膜生物反应器实验测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种膜生物反应器实验测试系统，包括：膜生物反应器系统，由角钢形成框架，四周由玻璃制成；在中间形成的空间中设置有膜组件；曝气系统，设置于膜生物反应器系统的底部；激光系统，设置于膜生物反应器系统的一侧；摄像系统，设置于膜生物反应器系统的另一侧，对膜生物反应器系统形成的气液两相流进行拍摄；同步器，连接激光系统和摄像系统，对激光系统和摄像系统进行同步。通过本实用新型，可以获得膜组件膜面附近的气液两相流的特性，由此可以对膜生物反应器内的流体力学特性进行优化设计。
【专利说明】膜生物反应器实验测试系统【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种新型高效的污水处理装置，尤其涉及一种膜生物反应器实验测试系统。
【背景技术】
[0002]目前，随着环保意识的增强，出现了越来越多的污水处理装置或系统。浸没式膜生物反应器(SMBR, Submerged Menbrane Bio-reactor)是膜分离技术与生物处理技术相结合的一种新型高效污水处理设备，由于其具有填充密度高、效率高、可自支撑、结构简单、成本和操作费用低等优点，浸没式膜生物反应器被广泛用于污、废水再生利用过程。
[0003]不过，发明人发现:浓差极化和膜污染问题一直是浸没式膜生物反应器运行中存在的主要问题，膜生物反应器内曝气形成的气液两相流可以强化气液两相的紊动和减轻膜污染，因此研究膜面附近气液两相流流体力学特性对膜污染控制具有重要意义。但是，目前没有对气液两相流的特性进行测试的设备或者装置。
实用新型内容
[0004]本实用新型提供一种膜生物反应器实验测试系统，目的在于获取膜生物反应器系统形成的气液两相流特性。
[0005]根据本实用新型的一个方面，提供一种膜生物反应器实验测试系统，所述膜生物反应器实验测试系统包括:
[0006]膜生物反应器系统，由角钢形成框架，四周由玻璃制成；在中间形成的空间中设置有膜组件；
[0007]曝气系统，设置于所述膜生物反应器系统的底部，包括一个或者多个曝气管；
[0008]激光系统，设置于所述膜生物反应器系统的一侧，对所述膜生物反应器系统进行激光照射；
[0009]摄像系统，设置于所述膜生物反应器系统的另一侧，对所述膜生物反应器系统形成的气液两相流进行拍摄；
[0010]同步器，连接所述激光系统和所述摄像系统，对所述激光系统和所述摄像系统进行同步。
[0011]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述膜生物反应器实验测试系统还包括:
[0012]进水系统，通过水管与所述膜生物反应器系统连接，从所述膜生物反应器系统底部的进水口将水输入到所述膜生物反应器系统；
[0013]出水系统，通过水管与所述膜生物反应器系统连接，输出所述膜生物反应器系统中的水。
[0014]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述膜生物反应器实验测试系统还包括:
[0015]图像处理系统，与所述摄像系统连接，对所述摄像系统拍摄的所述膜生物反应器系统中形成的气液两相流进行图像处理。[0016]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述曝气管设置于所述膜组件的下端，且以一定间隔进行设置。
[0017]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述曝气管的曝气孔径包括:lmm、2mm、3mm或者4mmο
[0018]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述膜组件采用帘式中空纤维膜，对污水进行过滤且截流污染物。
[0019]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述进水系统包括:
[0020]进水箱，储存微污染的水作为实验用的水；
[0021]进水泵，将试验用的水输入到所述膜生物反应器系统中；
[0022]进水流量计，测量输入所述膜生物反应器系统的水量。
[0023]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述出水系统包括:
[0024]出水箱，储存实验后的水；
[0025]隔膜泵，将试验后的水输入到所述出水箱中。
[0026]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述膜生物反应器实验测试系统还包括:
[0027]压力表，检测所述膜生物反应器系统中的压力。
[0028]根据本实用新型的另一个方面，其中，所述曝气系统还包括:
[0029]鼓风机，通过管道与所述曝气管连接，向所述膜生物反应器系统输入压缩空气。
[0030]本实用新型实施例的有益效果在于:通过本实用新型的膜生物反应器实验测试系统，可以获得膜组件膜面附近的气液两相流的特性，由此可以对膜生物反应器内的流体力学特性进行优化设计。
[0031]参照下面的描述和附图，将清楚本实用新型的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本实用新型的特定实施方式，来表示实施本实用新型的原理的一些方式，但是应当理解，本实用新型的范围不受此限制。相反，本实用新型包括落入所附权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0032]参照以下附图，将更好地理解本实用新型的许多方面。附图中的组成部分不一定按比例绘制，重点在于清楚地例示出本实用新型的原理。为了便于例示和描述本实用新型的一些部分，可以将附图中的对应部分在尺寸上放大，例如，放大得相对于其他部分比在根据本实用新型实际制成的示例性设备中的要大。在本实用新型的一个图或实施方式中示出的部件和特征可以与一个或更多个其它图或实施方式中示出的部件和特征相结合。此外，在附图中，相同的标号在全部图中都标示对应的部分，并且可以用来标示一个以上实施方式中的相同或类似部分。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]所包括的附图用来提供对本实用新型的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，例示了本实用新型的优选实施方式，并与文字说明一起用来解释本实用新型的原理，其中对于相同的要素，始终用相同的附图标记来表示。
[0034]在附图中:
[0035]图1是本实用新型的膜生物反应器实验测试系统的一构成示意图；
[0036]图2是本实用新型的膜生物反应器系统的一结构示意图；[0037]图3是图2沿A-A’线的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0038]针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征使用。
[0039]应当强调的是，术语“包括”当在本说明书中使用时用来指所述特征、要件、步骤或组成部分的存在，但不排除一个或更多个其它特征、要件、步骤、组成部分或它们的组合的存在或增加。
[0040]本实用新型提供一种膜生物反应器实验测试系统。图1是本实用新型的膜生物反应器实验测试系统的一构成示意图，如图1所示，该膜生物反应器实验测试系统1000包括:膜生物反应器系统1001、曝气系统1002、激光系统1003、摄像系统1004以及同步器1005。
[0041]其中，膜生物反应器系统1001由角钢形成框架，四周由玻璃制成；在中间形成的空间中设置有膜组件；曝气系统1002设置于膜生物反应器系统1001的底部，包括一个或者多个曝气管；激光系统1003设置于膜生物反应器系统1001的一侧，对膜生物反应器系统1001进行照明；摄像系统1004设置于膜生物反应器系统1001的另一侧，对膜生物反应器系统1001形成的气液两相流进行拍摄；同步器1005连接激光系统1003和摄像系统1004，对激光系统1003和摄像系统1004进行同步。
[0042]如图1所示，由于膜生物反应器系统1001的四周由玻璃制成，因此可以拍摄到膜组件的膜面情况。如图1所示，膜生物反应器实验测试系统1001还可以包括:进水系统1006和出水系统1007。
[0043]其中，进水系统1006通过水管与膜生物反应器系统1001连接，从膜生物反应器系统1001底部的进水口将水输入到膜生物反应器系统1001 ;出水系统1007通过水管与膜生物反应器系统1001连接，输出膜生物反应器系统1001中的水。
[0044]在本实用新型中，可以通过研究膜生物反应器内曝气形成的气液两相流来控制膜污染；在浸没式膜生物反应器实验台架系统上，可以研究浸没式膜生物反应器内的气液两相流强化膜分离过程的作用机理，分析气液两相流不同流型对膜生物反应器内膜组件表面剪切作用的影响。
[0045]并且，实验测试系统基于粒子图像测速(PIV, Particle Image Velocimetry)技术，分析在反应器不同结构参数和曝气系统条件下气液两相流场的流体力学特性；在实验的基础上，以降低膜生物反应器的膜污染为目标，可以对膜生物反应器内流体力学特性进行优化设计。
[0046]在本实用新型中，膜生物反应器系统1001可以为池体；可以呈为扁长方体，例如规格为长X宽X高=1000X500X 1700mm。膜生物反应器系统1001由角钢形成框架，四面由玻璃制成，为PIV系统测量提供较好的照明和拍摄条件。并且，膜生物反应器系统1001的一侧可以留有6个取样口，底部正中央留有进水口。此外，为了观察气泡在膜面附近的运动形态，实验采用自来水替代活性污泥。
[0047]在本实用新型中，曝气系统可以采用单根曝气管曝气，可以设在膜生物反应器系统的底部，例如以一定间隔固定安装在膜组件的下端。在实验中，曝气孔径可以选择1_，2mm, 3mm, 4mm 等。
[0048]在本实用新型中，浸没式膜生物反应器系统1001及曝气系统1002的结构参数和运行条件可以见表1。
[0049]表1膜生物反应器及曝气系统的主要结构参数和运行条件
[0050]
【权利要求】
1.一种膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述膜生物反应器实验测试系统包括:
膜生物反应器系统，由角钢形成框架，四周由玻璃制成；在中间形成的空间中设置有膜组件； 曝气系统，设置于所述膜生物反应器系统的底部，包括一个或者多个曝气管； 激光系统，设置于所述膜生物反应器系统的一侧，对所述膜生物反应器系统进行激光照射； 摄像系统，设置于所述膜生物反应器系统的另一侧，对所述膜生物反应器系统形成的气液两相流进行拍摄； 同步器，连接所述激光系统和所述摄像系统，对所述激光系统和所述摄像系统进行同止/J/ O
2.根据权利要求1所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述膜生物反应器实验测试系统还包括: 进水系统，通过水管与所述膜生物反应器系统连接，从所述膜生物反应器系统底部的进水口将水输入到所述膜生物反应器系统； 出水系统，通过水管与所述膜生物反应器系统连接，输出所述膜生物反应器系统中的水。
3.根据权利要求1或2所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述膜生物反应器实验测试系统还包括: 图像处理系统，与所述摄像系统连接，对所述摄像系统拍摄的所述膜生物反应器系统中形成的气液两相流进行图像处理。
4.根据权利要求1或2所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述曝气管设置于所述膜组件的下端，且以一定间隔进行设置。
5.根据权利要求1或2所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述曝气管的曝气孔径包括:1mm、2mm、3mm或者4mm。
6.根据权利要求1或2所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述膜组件采用帘式中空纤维膜，对污水进行过滤且截流污染物。
7.根据权利要求2所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述进水系统包括: 进水箱，储存微污染的水作为实验用的水； 进水泵，将试验用的水输入到所述膜生物反应器系统中； 进水流量计，测量输入所述膜生物反应器系统的水量。
8.根据权利要求2所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述出水系统包括: 出水箱，储存实验后的水； 隔膜泵，将试验后的水输入到所述出水箱中。
9.根据权利要求2所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述膜生物反应器实验测试系统还包括: 压力表，检测所述膜生物反应器系统中的压力。
10.根据权利要求1或2所述的膜生物反应器实验测试系统，其特征在于，所述曝气系统还包括: 鼓风机，通过管道与所述曝气管连接，向所述膜生物反应器系统输入压缩空气。
【文档编号】G01M10/00GK203490055SQ201320544625
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】李春丽, 田瑞, 邱广明, 邢世录, 陶中兰, 文佳龙 申请人:内蒙古工业大学