專(zhuān)利名稱(chēng)：具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于污水處理的膜生物反應(yīng)器，具體涉及超聲波與射流技術(shù) 結(jié)合在線(xiàn)清洗的膜生物反應(yīng)器，即一種膜生物反應(yīng)器具有如下在線(xiàn)清洗功能通過(guò)超聲波 將膜表面的污染物質(zhì)剝離，再通過(guò)射流管對(duì)膜表面進(jìn)行沖刷，從而完成膜的在線(xiàn)清洗，恢復(fù) 膜通量。本實(shí)用新型屬環(huán)保污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor，簡(jiǎn)稱(chēng)MBR)是將高效膜分離技術(shù)和生物反 應(yīng)器的生物降解作用集于一體的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。它具有固液分離率高、出水水質(zhì)好、處 理效率高、占地空間小、無(wú)污泥膨脹、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但由于膜污染 的不可抗拒性，膜生物反應(yīng)器在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地要對(duì)膜進(jìn)行清洗。膜的清洗主要分為離線(xiàn)清洗和在線(xiàn)清洗。離線(xiàn)清洗即將膜組件從反應(yīng)器中取出， 然后進(jìn)行清洗，在線(xiàn)清洗即無(wú)需將膜組件取出，直接在反應(yīng)器內(nèi)利用各種技術(shù)對(duì)膜組件進(jìn) 行清洗，以達(dá)到恢復(fù)膜通量的目的。由于離線(xiàn)清洗需要時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，而且直接對(duì)凈水生產(chǎn) 的連續(xù)性產(chǎn)生較大影響，所以研究人員大都傾向于在線(xiàn)清洗。目前的MBR在線(xiàn)清洗技術(shù)主要是超聲波在線(xiàn)清洗法。超聲波對(duì)膜組件的清洗過(guò) 程，是利用超聲波這一特殊的能量形式，對(duì)附著于膜組件內(nèi)外壁上的污染物進(jìn)行清洗，從而 使污染物脫落，使膜特性恢復(fù)的過(guò)程。當(dāng)聲波的強(qiáng)度、頻率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，聲波就會(huì)在傳 聲媒質(zhì)的傳導(dǎo)下，作用于膜內(nèi)、外壁上的污染物，使其狀態(tài)、組分、性質(zhì)發(fā)生多種物理和化學(xué) 的變化，使污染膜組件的附著物脫落，從而恢復(fù)膜的通量和過(guò)濾性能，并消除附著污染物對(duì) 膜的損害，達(dá)到延長(zhǎng)膜壽命，增大膜更換周期，從而降低MBR的使用成本。然而，單純的超聲波輻照只能使污染膜組件的附著物脫落，而不能使其完全從膜 組件上清除，存在清洗的不徹底性；而且長(zhǎng)時(shí)間的超聲波輻照對(duì)膜組件的使用壽命會(huì)產(chǎn)生 很大的傷害。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)目前MBR膜在線(xiàn)清洗技術(shù)的不足，提供一種具有超聲射流在線(xiàn) 清洗裝置的膜生物反應(yīng)器，將超聲波與射流技術(shù)結(jié)合用在MBR膜在線(xiàn)清洗，從而使膜清洗 技術(shù)更加有效、穩(wěn)定而且負(fù)面影響小。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的構(gòu)思是本實(shí)用新型采用超聲波與射流技術(shù)相結(jié) 合的清洗技術(shù)，使用不同于單一超聲波清洗技術(shù)的方法，減少了超聲波輻照的時(shí)間，對(duì)膜污 染的去除更徹底，對(duì)凈水生產(chǎn)過(guò)程影響更小，使膜在線(xiàn)清洗技術(shù)更加成熟與完善。本實(shí)用新 型主要由厭氧池、缺氧池、好氧池、曝氣裝置、膜組件、膜組件的出水系統(tǒng)以及在線(xiàn)清洗裝置 等構(gòu)成。在厭氧池中，設(shè)有攪拌器，對(duì)污泥進(jìn)行厭氧攪拌。在好氧池中，曝氣裝置由曝氣孔和 由曝氣管連接起來(lái)的空氣泵、曝氣調(diào)節(jié)器組成。膜組件設(shè)在好氧池，與其對(duì)應(yīng)的在線(xiàn)清洗裝 置與膜組件有機(jī)結(jié)合，它包括超聲發(fā)生器、平板換能器和射流管等。超聲發(fā)生器與平板換能器相連，用于控制超聲波的發(fā)出及其發(fā)出的頻率與功率；平板換能器則置于好氧池左側(cè)，平 板換能器接收到超聲頻電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，并通過(guò)池壁向盛在池中的溶液輻射超聲波， 平板換能器與膜表面垂直，使其發(fā)出的超聲波輻射方向與膜表面平行；膜組件邊緣上部設(shè) 有射流裝置，射流裝置由排列緊密的射流管組成，在清洗過(guò)程中，射流管可向下進(jìn)行射流噴 射。曝氣調(diào)節(jié)器、超聲發(fā)生器、射流裝置、膜組件的出水系統(tǒng)、均與自控系統(tǒng)相連，便于裝置 進(jìn)行自動(dòng)控制。根據(jù)上述構(gòu)思，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案一種具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng)器。它包括厭氧池、缺氧池、好氧 池、清水池、膜組件、在線(xiàn)清洗裝置以及自控系統(tǒng)；厭氧池與缺氧池、好氧池連為一體，好氧 池中設(shè)置所述膜組件，該膜組件由2 6個(gè)平板膜平行排列并聯(lián)組成，每個(gè)平板膜上端兩側(cè) 均布滿(mǎn)射流管；射流管通過(guò)管道與一個(gè)電磁閥相連后，通過(guò)一個(gè)雙向泵與所述清水池相接 通；所述平板膜組件與另一個(gè)電磁閥相連后，也通過(guò)所述雙向泵與清水池相接；在平板膜 組件前方設(shè)有一個(gè)平板換能器，其表面與平板膜的表面互相垂直，該平板換能器與一個(gè)超 聲發(fā)生器相連；所述超聲發(fā)生器、雙向泵和兩個(gè)電磁閥均與自控裝置連接，該自控裝置還經(jīng) 一個(gè)曝氣調(diào)節(jié)器和一個(gè)空氣泵連接，設(shè)置在好氧池底部的曝氣器。本實(shí)用新型采用超聲波 與射流技術(shù)相結(jié)合的清洗技術(shù)，減少了超聲波輻照時(shí)間，對(duì)膜污染的去除更徹底。上述平板換能器平行置于平板膜表面且貼近其側(cè)壁，運(yùn)行的時(shí)候，超聲功率為 200 400W，超聲時(shí)間為3 5min，清洗頻率選為40KHz。上述膜組件為聚砜平板膜組件。上述污水池的出水口通過(guò)管路經(jīng)閥門(mén)一、一個(gè)進(jìn)水泵、閥門(mén)二接通所述厭氧池的 進(jìn)水口 ；厭氧池設(shè)有一個(gè)攪拌器，厭氧池上部有一個(gè)溢水管而下部有出水口接通所述缺氧 池，缺氧池出水口接通所述好氧池；所述好氧池下底部有放空管，放空管上有一個(gè)放空閥； 所述雙向泵的進(jìn)水管道上有一個(gè)閥門(mén)三，而其出水管上有一個(gè)閥門(mén)四和一個(gè)真空表；所述 曝氣調(diào)節(jié)器進(jìn)水管道上有一個(gè)閥門(mén)五而出水管道上有一個(gè)閥門(mén)六；所述空氣泵的出水管道 上有一個(gè)閥門(mén)七。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)占.
^ \\\ ·①本實(shí)用新型反應(yīng)器選用平板膜作為反應(yīng)器的膜組件，與一般的中空纖維膜相 比，平板膜具有抗污染能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)和便于清洗等優(yōu)點(diǎn)，大大降低了膜污染對(duì)凈水生
產(chǎn)的影響。②本實(shí)用新型的在線(xiàn)清洗系統(tǒng)的在線(xiàn)清洗時(shí)間較短，一般在5 IOmin之間，效率 極高；超聲波清洗裝置平行于膜組件，超聲清洗裝置貼近側(cè)壁可以減小對(duì)反應(yīng)器內(nèi)混合液 曝氣的影響；超聲波功率很小，在200 400W左右，超聲時(shí)間在5 IOmin之間，清洗頻率 選擇范圍為20 50KHz，可以避免超聲波對(duì)反應(yīng)污泥混合液特性及膜的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面的 影響；在超聲波清洗時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)射流裝置，射流孔噴出高速水流，通過(guò)高速水流產(chǎn)生的強(qiáng) 大沖擊力，清洗頑固附著在膜表面和已松動(dòng)、乳化的污染物，從而發(fā)揮更有效、更徹底的清 洗作用。本實(shí)用新型在出水系統(tǒng)和射流裝置中采用一種雙向泵，該泵通過(guò)自控裝置可進(jìn)行 雙向抽水和雙向進(jìn)水，在兩個(gè)電磁閥的作用下，通過(guò)進(jìn)出水管路的閉合，控制出水系統(tǒng)和射流裝置的啟動(dòng)和關(guān)閉，可以減少一個(gè)泵的使用，從而達(dá)到降低成本和能耗的目的。
圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下實(shí)施例一參見(jiàn)圖1和圖2，本實(shí)用新型具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng) 器，包括厭氧池6、缺氧池31、好氧池10、清水池30、膜組件、在線(xiàn)清洗裝置以及自控系統(tǒng)；其 特征在于所述厭氧池6與缺氧池31、好氧池10連為一體，好氧池10中設(shè)置所述膜組件，該 膜組件由2 6個(gè)平板膜14平行排列并聯(lián)組成，每個(gè)平板膜14上端兩側(cè)均布滿(mǎn)射流管13 ； 射流管13通過(guò)管道與一個(gè)電磁閥17相連后，通過(guò)一個(gè)雙向泵21與所述清水池30相接通； 所述平板膜14組件與另一個(gè)電磁閥18相連后，也通過(guò)所述雙向泵21與清水池30相接；在 平板膜14組件前方設(shè)有一個(gè)平板換能器12，其表面與平板膜14的表面互相垂直，該平板換 能器12與一個(gè)超聲發(fā)生器11相連；所述超聲發(fā)生器11、雙向泵21和兩個(gè)電磁閥17、18均 與自控裝置16連接，該自控裝置16還經(jīng)一個(gè)曝氣調(diào)節(jié)器23和一個(gè)空氣泵26連接，設(shè)置在 好氧池10底部的曝氣器27。實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下所述平板換能器12平 行置于平板膜14表面且貼近其側(cè)壁，運(yùn)行的時(shí)候，超聲功率為200 400W，超聲時(shí)間為3 5min，清洗頻率選為40KHz。所述膜組件為聚砜平板膜組件。參見(jiàn)圖1和圖2，所述污水池1的出水口通過(guò)管路經(jīng)閥門(mén)一 2、一個(gè)進(jìn)水泵2、閥門(mén) 二 4接通所述厭氧池6的進(jìn)水口 ；厭氧池6設(shè)有一個(gè)攪拌器7，厭氧池6上部有一個(gè)溢水管 5而下部有出水口 8接通所述缺氧池31，缺氧池31出水口 9接通所述好氧池10 ；所述好氧 池10下底部有放空管29，放空管29上有一個(gè)放空閥28 ；所述雙向泵21的進(jìn)水管道上有一 個(gè)閥門(mén)三22，而其出水管上有一個(gè)閥門(mén)四20和一個(gè)真空表19 ；所述曝氣調(diào)節(jié)器23進(jìn)水管 道上有一個(gè)閥門(mén)五15而出水管道上有一個(gè)閥門(mén)六24 ；所述空氣泵26的出水管道上有一個(gè) 閥門(mén)七25。實(shí)施例三本實(shí)施例與實(shí)施例二基本相同，特別之處如下所述的生物反應(yīng)器的 箱體長(zhǎng)寬高為3 1 2，正常液面為池體高度的4/5。所述的厭氧池、缺氧池、好氧池 的體積比為1 1 10。具體參數(shù)如下生物反應(yīng)器箱體長(zhǎng)60cm，寬20cm，高40cm，厭氧池和 缺氧池底部尺寸均為長(zhǎng)10cm，寬IOcm ；平板膜有效面積為Im2 ；水力停留時(shí)間設(shè)為6h，抽吸 時(shí)間設(shè)為lOmin，膜清洗時(shí)間設(shè)為6min。該實(shí)施例對(duì)水質(zhì)為CODcr ( 500mg/L,NH3 ( 50mg/ L，TP ( 20mg/L, SS ( 500mg/L的生活污水處理效果最佳，出水水質(zhì)一般為CODcr ( 50mg/L, NH3 < 5mg/L，TP < lmg/L，SS < 5mg/L，去除率為 CODcr 90%, NH390%, TP 95%, SS 99%, 能達(dá)到中水回用的標(biāo)準(zhǔn)。上述具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng)器運(yùn)行操作過(guò)程如下參見(jiàn)圖1和 圖2，在正常生產(chǎn)過(guò)程中，電磁閥17閉合，電磁閥18保持打開(kāi)狀態(tài)，污水池1中的污水首先通過(guò)閥門(mén)一 2、進(jìn)水泵3進(jìn)入?yún)捬醭?，厭氧池6內(nèi)設(shè)攪拌器7，可使污水混合均勻，污水通 過(guò)缺氧池進(jìn)水口 8進(jìn)入缺氧池31，然后通過(guò)好氧池進(jìn)水口 9進(jìn)入好氧池10，空氣泵26在曝 氣調(diào)節(jié)器23的調(diào)控下通過(guò)曝氣器27進(jìn)行曝氣，好氧池10內(nèi)的污水在好氧微生物作用下對(duì) 有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解，平板膜14經(jīng)過(guò)雙向泵21的抽吸過(guò)濾，清水流入清水池30中；當(dāng)平板膜 14受到污染時(shí)，真空表19壓力將超過(guò)設(shè)定值，此時(shí)自控裝置16啟動(dòng)在線(xiàn)清洗程序，超聲發(fā) 生器11開(kāi)始響應(yīng)，平板換能器12發(fā)出超聲波，超聲波破壞了污染物對(duì)平板膜14表面的吸 附，同時(shí)引起污物層的疲勞而與膜表面脫離，同時(shí)在自控裝置16的控制下電磁閥17打開(kāi)， 電磁閥18關(guān)閉，雙向泵21反向運(yùn)轉(zhuǎn)，從清水池30抽水打入射流管13內(nèi)，沿膜表面向下發(fā) 出射流，清洗易脫落的污物，在線(xiàn)清洗5 10分鐘后，自動(dòng)轉(zhuǎn)為正常生產(chǎn)程序，循環(huán)運(yùn)行。
權(quán)利要求一種具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng)器包括厭氧池(6)、缺氧池(31)、好氧池(10)、清水池(30)、膜組件、在線(xiàn)清洗裝置以及自控系統(tǒng)；其特征在于所述厭氧池(6)與缺氧池(31)、好氧池(10)連為一體，好氧池(10)中設(shè)置所述膜組件，該膜組件由2～6個(gè)平板膜(14)平行排列并聯(lián)組成，每個(gè)平板膜(14)上端兩側(cè)均布滿(mǎn)射流管(13)；射流管(13)通過(guò)管道與一個(gè)電磁閥(17)相連后，通過(guò)一個(gè)雙向泵(21)與所述清水池(30)相接通；所述平板膜(14)組件與另一個(gè)電磁閥(18)相連后，也通過(guò)所述雙向泵(21)與清水池(30)相接；在平板膜(14)組件前方設(shè)有一個(gè)平板換能器(12)，其表面與平板膜(14)的表面互相垂直，該平板換能器(12)與一個(gè)超聲發(fā)生器(11)相連；所述超聲發(fā)生器(11)、雙向泵(21)和兩個(gè)電磁閥(17、18)均與自控裝置(16)連接，該自控裝置(16)還經(jīng)一個(gè)曝氣調(diào)節(jié)器(23)和一個(gè)空氣泵(26)連接，設(shè)置在好氧池(10)底部的曝氣器(27)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述 平板換能器(12)平行置于平板膜(14)表面且貼近其側(cè)壁，運(yùn)行的時(shí)候，超聲功率為200 400W，超聲時(shí)間為3 5min，清洗頻率選為40KHz。
3.如權(quán)利要求1所述的具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述 膜組件為聚砜平板膜組件。
4.如權(quán)利要求1所述的具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng)器，其特征在于有一 個(gè)污水池(1)的出水口通過(guò)管路經(jīng)一個(gè)閥門(mén)一(2)、一個(gè)進(jìn)水泵(2)和一個(gè)閥門(mén)二(4)接通 所述厭氧池(6)的進(jìn)水口 ；所述厭氧池(6)設(shè)有一個(gè)攪拌器(7)，所述厭氧池(6)上部有一 個(gè)溢水管(5)而下部有一個(gè)出水口(8)接通所述缺氧池(31)，所述缺氧池(31)出水口(9) 接通所述好氧池(10)；所述好氧池(10)下底部有放空管(29)，放空管(29)上有一個(gè)放空 閥(28)；所述雙向泵(21)的進(jìn)水管道上有一個(gè)閥門(mén)三(22)，而其出水管上有一個(gè)閥門(mén)四 (20)和一個(gè)真空表(19)；所述曝氣調(diào)節(jié)器(23)進(jìn)水管道上有一個(gè)閥門(mén)五(15)而出水管道 上有一個(gè)閥門(mén)六(24)；所述空氣泵(26)的出水管道上有一個(gè)閥門(mén)七(25)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有超聲射流在線(xiàn)清洗裝置的膜生物反應(yīng)器。它包括厭氧池、缺氧池、好氧池、清水池、膜組件、在線(xiàn)清洗裝置以及自控系統(tǒng)；厭氧池與缺氧池、好氧池連為一體，好氧池中設(shè)置所述膜組件，該膜組件由2～6個(gè)平板膜平行排列并聯(lián)組成，每個(gè)平板膜上端兩側(cè)均布滿(mǎn)射流管；射流管通過(guò)管道與一個(gè)電磁閥相連后，通過(guò)一個(gè)雙向泵與所述清水池相接通；所述平板膜組件與另一個(gè)電磁閥相連后，也通過(guò)所述雙向泵與清水池相接；在平板膜組件前方設(shè)有一個(gè)平板換能器，其表面與平板膜的表面互相垂直，該平板換能器與一個(gè)超聲發(fā)生器相連；所述超聲發(fā)生器、雙向泵和兩個(gè)電磁閥均與自控裝置連接，該自控裝置還經(jīng)一個(gè)曝氣調(diào)節(jié)器和一個(gè)空氣泵連接，設(shè)置在好氧池底部的曝氣器。本實(shí)用新型采用超聲波與射流技術(shù)相結(jié)合的清洗技術(shù)，減少了超聲波輻照時(shí)間，對(duì)膜污染的去除更徹底。
文檔編號(hào)C02F1/44GK201729738SQ20102013425
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者孫佳琳, 尚飛霄, 徐高田, 李慶, 許莉, 阮慧娟 申請(qǐng)人:上海大學(xué)