CN103316589A - 水草管式膜过滤装置 - Google Patents
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Abstract
一种水草管式膜过滤装置，属于环境保护水处理技术和膜分离技术领域，该种膜过滤器特别适用于浸没式膜生物反应器(MBR)。水草管式膜过滤装置特征在于膜过滤器中多根管式膜顶端单独被封闭，另一端被浇筑在一起并开放至汲液腔。被阻隔的悬浮物，特别是纤维类物质在气体扰动向上无阻碍漂浮。本水草管式膜过滤装置有无纤维缠绕、不断丝、可反冲和成本低的特点，将从根本上解决MBR技术目前的问题。
Description
技术领域
本发明属于环境保护水处理和膜分离技术领域，特别涉及一种水草管式膜过滤装置，包括纳滤、超滤和微滤膜过滤器。该种膜过滤器特别适用于浸没式膜生物反应器(MBR)、膜加强生物反应器(MEBR)和膜过滤。
背景技术
已知技术中中空纤维膜、毛细管膜或管式膜通常组成压力式或浸没式膜过滤器。如美国专利(7517421B2)所述，中空纤维膜、毛细管膜和管式膜外径分别为0.03-0.1mm；0.2-3mm和4-50mm。本发明涉及4-50mm的管式膜。另外本说明书中把纳滤膜、微滤膜和超滤膜统称为膜(过滤精度为0.005-1微米)。
膜过滤器的一种特殊应用是过滤污水处理生化反应器中的生化反应液。这种将生化反应器和膜过滤相结合的技术被称为膜生物反应器(MBR)。另外中国专利(申请号200610002387X)揭示了将生物膜反应器和膜过滤相结合的《膜加强生物反应器》(MEBR)。
对于污染物含量较高的液体膜过滤(例如MBR或MEBR)，已知技术中一般采用内压管式膜过滤器或浸没式膜过滤器。内压式膜过滤器需要采用高流量错流循环的方式避免膜污染，因而运行能耗较高，应用较少。浸没式膜过滤器一般通过向膜周围的液体中由下向上曝气来减低液体中固体杂质在膜表面的沉积和对膜表面的污染。已知技术中浸没式膜过滤器包括板框式膜过滤器、中空纤维膜膜过滤器和毛细管膜过滤器。板框式膜过滤器存在成本较高，充填效率较低，不能水利反冲的问题。中空纤维膜或毛细管膜过滤器有帘式、柱式膜过滤器。污水中固体物质(特别是毛发纤维、纸纤维和粘性污泥)经常在中空纤维或毛细管帘式膜过滤器或柱式膜过滤器上部中空纤维或毛细管膜浇筑处堆积缠绕，造成膜通量下降。另外毛细管膜或中空纤维膜有膜丝易断裂的问题。编织管支撑的毛细管膜属于毛细管膜的一种，没有解决物体物质堆积缠绕的问题；虽然通过编织管加强避免的“膜丝”断丝问题，但是带来了过滤层脱附的问题。
为了解决纤维缠绕的问题，中国专利200920145649.7揭示的束集成水草式膜过滤器，涉及毛细管膜和中空纤维膜，虽然使得膜过滤器组件上部相对开放，但是纤维物质仍然在纤维束内膜丝之间缠绕。
同样为了解决纤维缠绕的问题，美国专利(US7160545)揭示了底端浇筑顶端独立封闭的毛细管膜过滤器，另外美国专利申请(US2011/0094964A1)揭示了底端浇筑顶端独立封闭的中空纤维膜过滤器；然而由于中空纤维和毛细管膜“膜丝”不够挺括，在曝气扰动下上端容易发生偏到和互相缠绕。在使用中中空纤维或毛细管顶端互相缠绕处容易积存污泥和纤维状物质，使得这种技术难以得到广泛应用。
综上所述，目前MBR技术中还没有解决污水中纤维物质在膜周围堆积缠绕的问题，严重影响了MBR，MEBR技术的推广和应用。
本发明的目的是为根本解决污水中纤维物质在膜周围堆积缠绕的问题，揭示一种顶端开放的水草管式膜过滤装置。当然，这种管式膜过滤器也适用于过滤其他液体。
发明内容
本发明要解决现有技术中浸没式膜过滤器存在物体物质在毛细管膜或中空纤维膜周围堆积缠绕的技术问题，揭示一种水草管式膜过滤装置。
本发明水草管式膜过滤装置包括至少一个过滤单元，一个汲液腔，一个汲水腔外壳和至少一个与所述汲液腔相通的产液管；其中所述过滤单元包括多根管式膜，将所述多根管式膜一端浇筑在一起的一个浇筑层，所述管式膜内腔在该浇筑端开放，并与所述汲液腔联通；所述多根管式膜的另一端均被独立封闭，所述多根管式膜外侧与所述汲液腔隔离。
本发明水草管式膜过滤装置的有益效果在于：与已知技术帘式或柱式毛细管膜或中空纤维膜相比，由于每根管式膜顶端相互独立，避免了纤维物质在管式膜周围缠绕问题，由于管式膜强度较高，避免了“膜丝”断裂问题；与顶端独立封闭的水草式毛细管膜(US7160454)或水草式中空纤维膜过滤器(US2011/0094964A1)相比，由于管式膜硬度较高，不存在管式膜之间相互缠绕的问题；板框式膜过滤器相比，由于每根管式膜顶端相互独立，避免了纤维物质在板框之间堆积问题，由于可以反冲，使得膜通量更有保证，由于 取消了板框，使得水草管式膜过滤装置具有成本优势。综合无纤维缠绕、不断丝、可反冲和成本低的特点，本发明水草管式膜过滤装置将从根本上解决MBR技术目前的问题。
附图说明
图1是本发明第一种水草管式膜过滤装置纵向剖面示意图。
图2是本发明第一种水草管式膜过滤装置纵向剖面示意图中AA横向剖面示意图。
图3是本发明第二种水草管式膜过滤装置纵向剖面示意图。
图4是本发明第二种水草管式膜过滤装置纵向剖面示意图中AA横向剖面示意图。
图1、图2、图3或图4中100.水草管式膜过滤器，101.过滤单元，110.多根管式膜，111.管式膜单独封闭端，120.汲液腔，121.产液管，122.汲液腔外壳，140.过滤单元浇筑层
图1或图2中141.组件浇筑层
图3或图4中117过滤单元浇筑外壳，118.过滤单元连接器
具体实施方式
参见图1至4，本发明水草管式膜过滤装置(100或200)包括至少一个过滤单元(101)，一个汲液腔(120)，一个汲液腔外壳(122)，和至少与一个汲液腔相通的产液管(121)；其特征在于其中所述过滤单元(101)包括多根管式膜(110)，将所述多根管式膜(110)一端浇筑在一起的一个浇筑层(140)，所述多根管式膜(110)浇筑端开放，并与所述汲液腔(120)联通，所述多根毛细管膜(110)另外一端为单独封闭端(111)，所述多根管式膜(110)外侧与所述汲液腔(120)隔离。
参见图1和图2，本发明第一种水草管式膜过滤装置(100)，其特征在于至少一个过滤单元(101)通过一个组件浇筑层(141)实现所述多根管式膜(110)外侧与所述汲液腔(120)隔离。
参见图3和图4，本发明第二种水草管式过滤器(200)，其特征在于所 述过滤单元还包括一个过滤单元浇筑外壳(117)；所述至少一个过滤单元(101)通过至少一个独立的过滤连接器(118)与所述过滤单元浇筑外壳(117)和所述汲液腔外壳(122)配合实现所述多根管式膜(110)外侧与所述汲液腔(120)隔离。其中所述独立连接器(118)是已知技术连接器一种或一种以上。此时所述过滤单元可以独立拆装或更换。
所述水草管式膜过滤装置包括至少一排过滤单元(101)，当只包括一排过滤单元(101)时称为帘式水草管式膜过滤装置，当包括多排过滤单元(101)时称为柱式管式膜过滤器。多个水草式膜过滤器可以通过任何的排列形式组合成一个或多个膜过滤系统。
所述多根管式膜外径在3.5-50mm之间，过滤精度在0.005-1微米之间。
所述多根管式膜长度在0.5-2.5m之间，短于0.5m是效率较低，长于3m时管式膜易发生偏到。
所述多根管式膜长度相等。
所述多根管式膜长度不等，此时利于物体物质漂离多根管式膜顶端。
所述管式膜顶端封闭方式是超声波焊接、胶粘接或相转移成膜方法中的一种。
所述过滤单元浇筑层(140)是一个硬浇筑层。
所述过滤单元浇筑层(140)是由硬浇筑层和较软浇筑层组成，较硬浇筑层与过滤后液体接触，较软浇筑层与过滤前液体相接触。其中硬浇筑层提供必需的强度，而软浇筑层提供管式膜根部保护。
所述过滤组件浇筑层(141)是一个硬浇筑层。
所述过滤组件浇筑层(141)是由硬浇筑层和较软浇筑层组成，较硬浇筑层与过滤后液体接触，较软浇筑层与过滤前液体相接触。其中硬浇筑层提供必需的强度，而软浇筑层提供管式膜根部保护。
使用本发明水草管式膜过滤装置时将本膜过滤器浸没在被过滤液体中，摆放方向不限，但是以管式膜单独封闭端向上为佳。产液口与产液泵(图中未示)连接，该产液泵的功能是将产液输出和必要时为膜过滤器产液侧提供负压，过滤器下方设置曝气装置(图中未示)。被过滤液体在液池液位压力作用下或在液池液位压力和产液泵负压供同作用下由外向内透过管式膜壁进入 管式膜内腔并经过产液管产出。被阻隔的较大悬浮物，特别是纤维类物质在气体扰动下向上无阻碍漂浮。管式膜相当挺拔，在水中可以独立直立，因而避免了管式膜之间的相互缠绕。管式膜本身的强度远远高于中空纤维膜和毛细管膜，因此不必担心膜丝断裂的问题。
Claims (13)
1.一种水草管式膜过滤装置(100或200)包括至少一个过滤单元(101)，一个汲液腔(120)，一个汲液腔外壳(122)，和至少与一个汲液腔相通的产液管(121)；其特征在于其中所述过滤单元(101)包括多根管式膜(110)，将所述多根管式膜(110)一端浇筑在一起的一个浇筑层(140)，所述多根管式膜(110)浇筑端开放，并与所述汲液腔(120)联通，所述多根毛细管膜(110)另外一端为单独封闭端(111)，所述多根管式膜(110)外侧与所述汲液腔(120)隔离。
2.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100)，其特征在于至少一个过滤单元(101)通过一个组件浇筑层(141)实现所述多根管式膜(110)外侧与所述汲液腔(120)隔离。
3.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100)，其特征在于所述过滤单元还包括一个过滤单元浇筑外壳(117)；所述至少一个过滤单元(101)通过至少一个独立的过滤连接器(118)与所述过滤单元浇筑外壳(117)和所述汲液腔外壳(122)配合实现所述多根管式膜(110)外侧与所述汲液腔(120)隔离。
4.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100或200)，其特征在于包括至少一排过滤单元(101)。
5.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100或200)，其特征在于所述多根管式膜外径在3.5-50mm之间，过滤精度在0.005-1微米之间。
6.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100或200)，其特征在于所述多根管式膜长度在0.5-2.5m之间。
7.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100或200)，其特征在于所述多根管式膜长度相等。
8.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100或200)，其特征在于所述多根管式膜长度不等。
9.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100或200)，其特征在于所述多根管式膜顶端封闭方式是超声波焊接、胶粘接或相转移成膜方法中的一种。
10.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100或200)，其特征在于所述过滤单元浇筑层(140)是一个硬浇筑层。
11.根据权利要求1所述水草管式膜过滤装置(100或200)，其特征在于所述过滤单元浇筑层(140)是由硬浇筑层和较软浇筑层组成，较硬浇筑层与过滤后液体接触，较软浇筑层与过滤前液体相接触。
12.根据权利要求2所述水草管式膜过滤装置(100)，其特征在于所述过滤组件浇筑层(141)是一个硬浇筑层。
13.根据权利要求2所述水草管式膜过滤装置(100)，其特征在于所述过滤组件浇筑层(141)是由硬浇筑层和较软浇筑层组成，较硬浇筑层与过滤后液体接触，较软浇筑层与过滤前液体相接触。
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