[发明专利]一种钟摆式中空纤维膜生物反应净水系统及应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种膜生物反应器，特别涉及一种钟摆式中空纤维膜生物反应器及其处理废水的方法。

(二)背景技术

膜生物反应器(MBR)是集生物降解和膜分离于一体的高效新型水处理技术，与传统污水处理技术相比，其具有出水水质好、占地面积小等优点，其优越性促使MBR在污水处理方面得到高速发展。膜组件作为膜生物反应器的主要组成部分之一，它的性能及经济性是影响MBR推广与应用的重要因素。

在MBR应用过程中，膜污染问题被认为是影响膜生物反应器工艺经济性的最根本最直接的原因，其不仅影响着系统的稳定运行，还决定着膜的清洗周期与更换频率。经研究实践发现，提高膜表面的水力剪切力是提高膜组件的过滤通量，降低膜污染最为切实有效地方法之一。因为高水力剪切力能够有效的削弱污泥絮体颗粒在膜表面的吸附与沉积作用，同时能够减轻浓差极化现象发生。动态过滤组件的发展动起始于20世纪70年代末，它的作用原理就是通过器件或膜组件本身旋转、震动或者其他的方式而在膜表面产生较强的剪切力，抑制悬浮絮体在膜表面的沉积，有效地阻碍滤饼层的形成，削减膜污染和浓差极化的影响，延缓膜通量的衰减速率。近年来，该技术受到了越来越多的关注，在化工、食品、制药和水处理等方面均取得了很好的应用效果(专利CN101565232A、CN1762555A)。虽然动态膜组件得到快速的发展，但是应用中最大难题是动态膜组件结构复杂、膜面积相对较小、膜清洗和更换困难及设备投资费用高等，因此其工业化应用方面先对较弱。为了克服这些组件的不足并提高膜生物反应器的抗污染能力以及大幅度降低运行成本，开发出能耗低、结构优良、处理能力强的新型动态膜组件成为热点。

(三)发明内容

本发明目的是从运动剪切方式入手，设计出具有一定的旋转角度的新型钟摆膜组件，从而提高膜组件对水、气等流体扰动的敏感性，抑制污泥颗粒在膜表面的吸附与沉积，并增加气泡与膜面弹性碰撞，从而降低膜分离中的浓差极化现象，有效控制膜污染，维持较高的膜分离效率和通量。

本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种钟摆式中空纤维膜生物反应净水系统，所述系统包括进水箱、生物反应器、钟摆式中空纤维膜装置、微孔曝气器和储水箱，所述进水箱通过连接有水泵的管路与生物反应器连通，所述进水箱设置有搅拌器，所述钟摆式中空纤维膜装置悬挂于生物反应器内，所述钟摆式中空纤维膜装置与储水箱连通，所述生物反应器底部设置有微孔曝气器，所述钟摆式中空纤维膜装置包括与电机连接的转轴、固定在转轴上的转动单元和中空纤维膜组件，所述的转轴悬挂于生物反应器内；所述的转动单元包括偏心轮、传动带、摆动轴承、集水管和出水管；所述偏心轮固定在所述的转轴上，所述偏心轮通过传动带与摆动轴承连接，所述摆动轴承的轴心固定有集水管，所述集水管两端分别与中空纤维膜组件的出水口连接，所述的集水管以摆动轴承为中心在中心两侧设有两个对称的出水管；所述的出水管的出口通过连接有真空压力表的管路与抽吸泵连接，所述抽吸泵连接有时间继电器，所述抽吸泵通过依次连接有单向电磁控制阀和电磁阀c的管路与储水箱连通，所述单向电磁控制阀靠近抽吸泵；所述微孔曝气器通过连接有空压机的管路与所述连接有真空压力表的管路连通且连通点设在真空压力表和抽吸泵之间，所述空压机两端分别设有电磁阀a和电磁阀b，所述电磁阀a靠近微孔曝气器，所述电磁阀a和微孔曝气器之间还设有气体流量计，所述电磁阀a和电磁阀b之间连接有微控制器；开启抽吸泵，通过微控制器开启电磁阀a，同时关闭电磁阀b进行曝气，关闭抽吸泵，通过微控制器关闭电磁阀a，同时开启电磁阀b进行气体反冲。

进一步，所述的转动单元中所述的集水管以摆动轴承为中心在中心两侧设有两个对称的出水管；所述出水管为垂直连通于集水管的径向管道，所述的径向管道以集水管为中心且两侧设有对称的出水口。

进一步，所述的出水管通过固定件与集水管连接。

进一步，所述生物反应器与水泵之间设有液位控制器。

进一步，所述偏心轴上固定1～5个转动单元，所述转动单元中的偏心轮相位相同。

本发明所述钟摆式中空纤维膜装置平行于中空纤维膜组件或垂直于中空纤维膜组件方向摆动。

进一步，所述偏心轴摆动的速率为0r/min-100r/min。

进一步，所述中空纤维膜组件摆动的角度从0°-70°。

进一步，所述中空纤维膜组件摆动幅度为5cm～50cm。

进一步，所述中空纤维膜组件为外压式两端开口式膜组件。