本發(fā)明涉及一種超濾膜反應(yīng)器裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

在水處理的應(yīng)用技術(shù)根據(jù)所應(yīng)用的水處理膜按孔徑大小分類一般可分為微濾技術(shù)、超濾技術(shù)、納濾技術(shù)、反滲透技術(shù)和正滲透技術(shù)等，水處理膜可分為中空纖維式膜、平板式膜、卷式膜等。

膜技術(shù)反應(yīng)系統(tǒng)一般有恒流量式膜反應(yīng)系統(tǒng)和恒壓力式膜反應(yīng)系統(tǒng)。

恒流量式膜反應(yīng)系統(tǒng)即根據(jù)所需產(chǎn)水量需求，將出水量調(diào)節(jié)到固定量，通過不斷地增加進水端壓力實現(xiàn)產(chǎn)水需要，通過對不同時間、不同產(chǎn)水量、不同反應(yīng)條件下的取樣，研究在不同條件下，體系內(nèi)的跨膜壓差變化、膜組件的污染情況、有機物組分情況和出水質(zhì)量等指標，從而來研究壓力變化對膜性能的影響情況，一般采用抽吸式，即負壓式。

恒壓力式膜反應(yīng)系統(tǒng)即在壓力恒定不變的情況下，研究膜組件產(chǎn)水量的變化情況，原理與過程、取樣方式、測樣指標均與恒流量式反應(yīng)系統(tǒng)相同，恒壓力式反應(yīng)系統(tǒng)只是這種系統(tǒng)是向裝有含有機物水樣的膜反應(yīng)裝置中持續(xù)加恒量的壓力，保證膜組件持續(xù)出水，但由于膜組件的污染逐漸加重，導(dǎo)致組件產(chǎn)水能力持續(xù)下降，一般采用外壓式或重力式；

恒流量式膜反應(yīng)系統(tǒng)和恒壓力式膜反應(yīng)系統(tǒng)兩種壓力驅(qū)動方式的運行模式都是目前比較常用的方式，但是，由于恒流量式膜反應(yīng)系統(tǒng)和恒壓力式膜反應(yīng)系統(tǒng)的運行方式的不同、反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備不同和流程不同，給同時進行兩種反應(yīng)系統(tǒng)的研究帶來不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有恒壓力式膜反應(yīng)系統(tǒng)、恒流量式膜反應(yīng)系統(tǒng)和重力膜反應(yīng)系統(tǒng)不能同時進行序匹式實驗和連續(xù)實驗，給研究帶來不便的問題，進而提出一種多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置及使用方法。

本發(fā)明一種多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置，該裝置包括反應(yīng)器主體、氮氣瓶、氮氣瓶連接管、攪拌槳、溫度計、數(shù)個膜組件連接管、第一收集瓶、第一壓力傳感器、第一蠕動泵、第一壓力表、排水口、低溫恒溫槽、氣泵、流量計、曝氣頭、第二壓力表、第二壓力傳感器、第二蠕動泵、第二收集瓶、稱重裝置、蓄水池和循環(huán)水泵；

所述反應(yīng)器主體由反應(yīng)容器組件、反應(yīng)容器上蓋和反應(yīng)容器底座構(gòu)成；所述反應(yīng)容器上蓋和反應(yīng)容器底座之間設(shè)置有數(shù)個反應(yīng)容器組件；其中，反應(yīng)容器組件的數(shù)量根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)水的高度需求設(shè)置；

所述反應(yīng)容器組件為圓筒狀，反應(yīng)容器組件的上端和下端為敞開口，反應(yīng)容器組件的筒壁上設(shè)置有數(shù)個排水口，每個排水口上均設(shè)置有閥門；

所述反應(yīng)容器上蓋上端設(shè)置有循環(huán)水入口、恒溫水入口、氮氣入口和溫度計；氮氣瓶的氮氣出口與氮氣入口通過氮氣瓶連接管連接，氮氣瓶連接管上設(shè)置有氮氣閥門；循環(huán)水泵的進水端設(shè)置于蓄水池內(nèi)部，排水口上設(shè)置有排水管道，排水管道的排水口設(shè)置于蓄水池內(nèi)部；循環(huán)水泵的出水端與循環(huán)水入口通過管道連接，循環(huán)水泵的出水端與循環(huán)水入口26之間的管道上設(shè)置有循環(huán)水閥門33；低溫恒溫槽11的恒溫水出口與恒溫水入口通過管道連接，低溫恒溫槽的恒溫水出口與恒溫水入口之間的管道上設(shè)置有恒溫水閥門

所述排水口設(shè)置于反應(yīng)容器底座底部；反應(yīng)容器底座內(nèi)設(shè)置有數(shù)個曝氣頭，氣泵的出氣端與曝氣頭的進氣端通過管道連接，氣泵和曝氣頭之間的管道上設(shè)置有流量計；

所述第二收集瓶的進水口與第二蠕動泵的出水口連接，第二蠕動泵的進水口與反應(yīng)容器底座底部連接通過管道連通；第二蠕動泵進水口與反應(yīng)容器底座底部之間的管道上設(shè)置有抽水閥門、第二壓力表和第二壓力傳感器；

所述膜組件連接管進水端設(shè)置于反應(yīng)容器底座內(nèi)部，膜組件連接管出水端設(shè)置于反應(yīng)容器底座外部；膜組件連接管出水端設(shè)置有膜組件閥門，第一收集瓶的進水口與第一蠕動泵的出水口連接，第一蠕動泵進水口與膜組件連接管出水端通過管道連接，第一蠕動泵與膜組件連接管出水端之間的管道上設(shè)置有第一壓力表和第一壓力傳感器；

所述第一收集瓶的下方和第二收集瓶的下方設(shè)置有稱重裝置；

所述稱重裝置為電子天平。

上述多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置的使用方法按以下步驟進行：

當利用多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置進行外壓式驅(qū)動實驗時：

a、在反應(yīng)容器底座內(nèi)安裝中空纖維式膜組件或卷式膜組件，將中空纖維式膜組件或卷式膜組件的出水口與膜組件連接管進水端連接，將所有排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉抽水閥門，關(guān)閉循環(huán)水閥門；開啟氮氣瓶，開啟氮氣閥門，開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟膜組件閥門，開啟第一蠕動泵，開啟氣泵進行曝氣；

b、在反應(yīng)容器底座內(nèi)安裝中空纖維式膜組件和卷式膜組件，將中空纖維式膜組件和卷式膜組件的出水口分別與膜組件連接管進水端連接，將所有排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉抽水閥門，關(guān)閉循環(huán)水閥門；開啟氮氣瓶，開啟氮氣閥門，開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟膜組件閥門，開啟第一蠕動泵，開啟氣泵進行曝氣；

c、在反應(yīng)容器底座內(nèi)部底面平鋪平板膜組件，將所有排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉膜組件閥門，關(guān)閉抽水閥門，關(guān)閉循環(huán)水閥門，開啟氮氣瓶，開啟氮氣閥門，開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體，開啟第二蠕動泵；

當利用多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置進行抽吸式驅(qū)動時：

a、在反應(yīng)容器底座內(nèi)安裝中空纖維式膜組件或卷式膜組件，將中空纖維式膜組件或卷式膜組件的出水口與膜組件連接管進水端連接，將所有排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶，關(guān)閉氮氣閥門，關(guān)閉抽水閥門，關(guān)閉循環(huán)水閥門；開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟膜組件閥門，開啟第一蠕動泵，開啟氣泵進行曝氣；

b、在反應(yīng)容器底座內(nèi)安裝中空纖維式膜組件和卷式膜組件，將中空纖維式膜組件和卷式膜組件的出水口分別與膜組件連接管進水端連接，將所有排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶，關(guān)閉氮氣閥門，關(guān)閉抽水閥門，關(guān)閉循環(huán)水閥門；開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟膜組件閥門，開啟第一蠕動泵，開啟氣泵進行曝氣；

c、在反應(yīng)容器底座內(nèi)部底面平鋪平板膜組件，將所有排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉膜組件閥門，關(guān)閉循環(huán)水閥門，關(guān)閉氮氣瓶，關(guān)閉氮氣閥門，開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體，開啟第二蠕動泵；

當利用多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置進行重力式實驗時：

a、在反應(yīng)容器底座內(nèi)安裝中空纖維式膜組件或卷式膜組件，將中空纖維式膜組件或卷式膜組件的出水口與膜組件連接管進水端連接，根據(jù)實驗所需的壓力開啟相應(yīng)高度的排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶，關(guān)閉氮氣閥門，關(guān)閉抽水閥門，關(guān)閉膜組件閥門，開啟循環(huán)水泵，開啟循環(huán)水閥門，開啟循環(huán)水泵，開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟第一蠕動泵，開啟氣泵進行曝氣；

b、在反應(yīng)容器底座內(nèi)安裝中空纖維式膜組件和卷式膜組件，將中空纖維式膜組件或卷式膜組件的出水口與膜組件連接管進水端連接，根據(jù)實驗所需的壓力開啟相應(yīng)高度的排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶，關(guān)閉氮氣閥門，關(guān)閉抽水閥門，關(guān)閉膜組件閥門，開啟循環(huán)水泵，開啟循環(huán)水閥門，開啟循環(huán)水泵，開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟第一蠕動泵，開啟氣泵進行曝氣；

c、在反應(yīng)容器底座內(nèi)部底面平鋪平板膜組件，根據(jù)實驗所需的壓力開啟相應(yīng)高度的排水口上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶，關(guān)閉氮氣閥門，關(guān)閉抽水閥門，關(guān)閉膜組件閥門，開啟循環(huán)水閥門，開啟循環(huán)水泵，開啟攪拌槳，開啟恒溫水閥門將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟第二蠕動泵；

本發(fā)明具備以下有益效果：

1、本發(fā)明裝置可以進行序批式實驗和連續(xù)式實驗，還可以進行外圧力式、抽吸式和重力式試驗，本發(fā)明還可以進行恒壓力、恒流量、中空纖維膜組件和平板膜組件試驗，還可以同時進行兩種不同膜材料的膜組件試驗；

2、本發(fā)明裝置實現(xiàn)了整體模塊化，使用壽命周期長，降低了耗材損耗，節(jié)約了實驗成本，且實現(xiàn)了多種新型的運行方式，為實驗提供了方便；

附圖說明

圖1為本發(fā)明多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置中反應(yīng)容器組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意合理組合。

具體實施方式一：結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式一種多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置，該裝置包括反應(yīng)器主體、氮氣瓶1、氮氣瓶連接管3、攪拌槳7、溫度計8、數(shù)個膜組件連接管9、第一收集瓶22、第一壓力傳感器23、第一蠕動泵24、第一壓力表25、排水口10、低溫恒溫槽11、氣泵12、流量計13、曝氣頭14、第二壓力表15、第二壓力傳感器16、第二蠕動泵17、第二收集瓶18、稱重裝置19、蓄水池20和循環(huán)水泵21；

所述反應(yīng)器主體由反應(yīng)容器組件4、反應(yīng)容器上蓋5和反應(yīng)容器底座6構(gòu)成；所述反應(yīng)容器上蓋5和反應(yīng)容器底座6之間設(shè)置有數(shù)個反應(yīng)容器組件4；

所述反應(yīng)容器組件4為圓筒狀，反應(yīng)容器組件4的上端和下端為敞開口，反應(yīng)容器組件4的筒壁上設(shè)置有數(shù)個排水口41，每個排水口41上均設(shè)置有閥門；

所述反應(yīng)容器上蓋5上端設(shè)置有循環(huán)水入口26、恒溫水入口28、氮氣入口27和溫度計8；氮氣瓶1的氮氣出口與氮氣入口27通過氮氣瓶連接管3連接，氮氣瓶連接管3上設(shè)置有氮氣閥門34；循環(huán)水泵21的進水端設(shè)置于蓄水池20內(nèi)部，排水口41上設(shè)置有排水管道，排水管道的排水口設(shè)置于蓄水池20內(nèi)部；循環(huán)水泵21的出水端與循環(huán)水入口26通過管道連接，循環(huán)水泵21的出水端與循環(huán)水入口26之間的管道上設(shè)置有循環(huán)水閥門33；低溫恒溫槽11的恒溫水出口與恒溫水入口28通過管道連接，低溫恒溫槽11的恒溫水出口與恒溫水入口28之間的管道上設(shè)置有恒溫水閥門30

所述排水口10設(shè)置于反應(yīng)容器底座6底部；反應(yīng)容器底座6內(nèi)設(shè)置有數(shù)個曝氣頭14，氣泵12的出氣端與曝氣頭14的進氣端通過管道連接，氣泵12和曝氣頭14之間的管道上設(shè)置有流量計13；

所述第二收集瓶18的進水口與第二蠕動泵17的出水口連接，第二蠕動泵17的進水口與反應(yīng)容器底座6底部連接通過管道連通；第二蠕動泵17進水口與反應(yīng)容器底座6底部之間的管道上設(shè)置有抽水閥門32、第二壓力表15和第二壓力傳感器16；

所述膜組件連接管9進水端設(shè)置于反應(yīng)容器底座6內(nèi)部，膜組件連接管9出水端設(shè)置于反應(yīng)容器底座6外部；膜組件連接管9出水端設(shè)置有膜組件閥門31，第一收集瓶22的進水口與第一蠕動泵24的出水口連接，第一蠕動泵24進水口與膜組件連接管9出水端通過管道連接，第一蠕動泵24與膜組件連接管9出水端之間的管道上設(shè)置有第一壓力表25和第一壓力傳感器23；

所述第一收集瓶22的下方和第二收集瓶18的下方設(shè)置有稱重裝置19。

本實施方式具備以下有益效果：

1、本實施方式裝置可以進行序批式實驗和連續(xù)式實驗，還可以進行外圧力式、抽吸式和重力式試驗，本發(fā)明還可以進行恒壓力、恒流量、中空纖維膜組件和平板膜組件試驗，還可以同時進行兩種不同膜材料的膜組件試驗；

2、本實施方式裝置實現(xiàn)了整體模塊化，使用壽命周期長，降低了耗材損耗，節(jié)約了實驗成本，且實現(xiàn)了多種新型的運行方式，為實驗提供了方便；

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：所述稱重裝置19為電子天平。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式二不同的是：當利用多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置進行外壓式驅(qū)動實驗時：

a、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)安裝中空纖維式膜組件或卷式膜組件，將中空纖維式膜組件或卷式膜組件的出水口與膜組件連接管9進水端連接，將所有排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉抽水閥門32，關(guān)閉循環(huán)水閥門33；開啟氮氣瓶1，開啟氮氣閥門34，開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟膜組件閥門31，開啟第一蠕動泵24，開啟氣泵12進行曝氣；

b、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)安裝中空纖維式膜組件和卷式膜組件，將中空纖維式膜組件和卷式膜組件的出水口分別與膜組件連接管9進水端連接，將所有排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉抽水閥門32，關(guān)閉循環(huán)水閥門33；開啟氮氣瓶1，開啟氮氣閥門34，開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟膜組件閥門31，開啟第一蠕動泵24，開啟氣泵12進行曝氣；

c、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)部底面平鋪平板膜組件，將所有排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉膜組件閥門31，關(guān)閉抽水閥門32，關(guān)閉循環(huán)水閥門33，開啟氮氣瓶1，開啟氮氣閥門34，開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體，開啟第二蠕動泵17。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式二相同。

具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：當利用多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置進行抽吸式驅(qū)動時：

a、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)安裝中空纖維式膜組件或卷式膜組件，將中空纖維式膜組件或卷式膜組件的出水口與膜組件連接管9進水端連接，將所有排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶1，關(guān)閉氮氣閥門34，關(guān)閉抽水閥門32，關(guān)閉循環(huán)水閥門33；開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟膜組件閥門31，開啟第一蠕動泵24，開啟氣泵12進行曝氣；

b、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)安裝中空纖維式膜組件和卷式膜組件，將中空纖維式膜組件和卷式膜組件的出水口分別與膜組件連接管9進水端連接，將所有排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶1，關(guān)閉氮氣閥門34，關(guān)閉抽水閥門32，關(guān)閉循環(huán)水閥門33；開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟膜組件閥門31，開啟第一蠕動泵24，開啟氣泵12進行曝氣；

c、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)部底面平鋪平板膜組件，將所有排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉膜組件閥門31，關(guān)閉循環(huán)水閥門33，關(guān)閉氮氣瓶1，關(guān)閉氮氣閥門34，開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體，開啟第二蠕動泵17。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式一至三之一相同。

具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是：當利用多運行方式的超濾膜反應(yīng)器裝置進行重力式實驗時：

a、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)安裝中空纖維式膜組件或卷式膜組件，將中空纖維式膜組件或卷式膜組件的出水口與膜組件連接管9進水端連接，根據(jù)實驗所需的壓力開啟相應(yīng)高度的排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶1，關(guān)閉氮氣閥門34，關(guān)閉抽水閥門32，關(guān)閉膜組件閥門31，開啟循環(huán)水泵21，開啟循環(huán)水閥門33，開啟循環(huán)水泵21，開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟第一蠕動泵24，開啟氣泵12進行曝氣；

b、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)安裝中空纖維式膜組件和卷式膜組件，將中空纖維式膜組件或卷式膜組件的出水口與膜組件連接管9進水端連接，根據(jù)實驗所需的壓力開啟相應(yīng)高度的排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶1，關(guān)閉氮氣閥門34，關(guān)閉抽水閥門32，關(guān)閉膜組件閥門31，開啟循環(huán)水泵21，開啟循環(huán)水閥門33，開啟循環(huán)水泵21，開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟第一蠕動泵24，開啟氣泵12進行曝氣；

c、在反應(yīng)容器底座6內(nèi)部底面平鋪平板膜組件，根據(jù)實驗所需的壓力開啟相應(yīng)高度的排水口41上設(shè)置的閥門關(guān)閉，關(guān)閉氮氣瓶1，關(guān)閉氮氣閥門34，關(guān)閉抽水閥門32，關(guān)閉膜組件閥門31，開啟循環(huán)水閥門33，開啟循環(huán)水泵21，開啟攪拌槳7，開啟恒溫水閥門30將反應(yīng)器主體內(nèi)裝入運行水體；開啟第二蠕動泵17。其他步驟和參數(shù)與具體實施方式一至四之一相同。