具有往復(fù)運動裝置的MBR膜組器及MBR系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】本實用新型涉及MBR膜組器，特別是一種能夠往復(fù)運動的MBR膜組器，以及含有所述膜組器的MBR系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器MBR是一種高效的污水處理設(shè)備，通過將設(shè)有大量中空纖維超濾膜的膜組器浸沒在膜池中實現(xiàn)污水過濾。膜池中的高濃度污水與中空纖維膜接觸，在負(fù)壓抽吸下，清水透過膜絲表面的極小微孔進入中空纖維膜內(nèi)的空腔，污泥被阻隔在膜絲表面外，從而實現(xiàn)泥水分離。在運行過程中，膜絲外表面吸附的污泥層不斷加厚而形成過流阻力，因此影響超濾膜的滲透量?，F(xiàn)有技術(shù)主要通過曝氣使膜池中的膜絲搖擺，使污泥從其表面脫落。由于采用曝氣手段，該方法的主要缺點是能耗較高。作為改進，現(xiàn)有技術(shù)中有采用超聲波振動膜絲的方法去除膜污染，或采用電磁振動膜組器的方法去除膜污染，或采用膜組器上下振動的方式去除膜污染。但這些方案都未取得滿意的效果，或存在各自的缺陷。美國專利申請US2014097132公開了一種MBR系統(tǒng)，其將膜組器安裝在軌道上，通過電機驅(qū)動偏心輪，然后通過連桿與膜組器連接，使膜組器能夠在軌道上往復(fù)運動。膜絲在膜組器的帶動下在膜池中往復(fù)運動，通過膜絲運動而控制膜污染。然而，其缺點是明顯的：處于MBR膜組器外邊緣或中心區(qū)域的膜絲不能清洗干凈，膜組器中部分部位的膜絲有死角，自凈能力不足，影響膜絲的過水流量。其次，該系統(tǒng)的鋼輪長期在鐵軌上進行快速往復(fù)運動，軌道與輪子磨損嚴(yán)重，且摩擦阻力大。此外，水池中不均勻水流對膜組器的沖擊力，傳遞到鋼輪上，導(dǎo)致鋼輪在軌道上偏斜，加快磨損，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致翻車。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)節(jié)和安裝、能夠?qū)崿F(xiàn)水平往復(fù)運動的MBR膜組器，以及具有所述膜組器的MBR系統(tǒng)。本實用新型提供一種具有往復(fù)運動裝置的MBR膜組器，所述膜組器包括膜組器支架42和與之相連的膜絲41，膜組器支架42的頂部對稱地設(shè)有多個支架吊裝點44，其中，所述膜組器還包括往復(fù)運動驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置包括相連的氣缸9和活塞桿10，所述驅(qū)動裝置的一端與建筑物固定連接，另一端與膜組器支架42的上部相連接。在本實用新型中，膜絲41即中空纖維膜膜絲(膜絲簇)，固定設(shè)置在膜組器支架的下部，并通過抽吸支管最終連接到膜池的總產(chǎn)水管。運行狀態(tài)中，膜絲和膜組器支架的下部部分區(qū)域浸沒在水中。膜絲、抽吸支管與膜組器支架的連接是本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)，在此不做贅述。在本實用新型中，支架吊裝點44有四個、六個、八個，或根據(jù)需要地更多(例如根據(jù)膜組器支架的尺寸)。由于膜組器支架的橫截面形狀通常為矩形，對于支架吊裝點有四個的情況，四個吊裝點應(yīng)當(dāng)對稱設(shè)置在支架頂面的四個角；對于六個吊裝點的情況，可以采用三行兩列的排布方式對稱設(shè)置；對于八個吊裝點的情況，可以采用四行兩列的排布方式對稱設(shè)置；以此類推。在本實用新型中，為了便于描述，對于包括氣缸9和活塞桿10的驅(qū)動裝置，在其軸向方向上，其與膜組器支架42連接的一端定義為近端，另一端定義為遠(yuǎn)端。該驅(qū)動裝置的遠(yuǎn)端與建筑物連接，例如通過機械連接的方式(例如通過鉸鏈)與膜池的壁固定連接，或借助支架或其他機械連接機構(gòu)連接到固定物(例如借助結(jié)構(gòu)合理的支架連接到上梁5)。優(yōu)選地，為了便于安裝，可選擇氣缸作為遠(yuǎn)端(即驅(qū)動裝置的遠(yuǎn)端是氣缸9的端部)，通過例如鉸鏈連接氣缸9與膜池1池壁的上部。此時，活塞桿10作為驅(qū)動裝置的近端與膜組器支架42的上部連接(例如通過鉸接)。還可以在活塞桿10和膜組器支架42之間設(shè)置活動套筒11，以延長活塞桿10的長度，或用于調(diào)節(jié)活塞桿10與支架42之間的距離。在本實用新型中，優(yōu)選地，氣缸9通過機械連接方式與膜池連接，活動套筒11通過機械連接方式與膜組器支架42的上部連接。本實用新型還提供一種具有往復(fù)運動裝置的MBR系統(tǒng)，所述MBR系統(tǒng)包括膜池1、設(shè)置在膜池1中的前述膜組器，所述膜池1具有進水管2和產(chǎn)水總管3，產(chǎn)水總管3通過與之相連的抽吸支管4連接到膜組器的膜絲；所述系統(tǒng)還包括平行設(shè)置在膜池1上方的兩根或多根上梁5，每根上梁5設(shè)有多個吊點6，所述吊點6的設(shè)置位置與膜組器支架42頂部的支架吊裝點44的位置一一配合；通過機械連接機構(gòu)連接每一對位置匹配的吊點6與支架吊裝點44。由于膜池中可能設(shè)有多組MBR膜組器，因此上梁5的數(shù)量和設(shè)置位置應(yīng)當(dāng)與膜組器相匹配。吊點6可以是固定在上梁5特定位置的，也可以在上梁5設(shè)置多組吊點6，以便于調(diào)節(jié)。上梁5與膜組器支架42之間的機械連接機構(gòu)包括相連的吊桿7和花籃螺栓71。此外，吊桿還可以以鏈條替代?；ɑ@螺栓通常由具有左和右旋螺紋的調(diào)節(jié)桿、螺母及拉桿組成，利用絲杠進行伸縮，能微調(diào)上下兩端的距離。為了便于控制，所述系統(tǒng)還包括與氣缸9相連、用于控制氣缸9動作的三位五通電控閥12(也稱為三位五通電磁閥)。電控閥與氣缸的連接與控制屬于公知技術(shù)，在此不做贅述。優(yōu)選地，本實用新型的系統(tǒng)的往復(fù)運動的頻率是0.5-1Hz，該運動頻率可通過電控閥的控制。在運行狀態(tài)下，污水從進水管2進入膜池1，在產(chǎn)水總管3的負(fù)壓抽吸作用下，清水滲透通過膜組器4上的膜絲41表面，進入中空纖維膜的內(nèi)腔，再由膜組器抽吸支管43，進入產(chǎn)水總管3，最后流入清水池。膜組器4通過膜組器支架42的四個對稱設(shè)置的吊裝點44、借助吊桿7懸掛在上梁5下方。吊桿7與膜組器支架42的連接方式為鉸接，通過調(diào)整吊桿7中部的花籃螺栓71使膜組器4處于水平狀態(tài)，防止水中的膜組器4在運行過程中發(fā)生偏斜。在膜池1中的池壁上、位于水平面以上設(shè)置預(yù)埋鋼板，用于設(shè)置雙作用氣缸9，氣缸9的缸筒與池壁之間采用鉸鏈8連接。氣缸9的活塞桿10近端還設(shè)有套筒11，其與膜組器支架42上部也通過鉸鏈連接。MBR膜組器運行時，通過三位五通電控閥實現(xiàn)對氣缸9得到控制，推動活塞桿10向近端運動，活塞桿10伸長，活塞桿10(及套筒11)推動膜組器4向前水平運動。然后，活塞桿10收回，拉動膜組器4向后運動。以此循環(huán)，實現(xiàn)往復(fù)運動。在連接方面，每根上梁通過機械連接方式(例如焊接)設(shè)置多個吊耳，對于具有兩根上梁的方案，每根上梁上的吊耳的位置應(yīng)當(dāng)是成對設(shè)置的，并能與支架吊裝點42的位置相對應(yīng)。吊桿7的中部設(shè)有花籃螺栓結(jié)構(gòu)，調(diào)整花籃螺栓71可以調(diào)整吊桿的長度，確保膜組器4處于水平位置。膜組器4的頂面、吊桿7和鋼梁之間形成平行四邊形，在膜組器往復(fù)擺動過程中，該平行四邊形不斷變形，但對稱設(shè)置的吊桿能夠同步擺動，膜組器能始終處于水平狀態(tài)，實現(xiàn)鐘擺式往復(fù)運動。根據(jù)鐘擺理論可以知道：維持鐘擺不停運動的動力是動能與勢能的轉(zhuǎn)換。膜組器處于中部時期動能最大，膜組器處于兩端時其勢能最大。擺動時，膜組器的水平位移為L＝R×Sinβ，其中R為吊桿的長度，β為吊桿的偏轉(zhuǎn)角。膜組器的垂直位移為H＝R×cosβ。通過調(diào)整吊桿的長度可以調(diào)整膜組器的運動狀態(tài)。即當(dāng)水平位移一定時，吊桿長度越短，膜組器擺動時，其垂直位移越大，即膜組器呈現(xiàn)上下垂直跳動狀態(tài)越劇烈。當(dāng)?shù)鯒U長度越長，膜組器的上下垂直運動分項越小，膜組器運動越平穩(wěn)。膜組器的上下垂直抖動，有助于固體的污染物從膜絲表面的脫落。當(dāng)膜組器運動為繞吊點擺動即往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動時，旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力，膜組器繞吊點往復(fù)旋轉(zhuǎn)，從而帶動膜組件之間的水體作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動，水體旋轉(zhuǎn)的離心力使水流向下流動，該水流流動可以將膜組器中的污泥盡快帶到池底，降低膜組器內(nèi)部的污泥濃度，避免污泥被膜絲二次吸附。同時，水流從上部進入膜組器內(nèi)部，水流呈現(xiàn)一個低濃度水流從上部進入膜組器，高濃度水流從下部流出膜組器的循環(huán)。膜組器往復(fù)擺動時，由于膜絲內(nèi)通常具有高強度內(nèi)襯，因此膜絲能夠穩(wěn)固設(shè)置在膜組器支架上，而膜絲表面粘附的污泥在離心力的作用下能夠被甩掉，與膜絲表面脫離。此外，擺動造成的膜絲間的碰撞摩擦能夠進一步去除膜絲表面的污染物。通過膜組器的往復(fù)運動使膜絲反復(fù)彎折，膜絲表面泥餅層的應(yīng)力不斷變化，導(dǎo)致泥餅層疲勞、開裂，最終實現(xiàn)污染物質(zhì)脫落。與現(xiàn)有技術(shù)的直線往復(fù)運動式比較，本實用新型的MBR膜組器的內(nèi)部水流從上向下循環(huán)路徑明確。與曝氣MBR相比，曝氣MBR的水流是從下向上流動，將膜池底部的高濃度污泥帶到膜組器里面來，特別容易導(dǎo)致污泥積累到膜絲上部。而本實用新型通過往復(fù)擺動，下部膜絲的水平位移距離較長，而上部膜絲的水平位移距離較短。因此下部膜絲的運動速度大，力作用大，受到的沖擊與摩擦力也大，所以下部膜絲自凈能力優(yōu)于上部膜絲，以此克服膜池內(nèi)污泥濃度不均、污泥濃度上低下高的缺陷。通過調(diào)整氣缸改變膜組器的運動頻率。根據(jù)試驗，當(dāng)膜組器的運動頻率為0.5Hz而膜組器的運動行程為10cm時膜絲清洗效果較好。當(dāng)然，也可以根據(jù)不同水質(zhì)調(diào)整運行頻率。為了進一步節(jié)約能耗，往復(fù)擺動膜組器一般可以采用脈沖式的運行方式，例如每10-20分鐘提高往復(fù)運動頻率，進行一段短時間的高頻率運行(例如運行10秒鐘)。本實用新型的往復(fù)運動MBR膜組器及其系統(tǒng)通過運動替代傳統(tǒng)技術(shù)的曝氣或軌道設(shè)計，有效降低了膜池的含氧量，并克服了軌道易損耗的缺陷。膜絲之間通過膜組器的往復(fù)運動而產(chǎn)生劇烈的相對運動，相互沖擊、碰撞、摩擦，將吸附在膜絲表面的污泥脫附下來。減少水流過膜阻力，保持膜絲的表面微孔的滲透性?！靖綀D說明】圖1為本實用新型的MBR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的MBR膜組器在垂直面的運動狀態(tài)示意圖；圖3為本實用新型的MBR膜組器(局部)的運動狀態(tài)示意圖；其中：1、膜池；2、進水管；3、總產(chǎn)水管；4、膜組器；5、上梁；6、吊點；7、吊桿；8、鉸鏈；9、氣缸；10、活塞桿；11、套筒；12、電控閥；41、膜絲；42、膜組器支架；43、抽吸支管；44、支架吊裝點；71、花籃螺栓；72、軸承?！揪唧w實施方式】通過下述實施例非限制性地說明本實用新型的技術(shù)方案。本實用新型的保護范圍應(yīng)當(dāng)由權(quán)利要求書確定，所有等同的技術(shù)方案都屬于本實用新型的保護范圍。實施例1如圖1所示的MBR系統(tǒng)，包括膜池1、膜組器4和用于固定膜組器的連接機構(gòu)。膜池具有常規(guī)設(shè)置的進水管2和產(chǎn)水總管3，產(chǎn)水總管3通過抽吸支管4連接到膜組器的膜絲。膜池1的壁通過鉸接固定一組往復(fù)運動驅(qū)動裝置，包括相連的氣缸9、活塞桿10和套筒11，以及用于控制氣缸9動作的三位五通電控閥12。膜組器包括常規(guī)設(shè)置的膜組器支架42和膜絲41。在膜組器支架42的頂部對稱地設(shè)有四個支架吊裝點44。膜組器支架42的上部與套筒11的端部通過鉸鏈連接。連接機構(gòu)部分，在膜池1上方平行設(shè)置兩根上梁5，每根上梁5有成對設(shè)置的多組吊點6，吊點6的設(shè)置與膜組器支架42的支架吊裝點44的位置對應(yīng)。通過具有花籃螺桿結(jié)構(gòu)的吊桿7連接吊點6和支架吊裝點44。安裝妥當(dāng)后，通過調(diào)節(jié)花籃螺桿，確保膜組器4處于水平狀態(tài)。運行方式方面，通過電控閥實現(xiàn)脈沖式往復(fù)運動。以10min為周期，每個周期中有10s為高頻率(1Hz)往復(fù)運動，其余時間為低頻率往復(fù)運動(0.5Hz)。活塞桿的移動距離為10cm。這樣，在運行狀態(tài)下，膜池中的污水在產(chǎn)水總管3的負(fù)壓抽吸作用下，清水通過膜絲41表面進入中空纖維膜的內(nèi)腔，進入產(chǎn)水總管3。污泥被截留在膜絲41表面，然后通過擺動與膜絲表面脫離，逐漸沉降至膜池底部，實現(xiàn)膜組器的膜絲的自凈。本實用新型的往復(fù)運動MBR膜組器及其系統(tǒng)通過運動替代傳統(tǒng)技術(shù)的曝氣或軌道設(shè)計，有效降低了膜池的含氧量，并克服了軌道易損耗的缺陷。膜絲之間通過膜組器的往復(fù)運動而產(chǎn)生劇烈的相對運動，相互沖擊、碰撞、摩擦，將吸附在膜絲表面的污泥脫附下來，減少水流過膜阻力，保持膜絲的表面微孔的滲透性。