浸没式膜分离装置及其运行方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种浸没式分离膜装置及其运行方法，通过牵引电机的机械提升作用和自然重力下沉作用，使位于膜框架内的膜单元周期性上下运动，通过膜丝表面与水体的接触剪切作用，达到控制膜污染的效果，从而使膜分离装置可以长期稳定运行。膜单元的运动方式可以有两种：其一是，膜单元的上端部与下端部非同步地提升或下沉，使中空纤维膜丝周期性松弛或绷紧；其二是，膜单元的上下端部通过拉杆或绳索固定相互距离，并保持膜丝处于一定的松弛状态，膜单元整体同步上下位移一定距离。本发明专利技术可应用于耗氧膜生物反应器、厌氧膜生物反应器、膜化学反应器。

Submerged membrane separation device and its operation method

The invention relates to an immersion type separation membrane device and its operation method. Through the mechanical lifting effect of the traction motor and the natural gravity subsidence, the membrane unit in the membrane frame moves up and down periodically, and the effect of controlling membrane pollution is achieved through contact shear between the surface of the membrane and the water body, so that the membrane is separated and installed. It can run steadily for a long time. There are two kinds of motion in the membrane unit: one is that the upper end of the membrane unit is not synchronized with the lower end of the membrane unit to increase or sink, so that the hollow fiber membrane is relaxed or tightened periodically; secondly, the upper and lower ends of the membrane unit are fixed to each other through the pull rod or rope, and the film wire is kept in a certain relaxation state, and the membrane unit is kept. A certain distance is moved up and down as a whole. The invention can be applied to oxygen-consuming membrane bioreactor, anaerobic membrane bioreactor and membrane chemical reactor.

【技术实现步骤摘要】
浸没式膜分离装置及其运行方法
本专利技术属于膜分离领域，涉及一种浸没式膜分离装置及其运行方法，尤其涉及用于膜分离过程中膜污染控制的浸没式膜分离装置及其运行方法。
技术介绍
已有技术的膜生物反应器是传统活性污泥法与新兴的膜分离技术相结合的产物，它利用膜分离组件代替了传统工艺中的二沉池，不仅可以大大减小占地面积，还显著提高了固液分离的效率，使出水水质得到明显改善。膜化学反应器是将化学反应过程与膜分离过程集成一体，如在自来水净化过程的化学絮凝与膜分离过程集成一体，或将生物发酵反应与膜分离过程集成一体，膜反应器包括膜生物反应器和膜化学反应器，做为其主体的膜分离装置，一般都是将膜单元浸没在需要分离处理的液体中，膜单元是由至少一个外压浸没式中空纤维膜组件并行排列连接而成。目前用于膜分离装置的污染控制方法，从原水水质方面是进行适当的原水预处理；从膜材料方面主要是进行材料的化学改性以提高抗污染能力；从膜组件方面主要是进行膜组件的流体结构优化设计；从浸没式膜分离装置的工程运行方面，主要是通过大量曝气来控制膜污染。曝气是将压缩空气从膜单元下方鼓入中空纤维膜丝间，利用气液两相流的冲刷扰动作用，控制污染物在中空纤维膜表面和中空纤维膜膜丝间的堆积。目前，在浸没式膜分离装置的工程运行方面，通用的膜污染控制方法就是通入大量压缩空气进行曝气，一方面，使压缩空气在中空纤维膜丝间均匀分布，并且实现各膜单元间均匀曝气是技术难点，另一方面，不均匀曝气容易导致局部膜丝受力过大，发生断丝问题。同时，膜生分离装置的主要运行成本产生于产生压缩空气的鼓风机耗电。另外，采用鼓风曝气的方式，无法实现厌氧膜分离过程，使膜生物反应器技术的应用领域受到限制，如不能用于厌氧膜生物反应过程。在本专利技术人提出的申请号为2014104880176的专利申请《浸没式膜分离装置及其运行方法》中，提出了一种浸没式分离膜装置，其膜单元的特征在于膜丝的上端部在牵引电机的提升下，进行上下提升运动，使膜单元的中空纤维膜丝与水体发生机械冲刷作用，从而防止污染物在中空纤维膜表面和中空纤维膜膜丝间的堆积。但膜丝的上端部仅进行上下提升运动，对于膜丝间的相互摩擦作用还不够强。在本专利技术人提出的申请号为201510643677.1的专利申请《一种浸没式中空纤维膜组件蛇形提升运行方法》中，提出了一种浸没式分离膜装置，使膜单元的上端部进行蛇形摆动上下提升运动；膜单元的下端部固定在膜框架底部，导致膜丝下部污泥堆积现象较严重。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种浸没式膜分离装置及其运行方法，该膜分离装置及其膜污染控制方法，可以实现膜分离装置更低成本的稳定运行。本专利技术的目的是由以下技术方案实现的：一种浸没式膜分离装置的运行方法，其特征在于：通过牵引电机的机械提升作用和自然重力下沉作用，使位于膜框架内的膜单元周期性上下运动，通过膜丝表面与水体的接触剪切作用，达到控制膜污染的效果，从而使膜分离装置可以长期稳定运行。膜单元的运动方式可以有两种：其一是，膜单元的上端部周期性进行直线提升运动或蛇形提升运动，随着膜单元上端部提升，使松弛的中空纤维膜丝绷紧后，继续提升，带动膜单元的下端部也相应提升一定距离，然后，随着膜单元在重力作用下自然下沉时，膜丝保持绷紧状态下沉一定距离，当膜单元的下端部下沉至限定位置后，膜单元上端部继续下沉，使得膜丝松弛弯曲；其二是，膜单元的上下端部通过拉杆或绳索固定相互距离，并保持膜丝处于一定的松弛状态，膜单元的上端部周期性进行直线提升运动或蛇形提升运动，随着膜单元上端部提升，带动膜单元整体同步上升一定距离，然后，随着膜单元在重力作用下自然下沉时，膜单元整体同步下沉一定距离。随着牵引电机的周期性提升，膜单元的提升与下降过程循环进行。与前期申请专利2014104880176《浸没式膜分离装置及其运行方法》和201510643677.1《一种浸没式中空纤维膜组件蛇形提升运行方法》的区别在于，膜单元整体上下运动，且膜丝处于弯曲状态，由此保证更好的膜丝清洗效果。本专利技术浸没式分离膜装置，包括水槽、产水抽出泵、数个膜单元、膜框架和牵引电机。数个膜框架分别浸没设置在水槽内；膜单元通过导轨或限位机构，可以在膜框架中一定距离内上下运动；产水抽出泵与水槽的膜单元通过产水管连接。在牵引电机的提升下，连接绳沿着本专利技术所设置的可摆动滑轮移动，使膜单元的上端部进行垂直或蛇形摆动上下提升运动；膜单元的下端部在限定距离内上下移动。通过膜单元整体上下运动，且膜丝处于弯曲状态，，强化膜单元的中空纤维膜丝表面与水体之间的机械冲刷作用，从而防止污染物在中空纤维膜表面和中空纤维膜膜丝间的堆积。通过机械提升作用，使位于膜框架内的膜单元的上端部周期性进行直线提升运动或蛇形提升运动，随着膜单元上端部提升，使松弛的中空纤维膜丝绷紧后，继续提升，带动膜单元的下端部也提升；随着膜单元在重力作用下自然下沉时，膜丝处于绷紧状态，当膜单元的下端部下沉至限定位置后，膜单元上端部继续向下运动，使得膜丝松弛弯曲。所述的一种浸没式膜分离装置的运行方法，其特征在于：膜单元下端部的上下纵向位移距离为20至80厘米，膜单元上端部的上下纵向位移距离比下端部的上下纵向位移距离增加10至50厘米。而且，膜框架内的膜单元上下端部连接，膜丝处于弯曲状态，膜单元整体上下运动。所述的一种浸没式膜分离装置的运行方法，其膜单元特征在于：膜丝弯曲量为5至50厘米；膜单元上下位移量为20至80厘米。所述牵引电机牵引膜单元的上端部，上下纵向升降的速度为30至300厘米/秒，通过摆动滑轮11的斜槽角度及其槽径的设置，使上端部的左右横向位移量为0至50厘米，横向位移速度为20至200厘米/秒。本专利技术的优点和积极效果为：本专利技术浸没式膜分离装置及其运行方法，取消了浸没式膜装置常规的鼓风机设置，代之以机械牵引膜丝运动，强化了膜丝间流体冲刷和膜丝间相互摩擦效果，膜分离过程中膜污染控制效果好。传统鼓风曝气方式下，要求使膜池中的水体发生整体翻滚运动以控制膜污染，因此能耗大，且膜污染严重，本专利技术的机械提升方式只使与膜丝接触部分的水体运动，实现膜丝表面的冲刷，因而能耗低，且水体中的污染物可在重力作用下自然沉降在池底，与膜丝接触的水体较为干净，对膜丝的污染程度低。本专利技术可以应用于耗氧膜生物反应器、厌氧膜生物反应器、膜化学反应器及其其它浸没式膜分离装置。附图说明图1为本专利技术的膜分离装置整体结构示意图；图2为本专利技术的膜分离装置运行方法一示意图；图3为本专利技术的膜分离装置运行方法二示意图。图中：1：水槽2、21、22、23膜单元框架3：转动接头4：平衡杆，12、24：膜单元的上端部20：连接绳11：摆动滑轮5：平衡杆的重力平衡支点6：牵引联动绳7：牵引部件8：牵引电机9：产水引出管10：产水抽出泵13、14、15、16：膜单元17：膜单元的下端部18：膜单元框架底部19：膜丝31:支架41:拉杆A：产水。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术浸没式膜分离装置及其运行方法作进一步详细说明：实施例一，如图1所示：膜单元框架设置有多个，图示为第一膜框架2、第二膜框架21、第三膜框架22、第四膜框架23，它们分别浸没在水槽1中；平衡杆4的两个悬臂端分别通过可转动的连接件3与膜单元13和膜单元14中的上端部12、24本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浸没式分离膜装置，其特征在于：包括水槽、产水抽出泵、膜单元、膜框架和牵引电机；膜框架浸没并固定在水槽内，膜单元安装于膜框架内；在机械提升作用和自然重力下沉作用下，膜单元的上端部上下进行直线运动或蛇形运动，与此相应地，膜单元的下端部上下进行直线运动。

【技术特征摘要】
1.一种浸没式分离膜装置，其特征在于：包括水槽、产水抽出泵、膜单元、膜框架和牵引电机；膜框架浸没并固定在水槽内，膜单元安装于膜框架内；在机械提升作用和自然重力下沉作用下，膜单元的上端部上下进行直线运动或蛇形运动，与此相应地，膜单元的下端部上下进行直线运动。2.根据权利要求1所述的浸没式分离膜装置，其特征在于：设置有多个膜框架，分别为第一膜框架、第二膜框架、第三膜框架、第四膜框架，分别浸没在水槽中；平衡杆的两个悬臂端分别通过可转动的连接件与安装在第一膜框架的膜单元和安装在第二膜框架的膜单元中的上端部连接构成一个平衡组；平衡杆的重力平衡支点固定于支架上；同样借助另一个平衡杆连接安装在第三膜框架的膜单元和安装在第四膜框架的膜单元构成另一个平衡组；两个平衡组通过联动绳和牵引部件与牵引电机构成一个联动组，膜单元的下端部固定于膜框架的底部，膜框架底部置于水槽的底部，产水由产水抽出泵经产水引出管抽出，膜单元的上端部与平衡杆之间的连接绳绕经摆动滑轮，摆动滑轮上设置有斜槽，当连接绳被向上提升时，膜单元的上端部不仅被提升向上运动，同时还在摆动滑轮斜...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓龙，陈倩倩，马忠，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12