專利名稱：新型組合式膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于膜分離技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用平板膜和中空纖維膜組合的新型膜組件。
背景技術(shù)：
膜技術(shù)因其具有可靠的出水水質(zhì)、簡(jiǎn)捷方便的操作方式等特點(diǎn)而引起了水處理界的廣泛重視，但膜價(jià)格昂貴及膜污染造成的通量衰減等問題一直嚴(yán)重阻礙膜技術(shù)的推廣應(yīng)用。
膜組件的設(shè)計(jì)有很多形式，它們均根據(jù)兩種膜構(gòu)型設(shè)計(jì)平板膜和管式膜。板框式和卷式膜組件使用平板膜，管式、毛細(xì)管式和中空纖維膜組件均使用管式膜。板框式膜組件式歷史上最早將平板膜直接加以使用的一種膜組件(許振良.膜法水處理技術(shù).北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2001)。利用平板膜的組件一般都具有制造組裝簡(jiǎn)單，操作方便，膜的維護(hù)，化學(xué)清洗和更換比較容易，但也存在著密封較復(fù)雜，壓力損失嚴(yán)重，裝填密度較管式膜小的缺點(diǎn)，而工業(yè)應(yīng)用中通常需要較大面積的膜組件(顧國維，何義亮.膜生物反應(yīng)器——在污水處理中的研究和應(yīng)用.北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2002；N.Cicek.A review of membrane bioreactors and their potential application in the treatment of agriculturalwastewater.Canadian Biosystems Engineering，2003，Vlo.45，6.37-6.49)。同時(shí)在膜污染控制方面，由于平板膜的安裝特點(diǎn)，單位膜片間的間隙較小，并且容易在膜表面形成死角，為了防止污泥在膜表面的沉積減小污染，需要采用加大流速和改進(jìn)流道的方式來解決控制膜污染的問題，導(dǎo)致了能耗增加和組件的復(fù)雜(Jin Kie Shim，Ik-Keun Yoob，Young Moo Lee.Design and operation considerations fbr wastewater treatment using a flat submergedmembrane bioreactor.Process Biochemistry 38(2002)279-285；M.Gander，B.Jefferson，S.Judd.Aerobic MBRsfor domestic wastewater treatmenta review with cost considerations.Separation and Puurification Technology18(2000)119-130)。目前，平板膜應(yīng)用在污水處理系統(tǒng)中，各大膜生產(chǎn)廠商提供的控制膜污染的方式基本上都是曝氣沖刷，但在實(shí)踐應(yīng)用中，平板膜間的緊密安裝導(dǎo)致了曝氣沖刷對(duì)組件膜面沖刷不均勻，導(dǎo)致膜組件的加速污染。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)平板膜在國內(nèi)外的研究和發(fā)展中遇到的以上問題，本發(fā)明提供制造組裝簡(jiǎn)單，操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定、裝填密度較高的平板膜和中空纖維膜組合的新型膜組件。
本發(fā)明所提的新型組合膜組件主要由板框膜組件、中空纖維膜組件交替安裝組成。所述的板框膜組件和傳統(tǒng)的組件沒有什么區(qū)別，它是按支架、膜、支撐板、膜的順序組裝一起制成。而中空纖維膜組件由膜絲、抽吸集水管和沖刷曝氣管三部分組成(中空纖維膜組件的組成參見發(fā)明專利中空纖維膜組件，申請(qǐng)?zhí)?004100984168)，新型膜組件的組合方式見發(fā)明附圖1。在新型組合式膜組中利用中空纖維膜組件的曝氣裝置在平板膜、中空纖維膜的流道空間形成膜面沖刷，使得曝氣裝置和膜組件有機(jī)的結(jié)合，結(jié)構(gòu)和安裝簡(jiǎn)化。同時(shí)由于獨(dú)特的曝氣系統(tǒng)使中空纖維膜在紊流中的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)中空纖維膜與平板膜之間的機(jī)械污染清洗的效果，可以實(shí)現(xiàn)良好的水力及機(jī)械上的污染控制。該型組件充分件優(yōu)化了不同型式組件的安裝間距、中空纖維膜絲的松弛度，并結(jié)合了平板膜組件和中空纖維膜組件的優(yōu)點(diǎn)，使得制造安裝簡(jiǎn)單，膜組件的裝填密度及面積有效的提高。該型膜組件關(guān)鍵是利用了中空纖維的曝氣沖刷對(duì)膜污染的控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)膜的機(jī)械清洗的作用，同時(shí)解決了傳統(tǒng)平板膜組件曝氣沖刷不均勻和進(jìn)水流道不暢的弊端；在膜通量方面不僅保證中空纖維膜組件最優(yōu)膜通量，同時(shí)有效的提高了平板膜組件的運(yùn)行通量，使得國產(chǎn)平板膜組件的通量提高到40L/m2.h。由此實(shí)現(xiàn)了組件工作面積及運(yùn)行通量的有效提高和膜污染的有效機(jī)械控制。
具體實(shí)施例方式
將含有COD為200～500mg/L，BOD5為100～300mg/L，氨氮為50～160mg/L，SS為20～50mg/L的生活污水進(jìn)入活性污泥膜生物反應(yīng)器處理，系統(tǒng)采用本發(fā)明的新型組合式膜組件，在鼓氣量為0.4m3/hr，溫度12～29℃，pH為6.5～8.0條件下，穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月。新型膜組件中平板膜通量穩(wěn)定在40L/m2·h，中空纖維膜組件的通量穩(wěn)定在14L/m2·h，操作壓力為18～22kpa，同時(shí)處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)出水COD值在10～30mg/L之間變化，一般穩(wěn)定在20mg/L之下，BOD5值在1～3mg/L之間波動(dòng)，氨氮穩(wěn)定在10mg/L以下，SS穩(wěn)定在0.3mg/L以下，出水水質(zhì)達(dá)到《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)》(GB/T18920-2002)標(biāo)準(zhǔn)。


圖1本發(fā)明新型組合式膜組件的組裝簡(jiǎn)圖附圖標(biāo)記1、平板膜支架；2、平板膜集水管；3、平板膜，4、中空纖維膜集水管；5、曝氣管；6、中空纖維膜。
權(quán)利要求
1.新型組合式膜組件主要板框膜組件、中空纖維膜組件交替安裝組成。其特征在于該型組件充分結(jié)合了平板膜組件和中空纖維膜組件的優(yōu)點(diǎn)，使得制造安裝簡(jiǎn)單，膜組件的裝填密度及膜面積有效的提高，并實(shí)現(xiàn)中空纖維膜與平板膜之間的機(jī)械污染清洗的效果；在膜通量方面不僅保證中空纖維膜組件最優(yōu)膜通量，同時(shí)有效的提高了平板膜組件的運(yùn)行通量。由此實(shí)現(xiàn)了組件工作面積及運(yùn)行通量的有效提高和膜污染的有效水力和機(jī)械清洗。
2.如權(quán)利要求1所述的新型組合式膜組件，其特征在于組件主要由板框膜組件、中空纖維膜組件交替安裝組成。利用中空纖維膜組件的曝氣裝置在平板膜、中空纖維膜的流道空間形成膜面沖刷，使膜組件結(jié)構(gòu)和安裝簡(jiǎn)化。
3.如權(quán)利要求1所述的新型組合式膜組件，其特征在于組件獨(dú)特的曝氣系統(tǒng)使中空纖維膜在紊流中的擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)中空纖維膜和平板膜之間的機(jī)械污染清洗的效果，可以實(shí)現(xiàn)良好的水力及機(jī)械上的污染控制。
4.如權(quán)利要求1所述的新型組合式膜組件，其特征在于組件結(jié)合了平板膜組件和中空纖維膜組件的優(yōu)點(diǎn)，充分優(yōu)化了不同型式組件的安裝間距、中空纖維膜絲的松弛度，使得制造安裝簡(jiǎn)單，膜組件的裝填密度及面積有效的提高。
5.如權(quán)利要求1所述的新型組合式膜組件，其特征在于組件關(guān)鍵是利用了中空纖維的曝氣沖刷對(duì)膜污染的控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)膜的機(jī)械清洗的作用，同時(shí)解決了傳統(tǒng)平板膜組件曝氣沖刷不均勻和進(jìn)水流道不暢的弊端；有效的提高了平板膜組件的運(yùn)行通量，實(shí)現(xiàn)了組件工作面積及運(yùn)行通量的有效提高和膜污染的有效機(jī)械控制。
全文摘要
本發(fā)明所提的新型組合式膜組件主要由板框膜組件、中空纖維膜組件交替安裝組成。所述的板框膜組件是按支架、膜、支撐板、膜的順序交替組裝一起制成。中空纖維膜組件由膜絲、抽吸集水管和沖刷曝氣管三部分組成。其特征在于該型組件充分結(jié)合了平板膜組件和中空纖維膜組件的優(yōu)點(diǎn)，使得制造安裝簡(jiǎn)單，膜組件的裝填密度及面積有效的提高。該型膜組件關(guān)鍵是利用了中空纖維的曝氣沖刷對(duì)膜污染的控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)膜的機(jī)械清洗的作用，同時(shí)解決了傳統(tǒng)平板膜組件曝氣沖刷不均勻和進(jìn)水流道不暢的弊端；在膜通量方面不僅保證中空纖維膜組件最優(yōu)膜通量，同時(shí)有效的提高了平板膜組件的運(yùn)行通量。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1814553SQ200510004970
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者樊耀波, 李剛, 董春松, 黃霞, 吳志超 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心