[發明專利]一種鐘擺式中空纖維膜生物反應凈水系統及應用

有效

• 申請號: 201510086390.3
• 申請日: 2015-02-17
• 公開（公告）號: CN104710075B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 張國亮;秦磊;孟琴
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,李世玉

(一)技術領域

本發明涉及一種膜生物反應器，特別涉及一種鐘擺式中空纖維膜生物反應器及其處理廢水的方法。

(二)背景技術

膜生物反應器(MBR)是集生物降解和膜分離于一體的高效新型水處理技術，與傳統污水處理技術相比，其具有出水水質好、占地面積小等優點，其優越性促使MBR在污水處理方面得到高速發展。膜組件作為膜生物反應器的主要組成部分之一，它的性能及經濟性是影響MBR推廣與應用的重要因素。

在MBR應用過程中，膜污染問題被認為是影響膜生物反應器工藝經濟性的最根本最直接的原因，其不僅影響著系統的穩定運行，還決定著膜的清洗周期與更換頻率。經研究實踐發現，提高膜表面的水力剪切力是提高膜組件的過濾通量，降低膜污染最為切實有效地方法之一。因為高水力剪切力能夠有效的削弱污泥絮體顆粒在膜表面的吸附與沉積作用，同時能夠減輕濃差極化現象發生。動態過濾組件的發展動起始于20世紀70年代末，它的作用原理就是通過器件或膜組件本身旋轉、震動或者其他的方式而在膜表面產生較強的剪切力，抑制懸浮絮體在膜表面的沉積，有效地阻礙濾餅層的形成，削減膜污染和濃差極化的影響，延緩膜通量的衰減速率。近年來，該技術受到了越來越多的關注，在化工、食品、制藥和水處理等方面均取得了很好的應用效果(專利CN101565232A、CN1762555A)。雖然動態膜組件得到快速的發展，但是應用中最大難題是動態膜組件結構復雜、膜面積相對較小、膜清洗和更換困難及設備投資費用高等，因此其工業化應用方面先對較弱。為了克服這些組件的不足并提高膜生物反應器的抗污染能力以及大幅度降低運行成本，開發出能耗低、結構優良、處理能力強的新型動態膜組件成為熱點。

(三)發明內容

本發明目的是從運動剪切方式入手，設計出具有一定的旋轉角度的新型鐘擺膜組件，從而提高膜組件對水、氣等流體擾動的敏感性，抑制污泥顆粒在膜表面的吸附與沉積，并增加氣泡與膜面彈性碰撞，從而降低膜分離中的濃差極化現象，有效控制膜污染，維持較高的膜分離效率和通量。

本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種鐘擺式中空纖維膜生物反應凈水系統，所述系統包括進水箱、生物反應器、鐘擺式中空纖維膜裝置、微孔曝氣器和儲水箱，所述進水箱通過連接有水泵的管路與生物反應器連通，所述進水箱設置有攪拌器，所述鐘擺式中空纖維膜裝置懸掛于生物反應器內，所述鐘擺式中空纖維膜裝置與儲水箱連通，所述生物反應器底部設置有微孔曝氣器，所述鐘擺式中空纖維膜裝置包括與電機連接的轉軸、固定在轉軸上的轉動單元和中空纖維膜組件，所述的轉軸懸掛于生物反應器內；所述的轉動單元包括偏心輪、傳動帶、擺動軸承、集水管和出水管；所述偏心輪固定在所述的轉軸上，所述偏心輪通過傳動帶與擺動軸承連接，所述擺動軸承的軸心固定有集水管，所述集水管兩端分別與中空纖維膜組件的出水口連接，所述的集水管以擺動軸承為中心在中心兩側設有兩個對稱的出水管；所述的出水管的出口通過連接有真空壓力表的管路與抽吸泵連接，所述抽吸泵連接有時間繼電器，所述抽吸泵通過依次連接有單向電磁控制閥和電磁閥c的管路與儲水箱連通，所述單向電磁控制閥靠近抽吸泵；所述微孔曝氣器通過連接有空壓機的管路與所述連接有真空壓力表的管路連通且連通點設在真空壓力表和抽吸泵之間，所述空壓機兩端分別設有電磁閥a和電磁閥b，所述電磁閥a靠近微孔曝氣器，所述電磁閥a和微孔曝氣器之間還設有氣體流量計，所述電磁閥a和電磁閥b之間連接有微控制器；開啟抽吸泵，通過微控制器開啟電磁閥a，同時關閉電磁閥b進行曝氣，關閉抽吸泵，通過微控制器關閉電磁閥a，同時開啟電磁閥b進行氣體反沖。

進一步，所述的轉動單元中所述的集水管以擺動軸承為中心在中心兩側設有兩個對稱的出水管；所述出水管為垂直連通于集水管的徑向管道，所述的徑向管道以集水管為中心且兩側設有對稱的出水口。

進一步，所述的出水管通過固定件與集水管連接。

進一步，所述生物反應器與水泵之間設有液位控制器。

進一步，所述偏心軸上固定1～5個轉動單元，所述轉動單元中的偏心輪相位相同。

本發明所述鐘擺式中空纖維膜裝置平行于中空纖維膜組件或垂直于中空纖維膜組件方向擺動。

進一步，所述偏心軸擺動的速率為0r/min-100r/min。

進一步，所述中空纖維膜組件擺動的角度從0°-70°。

進一步，所述中空纖維膜組件擺動幅度為5cm～50cm。

進一步，所述中空纖維膜組件為外壓式兩端開口式膜組件。