水質量、節約能源和提高 運行效率的原則，有效解決傳統膜組件出水量低,造價高使用壽命低以及運 行的控制過程複雜，維護需要較高技術條件的缺陷，並克服了現有利用動態 膜的微網組件出水水量及水質不夠穩定、膜面積難以放大、出水率較低， 不能達到大規模應用水平的缺陷，進一步滿足汙、廢水資源化大規模應用的 技術、經濟要求，使得利用動態膜的微網組件這項優秀的組合技術能夠得到 更為廣泛的應用。
權利要求
1、一種旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗微網組件，包括微網箱體，反衝洗管，其特徵在於所述微網箱體是由剛性不透水材質的水平上、下封蓋板，鼠籠形的左、右滾筒，弧面擋板，多根收集清水的帶凸翼收水管及微網體構成，所述上、下封蓋板為結構對稱的具有半圓形端頭的條形板，兩板間左、右兩端分別垂直裝有可自由轉動的所述左、右滾筒，左、右滾筒之一連接驅動機構，所述微網體緊裹環繞左、右滾筒構成閉環循環轉動的微網體，並與上、下封蓋板密封滑動連接形成微網箱體的空腔，微網體的轉速為1-5m/H；所述多根收水管以其凸翼頂壓微網體網面均布垂直固定在上、下封蓋板之間；包圍在左滾筒或右滾筒內半環的用於阻擋幹擾水的弧面擋板豎直密封固定在上、下封蓋板之間，並與微網體緊密接觸；所述反衝洗管是截面為帶鴨嘴形噴水口的直線形噴水管體，在所述空腔內微網體捲入設有擋板的滾筒端與所述弧面擋板連接處，反衝洗管以其噴水口頂壓所述微網體網面垂直設置在上、下封蓋板之間；靠近反衝洗管噴水口在所述微網體的外側，緊貼微網體設置垂直固定在上、下封蓋板之間的用於清洗前預刮附著物的刮板；收水管出水口與反衝洗管進水口伸出微網箱體外部，分別連接收水總管及清水管，在設有弧面擋板的滾筒對應的下封蓋板上設有幹擾水出口。
2、 根據權利要求1所述的旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗 微網組件，其特徵在於所述上、下封蓋板內側邊緣對應開有收口式^L網滑槽； 所述微網體是由1 ~ 3層孔徑為200 ~ 500目的不同孔徑的微網疊加形成，微網 體的頂沿及底沿設置成稜邊分別嵌裝入所述上、下封蓋板的微網滑槽中，用於 微網體的定位滑動和隔離混合液。
3、 根據權利要求1或2所述的旋轉移動微網體分布減振並連續線形反 衝洗微網組件，其特徵在於所述多根收水管的管體上設有若干收水孔，收水管 的間距設置為15~ 30cm。
全文摘要
本發明涉及一種旋轉移動微網體分布減振並連續線形反衝洗微網組件，包括微網箱體，反衝洗管，其特徵是微網箱體是由上、下封蓋板，鼠籠形左、右滾筒，弧面擋板，多根帶凸翼收水管及微網體構成，左、右滾筒安裝在上、下封蓋板間，其中一個連接驅動機構，微網體環繞左、右滾筒構成閉環並與上、下封蓋板密封滑動連接，轉速1-5m/H；上、下封蓋板間垂直固定設置以凸翼頂壓微網體均布的收水管、包圍一滾筒內半環的弧面擋板及在微網體捲入滾筒端與弧面擋板連接處，以其噴水口頂壓微網體的反衝洗管；微網體外側設刮板；弧面擋板側滾筒下方設幹擾水出口。本發明的優點是膜生成面積大，出水通量和水質穩定，箱體空腔小，出水率高。
文檔編號C02F3/10GK101555066SQ200910068778
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月8日 優先權日2009年5月8日
發明者雁 孫, 居文鍾, 媚 張, 彥 李, 李紅衛, 濤 楊, 王德龍, 蘇志龍 申請人:天津市天水環保設計工程有限公司