CN102961971A - Mbr平板滤膜的自动干化处理系统及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MBR平板滤膜的自动干化处理系统及其处理方法。该自动干化处理系统包括：一缠绕着湿滤膜的湿膜卷；一用于将湿滤膜进行药剂浸润的干化药剂槽；一用于烘干所述湿滤膜的微波烘干箱；及一用于将烘干的滤膜收卷的收卷装置。本发明的处理方法包括：S1、将湿滤膜输送至干化药剂槽内经干化药剂渗透和浸润；S2、湿滤膜进入所述微波烘干箱内进行干化过程；S3、将烘干的滤膜经进行自动纠偏和收卷；S4、得到整齐的干膜卷。采用本发明，能有效提高滤膜的生产效率，节省不必要的劳力，并达到预定合格参数目标的滤膜。

Description

MBR平板滤膜的自动干化处理系统及其处理方法

技术领域

本发明涉及环境工程中污水处理与水资源回用领域，特别涉及一种MBR平板滤膜的自动干化处理系统及其处理方法。

背景技术

膜-生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是一种将高效膜分离技术与传统生物法相结合的新型高效的污水处理工艺，现已成为膜分离技术研究与开发最活跃的项目之一，是一项环境工程污水治理、并实现污水资源化的最新技术。MBR已在世界上许多国家的污水治理项目中代替传统的生物法（活性污泥法）投入使用，包括市政污水处理、工业有机废水处理、城市垃圾场渗漏液处理、家庭排出水处理回用等，目前世界各地已有几十万套MBR装置投入各种应用，其中90%用于市政污水处理，有些发达国家采用MBR工艺处理市政污水的规模已达到日处理市政污水十几万吨(单项工程)。

MBR技术，是膜分离与生物处理相结合的技术，基于活性污泥法中的生物降解过程，去除有机污染物。然而传统的活性污泥法中微生物在出水阶段又需要通过沉淀池进行分离，同时去除水中的固体悬浮颗粒，沉淀池在设计的过程中其主要设计参数便是比表面积，所以沉淀池的占地面积一般都会非常大，通常会占到处理设施总面积的三分之一至一半，且由于沉淀池的工作原理是基于重力沉淀，所以对于微生物的浓度有限制，过高的生物浓度需要更大的沉淀池进行分离，而这显然不现实。

MBR工艺中所引入的膜分离技术，则可以彻底改变这个局面。利用滤膜稳定而高效的分离作用，无需用两沉池进行固液分离，节省了宝贵的土地资源，同时，还可以进一步提高微生物浓度，增强生化降解的处理效果，且由于膜分离本身所具备的高精度过滤的特点，可以分离出水中微小的悬浮颗粒，提高出水水质，满足水资源回收再利用的标准。而这一切，都是基于膜组件良好而稳定的工作。由此可见，MBR工艺的关键部件是膜分离组件（元件），膜元件的核心部分又是起固液分离作用的滤膜。滤膜的品质和性能直接关系到出水的水质及稳定性，其主要性能指标是滤膜表面微孔的孔径和过滤水通量。同样的污水处理量，滤膜的过滤水通量越高则所需的膜组件的数量越少。如何制造出微孔孔径较小(分离效果理想)，过滤水通量大，机械性能稳定，抗污染能力强的滤膜一直是广大有机分离膜制造商研究的问题。

在制造有机高分子分离膜的方法中，相转化法是目前采用最多的制膜方法，其中大部分工业化的相转化法制膜工艺为浸渍凝胶法。其工艺过程为:首先用有机溶剂溶解某高分子聚合物，并加入添加剂（成孔剂、非溶剂等）形成铸膜液；铸膜液经过过滤脱泡后在制膜机的刮槽内用平直的刮刀直接刮到滤膜支撑物，如聚酯无纺布上；随后进入凝胶液中(一般是水作为凝胶液)，高分子聚合物在凝胶过程形成为具有滤孔结构的薄膜，有机溶剂和添加的成孔剂等在凝胶过程中从微孔中被交换、渗出进入水中。

上述制膜过程在实验室中常用玻璃棒或不锈钢刮刀在玻璃板上刮膜，然后将玻璃板放入水槽中凝胶即制成；工业上则用制膜机连续生产，刮膜和凝胶化过程连续进行。随着制膜机滚筒的运动，刮涂有凝胶液薄层的无纺布连续进入凝胶水槽中，在槽中溶剂和非溶剂发生交换，最终导致聚合物凝胶化，在这个过程当中，水常作为非溶剂凝胶浴使用。因此，在以上过程完成之后，膜的表面致密小孔层及后部疏松支撑层的空隙中都有大量的水分存在，这些水分对于膜孔起到了支撑的作用。

采用上述工艺生产的滤膜通常必须在水中存放保存，如脱离水放置，湿膜在自然风干的过程中，会因为孔隙间水分的流失，使整个膜孔结构因失去“支撑”而导致塌陷收缩，丧失了原有的滤膜分离、过滤性能。而采用湿膜保存直到应用只有在实验室中才有可能。在工业上，滤膜的裁剪加工及运输、保存等过程中直接采用湿膜基本上是不可能的，为此而必须对生产的湿膜进行后期的干化处理，变成干膜。因此，滤膜的干化处理同样是生产工艺中一个非常重要的步骤，因为干化处理后的“干膜”当其放入水中重新变成湿膜使用时，其主要性能，即滤膜内部的微孔孔径和水通量必须保持基本不变。

滤膜的干化处理一般是选用某种化学药剂进行浸泡，使该药剂成分进入滤膜的膜孔内，然后进行烘干处理，使水分从滤膜中挥发，直至湿膜变成了干膜。此时药剂中的有效成分对滤膜的微孔起到支撑和“保护”作用，直到重新变成湿膜时让水分再进入滤膜的微孔内。因此干化处理工艺的技术要点是药剂的选择、浸泡方法和烘干技术。目前MBR专用滤膜的干化通常采用浓度为20%~40%的甘油溶液配合两到三种用于杀菌的添加剂，添加剂的主要成分可以为亚硫酸氢钠。在按成品的大小裁剪完之后，通过手工卷绕的方法在溶液缸中浸泡30~40分钟。然后还是通过人工的方法将每一片膜在烘房内晾干，或者通过自然风干或者大型烘干机烘干的。

然而上述操作方法显然既费时又费力，劳动生产率过低，且不能成卷干化处理，难以满足现代标准化及成套生产线的批量生产要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的MBR平板滤膜干化处理工艺因多为手工操作而存在效率低下的缺陷，提供一种能通过自动生产线高效成卷干化处理的MBR平板滤膜的自动干化处理系统及其处理方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种MBR平板滤膜的自动干化处理系统，其特点在于，其包括：

一缠绕着湿滤膜的湿膜卷；

一用于将湿滤膜进行药剂浸润的干化药剂槽；

一用于烘干所述湿滤膜的微波烘干箱；及

一用于将烘干的滤膜收卷的收卷装置；

其中，所述湿膜卷、干化药剂槽、微波烘干箱及收卷装置依次并排设置。

较佳地，所述收卷装置包括一支架，一纠偏器，一收卷电机及一收卷滚筒，其中，所述收卷电机的主动轮与收卷滚筒啮合，用于带动所述收卷滚筒转动收卷，所述纠编器设于所述支架上，并用于感应膜卷的整齐度，所述支架具有一根用于穿设收卷滚筒的轴杆，及两个用于支承该轴杆的挡板。

较佳地，所述纠偏器为一采用红外线作为感应探测介质的红外纠偏器。采用红外纠偏器，可以准确地感应卷膜时的偏移，确保膜卷的整齐度。

较佳地，各所述挡板的形状相同，均呈一直角三角形。两块挡板采用直角三角形作为挡板，可以更稳当地支撑收卷的干膜卷。

较佳地，所述微波烘干箱内置设一用于蒸发所述湿滤膜中水分的微波发生器，所述微波发生器的功率为30KW。干化过程中，微波发生器的功率约为30kw，经过小试，中试的测试后发现功率过小，会影响膜的干化效果，表面的含水率依旧较高，而过大的功率会引起表面收缩导致膜孔塌陷。因此经过小试和中试最后选定了微波发生器的功率为30kw。

较佳地，所述干化药剂槽内的干化药剂包括甘油溶液，所述甘油溶液的浓度为45%-50%。经过反复试验和测试，该45%-50%的浓度是能够较好保持滤膜干化后通量性能前提下的最经济的浓度。

较佳地，所述干化药剂槽内间隔设有多根用于交叉支撑所述湿滤膜的槽滚筒，用于将所述湿滤膜依次从第一根槽滚筒的底部穿至相邻的第二根槽滚筒的顶部，再经第三根槽滚筒的底部穿出至下一根槽滚筒的顶部，依此类推，直至经最后一根槽滚筒的底部穿出进入所述微波烘干箱内烘干。设置若干槽滚筒的作用在于膜运行过程中的定位。

较佳地，所述干化药剂槽的长度为8米。干化药剂槽选择8米的长度，刚好能充分地保证滤膜在槽内的展开浸润。

本发明还提供一种采用上述的自动干化处理系统进行滤膜干化处理的方法，其特点在于，其包括以下步骤：

S1、将缠绕在湿膜卷上的湿滤膜经悬置于上方的湿膜滚筒，输送至干化药剂槽内经干化药剂渗透和浸润；

S2、湿滤膜在干化药剂槽内，依次从第一根槽滚筒的底部穿至相邻的第二根槽滚筒的顶部，再经第三根槽滚筒的底部穿出至下一根槽滚筒的顶部，依此类推，直至经最后一根槽滚筒的底部穿出；然后进入所述微波烘干箱内进行干化；

S3、将烘干的滤膜经收卷装置进行自动纠偏和收卷；及

S4、得到整齐的干膜卷。

较佳地，步骤S1中湿滤膜的浸润时间为3-4分钟；较佳地，所述干化药剂至少包括45%-50%的甘油溶液。

其中，本发明所述的百分比均指的是质量百分比。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：采用本发明，能极大地提高滤膜干化的处理效率，本发明滤膜自动干化处理系统的生产速度可以达到每分钟处理5-6米，只需二人操作即可，大大节省了劳力，且不受环境气候影响，经测试，本发明的处理系统自动干化处理得到的滤膜的达到了预定的高效连续进行滤膜的干化效果，且不受天气阴晴的影响，为滤膜成卷产品的自动化生产提供了可行性。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的自动干化处理系统的结构示意图。

图2为本发明的自动干化处理系统的收卷装置的结构图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，MBR平板滤膜的自动干化处理系统主要由以下几大部分组成：一个缠绕着湿滤膜100的湿膜卷1；一个用于将湿滤膜100进行药剂浸润的干化药剂槽2；一部用于烘干所述湿滤膜100的微波烘干箱3；及一套用于将烘干的滤膜收卷的收卷装置4。所述湿膜卷1、干化药剂槽2、微波烘干箱3及收卷装置4依次并排设置。

为了更好地浸润，在所述干化药剂槽2的槽内，还间隔设有多个用于穿叉支撑所述湿滤膜的槽滚筒21。采用这些槽滚筒，可以将所述湿滤膜100依次从第一根槽滚筒的底部穿至相邻的第二根槽滚筒的顶部，再经第三根槽滚筒的底部穿出至下一根槽滚筒的顶部，依此类推，直至经最后一根槽滚筒的底部穿出进入所述微波烘干箱3内烘干。

基于上述的自动干化处理系统，本发明的处理方法主要由三个过程组成，首先是前段干化药剂的充分浸润，其次是中间的微波烘干，最后是自动进行的纠偏和收卷，结合图1，该处理方法具体包括以下步骤：

S1、将缠绕在湿膜卷1上的湿滤膜100经悬置于上方的湿膜滚筒，输送至干化药剂槽2内经干化药剂渗透和浸润；

S2、湿滤膜100在干化药剂槽2内，依次从第一根槽滚筒的底部穿至相邻的第二根槽滚筒的顶部，再经第三根槽滚筒的底部穿出至下一根槽滚筒的顶部，依此类推，直至经最后一根槽滚筒的底部穿出；然后进入所述微波烘干箱3内进行干化；

S3、将烘干的滤膜经收卷装置4进行自动纠偏和收卷；

S4、即得到整齐的干膜卷5(如图1所示)。

为了实现药剂的浸润过程，本干化处理系统的干化药剂槽2的长度为8米，湿滤膜100在干化药剂槽2内的浸泡时间为3-4分钟，这样可以与浸润处理速度相匹配，以确保干化药剂在滤膜中的充分渗透和浸润。

本发明的干化药剂的主要成份是45%-50%浓度的甘油溶液，该甘油浓度是经自行大量研制所得到的配方。

滤膜进入微波烘干箱3进行干化过程。微波烘干箱3内置有微波发生器（图中未示出）。微波发生器的设置原理可以采用现有技术中已有的技术方案来实现，该微波发生器的设置部分非本发明点所在，在此不作赘述。

微波烘干的原理是利用微波发生器工作时发出的微波辐射，在穿透含水分子的物品时，使极性水分子产生“共振”现象，水分子之间发生激烈的摩擦和碰撞，产生了高热量，加速了滤膜中水分的蒸发。因为微波属于“高频率交变电流产生的电磁波”，按交变电流的性质，当滤膜离开微波辐射场后，微波作用立即消失，无法“储存”，所以也不会对物品产生任何的“残余”，因此不会影响产品的组分。

本发明中，通过对滤膜主要性能的测定，表明微波对滤膜不产生“残余物”的影响。干化过程中，微波发生器的功率约为30kw，经过小试、中试的测试后发现功率过小，会影响膜的干化效果，表面的含水率依旧较高，而过大的功率会引起表面收缩导致膜孔塌陷。因此经过小试和中试最后选定了微波发生器的功率约为30kw。

如图2所示，本发明的干化处理系统的收卷装置4（参见图1）由支架43、纠偏器（图中未示出)、带有主动轮41的收卷电机及一收卷滚筒42组成。所述收卷电机位于收卷装置中，收卷电机的主动轮41与收卷滚筒42相啮合，当主动轮转动时，则可带动收卷滚筒42转动进行收卷。

纠编器可设于支架43上，用于感应膜卷的整齐度。所述支架43具有一根用于穿设收卷滚筒的轴杆，及用于支承该轴杆的两个挡板，挡板的形状呈一直角三角形。所述收卷滚筒42在收卷时能随着收卷滚筒的转动，将干滤膜缠绕在收卷滚筒42上，形成干膜卷5（参见图1）。

目前的纠偏器大多采用超声波感应装置，但由于膜材质的特殊性，超声波感应装置经常无法准确感知膜的偏移，因此无法及时做出修正。发明人通过反复试验比较发现，采用以红外线作为纠偏器感应装置的探测介质，即采用红外校直的纠偏器则可以确保膜卷的整齐度。并通过重力压制式的方法，具体地，将干化的滤膜的一端先缠绕在收卷滚筒上，在整个卷绕的过程中，主动轮带动收卷滚筒顺时针方向转动，进行收卷。随着收卷滚筒的不断收卷，缠绕在滚筒上的膜卷的半径随之变大，同时，膜卷本身的重量增大，在膜卷自重的压力作用下使得收卷滚筒将收卷的膜紧压在主动轮上，保证成卷产品的密实性，由此可以生产出成卷的干化滤膜。

本发明滤膜自动干化处理系统的生产速度可以达到每分钟处理5-6米，只需二名人员操作，且不受环境气候影响。

经过大量数据测定，经本发明的自动干化处理系统处理的滤膜重新在水中浸润后进行测试，其主要性能与采用人工操作、自然烘干处理的滤膜的性能完全一致，达到了预定生产目标。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种MBR平板滤膜的自动干化处理系统，其特征在于，其包括：

一缠绕着湿滤膜的湿膜卷；

一用于将湿滤膜进行药剂浸润的干化药剂槽；

一用于烘干所述湿滤膜的微波烘干箱；及

一用于将烘干的滤膜收卷的收卷装置；

其中，所述湿膜卷、干化药剂槽、微波烘干箱及收卷装置依次并排设置。

2.如权利要求1所述自动干化处理系统，其特征在于，所述收卷装置包括一支架，一纠偏器，一收卷电机及一收卷滚筒，其中，所述收卷电机的主动轮与收卷滚筒啮合，用于带动所述收卷滚筒转动收卷，所述纠编器设于所述支架上，并用于感应膜卷的整齐度，所述支架具有一根用于穿设收卷滚筒的轴杆，及两个用于支承该轴杆的挡板。

3.如权利要求2所述自动干化处理系统，其特征在于，所述纠偏器为一采用红外线作为感应探测介质的红外纠偏器。

4.如权利要求3所述自动干化处理系统，其特征在于，各所述挡板的形状相同，均呈一直角三角形。

5.如权利要求1至4中任意一项所述自动干化处理系统，其特征在于，所述微波烘干箱内置设一用于蒸发所述湿滤膜中水分的微波发生器，所述微波发生器的功率为30KW。

6.如权利要求5所述自动干化处理系统，其特征在于，所述干化药剂槽内的干化药剂包括甘油溶液，所述甘油溶液的浓度为45%-50%。

7.如权利要求6所述自动干化处理系统，其特征在于，所述干化药剂槽内间隔设有多根用于交叉支撑所述湿滤膜的槽滚筒，所述湿滤膜依次从第一根槽滚筒的底部穿至相邻的第二根槽滚筒的顶部，再经第三根槽滚筒的底部穿出至下一根槽滚筒的顶部，依此类推，直至经最后一根槽滚筒的底部穿出，进入所述微波烘干箱内烘干。

8.如权利要求7所述自动干化处理系统，其特征在于，所述干化药剂槽的长度为8米。

9.一种采用如权利要求6至8中任意一项所述的自动干化处理系统进行滤膜干化处理的方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、将缠绕在湿膜卷上的湿滤膜，输送至干化药剂槽内经干化药剂渗透和浸润；

S2、湿滤膜在干化药剂槽内，依次从第一根槽滚筒的底部穿至相邻的第二根槽滚筒的顶部，再经第三根槽滚筒的底部穿出至下一根槽滚筒的顶部，依此类推，直至经最后一根槽滚筒的底部穿出；然后进入所述微波烘干箱内进行干化；

S3、将烘干的滤膜经收卷装置进行自动纠偏和收卷；及

S4、得到整齐的干膜卷。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤S1中湿滤膜的浸润时间为3-4分钟；较佳地，所述干化药剂至少包括45%-50%的甘油溶液。

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