CN105253990B - 实验室用平板膜反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验室用平板膜反应器，属于膜生物、膜化学反应器水处理技术领域，它是一种评价超滤膜过滤性能的反应器。主要由透明有机玻璃和不锈钢丝杆加工而成，包括可拆解外壳和平板膜组件两部分。可拆解外壳的实现方式是在左、右板厚度面钻孔后，与前、后板用丝杆穿连，两端用蝶形螺母固紧，接合部用发泡橡胶板密封。膜组件主要由尼龙螺丝穿连凹形盖板、凸形导流板和抽水中腔板组成，凹形盖板与抽水中腔板接合部用发泡硅胶密封，凸形导流板楔入凹形盖板对膜进行夹紧，抽滤时清水经膜、导流板圆孔到达中腔，经由中腔上方出水圆管流出。该反应器壳体密封性好，左、右板可拆解取下方便清洗，反应器容积可灵活拓展。
Description
技术领域
本发明属于膜生物、膜化学反应器水处理技术领域，特别涉及一种可在实验室使用的评价超滤膜过滤性能的小试反应器。
背景技术
膜生物反应器(MBR)是将传统活性污泥与微滤或超滤相结合的水处理技术，从上世纪90年代起，世界范围内兴起了众多以MBR为主体工艺的水处理设施。进入新世纪以来，随着我国膜产品的不断成熟、发展，MBR凭借优异的水处理表现，已在水处理技术领域占有重要地位。在此基础上，以高级氧化技术代替MBR中反应速率相对较慢的生物降解也备受瞩目，以此开发的更高效的膜化学反应器(MCR)正处于研发阶段。事实上纳滤、反渗透已在给水、饮用水处理方面日益成熟，因此可以预见，以光催化、自由基等为代表的高级氧化结合过滤技术而开发的MCR反应器将在废水深度处理甚至给水领域快速发展。
膜反应器构型取决于膜组件，它是将膜固定在反应器中，清液侧连接抽吸泵的组合体。目前应用最多的是平板膜组件和中空纤维膜组件。已产业化的中空纤维膜组件不但在膜制备过程中较平板膜复杂，且后续设计的膜组件结构也要求较高，维护起来也比较困难。平板膜小试制膜阶段仅用刮刀即可，且其组件可仅由抽水孔道、导流板、固紧件和平板膜组成，结构类似一般针头过滤器，组装更为简单。因此，对于实验室研究膜材料、评价膜性能的小试实验而言，平板膜优势明显。然而实验室用平板膜反应器多为实验室人员采用各类板材自制加工，导致小试平板膜组件的设计不如商品化膜组件设计完善。商品化平板膜组件设计思路是将膜直接永久的粘接固定在膜组件上，这样保证了膜在使用过程中，浓水不会通过膜与组件之间的接合部渗漏至清水侧导致生产事故。但是，实验室小试采用的膜组件设计思路应是可重复使用的，方便更换膜以保证***误差一致，这样对制备出的改性膜才能做出过滤和膜表面生化反应的科学评价。目前实验室使用的平板膜MBR在更换膜之后，膜与组件之间的接合部密封性较差，尤其在MBR和MCR超滤过程中，浓水污染清水侧非常普遍。此外，如采用胶水粘接的反应器外壳，长时间运行后，壳体不能拆解清洗，这些都给小试实验带来很多麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种实验室用平板膜反应器。
具体通过以下技术方案实现：
实验室用平板膜反应器，包括壳体和平板膜组件10，所述壳体为上部开口的容器，所述膜组件置于壳体中；
所述平板膜组件10包括抽水中空板15，所述抽水中空板15中部对称连接两个凸形导流板、所述抽水中空板15两侧分别设有凹形盖板；所述抽水中空板15与凹形盖板之间设有发泡硅胶密封圈；所述抽水中空板15与两个凹形盖板通过尼龙螺丝11和尼龙螺母19固定。
进一步地，在上述技术方案中，所述壳体包括壳体左板2、壳体右板6、壳体前板7和壳体后板4与壳体底板8，所述壳体左板2、壳体右板6可拆卸，与壳体前板7和壳体后板4、壳体底板8接合部位采用发泡橡胶板密封。
进一步地，在上述技术方案中，所述壳体前板7、壳体后板4的侧边上固定设有不锈钢丝杆9；
所述壳体左板2、壳体右板6厚度面上设有孔，可穿过不锈钢丝杆9，通过蝶形螺母1固紧。
进一步地，在上述技术方案中，所述壳体前板7、壳体后板4与壳体底板8结合部位采用胶水粘合。
进一步地，在上述技术方案中，发泡橡胶板厚度为3mm。
进一步地，在上述技术方案中，所述凸形导流板和抽水中空板15采用胶水粘合。
进一步地，在上述技术方案中，所述凸形导流板向外凸出，厚度面为斜面，所述凹形盖板向内凹陷，与凸形导流板厚度面的斜面压紧时吻合。
进一步地，在上述技术方案中，所述凸形导流板上设有导流条，所述导流条与凸形导流板的凸面在同一水平面上。
进一步地，在上述技术方案中，所述抽水中空板15、凸形导流板、凹形盖板，壳体左板2、壳体右板6、壳体前板7和壳体后板4、壳体底板8为透明的有机玻璃材料。
本发明采用透明有机玻璃板材和不锈钢丝杆加工实验室用平板膜反应器，反应器主要由两部分组成：可拆解外壳和平板膜组件。可拆解外壳前、后板在厚度面上深孔加工后将其用胶水粘合在壳体底板上。壳体左、右板在其非厚度面钻孔之后，与前、后板用丝杆穿连，两端用蝶形螺母固紧，接合部用发泡橡胶板密封；膜组件主要由凹形盖板、凸形导流板和抽水中空板组成，用尼龙螺丝固紧，凹形盖板与抽水中空板接合部用发泡硅胶密封，凸形导流板楔入凹形盖板对膜进行夹紧，导流板与抽水中空板用胶水粘合，抽滤时清水经膜、导流板、导流板圆孔到达中腔，经由中腔上方出水圆管流出。
发明有益效果
本发明的有机玻璃反应器透光清晰构造一目了然，可观察实验现象，壳体左、右板可拆解取下，除可清洗反应器内部空间外，反应器有效容积可灵活拓展。壳体、膜组件密封分别采用发泡橡胶板和发泡硅胶板，密封效果优于硅胶板，不易造成浓水渗漏至清水侧事故，只需旋下螺母即可膜更换操作，方便快捷。该反应器可用于实验室超滤条件小试研究，是一种优良的实验室平板膜反应器设计方案。
附图说明
图1是实验室用平板膜反应器壳体和膜组件分解示意图：
图2是固紧后外壳示意图；
图3是凹形盖板示意图；
图4是凸形导流板示意图；
图5是抽水中空板示意图；
图6是膜组件组装过程示意图；
图7是更换膜示意图；
图中：1、蝶形螺母；2、壳体左板；3、壳体左密封垫；4、壳体后板；5、壳体右密封垫；6、壳体右板；7、壳体前板；8、壳体底板；9、不锈钢丝杆；10、平板膜膜组件；11、尼龙螺丝；12、左凹形盖板；13、左发泡硅胶密封圈；14、左凸形导流板；15、抽水中空板；16、右凸形导流板；17、右发泡硅胶密封圈；18、右凹形盖板；19、尼龙螺母；20、膜。
具体实施方式
下面结合说明书附图以实施例对本发明作进一步详细说明。
实验室用平板膜反应器，包括壳体和平板膜组件10，壳体为上部开口的容器，膜组件置于壳体中；
平板膜组件10包括抽水中空板15，抽水中空板15中部对称粘接两个凸形导流板、抽水中空板15两侧分别设有凹形盖板；抽水中空板15与凹形盖板之间设有发泡硅胶密封圈；抽水中空板15与两个凹形盖板通过尼龙螺丝11和尼龙螺母19固定。
壳体包括壳体左板2、壳体右板6、壳体前板7和壳体后板4与壳体底板8，壳体左板2、壳体右板6可拆卸，与壳体前板7和壳体后板4、壳体底板8接合部位采用发泡橡胶板密封。
壳体左右侧是由蝶形螺母1(共计8组，左右各4组，每组各含弹簧垫圈和垫片)旋在四根不锈钢丝杆9上进行固紧的。壳体左板2和壳体右板6所用有机玻璃板材厚度为5mm，钻4个孔用于丝杆和螺母穿连拼接，壳体前板7和壳体后板4厚度可选用20mm有机玻璃板材(有利于在厚度面上深孔加工作业)，用胶水粘合在壳体底板8上，其中前、后板对应位置各钻2个孔用于丝杆穿连，壳体左密封垫3和右密封垫5用发泡橡胶板剪切而成并在对应位置各钻4个孔用于丝杆穿连，除蝶形螺母1、壳体左密封垫3、壳体右密封垫5、不锈钢丝杆9、尼龙螺母19外，其余部分都以有机玻璃不同厚度板材加工而成，组装后壳体如图2。
平板膜组件整体是用尼龙螺丝11和螺母19穿连固紧，膜组件全部用厚度为5mm有机玻璃板材加工，左凹形盖板12与右凹形盖板18加工方式相同，等距钻10个孔用于尼龙螺丝穿连，盖板中间斜剖切至切透成凹形，具体加工方式如图3，正方形斜剖切切透后镂空出大、小两个正方形边缘，小正方形向外，4个直角需做圆角处理以免割伤膜，斜剖切是为了与左凸形导流板14和右凸形导流板16契合，以便使膜在凸形导流板楔入凹形盖板后，四个斜剖切面弥合将膜夹紧，这样类似红酒瓶塞的结构可增强膜组件密封性，左右凹形盖板还需延上述大正方形边缘铣削出正方形平行沟槽，用于楔入左发泡硅胶密封圈13、右发泡硅胶密封圈17，发泡硅胶可采用3mm厚度发泡硅胶板材加工，在尼龙螺丝固紧应力作用下，与有机玻璃表面贴合紧密，形变后达到密封效果。左右凸形导流板加工方式如图4，凸形导流板可用凹形盖板斜刨切下的部分直接加工，导流板向膜的一侧开12个孔并用胶水粘接三个横向导流条，使清水可以通过孔流过进入抽水中空板15，导流条可支撑平板膜受抽吸作用受力均匀，使平板膜不至于因跨膜压差过大塌陷损坏。左右导流板与抽水中空板用胶水粘合，作为一个整体使用过程中不可拆解，抽水中空板的具体加工方法如图5，首先在有机玻璃板材上对应位置开10个孔用于尼龙螺丝穿连，再垂直刨切正方形孔至切透作为中腔，正方形大小与上述凹形盖板小正方形尺寸相等，中腔上方垂直开圆孔与粘接的圆管连通作用抽水孔道，用于连接抽吸泵。整个膜组件组装方式如图6。更换膜20时，把按照凹形盖板向膜侧正方形沟槽形裁切的发泡硅胶密封圈先楔入沟槽，由于沟槽较浅，发泡硅胶形变后达到密封效果，这样保证了浓水不会从膜组件侧方进入抽水中腔，以上更换膜过程如图7，使用过程中可同时使用两侧膜，也可单独使用一侧，此时，另一侧可用不透水的封口膜堵住即可本发明涉及。
Claims (9)
1.实验室用平板膜反应器，包括壳体和平板膜组件(10)，其特征在于：所述壳体为上部开口的容器，所述膜组件置于壳体中；
所述平板膜组件(10)包括抽水中空板(15)，所述抽水中空板(15)中部对称连接两个凸形导流板、所述抽水中空板(15)两侧分别设有凹形盖板；所述抽水中空板(15)与凹形盖板之间设有发泡硅胶密封圈；所述抽水中空板(15)与两个凹形盖板通过尼龙螺丝(11)和尼龙螺母(19)固定。
2.根据权利要求1所述实验室用平板膜反应器，其特征在于：所述壳体包括壳体左板(2)、壳体右板(6)、壳体前板(7)和壳体后板(4)与壳体底板(8)，所述壳体左板(2)、壳体右板(6)可拆卸，与壳体前板(7)和壳体后板(4)、壳体底板(8)接合部位采用发泡橡胶板密封。
3.根据权利要求2所述实验室用平板膜反应器，其特征在于：所述壳体前板(7)、壳体后板(4)的侧边上固定设有不锈钢丝杆(9)；
所述壳体左板(2)、壳体右板(6)厚度面上设有孔，可穿过不锈钢丝杆(9)，通过蝶形螺母(1)固紧。
4.根据权利要求2所述实验室用平板膜反应器，其特征在于：所述壳体前板(7)、壳体后板(4)与壳体底板(8)结合部位采用胶水粘合。
5.根据权利要求2所述实验室用平板膜反应器，其特征在于：发泡橡胶板厚度为3mm。
6.根据权利要求1所述实验室用平板膜反应器，其特征在于：所述凸形导流板和抽水中空板(15)采用胶水粘合。
7.根据权利要求1所述实验室用平板膜反应器，其特征在于：所述凸形导流板向外凸出，厚度面为斜面，所述凹形盖板向内凹陷，与凸形导流板厚度面的斜面压紧时吻合。
8.根据权利要求1所述实验室用平板膜反应器，其特征在于：所述凸形导流板上设有导流条，所述导流条与凸形导流板的凸面在同一水平面上。
9.根据权利要求2所述实验室用平板膜反应器，其特征在于：所述抽水中空板(15)、凸形导流板、凹形盖板，壳体左板(2)、壳体右板(6)、壳体前板(7)和壳体后板(4)、壳体底板(8)为透明的有机玻璃材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20170901 Termination date: 20191019 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |