旋流脉冲式曝气器及MBR膜系统

技术领域

本发明属于膜设备领域，具体涉及一种旋流脉冲式曝气器及MBR膜系统。

背景技术

MBR(膜生物反应器)水处理工艺是一种将活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术，尤其在污水处理领域，得到了广泛的应用。

在污水处理领域，主要应用的膜组件有平板膜、管式膜、螺旋膜及中空纤维膜等多种结构形式。而在市场上普及率最高、应用案例最多、技术最成熟的平板膜和中空纤维膜组件，这两种形式的MBR膜组件在运行过程中需要在膜组件下方一定高度的位置进行曝气。

膜组件曝气系统除了能够承担部分的膜生物反应池中微生物供氧功能外，最重要的功能还是为了控制膜污染，同时也是目前MBR膜技术领域最有效的手段之一。通过利用膜组件下方的曝气产生的气液两相流对在膜表面提供剪切冲刷，从而能够将长时间附着于膜表面污染物及活性污泥去除，能够有效的保证MBR膜系统的正常稳定运行。如果曝气量不足会造成活性污泥等污染物在MBR膜表面的严重堆积，进而直接影响MBR膜系统的产出水量，产水压力不断的上升导致MBR膜系统的能耗急剧增加，严重时直接导致MBR膜系统瘫痪，严重影响水厂的正常生产经营。

现有技术的MBR膜组件的曝气系统，一般包括鼓风机，进气系统以及布气系统，曝气管位于距MBR膜组件一定距离的下方，曝气管上开有曝气孔，鼓风机提供的压缩空气通过进气管路以及布气管路送至设置于膜架上的曝气管内，再通过出气孔实现曝气，出孔气流呈气泡状不断上升，气泡上升过程中带动周围水流向上流动。曝气产生的气液两相流对膜丝进行连续剪切擦洗，从而能够有效的清除膜丝表面附着的污染物。但是现有曝气技术能耗较高，这也为MBR膜技术在污水处理领域应用带来了很多阻力，MBR膜技术的节能降耗问题迫在眉睫；同时，另一方面当污泥浓度或粘度较高时，曝气管容易发生堵塞，需吊到池外进行离线清洗，造成不同程度的资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种旋流脉冲式曝气器及MBR膜系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种旋流脉冲式曝气器，包括脉冲发生器以及旋流发生器；所述的脉冲发生器包括曝气室以及设置在所述的曝气室内的曝气管；所述的曝气室设置有开口作为曝气气体入口；所述的曝气管的出口端与所述的旋流发生器连通；所述的旋流发生器包括旋流发生器本体、设置在所述的旋流发生器本体内的气液两相混合室以及设置在所述的旋流发生器本体上的多条进液通道；所述的进液通道与所述的气液两相混合室连通，优选的，所述的进液通道与所述的气液两相混合室相切。优选的，所述的进液通道为螺旋状；

所述的进液通道为呈上下分布的多个。

所述的曝气管为双管同心管，包括内部的曝气头以及外部的集气管；所述的集气管为U型开口管；所述的曝气头的一端为曝气出口端，其延伸至所述的气液两相混合室内，另一端延为曝气入口端，其延伸到集气管的底部并与集气管的底部保有一定的距离；所述的集气管与所述的曝气头之间的间隙为过流通道。

所述的集气管的入口与所述的曝气入口端的高度差满足曝气室的体积的曝气要求。

所述的集气管的底部设置有排污孔。

本发明还包括一种MBR膜系统，包括所述的旋流脉冲式曝气器以及设置在所述的旋流脉冲式曝气器下方的布气槽。

所述的布气槽包括U型布气槽本体、设置在所述的U型布气槽本体两端的进气口、形成在所述的U型布气槽本体内的集气室以及设置在所述的U型布气槽本体上的曝气孔；

MBR膜系统还包括膜固定架、产水系统、进气系统、布气系统以及多个MBR膜组件；所述的产水系统、进气系统、以及布气系统均固定在膜固定架上，所述的MBR膜组件均匀排列在膜固定架内部；所述的旋流脉冲式曝气器设置在所述的MBR膜组件下方；所述的布气系统包括相互连通的布气槽以及曝气横管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

解决了现有曝气技术能耗较高问题，高效节能的旋流脉冲式曝气器技术能够在现有技术的基础上降低40-60％的能耗。同时利用脉冲曝气解决了现有曝气技术在污泥浓度或粘度较高时，曝气管容易发生堵塞问题，高效节能的旋流脉冲式曝气器技术能够完全杜绝曝气管发生堵塞问题。

附图说明

图1为本申请实施例中的旋流脉冲式曝气器的剖面图；

图2为本申请实施例中的旋流脉冲式曝气器的立体结构示意图；

图3为本申请实施例中的布气槽的结构示意图；

图4为本申请实施例中旋流脉冲式曝气器的脉冲曝气的过程示意图；

图5为本申请实施例中旋流脉冲式曝气器中的旋流发生器中的水流示意图；

图6为本申请实施例中MBR膜系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1-4示出一种旋流脉冲式曝气器(图1为截面图，图2中a，b为其不同角度的立体图)，包括脉冲发生器2以及旋流发生器1；所述的脉冲发生器包括脉冲气室6以及设置在所述的脉冲气室内的曝气管；所述的曝气管的出口端与所述的旋流发生器连通；作为其中的一种曝气管的形式，所述的曝气管为双管同心管，包括内部的曝气头3以及外部的集气管5；所述的集气管为U型开口管；所述的曝气头的一端为曝气出口端，其延伸至旋流发生器的气液两相混合室10内，另一端延为曝气入口端，其延伸到集气管5的底部并与集气管5的底部保有一定的距离；所述的集气管与所述的曝气头之间的间隙为过流通道4。所述的集气管的入口与所述的曝气入口端的高度差满足脉冲气室的体积的曝气要求。所述的集气管的底部设置有排污孔7。脉冲气室6顶部与曝气头3下端的曝气入口端之间的高度差(h)即为脉冲气量的有效高度；曝气头3下端点H即为脉冲释放位置；本实施例中，脉冲气室6由长方体但不限于长方体的外围8和顶盖合围形成的空间，脉冲气室6下侧为敞开式作为曝气气体入口；所述的脉冲气室设置有开口作为曝气气体入口；

所述的旋流发生器包括旋流发生器本体、设置在所述的旋流发生器本体内的气液两相混合室10以及设置在所述的旋流发生器本体上的多条进液通道11；所述的进液通道与所述的气液两相混合室连通；作为其中的一种形式，所述的进液通道与气液两相混合室相切(图5中a示出)；所述的进液通道为呈上下分布的多个，进液通道11与气液两相混合室10相切的数量不低于2个。气液两相混合室10的横截面形状为多为圆形，但不限于圆形结构形式；

图6示出一种MBR膜系统(图6中a为未安装MBR膜组件以及旋流脉冲式曝气器的示意图，图6中b为安装部分MBR膜组件20以及旋流脉冲式曝气器19的示意图)，包括所述的旋流脉冲式曝气器19、设置在所述的旋流脉冲式曝气器下方的布气槽18，膜固定架15、产水系统16、进气系统17、布气系统22以及多个MBR膜组件19；所述的布气槽18(图3示出，其中图3中a为截面图，b为立体图)包括U型布气槽本体、设置在所述的U型布气槽本体两端的进气口13、形成在所述的U型布气槽本体内的集气室12以及设置在所述的U型布气槽本体上的曝气孔14；旋流脉冲式曝气器和布气槽的连接方式采用螺纹连接或框架压板连接。

布气槽整体呈倒“U”型结构，因此能够形成一个一定容积的集气空间，确保布气槽在布气时能够更加均匀，当布气槽内的气体压迫液位下移至布气槽上曝气孔时，将多于布气槽集气空间的压缩空间排放出来并随着排放出来的气体上升被旋流脉冲式曝气器内的脉冲气室所收集。脉冲气室6的横截面形状为多为矩形和圆形，但不限于这两种结构形式；

所述的产水系统、进气系统、以及布气系统均固定在膜固定架上，所述的MBR膜组件均匀或者非均匀的排列在膜固定架内部；所述的旋流脉冲式曝气器设置在所述的MBR膜组件下方；所述的布气系统包括相互连通的布气槽18以及曝气横管。每片MBR膜组件20两侧的集水口分别通过产水接头与产水系统16相连接。

本发明的实施原理为：在MBR膜系统时，如图4中a所示，鼓风机提供的压缩空气经纵向的进气系统17至布气系统22的布气横管中，并进入布气槽18内，当布气槽内集气到达曝气孔14时进行释放，释放的压缩空气气泡不断上升并旋流脉冲式曝气器的脉冲气室6所收集，并随着脉冲气室6内压缩空气的不断聚集，迫使脉冲气室内的液体液面不断的向下移动。

如图4中b所示，随着布气槽不断的释放压缩空气，脉冲气室6内压缩空气不断的增加，使得液体页面达到脉冲释放位置H。

如图4中c所示，压缩空气排挤水体液位至曝气限位，压缩空气在水压作用下，压缩空气释放至旋流脉冲式曝气器中的曝气头的上部出口即曝气出口端进入旋流发生器部分，由于在压缩空气释放过程中，脉冲发生器结构设计能够在压缩空气释放瞬间产水虹吸效应，瞬间将收集于脉冲气室6所有压缩空间释放出去，同时在旋流发生器内，由于压缩空气气泡不断地上升，使得旋流发生器内处于负压状态，所以液体在负压状态下不断的从设于旋流发生器周围的进水通道吸入旋流发生器内，同时由于周围的进水通道从结构设计能够实现旋流功能，使得进入旋流发生器内的液体呈螺旋式上升状态(图5中a，b示出)，如此往复实现持续的旋流脉冲式曝气。

本申请的高效节能的旋流脉冲式曝气器一般情况下设置于MBR膜组件下方，每一次旋流脉冲式曝气时间在5s-30s左右。应用该高效节能的旋流脉冲式曝气器的MB膜组件，瞬时曝气强度大，清洗效果尤为明显。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。