CN115093018B - 一种曝气过滤水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种曝气过滤水处理装置及方法，涉及水处理设备领域，包括间隔布置的膜组件和过水挡板，膜组件上设有朝向过水挡板的抛水槽，膜组件连接往复驱动机构，以带动抛水槽内水体周期性抛向并击打过水挡板，过水挡板上设有供所抛送水体穿过的过水孔，过水挡板远离抛水槽的一侧设有回流槽；针对目前水处理设备难以同时满足过滤和曝气需求的问题，在驱动膜组件振动的基础上增加抛水槽，利用膜组件的动作对反应池内水体进行抛送，增大与空气接触面积以完成曝气，同时，设置过水挡板对水体进行阻挡，部分水体碰撞过水挡板而分散，部分水体穿过过水孔后进入回流槽，增加部分水体与空气的接触时间以提高曝气效果，满足过滤和曝气的共同需求。

Description

一种曝气过滤水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及水处理设备领域，具体涉及一种曝气过滤水处理装置及方法。

背景技术

微滤和超滤技术在水处理、水产等方面正得到越来越多的使用。尽管膜技术具有分离精度高、出水水质好、较高的处理效率、稳定性和能耗较低等优点但是膜易污染等问题又限制了膜技术的进一步地普及使用。减缓膜污染可以提高过滤效率、减少膜的清洗频率、减少膜更换的频率、减少膜过滤的整体造价成本以及运行成本。

中国专利(公开号：CN105709602 B)中公开了一种可提高膜通量且可有效控制膜污染的轴向振动平板膜装置，利用膜组件相对于水体的往复运动形成振动作用，降低污染物在膜上附着速度，同时能够使部分污染物从膜上脱离，达到减缓膜污染的效果。但是，在水处理时，不仅需要进行过滤，还需要对水进行曝气，以提高水体中的含氧量，满足水体再利用的需求；而目前的过滤设备与曝气设备相分离，需要在反应池内布置多种设备，一方面占用反应池空间及周边区域空间，另一方面增加了能耗，难以满足精简设备、降低占地面积的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种曝气过滤水处理装置及方法，在驱动膜组件振动的基础上增加抛水槽，利用膜组件的动作对反应池内水体进行抛送，增大与空气接触面积以完成曝气，同时，设置过水挡板对水体进行阻挡，部分水体碰撞过水挡板而分散，部分水体穿过过水孔后进入回流槽，增加部分水体与空气的接触时间以提高曝气效果，满足过滤和曝气的共同需求。

本发明的第一目的是提供一种曝气过滤水处理装置，采用以下方案：

包括间隔布置的膜组件和过水挡板，膜组件上设有朝向过水挡板的抛水槽，膜组件连接往复驱动机构，以带动抛水槽内水体周期性抛向并击打过水挡板，过水挡板上设有供所抛送水体穿过的过水孔，过水挡板远离抛水槽的一侧设有回流槽。

进一步地，所述过水挡板形成依次交替分布的多个凸起部和多个凹陷部，凹陷部作为回流槽，每个凸起部上均设有多个过水孔。

进一步地，过水挡板凸起部呈三棱柱状，过水挡板对应三棱柱顶部棱线位置、倾斜侧面位置均设有过水孔，过水孔贯穿过水挡板。

进一步地，所述过水孔为长条孔，沿过水孔的长度方向上，过水孔内设有多个间隔布置的断点。

进一步地，所述过水挡板上连接有多个导流槽，导流槽与回流槽一一对应连通，用于使穿过过水孔的水体流经回流槽、导流槽后排出。

进一步地，所述导流槽上设有间隔布置的多个漏水孔，导流槽一端对接连通回流槽，另一端向远离回流槽方向延伸，同一导流槽上的漏水孔沿导流槽延伸方向依次分布。

进一步地，所述抛水槽位于膜组件顶端，抛水槽与过水挡板间隔布置，抛水槽设有对应膜组件分布的多个，相邻抛水槽间隔布置。

进一步地，所述往复驱动机构安装于支架，支架架设于膜组件上方，过水挡板通过导轨悬吊于支架下方，往复驱动机构输出端通过连接杆驱动膜组件。

本发明的第二目的是提供一种利用如第一目的所述曝气过滤水处理装置的工作方法，包括：

膜组件和抛水槽置于反应池内，往复驱动机构带动膜组件和抛水槽往复运动；

抛水槽将其承载水体抛送至上方的过水挡板，部分水体击打过水挡板后分散后掉落至反应池，部分水体穿过过水孔至过水挡板顶面，实现曝气；

回流槽收集穿过过水孔的水体，并引导排放至反应池；

膜组件对反应池内水体进行过滤，同时在往复驱动机构带动下振动，减缓膜组件污染。

进一步地，当膜组件达到最低点时，抛水槽的最顶端低于反应池水面，当膜组件达到最高点时，抛水槽的最顶端高于反应池水面。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

(1)针对目前水处理设备难以同时满足过滤和曝气需求的问题，在驱动膜组件振动的基础上增加抛水槽，利用膜组件的动作对反应池内水体进行抛送，增大与空气接触面积以完成曝气，同时，设置过水挡板对水体进行阻挡，部分水体碰撞过水挡板而分散，部分水体穿过过水孔后进入回流槽，增加部分水体与空气的接触时间以提高曝气效果，满足过滤和曝气的共同需求。

(2)膜组件上设置抛水槽，在不增设额外能耗设备的前提下，利用单一动力源，在膜振动的同时能将水抛出，通过过水挡板的阻挡和导流作用达到对处理水的曝气效果；在减缓膜污染的同时又能保证处理水的溶解氧和流动性，达到更好的处理效果。

(3)通过抛水可以使水溶液能够与空气充分接触达到曝气的效果以保证反应器内微生物所需的溶解氧，同时也具备搅拌混合的作用，过水挡板上的导流槽可以横跨好氧反应器，通过导流槽上的若干泄水孔使经过曝气后的水体均匀分布于整个好氧反应器内，从而使曝气效果不仅局限于振动膜附近，提高覆盖范围，提高对反应器内水体的曝气、过滤效率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例1或2中曝气过滤水处理装置的结构示意图。

图2为本发明实施例1或2中过水挡板的结构示意图。

图3为本发明实施例1或2中过水挡板的俯视示意图。

图4为本发明实施例1或2中过水挡板的断面示意图。

图5为本发明实施例1或2中导流槽的断面示意图。

图6为本发明实施例1或2中膜组件与抛水槽的结构示意图。

图7为本发明实施例1或2中膜组件与抛水槽的正视示意图。

图8为本发明实施例1或2中膜组件连接抛水槽的结构示意图。

图9为本发明实施例1或2中膜组件连接抛水槽的正视示意图。

图10为本发明实施例1或2中过水挡板的俯视示意图。

图中，1、调频器；2、电机；3、转轴；4、转盘；5、连接杆；6、支架；7、连接板；8、膜卡槽；9、膜组件；10、出水口；11、板槽连接杆；12、导轨；13、反应池；15、过水挡板；16、导流槽；17、回流槽；18、凸起部；19、过水孔；20、漏水孔；21、抛水槽。

具体实施方式

实施例1

本发明的一个典型实施例中，如图1-图10所示，给出一种曝气过滤水处理装置。

如图1所示，一种曝气过滤水处理装置能够实现曝气、过滤一体化处理；通过控制膜组件9上下振动减缓膜污染的同时，将反应池13内的水体溶液抛出达到曝气的效果，在通过振动控制膜污染的基础上，在膜组件9上安装抛水槽21，在抛水槽21上方一定距离布置过水挡板15，过水挡板15能够调节与抛水槽21的相对高度，过水挡板15的高度可以依据抛水槽21的振幅和频率计算出的抛水高度确定。

本实施例中，过水挡板15可以布置在抛水槽21最高点以上0～1.3m内，当然，过水挡板15的材质可以按需求改变。

如图1所示，曝气过滤水处理装置主要包括间隔布置的膜组件9和过水挡板15，膜组件9能够没入反应池13内，对反应池13内水体进行过滤，膜组件9上设有朝向过水挡板15的抛水槽21，抛水槽21能够盛放一定量的水体，膜组件9连接往复驱动机构，往复驱动机构带动膜组件9相对于过水挡板15往复运动，改变膜组件9与过水挡板15的间距，与此同时，由于抛水槽21设置在膜组件9上，在膜组件9往复运动时，带动抛水槽21内水体周期性抛向并击打过水挡板15。

过水挡板15上设有供所抛送水体穿过的过水孔19，过水挡板15远离抛水槽21的一侧设有回流槽17；抛水槽21抛出的部分水体能穿过过水孔19，流入过水挡板15的回流槽17，然后回流入下方的反应池13，达到曝气的效果；抛水槽21抛出的部分水体碰撞过水挡板15而分散，增加部分水体与空气的接触时间以提高曝气效果，满足过滤和曝气的共同需求。

如图2、图3、图10所示，对于挡水板的结构，过水挡板15形成依次交替分布的多个凸起部18和多个凹陷部，凹陷部作为回流槽17，每个凸起部18上均设有多个过水孔19。

通过凸起部18和凹陷部，在过水挡板15形成若干排突起结构，凸起部18的两侧为凹陷部，凸起部18的顶端设有过水孔19，过水挡板15背面对应凸起部18位置为凹陷结构，同样的，过水挡板15背面对应凹陷部位置为凸起结构，抛水槽21的水体经过上抛后先接触过水挡板15的背面，部分水体在凸起结构和凹陷结构碰撞作用下分散；部分水体先进入过水挡板15背面的凹陷结构内，然后穿过过水孔19后到达过水挡板15的正面，从而汇集在过水挡板15的凹陷部形成的回流槽17内。

在本实施例中，如4所示，过水挡板15凸起部18呈三棱柱状，过水挡板15对应三棱柱顶部棱线位置、倾斜侧面位置均设有过水孔19，过水孔19贯穿过水挡板15。凸起部18对应三棱柱的三个侧面中，其中两个侧面对应侧板为倾斜板件，在倾斜板件上开设过水孔19，另一个侧面为敞开结构，对应过水挡板15背面的凹陷结构，将上抛的水体汇集至凹陷结构内，并利用倾斜板件对水体进行导引，促进水体穿过过水孔19。

如图3、图10所示，对于过水挡板15上分布的过水孔19，过水孔19为长条孔，整体呈缝隙状结构，沿过水孔19的长度方向上，过水孔19内设有多个间隔布置的断点。

可以理解的是，过水孔19的断点由分布在过水孔19上的多个连接点构成，连接点横跨过水孔19的宽度方向，将过水孔19截断为多条长条孔，提高过水挡板15整体结构的稳定性。

为了提高曝气效果，过水挡板15上连接有多个导流槽16，导流槽16与回流槽17一一对应连通，用于使穿过过水孔19的水体流经回流槽17、导流槽16后排出。

如图3所示，导流槽16可以布置在回流槽17的单侧，每个回流槽17均对应一个导流槽16，从而将每个回流槽17内收集的水体引流至导流槽16；另外，也可以将导流槽16布置在回流槽17的两侧，将每个回收槽内收集的水体向两侧引导，在满足整体覆盖范围需求的基础上，降低单侧长度，从而减缓偏移受力导致的倾斜。

另外，导流槽16上设有间隔布置的多个漏水孔20，导流槽16一端对接连通回流槽17，另一端向远离回流槽17方向延伸，同一导流槽16上的漏水孔20沿导流槽16延伸方向依次分布。

如图5所示，导流槽16连接于过水挡板15，同时，导流槽16上有若干漏水孔20，能够将导流槽16内的水体进行排出，可将过水挡板15上与空气充分接触的水体经导流槽16和漏水孔20较均匀的分布到反应池13内，在下落过程中，也能够促进水体与空气的相对流动，从而增加水体与空气的接触面积，提高曝气效果。

可以理解的，其中导流槽16的规格可以根据需求来改变，比如导流槽16的数量、大小、形状等；同样的，导流槽16上配置的漏水孔20的数量、大小和形状等也可以根据需求来调整。

对于抛水槽21和膜组件9的连接，如图6-图9所示，抛水槽21位于膜组件9顶端，抛水槽21与过水挡板15间隔布置，抛水槽21设有对应膜组件9分布的多个，相邻抛水槽21间隔布置。

对于往复驱动机构，往复驱动机构安装于支架6，支架6架设于膜组件9上方，过水挡板15通过导轨12悬吊于支架6下方，往复驱动机构输出端通过连接杆5驱动膜组件9。导轨12作为过水挡板15配合支架6的安装件的同时，也作为连接板7的导向导轨12，导轨12竖直布置并穿过连接板7，连接板7在竖直导轨12的约束下沿竖直方向往复运动。

往复驱动机构采用电机2驱动转盘4的结构，电机2输出端同轴对接转盘4，连接杆5偏心连接转盘4，从而形成曲柄滑块机构，为了满足其动作需求，连接杆5可以设置为相铰接的两段，从而将圆盘的转动转化为连接杆5末端输出的往复平动，连接杆5末端连接有连接板7，连接板7通过板槽连接杆11连接膜组件9。如图1所示，电机2驱动转盘4转动时，转盘4能够通过连接杆5带动连接板7上下振动，从而经板槽连接杆11带动整个膜组件9上下振动。

在膜组件9的上方设置抛水槽21，抛水槽21随膜组件9上下振动将反应器的液体抛出完成抛水，抛出的水体朝向过水挡板15移动。为了实现抛出水体与过水挡板15的接触，当膜组件9达到最低点时抛水槽21的最顶端应没过水面，从反应池13内取水以填充抛水槽21，达到最高点时抛水槽21的最顶端应超出水面，以使抛水槽21内水体向上抛送；抛水槽21的规格可以根据振幅和频率调整，如图8所示，可以将整个抛水槽21设置为整体式结构，安装在膜组件9顶部，增加抛水量；如图6所示，也可以为了减少液体阻力可以设为分离式的抛水槽21。

对于膜组件9，如图6-图9所示，多个膜组件9间隔布置，通过膜卡槽8安装于板槽连接杆11，每个膜组件9均设有对应的过滤膜和出水孔，对反应池13内的水体进行过滤处理，通过出水孔10排出。

可以理解的是，通过在转盘4的不同径向位置设置不同的连接点，能够将连接杆5端部的活动范围进行调节，从而使连接杆5末端输出的振幅进行调节，本实施例中，振幅可以从1mm增加到40mm。

通过在转盘4预先设置振幅调换孔作为连接点，更换连接点来实现振幅的调整，转盘4与电机2转轴3输出端同轴连接并随之转动。

膜组件9固定在膜卡槽8上，膜组件9上设有抛水槽21，膜卡槽8通过板槽连接杆11固定在连接板7下方，连接板7依靠连接杆5与转盘4连接，实现带有抛水槽21的膜组件9在上下振动的同时将反应池13内中的液体抛出。

对于通过导轨12连接支架6的过水挡板15，其相对于抛水槽21的高度可以根据振幅和频率改变。工作频率的改变通过调节电机2的转速来实现，电机2连接有调频器1，对其转速调节，从而达到频率调整。在振幅设为40mm时，最大频率可以达到20Hz，此时过水挡板15最大高度可达抛水槽21最高点以上1.3m，因此，过水挡板15与抛水槽21的间距设置为小于1.3m时，具有良好的曝气效果。

实施例2

本发明的另一典型实施方式中，如图1-图10所示，给出一种曝气过滤水处理装置的工作方法。

利用如实施例1中的曝气过滤水处理装置，该工作方法包括：

膜组件9和抛水槽21置于反应池13内，往复驱动机构带动膜组件9和抛水槽21往复运动；

抛水槽21将其承载水体抛送至上方的过水挡板15，部分水体击打过水挡板15后分散后掉落至反应池13，部分水体穿过过水孔19至过水挡板15顶面，实现曝气；

回流槽17收集穿过过水孔19的水体，并引导排放至反应池13；

膜组件9对反应池13内水体进行过滤，同时在往复驱动机构带动下振动，减缓膜组件9污染。

同时，当膜组件9达到最低点时，抛水槽21的最顶端低于反应池13水面，当膜组件9达到最高点时，抛水槽21的最顶端高于反应池13水面。

在膜组件9上下振动的同时抛水槽21将反应池13中的液体抛出，一部分水体被过水挡板15阻挡回反应池13，一部分水体经过水挡板15上的过水孔19流出，流经凸起部18与空气充分接触后流入回流槽17，然后导引至导流槽16，通过其上的漏水孔20较为均匀地流入整个反应器内。

通过抛水可以使水溶液能够与空气充分接触达到曝气的效果以保证反应器内微生物所需的溶解氧，同时也具备搅拌混合的作用，过水挡板15上的导流槽16可以横跨好氧反应器，通过导流槽16上的若干泄水孔使经过曝气后的水体均匀分布于整个好氧反应器内，从而使曝气效果不仅局限于振动膜附近，提高覆盖范围，提高对反应器内水体的曝气、过滤效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种曝气过滤水处理装置，其特征在于，包括在垂直方向上间隔布置的膜组件和过水挡板，膜组件上设有朝向过水挡板的抛水槽，膜组件连接往复驱动机构，以带动抛水槽内水体周期性抛向并击打过水挡板，过水挡板上设有供所抛送水体穿过的过水孔，过水挡板远离抛水槽的一侧设有回流槽；

所述过水挡板形成依次交替分布的多个凸起部和多个凹陷部，凹陷部作为回流槽，每个凸起部上均设有多个过水孔；

所述过水挡板上连接有多个导流槽，导流槽与回流槽一一对应连通，用于使穿过过水孔的水体流经回流槽、导流槽后排出；所述导流槽上设有间隔布置的多个漏水孔，导流槽一端对接连通回流槽，另一端向远离回流槽方向延伸，同一导流槽上的漏水孔沿导流槽延伸方向依次分布；

导流槽布置在回流槽的单侧，每个回流槽均对应一个导流槽，从而将每个回流槽内收集的水体引流至导流槽；或者，将导流槽布置在回流槽的两侧，将每个回流槽内收集的水体向两侧引导；所述抛水槽位于膜组件顶端，抛水槽与过水挡板间隔布置，抛水槽对应膜组件分布有多个，相邻抛水槽间隔布置。

2.如权利要求1所述的曝气过滤水处理装置，其特征在于，过水挡板凸起部呈三棱柱状，过水挡板对应三棱柱顶部棱线位置、倾斜侧面位置均设有过水孔，过水孔贯穿过水挡板。

3.如权利要求1所述的曝气过滤水处理装置，其特征在于，所述过水孔为长条孔，沿过水孔的长度方向上，过水孔内设有多个间隔布置的断点。

4.如权利要求1所述的曝气过滤水处理装置，其特征在于，所述往复驱动机构安装于支架，支架架设于膜组件上方，过水挡板通过导轨悬吊于支架下方，往复驱动机构输出端通过连接杆驱动膜组件。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的曝气过滤水处理装置的工作方法，其特征在于，包括：

膜组件和抛水槽置于反应池内，往复驱动机构带动膜组件和抛水槽往复运动；

抛水槽将其承载水体抛送至上方的过水挡板，部分水体击打过水挡板后分散后掉落至反应池，部分水体穿过过水孔至过水挡板顶面，实现曝气；

回流槽收集穿过过水孔的水体，并引导排放至反应池；

膜组件对反应池内水体进行过滤，同时在往复驱动机构带动下振动，减缓膜组件污染。

6.如权利要求5所述的工作方法，其特征在于，当膜组件达到最低点时，抛水槽的最顶端低于反应池水面，当膜组件达到最高点时，抛水槽的最顶端高于反应池水面。