CN117819663A - 基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，涉及污水处理成套设备技术领域，该基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，包括污水进水口、预处理污水桶、连通管、平板陶瓷膜，所述的预处理装置系统包括排泥装置和去污装置，所述污水进水口位于预处理污水桶的中部一百五十毫米处，所述预处理污水桶排泥口位于预处理污水桶内侧壁距离桶底五十毫米位置上。本发明通过本专利提出了叠套环机构，净水桶可以通过叠加的方法可以加大净水桶的体积，挡泥板和平板陶瓷膜通过与中心轴组可以实现多个的组装，来提高净水速率，通过设计组装性好的结构，不仅可以更好的适应不同的工况，还可以提高净水的效率。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理成套设备技术领域，特别涉及基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置。
背景技术
平板陶瓷膜作为一种新型高效污水处理技术，已成为生活污水、工业废水、海水淡化、乃至极端环境废水处理中不可或缺的处理技术。但是平板陶瓷膜在处理水的速度上和在净化水质方面在很大程度上都是依靠陶瓷膜组件进行工作的，这时平板陶瓷膜组件就显得尤为重要。
目前市场上的陶瓷膜组件较为单一，在处理淤泥较多水质时。常常会发生淤泥堵塞平板陶瓷膜的情况，通常采用曝气法和反向冲洗法对堵塞的平板陶瓷膜进行冲洗，从而除去平板陶瓷膜表面的淤泥。台州利欧环保新材料有限公司的苏新科在发明专利一种蜂巢式的平板陶瓷膜架(申请公布号：CN111001304A)中使用蜂巢式的组件结构，解决了现有膜池箱体空间狭小等问题。虽然能实现紧凑型组装陶瓷膜，但是密集的陶瓷膜在处理淤泥较多污水时，会轻易堵塞平板陶瓷膜。现有的平板陶瓷膜组件在污水处理中主要会出现如下问题：
(1)需要额外增加曝气机构和反向冲洗机构，后期维护及使用成本高；
(2)陶瓷膜表面微孔易被堵塞，尤其在淤泥处理量较多的情形，从而极大地减低污水处理效率。
针对平板陶瓷膜易堵塞问题，江西博鑫精陶环保科技有限公司的龙日军在发明专利一种定向自修复平板陶瓷膜组件的水处理方法及处理装置(申请公布号：CN107899426A)中通过使用旋转毛刷随机对平板陶瓷膜进行上下擦洗并且配合过氧化氢药剂的使用。虽然能实现平板陶瓷膜表面污泥的清洗，但是如果毛刷上附着尖锐杂质，上下移动过程中会造成平板陶瓷膜表面的损伤。
针对上述存在平板陶瓷膜表面清洗的问题，龙日军在发明专利一种可旋转摆动的平板陶瓷膜组件(授权公告号：CN105749755B)中通过使用旋转式的平板陶瓷膜组件和加上曝气管的使用，在一定程度上可以降低淤泥堵塞平板陶瓷膜的概率问题。通过采用旋转式进行清洗平板陶瓷膜，可以达到较好地清洗效果。但是采用了平躺放置平板陶瓷膜，加大了与污泥的接触面积，无直接阻挡淤泥机构，增加了平板陶瓷膜堵塞的风险。
综上所述：要实现对平板陶瓷膜表面的时时清洗和提高平板陶瓷膜组件的净水效率，就必须进行组件结构的优化和改变组件放置的方式。为解决上述问题，再与现有技术对比，改变传统组件的放置方式，采用旋转式放置组件；增加预处理环节，减低污水的淤泥量；通过减少曝气机构的存在，极大的降低组件的成本，从而提出了一种基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置及方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，解决现有的平板陶瓷膜组件需要额外的曝气系统、在处理污水时易堵塞平板陶瓷膜以及平板陶瓷膜组件的组装性差等问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置及方法，其特征是，主要包括预处理装置、净水装置、动力驱动装置、支撑架等机构；
所述的预处理装置系统包括，污水的进水口，排泥装置，去污装置，污水进水口位于预处理污水桶的中部一百五十毫米的位置，方便淤泥的快速降落；预处理污水桶的排泥口距离桶底五十毫米位置上，方便拆卸阀门等其他零件和淤泥的快速的排出。去污装置中的挤压板位于污水进水口上方，活动距离为零到八百五十毫米，运动过程中最高位置可以紧贴预处理污水桶的顶端，最低位置能到达污水进水口的位置。排泥装置的震动筛位于距桶底高三百五十毫米的位置并且可以实现上下震动距离为二十毫米；
所述的净水装置的包括，净水出水口、净水桶、挡泥板、后端固定装置、前端固定装置、整流器、净水桶排泥口、电机驱动装置、净水桶支撑装置；净水口的出水口位于净水桶的轴心位置，提供支持平板陶瓷膜的作用和导流的作用。排泥口位于净水桶底部位置，方便快速排泥；
优选地，平板陶瓷膜的整体的转动惯量的基本形式为：
I＝Ixα2+Iyτ2+Izγ2+2Iyzα+2Ixzτ+2Ixyγ (1)
式中，I为刚体的转动惯量；Ix，Iy，Iz，为刚体对x轴，y轴，z轴的转动惯量矩阵；Ixy，Ixz，Iyz为惯量积；α，τ，γ分别为转轴相对于坐标轴的方向余弦。
由于平板陶瓷膜形状规则的匀质刚体，其转动惯量可直接用转动惯量公式计算得到，因此转动惯量计算公式为：
Ix+Iy＝Iz (4)
其中式中，β为平板陶瓷膜材料的密度；h为填充部分材料的厚度；x,y为平板陶瓷膜的坐标；y1,y2为平板陶瓷膜的首部和尾部坐标；Ix，Iy，Iz，为刚体对x轴，y轴，z轴的转动惯量矩阵；
水动力压力方向垂直于圆盘方向，出现了惯性力的分布载荷Q1(x)和Q2(x)，其中Q1(x)为对应于横向加速度的分布载荷；Q2(x)为对应于使杆相对于质心旋转的分布载荷.故有
其中式中，W'(0)为沿轴在前端平面处的弹性线的斜率，ε为杆相对于质心旋转的角加速度；F0是沿弹性线切线方向的力；β为平板陶瓷膜材料的密度；R(x)为对应x坐标处的平板陶瓷膜的长度。
建立平板陶瓷膜失效方程：
式中。L为平板陶瓷膜的长度；J0为平板陶瓷膜相对于质心的转动惯量；EI(x)为抗弯刚度；为平板陶瓷膜设置的边界条件；F0是沿弹性线切线方向的力；
优选地，震动筛下方有四组弹簧装置，距离振动筛的十毫米的位置上，主轴上具有凸轮装置，旋转主轴即可带动震动筛的上下往复运动。挤压板与主轴通过螺纹进行连接配合在一起，通过主轴的旋转带动挤压板的上下移动，实现去除淤泥和挤压污水进入净水桶的作用；
优选地，污水进水口中的阻泥板以四十五度的角度被焊接在管道内，上下的阻泥板之间的中间通道直径为四十毫米，当进水方向从左至右，整个进水口的内部会发生逆时针方向进行旋转，阻挡部分淤泥进入预处理污水桶中，减少后期的排泥量；
优选地，净水桶的挡泥板下方通过固定五十片的平板陶瓷膜，挡泥板既起到阻挡一部分淤泥直接落到平板陶瓷膜表面的作用，又起到支撑平板陶瓷膜的作用。挡泥板中部通过整流器固定在中心轴上，由电机的旋转带动平板陶瓷膜的转动，进而起到平板陶瓷膜与水进行相对运动；
优选地，挡泥板可以通过与中心轴以上下堆放的方式，进行增加挡泥板的数量从而来增加平板陶瓷膜的数量，进而增加污水的净水量，最终提高处理污水的效率；
优选地，净水桶可以通过叠套的方式并在连接处加入密封圈，进行净水桶体积的扩充。挡泥板和平板陶瓷膜通过整流器中心轴的配合，可以实现陶瓷膜的数量的增加。一个净水桶会配备一个挡泥板和五十片平板陶瓷膜；
优选地，整流器中间有一个轴承，负责围绕中心轴做圆周运动。圆周上有五十个整流口负责与平板陶瓷膜的出水口相连接；
优选地，支撑装置是由四个圆柱钢组成，通过与净水桶底部的圆孔进行相互配合，实现对净水桶的固定。
(三)有益效果
1、针对平板陶瓷膜需要曝气和易堵塞问题，本专利通过设置污水预处理环节和净水环节，同时在污水预处理环节增加挤压式震动筛机构，净水环节增加差速转动式机构；挤压式震动筛机构能快速将污水中的淤泥快速沉落在桶底，差速转动式机构使平板陶瓷膜转动与水做相对转动，最终实现清除平板陶瓷膜表面的残留物。通过设置污水预处理环节，从而降低净水桶污水的含淤量，最终降低了平板陶瓷膜堵塞的风险。
2、针对组装性差的问题，本专利提出了叠套环机构，净水桶可以通过叠加的方法可以加大净水桶的体积，挡泥板和平板陶瓷膜通过与中心轴组可以实现多个的组装，来提高净水速率。通过设计组装性好的结构，不仅可以更好的适应不同的工况，还可以提高净水的效率。
附图说明
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1为基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置外形示意图；
图2为污水进水口的内部结构；
图3为污水桶内部半剖示意图；
图4为挡泥板下表面放置陶瓷膜的位置示意图；
图5为平板陶瓷膜的示意图；
图6为净水桶平板陶瓷膜放置示意图；
图7为净水桶中心轴的示意图。
图例说明：1、污水进水口；11、阻泥板；2、预处理污水桶；21、挤压板；22、震动筛；23、中心轴；24、挤压连杆；3、连通管；4、净水出水口；5、净水桶；51、挡泥板；52、后端固定装置；53、前端固定装置；54、整流器；541、整流器进水口；55、差速齿轮；6、净水桶排泥口；7、电机驱动装置；8、净水桶支撑装置；9、预处理污水桶排泥口；10、平板陶瓷膜；101、平板陶瓷膜的出水口；12、净水桶中心轴。
具体实施方式
本申请实施例通过提供基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，有效解决现有的平板陶瓷膜组件需要额外的曝气系统、在处理污水时易堵塞平板陶瓷膜以及平板陶瓷膜组件的组装性差等问题，针对组装性差的问题，本专利提出了叠套环机构，净水桶可以通过叠加的方法可以加大净水桶的体积，挡泥板和平板陶瓷膜通过与中心轴组可以实现多个的组装，来提高净水速率。通过设计组装性好的结构，不仅可以更好的适应不同的工况，还可以提高净水的效率。
实施例
本申请实施例中的技术方案为有效解决现有的平板陶瓷膜组件需要额外的曝气系统、在处理污水时易堵塞平板陶瓷膜以及平板陶瓷膜组件的组装性差等问题，总体思路如下：如图1所示，基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置及方法，其特征是，装置包括：污水进水口1、预处理污水桶2、连通管3、净水出水口4、净水桶5、净水桶排泥口6、电机驱动装置7、净水桶支撑装置8、预处理污水桶预处理污水桶排泥口9、平板陶瓷膜10；
如图2所示，污水进水口1中的阻泥板11以45°的角度被焊接在管道内，上下的阻泥板11之间的中间通道直径为40mm，进水方向以图2所示的方向从左至右，当水流进入污水进水口1中，会带动阻泥板11进行逆时针方向旋转，淤泥在受到离心力的作用下，淤泥会紧贴在阻泥板11之间的缝隙中间，阻泥板11逆时针方向旋转不会把较多淤泥带入预处理污水桶2中，还会将多余的淤泥排出，减少了预处理污水桶2的淤泥量；
如图3所示，预处理污水桶2的内侧壁固定安装有中心轴23，中心轴23的两侧固定安装有挤压连杆24，污水进入预处理污水桶2中，电机驱动装置7会带动中心轴23旋转，中心轴23的旋转会带动挤压板21做上下运动，使震动筛22实现上下20mm的震动并且释放出负离子吸附淤泥到预处理污水桶2底，挤压板21的上有20个孔洞，孔洞中间加入的有过滤网，阻止淤泥向上运动，挤压板21向下运动会挤压污水由孔洞进入挤压板21上方，当挤压板21向上运动的过程中，挤压板21会把污水由连通管3进入净水桶5中，挤压板21不断地进行上下挤压污水的运动，会把污水不断地挤压到净水桶5中，震动筛22在中心轴23的运动下，不断地挤压震动筛22的下方有四组弹簧，使得震动筛22在平衡位置做20mm的运动并且通过其表面释放出负离子不断吸附淤泥降落到预处理污水桶2底部，从而达到对污水的预处理目的；
如图4、6所示，当将预处理的污水被挤压到净水桶5中，净水桶5的电机驱动装置7会带动差速齿轮55旋转，差动齿轮55是内啮合齿轮，上下层的的差速齿轮在齿数是不同的，保证了上下层的速度保持不一致，如图7所示，净水桶中心轴12旋转，会带动挡泥板51下方的平板陶瓷膜10发生转动，平板陶瓷膜10形状如图5所示，如图4所示，平板陶瓷膜10上设有平板陶瓷膜的出水口101，平板陶瓷膜10在挡泥板51下方的放置方式，平板陶瓷膜10由后端固定装置52插入，平板陶瓷膜10的前端会到达平板陶瓷膜的前端固定装置53并被平板陶瓷膜10的前端固定装置53锁死，平板陶瓷膜10由后端固定装置52同时也会将平板陶瓷膜10的后端锁死，以此类推，直至放置好并固定好所有平板陶瓷膜10为止，与此同时，并将所有的平板陶瓷膜10封头的出水口通过管道与整流器54相连接，整流器54上设置有整流器进水口541，整流器54会与挡泥板51和平板陶瓷膜10以相同的角速度进行旋转，防止整流器54与平板陶瓷膜10的封头的出水口相互脱落；
所有的挡泥板51和平板陶瓷膜10整体会以不同的角速度围绕中心轴23做旋转运动，中心轴23结构如图7所示，由于以不同的角速度进行旋转，会导致净水桶5的污水会以不同的角速度进行旋转，这样平板陶瓷膜10和污水之间的相对运动速度差值就会变大，从而达到很好的去除平板陶瓷膜10表面的残留物，如果所有的挡泥板51和平板陶瓷膜10以相同的角速度进行运动会导致桶内的污水也会有相同的角速度进行旋转，导致平板陶瓷膜10和污水之间的相对运动速度差值较小，不能很好地去除平板陶瓷膜10表面的残留物并且还会增加平板陶瓷膜10堵塞的风险；
如图1所示，净水桶5的数量为2个，净水桶5可以通过叠加方式来增加净水桶5的数量，从而实现净水桶5的体积的增加，增加净水桶5的数量的同时，也会相应的增加挡泥板51和平板陶瓷膜10，一个净水桶5会配备一个挡泥板51和五十片平板陶瓷膜10，当淤泥达到设定值以后，设置的压力传感器会连接报警器，提醒工作人员打开净水桶排泥口6，释放多余的淤泥以免过多淤泥的堆积，会增加平板陶瓷膜10堵塞的风险，
针对现有技术中存在的问题，本发明提供基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，针对组装性差的问题，本专利提出了叠套环机构，净水桶5可以通过叠加的方法可以加大净水桶5的体积，挡泥板51和平板陶瓷膜10通过与中心轴23组可以实现多个的组装，来提高净水速率，通过设计组装性好的结构，不仅可以更好的适应不同的工况，还可以提高净水的效率。
工作原理：
进水方向以图2所示的方向从左至右，当水流进入污水进水口1中，会带动阻泥板11进行逆时针方向旋转，淤泥在受到离心力的作用下，淤泥会紧贴在阻泥板11之间的缝隙中间，阻泥板11逆时针方向旋转不会把较多淤泥带入预处理污水桶2中，还会将多余的淤泥排出，减少了预处理污水桶2的淤泥量，污水进入预处理污水桶2中，电机驱动装置7会带动中心轴23旋转，中心轴23的旋转会带动挤压板21做上下运动，使震动筛22实现上下20mm的震动并且释放出负离子吸附淤泥到预处理污水桶2底，挤压板21的上有20个孔洞，孔洞中间加入的有过滤网，阻止淤泥向上运动，挤压板21向下运动会挤压污水由孔洞进入挤压板21上方，当挤压板21向上运动的过程中，挤压板21会把污水由连通管3进入净水桶5中，挤压板21不断地进行上下挤压污水的运动，会把污水不断地挤压到净水桶5中，震动筛22在中心轴23的运动下，不断地挤压震动筛22的下方有四组弹簧，使得震动筛22在平衡位置做20mm的运动并且通过其表面释放出负离子不断吸附淤泥降落到预处理污水桶2底部，从而达到对污水的预处理目的，当将预处理的污水被挤压到净水桶5中，净水桶5的电机驱动装置7会带动差速齿轮55旋转，差动齿轮55是内啮合齿轮，上下层的的差速齿轮在齿数是不同的，保证了上下层的速度保持不一致，如图7所示，净水桶中心轴12旋转，会带动挡泥板51下方的平板陶瓷膜10发生转动，平板陶瓷膜10形状如图5所示，如图4所示，平板陶瓷膜10在挡泥板51下方的放置方式，平板陶瓷膜10由后端固定装置52插入，平板陶瓷膜10的前端会到达平板陶瓷膜10的前端固定装置53并被平板陶瓷膜的前端固定装置53锁死，平板陶瓷膜10由后端固定装置52同时也会将平板陶瓷膜10的后端锁死，以此类推，直至放置好并固定好所有平板陶瓷膜10为止，由于以不同的角速度进行旋转，会导致净水桶5的污水会以不同的角速度进行旋转，这样平板陶瓷膜10和污水之间的相对运动速度差值就会变大，从而达到很好的去除平板陶瓷膜10表面的残留物，如果所有的挡泥板51和平板陶瓷膜10以相同的角速度进行运动会导致桶内的污水也会有相同的角速度进行旋转，导致平板陶瓷膜10和污水之间的相对运动速度差值较小，不能很好地去除平板陶瓷膜10表面的残留物并且还会增加平板陶瓷膜10堵塞的风险，如图1所示，净水桶5的数量为2个，净水桶5可以通过叠加方式来增加净水桶5的数量，从而实现净水桶5的体积的增加，增加净水桶5的数量的同时，也会相应的增加挡泥板51和平板陶瓷膜10，一个净水桶5会配备一个挡泥板51和五十片平板陶瓷膜10，当淤泥达到设定值以后，设置的压力传感器会连接报警器，提醒工作人员打开净水桶排泥口6，释放多余的淤泥以免过多淤泥的堆积，会增加平板陶瓷膜10堵塞的风险。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，包括预处理装置系统、污水进水口(1)、预处理污水桶(2)、连通管(3)、预处理污水桶排泥口(9)、平板陶瓷膜(10)，其特征在于，所述的预处理装置系统包括排泥装置、去污装置和净水装置，
其中，所述污水进水口(1)位于预处理污水桶(2)的中部一百五十毫米处，所述预处理污水桶排泥口(9)位于预处理污水桶(2)内侧壁距离桶底五十毫米位置上，所述去污装置包括挤压板(21)，所述挤压板(21)位于污水进水口(1)的上方，所述排泥装置包括震动筛(22)，所述震动筛(22)位于预处理污水桶(2)内侧壁距离桶底高三百五十毫米处，所述震动筛(22)震动距离为二十毫米；
所述的净水装置的包括净水出水口(4)、净水桶(5)和挡泥板(51)，所述挡泥板(51)后端部固定安装有后端固定装置(52)、所述挡泥板(51)前端部固定安装有前端固定装置(53)、整流器(54)、净水桶排泥口(6)、电机驱动装置(7)和净水桶支撑装置(8)；所述净水出水口(4)位于净水桶(5)的轴心位置，所述排泥口(6)位于净水桶(5)的底部位置。
2.如权利要求1所述的基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，其特征在于：所述震动筛下方设有至少两组弹簧装置，面光所述弹簧装置位于距离振动筛(22)的十毫米的位置上，所述挤压板(21)上设有螺纹槽。
3.如权利要求2所述的基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，其特征在于：所述污水进水口(1)的内侧壁上下两个端部均固定焊接有至少两个阻泥板(11)，每个所述阻泥板(11)为倾斜四十五度角设置，上下两个端部的所述阻泥板(11)之间间隔为四十毫米。
4.如权利要求3所述的基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，其特征在于：所述挡泥板(51)的下端部固定安装有至少两个平板陶瓷膜(10)。
5.如权利要求4所述的基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，其特征在于：所述整流器(54)上设置有整流器进水口(541)，所述净水桶(5)的内侧壁固定安装有净水桶中心轴(12)，所述净水桶中心轴(12)的圆周端部固定安装有差速齿轮(55)。
6.如权利要求5所述的基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置，其特征在于：所述平板陶瓷膜(10)上设有平板陶瓷膜的出水口(101)，所述预处理污水桶(2)的内侧壁固定安装有中心轴(23)，所述中心轴(23)的两侧固定安装有挤压连杆(24)。
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| CN202311815013.XA CN117819663A (zh) | 2023-12-26 | 2023-12-26 | 基于差速转动式平板陶瓷膜组件的污水处理装置 |
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| CN (1) | CN117819663A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119285023A (zh) * | 2024-11-28 | 2025-01-10 | 景德镇陶瓷大学 | 一种水车结构平板旋转陶瓷膜构型 |
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2023
- 2023-12-26 CN CN202311815013.XA patent/CN117819663A/zh active Pending
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