CN114349159A - 一种基于ptfe的膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于PTFE的膜生物反应器，包括膜组件及膜反应器；膜组件包括PTFE膜，膜组件将废水与污泥进行固液分离；膜反应器包括箱体、膜组件安装部及曝气管；膜组件安装部安装膜组件；箱体设有连接口，曝气管通过连接口连通于箱体。本发明相对现有技术，将曝气管弯折布置在箱体底部，增加曝气面积，使得曝气效率提高，曝气管的设计减少了膜组件的污染。本发明采用亲水性的PTFE材质，具有抗污染，耐酸碱，耐有机溶剂，耐高低温以及高膜通量等优点；还具有不粘性和自润滑性，使绝大多数的污染物质不易粘附在膜表面，具有超强抗污染性能，并且易清洗，药耗、能耗少等优点；在膜应用工艺中可以承受更高压力和曝气冲击，从而提高工艺处理效率和效果。

Description

一种基于PTFE的膜生物反应器

技术领域

本发明涉及污水技术领域，具体涉及一种基于PTFE的膜生物反应器。

背景技术

污水深度处理及回用已经成为人类文明发展和保障人类饮水安全的必要手段，相关技术也在迅速发展和备受关注。在这些技术中，膜过滤技术显示了越来越多的优越性。而将膜过滤技术与生化处理技术相结合的膜生物反应器(MBR)技术，更为污水处理及回用带来全新的希望。

MBR技术是把传统生物处理技术和膜过滤生物反应液相结合的污水处理方法。其技术的优势表现在：其出水经过了膜过滤，因此水质更好；膜过滤将所有的微生物体截留在生物反应器中，使得生物反应器的效率大大提高，进而使一些难降解物得到降解，也使污水处理占地面积减小。

由于MBR膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除。同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得***内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷(水质及水量)的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。

目前常见的MBR膜组件材质为PVDF(聚偏氟乙烯)，其滤膜采用抗污染的聚偏氟乙烯材料，具有过滤通量高、细菌去除率高等特点，最突出的优点是耐氧化性能，可耐次氯酸钠、二氧化氯、双氧水等氧化剂，充分抑制微生物的生长繁殖。PVDF滤膜不易污堵、截污量高、过滤面积大，易清洗，可周期性地反冲洗或者气擦洗以去除污堵层。在正常情况下物理和化学清洗可以减少跨膜压差和恢复正常的通量。

PVDF有良好的抗污染特性,在正常情况下物理和化学清洗可以减少跨膜压差和恢复正常的膜通量，但在进水中含有油分、积累在膜表面的一定粒径的粒状物质通过水洗、气洗或相对短的化学清洗则无法去除，结果造成在正常运行期间跨膜压差逐渐增加，出水量逐渐减少，清洗越来越频繁，最终造成膜片堵塞而不得不更换新的MBR膜片。此种缺陷，造成应用MBR工艺投资的大幅度增加、日常药剂消耗量增大、以及人工成本的大幅度上述升。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于PTFE的膜生物反应器。

本发明的技术方案概述如下：

一方面，本发明提一种基于PTFE的膜生物反应器，包括膜组件及，膜反应器；

所述膜组件包括PTFE膜，所述膜组件将废水与污泥进行固液分离；

所述膜反应器包括箱体、膜组件安装部及曝气管；

所述膜组件安装部用于安装所述膜组件；

所述曝气管位于所述箱体的外部，所述箱体设有连接口，所述曝气管通过所述连接口连通于所述箱体。

进一步地，所述箱体的内部喷涂环氧煤沥青漆，外壁涂刷丙烯酸聚氨酯油漆，底部喷涂环氧富锌。

进一步地，所述箱体的内部涂刷至少五道油漆，每道间隔6小时，涂层厚度为270-300微米。

进一步地，所述箱体的外壁至少喷涂四道油漆，每道间隔8小时，土城厚度为160-180微米。

进一步地，所述膜组件还包括支撑板；所述PTFE位于支撑板中。

进一步地，所述支撑板包括金属材料及聚烯烃类树脂和/或聚酯类树脂；所述聚烯烃类树脂和/或聚酯类树脂包裹所述金属材料。

进一步地，所述PTFE膜采用等离子体改性处理，在PTFE膜表面等离子体聚合聚乙烯PE，再处理膜表面接枝聚合AAc。

进一步地，所述曝气管为H形曝气管，所述H形曝气管位于所述箱体的底部。

进一步地，所述曝气管为弯折形曝气管，所述弯折形曝气管位于所述箱体的底部，且所述弯折形曝气管覆盖所述箱体的底部。

进一步地，所述膜组件安装部位于所述箱体内部，且所述膜组件安装部有两个，每个所述膜组件安装部设有若干安装槽，两个所述膜组件安装部上的安装槽相对设置，形成卡接所述膜组件的收纳空间，所述膜组件位于所述收纳空间内。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供一种基于PTFE的膜生物反应器，相对现有技术仅采用框架式反应器而言，将曝气管弯折布置在箱体底部，增加曝气面积，使得曝气效率提高，曝气管的设计减少了膜组件的污染。且本发明采用亲水性的PTFE材质，具有抗污染，耐酸碱，耐有机溶剂，耐高低温以及高膜通量等优点；还具有不粘性和自润滑性，使绝大多数的污染物质不易粘附在膜表面，具有超强抗污染性能，并且易清洗，药耗、能耗少等优点；且PTFE膜具有更高的孔隙率，加上特有的亲水改性和可再生工艺，使其在应用生命期内保持超大的水通量和最小的通量衰减。在膜应用工艺中可以承受更高压力和曝气冲击，从而提高工艺处理效率和效果。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明中的一种基于PTFE的膜生物反应器的示意图；

图2为本发明图1中A处的示意图；

图3为本发明中一实施例的膜组件的示意图；

图4为本发明中另一实施例的膜组件的示意图。

附图标记：10、膜组件；11、PTFE膜；12、支撑板；21、箱体；22、膜组件安装部；221、安装槽；222、间隙；23、曝气管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。在附图中，为清晰起见，可对形状和尺寸进行放大，并将在所有图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部件。在下列描述中，诸如中心、厚度、高度、长度、前部、背部、后部、左边、右边、顶部、底部、上部、下部等用词为基于附图所示的方位或位置关系。特别地，“高度”相当于从顶部到底部的尺寸，“宽度”相当于从左边到右边的尺寸，“深度”相当于从前到后的尺寸。这些相对术语是为了说明方便起见并且通常并不旨在需要具体取向。涉及附接、联接等的术语(例如，“连接”和“附接”)是指这些结构通过中间结构彼此直接或间接固定或附接的关系、以及可动或刚性附接或关系，除非以其他方式明确地说明。

接下来，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-4示，本发明的一种基于PTFE的膜生物反应器，包括膜组件10及膜反应器。

膜组件10包括PTFE膜，膜组件将废水与污泥进行固液分离；膜反应器包括箱体21、膜组件安装部22及曝气管23；膜组件安装部22用于安装膜组件10；曝气管23位于箱体21的外部，箱体设有连接口，曝气管23通过连接口连通于箱体21。

箱体的内部喷涂环氧煤沥青漆，外壁涂刷丙烯酸聚氨酯油漆，底部喷涂环氧富锌。不会出现流挂、杂质、漏涂等缺陷和现象。环氧煤沥青漆在环氧煤沥青涂料加入长寿型氯磺化聚乙烯橡胶、云母氧化铁，耐腐蚀性性更强且一次成膜厚。

具体地，箱体的内部涂刷至少五道油漆，每道间隔6小时，涂层厚度为270-300微米。

箱体的外壁至少喷涂四道油漆，每道间隔8小时，土城厚度为160-180微米。喷涂、刷涂方法均可。

箱体生产时，先进行原材料的预处理，预处理包括喷砂、除锈和喷涂底漆等，以提高箱体的稳定性；之后进行侧板、底板的接料、组队与焊接以及框架的组队焊接，之后安装设备门及铰链，同时进行集装箱内部零部件的切割、焊接和安装及检测、修正、清除飞边毛刺；处理焊接过程中的飞溅、毛刺等，同时喷涂底漆、喷涂面漆。最后进行试验验收等。

具体地，箱体的侧板为瓦楞形状，厚度为4mm,底板平板加强，厚度为6mm,盖板为6mm。

曝气管23为H形曝气管，H形曝气管位于箱体21的底部。

曝气管23为弯折形曝气管，弯折形曝气管位于箱体21的底部，且弯折形曝气管覆盖箱体21的底部。

可以理解为，本发明中的曝气管23盘旋设置在箱体21的底部，通过多个连接口连通箱体21，对箱体内的膜组件进行曝气冲膜处理，提高曝气效率，减少膜组件的污染。

本发明还包括膜组件安装部22位于箱体内部，且膜组件安装部22有两个，每个膜组件安装部设有若干安装槽221，两个膜组件安装部上的安装槽相对设置，形成卡接膜组件的收纳空间，膜组件位于收纳空间内。

相邻的安装槽221之间具有间隙222，以使安装在安装槽221内的膜组件10之间具有间隙222，便于曝气清楚膜组件10上的污染物。

膜组件10包括PTFE膜11、支撑板12；PTFE位于支撑板中。PTFE膜作为过滤膜，为单层多多层。每层的平均厚度为1-50μm。膜孔径为0.1-0.4微米，耐PH值为0-14，膜片纯水通量15-25L/m2/h，采用膜丝外表皮和内加强筋同时与环氧胶共同粘接，不脱落，使用寿命≥5年。PTFE膜的一面或两面至少衬里1种支撑材料的形态中。

在一实施例中，参考图3，支撑板12为环绕PTFE膜11的板材，用于支撑PTFE膜11。

在另一实施例中，参考图4，支撑板12为贴合在PTFE膜11两面的板材，用于支撑PTFE膜11。支撑板12的中间为中空的，不影响的过滤作用。

由于该膜组件用于过滤污染物，因此在支撑板材质的选择上，普通的金属板材并不能满足PTFE膜要求。本发明中支撑板包括金属材料及聚烯烃类树脂和/或聚酯类树脂；聚烯烃类树脂和/或聚酯类树脂包裹金属材料，以提供给PTFE膜足够的支撑力，防止PTFE膜子在曝气过程中的晃动，影响曝气效率。

优选地，本发明中的PTFE膜采用等离子体改性处理，在PTFE膜表面等离子体聚合聚乙烯(PE)，再处理膜表面接枝聚合AAc，以提高亲水性。

结果发现等离子体处理的带有PE的膜表面能进一步交联AAc，这表明沉积PE的膜表面有活性基团。相对于传统的PTFE膜具有更好的亲水性，

此外，本发明在底部设置曝气管23的目的为曝气除油，去除掉亲水性PTFE膜上油污。针对亲水性PTFE膜除油不如疏水性PTFE膜的问题，本发明提供了气泡监控的曝气出油方法。

具体地，盘旋的曝气管23上均匀分布有多个连接口，通过多个连接口连通反应器内部，对膜组件进行曝气出油。连接口为可开闭的连接口。

在箱体内安装气泡检测器(图中未示出)。气泡检测器可以安装在箱体的底部或顶部。通过气泡检测器，实时监控气泡的数量，不同数量对应不同数量的连接口。

根据当前的气泡数量确定开启的连接口数量，以使反应器内部的气泡总体积达到占总体积的70％及以上。

可以理解为，本发明曝气管的连接口数量影响气泡数量，因此提出了针对性的开启曝气管的数量，在保证效率的同时节约能源。

预先得到每个连接口可增加的气泡数量，根据当前的气泡数量与目标气泡数量的差值，增加连接口数量。例如，当前气泡体积占体积的60％，为使气泡达到70％时，需要增加1个连接口。则此时需要增加的连接口数量为1。该方法为理想状态下，每个连接口可增加的气泡数量一致。

本发明提供一种基于PTFE的膜生物反应器，相对现有技术仅采用框架式反应器而言，将曝气管弯折布置在箱体底部，增加曝气面积，使得曝气效率提高，曝气管的设计减少了膜组件的污染。且本发明采用亲水性的PTFE材质，具有抗污染，耐酸碱，耐有机溶剂，耐高低温以及高膜通量等优点；还具有不粘性和自润滑性，使绝大多数的污染物质不易粘附在膜表面，具有超强抗污染性能，并且易清洗，药耗、能耗少等优点；且PTFE膜具有更高的孔隙率，加上特有的亲水改性和可再生工艺，使其在应用生命期内保持超大的水通量和最小的通量衰减。在膜应用工艺中可以承受更高压力和曝气冲击，从而提高工艺处理效率和效果。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，包括膜组件及，膜反应器；

所述膜组件包括PTFE膜，所述膜组件将废水与污泥进行固液分离；

所述膜反应器包括箱体、膜组件安装部及曝气管；

所述膜组件安装部用于安装所述膜组件；

所述曝气管位于所述箱体的外部，所述箱体设有连接口，所述曝气管通过所述连接口连通于所述箱体。

2.如权利要求1所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述箱体的内部喷涂环氧煤沥青漆，外壁涂刷丙烯酸聚氨酯油漆，底部喷涂环氧富锌。

3.如权利要求2所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述箱体的内部涂刷至少五道油漆，每道间隔6小时，涂层厚度为270-300微米。

4.如权利要求1所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述箱体的外壁至少喷涂四道油漆，每道间隔8小时，土城厚度为160-180微米。

5.如权利要求1所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述膜组件还包括支撑板；所述PTFE位于支撑板中。

6.如权利要求5所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述支撑板包括金属材料及聚烯烃类树脂和/或聚酯类树脂；所述聚烯烃类树脂和/或聚酯类树脂包裹所述金属材料。

7.如权利要求1所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述PTFE膜采用等离子体改性处理，在PTFE膜表面等离子体聚合聚乙烯PE，再处理膜表面接枝聚合AAc。

8.如权利要求1所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述曝气管为H形曝气管，所述H形曝气管位于所述箱体的底部。

9.如权利要求1所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述曝气管为弯折形曝气管，所述弯折形曝气管位于所述箱体的底部，且所述弯折形曝气管覆盖所述箱体的底部。

10.如权利要求1所述的一种基于PTFE的膜生物反应器，其特征在于，所述膜组件安装部位于所述箱体内部，且所述膜组件安装部有两个，每个所述膜组件安装部设有若干安装槽，两个所述膜组件安装部上的安装槽相对设置，形成卡接所述膜组件的收纳空间，所述膜组件位于所述收纳空间内。

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