專利名稱：外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種膜生物反應(yīng)器水處理設(shè)備，特別是一種用于外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保政策的推行，與水處理相關(guān)的市場(chǎng)需求急速增長(zhǎng)，膜技術(shù)的市場(chǎng)需求更是以每年近30%的速度遞增，由此基于膜技術(shù)的膜生物反應(yīng)器(MBR)市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。然而，在大型膜生物反應(yīng)器應(yīng)用中，經(jīng)常遇到膜污染、通量小、效率低、占地大、能耗高等難題，阻礙了膜技術(shù)在我國(guó)“十二五”期間的加快推廣及應(yīng)用。膜生物反應(yīng)器(MBR)是現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)。它主要由生物反應(yīng)器和膜組件構(gòu)成，利用膜分離設(shè)備將活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)有效截留，替代二沉池，節(jié)約了工程占地面積，具有處理效果好，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)膜組件的設(shè)置位置，現(xiàn)有MBR分為內(nèi)置式(也稱為一體式、浸沒(méi)式)和外置式兩種。一、內(nèi)置式 MBR:內(nèi)置式MBR是指將膜組件放置在生物反應(yīng)器內(nèi)部，通過(guò)負(fù)壓抽吸或虹吸得到過(guò)濾液，膜表面的污染由曝氣產(chǎn)生的紊流來(lái)延緩。內(nèi)置式MBR多采用外壓式中空纖維膜或平板膜，由于是負(fù)壓抽空操作模式，因此水透量很低；同時(shí)由于膜組件浸沒(méi)于生化池，膜絲始終受氣泡沖刷，因此斷絲率高繼而導(dǎo)致產(chǎn)水水質(zhì)變差。同時(shí)，內(nèi)置式中空纖維MBR系統(tǒng)存在氣液分布不均，中空纖維易被污泥粘連，清洗操作繁瑣，難以就地清洗，中空纖維膜組件修補(bǔ)維護(hù)困難，中空纖維膜易被異物損壞等問(wèn)題，從而造成膜的使用壽命降低。另外，為保持一定的溶解氧及防止膜絲污堵，需不斷給生物池曝氣，因而能耗較高。目前應(yīng)用的內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器單位水量的處理能耗約1.0 2.4kwh/m3(顧平等，2000，中國(guó)給水排水 Vol. 16(3)，5-8 ;Tatsuki Ueda and Kenji Hata 1999, water research,33，2888-2892)。二、外置式 MBR :外置式MBR是指將膜組件與生物反應(yīng)器分置，由泵壓將混合液送至膜組件，過(guò)濾液作為出水，濃縮液循環(huán)回生物反應(yīng)器，膜表面的污染由循環(huán)混合液在膜表面的剪切作用加以延緩。外置式MBR采用內(nèi)壓式管式膜，采用正壓操作模式，因此水透量可以較高；但為緩解膜絲內(nèi)壁的污染，必須保持進(jìn)水高流速和大回流比，因而能耗很高(一般是內(nèi)置式MBR 的4 6倍)，同時(shí)由于管式膜組件的裝填密度較低，因此膜組件的有效分離面積不大。綜上所述，目前亟待設(shè)計(jì)出新型的膜組件，可以優(yōu)化結(jié)合外置式膜生物反應(yīng)器和內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，使其具有通量大、能耗低、耐污染、清洗方便的特點(diǎn)，維持膜系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，克服現(xiàn)有的技術(shù)存在的缺陷，使其可實(shí)現(xiàn)料液分布均勻，膜組件的就地清洗，無(wú)死角，系統(tǒng)易于管理和維修，過(guò)濾性能穩(wěn)定。為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，包括殼體，該殼體一端設(shè)有進(jìn)水口，相對(duì)另一端設(shè)有產(chǎn)水口和回流口 ；固定連接在所述殼體內(nèi)靠近進(jìn)水口處的進(jìn)水分布板；固定連接在所述殼體內(nèi)靠近產(chǎn)水口處的密封板；中空纖維超濾膜絲，所述中空纖維超濾膜絲的一端與所述進(jìn)水分布板粘合，另一端與所述密封板粘結(jié)密封以形成一中空纖維超濾膜絲進(jìn)水腔；所述中空纖維超濾膜絲的開(kāi)口處貫通至所述產(chǎn)水口 ；所述密封板對(duì)應(yīng)中空纖維超濾膜絲進(jìn)水腔處設(shè)有開(kāi)口，該開(kāi)口貫通至所述回流口 ；在所述殼體進(jìn)水口處設(shè)有氣提裝置；在所述殼體靠近進(jìn)水口的內(nèi)壁上設(shè)有螺旋導(dǎo)流槽。所述殼體包括圓筒形本體以及設(shè)置在所述圓筒形本體兩端的上端蓋和下端蓋。所述下端蓋通過(guò)外部不銹鋼卡箍、0型橡膠圈與所述圓筒形本體對(duì)接密封。所述上端蓋通過(guò)外部不銹鋼卡箍、0型橡膠圈與所述圓筒形本體對(duì)接密封。所述進(jìn)水口與所述下端蓋為一體結(jié)構(gòu)。所述產(chǎn)水口與上端蓋是一體結(jié)構(gòu)。所述回流口插入所述上端蓋的中心，并通過(guò)0型橡膠圈與上端蓋密封連接。所述中空纖維外壓式超濾膜組件的裝填密度在300-600m2/m3。所述圓筒形本體的高徑比在7-15之間。采用上述結(jié)構(gòu)的外置式MBR的中空纖維外壓式超濾膜組件，將有效避免傳統(tǒng)MBR 的弊端，有機(jī)整合多方優(yōu)點(diǎn)，在通量大的同時(shí)，還可適于更高的污泥濃度，另外采取氣擦洗和水力反沖洗結(jié)合的方式將有效延緩膜的污染，大大延長(zhǎng)膜的使用壽命，減少清洗時(shí)間，從而節(jié)省運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提升MBR在城鎮(zhèn)污水、工業(yè)污水、中水領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

圖1是本實(shí)用新型外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1與實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型。如圖1所示，一種外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，它包括中空纖維超濾膜絲5、圓筒形本體6、上端蓋4、下端蓋8及氣提裝置10。中空纖維超濾膜絲5 放置在進(jìn)水分布板7內(nèi)，中空纖維超濾膜絲5 —端纖維與進(jìn)水分布板7粘結(jié)并固定在圓筒形本體6內(nèi)。進(jìn)水口 1與下端蓋8是一體結(jié)構(gòu)，下端蓋8內(nèi)形成一個(gè)進(jìn)水空間，料液經(jīng)進(jìn)水口 1 進(jìn)入下端蓋8內(nèi)的空間(圖1中以箭頭IN表示泥水料液混合進(jìn)入)。中空纖維超濾膜絲 5的下端與進(jìn)水分布板7通過(guò)環(huán)氧樹脂粘合，并與圓筒形本體6粘合為一體，下端蓋8通過(guò)外部不銹鋼卡箍、0型橡膠圈與圓筒形本體6進(jìn)行對(duì)接密封，中空纖維超濾膜絲5的頂部通過(guò)環(huán)氧樹脂與圓筒形本體6密封，中空纖維超濾膜絲5的內(nèi)腔開(kāi)口與上端蓋4貫通。產(chǎn)水口 2與上端蓋4是一體結(jié)構(gòu)，回流口 3插入上端蓋4的中心，通過(guò)0型橡膠圈與上端蓋4密封。上端蓋4通過(guò)外部不銹鋼卡箍、0型橡膠圈與圓筒形本體6對(duì)接密封。殼體內(nèi)靠近產(chǎn)水口 2處設(shè)有密封板19。中空纖維超濾膜絲5—端與進(jìn)水分布板7粘合，另一端與密封板 19粘結(jié)密封以形成一中空纖維超濾膜絲進(jìn)水腔。料液經(jīng)進(jìn)水口 1進(jìn)入本實(shí)用新型的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，經(jīng)過(guò)下端蓋8內(nèi)壁上的螺旋導(dǎo)流槽9后，泥水經(jīng)進(jìn)水分布板7上的進(jìn)水孔進(jìn)入組件內(nèi)部，經(jīng)中空纖維超濾膜絲5外壁上的膜孔泥水分離后，水進(jìn)入中空纖維超濾膜絲5的內(nèi)腔，并匯集于上端蓋4后，從產(chǎn)水口 2流出(圖1中以箭頭OUTl表示產(chǎn)水流出)，剩余泥水混合液則從回流口 3回流至前端生化池(圖1中以箭頭0UT2表示剩余泥水混合液回流)。采用上述結(jié)構(gòu)的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件形成外壓中空纖維外置式膜生物反應(yīng)器，其制備方法包括以下工藝步驟(1)采用聚偏氟乙烯PVDF原料，配以溶劑、特殊添加劑、成孔劑、制備原液，在 40-90°C區(qū)間進(jìn)行攪拌；(2)將原液真空脫氣，采用特殊擠出工藝；(3)特殊的紡絲工藝，確保紡制的膜絲孔徑均一、具有海綿狀微觀結(jié)構(gòu)；(4)對(duì)膜絲進(jìn)行后處理，可以采用水、甘油、加熱等方式；(5)將膜絲通過(guò)粘合劑封裝在膜組件外殼，制備成膜組件；(6)膜組件的裝填密度在300-600m2/m3 ；(7)膜組件殼體的高徑比在7-15之間；(8)膜組件適用污泥濃度在5_30g/l之間。上述結(jié)構(gòu)的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件主要特點(diǎn)是將外壓型中空纖維膜應(yīng)用于外置式膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)，并在膜組件底部設(shè)有專用的氣提裝置； 并通過(guò)設(shè)定膜組件殼體的高徑比、膜絲的長(zhǎng)徑比、膜組件的裝填密度來(lái)合理優(yōu)化氣、水、污泥的運(yùn)動(dòng)軌跡和流態(tài)，同時(shí)采用正壓操作，使膜組件在高通量狀態(tài)下運(yùn)行，結(jié)合定時(shí)氣水反沖洗的清洗方式，顯著提高膜污染后的恢復(fù)性能。可在采用較低氣提量的情況下，維持較高的膜通量，同時(shí)有效延緩膜污染，降低運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)外置式膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)膜組件的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。綜上所述，本實(shí)用新型外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件的主要改進(jìn)和技術(shù)效果在于改進(jìn)膜絲質(zhì)量，創(chuàng)新地開(kāi)發(fā)適用于外置式MBR的PVDF外壓中空纖維膜。本項(xiàng)目采用徑向螺旋輸送工藝，能確保中空纖維膜絲性能更穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度大；而創(chuàng)新性的單絲收絲工藝，可有效避免傳統(tǒng)收絲工藝中，膜絲由于大批量收集而導(dǎo)致的被壓扁、壓實(shí)等現(xiàn)象，因此單絲收集的膜絲通量更大，化學(xué)性能優(yōu)異。膜組件結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。對(duì)外壓型膜組件的水力通道創(chuàng)新性地進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保污水在進(jìn)入膜組件時(shí)可以通過(guò)底部端蓋內(nèi)壁上的螺旋導(dǎo)流槽進(jìn)行初步固液分離，有效避免組件內(nèi)部污泥污堵；同時(shí)通過(guò)優(yōu)化組件的高徑比、膜絲的外徑等參數(shù)，研發(fā)裝填密度大的膜組件，提高單支膜組件的處理能力，可減小設(shè)備占地，節(jié)省投資；反洗程序結(jié)合定期氣水反沖的清洗方式，大大提高了膜絲反洗效率，顯著延緩膜的污染，且能耗低、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行費(fèi)用小。系統(tǒng)工藝創(chuàng)新。該裝置獨(dú)創(chuàng)性地將PVDF外壓中空纖維膜組件外置于生物反應(yīng)器。 采用外壓式進(jìn)水方式，膜絲污堵風(fēng)險(xiǎn)小，可以適于高污泥濃度的進(jìn)水，因此，生物降解效率提高，整體MBR系統(tǒng)效率提高；同時(shí)采取正壓操作，膜絲的通量將極大增高，設(shè)備占地小，投資減少；有效的氣水反洗確保膜絲恢復(fù)性能好，過(guò)濾阻力小，因而能耗低。本項(xiàng)目解決了現(xiàn)有MBR無(wú)法實(shí)現(xiàn)高性能、低能耗、低成本有機(jī)結(jié)合的難題。以上實(shí)施例的描述主要是為了說(shuō)明本實(shí)用新型的基本原理和主要特征。本實(shí)用新型不局限于上述實(shí)施例的描述范圍，在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可以做出各種補(bǔ)充、變更和取代。
權(quán)利要求1.一種外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，其特征在于，包括殼體，該殼體一端設(shè)有進(jìn)水口(1)，相對(duì)另一端設(shè)有產(chǎn)水口( 和回流口(3)；固定連接在殼體內(nèi)靠近進(jìn)水口(1)處的進(jìn)水分布板(7)；固定連接在殼體內(nèi)靠近產(chǎn)水口( 處的密封板(19)；中空纖維超濾膜絲(5)，所述中空纖維超濾膜絲(5)的一端與所述進(jìn)水分布板(7)粘合，另一端與所述密封板(19)粘結(jié)密封以形成一中空纖維超濾膜絲進(jìn)水腔；所述中空纖維超濾膜絲( 的開(kāi)口處貫通至所述產(chǎn)水口( ；所述密封板(19)對(duì)應(yīng)中空纖維超濾膜絲進(jìn)水腔處設(shè)有開(kāi)口，該開(kāi)口貫通至所述回流口(3)；在所述殼體的進(jìn)水口(1)處設(shè)有氣提裝置(10)；以及在所述殼體靠近進(jìn)水口(1)的內(nèi)壁上設(shè)有螺旋導(dǎo)流槽(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，其特征在于，所述殼體包括圓筒形本體(6)以及設(shè)置在該圓筒形本體(6)兩端的上端蓋(4)和下端蓋(S)0
3.如權(quán)利要求2所述的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，其特征在于，所述下端蓋(8)通過(guò)外部不銹鋼卡箍、0型橡膠圈與所述圓筒形本體(6)對(duì)接密封。
4.如權(quán)利要求2所述的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件件，其特征在于，所述上端蓋(4)通過(guò)外部不銹鋼卡箍、0型橡膠圈與所述圓筒形本體(6)對(duì)接密封。
5.如權(quán)利要求2所述的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，其特征在于，所述進(jìn)水口(1)與所述下端蓋(8)為一體結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求2所述的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，其特征在于，所述產(chǎn)水口(2)與上端蓋(4)是一體結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求2所述的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，其特征在于，所述回流口 C3)插入所述上端蓋(4)的中心，并通過(guò)0型橡膠圈與上端蓋(4)密封連接。
8.如權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，其特征在于，所述中空纖維超濾膜組件的裝填密度在300-600m2/m3。
9.如權(quán)利要求2至7中任一權(quán)利要求所述的外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，其特征在于，所述圓筒形本體(6)的高徑比在7-15之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種外置式膜生物反應(yīng)器的中空纖維外壓式超濾膜組件，包括殼體，其一端設(shè)有進(jìn)水口，另一端設(shè)有產(chǎn)水口和回流口；固接在殼體內(nèi)靠近進(jìn)水口處的進(jìn)水分布板；固接在殼體內(nèi)靠近產(chǎn)水口處的密封板；中空纖維超濾膜絲，其一端與所述進(jìn)水分布板粘合，另一端與所述密封板粘結(jié)密封以形成一中空纖維超濾膜絲進(jìn)水腔；膜絲的開(kāi)口處貫通至所述產(chǎn)水口；所述密封板對(duì)應(yīng)中空纖維超濾膜絲進(jìn)水腔處設(shè)有開(kāi)口，該開(kāi)口貫通至所述回流口；設(shè)有進(jìn)水口的殼體處設(shè)有的氣提裝置；以及設(shè)有進(jìn)水口的殼體內(nèi)壁處設(shè)有的螺旋導(dǎo)流槽。該組件在通量大的同時(shí)，還可適于更高的污泥濃度，將有效延緩膜的污染，大大延長(zhǎng)膜的使用壽命，減少清洗時(shí)間，從而節(jié)省運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。
文檔編號(hào)C02F3/12GK202237811SQ20112035744
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者宋興濤, 曹春 申請(qǐng)人:上海膜源環(huán)?？萍加邢薰?br>