膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，包括：膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，由角鋼形成框架，四周由玻璃制成；在中間形成的空間中設(shè)置有膜組件；曝氣系統(tǒng)，設(shè)置于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的底部；激光系統(tǒng)，設(shè)置于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的一側(cè)；攝像系統(tǒng)，設(shè)置于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的另一側(cè)，對膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)形成的氣液兩相流進(jìn)行拍攝；同步器，連接激光系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)，對激光系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)進(jìn)行同步。通過本實(shí)用新型，可以獲得膜組件膜面附近的氣液兩相流的特性，由此可以對膜生物反應(yīng)器內(nèi)的流體力學(xué)特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【專利說明】膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型高效的污水處理裝置，尤其涉及一種膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，出現(xiàn)了越來越多的污水處理裝置或系統(tǒng)。浸沒式膜生物反應(yīng)器(SMBR, Submerged Menbrane Bio-reactor)是膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)相結(jié)合的一種新型高效污水處理設(shè)備，由于其具有填充密度高、效率高、可自支撐、結(jié)構(gòu)簡單、成本和操作費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，浸沒式膜生物反應(yīng)器被廣泛用于污、廢水再生利用過程。
[0003]不過，發(fā)明人發(fā)現(xiàn):濃差極化和膜污染問題一直是浸沒式膜生物反應(yīng)器運(yùn)行中存在的主要問題，膜生物反應(yīng)器內(nèi)曝氣形成的氣液兩相流可以強(qiáng)化氣液兩相的紊動和減輕膜污染，因此研究膜面附近氣液兩相流流體力學(xué)特性對膜污染控制具有重要意義。但是，目前沒有對氣液兩相流的特性進(jìn)行測試的設(shè)備或者裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供一種膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，目的在于獲取膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)形成的氣液兩相流特性。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的一個方面，提供一種膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，所述膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)包括:
[0006]膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，由角鋼形成框架，四周由玻璃制成；在中間形成的空間中設(shè)置有膜組件；
[0007]曝氣系統(tǒng)，設(shè)置于所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的底部，包括一個或者多個曝氣管；
[0008]激光系統(tǒng)，設(shè)置于所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的一側(cè)，對所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行激光照射；
[0009]攝像系統(tǒng)，設(shè)置于所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的另一側(cè)，對所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)形成的氣液兩相流進(jìn)行拍攝；
[0010]同步器，連接所述激光系統(tǒng)和所述攝像系統(tǒng)，對所述激光系統(tǒng)和所述攝像系統(tǒng)進(jìn)行同步。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)還包括:
[0012]進(jìn)水系統(tǒng)，通過水管與所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)連接，從所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)底部的進(jìn)水口將水輸入到所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)；
[0013]出水系統(tǒng)，通過水管與所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)連接，輸出所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的水。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)還包括:
[0015]圖像處理系統(tǒng)，與所述攝像系統(tǒng)連接，對所述攝像系統(tǒng)拍攝的所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中形成的氣液兩相流進(jìn)行圖像處理。[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述曝氣管設(shè)置于所述膜組件的下端，且以一定間隔進(jìn)行設(shè)置。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述曝氣管的曝氣孔徑包括:lmm、2mm、3mm或者4mmο
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述膜組件采用簾式中空纖維膜，對污水進(jìn)行過濾且截流污染物。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述進(jìn)水系統(tǒng)包括:
[0020]進(jìn)水箱，儲存微污染的水作為實(shí)驗(yàn)用的水；
[0021]進(jìn)水泵，將試驗(yàn)用的水輸入到所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中；
[0022]進(jìn)水流量計(jì)，測量輸入所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的水量。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述出水系統(tǒng)包括:
[0024]出水箱，儲存實(shí)驗(yàn)后的水；
[0025]隔膜泵，將試驗(yàn)后的水輸入到所述出水箱中。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)還包括:
[0027]壓力表，檢測所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的壓力。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個方面，其中，所述曝氣系統(tǒng)還包括:
[0029]鼓風(fēng)機(jī)，通過管道與所述曝氣管連接，向所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)輸入壓縮空氣。
[0030]本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果在于:通過本實(shí)用新型的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，可以獲得膜組件膜面附近的氣液兩相流的特性，由此可以對膜生物反應(yīng)器內(nèi)的流體力學(xué)特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0031]參照下面的描述和附圖，將清楚本實(shí)用新型的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本實(shí)用新型的特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本實(shí)用新型的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的范圍不受此限制。相反，本實(shí)用新型包括落入所附權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。
[0032]參照以下附圖，將更好地理解本實(shí)用新型的許多方面。附圖中的組成部分不一定按比例繪制，重點(diǎn)在于清楚地例示出本實(shí)用新型的原理。為了便于例示和描述本實(shí)用新型的一些部分，可以將附圖中的對應(yīng)部分在尺寸上放大，例如，放大得相對于其他部分比在根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)際制成的示例性設(shè)備中的要大。在本實(shí)用新型的一個圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅牟考吞卣骺梢耘c一個或更多個其它圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅牟考吞卣飨嘟Y(jié)合。此外，在附圖中，相同的標(biāo)號在全部圖中都標(biāo)示對應(yīng)的部分，并且可以用來標(biāo)示一個以上實(shí)施方式中的相同或類似部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]所包括的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步的理解，其構(gòu)成了說明書的一部分，例示了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并與文字說明一起用來解釋本實(shí)用新型的原理，其中對于相同的要素，始終用相同的附圖標(biāo)記來表示。
[0034]在附圖中:
[0035]圖1是本實(shí)用新型的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)的一構(gòu)成示意圖；
[0036]圖2是本實(shí)用新型的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的一結(jié)構(gòu)示意圖；[0037]圖3是圖2沿A-A’線的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]針對一個實(shí)施方式描述和/或例示的特征，可以在一個或更多個其它實(shí)施方式中以相同方式或以類似方式使用，和/或與其他實(shí)施方式的特征相結(jié)合或代替其他實(shí)施方式的特征使用。
[0039]應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，術(shù)語“包括”當(dāng)在本說明書中使用時用來指所述特征、要件、步驟或組成部分的存在，但不排除一個或更多個其它特征、要件、步驟、組成部分或它們的組合的存在或增加。
[0040]本實(shí)用新型提供一種膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)。圖1是本實(shí)用新型的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)的一構(gòu)成示意圖，如圖1所示，該膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)1000包括:膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001、曝氣系統(tǒng)1002、激光系統(tǒng)1003、攝像系統(tǒng)1004以及同步器1005。
[0041]其中，膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001由角鋼形成框架，四周由玻璃制成；在中間形成的空間中設(shè)置有膜組件；曝氣系統(tǒng)1002設(shè)置于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001的底部，包括一個或者多個曝氣管；激光系統(tǒng)1003設(shè)置于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001的一側(cè)，對膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001進(jìn)行照明；攝像系統(tǒng)1004設(shè)置于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001的另一側(cè)，對膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001形成的氣液兩相流進(jìn)行拍攝；同步器1005連接激光系統(tǒng)1003和攝像系統(tǒng)1004，對激光系統(tǒng)1003和攝像系統(tǒng)1004進(jìn)行同步。
[0042]如圖1所示，由于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001的四周由玻璃制成，因此可以拍攝到膜組件的膜面情況。如圖1所示，膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)1001還可以包括:進(jìn)水系統(tǒng)1006和出水系統(tǒng)1007。
[0043]其中，進(jìn)水系統(tǒng)1006通過水管與膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001連接，從膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001底部的進(jìn)水口將水輸入到膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001 ;出水系統(tǒng)1007通過水管與膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001連接，輸出膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001中的水。
[0044]在本實(shí)用新型中，可以通過研究膜生物反應(yīng)器內(nèi)曝氣形成的氣液兩相流來控制膜污染；在浸沒式膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)臺架系統(tǒng)上，可以研究浸沒式膜生物反應(yīng)器內(nèi)的氣液兩相流強(qiáng)化膜分離過程的作用機(jī)理，分析氣液兩相流不同流型對膜生物反應(yīng)器內(nèi)膜組件表面剪切作用的影響。
[0045]并且，實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)基于粒子圖像測速(PIV, Particle Image Velocimetry)技術(shù)，分析在反應(yīng)器不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和曝氣系統(tǒng)條件下氣液兩相流場的流體力學(xué)特性；在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以降低膜生物反應(yīng)器的膜污染為目標(biāo)，可以對膜生物反應(yīng)器內(nèi)流體力學(xué)特性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0046]在本實(shí)用新型中，膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001可以為池體；可以呈為扁長方體，例如規(guī)格為長X寬X高=1000X500X 1700mm。膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001由角鋼形成框架，四面由玻璃制成，為PIV系統(tǒng)測量提供較好的照明和拍攝條件。并且，膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001的一側(cè)可以留有6個取樣口，底部正中央留有進(jìn)水口。此外，為了觀察氣泡在膜面附近的運(yùn)動形態(tài)，實(shí)驗(yàn)采用自來水替代活性污泥。
[0047]在本實(shí)用新型中，曝氣系統(tǒng)可以采用單根曝氣管曝氣，可以設(shè)在膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的底部，例如以一定間隔固定安裝在膜組件的下端。在實(shí)驗(yàn)中，曝氣孔徑可以選擇1_，2mm, 3mm, 4mm 等。
[0048]在本實(shí)用新型中，浸沒式膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)1001及曝氣系統(tǒng)1002的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行條件可以見表1。
[0049]表1膜生物反應(yīng)器及曝氣系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行條件
[0050]
【權(quán)利要求】
1.一種膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)包括:
膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，由角鋼形成框架，四周由玻璃制成；在中間形成的空間中設(shè)置有膜組件； 曝氣系統(tǒng)，設(shè)置于所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的底部，包括一個或者多個曝氣管； 激光系統(tǒng)，設(shè)置于所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的一側(cè)，對所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行激光照射； 攝像系統(tǒng)，設(shè)置于所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的另一側(cè)，對所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)形成的氣液兩相流進(jìn)行拍攝； 同步器，連接所述激光系統(tǒng)和所述攝像系統(tǒng)，對所述激光系統(tǒng)和所述攝像系統(tǒng)進(jìn)行同止/J/ O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)還包括: 進(jìn)水系統(tǒng)，通過水管與所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)連接，從所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)底部的進(jìn)水口將水輸入到所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)； 出水系統(tǒng)，通過水管與所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)連接，輸出所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)還包括: 圖像處理系統(tǒng)，與所述攝像系統(tǒng)連接，對所述攝像系統(tǒng)拍攝的所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中形成的氣液兩相流進(jìn)行圖像處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述曝氣管設(shè)置于所述膜組件的下端，且以一定間隔進(jìn)行設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述曝氣管的曝氣孔徑包括:1mm、2mm、3mm或者4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述膜組件采用簾式中空纖維膜，對污水進(jìn)行過濾且截流污染物。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)水系統(tǒng)包括: 進(jìn)水箱，儲存微污染的水作為實(shí)驗(yàn)用的水； 進(jìn)水泵，將試驗(yàn)用的水輸入到所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中； 進(jìn)水流量計(jì)，測量輸入所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)的水量。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述出水系統(tǒng)包括: 出水箱，儲存實(shí)驗(yàn)后的水； 隔膜泵，將試驗(yàn)后的水輸入到所述出水箱中。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)還包括: 壓力表，檢測所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中的壓力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的膜生物反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，其特征在于，所述曝氣系統(tǒng)還包括: 鼓風(fēng)機(jī)，通過管道與所述曝氣管連接，向所述膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)輸入壓縮空氣。
【文檔編號】G01M10/00GK203490055SQ201320544625
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】李春麗, 田瑞, 邱廣明, 邢世錄, 陶中蘭, 文佳龍 申請人:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)