CN110872151B - 平板mbr导流板、膜组件及其反应器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平板MBR导流板，包括：导流基板、设置于所述导流基板侧面上的透水孔和用于固定所述导流板的固定构件；其中，所述导流基板上具有镂空的贯通口。本发明还提供了膜组件及其反应器和方法。本发明使得导流基板的上、下两面导通，即可以有效降低板式MBR膜堆的重量，减少制造导流板的耗材，又可以获得更大的水处理量，有效解决了现有板式膜导流板成本高、重量大、板式膜堆设计复杂等缺点。

Description

平板MBR导流板、膜组件及其反应器和方法

技术领域

本发明涉及有机膜组件领域。本发明具体涉及一种平板MBR导流板、膜组件及其反应器和方法。

背景技术

膜分离技术自20世纪60年代起开始崛起，因其具有分离程度高、高效节能、环保安全以及可集成化等优点，迅速成为了应用最广泛的新一代分离技术。其中，膜生物反应器(MBR)具有出水品质高、结构稳定和操作简便等特征，被广泛应用于市政用水和工业废水的回用领域，是最有市场前景的废水处理技术之一。

膜生物反应器(MBR)通常有两种结构，一种是由中空纤维制备的帘式膜组件，一种是由板式膜制备的板式膜组件；中空纤维帘式MBR膜因其具有更高的比表面积，成为膜生物反应器中膜组件的核心。但是，在实际工业应用环境，敞开式MBR膜池中因落入的杂物等，随着操作过程中的曝气和膜丝反冲洗操作导致杂物在帘式MBR膜组件的根部尤其是上半部分的根部形成缠绕和累积，当污泥浓度大于10g/L时更容易在根部形成污泥饼。板式MBR相对与帘式MBR而言，因其组件为平面结构且在曝气的操作下很容易避免杂物的缠绕及污泥饼在根部的形成。

对于常规的板式MBR的导流板的平板膜结构主要是：该导流板为实心板，导流板中设置有多条供水流通的水线，各条水线汇流后与导流板上设置的透水口连通。膜与导流板四周热压贴合，那么污水透过膜后，沿着导流板下的水线汇流至透水口，并经透水口抽出，由此完成对污水的膜过滤处理。但是，现有的上述平板膜存在许多问题，诸如实心导流板+内设水线的设置，导致各个导流板间相互配合较差，污水在平板膜组件间的透过量较小，膜更易耗损，而且实心导流板成本高。

对于常规的板式MBR的导流板结构示意图如图1，其结构的特点主要是：该导流板为实心板，导流板中设置有多条供水流通的水线，各条水线汇流后与导流板上设置的透水口连通。膜与导流板四周热压贴合，那么污水透过膜后，沿着导流板下的水线汇流至透水口，并经透水口抽出，由此完成对污水的膜过滤处理。但是，现有的上述结构存在许多问题，诸如实心导流板+内设水线的设置，导致各个导流板间相互配合较差，污水在平板膜组件间的透过量较小，膜更易耗损，而且实心导流板成本高。另外，现有的实心导流板在清洗的时候，由于导流板自身所占空间较大，使得药液量便较小，清洗效果较差。

发明内容

为了克服现有的平板MBR导流板存在的缺陷，本发明提供了一种平板MBR导流板、膜组件及其反应器和方法。其具有制造成本更低、透水量更大、清洗效果更好和寿命更长等优点。

本发明第一个方面提供了一种平板MBR导流板，包括：导流基板、设于所述导流基板侧面上的透水孔以及用于固定导流板的固定构件；其中，所述导流基板上具有镂空的贯通口。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述导流基板由横梁和竖梁交叉设置为网格状，所述贯通口位于所述网格中。

在本发明的一些优选的实施方式中，在所述竖梁上设有凸起部和交叉部；优选的，所述交叉部为设置于所述竖梁与所述横梁的凸起结构，所述凸起部为设置于两个所述交叉部之间的凸起结构，所述凸起部和所述交叉部之间形成的低洼部位形成导流道；更优选的，所述凸起结构的高度为0.1-2mm。所述竖梁和所述横梁是指以导流板的透水孔所在两侧面即横向侧面的相对方向为竖向，该竖向上设置的梁为竖梁，另外两个无透水孔的侧面即竖向侧面的相对方向为横向，该横向上设置的梁为横梁。

在本发明优选的实施方式中，所述凸起部可以是椭圆形、圆形和四边形等形状。本发明人经研究发现，所述凸起部和/或交叉部最好设置为椭圆结构，优选的，所述凸起部是在竖梁上设置的短椭圆结构、所述交叉部是在竖梁上设置的长椭圆结构。更优选的，所述短椭圆结构和所述长椭圆结构的椭圆凸起边缘结构四周采用圆滑下沉结构，这样的圆滑下沉结构一方面增加了导流板的力学强度，另一方面结合增加凸起使得透过平板膜的产水能更快速汇集。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述贯通口的开口面积占所述导流基板的面积的10-70％；优选20-60％，更优选30-50％。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述固定构件包括设置于所述导流基板侧边上的定位柱和设置于所述定位柱底部的下沉结构的定位孔，所述定位孔用于与其它导流板上相对应的定位柱紧密配合；优选的，所述定位柱设置于所述导流基板的四个侧边上；更优选的，所述导流基板的竖向侧边的定位柱的数量多于所述导流基板的横向侧边的定位柱的数量。进一步优选，所述平板膜导流板的定位柱采用上小下大的结构，所述定位柱由顶部至底部为线性增大设计，顶部圆柱直径优选为1-2mm，底部圆柱直径优选为3-4mm，定位柱高度为8-15mm。所述定位柱底部设置下沉结构的定位孔，其下沉的深度为1-2mm，下沉结构优选为锥形结构，***深度为1-2mm。

本发明优选的实施方式中，经研究发现，现有的实心导流板上并未设置固定构件，通常需要采用滑道进行固定，组合更为困难。本发明设置的固定构件更便于固定。将所述定位柱设置于所述导流基板的四个侧边上，能够使上下层的平板膜固定形成更为牢固的平板膜组件。本发明中所述定位柱的数量一般来说可以根据需要进行设置。进一步研究发现，所述导流基板的竖向侧边的定位柱的数量多于所述导流基板的横向侧边的定位柱的数量，其可以使上下层的平板膜固定的更牢固，同时使得操作更方便。例如，横向侧面的定位柱为每10-25cm设置一个；竖向侧边的定位柱为每5-15cm设置一个。再例如，横向侧边上设置的定位柱为2-4个，竖向侧边设置的定位柱为5-8个。应当理解的是，上述导流板上除了定位柱以外，应当是在导流板的上下两面都进行设置，也即在导流板的一面设置为定位柱，另一面对应设置为与定位柱配合使用的定位孔。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述透水孔相对设置于所述导流基板的两个横向侧面上；优选的，所述横向侧面上设置至少1个优选为1至2个所述透水孔。经研究发现，单侧单口或者单侧双口出水的导流板，在清洗过程中只能靠清洗液重力输送及清洗液渗透的清洗方式，且因清洗液在重力输送过程中，不能保证清洗液全部充满导流板与板式膜中间空间，使得其清洗过程只能是死端清洗。本发明通过在导流板设置多个透水孔优选在两个横向侧面上设置1-2个透水孔，配合本发明的导流板结构的大水量处理取得了很好的效果。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述平板膜导流板的侧边上设置密封焊接线，所述密封焊接线设置于侧边靠近内侧的凸起处，优选在所述定位柱的内侧1-1.5mm处；所述密封焊接线为圆弧状实心结构，密封焊接线高度为1-1.5mm，其为预留板式膜片与导流板的密封焊接线，用于在高温焊接模具及焊接压力下将平板膜与导流板焊接为一体结构。

本发明第二方面提供了一种MBR平板膜，包括所述的导流板和设于所述导流板上的产水导流布和板式膜。

本发明第三方面提供了一种平板膜组件，包括所述的MBR平板膜。优选为所述平板膜组件是通过数个所述MBR平板膜经所述定位柱和挡板固定后形成的板式MBR膜堆。所述挡板优选设置在MBR膜堆最外侧的两片或定位柱侧的一片，一般为未焊接膜片的导流板，可以防止在进行化学清洗时，膜在最外侧发生形变导致膜焊接位置开裂。

本发明第四方面提供了包括一种MBR反应器，包括所述的平板膜组件。

本发明第五方面提供了一种水处理方法，包括采用所述的平板膜组件或者所述的MBR反应器进行废水处理。

本发明所提供的板式膜产水导流板采用镂空的结构设计，侧面对开的单个或2个产水集水管，采用定位柱和定位孔相互配合和采用四面弧形焊接线的结构设计，有效解决了现有板式膜导流板成本高、重量大、板式膜堆设计复杂等缺点。且由上述板式MBR组成的膜堆可采用错流分散洗和错流浸泡清洗的运行方式，有效提高了化学清洗强度和化学清洗后膜性能恢复率，延长了板式MBR膜***的化学清洗周期和使用寿命。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明中的平板MBR导流板中采用镂空的贯通口的结构设计，使得导流基板的上下两面导通，即可以有效降低板式MBR膜堆的重量，减少制造导流板的耗材，又可以获得更大的水处理量，增加所得的MBR平板膜组件的使用寿命，可以有效降低板式MBR膜成本。

2.本发明中导流基板横向侧面对开的单个或者两个产水集水管，一方面可以提高产水流速和清洗液的注入速度，另一方面可以采用一端注入清洗液一端清洗液排出，可以在短时间内使得清洗液填充，提高板式MBR的清洗效率和效果，同时可以实现板式MBR的错流清洗及浸泡清洗操作。

3.本发明中单个产水导流板的定位柱和定位孔的结构设计可以有效使得单个板式膜的快速连接和定位，同时减少了常规板式膜的定位滑道和定位机构的设置。

4.本发明中圆弧形密封焊接线设计可以有效提高焊接牢度，改善了常规板式膜产水导流板的焊接牢度，提高了板式膜的使用寿命。

5.本发明所得的板式MBR平板膜组件造价更为低廉，易于清洗，清洗后膜性能恢复率高，能够长时地处理更大的水量。

附图说明

下面将结合附图来说明本发明。

图1是常规的板式MBR的导流板结构示意图。

图2是本发明的一些实施方式中MBR平板膜用导流板的结构示意图。

图3是本发明的一些实施方式中MBR平板膜用导流基板局部结构示意图。

图4是本发明的一些实施方式中MBR平板膜用导流板横向侧面的示意图。

图5是本发明的一些实施方式中MBR平板膜用导流板的加工尺寸示意图。

图6是本发明的一些实施方式中板式MBR反应器的结构示意图。

附图标记说明：1-透水孔，2-贯通口，3-定位柱，4-定位孔，5-凸起部，6-交叉部，7-横梁，8-竖梁，9-导流道，10-横向侧边，11-竖向侧边，12-平板膜组件。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行进一步的描述，应当指出，这些实施例仅为示例性的，附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，对本发明的实质与范围不构成任何限制。

实施例1：

图2为根据本发明实施方式中MBR平板膜用导流板的结构示意图；图3是本发明的实施方式中MBR平板膜用导流基板局部结构示意图；图4是本发明实施方式中MBR平板膜用导流板的横向侧面的局部示意图。如图2-4所示：

所述平板MBR导流板包括网格状的导流基板、设置于所述导流基板侧面上的透水孔1和用于固定所述导流板的固定构件，其中，每个网格中具有镂空的贯通口2。所述导流基板由横梁7和竖梁8交叉设置而成；在所述竖梁8上设有凸起部5和交叉部6，所述交叉部6位于所述竖梁8与所述横梁7的交叉位置，所述凸起部5位于两个所述交叉部6的中间位置；所述凸起部5和所述交叉部6为比所述竖梁8即所述导流基板的低洼部位高出0.1-2mm的高出面，所述凸起部5和所述交叉部6之间形成的低洼部位即每两个所述高出面间的低洼部形成导流道9。以使得透过平板膜的水顺利地流至透水孔1处。所述凸起部5和交叉部6设置为椭圆结构，所述凸起部5在所述竖梁8上设置的短椭圆结构、所述交叉部6是在所述竖梁8上设置的长椭圆结构。所述短椭圆结构和所述长椭圆结构的椭圆凸起边缘结构四周采用圆滑下沉结构。所述贯通口2形成的开口面积可以占所述导流基板面积的10-70％，优选20-60％，更优选为30-50％。所述固定构件为设置于所述导流基板侧边上的定位柱3和所述定位柱3底部设置下沉结构的定位孔4，所述定位孔4用于与其它导流板上的定位柱3为紧密配合结构；所述定位柱3设置于所述导流基板的四个侧边上且所述导流基板的竖向侧边11的定位柱3的数量多于所述导流基板的横向侧边10的定位柱3的数量。所述平板膜导流板的定位柱3采用上小下大的结构，所述定位柱3由顶部至底部为线性增大设计，顶部圆柱直径优选为1-2mm，底部圆柱直径优选为3-4mm，定位柱高度为8-15mm。所述定位柱3底部设置下沉结构的定位孔4的下沉的深度为1-2mm，下沉结构为锥形结构，***深度为1-2mm。所述导流基板的竖向侧边11的定位柱3的数量多于所述导流基板的横向侧边10的定位柱3的数量，其可以使上下层的平板膜固定的更牢固，同时使得操作更方便。例如，横向侧面的定位柱3为每10-25cm设置一个；竖向侧边11的定位柱3为每5-15cm设置一个。再例如，横向侧边10上设置的定位柱3为2-4个，竖向侧边11设置的定位柱3为5-8个。所述透水孔1相对设置于所述导流基板的两个横向侧面上，优选的，每个所述横向侧面设置至少一个所述透水孔1，更优选为1-2个所述透水孔1。

如图5所示，为本实施例的MBR平板膜用导流板其在横向侧面上共设置两个透水孔1，横向侧边10上设有五个定位柱3和与其紧密配合的定位孔4，以及本实施例中优选采用的导流板的具体加工尺寸见图5所示。在导流板的侧边上在所述定位柱3的内侧1-1.5mm处设置密封焊接线，所述密封焊接线为圆弧状实心结构，密封焊接线高度为1-1.5mm，其为预留板式膜片与导流板的密封焊接线，用于在高温焊接模具及焊接压力下将平板膜与导流板焊接为一体结构。

实施例2

本实施例提供的一种MBR平板膜，所述的导流板和与依次设于所述导流板上的产水导流布和板式膜。该MBR平板膜的制备方法包括：首先，将产水导流布采用超声波点焊机点焊到上述实施方式提供的导流板上，通常点焊6-12个点；然后，将平板膜裁切成一定规格，并采用热熔焊接机进行板式膜的焊接，即可获得与所述导流板叠合设置的产水导流布和板式膜的MBR平板膜。

实施例3

本实施例提供一平板膜组件12，该平板膜组件12是通过将58个实施例2中MBR平板膜依次叠合经定位柱3和挡板固定安装形成的板式MBR膜堆；所述挡板为设置在MBR膜堆最外侧的两片或定位柱侧的一片未焊接膜片的导流板。

图6本发明的一些实施方式中板式MBR反应器的结构示意图。该板式MBR反应器装有上述平板膜组件12，在图6中的六个腔室内各自都装有板式MBR膜堆，曝气设备在平板膜组件下面，距平板膜组件的最下层20cm。采用该实施例的板式MBR反应器进行废水处理，待净化处理的污水水质见表1。

表1待净化污水水质：

COD/ppm	BOD/ppm	SS/ppm
			2560	1480	320

采用本实例中导流板的MBR膜堆，可以采用错流方式进行化学清洗，通过化学清洗入水泵和回水泵将化学清洗液从MBR膜堆的一端产水侧注入板式膜，随后在另一侧的化学清洗回水侧流出，具有两个优点：第一，超滤膜在清洗过程中，化学清洗液可以均匀充满整个膜内部，保证了膜片清洗的均匀性和稳定性；第二，化学清洗液通过错流的方式可以实现循环利用，清洗一次后补加药剂后可对另一组的膜堆进行化学清洗。而且，该MBR膜堆长时间运行时，其产水浊度小于0.5NTU，同时经过化学清洗后，产水压力恢复率为85～92％之间，膜片之内也没有污泥郁积的情况。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (12)

1.一种平板MBR导流板，包括：导流基板、设于所述导流基板侧面上的透水孔以及用于固定导流板的固定构件；

其中，所述导流基板由横梁和竖梁交叉设置而成，并被设置为网格状，所述导流基板上具有镂空的贯通口，所述贯通口位于所述网格中，

其中，在所述竖梁上设有凸起部和交叉部；所述交叉部为设置于所述竖梁与所述横梁的凸起结构，所述凸起部为设置于两个所述交叉部之间的凸起结构，所述凸起部和所述交叉部之间形成的低洼部位形成导流道，

所述固定构件包括设置于所述导流基板侧边上的定位柱和设置于所述定位柱底部的下沉结构的定位孔，所述定位孔用于与其它导流板上相对应的定位柱紧密配合；所述定位柱设置于所述导流基板的四个侧边上；

所述透水孔相对设置于所述导流基板的两个横向侧面上。

2.根据权利要求1所述的导流板，其特征在于，所述凸起结构的高度为0.1-2mm。

3.根据权利要求1或2所述的导流板，其特征在于，所述贯通口的开口面积占所述导流基板的面积的10-70％。

4.根据权利要求3所述的导流板，其特征在于，所述贯通口的开口面积占所述导流基板的面积的20-60％。

5.根据权利要求4所述的导流板，其特征在于，所述贯通口的开口面积占所述导流基板的面积的30-50％。

6.根据权利要求1或2所述的导流板，其特征在于，所述导流基板的竖向侧边的定位柱的数量多于所述导流基板的横向侧边的定位柱的数量。

7.根据权利要求1或2所述的导流板，其特征在于，所述横向侧面上设置至少1个所述透水孔。

8.根据权利要求1或2所述的导流板，其特征在于，所述横向侧面上设置1至2个所述透水孔。

9.一种MBR平板膜，包括权利要求1-8中任一项所述的导流板和设于所述导流板上的产水导流布和板式膜。

10.一种平板膜组件，包括权利要求9所述的MBR平板膜。

11.一种MBR反应器，包括权利要求10所述的平板膜组件。

12.一种水处理方法，包括采用权利要求10所述的平板膜组件或者权利要求11所述的MBR反应器进行废水处理。

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