一种负压浸没式膜化学反应器的制作方法

本申请涉及废水处理领域，具体而言，涉及一种负压浸没式膜化学反应器。

背景技术：

工业废水来源复杂，其中的污染物种类繁多，处理难度大，如果大量未经充分处理的废水被排入河流、湖泊等水体中，会造成重金属进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。膜化学反应器是将化学反应技术与膜分离工艺加以结合，通过膜分离技术进一步加强化学反应强度，使化学反应更彻底，经过膜化学反应器处理的产水水质极大优于传统沉淀过滤工艺处理后的水质。

目前的膜化学反应器主要是正压式，是将过滤膜安装在罐体内，采用一定压力使待处理的水通过过滤膜起到过滤的作用。但由于此种方式的罐体是承压的，且待处理的水多数为强酸或强碱，因此就要求罐体材质的强度和耐腐蚀性要高，因此制作成本比较高；而且由于罐体需要承压，罐体的尺寸及水处理规模就受到了一定的限制。另外，现有的膜化学反应器多是在罐体底部安装曝气装置，用于去除过滤膜表面的滤饼，但此种方式不可能保证每根膜丝附着的污染物都能被气泡冲刷掉，因此处理效果不是很理想。

技术实现要素：

本申请实施例的目的在于提供一种负压浸没式膜化学反应器，其制造成本低，处理规模灵活，能够有效去除过滤膜上的污染物。

本申请实施例提供了一种负压浸没式膜化学反应器，其包括敞开式池体，以及多个垂悬设置于池体内的微滤膜组件，每个微滤膜组件中空，且底部封闭，所有微滤膜组件的顶部通过第一管路与池体外的产水箱连通，且第一管路上设置有自吸泵，产水箱还通过第二管路与微滤膜组件的顶部连通，且第二管路上设置有反冲泵。

在上述实现过程中，将垂悬设置的微滤膜组件浸没于待处理的废水中，通过自吸泵产生一定的负压，使微滤膜组件外的废水经过微滤膜组件过滤，废水中的各类杂质及微生物被微滤膜组件截留在膜丝表面形成滤饼，过滤出来的产水由顶部泵入产水箱中；定期将产水箱中的产水通过反冲泵往微滤膜组件内泵入，有效将微滤膜组件膜丝表面形成的滤饼的剥离。该负压浸没式膜化学反应器的池体是敞开式结构，池体无需承受压力；而且能够处理的规模与金属材质的罐体相比大大提高，因此制作成本可大大降低，处理规模灵活；该装置无需曝气装置，去除滤饼的工艺简单，而且利用产水反冲可有效的去除微滤膜组件每根膜丝表面形成的滤饼，减少了膜丝上污染物的形成，确保后续处理单元稳定运行，保持系统稳定运行。

在一种可能的实现方式中，池体设有用于通入废水的进水口；池体位于微滤膜组件下方的位置设有用于排出反冲水的反冲排水口。

在上述实现过程中，在池体设置进水口，用于将待处理的废水通入池体内；在池体设置反冲排水口，用于反冲时将池体中的反冲污水排出。

在一种可能的实现方式中，池体的底部设有排泥口；可选地，池体的底部为锥体式结构，锥体底部设有排泥口。

在上述实现过程中，反冲掉的滤饼沉降在底部，在池体的底部设置排泥口，用于将滤饼排出；锥体式结构方便微滤膜组件过滤后形成的滤饼沉降于内，再通过排泥口。

在一种可能的实现方式中，池体内还设有液位计。

在上述实现过程中，在池体内部设有液位计，用于控制池体内的水位，防止水位过高或过低。

在一种可能的实现方式中，还包括固定于池体内且位于微滤膜组件上的固定壳体，每个微滤膜组件的顶部固定于固定壳体上，且中空处与固定壳体内部连通，固定壳体通过第一管路与产水箱连通。

在上述实现过程中，微滤膜组件直接安装在固定壳体上，结构简单，就能将微滤膜组件垂悬安装于池体内，使第一管路与固定壳体内连通，就能使微滤膜组件的顶部通过固定壳体与第一管路连通，从而实现微滤膜组件的顶部与产水箱连通。

在一种可能的实现方式中，还包括原水箱，原水箱设有进水口、加药口、排水口以及出水口，进水口用于补充待处理的废水，加药口用于投加药剂，排水口用于排出废水，出水口通过原水管路与池体连通，管路上设置有原水泵。

在上述实现过程中，通过进水口往原水箱内补充待处理的废水，通过加药口往原水箱内的废水添加药剂进行化学反应，出水口通过原水管路与池体连通，管路上的原水泵启动，就能将原水箱内经过化学反应的废水泵入池内进行过滤处理，用于进一步加强化学反应强度，使化学反应更彻底。

在一种可能的实现方式中，微滤膜组件的过滤孔径为0.1-10μm，材质为含氟类材料。

在上述实现过程中，过滤孔径为0.1-10μm的微滤膜组件的过滤效果好，含氟类材料制成的微滤膜组件膜丝表面光滑，且微滤膜组件底端无固定装置，柔软的形态可以使膜丝上形成的滤饼快速有效的剥离。

在一种可能的实现方式中，微滤膜组件为袋式或管式，外径为3-30毫米。

在上述实现过程中，袋式或管式的微滤膜组件中空，底端封闭，就能使微滤膜组件外的废水通过微滤膜组件实现过滤，外径为3-30毫米的微滤膜组件的过滤面积合适，过滤效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请第一实施例提供的一种负压浸没式膜化学反应器的结构示意图；

图2为图1中固定壳体部分的结构示意图；

图3为图2中a部分的局部放大图；

图4为本申请第二实施例提供的一种负压浸没式膜化学反应器的结构示意图。

图标：100-负压浸没式膜化学反应器；110-池体；120-微滤膜组件；121-第一管路；122-自吸泵；130-产水箱；141-第二管路；142-反冲泵；161-排水管道；162-排水泵；163-集水槽；164-排泥管道；165-排泥泵；166-集泥槽；170-固定壳体；171-上板；172-下板；173-围板；174-通孔；175-边沿；176-固定件；200-负压浸没式膜化学反应器；210-原水箱；211-进水口；212-加药口；213-排水口；214-原水管路；215-原水泵；221-产水排出口；222-底渣排出口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

第一实施例

请参看图1，本实施例提供的一种负压浸没式膜化学反应器100，其包括敞开式池体110，以及多个垂悬设置于池体110内的微滤膜组件120，每个微滤膜组件120中空，且底部封闭，所有微滤膜组件120的顶部通过第一管路121与池体110外的产水箱130连通，且第一管路121上设置有自吸泵122，产水箱130还通过第二管路141与微滤膜组件120的顶部连通，且第二管路141上设置有反冲泵142。以下对本实施例中的各部件及连接关系进行详细说明。

本实施例中，池体110设有用于通入废水的进水口(图未示)，进水口一般位于池体110的侧面且位于微滤膜组件120下方的位置，这样一来，通入的废水按照由下至上的流动方式通过微滤膜组件120过滤。池体110位于微滤膜组件120下方的位置设有用于排出反冲水的反冲排水口，利用产水箱130的产水对微滤膜进行反冲洗后产生反冲水可以自然流向反冲排水口排出，为了使反冲水快速排出，本实施例中，反冲排水口还连接有排水管道161，排水管道161上设置有排水泵162，用于将反冲水自动泵入池体110外的集水槽163内。为了使反冲掉的滤饼聚集在一起排出，池体110的底部为锥体式结构，锥体式结构的底部设有排泥口，为了滤饼快速排出，本实施例中，排泥口还连接有排泥管道164，排泥管道164上设置有排泥泵165，用于将聚集在椎体式结构的滤饼自动泵入池体110外的集泥槽166内。在本申请的另外一些实施例中，池体110内还设有液位计。

为了实现所有微滤膜组件120的垂悬安装，负压浸没式膜化学反应器100还包括固定于池体110内且位于微滤膜组件120上的固定壳体170，每个微滤膜组件120的顶部固定于固定壳体170上，且中空处与固定壳体170内部连通，固定壳体170通过第一管路121与产水箱130连通。

本实施例中所采用的微滤膜组件120为帘式膜组件，微滤膜组件120是由过滤膜制作而成的，形式为上端集水、中空、下端封口，且呈自由松散状态的结构。具体的，微滤膜组件120一般为袋式或管式，外径为φ3-φ30毫米，可选为φ10-φ20毫米，作为一种可选的实施例，微滤膜组件120的外径为φ3毫米、φ7毫米、φ10毫米、φ15毫米、φ20毫米、φ25毫米或φ30毫米或任意两个值之间的中间值。通常情况下，微滤膜组件120的过滤孔径为0.1-10μm，比如为0.1μm、0.3μm、0.5μm、0.7μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm或任意两个值之间的中间值，具体的过滤孔径以待过滤废水的成分确定；微滤膜组件120的材质一般为含氟类材料，材质具体可选为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，ptfe)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ethylene-chlorotrifluoroethylenecopolymer，ectfe)。

为了使微滤膜组件120垂悬安装并实现过滤功能，可以按照授权公告号cn207546240u公开的方式实现，具体的，固定壳体170包括膜壳、膜丝分布板、填充物，微滤膜组件120对应中空纤维膜丝；还可以按照其他方式实现。

本实施例中，参见图2和图3所示，为了使所有微滤膜组件120的中空处都与固定壳体170的内部连通，固定壳体170包括上板171、下板172和围板173组成的中空式结构，上板171可以拆卸，只需要保证固定壳体170的底部(浸入废水中的部分)封闭即可；微滤膜组件120安装于下板172，上板171设有与第一管路121连通的产水口。

为了使微滤膜组件120能够快速垂悬安装于固定壳体170上，固定壳体170的下板172设置有与微滤膜组件120一一对应的通孔174，每个通孔174向固体壳体内部凸起形成边沿175，每个微滤膜组件120的顶部穿过对应的通孔174，并固定悬挂在边沿175上，需要使微滤膜组件120的中空处与固定壳体170内连通，同时微滤膜组件120的过滤膜包裹边沿175，避免废水中的污染物未经过滤直接进入通孔174进而进入固定壳体170内。具体的，管式或袋式微滤膜组件120的顶部穿过通孔174，并向外翻折覆盖通孔174的边沿175，再通过形状与边沿175相匹配的固定件176固定在边沿175上。本实施例中的边沿175为圆筒状，固定件176也为圆筒状，且圆环形圆环底面设置有凹槽，该凹槽刚好可以卡在对应的边沿175上，从而将微滤膜组件120的顶部固定在边沿175上并相对密封(水必须通过过滤膜)，为了进一步保证固定件176的密封效果，固定件176的凹槽内设置有相对设置的卡扣边，用于夹住位于凹槽内的边沿175，相应的，边沿175还可以设置使卡扣边定位的凹陷边；固定件176安装到位后，所有固定件176上还可以设置有压板，压板用于压住固定件176，使固定件176牢牢卡住对应的边沿175从而固定微滤膜组件120，避免固定件176因浮力上浮导致其脱离对应的边沿175而导致固定件176的密封效果失效。本实施例通过固定壳体170和固定件176的结构设计实现微滤膜组件120的安装，且安装方法简单，每个微滤膜组件120的产水均能够通过产水口与第一管路121连接，操作简单，无需考虑固定壳体170和池体110的整体密封问题。

本实施例中微滤膜组件120的安装方法为：拆掉上板171，将微滤膜组件120的底部由池体110的敞口向下穿过下板172上对应的通孔174，直至微滤膜组件120的顶部刚好位于边沿175上，再将微滤膜组件120顶部的过滤膜向外翻转包裹边沿175，将固定件176的凹槽卡住覆盖有过滤膜的边沿175。

请参看图1(图中管路上的箭头表示水的流向)，本实施例还提供一种基于上述的负压浸没式膜化学反应器100的废水处理方法，其包括以下步骤：

通过进水口往池体110内通入待处理的废水，使废水浸没微滤膜组件120，一般需要浸没边沿175；

开启自吸泵122产生负压，使池体110内位于微滤膜组件120外的废水经过微滤膜组件120过滤后得到产水，并通过第一管路121泵入产水箱130中。

当需要清理微滤膜组件120时，先通过反冲排水口排出池体110内的废水，使微滤膜组件120完全露出水面，再开启反冲泵142，将产水箱130的产水通过第二管路141泵入微滤膜组件120内，冲洗掉微滤膜组件外表面的污染物，反冲水通过反冲排水口排出，污染物聚集在池体110底部，并通过排泥口排出。

第二实施例

请参看图1和图4，本实施例提供的一种负压浸没式膜化学反应器200，其结构与第一实施例的结构大致相同，具体的，本实施例的负压浸没式膜化学反应器200包括原水箱210、池体110、固定壳体170、自吸泵122、反冲泵142，以及多个垂悬设置于池体110内固定壳体170的微滤膜组件120。下面就该装置的构成、各个部件连接关系及功能进行详细说明。

其中，原水箱210设有进水口211、加药口212、排水口213以及出水口，进水口211用于补充待处理的废水，加药口212用于投加药剂，排水口213用于排出废水，出水口通过原水管路214与池体110连通，管路上设置有原水泵215。

池体110为顶部敞开式，池体110内顶部固定设置有固定壳体170，固定壳体170的下板172垂悬安装有多个微滤膜组件120，固定壳体170的下板172设有产水口，产水口与第一管路121连通。池体110的侧面设有用于通入废水的进水口211，进水口211与原水箱210的出水口通过管路连通；池体110位于微滤膜组件120下方的位置设有用于排出反冲水的反冲排水口213；池体110的底部为锥体式结构，锥体底部设有排泥口。

微滤膜组件120的顶部固定于固定壳体170上，且中空处与内部连通，固定壳体170通过第一管路121与产水箱130连通。具体的，固定壳体170的上板171设有产水口，用于与第一管路121连通。

微滤膜组件120的顶部产水、中空，且底部封闭，微滤膜组件120的顶部与固定壳体170的内部连通，固定壳体170的产水口通过第一管路121与池体110外的产水箱130连通。

产水箱130设有进水口211，该进水口211与产水口通过第一管路121连通，且第一管路121上设置有自吸泵122，自吸泵122通过抽吸将微滤膜组件120过滤出来的水泵入产水箱130。产水箱130的侧面底部设有反冲水口，反冲水口通过第二管路141与产水口连通，第二管路141上设置有反冲泵142，反冲泵142的出水口与微滤膜组件120和自吸泵122之间的产水管路进行连接，反冲泵142将产水箱130内的水泵入微滤膜组件120。产水箱130的侧面顶部和底部还分别设置有用于排出产水的产水排出口221和底渣排出口222。

本实施例提供了一种基于上述的负压浸没式膜化学反应器100的废水处理方法，其包括以下步骤：

启动原水泵215，将原水箱210内投加了药剂的废水泵入池体110内，使废水浸没微滤膜组件120；

开启自吸泵122产生负压，使微滤膜组件120外的废水经过微滤膜组件120过滤后得到产水，并泵入产水箱130中。

当需要清理微滤膜组件120时，开启反冲泵142，将产水箱130的产水泵入微滤膜组件120内，冲洗掉微滤膜组件外表面的污染物。

采用负压浸没式膜化学反应器100的废水处理方法工艺简单，待处理的废水通过原水泵215打入池体110内，通过自吸泵122在一定的负压下将微滤膜组件120过滤出来的产水泵入产水箱130中，废水中的各类杂质及微生物被为微滤膜组件120截留在膜丝表面，产水箱130中的产水定时通过反洗泵将膜丝表面形成的滤饼有效的剥离。剥离下来的滤饼定时通过膜化学反应器中的排泥口进行排出。由于池体110是敞开式结构，无需承受过多的压力，其池体110内几乎不需要金属元件，处理规模比金属材质的罐体可以大大提高，因此制作成本可大大降低。

综上所述，本申请实施例的负压浸没式膜化学反应器，其制造成本低，处理规模灵活，能够有效去除过滤膜上的污染物。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。