浸沒(méi)式膜分離裝置及其運(yùn)行方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種浸沒(méi)式膜分離裝置及其運(yùn)行方法，尤其涉及用于膜分離過(guò)程中膜污染控制的浸沒(méi)式膜分離裝置及其運(yùn)行方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已有技術(shù)的膜生物反應(yīng)器是傳統(tǒng)活性污泥法與新興的膜分離技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用膜分離組件代替了傳統(tǒng)工藝中的二沉池，不僅可以大大減小占地面積，還顯著提高了固液分離的效率，使出水水質(zhì)得到明顯改善。膜化學(xué)反應(yīng)器是將化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與膜分離過(guò)程集成一體，如在自來(lái)水凈化過(guò)程的化學(xué)絮凝與膜分離過(guò)程集成一體，或?qū)⑸锇l(fā)酵反應(yīng)與膜分離過(guò)程集成一體，膜反應(yīng)器包括膜生物反應(yīng)器和膜化學(xué)反應(yīng)器，做為其主體的膜分離裝置，一般都是將膜單元浸沒(méi)在需要分離處理的液體中，膜單元是由至少一個(gè)外壓浸沒(méi)式中空纖維膜組件并行排列連接而成。目前用于膜分離裝置的污染控制方法，從原水水質(zhì)方面是進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑A(yù)處理；從膜材料方面主要是進(jìn)行材料的化學(xué)改性以提高抗污染能力；從膜組件方面主要是進(jìn)行膜組件的流體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；從浸沒(méi)式膜分離裝置的工程運(yùn)行方面，主要是通過(guò)大量曝氣來(lái)控制膜污染。曝氣是將壓縮空氣從膜單元下方鼓入中空纖維膜絲間，利用氣液兩相流的沖刷擾動(dòng)作用，控制污染物在中空纖維膜表面和中空纖維膜膜絲間的堆積。
[0003]目前，在浸沒(méi)式膜分離裝置的工程運(yùn)行方面，通用的膜污染控制方法就是通入大量壓縮空氣進(jìn)行曝氣，一方面，使壓縮空氣在中空纖維膜絲間均勻分布，并且實(shí)現(xiàn)各膜單元間均勻曝氣是技術(shù)難點(diǎn)，另一方面，不均勻曝氣容易導(dǎo)致局部膜絲受力過(guò)大，發(fā)生斷絲問(wèn)題。同時(shí)，膜生分離裝置的主要運(yùn)行成本產(chǎn)生于產(chǎn)生壓縮空氣的鼓風(fēng)機(jī)耗電。另外，采用鼓風(fēng)曝氣的方式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)厭氧膜分離過(guò)程，使膜生物反應(yīng)器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域受到限制，如不能用于厭氧膜生物反應(yīng)過(guò)程。
[0004]在本發(fā)明人提出的申請(qǐng)?zhí)枮?014104880176的專利申請(qǐng)《浸沒(méi)式膜分離裝置及其運(yùn)行方法》中，提出了一種浸沒(méi)式分離膜裝置，其膜單元的特征在于膜絲的上端部在牽引電機(jī)的提升下，進(jìn)行上下提升運(yùn)動(dòng)，使膜單元的中空纖維膜絲與水體發(fā)生機(jī)械沖刷作用，從而防止污染物在中空纖維膜表面和中空纖維膜膜絲間的堆積。但膜絲的上端部?jī)H進(jìn)行上下提升運(yùn)動(dòng)，對(duì)于膜絲間的相互摩擦作用還不夠強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種浸沒(méi)式膜分離裝置及其運(yùn)行方法，該膜分離裝置及其膜污染控制方法，可以實(shí)現(xiàn)膜分離裝置更低成本的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0006]本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]本發(fā)明浸沒(méi)式分離膜裝置，包括水槽、產(chǎn)水抽出栗、數(shù)個(gè)膜單元、膜單元框架、擺動(dòng)滑輪和牽引電機(jī)；數(shù)個(gè)膜單元分別浸沒(méi)設(shè)置在水槽內(nèi)，產(chǎn)水抽出栗與水槽的膜單元通過(guò)產(chǎn)水管連接；數(shù)個(gè)膜單元中的多個(gè)膜單元之間通過(guò)平衡桿連接構(gòu)成一個(gè)平衡組，多個(gè)平衡組之間通過(guò)聯(lián)動(dòng)繩構(gòu)成一個(gè)聯(lián)動(dòng)組；牽引電機(jī)通過(guò)牽引部件與連接膜單元的平衡桿連接，
[0008]在該牽引電機(jī)的提升下，連接繩沿著本發(fā)明所設(shè)置的擺動(dòng)滑輪移動(dòng)，使膜單元的上端部進(jìn)行蛇形擺動(dòng)上下提升運(yùn)動(dòng)；膜單元的下端部則固定在膜框架底部。
[0009]前述牽引電機(jī)設(shè)置在膜單元上或者設(shè)置在水槽外部，該牽引電機(jī)為一臺(tái)或者數(shù)臺(tái)，每臺(tái)牽引電機(jī)輸出端連接一個(gè)或者數(shù)個(gè)牽引部件。
[0010]前述的浸沒(méi)式分離膜裝置，其中:該平衡桿的兩個(gè)懸臂端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)連接件與兩個(gè)膜單元上端連接；該聯(lián)動(dòng)繩的兩懸臂端分別通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)連接件與相鄰兩個(gè)平衡桿的相鄰端連接。
[0011]本發(fā)明浸沒(méi)式膜分離裝置的運(yùn)行方法，通過(guò)牽引電機(jī)的機(jī)械牽引和擺動(dòng)滑輪的導(dǎo)引作用，使位于水槽內(nèi)的數(shù)個(gè)膜單元的上端部在周期性縱向上下運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還發(fā)生橫向蛇形擺動(dòng)，強(qiáng)化膜單元的中空纖維膜絲與水體的機(jī)械沖刷作用，從而防止污染物在中空纖維膜表面和中空纖維膜膜絲間的堆積，該膜單元分別置于各自的膜單元框架內(nèi)；在牽引電機(jī)的提升下，連接膜單元的上端部與平衡桿的連接繩，沿著擺動(dòng)滑輪提升，從而使膜單元的上端部進(jìn)行蛇形向上提升運(yùn)動(dòng)；膜單元的下端部則固定在膜框架底部；與此同時(shí)，膜單元的上端部在重力作用下，向下進(jìn)行蛇形下降運(yùn)動(dòng)；當(dāng)牽引電機(jī)停止?fàn)恳龝r(shí)，在平衡配重的重力作用下，膜單元的上端部在重力作用下，向下進(jìn)行蛇形下降運(yùn)動(dòng)，與此相應(yīng)地，膜單元的上端部被重力提升進(jìn)行蛇形向上運(yùn)動(dòng)，隨著電機(jī)的周期性牽引，此過(guò)程循環(huán)進(jìn)行。
[0012]前述的浸沒(méi)式膜分離裝置的運(yùn)行方法，所述牽引電機(jī)牽引膜單元的上端部，上下縱向升降的速度為30至300厘米/秒，上下縱向位移量為20至100厘米；通過(guò)擺動(dòng)滑輪11的斜槽角度及其槽徑的設(shè)置，使上端部的左右橫向位移量為10至50厘米，橫向位移速度為20至200厘米/秒。
[0013]本發(fā)明浸沒(méi)式膜分離裝置及其運(yùn)行方法的有益效果是:取消了浸沒(méi)式膜裝置常規(guī)的鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置，代之以機(jī)械牽引膜絲運(yùn)動(dòng)，利用蹺蹺板重力平衡原理，大幅減少了膜單元運(yùn)動(dòng)所需的提升力，從而大幅減少了膜裝置的運(yùn)行電耗，同時(shí)，通過(guò)膜單元的上端部蛇形提升運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步強(qiáng)化了膜絲間流體沖刷和膜絲間相互摩擦效果，膜分離過(guò)程中膜污染控制效果好。傳統(tǒng)鼓風(fēng)曝氣方式下，要求使膜池中的水體發(fā)生整體翻滾運(yùn)動(dòng)以控制膜污染，因此能耗大，且膜污染嚴(yán)重，本發(fā)明的機(jī)械提升方式只使與膜絲接觸部分的水體運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)膜絲表面的沖刷，因而能耗低，且水體中的污染物可在重力作用下自然沉降在池底，與膜絲接觸的水體較為干凈，對(duì)膜絲的污染程度低。本發(fā)明可以應(yīng)用于耗氧膜生物反應(yīng)器、厭氧膜生物反應(yīng)器、膜化學(xué)反應(yīng)器及其其它浸沒(méi)式膜分離裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的膜分離裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖中:
[0016]1:水槽2、21、22、23膜單元框架
[0017]3:轉(zhuǎn)動(dòng)接頭4:平衡桿，
[0018]12:膜單元的上端部20:連接繩
[0019]11:擺動(dòng)滑輪5:平衡桿的重力平衡支點(diǎn)
[0020]6:牽引聯(lián)動(dòng)繩7:牽引部件
[0021]8:牽引電機(jī)9:產(chǎn)水引出管
[0022]10:產(chǎn)水抽出栗13、14、15、16:膜單元
[0023]17:膜單元的下端部18:膜單元框架底部
[0024]31:支架A:產(chǎn)水。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明浸沒(méi)式膜分離裝置及其運(yùn)行方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0026]實(shí)施例一，如圖1所示:膜單元框架設(shè)置有多個(gè)，圖示為第一膜框架2、第二膜框架21、第三膜框架22、第四膜框架23，它們分別浸沒(méi)在水槽I中；平衡桿4的兩個(gè)懸臂端分別通過(guò)可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接件3與膜單元13和膜單元14中的上端部12、24連接構(gòu)成一個(gè)平衡組；5為平衡桿的重力平衡支點(diǎn)，固定于支架31上；同樣借助另一個(gè)平衡桿連接膜單元15和膜單元16構(gòu)成另一個(gè)平衡組；兩個(gè)平衡組通過(guò)聯(lián)動(dòng)繩6和牽引部件7與牽引電機(jī)8構(gòu)成一個(gè)聯(lián)動(dòng)組。其改進(jìn)之處是:取消已有技術(shù)的高能耗的鼓風(fēng)機(jī)配置，改為設(shè)置牽引電機(jī)，支架31垂直豎立固定于水槽內(nèi)，也可以橫向安裝在水槽側(cè)壁，也可以安裝在水槽外的地面上，懸探于水槽上方，只要能為平衡桿提供支點(diǎn)5即可。膜單元的下端部17固定于膜框架的底部18，膜框架底部18置于水槽I的底部。
[0027]產(chǎn)水由產(chǎn)水抽出栗10經(jīng)產(chǎn)水引出管9抽出。連接膜單元13的上端部12與平衡桿4的連接繩20繞經(jīng)擺動(dòng)滑輪11。擺動(dòng)滑輪11可以固定在膜框架2、21、22、23的下方或上方，如圖1所示的是下方，擺動(dòng)滑輪11上設(shè)置有斜槽，當(dāng)連接繩20被向上提升時(shí)，膜單元框架2中膜單元13的上端部12，不僅被提升向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還在擺動(dòng)滑輪斜槽的導(dǎo)引下發(fā)生橫向擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這樣就使得膜單元13的上端部12蛇形上升。
[0028]在牽引電機(jī)8的提升下，連接膜單元14的上端部24與平衡桿4的連接繩20，沿著擺動(dòng)滑輪11提升，從而使膜單元的上端部24進(jìn)行蛇形向上提升運(yùn)動(dòng)；膜單元的下端17部則固定在膜框架底部18 ;與此同時(shí)，膜單元13的上端部12在重力作用下，向下進(jìn)行蛇形下降運(yùn)動(dòng)；當(dāng)牽引電機(jī)8停止?fàn)恳龝r(shí)，在平衡配重的重力作用下，膜單元14的上端部24在重力作用下，向下進(jìn)行蛇形下降運(yùn)動(dòng)，與此相應(yīng)地，膜單元13的上端部12被重力提升進(jìn)行蛇形向上運(yùn)動(dòng)。隨著電機(jī)的周期性牽引，此過(guò)程循環(huán)進(jìn)行。
[0029]當(dāng)膜單元13的上端部12上升時(shí)，膜絲不僅縱向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從彎曲變?yōu)榻谏熘保矣捎跀[動(dòng)滑輪11斜槽的導(dǎo)引，還有橫向蛇形擺動(dòng)；當(dāng)膜單元13的上端部12下降時(shí)，膜絲不僅縱向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從近于伸直變?yōu)閺澢?，且由于擺動(dòng)滑輪11斜槽的導(dǎo)引，還有橫向蛇形擺動(dòng)。在電機(jī)的牽引力和平衡配重的重力作用下，膜單元13的上端部12周期性上下蛇形運(yùn)動(dòng)，這樣，從而可強(qiáng)化中空纖維膜絲與水體之間的機(jī)械沖刷作用，進(jìn)而防止污染物在中空纖維膜表面和中空纖維膜膜絲間的堆積。相比于單純的上下提升，本發(fā)明增加的橫向擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步強(qiáng)化了膜絲間流體沖刷和膜絲間相互摩擦效果，可以更好地防止污染物在中空纖維膜膜絲間的堆積。與空