一種超濾膜曝氣板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種超濾膜曝氣板。曝氣板底部設(shè)有基座，基座頂部開槽后，分別于左側(cè)、中央與右側(cè)充填始端膠、主體膠和末端膠，鋪設(shè)超濾膜后凝固為一體。主體膠頂端低于基座頂端，將超濾膜圓周的75%淹沒并密封。始端膠頂端與基座頂端齊平，將超濾膜起始端固定。超濾膜起始端開口于始端膠內(nèi)的布?xì)馇唬細(xì)馇煌ㄟ^進(jìn)氣管與氣體供應(yīng)裝置相連。末端膠頂端與基座頂端齊平，將超濾膜末端固定并密封。本實(shí)用新型可將空氣切割為10~100nm的超微氣泡，強(qiáng)化其與液相主體的接觸，提高氣液傳質(zhì)速率，提高氣體的有效利用率。大幅度削減生物處理系統(tǒng)實(shí)際供氣量的同時，還能避免高氣速帶來的強(qiáng)烈沖擊，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和操作靈活性，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
【專利說明】一種超濾膜曝氣板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種曝氣裝置，尤其涉及一種超濾膜曝氣板。

【背景技術(shù)】
[0002]曝氣擴(kuò)散是污水生物處理系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，其實(shí)質(zhì)就是促進(jìn)氧氣自氣相至液相的傳質(zhì)。氧氣自氣相轉(zhuǎn)移至液相，需借助流體流動形成氣液接觸界面來完成。曝氣器是承擔(dān)曝氣擴(kuò)散功能的關(guān)鍵設(shè)備，其作用即是促進(jìn)氧氣的傳質(zhì)。目前常用氣相流體主動運(yùn)動型曝氣器，它是籍由氣泡的上升運(yùn)動，產(chǎn)生立體連續(xù)的氣液接觸面，進(jìn)而完成將氧氣自氣相轉(zhuǎn)移至液相的過程的。
[0003]按照傳質(zhì)理論，氣相液相的接觸面積越大，產(chǎn)生有效碰撞的幾率就越大，傳質(zhì)效率就越高。因此，氣體被分割成小泡的數(shù)量越多，則形成的“泡表膜”面積愈多，傳質(zhì)效率也就越高。按照孔隙擴(kuò)散原則，多大的孔產(chǎn)生多大孔徑的細(xì)泡。因此，從某種程度上將，曝氣器孔徑的大小直接決定了曝氣擴(kuò)散的效率。而目前常用的曝氣器，其孔徑均較大，如固定微孔曝氣器孔徑約為50 μ m，軟膜微孔曝氣器~100 μ m，其效率偏低不難理解。
[0004]超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在
0.005~0.01ym范圍內(nèi)，可有效去除水中的微粒、膠體、細(xì)菌、熱源及高分子有機(jī)物質(zhì)，早已在在污廢水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在眾多超濾膜材料中，以中空纖維素膜的應(yīng)用最為廣泛，也最為成熟。但中空纖維素膜在水處理的應(yīng)用，主要是利用管壁上的大量微孔(孔徑 0.01 μm~Ο.1 μ m)去除水體中污染物。如能將這種膜材料應(yīng)用于曝氣擴(kuò)散領(lǐng)域，便可解決傳統(tǒng)曝氣器孔徑過大，傳質(zhì)速率低的問題。
[0005]將中空纖維素膜應(yīng)用于曝氣擴(kuò)散領(lǐng)域，具有良好的前景。首先，中空纖維素膜生產(chǎn)與加工技術(shù)成熟，容易獲得性能優(yōu)良但價格低廉的中空纖維素膜。其次，利用中空纖維素膜的納米級膜孔徑，將氣泡切割為10 rniTlOO nm的超微氣泡，可有效增加“泡表膜”面積，促進(jìn)氧氣與水相的有效接觸，提高氧氣傳質(zhì)速率和氧氣利用率，削減生物處理系統(tǒng)實(shí)際供氣量，降低與此相關(guān)的設(shè)備投資于運(yùn)行費(fèi)用。此外，大幅度削減供氣量，還可以避免大氣量對活性污泥的沖刷作用，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與操作的靈活性，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型目的是克服現(xiàn)有曝氣裝置的缺陷，提供一種超濾膜曝氣板。
[0007]一種超濾膜曝氣板底部設(shè)有基座，基座頂部設(shè)有開槽，分別在開槽左側(cè)、中央與右側(cè)充填始端膠、主體膠和末端膠，開槽內(nèi)鋪設(shè)有管式超濾膜，主體膠頂端低于基座頂端，主體膠將超濾膜圓周的75%淹沒并密封，始端膠頂端與基座頂端齊平，始端膠將超濾膜起始端固定，超濾膜起始端開口于始端膠內(nèi)的布?xì)馇唬細(xì)馇煌ㄟ^進(jìn)氣管與氣體供應(yīng)裝置相連，末端膠頂端與基座頂端齊平，末端膠將超濾膜末端固定并密封。
[0008]所述的曝氣板為長方體狀裝置，其長度與高度之比為4: 1~8:1，其寬度與高度之比為10: 1~15:1，但其高度不得小于10 mm,開槽為長方體狀，開槽的長度、寬度、高度與曝氣板高度之比為(2~4): (8~12): (0.5~0.8): 1，但開槽的高度不得小于5 mm。
[0009]所述的始端膠、主體膠和末端膠三者的長度與長方體狀開槽長度之比依次為1:1、1:1和1:1 ;始端膠、主體膠和末端膠三者的寬度之比為1: (10-15):1，但始端膠和末端膠的寬度均不小于10 mm ;始端膠、主體膠和末端膠三者的厚度與長方體狀開槽高度之比依次為1:1、2:1和1:1，但主體膠的厚度不小于2.5 mm。
[0010]所述的超濾膜的單體外徑0.4~2.0 mm,內(nèi)徑0.3~1.4 mm,膜孔大小10~100 nm,超濾膜的起始端和末尾端分別伸入始端膠和末端膠中，中央部分嵌入主體膠內(nèi)，超濾膜單體排列間距為其外徑的2~3倍，最外側(cè)的超濾膜單體距離開槽外緣的距離為1.5^2.0 mm。
[0011]所述的超濾膜起始端橫斷面完全浸沒于始端膠內(nèi)，末端橫斷面完全浸沒于末端膠內(nèi)，中央橫斷面圓周的75%浸沒與主體膠內(nèi)，其余25%暴露于主體膠之外，超濾膜起始端伸入始端膠內(nèi)的距離為始端膠寬度的50%~75%，超濾膜末尾端伸入末端膠內(nèi)的距離為末端膠寬度的50%~75%。
[0012]所述的始端膠設(shè)置長方體狀布?xì)馇?，以連接超濾膜起始端和進(jìn)氣管，其長度、寬度、高度與曝氣板高度之比依次為(2~3):1、1: 0-5)和1: (3~4)，但其尺寸應(yīng)滿足容納所有超濾膜單體末端的要求，以完成其布?xì)夤δ堋?br> [0013]所述的進(jìn)氣管穿過基座與布?xì)馇幌噙B，進(jìn)氣管外徑為布?xì)馇桓叨鹊?/3~3/4，進(jìn)氣管伸出基座外壁的長度為其外徑的5~10倍。
[0014]所述的始端膠、主體膠、末端膠、超濾膜、布?xì)馇缓瓦M(jìn)氣管各結(jié)構(gòu)耐壓強(qiáng)度及其聯(lián)接處的耐受強(qiáng)度均大于1 .5 MPa。
[0015]與現(xiàn)有曝氣裝置相比，本實(shí)用新型具有明顯的優(yōu)勢:1)中空纖維素膜在水超濾處理領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其生產(chǎn)加工工藝成熟，容易獲得且價格低廉，將其用于曝氣裝置，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。2)可將氣體切割為1(T100 nm的超微氣泡，強(qiáng)化其與液相主體的接觸，提高氣液傳質(zhì)速率，提高氣體的有效利用率，從而大幅度削減實(shí)際供氣量，降低由此帶來的設(shè)備投資費(fèi)用和操作運(yùn)行費(fèi)用。3)削減生物處理系統(tǒng)實(shí)際供氣量的同時，也避免了大氣量對活性污泥的強(qiáng)烈沖刷作用，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和操作的靈活性，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1a是超濾膜曝氣板結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0017]圖1b是超濾膜曝氣板結(jié)構(gòu)主視圖；
[0018]圖2a是超濾膜曝氣板結(jié)構(gòu)A向剖視圖；
[0019]圖2b是超濾膜曝氣板結(jié)構(gòu)B向剖視圖；
[0020]圖3是超濾膜曝氣板的超濾膜布設(shè)示意圖。
[0021]圖中:基座1、始端膠2、主體膠3、末端膠4、超濾膜5、布?xì)馇?、進(jìn)氣管7。

【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖la、lb、2a、2b所示，一種超濾膜曝氣板底部設(shè)有基座1，基座I頂部開槽后，分別于左側(cè)、中央與右側(cè)充填始端膠2、主體膠3和末端膠4，鋪設(shè)超濾膜5后凝固為一體。主體膠3頂端低于基座I頂端，將超濾膜5圓周的75%淹沒并密封。始端膠2頂端與基座I頂端齊平，將超濾膜5起始端固定。超濾膜5起始端開口于始端膠2內(nèi)的布?xì)馇?，布?xì)馇?通過進(jìn)氣管7與氣體供應(yīng)裝置相連。末端膠4頂端與基座I頂端齊平，將超濾膜5末端固定并密封。
[0023]所述的一種超濾膜曝氣板為長方體狀裝置，其長度與高度之比為4: f 8:1，其寬度與高度之比為10: f 15:1，但其高度不得小于10 mm。曝氣板頂部中央開設(shè)長方體狀槽，槽的長度、寬度、高度與曝氣板高度之比為(2~4): (8^12): (0.5、.8):1，但槽的高度不得小于5 mm。始端膠2、主體膠3和末端膠4三者的長度與長方體狀槽長度之比依次為1:1、1:1和1:1 ;始端膠2、主體膠3和末端膠4三者的寬度之比為1: (10-15): 1，但始端膠2和末端膠4的寬度均不小于10 mm ;始端膠2、主體膠3和末端膠4三者的厚度與長方體狀槽高度之比依次為1: 1、2:1和1: 1，但主體膠3的厚度不小于2.5 mm。
[0024]超濾膜5的單體外徑0.4~2.0 mm,內(nèi)徑0.3~1.4 mm,膜孔大小10~100 nm。起始端和末尾端分別深入始端膠2和末端膠4中，中央部分嵌入主體膠3內(nèi)。超濾膜5單體排列間距為其外徑的2~3倍，最外側(cè)超濾膜5單體距離槽外緣的距離為1.5^2.0 mm。超濾膜5起始端橫斷面完全浸沒于始端膠2內(nèi)，末端橫斷面完全浸沒于末端膠4內(nèi)，中央橫斷面圓周的75%浸沒與主體膠3內(nèi)，其余25%暴露于主體膠3之外。超濾膜5起始端伸入始端膠2內(nèi)的距離為始端膠2寬度的50%~75%，超濾膜5末尾端伸入末端膠4內(nèi)的距離為末端膠2寬度的50%~75%。
[0025]始端膠2設(shè)置長方體狀布?xì)馇?，以連接超濾膜5起始端和進(jìn)氣管7，其長度、寬度、高度與曝氣板高度之比依次為(2~3):1、1: 0-5)和1: (3~4)，但其尺寸應(yīng)滿足容納所有超濾膜單體末端的要求，以完成其布?xì)夤δ?。進(jìn)氣管7穿過基座I與布?xì)馇?相連，進(jìn)氣管7外徑為布?xì)馇?高度的2/3~3/4，進(jìn)氣管7伸出基座I外壁的長度為其外徑的5~10倍。始端膠2、主體膠3、 末端膠4、超濾膜5、布?xì)馇?和進(jìn)氣管7各結(jié)構(gòu)耐壓強(qiáng)度及其聯(lián)接處的耐受強(qiáng)度均大于1.5 MPa。
[0026]一種超濾膜曝氣板的工作過程如下:氣體(氧氣、空氣或甲烷等)自進(jìn)氣管7進(jìn)入布?xì)馇?，通過超濾膜5的起始端進(jìn)入其內(nèi)腔。在內(nèi)外壓差的作用下，氣體穿過暴露于主體膠3之外的超濾膜5的1/4圓周上的超微孔，并被切割為孔徑KTlOOnm的超微氣泡，進(jìn)而進(jìn)入水相主體。超微氣泡表面的氣體分子與水分子團(tuán)接觸后，與水分子團(tuán)結(jié)合轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)，未能與水分子團(tuán)有效接觸，或處于內(nèi)部無法與水分子團(tuán)接觸的氣體，則隨氣體溢出水相主體。
[0027]本實(shí)用新型中超濾膜5有效工作的關(guān)鍵，在于超濾膜的正確排布和整個裝置的良好密封。超濾膜5的起始端和末尾端橫斷面分別完全淹沒于始端膠2和末端膠4內(nèi)，并被其固定和良好密封；超濾膜5的中央部分橫斷面圓周的75%淹沒于主體膠3之內(nèi)，其余25%暴露于主體膠3之外，并被其固定和良好密封。此外，必須保證整個裝置的密封性，使氣體只能通過超濾膜5暴露于主體膠3外的1/4圓周上的超細(xì)孔擴(kuò)散至液相，而不能有其它途徑。
【權(quán)利要求】
1.一種超濾膜曝氣板，其特征在于:曝氣板底部設(shè)有基座(1)，基座(1)頂部設(shè)有開槽，分別在開槽左側(cè)、中央與右側(cè)充填始端膠(2)、主體膠(3)和末端膠(4)，開槽內(nèi)鋪設(shè)有管式超濾膜(5)，主體膠(3)頂端低于基座(1)頂端，主體膠(3)將超濾膜(5)圓周的75%淹沒并密封，始端膠(2 )頂端與基座(1)頂端齊平，始端膠(2 )將超濾膜(5 )起始端固定，超濾膜(5 )起始端開口于始端膠(2 )內(nèi)的布?xì)馇?6 )，布?xì)馇?6 )通過進(jìn)氣管(7 )與氣體供應(yīng)裝置相連，末端膠(4)頂端與基座(1)頂端齊平，末端膠(4)將超濾膜(5)末端固定并密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超濾膜曝氣板，其特征在于:所述的曝氣板為長方體狀裝置，其長度與高度之比為4: f 8:1，其寬度與高度之比為10: f 15:1，但其高度不得小于10 mm，開槽為長方體狀，開槽的長度、寬度、高度與曝氣板高度之比為(2~4): (8^12):(0.5^0.8):1，但開槽的高度不得小于5 mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超濾膜曝氣板，其特征在于:所述的始端膠(2)、主體膠(3)和末端膠(4)三者的長度與長方體狀開槽長度之比依次為1:1、1:1和1:1 ;始端膠(2)、主體膠(3)和末端膠(4)三者的寬度之比為1: (10-15):1，但始端膠(2)和末端膠(4)的寬度均不小于10 mm;始端膠(2)、主體膠(3)和末端膠(4)三者的厚度與長方體狀開槽高度之比依次為1:1、2:1和1:1，但主體膠(3)的厚度不小于2.5 mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超濾膜曝氣板，其特征在于:所述的超濾膜(5)的單體外徑0.4^2.0 mm,內(nèi)徑0.3"?.4mm,膜孔大小l(T100 nm,超濾膜(5)的起始端和末尾端分別伸入始端膠(2)和末端膠(4)中，中央部分嵌入主體膠(3)內(nèi)，超濾膜(5)單體排列間距為其外徑的2~3倍， 最外側(cè)的超濾膜(5)單體距離開槽外緣的距離為1.5^2.0 mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超濾膜曝氣板，其特征在于:所述的超濾膜(5)起始端橫斷面完全浸沒于始端膠(2)內(nèi)，末端橫斷面完全浸沒于末端膠(4)內(nèi)，中央橫斷面圓周的75%浸沒與主體膠(3)內(nèi)，其余25%暴露于主體膠(3)之外，超濾膜(5)起始端伸入始端膠(2)內(nèi)的距離為始端膠(2)寬度的50%~75%，超濾膜(5)末尾端伸入末端膠(4)內(nèi)的距離為末端膠(2)寬度的50%~75%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超濾膜曝氣板，其特征在于:所述的始端膠(2)設(shè)置長方體狀布?xì)馇?6)，以連接超濾膜(5)起始端和進(jìn)氣管(7)，其長度、寬度、高度與曝氣板高度之比依次為(2~3):1、1: 0-5)和1: (3~4)，但其尺寸應(yīng)滿足容納所有超濾膜單體末端的要求，以完成其布?xì)夤δ堋?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超濾膜曝氣板，其特征在于:所述的進(jìn)氣管(7)穿過基座(I)與布?xì)馇?6 )相連，進(jìn)氣管(7 )外徑為布?xì)馇?6 )高度的2/3~3/4，進(jìn)氣管(7 )伸出基座(I)外壁的長度為其外徑的5~10倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超濾膜曝氣板，其特征在于:所述的始端膠(2)、主體膠(3)、末端膠(4)、超濾膜(5)、布?xì)馇?6)和進(jìn)氣管(7)各結(jié)構(gòu)耐壓強(qiáng)度及其聯(lián)接處的耐受強(qiáng)度均大于1.5 MPa。
【文檔編號】C02F3/02GK203976467SQ201420374496
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】何若, 張紅陶, 謝婧倩, 童裳倫, 白惠文, 徐剛, 趙芝清, 蘇瑤, 夏芳芳 申請人:浙江大學(xué)