CN1151984C - 弓形穿流式膜分离器及弓形穿流式膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弓形穿流式膜生物反应器及弓形穿流式膜分离器。弓形穿流式膜分离器在筒状壳体的两端，分别安装有法兰，其间有封盖，通过法兰与弓形穿流式膜分离筒状壳体两端相连，其间有密封胶垫，在弓形穿流式膜生物分离器的里面，有带有弓形膜丝的膜块组成的膜组件集成单元，膜丝在弓形穿流式膜分离器装置内呈弓型排列，降低膜丝两端的所受拉力，解决了断丝问题。弓形穿流式膜分离器装置容易安装且维修方便，维持稳定的透水率，降低单位产水能耗。

Description

弓形穿流式膜分离器及弓形穿流式膜生物反应器

技术领域

本发明涉及一种膜生物反应器，更具体的涉及弓形穿流式膜分离器及弓形穿流式膜生物反应器。

背景技术

一种公知的膜生物反应器，即错流式膜生物器，由生物反应器单元和错流式膜分离器单元组成，存在以下缺点；为了防止膜污染，膜分离器的循环水量与透水量之比高达100-600∶1，循环水流速度一般在1-4m/s之间(樊耀波等，  环境科学学报，1997，17(1)：68-74)。这样高的水流速度产生的剪切力不仅可将微生物细胞打碎，降低了微生物的活性，而且造成错流式膜分离器的运行能耗高，为5-8kWh/m³，是传统活性污泥法的15-20倍，因此，膜分离器内水温升高，有时需要冷却设备。为了克服错流式膜分离器存在的缺点，特别是能耗高的问题，日本学者Yamamoto在1989年提出了一体式膜生物反应器，由膜组件浸没在生物反应器中组成。一体式膜生物反应器已经实现商品化，在日本等国已有大规模应用的实例，其能耗一般在2-4kWh/m³(Yamamoto K.et al.，1989，Wat.Sci.Tech.，Vol21：(4/5)，43-54)。但一体式膜生物反应器仍存在以下缺点：采用特殊的制膜工艺，如日本的三菱公司，久保田公司和加拿大的Zenon公司就采用特殊的制膜工艺，而这些制膜工艺我国还没有完全掌握；为了防止膜污染，一般采用低负压间歇抽吸，单位面积产水量低，产水不连续；不能进行在线的化学清洗；膜组件浸没在生物反应器中，给安装，清洗带来不便。为了克服一体式膜生物反应器存在的缺点，进一步降低能耗，荷兰Triqua公司提出了穿流式膜分离器，穿流式膜分离器的膜丝排列方式使得膜分离器不需要附加的湍流发生器，本身具有增大湍流的功能。同时膜分离器的膜丝填装密度可高达800m²/m³，膜分离器的体积更小，可以同生物反应器单元组成穿流式膜生物反应器，极有希望在未来大楼、小区废水处理中应用的新兴污水处理技术。穿流式膜生物反应器及穿流式膜分离器至今没有实现商品化，其研究现在仍处在实验室阶段。ArtemisSakellariou在1999年研究了穿流式膜生物反应器，能耗为1.15kWh/m³，但试验过程中出现了断丝的问题(Artemis Sakellariou，MScThesis：Zero Sludge Production In A Pilot Activated Sludge Plant，1997-1998，pp44)。我国至今没有穿流式膜生物反应器及穿流式膜分离器研究的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弓形穿流式膜分离器及弓形穿流式膜生物反应器。弓形穿流式膜分离器，膜丝在膜组件单元内呈弓型排列，降低膜丝两端的所受拉力，解决断丝问题。弓形穿流式膜生物分离器装置可维持稳定的透水率，降低单位产水能耗。

本发明的一种弓形穿流式膜分离器，其包括筒状壳体、半圆形的下封盖和上封盖；下封盖上有下回流水嘴和气嘴；上封盖有上回流水嘴；在弓形穿流式膜生物分离器的里面，有粘接有膜丝的膜块组成的膜组件集成单元。筒状壳体的下端安装有孔洞的筒下法兰，在筒状壳体的上端安装有孔洞的筒上法兰；下封盖安装有孔洞的下盖法兰、上封盖安装有孔洞的上盖法兰；下封盖通过下盖法兰和筒下法兰连接，其间有下密封胶垫；上封盖通过上盖法兰和筒上法兰连接，其间有上密封胶垫。所述的弓形穿流式膜分离器筒状壳体为圆筒形。所述膜块由正方形的膜块框架，膜块框架对应侧壁上开有通孔，在通孔里填充和粘接有膜丝组成；其特征在于所述膜块中的膜丝呈弓形排列。

本发明弓形穿流式膜分离器的膜丝既不与循环水流方向平行，也不与水流方向垂直，而是呈弓形排列，与水流方向有一定的角度。这种膜丝的粘结方法容易使膜组件进液产生湍流效果；同时采用鼓泡的方法强化湍流，有效防止循环液中的悬浮物和胶体污染膜丝，维持稳定的透水率，降低能耗；膜丝在弓形穿流式膜分离反应器装置内呈弓型排列，降低了膜丝两端的所受拉力，解决了断丝问题。

采用本发明弓形穿流式膜分离器和生物反应器结合便构成了弓形穿流式膜生物反应器。

附图说明

图1表示本发明所述的为采用弓形穿流式膜分离器组成的弓形穿流式膜生物反应器水处理技术工艺流程图；图中编号表示：

1、进水，2、格栅，3、调节池，4、污水泵，5、生物反应器，6、预滤器，7、穿孔管，8、气泵，9、循环水泵，10、弓型穿流式膜分离器，11、引水泵，12、污水管，13、上循环管，14、下循环管，15、膜鼓气管，17、生物鼓气管，18、出水。

图2为弓型穿流式膜分离器的示意图，图中编号表示：

19、膜组件集成单元，20、筒状壳体，21、下回流水嘴，22、下封盖，23、下盖法兰，24、下密封胶垫，25、筒下法兰，26、筒上法兰，27、上密封胶垫，28、上盖法兰，29、上封盖，30、上回流水嘴，31、膜丝，32膜块，33、出水口，34、气嘴。

图3为膜块示意图。图中编号表示：

31、膜丝，32膜块，35、框架，36通孔。

具体实施方式

结合附图对弓型穿流式膜分离器和弓型穿流式膜生物反应器进行进一步的说明。

图3中的膜块32其框架35对应侧壁上开有通孔36，在通孔36里填充和粘接有膜丝31，膜丝呈弓型排列。然后用胶粘剂将制好的数个膜块粘结成一体构成膜组件集成单元19，参见附图2；放置在带有法兰盘的圆柱型有机玻璃外壳内20，与下封盖22和上封盖29之间用软料分开，通过圆柱型有机玻璃外壳20及封盖的法兰连接压实组成弓型穿流式膜分离器10。

筒状壳体20和下封盖22、上封盖29的连接方式是，在筒状壳体20的下端安装有孔洞的筒下法兰25，在筒状壳体20的上端安装有孔洞的筒上法兰26，下封盖22安装有孔洞的下盖法兰23，上封盖29安装有孔洞的上盖法兰28；下封盖22通过下盖法兰23和筒下法兰25连接，其间有下密封胶垫24；上封盖29通过上盖法兰28和筒上法兰26连接其间有上密封胶垫27。

位于弓型穿流式膜分离器的底部的下封盖22上有下回流水嘴21接附图1中的循环水泵9，气嘴34接图1的气泵8。位于弓型穿流式膜分离器的上封盖29有上回流水嘴30，接上循环管13。

参照图1，采用弓型穿流式膜分离器构成的弓型穿流式膜生物反应器的水处理工艺和流程说明如下：

进水1经格栅2对废水进行初步过滤，截留废水中的尺寸较大的悬浮物；调节池3对废水的水量和水质进行调节，减小废水的水量和水质波动幅度；调节池3中的废水经污水泵4输入生物反应器5，生物反应器内有穿孔管7，废水中的可被生物降解的物质在生物反应器5内通过复杂的生化反应被活性污泥吸附、降解；生物反应器5内的悬浮液经过预滤器6预过滤后以低的循环水流量与膜透水率之比，经循环水泵9和下循环管14输入弓型穿流式膜分离器10；弓型穿流式膜分离器10内呈弓型粘结的膜丝31，在采用鼓泡的方法下起到强化湍流的作用，以更好地防止循环液中的悬浮物污染膜丝31，维持稳定的透水率，降低能耗；弓型穿流式膜分离器10截留循环液中的悬浮物，随循环液经上循环管13回到生物反应器5继续进行生化反应。净水则由引水泵11通过出水口33负压抽吸或自流出水。

弓型穿流式膜分离器在采用鼓泡的方法下强化湍流的作用的工作原理是：由于膜丝采用横向的排列方式，循环液流经膜丝时产生水流紊动；气泡在上升的过程中不断被膜丝切割成小气泡，增强了水流的紊动；膜丝在上升混合液的作用下摆动，相互之间摩擦将吸附在膜丝表面的污染物冲刷掉，防止膜丝被污染。

Claims (8)

1.一种弓形穿流式膜分离器(10)，其包括筒状壳体(20)、下封盖(22)和上封盖(29)；下封盖(22)上有下回流水嘴(21)和气嘴(34)；上封盖(29)有上回流水嘴(30)；在筒状壳体(20)的下端安装有孔洞的筒下法兰(25)和出水口(33)，在筒状壳体(20)的上端安装有孔洞的筒上法兰(26)；下封盖(22)安装有孔洞的下盖法兰(23)、上封盖(29)安装有孔洞的上盖法兰(28)；下封盖(22)通过下盖法兰(23)和筒下法兰(25)连接，其间有下密封胶垫(24)，上封盖(29)通过上盖法兰(28)和筒上法兰(26)连接其间有上密封胶垫(27)；在弓形穿流式膜分离器(10)的里面，有粘接有膜丝(31)的膜块(32)组成的膜组件集成单元(19)，其特征在于所述的膜组件集成单元(19)中膜块(32)的膜丝(31)呈弓形排列。

2.如权利要求1所述的弓形穿流式膜分离器(10)，其特征在于其中所述的膜块(32)的框架对应侧壁上开有通孔(36)，在通孔(36)里填充和粘接有膜丝(31)。

3.如权利要求1所述的弓形穿流式膜分离器，其特征在于所述的弓形穿流式膜分离器(10)的筒状壳体(20)为圆筒形。

4.如权利要求1所述的弓形穿流式膜分离器，其特征在于所述的下封盖(22)和上封盖(29)为半圆形。

5.如权利要求1所述的弓形穿流式膜分离器，其特征在于所述的膜块(32)为正方形。

6.如权利要求1所述的弓形穿流式膜分离器，其特征在于所述的膜丝(31)为中空纤维超滤膜或微滤膜。

7.一种含有权利要求1的装置的膜生物反应器，其特征在于由格栅(2)、调节池(3)、污水泵(4)、生物反应器(5)、预滤器(6)、穿孔管(7)、气泵(8)、循环水泵(9)、弓形穿流式膜分离器(10)、引水泵(11)、污水管(12)、上循环管(13)、下循环管(14)、膜鼓气管(15)、生物鼓气管(17)组成。

8.如权利要求7所述的膜生物反应器(5)，其特征在于其中所述的膜生物反应器(5)可以是活性污泥法、生物膜法的反应器。

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