一种MBR膜组器的脉冲曝气装置的制作方法

一种mbr膜组器的脉冲曝气装置
技术领域
[0001]
本实用新型涉及一种mbr膜组器的脉冲曝气装置。


背景技术：

[0002]
目前，由于膜生物反应器mbr在国内应用日趋成熟，其膜组器结构都已固定成型，曝气形式在使用过程中较难有大的突破，其结构形式主要有两种，一种是穿孔曝气管，一种是槽式曝气，而实现形式大致分为三类，一种是连续稳定供气，一种是通过管路或阀门的切换，实现循环曝气或脉冲曝气，第三种与前两种有些差异，是槽式曝气通过附加的物理结构实现脉冲曝气，即在曝气槽内形成一个缓冲空间，当缓冲空间内蓄积满气体到排气口瞬时释放，不断重复，实现的脉冲曝气。
[0003]
对于目前mbr膜组器曝气实现形式，第一种连续稳定供气是最基本形式，但长时间低曝气和高曝气，对膜应用并没有好处，目前大多数厂家已经通过具体实验和工程项目得出证明，循环曝气或脉冲曝气是一种节约能耗和缓冲膜污染的方式。
[0004]
而第二种形式，也就是管路或阀门切换实现的循环曝气或脉冲曝气，会额外增加管路设计的复杂程度，尤其高曝气时对设备选型有一定要求，增加了设备费用，但确实对缓冲膜污染或物理清洗效果有很大帮助。
[0005]
对于第三种形式，槽式脉冲曝气，也就是槽内有一个集气缓冲空间，空间气充满后瞬时释放，不断重复形成的脉冲曝气，其管路设计简单，对风机的选型尤其风量要求没有那么大，没有额外的设备成本，主要在于槽体和集气空间的结构设计。但使用槽式脉冲曝气，有一个缺点就是，使用过程中排气口污堵的问题怎么解决。部分厂家加设排泥口，小孔排泥，虽然对脉冲效果影响较小，但排泥口容易堵塞，还不如不开排泥孔，若排泥口开大孔，则破坏集气效果，脉冲效果不理想。另有厂家使用止回阀或借助浮力机械力等对排泥口进行周期性的封堵和排泥，但均不实用，污泥混合液环境，排泥口很容易会有异物的卡堵，也会影响集气脉冲的效果。个别厂家未设排泥口将进气口设在排气口旁侧兼做吹扫，实际在一定程度上破坏了脉冲原理，有效缓冲体积减小。
[0006]
所以第三种形式优势还是比较明显，在物理结构上实现脉冲曝气，克服自身排气口积泥污堵的问题会是曝气结构应用上的一大突破，本实用新型旨在解决该问题，并实现便利安装和应用。
[0007]
中国专利申请201020141705.2公开了一种用在水处理及其它需要曝气搅拌场合中的脉冲式曝气装置，用于在水处理或其他液体中把连续气流转化为间歇的、短时的脉冲气流，其特征是一种水力学构件，其基本构造由两个主要部件组成：一个底部开口或敞开的容器；一个联通该容器的内部和外部的u型通道。该曝气装置依靠水力学原理实现脉冲式曝气，节省能耗，结构实现形式多样化，节省能耗，但是其仅从结构和水力学上实现方式考虑，未考虑实际应用环境的问题(如排泥口、积泥问题等)。
[0008]
中国专利申请201410191925.3公开了一种用在水处理领域、曝气及膜过滤系统中的模块化的脉冲式曝气装置，连续输入小流量的空气流后，可实现瞬间均匀释放大流量空
气流产生大气泡的脉冲式曝气效果，提高膜的曝气清洗效果并降低设备能耗，可避免发生堵塞而造成曝气失效；提供了一种标准曝气系统模块及一种膜过滤系统。其避免曝气槽发生堵塞而造成曝气失效，在排泥口采用止回阀或单向阀设计，能够脉冲曝气，节省能耗。但其实用性不强，短期不适合mbr 污泥混合液环境。
[0009]
中国专利申请201080050537.9公开了一种浸没膜模块的曝气系统，其用于滤膜系统的气体分布器，即使提供较持续的气体流也会产生间歇的气泡流，该分布器具有用以聚气穴的壳体和从穴中释放气体的管道，管道出口上方可分散或分配所释放的气体。大型分布器可包括多个较小的单元或区域，连接到鼓风机呈组列排布，适合于交变地在重复循环中对单独曝气器提供较高速率的空气流和较低速率的空气流控制器。其能够实现脉冲曝气及布气分气形式，将水力学原理初次应用膜系统的脉冲曝气，节省能耗，减低设备选型成本，但是存在积泥风险。
[0010]
通过物理结构实现的脉冲曝气，因为其技术和应用特点，真正对槽式脉冲曝气应用推广的厂家并不多，但不可否认，其优点值得借鉴，也值得进一步优化。


技术实现要素：

[0011]
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种mbr膜组器的脉冲曝气装置，本实用新型从原理上来说仍是槽式脉冲曝气，但通过一定结构形式对其进行优化，使该技术更容易实现和应用。
[0012]
本实用新型的技术方案如下：
[0013]
一种mbr膜组器的脉冲曝气装置，包括外壳体、曝气单元和供气槽，所述供气槽位于外壳体底部，沿外壳体长度方向延伸，所述供气槽一端设有供气槽进气管，另一端为固定端，所述外壳体一端设有曝气进气口，另一端为与膜组器框架相连的固定端，所述供气槽进气管与所述曝气进气口相连，所述供气槽的固定端与所述外壳体的固定端相连，所述供气槽两侧开设有供气槽气孔，所述曝气单元包括排气管和集气罩，所述排气管固定集成于所述外壳体顶部下侧并自所述外壳体顶部下侧向下延伸，所述外壳体顶部设有与排气管联通的曝气孔，所述排气管外套设有所述集气罩，所述集气罩上端开口，下端封闭且所述集气罩下端的高度高于所述供气槽顶部的高度。
[0014]
优选地，所述曝气单元为多个，相邻曝气单元之间设有隔板。
[0015]
优选地，每个曝气单元上对应的曝气孔数量为两列四个，该四个曝气孔呈“＝＝”型或“x”型设置。
[0016]
优选地，每个曝气单元上每列上的两个曝气孔之间的距离与相邻两个曝气单元上的彼此相邻的两曝气孔之间的距离相等。
[0017]
优选地，每个曝气单元对应的所述供气槽气孔的数量为四个，分布方式为供气槽的两侧各两个。
[0018]
优选地，所述外壳体下方两侧设有备用气孔，备用气孔的位置低于排气管水封位置，高于所述隔板下沿。
[0019]
优选地，所述集气罩两侧设有支撑脚，支撑脚通过螺栓与外壳体连接在一起。
[0020]
优选地，所述排气管与外壳体集成为一体。
[0021]
优选地，所述供气槽进气管通过快插方式与外壳体上的曝气进气口相连，所述供
气槽的固定端通过螺栓与外壳体固定端固定在一起。
[0022]
优选地，在所述排气管与集气罩之间套设有吹扫套管，吹扫套管上端与外壳体顶部连接封闭，排气管位于其内部，但吹扫套管与曝气孔不联通，下端敞开与排气管高度相平，吹扫套管侧面与吹扫气/水管路相联通，通过吹扫气/水管路进气或水由上而下进行吹扫。
[0023]
本实用新型主要应用于膜生物反应器mbr组器的曝气使用，一方面使用槽式曝气在物理结构上实现脉冲曝气，比常规脉冲曝气(使用管路或阀门的切换) 管路设计更简单，不用选用大风机，降低了设备成本，另一方面以往槽式脉冲曝气的排气口会发生积泥，或排泥口的设置会在一定程度上破坏脉冲原理，最终都会影响脉冲曝气效果，本实用新型在实现槽式脉冲曝气的同时，可对排气管水封口位置进行定期吹扫，保证几乎没有积泥，影响不到脉冲效果，另外对进气方式进行改善，保证气路使用过程通畅，布气更均匀。
[0024]
本实用新型的两种特殊设计形式，一种方式使用备用气孔，开在外壳体的两侧，位置要低于排气口水封位置，高于曝气槽相邻隔板下沿，作用是当排气管污堵时，气体从备用气孔排出，维持曝气，避免气体从隔板溢至相邻单元，本单元几乎无曝气，吹扫效果不好，从而导致积泥；另一种方式排气管设有吹扫气/水路，可定期进行吹扫，避免污泥的沉积和异物的堵塞。
附图说明
[0025]
图1是本实用新型实施方式所述的外壳体的外观示意图；
[0026]
图2是本实用新型实施方式所述的整体的正视剖面图；
[0027]
图3是本实用新型实施方式所述的整体的左视剖面图；
[0028]
图4是本实用新型实施方式所述的供气槽的结构示意图；
[0029]
图中：
[0030]
1、曝气进气口；2、吹扫管进气口；3、曝气孔；4、备用气孔；5、固定端； 6、吹扫气/水管；7、排气管；8、集气罩；9、吹扫套管；10、供气槽气孔；11、供气槽；12、供气槽进气管；13、供气槽固定端
具体实施方式
[0031]
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
[0032]
如图1-4所示，本实用新型所述曝气装置主体结构由外壳体、集气罩8、供气槽11组成，所述曝气装置左侧为曝气进气口1，右侧为固定端5，通过固定螺栓可与膜组器框架相连。排气管7与外壳体是集成一体。
[0033]
所述曝气装置分为三个单元，相邻单元之间有隔板；每个单元分气按两列四个曝气孔3，呈“＝＝”型，外观没有具体定型，也可以呈如“x”型。
[0034]
所述外壳体下方设有备用气孔4，当某个单元的排气管7污堵时，气体从备用气孔4排出，维持曝气，避免气体从隔板溢至相邻单元，本单元几乎无曝气，吹扫效果不好，从而导
致膜元件积泥。
[0035]
本实用新型使用供气槽气孔10供气，供气槽进气管12通过快插式与外壳体相连，供气槽固定端13通过螺栓与外壳体固定端5固定一起。
[0036]
本实用新型的集气罩8，似一个倒扣在排气管7上的容器，一端敞开，一端封闭，两侧有支撑脚，可通过螺栓与外壳体连接在一起。本实用新型的吹扫气/ 水管路6，位于外壳体上方，在所述排气管与集气罩之间套设有吹扫套管9，吹扫套管9上端与外壳体顶部连接封闭，排气管7位于其内部，但吹扫套管9与曝气孔不联通，下端敞开与排气管高度相平，吹扫套管侧面与吹扫气/水管路相联通，通过吹扫气/水管路进气或水由上而下进行吹扫，实现逆向吹扫，气或水由上向下，不破坏脉冲集气原理。
[0037]
本实用新型功能说明，通过供气槽11对曝气槽进行供气，当气体逐渐充满外壳体内有效容纳气体空间时，将槽内的液面向下压，当液面被压至集气罩8 内排气管7水封口位置时，壳体内的气体瞬时以大气泡形式释放出，气体释放同时，水再次充满槽内，由于曝气过程在继续进气，气体会再次将液面逐渐压至排气管7水封口位置后继续释放，即形成大气泡脉冲式曝气。由所述曝气功能为mbr膜组器曝气使用，即在污泥混合液中使用，故存在杂物污堵排气管7 水封口位置现象，当其被污堵时，气体即可直接从备用气孔4排出进行曝气，保证膜元件的正常曝气冲刷。同时，也可停止产水和曝气，通过吹扫气/水管路 6对排气管进行逆向大气量或水量吹扫，将污堵物排出。
[0038]
本实用新型的主体结构，包括外壳体、集气罩、供气槽三部分，整体固定和组合均使用螺栓，使用常规工具，便于安装和拆卸。曝气时，气体逐渐充满曝气槽内有效缓冲空间的同时，将槽内的液面向下压，当液面被压至集气罩内排气水封口位置时，壳体内的气体瞬时以大气泡形式释放出，气体释放同时，水再次充满槽内，由于曝气过程在继续进气，气体会再次将液面逐渐压至排气水封口位置后继续释放，即形成大气泡脉冲式曝气。
[0039]
对于本实用新型的曝气强度，可通过测算得出，如果曝气槽有效容纳气体容积为1l，按2.7m有效水深，排气口孔径在30mm，测试有效容积内气体充满一次平均释放时间为0.7s左右，若平均曝气强度90m
3
/h/m
2
对应的进气量为2.4m
3 /h，则瞬时曝气强度为193m
3
/h/
㎡
左右，进气时间为1.5s，释放同时又在进气，故脉冲间隔为1.5-0.7＝0.8s。
[0040]
本实用新型的具体尺寸可根据目前膜元件规格，长度方向分为4个单元，也可根据其它膜元件实际宽度确定单元使用数量，一般一个单元长度在17cm左右，相邻单元之间有隔板。宽度方向，根据膜盒宽度和膜元件间距确定，基本等于两者之和，确定每列曝气出气孔均匀分布在每片膜的两侧或两片膜中间间隔，一般在9cm左右。高度方向，根据实际所需瞬时曝气强度进行反推，确定有效容纳气体容积，然后根据确定的长度和宽度(除去集气罩的投影面积)，即可得出容纳气体的有效该高度，然后根据各部件组合确认富余高度，最终高度一般在14cm左右。
[0041]
本实用新型的外壳体部分，包括分气及排气的气路设置，每个单元分气可按2列4孔，外观没有具体定型，可以呈“x”型或“＝＝”型等。排气管中心为主排气口，然后分为4个孔的曝气孔，进行均匀布气。另外单个槽体两列孔的间距和其中一列孔到相邻曝气槽气孔的距离是相同的，保证了所有列的气孔都是均匀分布，每片膜两侧均有曝气。外壳体的一端是快插式设计，有密封圈，与组器主曝气管路相连，另一端有一块突出部分，为固定端，与膜组器框架通过螺栓固定。
[0042]
本实用新型集气罩的设计，似一个倒扣在排气管上的容器，两侧有支撑脚，可通过螺栓与外壳体连接在一起，也可以简单设计，使用upvc管道“u”形式，集气罩的高度和排气气路高度的相对大小决定了有效容纳气体的容积。
[0043]
本实用新型供气槽进气口是快插式设计与外壳体配合相连，通过主气路供气，供气槽尾端通过螺栓与外壳体的另一端固定一起。供气槽按曝气槽的单元分气，对应一个单元，有一组供气槽气孔，即供气槽两侧各2，一组4个气孔，气孔直径在5-7mm左右，另供气槽总气孔数量根据每个曝气槽的单元数确定。
[0044]
本实用新型的两种特殊设计形式，一种方式使用备用气孔，开在外壳体的两侧，位置要低于排气口水封位置，高于曝气槽相邻隔板下沿，作用是当排气管污堵时，气体从备用气孔排出，维持曝气，避免气体从隔板溢至相邻单元，本单元几乎无曝气，吹扫效果不好，从而导致积泥；另一种方式排气管设有吹扫气/水路，可定期进行吹扫，避免污泥的沉积和异物的堵塞。
[0045]
虽然上面已经对本实用新型的实施方式进行了详细的描述，但是本领域技术人员可以理解的是本实用新型并不局限于上述实施方式中披露的内容，本领域技术人员可以根据上述内容对本实用新型做出各种变型、修改和替换，而这些变型、修改和替换同样在本实用新型的保护范围之内，本实用新型的保护范围由所附的权利要求进行限定。