專利名稱:變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，有效解決提高酶活性，減少濃差極化、提高水通量，延長定期清洗時間和生物膜的使用壽命問題，其結(jié)構(gòu)是，反應(yīng)容器體內(nèi)裝有生物膜組件，反應(yīng)容器體上端部裝有電機，電機上裝有轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸穿過生物膜組件與超聲波發(fā)生盤相連；超聲波發(fā)生盤正下方裝有與超聲波發(fā)生盤相對應(yīng)的曝氣盤，曝氣盤與置于反應(yīng)容器體外的曝氣泵相連通；超聲波發(fā)生盤的上表面與生物膜組件下表面相對應(yīng)；所述超聲波發(fā)生盤上設(shè)置有多個不同頻率的超聲波發(fā)生器；生物膜組件與置于反應(yīng)容器體外的出水?反沖洗泵相連通，本實用新型控制清洗全過程，提高酶活性，減少濃差極化、提高水通量，延長定期清洗時間和生物膜的使用壽命。
【專利說明】
變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及污水處理設(shè)備，特別是一種變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來我國高度重視污水處理領(lǐng)域，膜生物反應(yīng)器作為一種由膜分離和生物處理單元相結(jié)合的新型高效污水處理與回用技術(shù)受到廣泛重視，市場需求巨大。然而，由于其在長期運行過程中，膜組件容易受到污染，造成膜通量下降、滲透壓增加而降低分離效率，影響了膜組件的穩(wěn)定運行。與此同時，傳統(tǒng)的膜清洗方式需要離線清洗，操作程序復(fù)雜并且成本較高，因此在膜的實際應(yīng)用中，膜污染成為限制MBR應(yīng)用的瓶頸問題，阻礙了其在實際中的廣泛應(yīng)用。
[0003]對于上述問題，國內(nèi)外研究者做了相關(guān)研究和實驗，并取得一些進展。近年來，超聲波技術(shù)作為一種新型物理清洗技術(shù)不斷應(yīng)用到特殊材料的清洗中，具有高效、經(jīng)濟的特點。由于超聲波具有特殊的機械效應(yīng)和空化效應(yīng)，能沖蝕、分散在膜表面形成的固體和液體薄膜，還能作用到死角、孔隙，同時具有一定程度強化生物酶活性和減少濃度差極化的功能，使得超聲波清洗技術(shù)在膜法水處理中引起了越來越多的研究興趣。將超聲波清洗技術(shù)應(yīng)用于膜生物反應(yīng)器是可行的，但是目前多集中在實驗室階段，其實際應(yīng)用有一定難度。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的空纖維膜組件的清洗方法，一般是超聲波工業(yè)處理機的換能器直接安裝在膜生物反應(yīng)器中，直接對膜組件進行超聲清洗，可用微機控制，通過在線監(jiān)測裝置，可隨機控制清洗時間，亦可一個運行周期結(jié)束后再進行離線清洗，具有工藝簡單、操作方便、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長、應(yīng)用范圍廣、清洗效果好的特點。但是，超聲清洗采用單頻，清洗效果不如多頻超聲；只是單純地超聲清洗，膜污染物容易清洗不徹底;清洗后的污泥沒有進行處理，在后續(xù)工藝中造成負(fù)擔(dān)。因此，設(shè)備上的改進和創(chuàng)新勢在必行。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本實用新型之目的就是提供一種變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，可有效解決提高酶活性，減少濃差極化、提高水通量，延長定期清洗時間和生物膜的使用壽命問題。
[0006]本實用新型的變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，包括反應(yīng)容器體2、生物膜組件
3、電機、超聲波發(fā)生盤、曝氣盤8和曝氣栗13;反應(yīng)容器體2內(nèi)裝有生物膜組件3，反應(yīng)容器體上端部2裝有電機5，電機5上裝有轉(zhuǎn)動軸6，轉(zhuǎn)動軸6穿過生物膜組件3與超聲波發(fā)生盤7相連;超聲波發(fā)生盤7正下方裝有與超聲波發(fā)生盤7相對應(yīng)的曝氣盤8，曝氣盤8與置于反應(yīng)容器體2外的曝氣栗13相連通;超聲波發(fā)生盤7的上表面與生物膜組件3下表面相對應(yīng);所述超聲波發(fā)生盤7上設(shè)置有多個不同頻率的超聲波發(fā)生器;生物膜組件3與置于反應(yīng)容器體2外的出水-反沖洗栗12相連通。
[0007]其中，所述變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備還包括:污泥栗10;所述應(yīng)容器體2底部設(shè)置有污泥管道，所述污泥栗10通過所述污泥管道與所述應(yīng)容器體2底部相連;所述污泥管道上裝有超聲波污泥處理裝置9。
[0008]其中，反應(yīng)容器體2內(nèi)裝有在線的濁度儀I，反應(yīng)容器體2外設(shè)置有控制器4;濁度儀
1、電機5、出水-反沖洗栗12和曝氣栗13，均與所述控制器4電連接。
[0009]其中，反應(yīng)容器體2的給水口經(jīng)管道與給水栗11相連通;給水栗11與所述控制器4電連接。
[0010]反應(yīng)容器體的給水口經(jīng)管道與給水栗相連通，濁度儀、電機、出水-反沖洗栗、曝氣栗、給水栗和污泥栗均與控制器相連通，構(gòu)成變角度多頻超聲波膜組件的清洗結(jié)構(gòu)。
[0011]本實用新型主要目的在于針對生物膜污染的特殊性以及超聲波清洗技術(shù)自身的特色，提出的一種工業(yè)應(yīng)用上確實可行的解決膜污染設(shè)備，采用獨創(chuàng)的動態(tài)多頻超聲輻射清洗設(shè)備并結(jié)合在線清洗監(jiān)測控制技術(shù)控制清洗全過程，進而有效提高酶活性，減少濃差極化、提高水通量，延長定期清洗時間和生物膜的使用壽命，經(jīng)濟和社會效益顯著。
【附圖說明】

[0012]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作詳細(xì)說明。
[0014]由圖1所示，本實用新型包括反應(yīng)容器體、生物膜組件、電機、超聲波發(fā)生盤和污泥栗，反應(yīng)容器體2內(nèi)裝有生物膜組件3，生物膜組件3上裝有轉(zhuǎn)動軸6，轉(zhuǎn)動軸伸出生物膜組件3和反應(yīng)容器體2的上端部上裝有電機5，轉(zhuǎn)動軸伸出生物膜組件3的下端部上裝有超聲波發(fā)生盤7，超聲波發(fā)生盤7正下方的污泥出口處裝有與超聲波發(fā)生盤相對應(yīng)的曝氣盤8，曝氣盤與置于反應(yīng)容器體2外的曝氣栗13相連通，生物膜組件3與置于反應(yīng)容器體2外的出水-反沖洗栗12相連通，反應(yīng)容器體2上裝有在線的濁度儀I，反應(yīng)容器體2的底部的污泥出口經(jīng)管道與污泥栗10相連通，反應(yīng)容器體2的給水口經(jīng)管道與給水栗11相連通，濁度儀1、電機5、出水-反沖洗栗12、曝氣栗13、給水栗11和污泥栗10均與控制器4相連通，構(gòu)成變角度多頻超聲波膜組件的清洗結(jié)構(gòu)。
[0015]為了保證使用效果和使用方便，所述的超聲波發(fā)生盤7是由盤體和盤體上裝的多個不同頻率的超聲波發(fā)生器組成，構(gòu)成混合頻率超聲場，頻率范圍為20_30kHz，超聲波發(fā)生盤的上表面與生物膜組件下表面相對應(yīng)。所述的應(yīng)容器體2底部的污泥出口的管道上裝有用于對污泥進行超聲輻射的超聲波污泥處理裝置。
[0016]所述的超聲波發(fā)生盤上的超聲波發(fā)生器、污泥出口管道上的超聲波發(fā)生器均與控制器4相連(電路連接);所述的控制器為可編程邏輯控制器(PLC);所述的超聲波發(fā)生盤7、電機5、轉(zhuǎn)動軸6、出水-反沖洗栗12、曝氣栗13構(gòu)成聯(lián)動耦合控制結(jié)構(gòu)，超聲方向與曝氣方向同向。
[0017]要指出的是，上面給出的僅僅是實施例，是用于說明本實用新型的具體實施情況，并不是用于本實用新型的保護范圍，因此，凡是經(jīng)等同或等效替換所做出的在本質(zhì)上與本實用新型相同的技術(shù)方案，均屬于本實用新型的保護范圍。
[0018]由上述可以看出，本實用新型的工藝方案的實現(xiàn)包括以下部分:反應(yīng)容器體2器體
2、生物膜組件3、電機5、超聲波發(fā)生盤7、曝氣盤8和曝氣栗13；
[0019]反應(yīng)容器體2內(nèi)裝有生物膜組件3，反應(yīng)容器體上端部2裝有電機5，電機5上裝有轉(zhuǎn)動軸6，轉(zhuǎn)動軸6穿過生物膜組件3與超聲波發(fā)生盤7相連;超聲波發(fā)生盤7正下方裝有與超聲波發(fā)生盤7相對應(yīng)的曝氣盤8，曝氣盤8與置于反應(yīng)容器體2外的曝氣栗13相連通;超聲波發(fā)生盤7的上表面與生物膜組件3下表面相對應(yīng);所述超聲波發(fā)生盤7上設(shè)置有多個不同頻率的超聲波發(fā)生器;生物膜組件3與置于反應(yīng)容器體2外的出水-反沖洗栗12相連通。
[0020]其中，所述變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備還包括:污泥栗10;所述反應(yīng)容器體2底部設(shè)置有污泥管道，所述污泥栗10通過所述污泥管道與所述應(yīng)容器體2底部相連;所述污泥管道上裝有超聲波污泥處理裝置9。
[0021 ]其中，反應(yīng)容器體2內(nèi)裝有在線的濁度儀I，反應(yīng)容器體2外設(shè)置有控制器4;濁度儀1、電機5、出水-反沖洗栗12和曝氣栗13，均與所述控制器4電連接。
[0022]其中，反應(yīng)容器體2的給水口經(jīng)管道與給水栗I相連通;給水栗11與所述控制器4電連接。
[0023]根據(jù)功能區(qū)域可以分為:變角度多頻路超聲清洗單元，生物膜反應(yīng)單元，在線濁度檢測反饋單元，清洗污泥超聲減量單元；
[0024]所述的變角度多頻路超聲清洗單元包括超聲波發(fā)生盤7，電機5，轉(zhuǎn)動軸6，出水-反沖洗栗12及曝氣栗13聯(lián)動耦合控制裝置，并且超聲方向與曝氣方向同向；運行時開啟變角度多頻路超聲系統(tǒng)進行旋轉(zhuǎn)輻射;所述的超聲波發(fā)生盤由多種頻率的超聲發(fā)生器組成，構(gòu)成混合頻率超聲場，超聲場優(yōu)選頻率范圍20KHz-30KHz。
[0025]電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸底端固定超聲波發(fā)生盤7，超聲波發(fā)生盤上表面設(shè)置多個頻率不同的超聲發(fā)生器;超聲波發(fā)生盤在電動機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，且超聲波發(fā)生盤的上表面與生物膜反應(yīng)器相對應(yīng)。曝氣栗13設(shè)置在超聲波發(fā)生盤下方，且位于生物膜反應(yīng)器內(nèi)。生物膜反應(yīng)器內(nèi)的底部還可以設(shè)置出水-反沖洗栗12。
[0026]在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，停用清洗時同時開啟曝氣、超聲和反沖洗實現(xiàn)耦合強化清洗；另外，生物膜反應(yīng)器內(nèi)的底部還可以設(shè)置超聲波污泥處理裝置9，超聲波污泥處理裝置9上連接有污泥栗10。所述的清洗污泥超聲減量單元(包括污泥栗10和超聲波污泥處理裝置9)，在污泥栗10前安裝超聲波污泥處理裝置，在排泥水時進行超聲輻射。
[0027]在上述結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在自動控制方面，所述的在線池度檢測反饋單元安裝在線池度儀2及控制器4構(gòu)成的反饋系統(tǒng)，實時檢測污水中的濁度值，并通過超聲波和反沖洗水栗進行間斷性清洗，達(dá)到穩(wěn)定微生物濃度和膜通量的平衡。
[0028]在生物膜反應(yīng)運行階段和停用階段，清洗過程可分別選用在線清洗和停車清洗；同時，清洗過程可選擇水力沖洗和超聲波輻射間斷交替運行或同時運行模式。
[0029]本方案考慮到生物膜污泥中多聚糖等粘性污泥的難處理情況，在設(shè)備末端增加有污泥栗10和超聲波污泥處理裝置構(gòu)成的清洗污泥超聲減量單元，在污泥栗10出口前安裝超聲波污泥處理裝置，超聲波污泥處理裝置包括兩塊不同頻率超聲波金屬板構(gòu)成的混響聲場，清洗后的大量污泥進行超聲穩(wěn)定化后排至下一環(huán)節(jié)。
[0030]本實用新型經(jīng)實地測試和應(yīng)用，效果非常好，有關(guān)資料如下:
[0031 ]對中空纖維膜組件安裝旋轉(zhuǎn)超聲輻射盤，輻射面積0.82m2，采用雙頻超聲，頻率分別為 20KHz 和 29KHz。
[0032]系統(tǒng)運行間隔采用傳統(tǒng)間隙出水并結(jié)合超聲連續(xù)雙頻輻射，出水時間10分鐘，停歇時間I分鐘，強化曝氣I分鐘，超聲輻射連續(xù)。停止抽水時，膜兩側(cè)壓差減少，附著表面的污染物特別是胞外聚合物更容易在超聲和曝氣共同作用下擾動脫落。通過跨膜壓差比較:經(jīng)過50天運行后，膜通量保持在90%以上，效果好于未應(yīng)用該技術(shù)的數(shù)據(jù)，因此使清洗周期得到延長。
[0033]在應(yīng)用清洗時該工藝采用反洗、曝氣、超聲三種技術(shù)進行耦合清洗，清洗過程由在線濁度檢測系統(tǒng)全程檢測，PLC全程控制，清洗結(jié)束時間比傳統(tǒng)時間提高0.8小時，膜通量恢復(fù)90%以上。
[0034]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下突出的實質(zhì)性特點:
[0035]I)曝氣盤產(chǎn)生的曝氣方向與超聲波發(fā)生盤的超聲方向一致(圖中均向上)，可以協(xié)同處理膜組件，提高處理效率及效果；
[0036]2)超聲波發(fā)生盤上有8個超聲波發(fā)生器，頻率分別為20KHz和29KHz，等量交替布置在盤中，可以雙頻超聲輻射，最大程度發(fā)揮超聲清洗膜組件的效果；同時電機通過轉(zhuǎn)動軸連接到超聲波發(fā)生盤，節(jié)約成本；
[0037]3)出水-反沖洗栗12在設(shè)備停車時，與曝氣、超聲協(xié)同清洗膜組件，又可以作為出水栗，將設(shè)備處理好的廢水導(dǎo)出；這樣可以一栗雙用，節(jié)約成本；
[0038]4)由于生物膜污泥中多聚糖等粘性污泥的難處理，在工藝末端增加裝置9(超聲波污泥處理裝置)，利用超聲波的機械效應(yīng)、空化效應(yīng)等作用，使多聚糖等粘性污泥不斷被壓縮和膨脹，對污泥絮體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，使污泥的性質(zhì)發(fā)生改變，有效降低污泥的含水及粘度，有利于后續(xù)的污泥處置。
[0039]本實用新型有益技術(shù)效果為:1.通過動態(tài)多角度混合頻率的超聲波輻射，實現(xiàn)均勻的空化作用，從而在生物膜反應(yīng)過程中即可均勻擾動膜表面濾餅層，防止污染物沉積，減少濃差極化現(xiàn)象，使膜通量大大增加，產(chǎn)生強化膜過濾效應(yīng);2.通過實驗發(fā)現(xiàn)該過程在一定條件下可有效提高微生物酶活性，增加生化反應(yīng)速度;3.在通用清洗階段，通過超聲、反洗、曝氣三種方式的強化物理耦合工藝，提高整個清洗效率，使膜通量快速恢復(fù)到90%; 4.最后降低后續(xù)污泥處理難度，經(jīng)濟和社會效益顯著。
【主權(quán)項】
1.一種變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，其特征在于，包括反應(yīng)容器體(2)、生物膜組件(3)、電機、超聲波發(fā)生盤、曝氣盤(8)和曝氣栗(13); 反應(yīng)容器體(2)內(nèi)裝有生物膜組件(3)，反應(yīng)容器體(2)上端部裝有電機(5)，電機(5)上裝有轉(zhuǎn)動軸(6)，轉(zhuǎn)動軸(6)穿過生物膜組件(3)與超聲波發(fā)生盤(7)相連； 超聲波發(fā)生盤(7)正下方裝有與超聲波發(fā)生盤(7)相對應(yīng)的曝氣盤(8)，曝氣盤(8)與置于反應(yīng)容器體(2)外的曝氣栗(13)相連通;超聲波發(fā)生盤(7)的上表面與生物膜組件(3)下表面相對應(yīng);所述超聲波發(fā)生盤(7)上設(shè)置有多個不同頻率的超聲波發(fā)生器； 生物膜組件(3)與置于反應(yīng)容器體(2)外的出水-反沖洗栗(12)相連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，其特征在于，所述變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備還包括:污泥栗(10); 所述應(yīng)容器體(2)底部設(shè)置有污泥管道，所述污泥栗(10)通過所述污泥管道與所述應(yīng)容器體(2)底部相連;所述污泥管道上裝有超聲波污泥處理裝置(9)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，其特征在于，反應(yīng)容器體(2)內(nèi)裝有在線的濁度儀(1)，反應(yīng)容器體(2)外設(shè)置有控制器(4); 濁度儀(I)、電機(5)、出水-反沖洗栗(12)和曝氣栗(13)，均與所述控制器(4)電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，其特征在于，反應(yīng)容器體(2)的給水口經(jīng)管道與給水栗(11)相連通;給水栗(11)與所述控制器(4)電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，其特征在于，所述超聲波發(fā)生盤(7)是由盤體和盤體上裝的多個不同頻率的超聲波發(fā)生器組成，構(gòu)成混合頻率超聲場，頻率范圍為20-30kHz，超聲波發(fā)生盤的上表面與生物膜組件下表面相對應(yīng)。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，其特征在于，所述的超聲波發(fā)生盤上的超聲波發(fā)生器和超聲波污泥處理裝置(9)均與控制器(4)相連。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，其特征在于，所述的控制器為可編程邏輯控制器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變角度多頻超聲波膜組件清洗設(shè)備，其特征在于，所述的超聲波發(fā)生盤(7)、電機(5)、轉(zhuǎn)動軸(6)、出水-反沖洗栗(12)、曝氣栗(13)構(gòu)成聯(lián)動耦合控制結(jié)構(gòu)，超聲方向與曝氣方向同向。
【文檔編號】B01D65/02GK205700173SQ201620379487
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】劉潔, 李升軍, 徐 明, 齊靜, 李建林, 邢陽
【申請人】安陽華森紙業(yè)有限責(zé)任公司