专利名称：恒液位虹吸自流浸没式膜滤池及其产水方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理常用构筑物，具体涉及一种浸没式膜滤池，特别涉及一种恒液位虹吸自流浸没式膜滤池。
背景技术：
水处理构筑物中传统滤池通常是以砂、煤等颗粒状填料作为过滤介质的。滤池的形式多种多样，目前以可以控制过滤速度的均粒厚层滤料的滤池应用较为广泛，处理效果较好。膜技术是21世纪的水处理工艺，尤其以微滤、超滤膜在市政工程水处理中应用最为广泛，浸没式膜是其中常用的一种。以浸没式膜为过滤介质的滤池称为膜滤池。由于膜滤池配套设备相对简单，单池水量相对较大，对来水水质要求不高等优点，被广为采用。由于膜制作材料、制作工艺及成本等因素，膜通量往往取值较大，跨膜压差也较大，特别是在冬季水温降低，跨膜压差更大，产水量减小，因此目前国内外采用的膜滤池均采用水泵“抽吸”的方式克服跨膜压差。随着膜技术的发展，膜的生产成本大为降低，特别是国产大通量、低压差、低成本的膜技术日益成熟，使得利用虹吸自流克服膜压差取代传统的泵抽吸成为可能。这样可以大大降低因水泵运行带来的无效能耗，减少设备投资和运行维护工作。为适应冬季水温较低(如北方地区)的使用条件，还可以在产水管调节阀门处并联一旁路设有切换阀门及水泵，可以根据需要虹吸自流或切换为泵抽吸。这样一年之中仍可以在大部分时间内以虹吸自流运行，仍可大大节省能耗，减小水泵机械磨损。
发明内容
本发明的目的是提供一种恒液位虹吸自流浸没式膜滤池，利用大通量低压差膜的特点，以较小的水位高差，克服跨膜压差，取得预期的产水量，并能进行恒液位恒通量控制。为了实现这一目的，本发明的技术方案为一种恒液位虹吸自流浸没式膜滤池，包括进水总渠，与进水总渠连接的进水室，与进水室连接的膜滤池，膜滤池内设有浸没式膜组件，浸没式膜组件与产水管连接，产水管穿出膜滤池后与出水室连接，出水室与出水总渠连接，其特征在于进水室与膜滤池之间通过进水堰连接，出水室与出水总渠之间设有出水堰，进水堰的高度高于出水堰的高度，膜滤池设有液位仪，产水管设有受液位信号控制的调节阀门。根据本发明的一个实施例，滤池进水堰高于出水堰I. 5^5m,以获得较大的水头差。产水管一端穿过膜滤池池壁后与浸没式膜组件连接，产水管另一端与出水室的底部连接。本发明还可以在产水管上并联旁路，并设置切换阀门及水泵。进水总渠与多个膜滤池的进水室连接，每个进水室均通过进水堰与一个膜滤池连接，每个膜滤池内均设有浸没式膜组件，每个膜滤池内的浸没式膜组件均通过产水管与一个出水室连接，多个膜滤池的出水室均通过出水堰与出水总渠连接。各膜滤池的进水堰堰顶标高一致，各膜滤池的出水堰堰顶标高一致，堰后产生跌水，以均衡各滤池分担的处理水量。本发明的另一目的是提供一种恒液位虹吸自流浸没式膜滤池的产水方法，利用大通量低压差膜的特点，以较小的水位高差，克服跨膜压差，取得预期的产水量，并能进行恒液位恒通量控制为了实现这ー目的，本发明的技术方案如下一种恒液位虹吸自流浸没式膜滤池的产水方法，其特征在干原水通过进水总渠进入单池进水室后，通过进水溢流堰进入膜滤池，滤后水通过产水管进入到出水室后，通过出水堰进入出水总渠，膜滤池设有液位仪，产水管设置由液位仪液位信号控制的调节阀门；当滤池内液位连续升高，高于液位上限，说明出水小于进水，则控制阀门开大ー个刻度，反之当滤池内液位连续降低，低于液位下限，则关小一个刻度，以实现池内液位恒定，进而实现膜滤池恒液位等速过滤。本发明同时将传统砂滤池设置进水堰以均衡各滤格之间待滤水量加上恒液位控制以保证过滤速度恒定的理念引入到膜滤池，形成恒液位虹吸自流膜滤池。与目前单纯靠泵抽吸的浸没式膜滤池相比，本发明可以大大筒化所配置的设备，节省水泵无效能耗。即使低温条件必须并联水泵抽吸，也可以大大減少泵运行时间，減少泵磨损。本发明特别适用于老水厂扩建和改造，可在取代砂滤池的条件下与原有高程系统匹配，充分利用现有进出水厂水位高差实现虹吸自流，节省能耗。如冬季产水量不足或需要提高产水量时，本发明也可并联接入抽吸水泵，可以实现虹吸自流和泵抽吸切换运行。
图I为本发明一实施例的单格平面图(单ー的虹吸自流)。图2为本发明一实施例的单格平面图(并联转子泵可自行控制流量)。图3为本发明一实施例的单格平面图(并联离心泵仍要通过阀门控制液位)。图4为图I的A-A剖面图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步描述。如图I所示实施例为膜滤池的ー个单池，池长8400mm，宽3800mm，内设双排共8列浸没式超滤膜组件，每ー组件膜面积约2520m2 (外径)，总膜面积20160m2，设计过膜通量30 l/m2h，单格设计产水量约1.45万m3/d，设计通量时跨膜压差约2 3m。各组膜通过产水支管连接到产水管上，产水管管径DN400，产水管上设置DN400带位置控制器的电动或气动阀门，最高点设置DN50抽真空管和阀，滤池进出水堰高差3 3. 5m。进水采用闸板阀，尺寸400 X 400mm，排水采用闸板阀，尺寸500X600mm。图2为在图I实施例基础上并联了带变频调速的转子泵，泵流量约610m3/h，扬程约10m，其中吸程大于5m。产水管7分为2路，一路设调节阀门后接入出水室，另一路设切换阀门及转子泵，泵出水管可直接接入出水室出水堰之前。图3为图I实施例基础上并联带变频调速的离心泵，泵流量约610m3/h，扬程约10m，其中吸程大于4m。离心泵并联方式区别于容积泵，在产水管7上分开2路，其中一路仅设切换阀，另一路设切换阀及离心泵，2路汇并成I路后再设调节阀，再进入出水室，均利用调节阀做到恒液位过滤。膜滤池5的进水总渠I设置进水阀2，进入单池进水室3，通过进水溢流堰4进入滤池5。滤池5内设置浸没式膜组件6，膜产水进入产水管7，进入到出水室8，通过出水堰9进入出水总渠10。产水管7通过抽真空管14抽气后形成产水通路，产水管7上抽真空管14之后设置调节阀门11。滤池5通过设置排水阀门12进入到排水总渠13，以便排除废水。每格滤池设置液位仪15，通过液位信号控制调节阀门11的开启度。本发明还可以在产水管上并联旁路，以设置切换阀门及水泵。根据选用转子泵或离心泵不同，产水管上设旁路可以有两种连接方法采用转子泵时，其抽吸流量可以由变瓶调速装置控制，旁路可以在调节阀门前接出，设置切换阀门及转子泵后可直接接入出水室，调节阀门仅在自流产水时起作用；若采用离心泵，则可以借用调节阀门以恒定液位的方式控制产水量，产水管先分开两路，其中一路设切换阀及离心泵，另一路设切换阀，两路汇并成一路后再设调节阀门接入出水室。采用转子泵的系统(见图2)在产水管7上设旁通，通过切换阀门16及转子泵17进入到出水室8。关闭调节阀11，打开切换阀16，开启转子泵17，由变频调速控制转子泵转速，控制产水量。采用离心泵的系统(见图3)在产水管上先分开2路，分别设切换阀门16，一路分管设离心泵17，2路分管汇总后再设置调节阀11，进入到出水室8，通过开关某一切换阀17，选择虹吸自流还是开启水泵抽吸，均通过控制调节阀11控制产水量。本发明中不涉及膜滤池膜组件的拆装、膜反冲洗、化学清洗等等其它方面，可按通常的方式设置。本发明中，进水堰高于出水堰，其高差即为虹吸自流的动力之源，产水管上设置带位置控制器的电动或气动蝶阀，在液位信号的控制下实现阀门开度调节。调节方式以事先设定的液位为基准，波动范围为±50mm，当滤池内液位连续升高，高于基准线50mm，说明出水小于进水，则控制阀门开大一个刻度，反之当滤池内液位连续降低，低于基准线50mm，则关小一个刻度，以实现池内液位恒定，进而实现膜滤池恒液位等速过滤。单格滤池刚开始投入运行时调节蝶阀起始开启角度一般设为15° 20°，调节刻度一般以90°的f 2%为一个刻度，由液位信号闭环控制。滤池进水堰顶部高于出水堰I. 5^5m,以获得较大的水头差。为减少膜丝内及产水管内的真空度。产水管从池壁穿出滤池(可在过滤水位以下)。产水管最高点设置抽真空管，起到真空引水并排除积气作用，真空引水管应安装在控制阀门之前的最高点。当调节阀门开到开启上限时(如大于65度)，应当切换成泵抽吸。采用转子泵的膜滤池应关闭调节阀，同时打开切换阀及转子泵，由变频调速调节泵的抽吸量控制滤速；而采用离心泵的膜滤池则可以开关2只切换阀开启离心泵抽吸，此时仍要控制调节阀门开度控制滤速。本发明的关键是膜滤池设置进、出水堰，并在产水管上设置控制阀门，利用进出水堰的高差虹吸自流，并通过控制阀门控制池内液位恒定，以达到恒通量过滤目的。本发明的优点在于不设抽吸水泵，可充分利用系统的水头差虹吸自流，并且控制方式十分简单成熟，不光设备大大简化，管理方便且节能效果十分明显。在气、水冲洗及化学清洗前可继续过滤降低池内水位，以节省水耗，减少鼓风机能耗。本发明考虑到冬季水温较低膜通量减小，可通过产水管上设置并联的旁路系统设置抽吸水泵，通过阀门切换即可用水泵抽吸以提高产水量。这样虽然设备增加，但仍可以在部分季节部分时段以虹吸自流方式运行，避免了原来膜滤池单纯水泵抽吸系统中水泵不 得不运行而带来的无为的能耗损失及水泵机械磨损。由于常用的水泵有转子泵(也称容积泵)和离心泵两种，转子泵可以通过变频调速达到直接控制产水量的目的，而离心泵流量不仅与转速有关还和扬程有关。因此本发明针对并联不同形式水泵提出了不同的连接管路及控制、切换阀门连接方式。
权利要求
1.一种恒液位虹吸自流浸没式膜滤池，包括进水总渠，与进水总渠连接的进水室，与进水室连接的膜滤池，膜滤池内设有浸没式膜组件，浸没式膜组件与产水管连接，产水管穿出膜滤池后与出水室连接，出水室与出水总渠连接，其特征在于进水室与膜滤池之间通过进水堰连接，出水室与出水总渠之间设有出水堰，进水堰的高度高于出水堰的高度，膜滤池设有液位仪，产水管设有受液位仪液位信号控制的调节阀门。
2.按权利要求I所述的膜滤池，其特征在于滤池进水堰高于出水堰I.5 5m。
3.按权利要求I所述的膜滤池，其特征在于产水管一端穿过膜滤池池壁后与浸没式膜组件连接，产水管另一端与出水室的底部连接。
4.按权利要求I所述的膜滤池，其特征在于在产水管上并联旁路，并设置切换阀门及水泵。
5.按权利要求4所述的膜滤池，其特征在于在产水管分开两路，其中一路设调节阀门并接入出水室，另一路设切换阀及转子泵也直接接入出水室。
6.按权利要求4所述的膜滤池，其特征在于在产水管分开两路，其中一路设切换阀及离心水泵，另一路设切换阀，两路汇并成一路后再设调节阀门阀接入出水室。
7.按权利要求1飞中任一项所述的膜滤池，其特征在于进水总渠与多个膜滤池的进水室连接，每个进水室均通过进水堰与一个膜滤池连接，每个膜滤池内均设有浸没式膜组件，每个膜滤池内的浸没式膜组件均通过产水管与一个出水室连接，多个膜滤池的出水室均通过出水堰与出水总渠连接。
8.一种恒液位虹吸自流浸没式膜滤池的产水方法，其特征在于原水通过进水总渠进入单池进水室后，通过进水堰进入膜滤池，滤后水通过产水管进入到出水室后，通过出水堰进入出水总渠，进水堰的高度高于出水堰的高度；膜滤池设有液位仪，产水管设置由液位仪液位信号控制的调节阀门，当膜滤池内液位连续升高，高于液位上限，说明出水小于进水，则控制阀门开大一个刻度，反之当滤池内液位连续降低，低于液位下限，则关小一个刻度，以实现池内液位恒定，进而实现膜滤池恒液位等速过滤。
9.如权利要求8所述的产水方法，其特征在于产水管分开两路，其中一路设调节阀门并接入出水室，另一路设切换阀及转子泵也直接接入出水室时，当调节阀门开到开启上限时，关闭调节阀门，同时打开切换阀及转子泵，由变频调速调节泵的抽吸量控制滤速。
10.如权利要求8所述的产水方法，其特征在于产水管分开两路，其中一路设切换阀及离心水泵，另一路设切换阀，两路汇并成一路后再设调节阀门阀接入出水室时，当调节阀门开到开启上限时，开关所述2只切换阀开启离心泵抽吸，同时控制调节阀门开度控制滤速。
全文摘要
本发明涉及一种恒液位虹吸自流浸没式膜滤池，其特征在于进水室与膜滤池之间通过进水堰连接，出水室与出水总渠之间设有出水堰，进水堰的高度高于出水堰的高度，膜滤池设有液位仪，产水管设有受液位信号控制的调节阀门。本发明利用进、出水堰高差，实现虹吸自流，利用进水堰均衡各滤格分配的水量，利用液位仪控制调节阀门的开度实现恒液位等滤速过滤。本发明的优点在于不设抽吸水泵，可充分利用系统的水头差虹吸自流，并且控制方式十分简单成熟，不光设备大大简化，管理方便且节能效果十分明显。本发明可用于新建水厂，也可用于老水厂的改扩建中与原系统高程匹配。
文档编号C02F1/44GK102616888SQ201110029030
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者吴国荣, 张增荣, 许嘉炯, 邬亦俊, 郑国兴, 郑志民, 雷挺 申请人:上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司