CN101954243A - 一种玻璃纤维编织管栅式膜组件 - Google Patents

Abstract

一种玻璃纤维编织管栅式膜组件，由覆膜或固化玻璃纤维编织管、两端集水管、中部集水管、膜管箍和集水立管组成，其特征在于覆膜或固化玻璃纤维编织管采用玻璃纤维丝材料编织制成，表面固化材料为硅胶，表面覆膜材料为高分子有机材料；覆膜或固化玻璃纤维编织管通过膜管箍或粘接对应地固定在集水管的小集水端子上，可单丝安装和更换；玻璃纤维编织管栅式膜组件由一个或多个膜片段连接制成；该种膜组件污泥不易在膜组件间和膜丝间的淤塞，膜通量大，材料耐腐蚀，结构合理，机械强度大，易安装、更换简单，造价和运行成本较低。

Description

一种玻璃纤维编织管栅式膜组件

技术领域

本发明属于膜分离技术应用技术领域，特别涉及一种玻璃纤维编织管栅式膜组件。

背景技术

膜生物反应器(membrane bioreactor，MBR)已成为一种世界关注的污水处理和污水资源化技术。MBR近40年来研究与应用发展迅速，特别是近10-15年，国内外有关MBR文章数量直线增长，应用工程数量和规模不断扩大，万吨-几十万吨/日的污水处理工程不断出现。然而膜污染、高能耗及膜组件造价及更换费用高一直制约着该工艺的大规模应用。膜组件是膜生物反应器污水处理工艺中膜单元的关键部分，对反应器水流流态、降低能耗及延缓膜污染有着重要影响[卜庆杰，朱洪涛，文湘华，黄霞.新型膜一生物反应器中膜丝长度对临界通量的影响[J].环境科学学报，2008，28(3)：446-451]。然而其高造价一直制约着膜生物反应器工艺的大规模应用，膜组件成本往往占总成本的20～60％。目前应用于膜生物反应器工艺的膜主要包括无机膜和有机膜。无机膜是一种公认强度较大的膜，目前应用的无机膜价格比较昂贵，每平米造价4000-10000元人民币，应用在膜生物反应器中处理工程投资约2500-4250元/日吨水，由于其投资成本和水处理成本高，在膜生物反应器中应用不多见；同等条件下，有机膜每平米造价150-450元人民币，应用在膜生物反应器处理工程投资约2083-3125元/日吨，然而其膜丝强度往往较低，在气液两相流或错流的作用下经常出现断丝的现象。同时，目前的膜组件构型和制作方式往往导致其维护和更换困难，大大增加了管理难度和运行成本。此外，膜生物反应器工程应用领域中广泛应用的帘式中空纤维膜组件的膜丝有效长度一般为2m左右。而膜丝长度越长，膜通量在长度方向上的分布越不均匀，在亚临界通量下运行时，膜组件的表观膜通量就越小[Seong-Hoon Yoon，Hyung-Soo Kim，Ik-Tae Yeom.Optimization model of submerged hollow fiber membrane modules[J].Journalof Membrane Science，2004，234：147-156]，且由于流道导向性差，膜丝之间的污泥层堆积导致有效过滤面积的大大降低。

发明内容

本申请针对以往中空纤维膜组件存在的应用及制造问题，如：膜丝长度方向上膜通量分布不均匀，膜污染导致的膜丝间污泥层堵塞，膜组件强度低，造价高，以及更换维护困难、需整束更换膜组件等问题，提出了一种玻璃纤维编织管栅式膜组件。

本发明提出一种玻璃纤维编织管栅式膜组件，其具有强度大、膜通量高、造价低等优点，同时又能够充分利用气泡的冲刷作用来减缓膜污染，易于安装制作，且可单丝更换，维护费用低。

本发明提供一种玻璃纤维编织管栅式膜组件，由覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)、两端集水管(2)、中部集水管(3)、膜管箍(4)和集水立管(5)组成。其特征在于：所述的覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)其外径＜20毫米，其长度为0.1～6米，根据工程实际需要选择；所述的覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)，其特征在于所用的表面固化材料为硅胶，表面覆膜材料为高分子有机材料，如纤维素衍生物类、聚砜类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类、聚烯烃类、乙烯类聚合物、含硅聚合物、含氟聚合物、甲壳素类材料；所述的两端集水管(2)的一侧有若干个小集水端子(6)，每个小集水端子(6)内外径和长度根据所选的覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)而定；两端集水管(2)的另一侧有若干个出水口端子(7)，每个出水口端子(7)的内外径和长度根据工程需要而定；所述的中部集水管(3)两侧各有若干个小集水端子(6)，每侧小集水端子(6)的数量与两端集水管(2)小集水端子(6)的数量对应相等，规格相同；所述的两端集水管(2)和中部集水管(3)横截面为圆形、矩形或其他几何形状，采用的材质可为PVC、UPVC、PP、ABS硬质塑料、不锈钢等各种工程材料；膜组件的出水口为两端集水管(2)上的出水端子(7)或集水立管出水口(8)，可根据工艺情况选择；通过膜管箍(4)或粘接将覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)固定在对应的两端集水管(2)和中部集水管(3)的小集水端子(6)上；所述的玻璃纤维编织管栅式膜组件可以由一个或多个所述的膜片段连接制成，所述的膜片段为两端集水管(2)和中部集水管(3)之间的，由若干根覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)构成的膜片；所述的覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)之间有若干毫米的间距，保证了良好的流态，避免了污泥在膜组件间和膜丝间的淤塞；所述的玻璃纤维编织管栅式膜组件，其特征在于所述的覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)采用玻璃纤维丝材料机械编织制成，污泥不易在膜组件间和膜丝间的淤塞，膜通量大，材料和结构合理，机械强度大、耐腐蚀、易安装、更换简单，造价和运行成本低。

附图说明

图1玻璃纤维编织管栅式膜组件

图中：1、覆膜或固化玻璃纤维编织管，2、两端集水管，3、中部集水管，4、膜管箍，5、集水立管，6、小集水端子，7、出水口端子，8、集水立管出水口。

具体实施方式

(1)分别制作两端集水管和中部集水管，并使用覆膜或固化玻璃纤维编织管作为膜基材，膜组件构型见图1；

(2)将含有COD为200～500mg/L，BOD₅为100～300mg/L，氨氮为50～160mg/L，SS为20～50mg/L的生活污水，进入活性污泥玻璃纤维编织管膜生物反应器处理，膜单元采用本发明的玻璃纤维编织管栅式膜组件，在气水比为20∶1(一般的设计值为15-30∶1)的条件下鼓气量为5m³/hr，温度12～29℃，pH为6.5～8.0条件下，操作压力为16～20kPa，稳定运行6个月。系统出水COD值在30～100mg/L之间变化，一般稳定在50mg/L之下，BOD5值在10mg/L之下，氨氮稳定在10mg/L以下，浊度稳定在5NUT以下，出水水质达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准。

Claims (2)

1.一种玻璃纤维编织管栅式膜组件，由覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)、两端集水管(2)、中部集水管(3)、膜管箍(4)和集水立管(5)组成，其特征在于所述的覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)采用玻璃纤维丝材料编织制成，其外径＜20毫米，长度为0.1～6米，其表面固化材料为硅胶，表面覆膜材料为高分子有机材料，如纤维素衍生物类、聚砜类、聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚酯类、聚烯烃类、乙烯类聚合物、含硅聚合物、含氟聚合物、甲壳素类材料；所述的两端集水管(2)一侧有若干个小集水端子(6)；两端集水管(2)的另一侧有若干个出水口端子(7)；所述的中部集水管(3)两侧各有若干个小集水端子(6)，每侧小集水端子(6)的数量与两端集水管(2)小集水端子(6)的数量对应相等，规格相同；膜组件出水口为所述的两端集水管(2)上的出水端子(7)或集水立管出水口(8)；所述的覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)通过膜管箍(4)或粘接对应地固定在两端集水管(2)和中部集水管(3)的小集水端子(6)上；所述的玻璃纤维编织管栅式膜组件由一个或多个膜片段连接制，所述的膜片段为两端集水管(2)和中部集水管(3)之间的，由若干根覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)构成的膜片；所述的覆膜或固化玻璃纤维编织管(1)之间有若干毫米的间距，避免污泥在膜组件间和膜丝间的淤塞。

2.如权利要求1所述的玻璃纤维编织管栅式膜组件，其特征在于：所述的两端集水管(2)和中部集水管(3)的干管横截面为圆形、矩形或其他几何形状，采用的材质可为PVC、UPVC、PP、ABS硬质塑料、不锈钢等各种工程材料。