CN102126784B - 一种膜生物反应器的中空纤维膜丝根部保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种膜生物反应器的中空纤维膜丝根部保护装置，它是由膜丝保护罩主体、内衬材料层与紧固件构成。通过批量试验和工程规模的应用证实，在MBR膜原件上安装这种膜丝根部保护装置，可以有效减少膜片在运行条件下抖动引起的断丝，减少断丝达71％以上，膜片使用寿命也相应提高，有利于MBR膜的长期稳定运行。

Description

一种膜生物反应器的中空纤维膜丝根部保护装置
【技术领域】
本发明属于MBR膜法水处理领域，更具体地，本发明涉及一种膜生物反应器的中空纤维膜丝根部保护装置。
【背景技术】
膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)，是将膜分离和生物处理巧妙结合而成的一种新型、高效的污水处理技术，随着水环境不断恶化、水资源日益紧缺，这种前沿污水处理技术越来越得到人们的关注，并有迅速普及的趋势。
膜生物反应器主要是由膜组件和生物反应器两部分组成，根据膜组件与生物反应器的组合方式，可以将膜生物反应器分为三种类型：分置式膜生物反应器、一体式膜生物反应器和复合式膜生物反应器。
一体式膜生物反应器，或称淹没式膜生物反应器(SMBR)，这种技术最初起源于日本，主要用于处理生活污水，最近十几年，欧洲一些国家也热衷于对它的研究和应用，一体式膜生物反应器是将膜组件直接安置在生物反应器内部，依靠重力、水泵抽吸或真空泵产生的负压作为出水动力，该工艺由于膜组件置于生物反应器之中，减少了处理系统的占地面积，而且动力消耗费用远远低于分置式膜生物反应器。
膜组件浸没在生物反应器的混合液中，为了降低污染物在膜表面的沉积速度，需要在膜组器底部安装曝气系统，曝气时空气与污泥混合液形成汽水二相流，在上升过程中对膜丝表面进行吹扫，适当的曝气强度对膜的稳定运行有很重要的意义，这种错流过滤形式在超滤、反渗透等其他膜法水处理技术中也被广泛应用。
由于用于MBR技术的膜材料的选择、制造工艺等方面的限制，绝大多数品牌的中空纤维膜丝的抗拉强度有限，长期在水下曝气运行时经常会造成一定数量的断丝，特别是靠近帘式膜两端封胶部位的膜丝，因应力集中而更容易出现断丝。于是，有些一体式膜生物反应器的制造商，在膜元件根部浇注一定厚度的软胶，利用软胶的柔韧性缓冲膜丝在曝气抖动时所受到的拉力，对膜丝的根部保护有积极意义。但是，其浇注的工艺较复杂，所选封胶材料的柔韧性也较低，导致其缓冲保护作用受到了很大限制。
为此，本发明人针对现有技术存在的缺陷，经过大量试验研究，终于完成了本发明。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种膜生物反应器的中空纤维膜丝根部保护装置。
[技术方案]
本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种膜生物反应器的中空纤维膜丝根部保护装置。
所述的中空纤维膜丝根部保护装置由膜丝保护罩主体它由膜丝保护罩主体、内衬材料层3与紧固件5构成，其中，所述的内衬材料层3在所述膜丝保护罩主体内，所述内衬材料层3是高发泡材料层，它与膜丝接触的内侧表面呈立体波浪形，所述的紧固件5将所述膜丝保护罩主体、所述内衬材料层3与所述膜丝4根部固定在一起，使所述内衬材料层3与所述膜丝4紧密接触，且膜丝内部水流通道截面积不因挤压而减小。延伸出保护罩的内衬材料可以防止膜丝在水体中曝气吹扫条件下自由摆动时与保护罩边缘产生磨损。
主要原理是：由于膜丝本身具有一定的强度和弹性，在摆动时，膜丝中部的受力会比较均匀地分布在其中心轴方向上，而对于根部与封胶接触的位置，受力会相对集中，因此，膜丝在这个部位容易断裂，尤其对于膜片外侧的膜丝，其抖动更强烈，也更容易断裂。安装这种内衬的保护罩后，外侧的膜丝绝大部分被挤压在内衬材料的凹陷处，极大地减小了膜丝与内衬材料发生相对滑动产生磨损的可能。由于膜丝与内衬材料的接触面的摩擦阻力较大，且材料有很好的回弹性能和柔韧性，膜丝在向外侧、左右两侧摆动以及轴向拉伸时，其受力都能得到有效的缓冲。因此，也就大大减少了因应力集中导致的断丝。
根据本发明的一种优选实施方式，所述的保护罩主体是由两片硬质塑料组成的。
根据本发明，所述的硬质塑料应该理解是本技术领域的普通技术人员熟知且普遍使用的硬质塑料。
使用硬质塑料片的目的在于能够使用紧固件将所述保护罩主体1与2、所述内衬材料层3与所述膜丝根部固定在一起，形成一个整体。
例如，所述的硬质塑料是丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物塑料或聚氯乙烯塑料。
优选地，所述的硬质塑料是丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物塑料。
除了列举的硬质塑料外，也可以使用其它硬质塑料，只是它们能够通过紧固将将所述膜丝保护罩主体、所述内衬材料层3与所述膜丝根部如此紧固在一起。
根据本发明的一种优选实施方式，所述的高发泡材料是聚乙烯醋酸乙烯酯或氯丁橡胶。
优选地，所述的高发泡材料是聚乙烯醋酸乙烯酯、氯丁橡胶、丁苯橡胶或三元乙丙橡胶。
所述的高发泡材料是高回弹、柔韧性好、强度大的高发泡材料。它们的柔韧性与强度能够赋予处于运行的抖动膜丝，尤其是封胶外侧的膜丝，具有极好的缓冲保护，其柔韧性能能够避免根部膜丝根部的应力过于集中，其高回弹性能又能够保证应力消失或减小，能够保证这种材料快速恢复原来的形状，从而大大减少膜丝断裂。
所述的高发泡材料在其与水体接触的表面为立体波浪形，其作用在于将封胶外侧的膜丝固定在所述高发泡材料的凹形空间内，于是所述膜丝向膜元件两侧抖动时能够获得很好的缓冲保护。
除了列举的高发泡材料外，也可以使用其它的具有上述同样性能的高发泡材料。
根据本发明的一种优选实施方式，所述的紧固件是固定螺栓。也可以采用其它机械固定方式，将保护罩主体1与2、所述内衬材料层3与所述膜丝根部固定在一起，例如卡接、铆接等。
[有益效果]
本发明的有益效果如下：
通过批量试验和工程规模的应用证实，在MBR膜原件上安装这种膜丝根部保护装置，可以有效减少膜片在运行条件下抖动引起的断丝，减少断丝达71％以上，有效提高膜元件使用寿命，有利于MBR膜的长期稳定运行。
【附图说明】
图1是本发明中膜丝保罩A、膜丝保护罩B的结构图；
图2是本发明的组装视图；
图3是本发明中膜丝保护装置与MBR中空纤维膜丝的相对位置关系；
其中：1、膜丝保护罩A；2、膜丝保护罩B；3、内衬材料层；4、MBR中空纤维膜丝；5、紧固件。
【具体实施方式】
下面通过实施例将更详细地说明本发明。
实施例1
膜丝保护罩主体是由丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)材料制成的两片相匹配的膜丝保护罩A和膜丝保护罩B组成的，它们的宽度110毫米，长度1250毫米。
紧固件5由12个固定螺栓组成。
所述的内衬材料层3是由高发泡EVA材料制成的，用聚氨酯胶将内衬材料层粘贴在膜丝保护罩A、B两片的内侧。内衬材料层5在与膜丝接触的内侧表面上采用刀模工艺加工成波浪状，该表面与水体接触，截面边线类似于正弦曲线，整片内衬材料层3厚6毫米，宽119毫米，长1105毫米。
将内衬材料层3安装在膜丝保护罩A和膜丝保护罩B内，用固定螺栓将膜丝保护罩A和膜丝保护罩B、内衬材料层3和所述膜丝根部固定在一起，使内衬材料层3与膜丝紧密接触，且膜丝内部水流通道截面积不因挤压而减小。另外，延伸出保护罩的内衬材料可以防止膜丝在水体中曝气吹扫条件下自由摆动时与保护罩边缘产生磨损。
将组装完成的膜丝保护装置安装在MBR膜元件上，共制作20片膜元件，将其组装在可安装60片膜元件的MBR膜组器中，使这20片膜均匀分布在组器的各个位置，在强度为180N m3/m2/h的高强度曝气条件下运行60天，取出观察、记录每片安装膜丝保护装置的膜元件以及与其相邻一侧的未安装所述保护装置的膜元件的断丝情况，统计结果列于表1中。
表1：安装本发明膜丝保护装置的膜元件与 未安装所述保护装置的膜元件的断丝结果
Figure BDA0000042149940000051
由表1可以清楚地看出，安装本发明膜丝保护装置的膜元件的断丝数量比未安装所述保护装置的膜元件的断丝数量低近一倍，因此本发明的膜丝保护装置对膜元件膜丝起到非常有效的保护作用。
实施例2
按照与实施例1同样的方式进行实施。所不同的是，将膜丝保护罩的宽度调整为60毫米，内衬材料宽度调整为69毫米，其他参数保持不变，同样用聚氨酯胶将内衬条粘贴在膜丝保护罩A、B两片的内侧。将组装完成的膜丝保护装置安装在新MBR膜元件上，在与实施例1同样的条件下运行，定期观察、记录膜片的断丝情况，其结果列于表2。
表2：安装本发明膜丝保护装置的膜元件与 未安装所述保护装置的膜元件的断丝结果
Figure BDA0000042149940000061
由表2可以清楚地看出，安装本发明膜丝保护装置的膜元件的断丝数量比未安装所述保护装置的膜元件的断丝数量低一倍多，因此本发明的膜丝保护装置对膜元件膜丝起到非常有效的保护作用。
通过实施例1和2中未安装膜丝根保护装置与安装有该装置的膜片运行情况对比证实，与没有安装这种膜丝根部保护装置的相比，在MBR膜原件上安装这种膜丝根部保护装置可以有效减少膜片在运行条件下抖动引起的断丝，减少断丝达71％以上，膜片使用寿命也相应提高，因此，该措施有利于MBR膜的长期稳定运行。

Claims (4)

1.一种膜生物反应器的中空纤维膜丝根部保护装置，它由膜丝保护罩主体、内衬材料层(3)与紧固件(5)构成，其特征在于所述的内衬材料层(3)在所述膜丝保护罩主体内，所述内衬材料层(3)是高发泡材料层，所述的高发泡材料是聚乙烯醋酸乙烯酯、氯丁橡胶、丁苯橡胶或三元乙丙橡胶，它与膜丝接触的表面呈立体波浪形，所述的紧固件(5)将所述膜丝保护罩主体、所述内衬材料层(3)与所述膜丝(4)根部固定在一起，使所述内衬材料层(3)与所述膜丝(4)紧密接触，且膜丝内部水流通道截面积不因挤压而减小。
2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于所述的膜丝保护罩主体是由两片硬质塑料组成的。
3.根据权利要求2所述的保护装置，其特征在于所述的硬质塑料是丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物塑料。
4.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于所述的紧固件(5)是固定螺栓。
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Assignee: Clear water source, Xinjiang environmental resources limited-liability company

Assignor: Beijing Bishui Yuanmo Science and Technology Co., Ltd.

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Denomination of invention: Hollow fiber membrane filament root protecting device of membrane bioreactor (MBR)

Granted publication date: 20121031

License type: Exclusive License

Record date: 20140701

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