專利名稱：搖擺式平板膜組件過濾裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水處理技術領域設備，特別涉及一種用于高懸浮物或高污泥 濃度的膜生物反應器廢水處理領域的搖擺式平板膜組件過濾裝置。
背景技術：
近年來，隨著制膜技術發展和水處理要求不斷提高，膜法水處理技術越來越廣泛 應用在水處理領域中，尤其是高難廢水處理領域膜法處理不斷得到探索應用。但在應用實 踐中，尤其是面臨高濁度、高活性污泥濃度等場合使用時，傳統的浸入式超濾膜過濾裝置面 臨污堵速度快，清洗周期短、常規清洗效果恢復性差和運行動力消耗高等難題。隨著膜技術 使用領域延伸，控制膜污染技術有效度成為決定浸入式超濾膜使用前景的主要原因。為了提高膜氣擦洗恢復效果解決膜污堵問題，保持更長時間膜系統穩定產水性 能，浸入式超濾組件設計優化和運行方式變革是膜過濾技術的應用發展趨勢。維護清洗以 氣沖刷膜面達到一定掃流速度(CFV)為破壞過濾濾餅層生成或穩定性達到清洗維護或保 持連續膜過濾產水性能目的。在現有技術中，常見膜排列豎直方向設曝氣頭，采取間歇周期 性或連續曝氣方式對膜面進行沖刷，為了達到一定的膜面掃流速率(CFV)值，往往需要大 量像曝氣頭供氣。過大氣流帶來的機械擾動會縮短膜組件的使用壽命和運行期間需要更大 的噸水能源消耗，且由于豎直上流氣泡合并成大氣泡和擴散面積增加，也出現氣泡沖洗和 充氧利用率低、氣擦洗效果有限。同時氣泡擴散方向不確定性易出現清洗死角。CN200610139667. 5公開了一種浸泡式薄型板框膜過濾器，它的目的是提供一種可 浸泡于原/廢水槽中，對水中的雜質進行過濾，藉曝氣減少薄膜之阻塞而使產水穩定并達 到濾除細菌，降低淤泥指數及濁度目的的浸泡式薄型板框膜過濾器。該技術方案的要點是 它由一個或多個薄型板框薄膜過濾片及其下方之曝氣裝置所組成。而薄膜過濾片由一薄平 板、導通部及過濾薄膜粘合組成，其一面上分別沿二側緣裝設有祇少二支撐條形成不對稱 框架，而此垂直之不對稱框架相互緊壓而成薄膜室，且沿二端緣進一步裝設有二薄金屬或 塑料補強條來作為支撐。然而，其不足之處是其曝氣時氣泡仍為豎直方向上升，形成的氣 液混合物流動狀態為平行于平板膜膜面。其紊流效果差，產生清洗死角和噸水氣洗耗氣量 大的不足。
實用新型內容本實用新型的目的是，設計一種整體結構合理，氣洗效果好，噸水耗氣量低，充氧 利用率高，適應高懸浮物廢水處理的搖擺式平板膜組件過濾裝置。本實用新型的技術解決方案是所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特殊之處在 于，包括—分離罐，由頂部的端蓋、中部的容置腔、底部的樞座組成，所述容置腔內設有過 濾組件；一動力傳動機構，樞接在分離罐頂部端蓋上；[0009]一曝氣機構，設置在分離罐容置腔的底部；所述分離罐在動力傳動機構的推動下以分離罐底部的樞座為圓點作左右擺動。作為優選所述分離罐容置腔內設有過濾組件由可過濾水中雜質的的若干片平行設置的平 板式超濾膜組成。所述分離罐端蓋由一傘狀蓋體、該傘狀蓋體一側弧面上設置用于樞接動力傳動機 構的樞座、該傘狀蓋體另一側弧面上設置的進氣管、以及該傘狀蓋體弧面的樞座與進氣管 之間所設的產水管組成。所述分離罐底部的樞座由用于支承分離罐且以此為中心支點可供分離罐左右擺 動的軸承座組成。所述分離罐左右擺動的活動擺角以豎直方向為中心線，左右各0° 90°之間的 調節范圍。所述動力傳動機構由固定座、該固定座上所設的樞座、固定座樞座樞接的活塞缸、 該活塞缸內套設有端部樞接在分離罐端蓋第二樞座上的傳動伸縮桿組成。所述活塞缸內的能源介質選用空缸、液壓油缸、齒條驅動或電驅動的一種。所述傳動伸縮桿一側設有膜片最大傾斜角度由伸縮桿運動里程調整的活塞行程 調節閥。所述曝氣機構由設置容置腔內過濾組件中央并與平板式超濾膜平行設置的管路、 該管路位于分離罐端蓋上接入的進氣管、該管路位于容置腔底部局部接入且整體設置在容 置腔底部的曝氣頭、該管路靠近容置腔底端部位安裝的單向閥組成。所述產水管、進氣管的管路為可隨分離罐往復搖擺時長度變化的柔性管組成。與現有技術相比，本實用新型的優點是通過低驅動動力實現膜過濾組件裝置的自 動往復運動，實現氣擦洗耗氣量少，清洗效果好，充氧流程長、氧利用率高，能耗小和膜片使 用壽命有效延長的優點。避免常規氣擦洗工藝容易出現清洗死角，曝氣量在滿足最低掃流 速率(CFV)時用量過大，膜元件容易機械損壞，在高污泥濃度的MBR工藝場合容易污堵的不 足，使平板式膜過濾組件裝置具有更強生化作用和膜過濾凈化作用同時，擴展了其在復雜 水質應用范圍和降低使用成本。同時，本實用新型具有傳動機械設備簡單可靠、動力來源多 樣性和布局合理、整體集成化程度高的特點。
圖1是本實用新型的整體結構示意圖。圖2是本實用新型的搖擺傳動機構的結構和原理示意圖。圖3是本實用新型的氣擦洗原理示意圖。圖4本實用新型的分離罐轉到一側時氣擦洗原理示意圖圖5本實用新型的分離罐轉到另一側時氣擦洗原理示意圖主要組件符號說明分離罐1端蓋11傘狀蓋體111產水管113容置腔12第一樞座13過濾組件2平板超濾膜21 動力傳動機構3
第二樞座112 軸承座131 固定座31 4[0031]固定座樞座311 活塞缸32傳動伸縮桿321 曝氣機構4進氣管41管路42曝氣頭43單向閥4具體實施方式
本實用新型下面將結合附圖作進一步詳述請參閱圖1所示，在本實施例中，所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，包括一分離 罐1，由頂部的端蓋11、中部的容置腔12、底部的第一樞座13組成，所述容置腔12內設有過 濾組件2 ；由氣壓動力提供的動力傳動機構3，樞接在分離罐1頂部端蓋11上；氣缸(圖中 未示)在滿足一定壓力下經過計時器控制單元(圖中未示)控制進氣的頻率為間隔15min 進氣15min，氣壓強度0. 6Mpa,單次往復周期為30min。一曝氣機構4，設置在分離罐容置腔 12的底部；所述分離罐1在動力傳動機構3的推動下以分離罐1底部的第一樞座13為圓 點作左、右擺動。所述分離罐容置腔12內設有過濾組件2由可過濾水中雜質的的若干片平行設置 的平板超濾膜21組成。平板超濾膜21膜片選擇是0. 1 y m的分離孔徑，澆筑模塊共有膜片 200片，單片膜長度0. 8m、寬度0. 5m、厚度3mm，膜片澆筑間距為6mm總共膜面積為80m2，膜 運行通量為20L/M2 *H，平板超濾膜21分離層涂覆材料可以選擇聚偏氟乙烯材料，其跨膜壓 差(TMP)的范圍為lkpa 90kpa。單片膜面積0. 05 lm2，分離層孔徑在0. 01 0. 3 y m， 長度0. 2 3m。一個分離罐1構成的澆筑模塊大、小使用膜片數量為10 5000片。所述分離罐端蓋11由一傘狀蓋體111、該傘狀蓋體111 一側弧面上設置用于樞接 動力傳動機構3且由接觸面采用耐磨、耐腐蝕材料制成第二樞座112、該傘狀蓋體111另一 側弧面上設置的進氣管41、以及該傘狀蓋體111弧面的第二樞座112與進氣管41之間所 設的產水管113組成。所述產水管113、進氣管41的管路為可隨分離罐1往復搖擺時長度 變化的柔性管42’組成，其柔性管42’接頭伸縮處管材以彈性好的材料如襯鋼膠管等制成。 所述產水管113和進氣管41，經環氧澆筑后構成內空腔的容置腔12連接產水管113 ；進氣 管41在端蓋11部分預埋在澆筑面內，與構成內空腔的容置腔12隔絕并另一端通向底部曝 氣頭43。所述分離罐1底部的第一樞座13由用于支承分離罐1且以此為中心支點可供分 離罐1左、右擺動且由耐腐蝕、耐高鹽等環境的不銹鋼制成，其內部轉動部分為密閉空腔排 布，避免廢水對其腐蝕以增大搖擺傳動力的軸承座131組成。所述分離罐1左、右擺動的活 動擺角以豎直方向為中心線，左、右各0° 90°之間的調節范圍。請參閱圖2所示，所述動力傳動機構3由固定座31、該固定座31上所設的樞座 311、固定座樞座311樞接的活塞缸32、該活塞缸32內套設有端部樞接在分離罐端蓋11第 二樞座112上的傳動伸縮桿321組成。所述活塞缸32內的能源介質選用空缸、液壓油缸、 齒條驅動或電驅動的一種。所述傳動伸縮桿321 —側設有超濾膜膜片21最大傾斜角度由 傳動伸縮桿321運動行程的活塞行程調節閥(圖中未示)調整。在傳動力推動下，傳動伸 縮桿321可水平方向推動平板超濾膜21，第一樞座13則可以調節傳動伸縮桿321以一定 角度上、下擺動從而實現整個平板超濾膜21有一定速度和傾斜角度的往復擺動。所述的分 離罐1搖擺角度范圍以豎直方向中心線為起點，左右搖擺角度范圍在0° 45°之間，此時 傳動伸縮桿321跨度和清洗效果均以得到明顯優化，其傳動往復周期范圍在1 120min —次。請參閱圖3所示，所述曝氣機構4由設置容置腔12內過濾組件2中央并與平板超 濾膜21平行設置的管路42、該管路42位于分離罐端蓋11上接入的進氣管41、該管路42 位于容置腔12底部局部接入且整體設置在容置腔12底部的曝氣頭43、該管路42靠近容 置腔12底端部位安裝的單向閥44組成，在豎直朝下方向介質得以通過，防止在不進氣時污 水壓入進氣管路42。所述的曝氣頭43為均勻圓形開孔曝氣，圓形孔徑大小為0. 1 2mm， 開孔面積占澆筑截面積的 20%。在底部平板超濾膜21環氧澆筑區，朝上面設曝氣孔 徑3mm氣孔，按照平板超濾膜21單片膜50個橫向曝氣孔，縱向1排平均設置曝氣孔。使得 氣擦洗氣量均勻分布在各平板超濾膜21單片平板膜片間。氣擦洗方式為間歇式進氣擦洗， 具體進氣間歇為每隔lOmin進氣5min，曝氣量為24匪3/H，單位平板超濾膜21瞬間用氣量 為0. 3NM3/M2 *H，平均耗氣量0. 075NM3/M2 *H，遠低于現有氣擦洗技術的單位膜面積耗氣量。 例在平板超濾膜21傾斜角度為45°時，氣擦洗供給的氣泡從底部逸出，在通過初始豎直方 向上升后以一定動能沖擊平板超濾膜21，擾動膜面因過濾而形成的濾餅層和其它附著污染 物，由于氣泡無法透過平板超濾膜21本身，經沖擊后聚集的氣泡會沿著膜面切線平行方向 向上運動，從而持續提供一個與膜面剪切污染物的線速度，相當所有曝氣氣量均用于多點 持續擦洗，因而達到更好的清洗效果。請參閱圖4、圖5所示，氣泡上升流速在首次碰撞膜面后損失動能，斜板的長度L = 0. 8m在傾斜45°時氣泡運動路程延長了 0. 8*(1. 41-1) = 0. 33m路程，延緩氣泡逸出液面 時間，提升了氧利用率。實現氣流上升方向與膜面以一定傾斜角度接觸，經曝氣孔逸出細微 氣泡對平板超濾膜21表面的濾餅層剪切作用更明顯，所有氣泡均需接觸分離膜表面并沿 斜面上升，可以使用更少曝氣量就能達到可以破壞濾餅層掃流速度(CFV)；在有活性污泥 膜生物反應器系統使用平板超濾膜21時，強化了氣擦洗用氣的清洗恢復效果和提高了氧 利用率，降低了平板超濾膜21運行成本也延長膜使用壽命。同時，在分離罐1往一側做搖 擺運動時，平板超濾膜21膜片A面處于朝下狀態，且受氣流擾動的角度隨分離罐1傾斜角 變化而時刻變化，平板超濾膜21膜面B面在分離罐1運動到另一側時，變換到朝下受清洗 狀態，實現了平板超濾膜21兩面全程無縫清洗，消除了清洗死角問題，清洗效果也就更有 效和徹底。由于平板超濾膜21膜澆筑單元由若干單一膜片構成，所述的平板超濾膜21膜 A、B面朝上或朝下空間狀態都是隨著分離罐1的搖擺不斷處于上、下面互換的狀態。在膜生物反應器系統中污泥濃度為18g/L，在上述參數下運行搖擺式平板膜組件 裝置，曝氣擦洗能有效減緩其膜分離系統化學清洗周期，在運行20L/M2 H通量下連續87 天，跨膜壓差(TMP)從最初系統啟動時的5Kpa增加到lOKpa，仍遠未達到需要化學清洗時 70Kpa。擺式平板膜組件裝置在更低耗氣量下工藝優化化學清洗周期可達到12月/次。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型權利要求范圍所做的均 等變化與修飾，皆應屬本實用新型權利要求的涵蓋范圍。
權利要求一種搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于，包括一分離罐，由頂部的端蓋、中部的容置腔、底部的樞座組成，所述容置腔內設有過濾組件；一動力傳動機構，樞接在分離罐頂部端蓋上；一曝氣機構，設置在分離罐容置腔的底部；所述分離罐在動力傳動機構的推動下以分離罐底部的樞座為圓點作左右擺動。
2.根據權利要求1所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述分離罐容置腔 內設有過濾組件由可過濾水中雜質的的若干片平行設置的平板式超濾膜組成。
3.根據權利要求1所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述分離罐端蓋由 一傘狀蓋體、該傘狀蓋體一側弧面上設置用于樞接動力傳動機構的樞座、該傘狀蓋體另一 側弧面上設置的進氣管、以及該傘狀蓋體弧面的樞座與進氣管之間所設的產水管組成。
4.根據權利要求1所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述分離罐底部的 樞座由用于支承分離罐且以此為中心支點可供分離罐左右擺動的軸承座組成。
5.根據權利要求4所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述分離罐左右擺 動的活動擺角以豎直方向為中心線，左右各0° 90°之間的調節范圍。
6.根據權利要求1所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述動力傳動機構 由固定座、該固定座上所設的樞座、固定座樞座樞接的活塞缸、該活塞缸內套設有端部樞接 在分離罐端蓋第二樞座上的傳動伸縮桿組成。
7.根據權利要求6所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述活塞缸內的能 源介質選用空缸、液壓油缸、齒條驅動或電驅動的一種。
8.根據權利要求6所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述傳動伸縮桿一 側設有膜片最大傾斜角度由伸縮桿運動里程調整的活塞行程調節閥。
9.根據權利要求1所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述曝氣機構由設 置容置腔內過濾組件中央并與平板式超濾膜平行設置的管路、該管路位于分離罐端蓋上接 入的進氣管、該管路位于容置腔底部局部接入且整體設置在容置腔底部的曝氣頭、該管路 靠近容置腔底端部位安裝的單向閥組成。
10.根據權利要求1所述搖擺式平板膜組件過濾裝置，其特征在于所述產水管、進氣 管的管路為可隨分離罐往復搖擺時長度變化的柔性管組成。
專利摘要本實用新型涉及一種水處理技術領域設備，特別涉及一種噸水耗氣量低，充氧利用率高，用于高懸浮物或高污泥濃度的膜生物反應器廢水處理領域的搖擺式平板膜組件過濾裝置。所述搖擺式平板膜組件過濾裝置由頂部的端蓋、中部的容置腔、容置腔內設有過濾組件、底部的樞座構成的分離罐、樞接在分離罐頂部端蓋上的動力傳動機構、設置在分離罐容置腔的底部的曝氣機構組成；所述分離罐在動力傳動機構的推動下以分離罐底部的樞座為圓點作左右擺動。
文檔編號B01D61/18GK201603522SQ20102014520
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月25日 優先權日2010年3月25日
發明者王桂林, 韋旺 申請人:王桂林;韋旺