氣曝氣方法相比，在相同的水體沖刷作用力下，采用機械牽引方法，一方面由于機電轉化功效高，可降低所用電機的功率，另一方面，不存在需要氣泡均勻分布的問題，膜組件結構簡單且不易發生局部膜絲受力過大導致的斷絲問題。從而可以實現膜反應器的低成本穩定運行。
[0030]通過牽引部件7的設置，使牽引電機牽引膜單元的上端部上下縱向升降的速度為30至300厘米/秒，使上端部12的上下縱向位移量為20至100厘米；通過擺動滑輪11的斜槽角度及其槽徑的設置，使上端部12的左右橫向位移量為10至50厘米，橫向位移速度為20至200厘米/秒。
[0031]圖1所示為兩個膜單元構成一個平衡組，兩個平衡組構成一個聯動組，在實際工程應用中，可以由多個膜單元構成一個平衡組，多個平衡組構成一個聯動組。利用平衡軸桿與支架或者聯動繩與支架的相交點5的重力平衡支點作用，也即蹺蹺板的支點作用，當電機牽引帶動膜單元14、15上或下運動時，膜單元13、16處于相反的下或上狀態，這樣，只需要較小的外加輔助力就可以實現膜單元的水力沖刷效果。圖1中，通過平衡點5位置的設置，使膜單元13、16稍重于膜單元14、15，這樣當牽引聯動繩6被提升時，膜單元14、15的上端部蛇形上升，當牽引聯動繩6被放松時，膜單元14、15的上端部在自身重力的作用下蛇形下降，由此完成一個循環周期。
[0032]關于牽引電機，可以直接裝置在膜單元上，也可將牽引電機放置在水槽外部，通過牽引部件控制。根據水處理工程規模的大小，確定設置膜單元的數量，再根據膜單元的數量確定設置牽引電機的數量，可以為一臺或數臺，每臺牽引電機的輸出端可以與數個牽引部件連接，該數個牽引部件分別連接與數個連接膜單元的平衡桿的懸臂端或者與連接平衡組的聯動繩的懸臂端。本實施例牽引部件采用鋼絲繩。
[0033]本發明實施例中未進行說明的內容為現有技術，故，不再進行贅述。
[0034]利用蹺蹺板原理使膜單元之間近于平衡分布，這樣當電機牽引膜單元向上運動時，部分膜單元處于上升狀態，同一平衡組的另一部分膜單元在重力作用下處于下降狀態，當電機停止牽引時，原先向上運動的膜單元在平衡配重的重力作用下，自然改為向下運動，同一平衡組的另一膜單元則被變為向上運動，由此周期性進行，完成膜分離過程。通過平衡配重，只需要較小的外加輔助力就可以實現膜單元的水力沖刷效果，因而所需的牽引電機功率很小，遠低于相同水力沖刷效果所需的鼓風機功率，從而可以實現膜反應器的低成本穩定運行。尤其有利于膜組件采用更長的膜絲，提高膜裝置的處理效率，節省占地面積和降低電耗。
[0035]以往的曝氣膜反應器運行時，由于曝氣上升氣流的提升作用，容易將雜物如毛發等纏繞于中空纖維膜絲上，降低了膜絲的氣液兩相流沖刷作用，且容易導致膜絲斷絲。采用本發明的機械蛇形提升膜單元方法，則避免了膜絲斷絲問題，并且，有利于污染物自然下沉于膜反應器底部，可進一步降低膜污染。
[0036]對于浸沒式膜反應器，為了減少膜分離部分的占地面積，降低工程造價，均希望加大膜絲長度以容納更大的膜面積，但隨著水槽加深，為了維持必須的曝氣量，需相應增大鼓風機的功率，會增加運行成本。采用本發明的機械牽引方式，則電耗與水槽深度無關，從而可以顯著增加膜絲，減少水槽的占地面積。
[0037]由于采用本發明的浸沒式膜分離裝置及其運行方法，水槽內不需要使用壓縮空氣曝氣，因此該技術可以用于厭氧膜生物反應器；同時水槽底部可以不設置穿孔管，減小水槽深度，或者在同樣深度的水槽中，安置更長的膜絲；通過采用將膜框架底端固定在水槽底部的結構設計，可以防止膜單元在水體中橫向移動。
[0038]牽引電機可以直接就地安裝在水槽中的膜單元上，也可安裝在水槽外部；牽引部件可以是具有配重的尼龍繩、鋼繩或者桿體，不限。當使用尼龍牽引繩時需要適當平衡配重，使膜單元在不受牽引力的時候，可通過重力，自動下降。當選用鋼繩或者桿體作為牽引部件時，可完全由牽引電機帶動膜單元按設定的速度上下移動。牽引電機牽引膜單元上下升降是利用蹺蹺板原理，在此也可稱之為天平稱原理。一端上升時，另一端同步下降，從而帶動平衡桿兩端或者聯動繩兩端的膜單元同步上下移動。
[0039]利用蹺蹺板原理，當蹺蹺板兩端重物通過杠桿平衡支點的調整實現近于平衡時，即平衡配重，則不需要很大的牽引力就可以實現兩端重物的上下移動，從而大幅減少電機能耗。
[0040]圖1所示，支架31為一個垂直豎立在水槽內的桿體，其上端通過轉動連接件與平衡桿或者聯動繩連接，底端固定于水槽底部。也可以是與水槽液面呈平行狀設置的桿體，該桿體兩端分別固定在水槽對應的兩個側壁內側低于平衡桿或者聯動繩的位置處，在其中部通過轉動連接件與平衡桿或者聯動繩的重力平衡支點連接，。還可以是懸臂式支架，背離懸臂自由端的一側固定在水槽上，懸臂支撐平衡桿或者聯動繩的重力平衡支點，即只要可以提供支撐力即可實現本發明的蹺蹺板支點要求。
[0041]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種浸沒式分離膜裝置，包括水槽、產水抽出栗、數個膜單元、膜單元框架、擺動滑輪和牽引電機；膜單元下端固定于膜框架底部，膜單元和膜框架均浸沒在水槽內，產水抽出栗與水槽中的膜單元通過產水管連接；多個膜單元之間通過平衡桿連接構成一個平衡組，多個平衡組之間通過聯動繩構成一個聯動組；牽引電機通過牽引部件與連接膜單元的平衡桿連接，其特征在于:所述膜單元(13、14、15、16)分別置于各自的膜單元框架(2、21、22、23)內；在牽引電機(8)的提升下，連接膜單元的上端部(24)與平衡桿(4)的連接繩(20)，沿著擺動滑輪(11)提升，從而使膜單元的上端部(24)進行蛇形向上提升運動；膜單元的下端(17)部則固定在膜框架底部(18);與此同時，膜單元(13)的上端部(12)在重力作用下，向下進行蛇形下降運動；當牽引電機(8)停止牽引時，在平衡配重的重力作用下，膜單元(14)的上端部(24)在重力作用下，向下進行蛇形下降運動，與此相應地，膜單元(13)的上端部(12)被重力提升進行蛇形向上運動，隨著電機的周期性牽引，此過程循環進行。2.根據權利要求1所述的浸沒式分離膜裝置，其特征在于:所述牽引電機(8)設置在膜單元(13、14、15、16)上。3.根據權利要求1所述的浸沒式分離膜裝置，其特征在于:所述牽引電機(8)設置在水槽⑴外部。4.根據權利要求1所述的浸沒式分離膜裝置，其特征在于:所述牽引電機(8)為數臺。5.根據權利要求1至4中任何一項所述的浸沒式分離膜裝置，其特征在于:每臺所述牽引電機⑶輸出端連接一個牽引部件(7)。6.根據權利要求1至4中任何一項所述的浸沒式分離膜裝置，其特征在于:每臺所述牽引電機(8)輸出端連接數個牽引部件(7)。7.—種浸沒式膜分離裝置的運行方法，浸沒式分離膜裝置包括水槽、產水抽出栗、數個膜單元、膜單元框架、擺動滑輪和牽引電機；數個膜單元分別浸沒設置在水槽內，產水抽出栗與水槽中的膜單元通過產水管連接；所述數個膜單元中的多個膜單元之間通過平衡桿連接構成一個平衡組，多個平衡組之間通過聯動繩構成一個聯動組；牽引電機通過牽引部件與連接膜單元的平衡桿連接，其特征在于:通過所述牽引電機(8)的機械牽引和擺動滑輪的作用，使位于水槽(I)內的數個膜單元的上端部(12)周期性上下蛇形運動，使膜單元(13、14、15、16)的中空纖維膜絲與水體發生機械沖刷作用，防止污染物在中空纖維膜表面和中空纖維膜膜絲間的堆積。8.一種浸沒式膜分離裝置的運行方法，其特征在于:通過所述牽引電機(8)和擺動滑輪(11)，使膜單元的上端部(12)進行的蛇形上升運動，上下縱向升降的速度為每秒30至300厘米，上下縱向位移量為20至100厘米；通過擺動滑輪(11)的斜槽角度與槽徑的設置，使膜單元的上端部(12)的左右橫向位移量為10至50厘米，橫向位移速度為每秒20至200厘米。
【專利摘要】本發明公開了一種浸沒式膜分離裝置及其運行方法，該裝置包括水槽、產水抽出泵、膜單元、膜框架、導輪以及牽引電機；膜單元浸沒在水槽內，產水抽出泵與水槽中的膜單元通過產水管連接；膜單元之間通過平衡桿連接可進行相對機械運動，牽引電機通過牽引部件與連接膜單元的平衡桿連接。該運行方法是通過牽引電機的機械牽引作用，使數個膜單元上端部進行周期性上下蛇形擺動移動，使膜單元中空纖維膜絲與水體發生機械沖刷作用，本發明牽引電機功率小，實現膜反應器的低成本穩定運行，應用于耗氧膜生物反應器、厭氧膜生物反應器、膜化學反應器。
【IPC分類】C02F3/02, C02F3/28, B01D65/08
【公開號】CN105169957
【申請號】
【發明人】呂曉龍
【申請人】呂曉龍
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年10月4日