一种基于自清洁多模态膜组件的污水处理装置

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于自清洁多模态膜组件的污水处理装置。

背景技术

近年来，厌氧膜生物反应器（AMBR）在高浓度有机污水处理领域显示出巨大的发展潜力。从原理上，AMBR装置内部存在高浓度厌氧污泥，在厌氧状态下进行高浓度有机污染物的梯级降解。AMBR内部的膜组件作为该装置的关键组件，在真空泵的抽吸作用下，使水等小分子物质通过膜孔排放，污染物等大分子物质和装置内的厌氧污泥在膜微孔的截留作用下留在装置内部。从技术特点上，AMBR具有占地面积小、污泥浓度高、出水水质好等突出优点。但另一方面，AMBR装置的膜组件固定于装置内部，由于AMBR内部的污泥浓度显著高于好氧MBR，在运行过程中会频繁发生膜污染现象，即膜表面的污染物逐渐累积，堵塞膜孔，导致出水通量下降和出水水质恶化，严重限制了AMBR在污水领域的进一步推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自清洁多模态膜组件的污水处理装置，解决上述的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种基于自清洁多模态膜组件的污水处理装置，包括厌氧池，所述厌氧池的顶部设有盖板，所述厌氧池的内壁上设有两个下滚轮，所述下滚轮通过轴承滑动连接在所述厌氧池的内壁上，所述下滚轮通过安装在所述盖板上的驱动组件驱动，两个所述下滚轮之间设有膜组件，所述膜组件包括两端连接在所述下滚轮上的旋转外管，所述旋转外管的上方通过通气管连接有橡胶气囊，所述旋转外管的下方连接有浊度传感器，所述旋转外管的内部设有排水内管，所述旋转外管与排水内管之间设有空隙，所述旋转外管的端部连接有通气组件，所述排水内管的一端与排水组件相连接，所述排水内管的两端部分别连接有排水支管，两个所述排水支管之间连接有若干根陶瓷膜，最外侧的两个所述陶瓷膜的两端底部均安装有防水高频马达，相邻的两个所述陶瓷膜之间设有紫外灯管和弧形刮板，所述紫外灯管固定在所述排水支管上，所述弧形刮板的顶部两端固定在所述排水支管上。

进一步的，所述厌氧池的内壁上开设有滑槽，所述下滚轮上连接的轴承滑动连接在所述滑槽内。

进一步的，所述驱动组件包括通过滚轮支架安装在所述盖板上的上滚轮，所述上滚轮和下滚轮之间通过橡胶圆条相连接，所述上滚轮和下滚轮的外侧为圆弧形凹陷，所述橡胶圆条嵌入其中，两个所述上滚轮之间通过转轴相连接，所述转轴的一端连接有调速电机。

进一步的，所述橡胶气囊的上部为橡胶薄膜，所述橡胶气囊的底部为硬物质且固定在固定支架上，所述固定支架连接在所述旋转外管上。

进一步的，所述橡胶气囊底部外侧涂布有光催化材料，所述光催化材料为纳米二氧化钛。

进一步的，所述紫外灯管通过管箍固定在所述排水支管上。

进一步的，所述排水组件包括伸缩排水软管和滚珠轴承法兰，所述伸缩排水软管的一端通过所述滚珠轴承法兰与所述排水内管相连接，所述伸缩排水软管的另一端与真空泵，所述真空泵的出水端与排水管相连接。

进一步的，所述通气组件包括通气总管，所述旋转外管的端部密封，且所述通气总管的一端置于所述旋转外管和排水内管之间，所述通气总管的另一端依次连接有气压表和气泵。

进一步的，所述厌氧池上连接有进水管和进水泵。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明通过高频振动和紫外耦合纳米二氧化钛光催化，实现膜组件的自清洁过程，此外，通过橡胶气囊的辅助作用，使膜组件可实现旋转搅拌和漂浮吸水的多模态运行模式，使AMBR不需要额外的混合搅拌组件，装置组成进一步简化。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明基于自清洁多模态膜组件的污水处理装置进水时主视图；

图2为本发明基于自清洁多模态膜组件的污水处理装置搅拌时主视图；

图3为本发明基于自清洁多模态膜组件的污水处理装置沉淀时主视图；

图4为膜组件安装俯视图；

附图标记说明：1、厌氧池；2、盖板；3、下滚轮；4、旋转外管；5、通气管；6、橡胶气囊；7、排水内管；8、气泵；9、排水支管；10、陶瓷膜；11、紫外灯管；12、防水高频马达；13、浊度传感器；14、弧形刮板；15、滚轮支架；16、上滚轮；17、橡胶圆条；18、转轴；19、调速电机；20、固定支架；21、伸缩排水软管；22、滚珠轴承法兰；23、真空泵；24、排水管；25、通气总管；26、气压表；27、进水管；28、进水泵。

具体实施方式

如图1-4所示，一种基于自清洁多模态膜组件的污水处理装置，包括厌氧池1，所述厌氧池1上连接有进水管27和进水泵28。所述厌氧池1的顶部设有盖板2，所述厌氧池1的内壁上设有两个下滚轮3，所述下滚轮3通过轴承滑动连接在所述厌氧池1的内壁上，所述厌氧池1的内壁上开设有滑槽，所述下滚轮3上连接的轴承滑动连接在所述滑槽内，使所述下滚轮3能够在所述滑槽内上下滑动。所述下滚轮3通过安装在所述盖板2上的驱动组件驱动，所述驱动组件包括通过滚轮支架15安装在所述盖板2上的上滚轮16，所述上滚轮16和下滚轮3之间通过橡胶圆条17相连接，所述上滚轮16和下滚轮3的外侧为圆弧形凹陷，所述橡胶圆条17嵌入其中，两个所述上滚轮16之间通过转轴18相连接，所述转轴18的一端连接有调速电机19。

两个所述下滚轮3之间设有膜组件，所述膜组件包括两端连接在所述下滚轮3上的旋转外管4，所述旋转外管4的上方通过通气管5连接有橡胶气囊6，所述旋转外管4的下方连接有浊度传感器13，所述旋转外管4的内部设有排水内管7，所述旋转外管4与排水内管7之间设有空隙，可使空气通过。

所述排水内管7的两端部分别连接有排水支管9，两个所述排水支管9之间连接有若干根陶瓷膜10，最外侧的两个所述陶瓷膜10的两端底部均安装有防水高频马达12，相邻的两个所述陶瓷膜10之间设有紫外灯管11和弧形刮板14，所述紫外灯管11通过管箍固定在所述排水支管9上，所述弧形刮板14的顶部两端固定在所述排水支管9上。

所述橡胶气囊6的上部为橡胶薄膜，可随充气而膨胀，所述橡胶气囊6的底部为硬物质且固定在固定支架20上，所述橡胶气囊6的底部不能随着充气而膨胀，所述固定支架20连接在所述旋转外管4上。

所述橡胶气囊6底部外侧涂布有光催化材料，所述光催化材料为纳米二氧化钛，可在紫外光照射下产生羟基自由基等活性物质。

所述旋转外管4的端部连接有通气组件，所述通气组件包括通气总管25，所述旋转外管4的端部密封，且所述通气总管25的一端置于所述旋转外管4和排水内管7之间，所述通气总管25的另一端依次连接有气压表26和气泵8。

所述排水内管7的一端与排水组件相连接，所述排水组件包括伸缩排水软管21和滚珠轴承法兰22，所述伸缩排水软管21的一端通过所述滚珠轴承法兰22与所述排水内管7相连接，所述伸缩排水软管21的另一端与真空泵23，所述真空泵23的出水端与排水管24相连接。在滚珠轴承法兰22作用下，排水内管7旋转时，伸缩排水软管21不会跟着旋转。

通过橡胶气囊6的辅助作用，使膜组件可漂浮在液面处，依托浊度传感器13控制真空泵23，膜组件随出水过程逐渐竖直下降，保证良好出水效果。

本发明的动作过程如下：

进水阶段：下滚轮3处于橡胶圆条17的最下端，进水泵28通过进水管27将高浓度有机污水通过厌氧池1内，至设定的水位后停止进水；

搅拌处理阶段：调速电机19通过转轴18带动上滚轮16转动旋转，并通过橡胶圆条17的带动下使下滚轮3旋转，此时膜组件按照旋转模式运行，陶瓷膜10与厌氧池1内的高浓度泥水混合物呈错流运行，陶瓷膜10下的防水高频马达12运行，通过旋转的膜组件和高频振动减少膜污染的产生，两根排水支管9中间连接的弧形刮板14对厌氧池1内的高浓度混合物进行搅拌，使装置不用增加单独的搅拌组件；

沉淀排水阶段：调速电机19停止运行，气泵8通过通气总管25将空气通入旋转外管4和排水内管7之间的空隙，在通过旋转外管4上端的通气管将空气通入橡胶气囊6，橡胶气囊6顶部的橡胶薄膜膨胀，气压表26示数达到设定值时停止同期，通气后的橡胶气囊6产生较大的浮力，带动整个膜组件沿着滑槽向上升至液面处，由于不存在搅拌作用，厌氧池1内部的高浓度水泥混合物发生水泥分离现象，即浊度高的污泥逐渐下沉，处于下部，清水处于上部，当膜组件下部的浊度传感器13所处位置为清水时，控制真空泵23抽水，在真空泵23的作用下，清水通过陶瓷膜10的膜孔，进入排水支管9内，并汇总到排水内管7内，再依次通过滚珠轴承法兰22、伸缩排水软管21、真空泵23和排水管24进行排放，与此同时，紫外灯管11开启，照射陶瓷膜10和橡胶气囊6底部外侧涂布的纳米二氧化钛薄膜，在紫外光催化纳米二氧化钛的耦合作用下，对陶瓷膜10表面进行清洁，防止膜污染发生，同时对出水起到杀菌效果，随着水位逐渐下降，漂浮的膜组件逐渐竖直下落，到达橡胶圆条17的最底端时，真空泵23停止运行，排空橡胶气囊6内部的空气。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。