一种脉冲气体发生装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种脉冲气体发生装置，旨在提供一种仅需要较小流量的气流，即可实现瞬间均匀释放大流量气体产生大气泡的脉冲曝气效果；并且可有效避免因污泥沉淀而发生气道堵塞造成曝气失效的问题，延长装置使用寿命的脉冲气体发生装置。它包括壳体，所述壳体的内腔构成集气腔室，且集气腔室的下端开口，所述集气腔室内设有集气管道，集气管道具有与集气腔室相连通的第一开口及与壳体外部相连通的第二开口，所述集气管道的最低点位于第一开口及第二开口的下方，且集气管道的最低点部位设有与集气管道的内腔相连通的排泥管。
【专利说明】
一种脉冲气体发生装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及膜过滤系统领域，具体涉及一种用于擦洗滤膜系统的脉冲气体发 生装置。
【背景技术】
[0002] MBR膜生物反应器是高效膜分离技术与活性污泥技术有机结合的新型污水处理技 术，与传统废水生物处理工艺比，膜生物反应器工艺具有产水水质好、占地面积小、自动化 程度高等优势。目前阻碍MBR工艺在污水处理中应用和推广的主要原因有:能耗较传统工艺 高、膜污染问题以及更换膜所带需成本;其中，高能耗因素的影响尤为严重。
[0003] 从MBR工艺主要能耗的来源来看，膜擦洗曝气和生化工艺曝气占总能耗的60-80% JBR工艺中的膜擦洗是依靠曝气时空气泡的搅动在膜表面形成交错流产生剪切力和 扰动力，使悬浮物及生物凝聚体等大颗粒物在其作用下脱离膜表面，从而实现膜表面的清 洁。剪切力与扰动力的大小与初始气泡速度、气泡直径和施加到该气泡上的力相关，因此更 好的膜擦洗效果就需要更高的气量及能耗。
[0004] 目前，现有技术的MBR膜生物反应器大多是连续曝气，消耗很多能量;而由于膜污 染是逐步累积的，上述过滤过程并不需要连续曝气搅动，适当时间间隔曝气也可实现理想 的擦洗效果。现有技术中脉冲曝气装置可将连续稳定的气流累积，当气流积累到设定量时 便瞬间产生高流量大气泡的曝气，该曝气可使膜上聚集的结垢薄膜、胶体等沉积物破碎，同 时能更有效的去除膜上的污染物，因此节能高效的脉冲曝气便成为膜擦洗工艺的最佳选 择。
[0005] 例如，中国专利申请号为200910068577.5，实用新型创造的名称为曝气清洗装置， 其通过阀门控制来实现脉冲曝气，但阀门操作过于频繁不仅降低其寿命，增大成本，而且阀 门出问题时将导致无法曝气，膜污染将急剧上升，降低膜寿命。
[0006] 又如，中国专利申请号为201080050537.9，实用新型创造的名称为气体分布器，其 可产生间歇气流，但是在较高的污泥浓度下，当曝气停止时，污泥沉淀会导致管路堵塞，从 而导致降低其有效使用寿命;同时，膜污染并不均匀，在不同的水质及不同的膜位置均需要 不同的曝气频率及强度，该气体分布器无法满足该要求。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种仅需要较小流量 的气流，即可实现瞬间均匀释放大流量气体产生大气泡的脉冲曝气效果;并且可有效避免 因污泥沉淀而发生气道堵塞造成曝气失效的问题，延长装置使用寿命的脉冲气体发生装 置。
[0008] 本实用新型的技术方案是：
[0009] -种脉冲气体发生装置包括壳体，所述壳体的内腔构成集气腔室，且集气腔室的 下端开口，所述集气腔室内设有集气管道，集气管道具有与集气腔室相连通的第一开口及 与壳体外部相连通的第二开口，所述集气管道的最低点位于第一开口及第二开口的下方， 且集气管道的最低点部位设有与集气管道的内腔相连通的排泥管。
[0010]本方案的脉冲气体发生装置仅需要较小流量的气流，即可实现瞬间均匀释放大流 量气体产生大气泡的脉冲曝气效果;并且集气管道内沉淀的污泥可以通过排泥管排出，因 而可有效避免因污泥沉淀而发生集气管道堵塞造成曝气失效的问题，延长装置使用寿命。 [0011]作为优选，排泥管的上端口与集气管道的内腔相连通，排泥管的下端封闭，且排泥 管的下端设有排泥通孔，所述排泥通孔的内径小于排泥管的内径。
[0012] 本方案结构不仅能够将集气管道内沉淀的污泥由排泥管及排泥通孔排出，并且可 以防止集气管道中的气体从排泥管排出；更重要的是，由于排泥通孔的内径小于排泥管的 内径，这样在曝气过程中，可以避免因集气管道内压力降低，造成外界的液体通过排泥通孔 及排泥管大量涌入集气管道内，在集气管道的最低点部位内形成液塞，而中断曝气的问题。
[0013] 作为优选，排泥管位于集气管道的下方，且排泥管竖直设置。本方案结构有利于污 泥沉淀由排泥管排出。
[0014] 作为优选，集气管道包括第一竖直管道、第二竖直管道及连通第一竖直管道与第 二竖直管道的下端的下连接管道，所述第一竖直管道的上端口构成所述第一开口，所述第 二竖直管道的上端口构成所述第二开口，所述壳体的顶面设有与集气腔室相连通的连接通 孔，所述第二开口与连接通孔密封连接。
[0015] 作为优选，第一竖直管道包括定竖直管道及可沿滑动插设在竖直管道升降内的竖 直调节管道，所述竖直调节管道与定竖直管道之间设有密封圈，竖直调节管道的上端位于 定竖直管道的上方。
[0016] 本方案结构可以通过调节竖直调节管道的高度，进而调整脉冲发生器脉冲曝气的 频率及强度(竖直调节管道上端的高度越高，则曝气强度越大、曝气频率降低;竖直调节管 道上端的高度越低，则曝气强度越小、曝气频率升高），以适应不同水质及不同的膜位置均 需要不同的曝气频率及强度的需求。
[0017] 作为优选，排泥管为两个，其中一个排泥管设置在第一竖直管道的下端并与第一 竖直管道的内腔的下端相连通，另一排泥管设置在第二竖直管道的下端并与第二竖直管道 的内腔的下端相连通。
[0018] 作为优选，还包括设置在壳体的顶面上方的布气罩，所述布气罩的顶面设有若干 曝气孔，布气罩的侧面下边缘设有排泥口。本方案的排泥口可以将布气罩与壳体顶面之间 沉淀的污泥排出。
[0019] 作为优选，壳体的顶面中心向上凸起，形成由中心往四周边缘倾斜延伸的斜面。本 方案结构有利于将沉淀在布气罩与壳体顶面之间的污泥由排泥口排出。
[0020] 作为优选，布气罩与壳体之间通过卡扣连接。
[0021 ]作为优选，还包括设置在壳体上的水平布气管，水平布气管上设有开口朝下的布 气槽，所述布气槽的两端封闭，且布气槽的一端设有进气接口，布气槽的槽口边缘设有排气 缺口，所述排气缺口位于集气腔室内或集气腔室的正下方，且排气缺口位于集气管道的最 低点的下方。
[0022]本方案的水平布气管、布气槽及排气缺口结构可以在保证可靠的为集气腔室提供 气源的前提下，有效解决水平布气管内出现污泥沉淀堵塞布气管，造成曝气装置失效的问 题。
[0023] 本实用新型的有益效果是：
[0024] 其一，仅需要较小流量的气流，即可实现瞬间均匀释放大流量气体产生大气泡的 脉冲曝气效果；
[0025] 其二，可有效避免因污泥沉淀而发生气道堵塞造成曝气失效的问题，延长装置使 用寿命；
[0026] 其三，可以调整脉冲发生器脉冲曝气的频率及强度，以适应不同水质及不同的膜 位置均需要不同的曝气频率及强度的需求。
【附图说明】
[0027] 图1是本实用新型的实施例1的脉冲气体发生装置的一种结构示意图。
[0028] 图2为实施例4和实施例5中使用脉冲气体发生装置的膜生物反应器跨膜压差随运 行时间的变化趋势图。
[0029]图中：壳体1、集气腔室11、斜面12,布气罩2、曝气孔21、排泥口22,集气管道3、第一 开口 31、竖直调节管道32、限位块33、定竖直管道34、第二开口 35、第二竖直管道36、下连接 管道37,排泥管4、排泥通孔41，水平布气管5、布气槽51、排气缺口 52。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述：
[0031] 实施例1:如图1所示，一种脉冲气体发生装置包括壳体1，设置在壳体上的水平布 气管5及设置在壳体的顶面上方的布气罩2。壳体的内腔构成集气腔室11，且集气腔室的下 端开口。布气罩与壳体之间通过卡扣连接。布气罩的顶面设有若干曝气孔21。布气罩的侧面 下边缘设有排泥口 22。壳体的顶面中心向上凸起，形成由中心往四周边缘倾斜延伸的斜面 12。壳体的顶面设有与集气腔室相连通的连接通孔，且连接通孔位于壳体的顶面的中心。 [0032]集气腔室内设有集气管道3。集气管道包括第一竖直管道、第二竖直管道36及连通 第一竖直管道与第二竖直管道的下端的下连接管道37。下连接管道水平设置。第一竖直管 道包括定竖直管道34及可沿滑动插设在竖直管道升降内的竖直调节管道32。定竖直管道与 第二竖直管道的内径相同。竖直调节管道与定竖直管道之间设有密封圈。竖直调节管道的 上端位于定竖直管道的上方。竖直调节管道的外侧面上并位于定竖直管道的上方设有限位 块33。集气管道具有与集气腔室相连通的第一开口 31及与壳体外部相连通的第二开口 35。 第二开口与连接通孔密封连接。本实施例中第一竖直管道的上端口构成所述第一开口，第 二竖直管道的上端口构成所述第二开口。集气管道的最低点位于第一开口及第二开口的下 方，本实施例中的集气管道的最低点位于下连接管道处。
[0033]集气管道的最低点部位设有与集气管道的内腔相连通的排泥管4。排泥管的内径 与第二竖直管道的内径相同。排泥管位于集气管道的下方。排泥管竖直设置。排泥管的长度 大于排泥管的外径。排泥管的上端口与集气管道的内腔相连通。排泥管的下端封闭，且排泥 管的下端设有排泥通孔41。排泥管的内腔的下端呈漏斗状。排泥通孔的内径小于排泥管的 内径。本实施例中排泥通孔的内径为排泥管的内径的1/4或1 /5或1 /6。本实施例的排泥管为 两个，其中一个排泥管设置在第一竖直管道的下端并与第一竖直管道的内腔的下端相连 通，另一排泥管设置在第二竖直管道的下端并与第二竖直管道的内腔的下端相连通。
[0034]水平布气管固定在壳体侧面上。水平布气管5上设有开口朝下的布气槽51。布气槽 的两端封闭，且布气槽的一端设有进气接口。布气槽的槽口边缘设有排气缺口 52。排气缺口 位于集气腔室内或集气腔室的正下方，本实施例中排气缺口位于集气腔室内。排气缺口位 于集气管道的最低点的下方，即排气缺口位于下连接管道的下方。
[0035] 本实施例的脉冲气体发生装置的具体工作过程如下：
[0036] 布气管上的进气接口与外部进气设备连接，为集气腔室提供气体。气体通过进气 接口进入布气槽内，逐渐在布气槽的顶部聚集并不断将布气槽中的液体排出，当布气槽中 的液面低于排气缺口的上边缘时，布气槽内的气体从排气缺口输入集气腔室内。另一方面， 由于布气槽的开口朝下，因而不会产生水平布气管内出现污泥沉淀堵塞布气管，造成曝气 装置失效的问题。
[0037] 布气槽内的气体从排气缺口不断的输入集气腔室内（即外界小流量的气流不断的 输入集气腔室内），逐渐在集气腔室的顶部聚集并不断将集气腔室中的液体排出；当集气腔 室内的液体低于集气管道的最低点（即集气腔室内的液体低于下连接管道)时，集气腔室内 通过集气管道排出，实现瞬间释放集气腔室内的大量气体，接着通过布气罩的曝气孔产生 大气泡，如此完成一次曝气。当集气腔室内的气体不断聚集并使集气腔室内的液体低于集 气管道的最低点时，将再次曝气，如此循环反复，达到小流量气流输入，来实现瞬间均匀释 放大流量气体产生大气泡的脉冲曝气效果。另一方面，集气管道内沉淀的污泥可以通过排 泥管排出。
[0038] 另外，在MBR膜生物反应器应用时，还可以将若干个本实施例的脉冲气体发生装置 并排排列组成曝气模块安装使用。
[0039] 实施例2:本实施例的脉冲气体发生装置参照实施例1。本实施例的脉冲气体发生 装置为设置一根排泥管的脉冲气体发生装置在膜生物反应器中的应用实例，本实施例的脉 冲气体发生装置记为1#脉冲气体发生装置。
[0040] 设置一根排泥管的脉冲气体发生装置进行运行测试。测试进水为城市生活污水， 测试过程中不断提高膜池污泥浓度，污泥浓度典型值设置为5000mg/L、6000mg/L、7000mg/ 1^、800011^/1、900011^/1、1000011^/1，水力停留时间为4小时，每种污泥浓度工况连续测试一 个月（总共测试六个月）。测试过程中，若碰到脉冲气体发生装置污堵，测试过程仍继续，直 至无法进行试验为止。
[0041] 实施例3:本实施例的脉冲气体发生装置参照实施例1。本实施例为设置两根排泥 管的脉冲气体发生装置在膜生物反应器中的应用实例，本实施例的脉冲气体发生装置记为 2#脉冲气体发生装置。
[0042] 设置两根排泥管的脉冲气体发生装置进行运行测试。测试进水为城市生活污水， 测试过程中不断提高膜池污泥浓度，污泥浓度典型值设置为5000mg/L、6000mg/L、7000mg/ 1^、800011^/1、900011^/1、1000011^/1，水力停留时间为4小时，每种污泥浓度工况连续测试一 个月（总共测试六个月）。测试过程中，若碰到脉冲气体发生装置污堵，测试过程仍继续，直 至无法进行试验为止。
[0043] 实施例2和实施例3测试结果如下表1
[0044] 表1不同污泥浓度下1#和狀脉冲气体发生装置测试结果一览表
[0047] 实施例4:本实施例的脉冲气体发生装置参照实施例1。本实施例为脉冲气体发生 装置在膜生物反应器中的应用实例，且本实施例的脉冲气体发生装置在膜生物反应器的应 用过程中，脉冲气体发生装置的竖直调节管道的高度为固定高度。本实施例的脉冲气体发 生装置记为3#脉冲气体发生装置。
[0048] 本实施例的脉冲气体发生装置的排泥管设置为两根。膜生物反应器系统进水水源 均为印染废水，膜池内的污泥浓度约为5000mg/L，水力停留时间为4小时。脉冲气体发生装 置的竖直调节管道上端与定竖直管道上端之间的间距设置为8cm，脉冲曝气强度为55m 3/h， 膜池有效水深为3.5米，脉冲气体发生装置最低点距池底0.3m。测试过程连续运行六个月。
[0049] 实施例5:本实施例的脉冲气体发生装置参照实施例1。本实施例为脉冲气体发生 装置在膜生物反应器中的应用实例，且本实施例的脉冲气体发生装置在膜生物反应器的应 用过程中，脉冲气体发生装置的竖直调节管道的高度进行了调节。本实施例的脉冲气体发 生装置记为4#脉冲气体发生装置。
[0050] 本实施例的脉冲气体发生装置的排泥管设置为两根。膜生物反应器系统进水水源 均为印染废水，膜池内的污泥浓度约为5000mg/L，水力停留时间为4小时。脉冲气体发生装 置的竖直调节管道上端与定竖直管道上端之间的间距初始设置为8cm，脉冲曝气强度为 55m 3/h，膜池有效水深为3.5米，脉冲气体发生装置最低点距池底0.3m。测试过程连续运行 六个月，运行中期（图2中2014年11月6日）将竖直调节管道上端与定竖直管道上端之间的间 距调节为l〇cm，脉冲曝气强度需要的变化为60m 3/h。
[0051] 由图2可见，膜生物反应器测试装置运行6个月后，安装有3#脉冲气体发生装置和 4#脉冲气体发生装置的膜生物反应器的膜系统都进行一次化学清洗，同时4#脉冲气体发生 装置的竖直调节管道上端与定竖直管道上端之间的间距调节为l〇cm，3#脉冲气体发生装置 的竖直调节管道高度不做调整。经过一段时间运行后发现安装有4#脉冲气体发生装置的膜 生物反应器的跨膜压差上升缓慢，从而延长了膜系统化学清洗的周期，降低了能耗，进而节 约污水处理成本。
【主权项】
1. 一种脉冲气体发生装置，其特征是，包括壳体，所述壳体的内腔构成集气腔室，且集 气腔室的下端开口，所述集气腔室内设有集气管道，集气管道具有与集气腔室相连通的第 一开口及与壳体外部相连通的第二开口，所述集气管道的最低点位于第一开口及第二开口 的下方，且集气管道的最低点部位设有与集气管道的内腔相连通的排泥管。2. 根据权利要求1所述的脉冲气体发生装置，其特征是，所述排泥管的上端口与集气管 道的内腔相连通，排泥管的下端封闭，且排泥管的下端设有排泥通孔，所述排泥通孔的内径 小于排泥管的内径。3. 根据权利要求2所述的脉冲气体发生装置，其特征是，所述排泥管位于集气管道的下 方，且排泥管竖直设置。4. 根据权利要求1或2或3所述的脉冲气体发生装置，其特征是，所述集气管道包括第一 竖直管道、第二竖直管道及连通第一竖直管道与第二竖直管道的下端的下连接管道，所述 第一竖直管道的上端口构成所述第一开口，所述第二竖直管道的上端口构成所述第二开 口，所述壳体的顶面设有与集气腔室相连通的连接通孔，所述第二开口与连接通孔密封连 接。5. 根据权利要求4所述的脉冲气体发生装置，其特征是，所述第一竖直管道包括定竖直 管道及可沿滑动插设在竖直管道升降内的竖直调节管道，所述竖直调节管道与定竖直管道 之间设有密封圈，竖直调节管道的上端位于定竖直管道的上方。6. 根据权利要求4所述的脉冲气体发生装置，其特征是，所述的排泥管为两个，其中一 个排泥管设置在第一竖直管道的下端并与第一竖直管道的内腔的下端相连通，另一排泥管 设置在第二竖直管道的下端并与第二竖直管道的内腔的下端相连通。7. 根据权利要求1或2或3所述的脉冲气体发生装置，其特征是，还包括设置在壳体的顶 面上方的布气罩，所述布气罩的顶面设有若干曝气孔，布气罩的侧面下边缘设有排泥口。8. 根据权利要求7所述的脉冲气体发生装置，其特征是，所述壳体的顶面中心向上凸 起，形成由中心往四周边缘倾斜延伸的斜面。9. 根据权利要求7所述的脉冲气体发生装置，其特征是，所述布气罩与壳体之间通过卡 扣连接。10. 根据权利要求1或2或3所述的脉冲气体发生装置，其特征是，还包括设置在壳体上 的水平布气管，水平布气管上设有开口朝下的布气槽，所述布气槽的两端封闭，且布气槽的 一端设有进气接口，布气槽的槽口边缘设有排气缺口，所述排气缺口位于集气腔室内或集 气腔室的正下方，且排气缺口位于集气管道的最低点的下方。
【文档编号】B01D65/02GK205603307SQ201620402420
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】项敏, 沈立强, 尤功, 王强, 计根良, 叶建荣
【申请人】宁波水艺膜科技发展有限公司