CN100349645C - 旋转式膜分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种旋转式膜分离器。它具有中空转动轴，在转动轴上固定有上、下两转盘式框架，两转盘式框架之间固定有多个外压中空纤维膜器件，中空纤维膜器件具有上、下集水管，上、下集水管之间固定有中空纤维膜组件，中空纤维膜组件具有上、下端口，上、下端口之间固定有外压中空纤维膜。本发明可用于膜生物反应器和水的预处理过程，实现膜组件的模块化，并且具有高填充密度。该装置容易安装、维修方便，并且能耗低、耐污染性能好，满足膜分离器产业化的需要。

Description

旋转式膜分离器
技术领域
本发明属于膜生物反应器技术领域，特别涉及一种旋转式膜分离器。
背景技术
膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)是传统活性污泥与新兴的膜分离技术相结合的产物，它利用膜分离组件代替了传统工艺的二沉池。与传统的生化污水处理技术相比，具有固液分离效果好、生化效率高、出水水质优、设备集中、占地面积小、污泥浓度高、污泥负荷低、便于管理和自动控制等优点。膜生物反应器主要由生物反应器和膜分离器(膜组件)两部分组成。生物反应器主要是废水中污染物降解的主要场所，传统的生物反应器是全混式活性污泥生物处理反应器；膜分离器主要式对固液分离并对一些大分子化合物起到截留作用，所使用的膜一般为超滤或微滤膜。根据膜组件与生物反应器的位置，膜生物反应器可分为分体式膜生物反应器(RMBR)和一体式膜生物反应器(SMBR)或浸没式膜生物反应器。
无论是分体式的还是浸没式的膜生物反应器，由于采用活性污泥法，从而导致膜组件不得不与大量的有机物、胶体和微生物等等污染物接触，这些污染物不仅能够堵塞膜孔径，而且会黏附在膜及其膜组件上，造成膜组件分离器的严重污染。为了防止膜及其组件的污染，必须保持非常大的错流速度以提高污染物远离膜表面的运动速度，最开始分体式膜生物反应器通常采用提高循环水流流速的方式，这种方法虽然削弱了边界层的污染，却使运行能耗大大增加了。于是一些专利从膜组件和混合液性质的调控这两个方面进行了改进，CN1285233A和CN1285320A提供了一种穿流式膜分离器和水处理工艺，CN1358676A提供了一种弓形穿流式膜分离器和弓形穿流式膜生物反应器，CN1358675A创造一种膜分离器单元中采用浅水层鼓气进行膜冲洗，CN1480409A和CN1480410A提供了絮凝方法来纺织膜污染并维持膜通量；这些发明有效地降低单元水处理能耗以及控制膜污染。然而总体上讲RMBR的能耗还是比较高的，并且膜组件结构较为复杂，拆洗不方便。对于一体式膜生物反应器减小膜污染的方法，最开始是采用增加曝气量提高水流剪切力的方式，但是由于一体式膜生物反应器中膜组件是浸没在生物反应器中的，尽管曝气量增加，但膜污染还是很严重，并且曝气量的增加也增加了能耗。最近几年，有专利对一体式膜生物反应器中存在的问题提出了一定的解决方法。CN1358674A大大降低一体式膜生物反应器中膜分离器单元上方的水深，即减小鼓气关在冲洗膜组件所必须克服的水头压力，从而达到有效减小膜冲洗压力达到减小膜冲洗能耗的目的；CN1509994A提供一种具有在线机械清洗功能和无泡曝气功能的转刷式膜生物反应器；CN1509800A和CN1509801A提供一种由株式膜组件构成的浸入式中空纤维膜组件单元，此膜组件能使单位体积内膜的填充密度高，并且具有集水和布气双重功能。以上的发明在一定程度上解决了膜污染和鼓气能耗问题，但是膜组件结构较为复杂、安装与拆洗不方便、并且透水率不够高的缺点，而且对膜的强度要求很高。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转式膜分离器，使膜分离器在水处理时降低能耗、防止膜污染并维持较高的出水通量。
旋转式膜分离器具有中空转动轴，在转动轴上固定有上、下两转盘式框架，两转盘式框架之间固定有多个外压中空纤维膜器件，中空纤维膜器件具有上、下集水管，上、下集水管之间固定有中空纤维膜组件，中空纤维膜组件具有上、下端口，上、下端口之间固定有外压中空纤维膜。
所述的转盘式框架上表面或下表面上径、纬向设有导流沟槽，在转盘式框架的上表面或下表面上径向设有集水沟槽，集水沟槽与中空转动轴相连通。中空转动轴由调速电动机控制转速，转速控制在几转～几十转/分钟。中空纤维膜器件的上、下集水管与转盘式框架通过活接或插入式密封结构相连接。
本发明的优点是
1)旋转式膜分离器制备简单、容易安装、易大规模生产，并且拆洗和维修方便；
2)旋转式膜分离器具有模块化特征，并且单位体积内膜的填充密度高；
3)旋转式膜分离器在运行过程中一直旋转，能很好的解决膜污染问题，所以该装置既具有高产水量、高强度和耐污染性能，又可以有效降低能耗。
附图说明
图1是旋转式膜分离器结构示意图；
图2是本发明的外压中空纤维膜分离器件结构示意图；
图3是本发明的外压中空纤维膜组件结构示意图；
图中：外压中空纤维膜1、上、下端部2、集水管3、转盘式框架4、集水管出口5、导流沟槽6、集水沟槽7、转动轴8。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
旋转式膜分离器具有中空转动轴8，在转动轴8上固定有上、下两转盘式框架4，两转盘式框架4入之间固定有多个外压中空纤维膜器件，中空纤维膜器件具有上、下集水管3，上、下集水管3之间固定有中空纤维膜组件，中空纤维膜组件具有上、下端口2，上、下端口2之间固定有外压中空纤维膜1。
如图1所示，多个中空纤维膜器件与圆饼形转盘式框架4通过活接或插入式密封结构相连接，根据应用时的需要，需要安装到转盘上的中空纤维膜组件的个数可以在4-12之间选择。接着就将转动轴即出水管8安装到转盘的中心。转盘为空心，厚度为30～35cm。转盘在和膜组件连接的那面的内表面设有集水管出口5、导流沟槽6和集水沟槽7，并且集水沟槽直接连通到中心的转动轴即出水管8上。经过以上的组装，就组成了旋转式膜分离器。此旋转式膜分离器在应用时，转动轴有电机带动进行转动，转速可以由调速电动机控制转速，转速控制在几转～几十转/分钟。
如图2所示，每个中空纤维膜组件的上、下端部2连接有集水管3，构成中空纤维膜器件。
如图3所示，本中空纤维膜组件没有外壳套管，它包括上、下端部2和外压中空纤维膜1。这样的膜组件适于浸入水中使用。其上下端部的结构一样，浇铸端部的中空纤维膜均为开口，可以出滤过液。浇铸端可以为圆形或长方形。中空纤维膜材料可以为聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜等已知中空纤维膜。浇铸树脂采用已知的环氧树脂、聚氨酯等树脂进行封端浇铸。
旋转式膜分离器在应用时，滤出液的流程为，先从中空纤维膜组件的上、下端部流出，进入集水管中，然后进入转盘中，再经导流沟槽汇合到集水沟槽，最后经集水沟槽进入转动轴即出水管中。
本发明的工作原理：膜分离器在膜生物反应器运行过程中一直旋转，中空纤维膜不停地与混合液摩擦，使混合液中的污染物或胶体物质不能在膜面进行富集，防止了微生物在膜表面的生长，于是在膜生物反应器运行过程中聚合物膜的污染大大降低了，再加上曝气装置一直进行充空气，增强混合液的絮动，强化湍流，进一步防止混合液中的悬浮物和胶体污染在膜面上的停留。由于膜分离器一直在旋转，曝气量也可以控制在比较小的范围内了。所以旋转式膜分离器很好地防止了膜污染，维持膜生物反应器的出水通量较高，并且还可以有效的降低能耗。该发明除了应用于膜生物反应器之外，还能应用于水的预处理等等。

Claims (2)

1.一种旋转式膜分离器，其特征在于，它具有中空转动轴(8)，在转动轴(8)上固定有上、下两转盘式框架(4)，两转盘式框架(4)之间固定有多个外压中空纤维膜器件，中空纤维膜器件具有上、下集水管(3)，上、下集水管(3)之间固定有中空纤维膜组件，中空纤维膜组件具有上、下端口(2)，上、下端口(2)之间固定有外压中空纤维膜(1)，所述的转盘式框架(4)上表面或下表面上径、纬向设有导流沟槽(6)，在转盘式框架(4)的上表面或下表面上径向设有集水沟槽(7)，集水沟槽与中空转动轴(8)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式膜分离器，其特征在于所述的中空纤维膜器件的上、下集水管(3)与转盘式框架(4)通过活接或插入式密封结构相连接。
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