內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器、水處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器、水處理裝置，包括反應(yīng)器本體(1)，該反應(yīng)器本體(1)上設(shè)有與外部連通的進(jìn)水裝置(2)和出水裝置(3)，該反應(yīng)器本體(1)的頂部設(shè)有吸附劑投加裝置(14)，該出水裝置(3)的位于該反應(yīng)器本體(1)內(nèi)部的一端安裝有用于過(guò)濾吸附劑的膜組件(31)，該反應(yīng)器本體(1)內(nèi)縱向位于所述膜組件(31)的下方設(shè)有空氣擴(kuò)散裝置(4)。通過(guò)設(shè)置膜組件，使顆粒較小的吸附劑可被膜組件隔離在吸附反應(yīng)器內(nèi)，同時(shí)由于空氣擴(kuò)散裝置排出氣體，與水共同作用在膜組件表面，使膜組件一直處于被擦洗的狀態(tài)，可有效控制膜組件表面的污染進(jìn)程，使膜組件可長(zhǎng)期保持穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明還提供了一種水處理裝置。
【專利說(shuō)明】?jī)?nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器、水處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理設(shè)備領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器、水處理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]吸附法是一種基本的水處理方法，可去除一些物理、生物、化學(xué)方法難以去除的物質(zhì)，如難降解有機(jī)物、重金屬、色度、一些有害的非金屬離子等，被廣泛應(yīng)用于飲水凈水工藝、污水深度處理及工業(yè)廢水處理。目前吸附法所采用的反應(yīng)器主要為固定床反應(yīng)器等。普通的固定床反應(yīng)器中，若吸附劑粒徑過(guò)小則容易產(chǎn)生吸附劑流失、濾層水頭損失大、濾層堵塞等問(wèn)題，因此吸附劑粒徑不宜過(guò)小，這樣便限制吸附容量的發(fā)揮，此外固定床反應(yīng)器對(duì)配水均勻性要求較高，吸附劑與水之間的傳質(zhì)作用差，固定床反應(yīng)器吸附劑飽和后再生、更換吸附劑的工程量較大。流化床反應(yīng)器可以解決固定床反應(yīng)器存在的一些弊端，但是普通的流化床面臨吸附劑與水分離困難，水力負(fù)荷控制不當(dāng)，造成吸附劑流失等問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，用以改善吸附劑顆粒過(guò)小而隨水流失的問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體，所述反應(yīng)器本體上設(shè)有與外部連通的進(jìn)水裝置和出水裝置，所述反應(yīng)器本體的頂部設(shè)有吸附劑投加裝置，所述出水裝置的位于所述反應(yīng)器本體內(nèi)部的一端安裝有用于過(guò)濾吸附劑的膜組件，所述反應(yīng)器本體內(nèi)縱向位于所述膜組件的下方設(shè)有空氣擴(kuò)散裝置。
[0005]優(yōu)選地，所述反應(yīng)器本體內(nèi)部縱向設(shè)有將所述反應(yīng)器本體內(nèi)腔分隔為回水腔和氣水混合腔的隔板，所述回水腔和所述氣水混合腔的頂部連通，所述隔板的靠近所述反應(yīng)器本體下方的位置形成有連通所述回水腔和所述氣水混合腔的開(kāi)口，所述進(jìn)水裝置與所述回水腔連通，所述吸附劑投加裝置位于所述回水腔頂部，所述膜組件與所述空氣擴(kuò)散裝置位于所述氣水混合腔內(nèi)。
[0006]優(yōu)選地，所述空氣擴(kuò)散裝置位于所述氣水混合腔的底部。
[0007]優(yōu)選地，所述氣水混合腔的底部設(shè)有用于排出吸附劑的排放口。
[0008]優(yōu)選地，還包括與所述反應(yīng)器本體固定的循環(huán)裝置，所述循環(huán)裝置包括第一管路、第二管路以及連接在所述第一管路與第二管路之間的管道泵，所述第一管路的自由端位于所述氣水混合腔的底部，所述第二管路的自由端位于所述氣水混合腔縱向方向的中部以上。
[0009]優(yōu)選地，所述管道泵為葉片泵。
[0010]優(yōu)選地，還包括第三管路，所述第三管路的一端與所述第一管路連通，另一端延伸至所述回水腔的底部。
[0011]優(yōu)選地，還包括第四管路，所述第四管路的一端與所述第二管路連通，另一端延伸至所述回水腔縱向方向的中部以上。
[0012]優(yōu)選地，所述管道泵為活塞泵。
[0013]優(yōu)選地，所述進(jìn)水裝置包括設(shè)置在所述反應(yīng)器本體外部的恒位水箱，以及一端與所述恒位水箱連通，另一端與所述回水腔連通的進(jìn)水管。
[0014]本發(fā)明實(shí)施方式還提供了一種水處理裝置，包括吸附反應(yīng)器，該吸附反應(yīng)器為上述實(shí)施方式中所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器。
[0015]本發(fā)明提出的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，通過(guò)設(shè)置膜組件，使得顆粒較小的吸附劑可以被膜組件隔離在吸附反應(yīng)器內(nèi)，因此可使用吸附容量更好的小粒徑的吸附齊U。同時(shí)由于空氣擴(kuò)散裝置排出氣體，與水共同作用在膜組件表面，使得膜組件一直處于被擦洗的狀態(tài)，保證了膜組件表面不受污染，進(jìn)一步提升出水水質(zhì)。由于膜組件中膜的截留作用，避免了吸附劑的損耗，節(jié)約了成本。在低水力負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)吸附劑的流化狀態(tài)，有利于減少反應(yīng)器容積。由于該吸附反應(yīng)器不存在膜組件堵塞的問(wèn)題，因此無(wú)需反沖洗，吸附劑也可及時(shí)更新。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施方式提供的第一種內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施方式提供的第二種內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0019]1反應(yīng)器本體11回水腔
[0020]12氣水混合腔13隔板
[0021]131開(kāi)口14吸附劑投加裝置
[0022]15排放口2進(jìn)水裝置
[0023]21恒位水箱22進(jìn)水管
[0024]3出水裝置31膜組件
[0025]4空氣擴(kuò)散裝置5循環(huán)裝置
[0026]51第一管路52第二管路
[0027]53第三管路54第四管路
[0028]55管道泵

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面參考附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其他附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說(shuō)明中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件或處理的表示和描述。
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明提供的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體1，反應(yīng)器本體1上設(shè)有與外部連通的進(jìn)水裝置2和出水裝置3，反應(yīng)器本體1的頂部設(shè)有吸附劑投加裝置14，出水裝置3的位于反應(yīng)器本體1內(nèi)部的一端安裝有用于過(guò)濾吸附劑的膜組件31，反應(yīng)器本體1內(nèi)縱向位于膜組件31的下方設(shè)有空氣擴(kuò)散裝置4。
[0032]在凈水設(shè)備中需要投放吸附劑以凈化水質(zhì)，在以往的應(yīng)用中，低粒度的吸附劑在投放后常隨凈水一起流失，造成吸附劑的損耗，同時(shí)也污染了凈化后的水質(zhì)，而投放顆粒較大的吸附劑，雖然不會(huì)隨凈水流失，但吸附容量較低，吸附效果沒(méi)有低粒度的吸附劑好。目前這類(lèi)問(wèn)題還未得到較好的解決。本發(fā)明中，在吸附反應(yīng)器中加裝膜組件31，采用的膜組件31可過(guò)濾掉低粒度的吸附劑，從而避免吸附劑的流失，進(jìn)而有條件使用小粒徑吸附劑，提升吸附效果。實(shí)際使用中，膜組件31的過(guò)濾膜可選用中空纖維超濾膜、微濾膜等。
[0033]本發(fā)明中，進(jìn)一步應(yīng)用了空氣擴(kuò)散裝置4，在凈化水的過(guò)程中，膜組件31的外表面過(guò)濾出吸附劑，位于膜組件31底部的空氣擴(kuò)散裝置4鼓入適量空氣形成氣水混合液，作用在膜組件31的表面，形成擦洗效果。在膜組件31表面的吸附劑被氣泡及水的擦洗后脫離，繼續(xù)回到凈水循環(huán)系統(tǒng)中，繼續(xù)吸附水中雜質(zhì)，空氣擴(kuò)散裝置4不斷對(duì)膜組件31進(jìn)行擦洗，使其表面不會(huì)粘連吸附劑顆粒，保證了出水的順暢，從根本上改變了以往水過(guò)濾系統(tǒng)存在的弊端。
[0034]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中示出:反應(yīng)器本體1內(nèi)部縱向設(shè)有將反應(yīng)器本體1內(nèi)腔分隔為回水腔11和氣水混合腔12的隔板13，回水腔11和氣水混合腔12的頂部連通，隔板13的靠近反應(yīng)器本體1下方的位置形成有連通回水腔11和氣水混合腔12的開(kāi)口 131，進(jìn)水裝置2與回水腔11連通，吸附劑投加裝置14位于回水腔11頂部，膜組件31與空氣擴(kuò)散裝置4位于氣水混合腔12內(nèi)。。
[0035]反應(yīng)器本體1內(nèi)被隔板13分隔為回水腔11和氣水混合腔12，原水從進(jìn)水裝置2流入回水腔11內(nèi)，通過(guò)隔板13底部形成的開(kāi)口 131流入汽水混合腔內(nèi)。水位沒(méi)過(guò)空氣擴(kuò)散設(shè)備、膜組件31，直至回水腔11與氣水混合腔12的頂部連通處。在工作過(guò)程中，空氣擴(kuò)散裝置4鼓入適量空氣，與水形成氣水混合液，水中包含了氣體，其密度小于回水腔11內(nèi)水的密度，必然，氣水混合腔12內(nèi)的水位的高度會(huì)高于回水腔11內(nèi)的水位。因此，在氣水混合腔12與回水腔11頂部的連通處，氣水混合腔12中的水會(huì)溢出排到回水腔11內(nèi)，氣體在氣水混合腔12的頂部與水分離，水再次循環(huán)流入回水腔11內(nèi)，這樣就形成了如圖1所示的內(nèi)循環(huán)。附加劑投放裝置向回水腔11內(nèi)投加低粒度的吸附劑，通過(guò)控制氣水混合腔12內(nèi)水的氣含量，使反應(yīng)器本體1內(nèi)部產(chǎn)生適當(dāng)?shù)难h(huán)流速，吸附劑隨水一起循環(huán)，無(wú)需借助高水力負(fù)荷變可處于流化狀態(tài)，與水充分混合接觸，產(chǎn)生較好的傳質(zhì)效果。
[0036]需要說(shuō)明的是，可以將膜組件31置于氣水混合腔12靠近底部的位置，出水裝置3借助水位壓力差以及出水裝置3抽吸作用產(chǎn)生跨膜壓差，使水經(jīng)過(guò)膜組件31的過(guò)濾后流出，吸附劑被截留在吸附反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)吸附劑和水的有效分離
[0037]進(jìn)一步，空氣擴(kuò)散裝置4可以與膜組件31保持一定距離，空氣擴(kuò)散裝置4可設(shè)置在氣水混合腔12的底部，這樣可增加氣泡與水混合后的沖擊力，由于氣體的摩擦及水流的剪切作用，使吸附劑擴(kuò)散回吸附反應(yīng)器內(nèi)，避免其聚積在膜組件31表面，起到更好的擦洗效果。
[0038]進(jìn)一步，吸附飽和的吸附劑需要排出，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中列舉出，在氣水混合腔12的底部設(shè)有用于排出吸附劑的排放口 15，在設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，開(kāi)啟排放口 15，可以依靠靜水壓作用將沉積在底部的吸附劑排出。
[0039]更進(jìn)一步，沉積在反應(yīng)器本體1底部的吸附劑不能繼續(xù)吸附雜質(zhì)，因此本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中列舉出:內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器還包括與反應(yīng)器本體1固定的循環(huán)裝置5，循環(huán)裝置5包括第一管路51、第二管路52以及連接在第一管路51與第二管路52之間的管道泵55，第一管路51的自由端位于氣水混合腔12的底部，第二管路52的自由端位于氣水混合腔12縱向方向的中部以上。在吸附反應(yīng)器間斷運(yùn)行后重新啟動(dòng)時(shí)，可以打開(kāi)管道泵55產(chǎn)生循環(huán)，循環(huán)水流從氣水混合腔12內(nèi)被管道泵55通過(guò)第二管路52抽入循環(huán)裝置5內(nèi)，高速水流由管道泵加壓產(chǎn)生，利用水力作用將底部的吸附劑沖起，使沉淀于底部的吸附劑瞬間返回反應(yīng)器本體1內(nèi)的主反應(yīng)區(qū)，使吸附劑再次與循環(huán)水接觸，繼續(xù)吸附雜質(zhì)。
[0040]根據(jù)以上實(shí)施方式中列舉的循環(huán)裝置5的工作原理，通?？梢赃x用葉片泵作為管道泵55，水流通過(guò)葉片泵的加壓從第一管路51排出，進(jìn)而使沉淀在氣水混合腔12底部的吸附劑重新歸入循環(huán)進(jìn)程。
[0041]另外，如圖2所示，本發(fā)明還提供了另一種工作方式的循環(huán)裝置5。
[0042]在本實(shí)施方式中，管道泵55為活塞泵，采用的循環(huán)方式是利用第一管路51從氣水混合腔12底部抽水，并通過(guò)第二管路52向氣水混合腔12內(nèi)部排水。這樣，位于氣水混合腔12底部的吸附劑會(huì)通過(guò)循環(huán)裝置5被抽吸至循環(huán)水區(qū)域，從而重新參與凈水過(guò)程。
[0043]進(jìn)一步，循環(huán)裝置5還可以包括第三管路53，第三管路53的一端與第一管路51連通，另一端延伸至回水腔11的底部，這樣可以同時(shí)將回水腔11與氣水混合腔12底部沉淀的吸附劑全部抽出，并排放到氣水混合腔12的循環(huán)水系統(tǒng)中，充分實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)吸附雜質(zhì)過(guò)程。
[0044]更進(jìn)一步，還可以包括第四管路54，第四管路54的一端與第二管路52連通，另一端延伸至回水腔11縱向方向的中部以上，將沉淀的吸附劑排放到兩個(gè)反應(yīng)器本體1內(nèi)腔中，進(jìn)一步增大擴(kuò)散范圍。
[0045]作為循環(huán)裝置5，可安裝在反應(yīng)器本體1外部，作為外循環(huán)設(shè)備，也可設(shè)置在反應(yīng)器本體1內(nèi)部，例如，設(shè)置在氣水混合腔12內(nèi)或回水腔11內(nèi)，只要能夠?qū)崿F(xiàn)抽吸沉淀的吸附劑的目的即可。另外，循環(huán)裝置5也可以分別在回水腔11或氣水混合腔12的內(nèi)部或外部單獨(dú)設(shè)置，可以有多種設(shè)置方式，在此處不再贅述。
[0046]作為進(jìn)水裝置2，通?？梢赃x用水箱作為原水出處，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中示出:進(jìn)水裝置2包括設(shè)置在反應(yīng)器本體1外部的恒位水箱21，以及一端與恒位水箱21連通，另一端與回水腔11連通的進(jìn)水管22。
[0047]另外，本發(fā)明實(shí)施方式還提供了一種水處理裝置，包括吸附反應(yīng)器，該吸附反應(yīng)器為上述實(shí)施方式中的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器。
[0048]雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解在不超出由所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變、替代和變換。而且，本申請(qǐng)的范圍不僅限于說(shuō)明書(shū)所描述的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法和步驟的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員從本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容將容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以使用執(zhí)行與在此所述的相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結(jié)果的、現(xiàn)有和將來(lái)要被開(kāi)發(fā)的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權(quán)利要求旨在在它們的范圍內(nèi)包括這樣的過(guò)程、設(shè)備、手段、方法或者步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體(I)，所述反應(yīng)器本體(I)上設(shè)有與外部連通的進(jìn)水裝置⑵和出水裝置(3)，所述反應(yīng)器本體⑴的頂部設(shè)有吸附劑投加裝置(14)，其特征在于，所述出水裝置(3)的位于所述反應(yīng)器本體(I)內(nèi)部的一端安裝有用于過(guò)濾吸附劑的膜組件(31)，所述反應(yīng)器本體(I)內(nèi)縱向位于所述膜組件(31)的下方設(shè)有空氣擴(kuò)散裝置(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器本體⑴內(nèi)部縱向設(shè)有將所述反應(yīng)器本體⑴內(nèi)腔分隔為回水腔(11)和氣水混合腔(12)的隔板(13)，所述回水腔(11)和所述氣水混合腔(12)的頂部連通，所述隔板(13)的靠近所述反應(yīng)器本體(I)下方的位置形成有連通所述回水腔(11)和所述氣水混合腔(12)的開(kāi)口(131)，所述進(jìn)水裝置(2)與所述回水腔(11)連通，所述吸附劑投加裝置(14)位于所述回水腔(11)頂部，所述膜組件(31)與所述空氣擴(kuò)散裝置(4)位于所述氣水混合腔(12)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，所述空氣擴(kuò)散裝置(4)位于所述氣水混合腔(12)的底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，所述氣水混合腔(12)的底部設(shè)有用于排出吸附劑的排放口(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，還包括與所述反應(yīng)器本體(I)固定的循環(huán)裝置(5)，所述循環(huán)裝置(5)包括第一管路(51)、第二管路(52)以及連接在所述第一管路(51)與第二管路(52)之間的管道泵(55)，所述第一管路(51)的自由端位于所述氣水混合腔(12)的底部，所述第二管路(52)的自由端位于所述氣水混合腔(12)縱向方向的中部以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，所述管道泵(55)為葉片泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，還包括第三管路53，所述第三管路(53)的一端與所述第一管路(51)連通，另一端延伸至所述回水腔(11)的底部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，還包括第四管路(54)，所述第四管路(54)的一端與所述第二管路(52)連通，另一端延伸至所述回水腔(11)縱向方向的中部以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8中所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，所述管道泵(55)為活塞泵。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器，其特征在于，所述進(jìn)水裝置(2)包括設(shè)置在所述反應(yīng)器本體(I)外部的恒位水箱(21)，以及一端與所述恒位水箱(21)連通，另一端與所述回水腔(11)連通的進(jìn)水管(22)。
11.一種水處理裝置，包括吸附反應(yīng)器，其特征在于，該吸附反應(yīng)器為權(quán)利要求1?10中任意一項(xiàng)所述的內(nèi)循環(huán)聯(lián)合膜分離的吸附反應(yīng)器。
【文檔編號(hào)】C02F1/44GK104386775SQ201410582301
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】徐微, 邵宗慧, 申林, 周江文, 李學(xué)德 申請(qǐng)人:安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)