本實(shí)用新型屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

膜生物反應(yīng)器(Membrane bioreactor,MBR)是將傳統(tǒng)生物處理與膜分離技術(shù)相結(jié)合而成的一種高效污水處理裝置，以膜組器取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，膜組器是其中起泥水分離作用的單元。膜生物反應(yīng)器與傳統(tǒng)活性污泥法相比，具有出水水質(zhì)好、工藝流程短、占地面積少、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)。在當(dāng)前水資源緊缺、污水回用困難的情況下，MBR的優(yōu)勢(shì)越發(fā)凸顯，已經(jīng)成為污水處理首選技術(shù)之一。

雖然MBR在污水處理和回用中的應(yīng)用日益增多，但MBR技術(shù)存在構(gòu)型設(shè)計(jì)規(guī)范缺乏、運(yùn)行能耗高、膜污染及工程放大難等問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙著其普及、推廣和規(guī)?；瘧?yīng)用。有研究表明，MBR流場(chǎng)特征直接影響膜面剪切強(qiáng)度和剪切均勻性，是影響能耗及膜污染的主要因素之一，通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)(computational fluid dynamics,CFD)模擬和粒子成像測(cè)速(Particle image velocimetry,PIV)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，從膜組器及膜池的流場(chǎng)分布特征方面進(jìn)行研究，在短時(shí)間內(nèi)可得到豐富的信息。膜生物反應(yīng)器流場(chǎng)模擬與流態(tài)測(cè)試技術(shù)過(guò)程為采用CFD對(duì)MBR膜池和膜組器的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并利用PIV技術(shù)實(shí)施流場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與繪圖，提高模型的準(zhǔn)確性與應(yīng)用性。利用兩項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合最終實(shí)現(xiàn)膜組器構(gòu)型的設(shè)計(jì)改進(jìn)、操作參數(shù)優(yōu)化，以及MBR工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

CFD是一個(gè)隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的數(shù)值模擬工具，是通過(guò)數(shù)值方法求解流體力學(xué)控制方程，得到流場(chǎng)的離散的定量描述，并以此預(yù)測(cè)流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科，因其具有資金投入少、計(jì)算速度快、信息完備、仿真能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航天、汽車、水利、化工和環(huán)境工程等諸多工程領(lǐng)域技術(shù)與設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)。為確保CFD模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。CFD模擬結(jié)果的驗(yàn)證方法有多種，其中PIV技術(shù)由于能測(cè)量全流場(chǎng)的瞬態(tài)速度、測(cè)量精度高、對(duì)流場(chǎng)無(wú)干擾，是CFD模擬的主要驗(yàn)證手段之一，目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模MBR的流場(chǎng)驗(yàn)證。工業(yè)規(guī)模的MBR由于湍動(dòng)更強(qiáng)，PIV捕捉不同尺度的湍流、渦流難度更大，存在的挑戰(zhàn)主要包括多相流迭代算法優(yōu)化、高激光強(qiáng)度與氣泡光反射矛盾協(xié)調(diào)、相機(jī)拍攝速度和分辨率的配合、反應(yīng)器透光部位選擇與處理。開(kāi)展基于CFD和PIV的規(guī)?；ど锓磻?yīng)器的膜組件構(gòu)型和操作參數(shù)的優(yōu)化研究，既是研究方法上的創(chuàng)新，也是實(shí)現(xiàn)MBR低能耗化的有效途徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的諸多問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試裝置，包括測(cè)試箱體、膜組器、產(chǎn)水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和藥洗系統(tǒng)；其中，

所述測(cè)試箱體為矩形結(jié)構(gòu)，用于放置膜組器，以及膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試；

所述膜組器包括膜組器主體以及與所述膜組器主體連接的膜組器產(chǎn)水口和膜組器進(jìn)氣口；

所述產(chǎn)水系統(tǒng)包括與所述膜組器產(chǎn)水口連通的產(chǎn)水管以及與所述產(chǎn)水管連通的循環(huán)回水管、真空抽吸泵、閥門(mén)、負(fù)壓表和液體流量計(jì)；

所述曝氣系統(tǒng)包括與所述膜組器進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣管以及與所述進(jìn)氣管連通的鼓風(fēng)機(jī)、氣體流量計(jì)和閥門(mén)；

所述藥洗系統(tǒng)包括儲(chǔ)藥罐以及分別與所述儲(chǔ)藥罐頂部和下部連通的進(jìn)水管和加藥管，所述進(jìn)水管與所述循環(huán)回水管連通，所述加藥管與所述產(chǎn)水管連通。

優(yōu)選地，所述測(cè)試箱體頂部開(kāi)口，相鄰四個(gè)側(cè)面設(shè)有加強(qiáng)筋，其中兩個(gè)相鄰側(cè)面上有拍攝視窗，并鑲嵌玻璃；所述測(cè)試箱體一側(cè)設(shè)有注水口。

優(yōu)選地，所述閥門(mén)包括手動(dòng)閥門(mén)和電磁閥，用于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和/或自動(dòng)控制。

優(yōu)選地，所述循環(huán)回水管的一端設(shè)有回水出口，所述回水出口為多孔穿孔管，置于所述測(cè)試箱體頂部，與所述測(cè)試箱體內(nèi)的液位平行布置。

優(yōu)選地，所述測(cè)試箱體下部設(shè)有放水管，所述循環(huán)回水管連通排水管；所述放水管和所述排水管上均設(shè)有閥門(mén)。

優(yōu)選地，所述曝氣系統(tǒng)還包括旁通支路，所述旁通支路上設(shè)有閥門(mén)，用于調(diào)節(jié)氣體流量實(shí)現(xiàn)高低交替曝氣。

優(yōu)選地，所述藥洗系統(tǒng)的加藥管連通計(jì)量泵和液體流量計(jì)。

如上所述，本實(shí)用新型的膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試裝置，具有以下有益效果：

該膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試裝置，包括測(cè)試箱體、膜組器、產(chǎn)水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和藥洗系統(tǒng)；其中，所述測(cè)試箱體為矩形結(jié)構(gòu)，用于放置膜組器，與膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試；所述膜組器包括膜組器主體以及與所述膜組器主體連接的膜組器產(chǎn)水口和膜組器進(jìn)氣口；所述產(chǎn)水系統(tǒng)包括與所述膜組器產(chǎn)水口連通的產(chǎn)水管以及與所述產(chǎn)水管連通的循環(huán)回水管、真空抽吸泵、閥門(mén)、負(fù)壓表和液體流量計(jì)；所述曝氣系統(tǒng)包括與所述膜組器進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣管以及與所述進(jìn)氣管連通的鼓風(fēng)機(jī)、氣體流量計(jì)和閥門(mén)；所述藥洗系統(tǒng)包括儲(chǔ)藥罐以及分別與所述儲(chǔ)藥罐頂部和下部連通的進(jìn)水管和加藥管，所述進(jìn)水管與所述循環(huán)回水管連通，所述加藥管與所述產(chǎn)水管連通。本實(shí)用新型所述裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，操作使用靈活方便。測(cè)試箱體視窗所鑲嵌的玻璃透明度高，可直接觀察測(cè)試箱體或利用粒子成像測(cè)速(PIV)技術(shù)通過(guò)高速照相機(jī)捕捉示蹤粒子的瞬態(tài)速度來(lái)表征流場(chǎng)。曝氣系統(tǒng)的主進(jìn)氣管及旁通支路閥門(mén)可分別獨(dú)立控制，可靈活實(shí)現(xiàn)高低交替曝氣。測(cè)試箱體回水設(shè)置為多孔穿孔管進(jìn)水，穿孔管與液面平行，減弱進(jìn)水對(duì)MBR膜組器周圍流場(chǎng)的影響。測(cè)試箱體進(jìn)水及藥洗系統(tǒng)進(jìn)水均為膜組器產(chǎn)水，可在一套系統(tǒng)上同時(shí)滿足反應(yīng)器進(jìn)水、膜組器清洗用水，設(shè)計(jì)靈活合理。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為本實(shí)用新型一實(shí)施案例中膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示為本實(shí)用新型一實(shí)施例中測(cè)試箱體結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1 測(cè)試箱體

101 箱體

102 拍攝視窗

103 加強(qiáng)筋

2 注水口

3 膜組器

4 膜組器產(chǎn)水口

5 產(chǎn)水管

6 手動(dòng)閥門(mén)

7 電磁閥

8 負(fù)壓表

9 真空抽吸泵

10 液體流量計(jì)

11 循環(huán)回水管

12 回水出口

13 排水管

14 放水管

15 鼓風(fēng)機(jī)

16 壓力表

17 進(jìn)氣管

18 手動(dòng)閥門(mén)

19 電磁閥

20 旁通支路

21 氣體流量計(jì)

22 膜組器進(jìn)氣口

23 進(jìn)水管

24 儲(chǔ)藥罐

25 計(jì)量泵

26 加藥管

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

請(qǐng)參閱圖1至圖2。須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書(shū)中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。

請(qǐng)參閱圖1和圖2，本實(shí)用新型提供一種膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試裝置，包括測(cè)試箱體1、膜組器3、產(chǎn)水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)和藥洗系統(tǒng)；其中，

所述測(cè)試箱體1為長(zhǎng)方體，四個(gè)側(cè)面上有加強(qiáng)筋103，其中兩個(gè)相鄰側(cè)面上有拍攝視窗102，并鑲嵌高透明度玻璃；所述膜組器3放置于測(cè)試箱體1中；所述產(chǎn)水系統(tǒng)包括產(chǎn)水管5、手動(dòng)閥門(mén)6、電磁閥7、真空抽吸泵9、負(fù)壓表8、液體流量計(jì)10；所述產(chǎn)水管5與膜組器3產(chǎn)水口4連接，產(chǎn)水經(jīng)真空抽吸泵9抽吸后，經(jīng)循環(huán)回水管11循環(huán)至測(cè)試箱體1或由排水管13排出，循環(huán)回水管11的回水出口12為多孔穿孔管；曝氣系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)15、壓力表16、進(jìn)氣管17及氣體流量計(jì)21，所述進(jìn)氣管17與膜組器3進(jìn)氣口22相連接，所述進(jìn)氣管17上還連通有旁通支路20，所述進(jìn)氣管17及旁通支路20上分別設(shè)置有手動(dòng)閥門(mén)18和電磁閥19；所述藥洗系統(tǒng)包括儲(chǔ)藥罐24、計(jì)量泵25、液體流量計(jì)10和閥門(mén)6，所述儲(chǔ)藥罐24進(jìn)水口與測(cè)試箱體的循環(huán)回水管11連接，加藥管26與產(chǎn)水管5連接。

本實(shí)用新型提供的MBR膜生物反應(yīng)器流態(tài)測(cè)試裝置，在實(shí)際流態(tài)測(cè)試時(shí)，其步驟為：

1)在測(cè)試箱體注入水后，開(kāi)啟曝氣系統(tǒng)，膜組器產(chǎn)水循環(huán)回到測(cè)試箱體；

2)PIV拍攝：在測(cè)試箱體中投加示蹤粒子，用激光光源通過(guò)視窗照射箱體內(nèi)部，同時(shí)用高速照相機(jī)捕捉光源照射面上示蹤粒子的瞬態(tài)速度。

綜上所述，本實(shí)用新型所述裝置構(gòu)造簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，操作使用靈活方便。測(cè)試箱體視窗所鑲嵌的玻璃透明度高，可直接觀察測(cè)試箱體或利用粒子成像測(cè)速(PIV)技術(shù)通過(guò)高速照相機(jī)捕捉示蹤粒子的瞬態(tài)速度來(lái)表征流場(chǎng)。曝氣系統(tǒng)的主進(jìn)氣管及旁通支路閥門(mén)可分別獨(dú)立控制，可靈活實(shí)現(xiàn)高低交替曝氣。測(cè)試箱體回水設(shè)置為多孔穿孔管進(jìn)水，穿孔管與液面平行，減弱進(jìn)水對(duì)MBR膜組器周圍流場(chǎng)的影響。測(cè)試箱體進(jìn)水及藥洗系統(tǒng)進(jìn)水均為膜組器產(chǎn)水，可在一套系統(tǒng)上同時(shí)滿足反應(yīng)器進(jìn)水、膜組器清洗用水，設(shè)計(jì)靈活合理。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。