專利名稱：膜式充氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種膜式充氧裝置，屬于工業(yè)廢水、污水處理裝置技術(shù)領(lǐng)域。二、 背景技術(shù)環(huán)境保護及其治理技術(shù)是當(dāng)前世界各國科技界研究的重要課題，我國更是將其作 為一項基本國策并納入法制管理體系。在環(huán)保和廢物治理中，人類賴以生存的水資源 的保護又成為重中之重。我國人均水資源占有量僅為世界平均水平的六分之一,水資 源已成為社會的重要戰(zhàn)略資源。水污染治理雖是被動之舉，但也是各國政府工作的重 要任務(wù)之一。以下就廢水處理的普遍做法及本項目產(chǎn)品的有關(guān)技術(shù)內(nèi)容闡述如下在廢水治理法中，各國一般采用轉(zhuǎn)化法中最科學(xué)最先進的生物轉(zhuǎn)化法即生物治理 技術(shù)，也叫二級治理。生物治理后，廢水變清，可以循環(huán)再用，無二次污染，達到廢 水再生的目的，經(jīng)費也比較便宜。生物治理技術(shù)，現(xiàn)在普遍使用的是活性污泥法、生 物膜法、氧化塘法，利用自然界中存在的微生物，把微生物進行馴化，使它能在廢水 中生存。同時，能把廢水中大量的、高濃度的有機物或有毒物分化，使之轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定 的無毒物質(zhì)。自從1916年英國出現(xiàn)第一座人工處理的曝氣池后，生化處理廢水技術(shù) 迅速地發(fā)展起來，成為本世紀(jì)最佳治理技術(shù)之一。生物轉(zhuǎn)化活性污泥處理主要發(fā)生 在曝氣池內(nèi)。廢水進入曝氣池，通過曝氣設(shè)備對廢水進行充氧，使廢水的活性細(xì)菌活 潑起來，把廢水中的有機物吞食，而變成無機物。曝氣工藝及曝氣設(shè)備已成為當(dāng)前污 水處理的主流。目前所使用的曝氣設(shè)備有轉(zhuǎn)盤式、旋混式、散流式、潛流式、射流式 和微孔式等多種，各有利弊，但它們一個共同的目的就是盡可能多的將空氣中的氧輸 送到被處理水中，以提供充足的溶解氧，來提高生物處理效果。這種方法的最終目的 是沒有任何問題的，但這種充氧方式卻存在較多的缺點，主要是(1)曝氣充氧會 產(chǎn)生大量氣泡，泡沫的存在更是會影響氧氣向液體的溶解；(2)充氧效率低，在有 泡充氧中，溶氧效率受氣泡界面上的膜阻力控制，使溶氧效率只有無泡充氧方式的 1/8左右；(3)能源消耗大，運行成本高。三、 發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型提供一種自動化程度高、抗酸堿、耐老化、性 能穩(wěn)定、價格低廉、能源消耗低、可降低處理成本、提高污水處理能力、實現(xiàn)水處理 過程中無泡充氧的膜式充氧裝置。一種膜式充氧裝置，包括無泡充氧膜組件、液相循環(huán)泵組、空氣循環(huán)泵組、膜自 動循環(huán)清洗泵組、電氣控制裝置、機座和支架；無泡充氧膜組件通過U形螺栓固定在支架上，液相循環(huán)泵組、空氣循環(huán)泵組和膜自動循環(huán)清洗泵組都安裝在機座上。所述的無泡充氧膜組件是膜式充氧裝置的核心部件，其外形為圓筒形，筒內(nèi)設(shè)有 若干根疏水型中空纖維膜，所有纖維膜絲兩端分別與筒內(nèi)的內(nèi)端蓋用環(huán)氧樹脂密封連 接，但所有纖維膜絲中空孔兩端不密封以實現(xiàn)通氣，筒外上下兩端設(shè)有外端蓋，用密 封圈與筒體間密封并與筒體用螺紋連接為一體，無泡充氧膜組件上下兩端設(shè)有兩個液 體的進出口和兩個空氣進出口，并分別與液相循環(huán)泵組系統(tǒng)管路和空氣循環(huán)泵組系統(tǒng) 管路相連；所有無泡充氧膜組件都通過上下兩個U形螺栓固定在支架上，支架與機座 固定連接。所述的液相循環(huán)泵組由排污泵、電磁閥、壓力表組成，排污泵安裝固定在機座上， 其排出口管路上裝有電磁閾和壓力表。所述的空氣循環(huán)泵組由空氣壓縮泵、節(jié)流閥、空氣處理器、壓力表組成，空氣壓 縮泵安裝固定在機座上，空氣壓縮泵的排出口管路上裝有空氣處理器，通過膜組件后 的出口上裝有節(jié)流閥，在空氣處理器后端及節(jié)流閥前端分別裝有壓力表。所述的膜自動循環(huán)清洗泵組由清洗泵、單向閥、電磁閥、壓力表、清洗液箱和 排污閥組成，清洗泵組安裝在清洗液箱上，清洗液箱安裝固定在機座上，清洗液箱中 間設(shè)有一隔板，將整個清洗液箱空間分為吸液室和回液室兩部分，清洗液箱上還裝有排污閥、液位計、清理窗和呼吸器。所述的電氣控制裝置由控制箱和電器元件箱兩部分組成，控制箱固定在裝置清洗 液箱的上部，裝有壓力表和若干控制按鈕、指示燈以及微電腦控制器；電器元件箱設(shè) 置在支架下部機座內(nèi)，裝有動力電器元件、PLC控制器和電器保護元件。本實用新型的創(chuàng)新點主要有四個方面-1、 應(yīng)用高分子聚丙烯中空纖維疏水膜的氣體分離特性，將空氣中的氧氣與氮氣、 氫氣、二氧化碳等分離出來，并使氮氣、氫氣、二氧化碳?xì)獾仍趬毫Φ淖饔孟屡磐?氣層中，氧氣則透過纖維膜與被處理液體接觸并溶入其中，達到給液體充氧的目的。 這種充氧過程是在不產(chǎn)生氣泡的情況下進行的，它完全不同于其它各種曝氣設(shè)備必須 產(chǎn)生氣泡與液體接觸而充氧的方式，因此其極大地提高了氧的轉(zhuǎn)移效率，氧的轉(zhuǎn)移率 提高到80-90%，而一般的鼓風(fēng)曝氣僅為10%左右，提高充氧效率8倍以上。2、 本實用新型創(chuàng)新性的采用無氣泡充氧技術(shù)，極大地提高溶氧率，適用各種水 深的水產(chǎn)養(yǎng)殖和曝氣池使用。在廢水處理中，廢水經(jīng)初次沉淀池后與二次沉淀池底部 回流的活性污泥同時進入曝氣池，通過充氧，活性污泥呈懸浮狀態(tài)，污泥翻動均勻， 廢水中的懸浮固體和膠狀物質(zhì)被活性污泥吸附，而可溶性有機物被活性污泥中的微生 物用作自身繁殖的營養(yǎng)，代謝轉(zhuǎn)化為生物細(xì)胞，并氧化成為最終產(chǎn)物(主要是C02、 S02、等)，廢水由此得到凈化。凈化后廢水與活性污泥在二次沉淀池內(nèi)進行分離，上 層出水排放；分離濃縮后的污泥一部分返回曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)保持一定濃度的 活性污泥，其余為剩余污泥，由系統(tǒng)排出。這使曝氣池內(nèi)活性污泥濃度高達4000 7000mg/l，能夠大大提高曝氣池的容積負(fù)荷。3、 本實用新型在氣液導(dǎo)流設(shè)計上采用氣液雙相主動運動型，內(nèi)壓雙向氣液逆流 技術(shù)，以增強氣液交換能力和提高氣液溶解強度；氣液循環(huán)壓力均采用低壓系統(tǒng)設(shè)置，減小機械運動損耗，選用電子變頻和微電腦控制，提高自動化程度，最大限度的降低能源消耗，節(jié)龜60%以上，降低處理運行成本，增大企業(yè)經(jīng)濟效益和社會綜合效益。4、 本實用新型整體設(shè)計根據(jù)其使用場合分為獨立型和配套型兩種，獨立型設(shè)計 是產(chǎn)品本身集空氣分離系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)、液相循環(huán)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電氣控制系 統(tǒng)等為一體，可獨立的向液體實施充氧作業(yè)，并可集中安裝在特設(shè)的橋架上工作。配套型是產(chǎn)品只設(shè)有膜組件組和液相循環(huán)系統(tǒng)，利用廢水處理工程中的鼓風(fēng)管網(wǎng)供氣系 統(tǒng)為該設(shè)備空氣循環(huán)系統(tǒng)，采用集中控制，以適用原有污水處理工程改造。本實用新型的目的本專利產(chǎn)品實用新型的目的在于應(yīng)用國際上先進的中空纖維疏水膜材料及其空氣分離特性，通過實驗研究制成適用于工業(yè)和生活污水處理中無泡 充氧的膜組件，進而利用這種膜組件作為空氣分離系統(tǒng)與其配套設(shè)計的空氣循環(huán)系 統(tǒng)、液相循環(huán)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成一體，構(gòu)成一種完整的膜式充氧 裝置。使用這種裝置到工業(yè)和生活污水處理中，實現(xiàn)水處理的無泡充氧。本實用新型的膜式充氧裝置通過以下措施實現(xiàn) 膜式充網(wǎng)裝置結(jié)構(gòu)及其作用無泡充煞膜組件該組件是膜式充氧裝置的核心部件，作用是有條件的將空氣中 的氧分離出來并溶入通過它的液體中。液相循環(huán)的泵組系統(tǒng)其作用是提供一定流量和流速的被處理液體從曝氣池抽出 并通過膜組件充氧后送回曝氣池，實現(xiàn)液流循環(huán)。其中的壓力表用于監(jiān)視液體泵入壓 力；電磁閥用于控制本系統(tǒng)管路的通斷?？諝庋h(huán)的泵組系統(tǒng)其作用是提供一定流量和壓力的空氣通過膜組件，實現(xiàn)氣 流循環(huán)。其中的空氣處理器用于對壓縮空氣進行過濾、必要時的加熱和貯存一定量氣 體；節(jié)流閥用于控制、調(diào)節(jié)氣流的速度和壓力，維持氣體供給技術(shù)參數(shù)；壓力表用于 監(jiān)視氣體泵入壓力。膜自動循環(huán)清洗的泵組系統(tǒng)其作用是提供一定壓力和流量的清洗液通過膜組 件，實現(xiàn)對膜組件內(nèi)部及中空纖維膜絲外表面的循環(huán)清洗，以保持中空纖維膜絲良好 的氣體分離特性。其中的單向閥用于避免被處理液體誤入循環(huán)清洗系統(tǒng)；電磁閥用于 控制本系統(tǒng)管路的通斷；儲液箱用于貯存清洗液，它內(nèi)部設(shè)有隔板，以阻斷清洗出來 的部分沉淀物直接被清洗泵吸入再次進入循環(huán)系統(tǒng)。它外部設(shè)有液位計、呼吸器、 排污閥和清理窗，以保證該系統(tǒng)的正常運行和排污、檢修等；壓力表用于監(jiān)視清洗液 泵入壓力。
電氣控制系統(tǒng)該系統(tǒng)提供對液相循環(huán)的泵組系統(tǒng)、空氣循環(huán)的泵組系統(tǒng)、膜自 動循環(huán)清洗的泵組系統(tǒng)運行的自動化控制。它在膜式充氧裝置產(chǎn)品中分為兩部分，一 部分在裝置的下部，設(shè)有動力電器元件、PLC控制器和電器保護元件等； 一部分在裝 置的上部，設(shè)有壓力表、控制按鈕、指示燈和微電腦控制器等。這兩部分組成一個完整的電氣自動^:控制系統(tǒng)。機座及支架本部分在膜式充氧裝置產(chǎn)品中主要起兩個作用， 一是為中空纖維膜 組件、液相循環(huán)的泵組系統(tǒng)、空氣循環(huán)的泵組系統(tǒng)、膜自動循環(huán)清洗的泵組系統(tǒng)、電 氣控制系統(tǒng)提供安裝、支撐平臺，把各系統(tǒng)有機地連接固定在一起，組成一個完整的 獨立工作體系；二是構(gòu)成完整產(chǎn)品，以便于整體運輸、安裝和使用。工作原理A、手動分別啟動各循環(huán)系統(tǒng)運行首先啟動液相循環(huán)系統(tǒng)，待整個裝置中充滿 被處理液體后，再手動啟動空氣循環(huán)系統(tǒng)，觀察氣體進出口壓力，通過調(diào)整節(jié)流閥調(diào) 整壓力值，使氣體壓力和液體壓力保持一定的壓力差并達到正常運行。待裝置運行一 定時期后，可手動啟動膜自動循環(huán)清洗系統(tǒng)，在啟動該系統(tǒng)時，本裝置將自動停止液 相循環(huán)的泵組和空氣循環(huán)的泵組，并通過電磁閥關(guān)閉液流循環(huán)管路，同時通過電磁閥 開啟膜自動循環(huán)清洗管路，進入自動循環(huán)清洗狀態(tài)。清洗一定時間后可手動關(guān)閉該系 統(tǒng)，使整個裝置又恢復(fù)到初始狀態(tài)。B、自動運行按下啟動按鈕，液相循環(huán)系統(tǒng)進入運行狀態(tài)，3分鐘左右，空氣 循環(huán)系統(tǒng)自動開啟運行，手動調(diào)整好氣體壓力，整個裝置進入正常運行狀態(tài)。在正常 運行過程中如果系統(tǒng)出現(xiàn)壓力升高、電機過載、管路堵塞等故障時，電氣系統(tǒng)將自動 報警并自動切斷電源，以保證裝置安全。 一般情況下，在24小時中，裝置保持正常運行22小時后，微電腦控制器將根據(jù)設(shè)置自動停止液流循環(huán)的泵組和空氣循環(huán)的泵組，并通過電磁閾關(guān)閉液流循環(huán)管路，同時通過電磁閥開啟膜自動循環(huán)清洗管路，進入自動循環(huán)清洗狀態(tài)。自動清洗約2小時后恢復(fù)到初始狀態(tài)并再次自動下一個工作循環(huán)。本實用新型的有益效果-1) 采用高分子聚丙稀中空纖維疏水膜作為膜組件的氣體分離材料，其孔徑0. lum,孔隙率45-50%，透氣率7. OX l(T2cm Vcm 2 S cm Hg，它強度高、抗酸堿、 耐老化、性能穩(wěn)定、價格低廉，特別適用相關(guān)產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)品的市場化推廣 應(yīng)用。2) 本實用新型應(yīng)用無泡充氧技術(shù)，可極大地提高被處理液體的溶氧效率，有利 于加快工藝處理速度或提高單位時間處理量，降低處理成本，增強企業(yè)效益和社會效 益。3) 本實用新型采用富氧膜制氧和低壓液循相環(huán)系統(tǒng)和空氣循環(huán)系統(tǒng)，在運行過
程中所應(yīng)用的氣體、液體均沒有相變現(xiàn)象，因而該產(chǎn)品能源消耗低，最大限度的節(jié)約 了運行費用。4) 本實用新型在氣液導(dǎo)流設(shè)計上采用氣液雙相主動運動型，內(nèi)壓雙向氣液逆流 技術(shù)，增強了氣液交換能力和提高氣液溶解強度，使液體溶氧量較目前空氣曝氣提高 8倍以上。5) 本實用新型設(shè)有膜自動清洗系統(tǒng)，可在線自動清洗膜組件內(nèi)的膜絲外表面， 減少膜污染，在持續(xù)保持膜充氧效率的情況下實現(xiàn)液體充氧的連續(xù)性和液體處理的低 成本運行。6) 在電氣控制方面采用微電腦自動化控制，可進一步優(yōu)化運行模式和運行的環(huán)境個性，保持安全運行的穩(wěn)定性。如液相循環(huán)系統(tǒng)的電動機采用電子變頻控制，可 根據(jù)中空纖維膜被污染情況設(shè)置脈動運行頻率，增強其抗污染的能力；空氣循環(huán)系統(tǒng) 同樣采用電子變頻控制，以通過改變電機轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)整流量，實現(xiàn)最佳充氧效果。7) 本實用新型整體設(shè)計形式多樣，既可獨立安裝運行自成體系，又可與原有廢 水處理工程中的鼓風(fēng)管網(wǎng)供氣系統(tǒng)配套使用，用原有鼓風(fēng)系統(tǒng)作為該裝置空氣循環(huán)系 統(tǒng)，采用集中控制，對原有污水處理工程進行技術(shù)改造，既減少了工程資金投入，又 提高了污水處理能力并節(jié)省了水處理運行成本。四、
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的左視示意圖；圖3是本實用新型中膜組件立體連接示意圖；圖4是本實用新型的工作原理圖。其中，1、膜組件，2、控制箱，3、單向閥，4、清洗泵，5、清洗液箱，6、排 污閥，7、機座，8、電器元件箱，9、空氣處理器，10、空氣壓縮泵，11、排污泵， 12、電磁閥，13、支架，14、節(jié)流閥，18、法蘭，19、液位計，20、清理窗，21、 呼吸器，22、壓力表，A、空氣進出口， B、液體進出口， C、液體進出口， D、空氣 進出口。五具體實施方式實施例本實用新型的結(jié)構(gòu)如圖1至圖4所示，包括無泡充氧膜組件1、.液相循環(huán)泵組、 空氣循環(huán)泵組、膜自動循環(huán)清洗泵組、電氣控制裝置、機座7和支架13;無泡充氧 膜組件通過U形螺栓固定在支架13上，液相循環(huán)泵組、空氣循環(huán)泵組和膜自動循環(huán) 清洗泵組都安裝在機座7上。所述的無泡充氧膜組件是膜式充氧裝置的核心部件，其外形為圓筒形，筒內(nèi)設(shè)有 若干根疏水型中空纖維膜，所有纖維膜絲兩端分別與筒內(nèi)的內(nèi)端蓋用環(huán)氧樹脂密封連
接，但所有纖維膜絲中空孔兩端不密封以實現(xiàn)通氣，筒外上下兩端設(shè)有外端蓋，用密 封圈與筒體間密封并與筒體用螺紋連接為一體，無泡充氧膜組件上下兩端設(shè)有兩個液體的進出口B、 C和兩個空氣進出口A、 D，并分別與液相循環(huán)泵組系統(tǒng)管路和空氣循 環(huán)泵組系統(tǒng)管路相連；所有無泡充氧膜組件都通過上下兩個U形嫘栓固定在支架13 上。所述的液相循環(huán)泵組由排污泵11、電磁閥12、壓力表22組成，排污泵ll安裝 固定在機座7上，其排出口管路上裝有電磁閥12和壓力表22。所述的空氣循環(huán)泵組由空氣壓縮泵10、節(jié)流閥14、空氣處理器和壓力表22組成， 空氣壓縮泵10安裝固定在機座7上，空氣壓縮泵10的排出口管路上裝有空氣處理器， 通過膜組件后的出口上裝有節(jié)流閥14，在空氣處理器后端及節(jié)流閥前端分別裝有壓 力表22。所述的膜自動循環(huán)清洗泵組由清洗泵4、單向閥3、電磁閥12、壓力表22、清 洗液箱5和排污閥6組成，清洗泵4組安裝在清洗液箱5上，清洗液箱5安裝固定在 機座7上，清洗液箱5中間設(shè)有一隔板，將整個清洗液箱空間分為吸液室和回液室兩 部分，清洗液箱5上還裝有排污閥6、液位計19、清理窗20和呼吸器21。所述的電氣控制裝置由控制箱2和電器元件箱8兩部分組成，控制箱2固定在裝 置清洗液箱的上部，裝有壓力表22和若干控制按鈕、指示燈以及微電腦控制器；電 器元件箱8設(shè)置在支架下部機座7內(nèi)，裝有動力電器元件、PLC控制器和電器保護元 件。
權(quán)利要求1、 一種膜式充氧裝置，其特征在于，包括無泡充氧膜組件、液相循環(huán)泵組、空氣循 環(huán)泵組、膜自動循環(huán)清洗泵組、電氣控制裝置、機座和支架；無泡充氧膜組件通過U 形螺栓固定在支架上，液相循環(huán)泵組、空氣循環(huán)泵組和膜自動循環(huán)清洗泵組都安裝在 機座上。
2、 如權(quán)利要求1所述的膜式充氧裝置，其特征在于，所述的無泡充氧膜組件是膜式 充氧裝置的核心部件，其外形為圓筒形，筒內(nèi)設(shè)有若干根疏水型中空纖維膜，所有纖 維膜絲兩端分別與筒內(nèi)的內(nèi)端蓋用環(huán)氧樹脂密封連接，但所有纖維膜絲中空孔兩端不 密封以實現(xiàn)通氣，筒外上下兩端設(shè)有外端蓋，用密封圈與筒體間密封并與筒體用螺紋 連接為一體，無泡充氧膜組件上下兩端設(shè)有兩個液體的進出口和兩個空氣進出口，并 分別與液相循環(huán)泵組系統(tǒng)管路和空氣循環(huán)泵組系統(tǒng)管路相連；所有無泡充氧膜組件都 通過上下兩個U形螺栓固定在支架上，支架與機座固定連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的膜式充氧裝置，其特征在于，所述的液相循環(huán)泵組由排污泵、 電磁閥、壓力表組成，排污泵安裝固定在機座上，其排出口管路上裝有電磁閥和壓力 表。
4、 如權(quán)利要求1所述的膜式充氧裝置，其特征在于，所述的空氣循環(huán)泵組由空氣壓 縮泵、節(jié)流閥、空氣處理器、壓力表組成，空氣壓縮泵安裝固定在機座上，空氣壓縮 泵的排出口管路上裝有空氣處理器，通過膜組件后的出口上裝有節(jié)流閥，在空氣處理 器后端及節(jié)灘閥前端分別裝有壓力表。
5、 如權(quán)利要求1所述的膜式充氧裝置，其特征在于，所述的膜自動循環(huán)清洗泵組由 清洗泵、單向閥、電磁閥、壓力表、清洗液箱和排污閥組成，清洗泵組安裝在清洗液 箱上，清洗液箱安裝固定在機座上，清洗液箱中間設(shè)有一隔板，將整個清洗液箱空間 分為吸液室和回液室兩部分，清洗液箱上還裝有排污閥、液位計、清理窗和呼吸器。
6、 如權(quán)利要求1所述的膜式充氧裝置，其特征在于，所述的電氣控制裝置由控制箱 和電器元件箱兩部分組成，控制箱固定在裝置清洗液箱的上部，裝有壓力表和若干控 制按鈕、指示燈以及微電腦控制器；電器元件箱設(shè)置在支架下部機座內(nèi)，裝有動力電 器元件、PLC控制器和電器保護元件。
專利摘要膜式充氧裝置，包括無泡充氧膜組件、液相循環(huán)泵組、空氣循環(huán)泵組、膜自動循環(huán)清洗泵組、電氣控制裝置、機座和支架；無泡充氧膜組件通過U形螺栓固定在支架上，液相循環(huán)泵組、空氣循環(huán)泵組和膜自動循環(huán)清洗泵組都安裝在機座上。本實用新型既可獨立安裝運行自成體系，又可與原有廢水處理工程中的鼓風(fēng)管網(wǎng)供氣系統(tǒng)配套使用，具有強度高、抗酸堿、耐老化、性能穩(wěn)定、價格低廉、能源消耗低、可降低處理成本、提高污水處理能力、實現(xiàn)水處理過程中無泡充氧。
文檔編號C02F3/12GK201021441SQ20072001924
公開日2008年2月13日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者任勝利, 姜化雨 申請人:任勝利