本實用新型屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試裝置。

背景技術(shù)：

膜生物反應(yīng)器(Membrane bioreactor,MBR)是將傳統(tǒng)生物處理與膜分離技術(shù)相結(jié)合而成的一種高效污水處理裝置，以膜組器取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，膜組器是其中起泥水分離作用的單元。膜生物反應(yīng)器與傳統(tǒng)活性污泥法相比，具有出水水質(zhì)好、工藝流程短、占地面積少、易于實現(xiàn)自動化、綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點。在當(dāng)前水資源緊缺、污水回用困難的情況下，MBR的優(yōu)勢越發(fā)凸顯，已經(jīng)成為污水處理首選技術(shù)之一。

雖然MBR在污水處理和回用中的應(yīng)用日益增多，但MBR技術(shù)存在構(gòu)型設(shè)計規(guī)范缺乏、運行能耗高、膜污染及工程放大難等問題，嚴(yán)重阻礙著其普及、推廣和規(guī)?；瘧?yīng)用。有研究表明，MBR流場特征直接影響膜面剪切強(qiáng)度和剪切均勻性，是影響能耗及膜污染的主要因素之一，通過計算流體力學(xué)(computational fluid dynamics,CFD)模擬和粒子成像測速(Particle image velocimetry,PIV)驗證相結(jié)合的方法，從膜組器及膜池的流場分布特征方面進(jìn)行研究，在短時間內(nèi)可得到豐富的信息。膜生物反應(yīng)器流場模擬與流態(tài)測試技術(shù)過程為采用CFD對MBR膜池和膜組器的流場進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并利用PIV技術(shù)實施流場的現(xiàn)場觀測與繪圖，提高模型的準(zhǔn)確性與應(yīng)用性。利用兩項技術(shù)相結(jié)合最終實現(xiàn)膜組器構(gòu)型的設(shè)計改進(jìn)、操作參數(shù)優(yōu)化，以及MBR工藝的優(yōu)化設(shè)計。

CFD是一個隨著現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的數(shù)值模擬工具，是通過數(shù)值方法求解流體力學(xué)控制方程，得到流場的離散的定量描述，并以此預(yù)測流體運動規(guī)律的學(xué)科，因其具有資金投入少、計算速度快、信息完備、仿真能力強(qiáng)等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于航天、汽車、水利、化工和環(huán)境工程等諸多工程領(lǐng)域技術(shù)與設(shè)備的研究與開發(fā)。為確保CFD模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對模擬結(jié)果進(jìn)行實驗驗證。CFD模擬結(jié)果的驗證方法有多種，其中PIV技術(shù)由于能測量全流場的瞬態(tài)速度、測量精度高、對流場無干擾，是CFD模擬的主要驗證手段之一，目前已廣泛應(yīng)用于實驗室規(guī)模MBR的流場驗證。工業(yè)規(guī)模的MBR由于湍動更強(qiáng)，PIV捕捉不同尺度的湍流、渦流難度更大，存在的挑戰(zhàn)主要包括多相流迭代算法優(yōu)化、高激光強(qiáng)度與氣泡光反射矛盾協(xié)調(diào)、相機(jī)拍攝速度和分辨率的配合、反應(yīng)器透光部位選擇與處理。開展基于CFD和PIV的規(guī)?；ど锓磻?yīng)器的膜組件構(gòu)型和操作參數(shù)的優(yōu)化研究，既是研究方法上的創(chuàng)新，也是實現(xiàn)MBR低能耗化的有效途徑。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試裝置，包括測試箱體、膜組器、產(chǎn)水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和藥洗系統(tǒng)；其中，

所述測試箱體為矩形結(jié)構(gòu)，用于放置膜組器，以及膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試；

所述膜組器包括膜組器主體以及與所述膜組器主體連接的膜組器產(chǎn)水口和膜組器進(jìn)氣口；

所述產(chǎn)水系統(tǒng)包括與所述膜組器產(chǎn)水口連通的產(chǎn)水管以及與所述產(chǎn)水管連通的循環(huán)回水管、真空抽吸泵、閥門、負(fù)壓表和液體流量計；

所述曝氣系統(tǒng)包括與所述膜組器進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣管以及與所述進(jìn)氣管連通的鼓風(fēng)機(jī)、氣體流量計和閥門；

所述藥洗系統(tǒng)包括儲藥罐以及分別與所述儲藥罐頂部和下部連通的進(jìn)水管和加藥管，所述進(jìn)水管與所述循環(huán)回水管連通，所述加藥管與所述產(chǎn)水管連通。

優(yōu)選地，所述測試箱體頂部開口，相鄰四個側(cè)面設(shè)有加強(qiáng)筋，其中兩個相鄰側(cè)面上有拍攝視窗，并鑲嵌玻璃；所述測試箱體一側(cè)設(shè)有注水口。

優(yōu)選地，所述閥門包括手動閥門和電磁閥，用于實現(xiàn)手動控制和/或自動控制。

優(yōu)選地，所述循環(huán)回水管的一端設(shè)有回水出口，所述回水出口為多孔穿孔管，置于所述測試箱體頂部，與所述測試箱體內(nèi)的液位平行布置。

優(yōu)選地，所述測試箱體下部設(shè)有放水管，所述循環(huán)回水管連通排水管；所述放水管和所述排水管上均設(shè)有閥門。

優(yōu)選地，所述曝氣系統(tǒng)還包括旁通支路，所述旁通支路上設(shè)有閥門，用于調(diào)節(jié)氣體流量實現(xiàn)高低交替曝氣。

優(yōu)選地，所述藥洗系統(tǒng)的加藥管連通計量泵和液體流量計。

如上所述，本實用新型的膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試裝置，具有以下有益效果：

該膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試裝置，包括測試箱體、膜組器、產(chǎn)水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和藥洗系統(tǒng)；其中，所述測試箱體為矩形結(jié)構(gòu)，用于放置膜組器，與膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試；所述膜組器包括膜組器主體以及與所述膜組器主體連接的膜組器產(chǎn)水口和膜組器進(jìn)氣口；所述產(chǎn)水系統(tǒng)包括與所述膜組器產(chǎn)水口連通的產(chǎn)水管以及與所述產(chǎn)水管連通的循環(huán)回水管、真空抽吸泵、閥門、負(fù)壓表和液體流量計；所述曝氣系統(tǒng)包括與所述膜組器進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣管以及與所述進(jìn)氣管連通的鼓風(fēng)機(jī)、氣體流量計和閥門；所述藥洗系統(tǒng)包括儲藥罐以及分別與所述儲藥罐頂部和下部連通的進(jìn)水管和加藥管，所述進(jìn)水管與所述循環(huán)回水管連通，所述加藥管與所述產(chǎn)水管連通。本實用新型所述裝置構(gòu)造簡單，設(shè)計合理，操作使用靈活方便。測試箱體視窗所鑲嵌的玻璃透明度高，可直接觀察測試箱體或利用粒子成像測速(PIV)技術(shù)通過高速照相機(jī)捕捉示蹤粒子的瞬態(tài)速度來表征流場。曝氣系統(tǒng)的主進(jìn)氣管及旁通支路閥門可分別獨立控制，可靈活實現(xiàn)高低交替曝氣。測試箱體回水設(shè)置為多孔穿孔管進(jìn)水，穿孔管與液面平行，減弱進(jìn)水對MBR膜組器周圍流場的影響。測試箱體進(jìn)水及藥洗系統(tǒng)進(jìn)水均為膜組器產(chǎn)水，可在一套系統(tǒng)上同時滿足反應(yīng)器進(jìn)水、膜組器清洗用水，設(shè)計靈活合理。

附圖說明

圖1顯示為本實用新型一實施案例中膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為本實用新型一實施例中測試箱體結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號說明

1 測試箱體

101 箱體

102 拍攝視窗

103 加強(qiáng)筋

2 注水口

3 膜組器

4 膜組器產(chǎn)水口

5 產(chǎn)水管

6 手動閥門

7 電磁閥

8 負(fù)壓表

9 真空抽吸泵

10 液體流量計

11 循環(huán)回水管

12 回水出口

13 排水管

14 放水管

15 鼓風(fēng)機(jī)

16 壓力表

17 進(jìn)氣管

18 手動閥門

19 電磁閥

20 旁通支路

21 氣體流量計

22 膜組器進(jìn)氣口

23 進(jìn)水管

24 儲藥罐

25 計量泵

26 加藥管

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。

請參閱圖1至圖2。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實用新型可實施的范疇。

請參閱圖1和圖2，本實用新型提供一種膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試裝置，包括測試箱體1、膜組器3、產(chǎn)水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和藥洗系統(tǒng)；其中，

所述測試箱體1為長方體，四個側(cè)面上有加強(qiáng)筋103，其中兩個相鄰側(cè)面上有拍攝視窗102，并鑲嵌高透明度玻璃；所述膜組器3放置于測試箱體1中；所述產(chǎn)水系統(tǒng)包括產(chǎn)水管5、手動閥門6、電磁閥7、真空抽吸泵9、負(fù)壓表8、液體流量計10；所述產(chǎn)水管5與膜組器3產(chǎn)水口4連接，產(chǎn)水經(jīng)真空抽吸泵9抽吸后，經(jīng)循環(huán)回水管11循環(huán)至測試箱體1或由排水管13排出，循環(huán)回水管11的回水出口12為多孔穿孔管；曝氣系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)15、壓力表16、進(jìn)氣管17及氣體流量計21，所述進(jìn)氣管17與膜組器3進(jìn)氣口22相連接，所述進(jìn)氣管17上還連通有旁通支路20，所述進(jìn)氣管17及旁通支路20上分別設(shè)置有手動閥門18和電磁閥19；所述藥洗系統(tǒng)包括儲藥罐24、計量泵25、液體流量計10和閥門6，所述儲藥罐24進(jìn)水口與測試箱體的循環(huán)回水管11連接，加藥管26與產(chǎn)水管5連接。

本實用新型提供的MBR膜生物反應(yīng)器流態(tài)測試裝置，在實際流態(tài)測試時，其步驟為：

1)在測試箱體注入水后，開啟曝氣系統(tǒng)，膜組器產(chǎn)水循環(huán)回到測試箱體；

2)PIV拍攝：在測試箱體中投加示蹤粒子，用激光光源通過視窗照射箱體內(nèi)部，同時用高速照相機(jī)捕捉光源照射面上示蹤粒子的瞬態(tài)速度。

綜上所述，本實用新型所述裝置構(gòu)造簡單，設(shè)計合理，操作使用靈活方便。測試箱體視窗所鑲嵌的玻璃透明度高，可直接觀察測試箱體或利用粒子成像測速(PIV)技術(shù)通過高速照相機(jī)捕捉示蹤粒子的瞬態(tài)速度來表征流場。曝氣系統(tǒng)的主進(jìn)氣管及旁通支路閥門可分別獨立控制，可靈活實現(xiàn)高低交替曝氣。測試箱體回水設(shè)置為多孔穿孔管進(jìn)水，穿孔管與液面平行，減弱進(jìn)水對MBR膜組器周圍流場的影響。測試箱體進(jìn)水及藥洗系統(tǒng)進(jìn)水均為膜組器產(chǎn)水，可在一套系統(tǒng)上同時滿足反應(yīng)器進(jìn)水、膜組器清洗用水，設(shè)計靈活合理。所以，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。