CN109052636A - 一种卷式膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理设备技术领域，尤其涉及并公开了一种卷式膜生物反应器，包括膜元件以及固定膜元件用的膜架，所述的膜元件为卷式膜，至少一支膜元件竖直放置在膜架上，膜架底部连有曝气装置，膜元件数量≥2时，膜元件串联连接，膜元件产水由水泵抽吸分离。本发明的一种卷式膜生物反应器，优化了内部结构，简化膜组件曝气及进水方式，使得膜元件物理强度大，化学性能稳定的优势得到体现，并大大增强了抗污染性能，且多支膜元件串联结构装填密度高，占地少，具有装填密度高、结构简单紧凑、抗污染能力强、性能稳定的优点，很好地开拓了卷式膜在MBR中的应用前景。

Description

一种卷式膜生物反应器

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，尤其涉及一种卷式膜生物反应器。

背景技术

卷式膜组件装填密度高，使用操作方便，行业标准统一，是目前市场上使用最多最广泛的膜应用形式。但因其长方形或菱形设计的进水流道网宽度通常在1mm以下，污染物容易堵塞进水流道，预处理要求高，在MBR中鲜有涉及。为提高其抗污染性，宽进水流道设计现已成为卷式膜组件研究热点之一。中国文献CN 202725042 U中公开了一种卷式膜组件的进水流道网，其纵截面采用复数个相互连接邻边重合的上下长方形，从而形成了宽度1~3mm的上、下进水流道。中国文献CN 106925128 A 中公开了一种卷式膜组件的进水流道网，采用波浪形的塑料片，通过凹凸设计形成上下贯通的进水流道。宽进水流道设计可以大大提高卷式膜组件的抗污染性能，但目前研究仍集中在卷式膜元件上，少有涉及其在MBR应用中的膜生物反应系统。

中国文献204619759 U公开了一种用于外置式膜生物反应器的卷式微管膜组件，膜卷缠绕在中心产水管后，支撑肋板与膜卷的端部存在间隙，避免形成微生物的潜在生长点。原水口接管和浓水口接管比传统的超滤膜壳接管长，使微管膜组件在并联或串联的过程中可以直接通过原浓水口接管直接连接，不易发生泄漏点。但整体设计主要应用在柱式超滤中，前处理要求高。

中国文献CN 106925128 A公开了一种膜生物反应器，其在卷式膜组件中引入曝气装置，使过滤过程中一直有气泡擦洗分离膜表面。分离膜采用可以承受背压的微孔膜片，可以方便地反洗膜孔内的污染物。两种设计均进一步提高了卷式膜组件的抗污染性，但使用过程中进水阀门和排泥阀门需频繁切换，曝气盘容易发生阻塞。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种装填密度高、结构简单紧凑、抗污染能力强、性能稳定的卷式膜生物反应器。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种卷式膜生物反应器，包括膜元件以及固定膜元件用的膜架，所述的膜元件为卷式膜，至少一支膜元件竖直放置在膜架上，膜架底部连有曝气装置，膜元件数量≥2时，膜元件串联连接，膜元件产水由水泵抽吸分离。卷式膜组件，物理强度大，化学性能稳定，且应用于膜生物反应器时，操作压力低，主要采用负压抽吸的方式，膜元件外壁负荷小，无需另外添设膜壳和封头等，结构简单，其整体开放性设计可以保证污泥的正常流通，避免污泥沉积。通过膜元件的串联连接，可以进一步的提高卷式膜的装填密度，从而缩小设备的占地面积。

作为优选，所述的膜元件串联连接时，相邻的连接处外套环形的中心套筒进行固定，相邻的产水通道由中心管密封连通，最底部的产水通道用产水封头密封封堵。固定简单方便，产水通道设计在中间，符合卷式膜的结构，中心管连通便于将产水通道连为一体；将膜元件产水通道从底部密封，可防止料液直接从底部混入产水中，也可以防止气体从产水中心管混入。

作为优选，膜元件与中心套筒之间设置第一密封圈进行密封。保证串联连接后，产水区与其他区域的隔离。

作为优选，所述的膜架包括支架、支撑板、底板，支架置于支撑板上，支架用于放置支撑膜元件，支撑板、底板之间由支撑杆支撑连接，支撑板、底板、支撑杆形成的空间放置曝气装置，支撑板中部开孔。支架可以设计成封闭框架，也可以设计成单边半侧设计，利用抱箍进行固定，单边半侧设计可以减轻设备总体重量，降低安装维护时的工作强度。支撑杆上可设置定位销，方便定位放置曝气装置；支撑板中部开孔形成汽水通道。安装或检修曝气装置时，可以将支撑板拆卸。

作为优选，所述的曝气装置包括曝气盘和风机，曝气压力为0~0.1MPa，曝气量为6~20L/m2/min。

作为优选，所述的曝气装置为曝气盘，包括布气凹槽、布气孔、曝气管，曝气盘为底部敞开的中空圆柱体，其上表面为布气凹槽，布气凹槽上开有若干个布气孔，曝气管穿过曝气盘侧壁，横向曝气，布气凹槽中心设置进水管。底部开口设计，气体侧壁进入，这样的设计，设备停机时，污泥因重力作用从曝气孔降落至设备底部，减少了曝气装置污堵的可能性，有利于设备长期稳定运行；进水管从底端进水，符合卷式膜的结构，有利于气液在底部混合。

作为优选，所述进水管的进水口位置低于曝气管的位置。可避免曝气强度过高时无法正常进水，有效解决卷式膜系统气水竞争问题。

作为优选，所述布气凹槽外套接底部套筒，布气凹槽与底部套筒之间设置第二密封圈进行密封。可以防止空气因曝气强度高而外泄。

作为优选，所述的布气孔为大孔，1mm≤直径≤6mm。布气孔为大孔，可以保证设备停机时，污泥自由沉降至设备底部。

作为优选，所述水泵的抽吸压力为-0.05~0MPa，产水量为10~25L/m2/h。浸没式负压抽吸，使得膜元件仅靠玻璃丝缠绕外圈即可，无需另外添设膜壳和封头。

作为优选，所述的膜元件膜片包括过滤单元和进水导流网，两个过滤单元之间设置进水导流网，过滤单元包括两层渗透膜片及设置在渗透膜片之间的导流布，进水导流网形成若干个与产水通道平行的流道。进水导流网形成若干个与产水通道平行的流道。上下贯通的流道设计，提高了卷式膜组件的抗污染性。

作为优选，所述的进水导流网为波浪形或U形或V形，形成的流道宽度为1-5mm。宽流道除导流作用外，最主要的作用是使元件底部曝气形成的气液混合物可以对卷式膜进行擦洗，防止活性污泥沉积，从而避免膜元件的污堵，具有较强的抗污染性。

本发明的一种卷式膜生物反应器，优化了内部结构，简化膜组件曝气及进水方式，使得膜元件物理强度大，化学性能稳定的优势得到体现，并大大增强了抗污染性能，且多支膜元件串联结构装填密度高，占地少，具有装填密度高、结构简单紧凑、抗污染能力强、性能稳定的优点，很好地开拓了卷式膜在MBR中的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图2为本发明实施例的膜架结构示意图。

图3为本发明实施例膜元件串联结构示意图。

图4为本发明实施例曝气盘、底部套筒结构示意图。

图5为本发明实施例膜元件膜片横切面示意图。

图中1、支架；2、抱箍；3、支撑板；4、产水接头；5、膜元件；6、第一密封圈；7、中心套筒；8、中心管；9、产水封头；10、支撑杆；11、底板；12、定位销；13、底部套筒；14、第二密封圈；15、进水管；16、曝气盘；17、曝气管；18、渗透膜片；19、导流布；20、进水导流网；21、布气凹槽；22、布气孔；23、膜架；24产水通道；25支架横梁；26水泵；27、风机。

具体实施方式

下面结合图 1-5与具体实施方式对本发明做进一步的说明。

一种卷式膜生物反应器，如附图1所示，如附图1所示，包括膜元件5以及固定膜元件5用的膜架23，所述的膜元件5为卷式膜，两支膜元件5串联连接后，竖直放置在膜架上23，膜架23底部连有曝气装置，膜元件5产水由水泵26抽吸分离。

如附图1、3所示，所述的膜元件5串联连接时，相邻的连接处外套环形的中心套筒7进行固定，相邻的产水通道24由中心管8密封连通，最底部的产水通道24用产水封头9密封封堵。膜元件5与中心套筒7之间设置第一密封圈6进行密封。产水通道24的最顶端接有产水接头4，用于产水外排，产水接头4连接水泵26，水泵26是自吸泵。

如附图2所示，膜架23包括支架1、支撑板3、底板11，支架1置于支撑板3上，支架1用于放置支撑膜元件5，支架1为长方形结构，成单边半侧设计，中间设有支架横梁25，使用不锈钢材质，利用抱箍2进行固定，抱箍2宽度为1.5cm，抱箍2两侧用螺母连接。膜元件5和支架1连接处另附有橡胶垫，可以防止膜元件5划伤。支撑板3采用不锈钢材质，中部开孔，孔径小于膜元件5直径5mm。支撑板3和膜元件5连接处附有橡胶皮垫，既可以保护膜元件5，又可以起到密封作用，防止空气泄漏。支撑板3、底板11之间由支撑杆10支撑连接，支撑板3下四角各有一根支撑杆10，支撑杆10上部通过螺丝与支撑板3固定，支撑杆10与底板11通过焊接的方式固定，支撑杆10上另有定位销12，通过四根定位销12支撑底部套筒14，四根定位销12形成的平面与地面水平。

支撑板3、底板11、支撑杆10形成的空间放置曝气装置，曝气装置包括曝气盘16和风机27，曝气盘16结构如附图4所示，包括布气凹槽21、布气孔22、曝气管17，曝气盘为底部敞开的中空圆柱体，其上表面为布气凹槽21，布气凹槽21上开有若干个布气孔22，曝气管17穿过曝气盘侧壁，横向曝气，布气凹槽21中心设置进水管15。进水管15的进水口位置低于曝气管17的位置。布气凹槽21外套接底部套筒13，布气凹槽21与底部套筒13之间设置第二密封圈14进行密封。布气孔22为大孔，直径为5mm。布气凹槽21上端面与支撑板3竖直距离为8cm。布气凹槽21上端面和支撑板3之间为气水混合区，风机27鼓入的空气与料液混合后进入膜元件5。气水混合区太大，会造成设备空间浪费；气水混合区太小，空气和料液混合不均匀。曝气管17中心与布气凹槽21上端面之间距离为8cm，曝气管17长度为布气凹槽21直径的1/4。进水管15出口与布气凹槽21上端面持平，进水管15直径与产水通道24直径相同。

如附图5所示，膜元件5膜片包括过滤单元和进水导流网20，两个过滤单元之间设置进水导流网20，过滤单元包括两层渗透膜片18及设置在渗透膜片18之间的导流布19，进水导流网20形成若干个与产水通道24平行的流道。进水导流网20为波浪形形，形成的流道宽度为4mm。

使用时，料液由进水口15进入气水混合区，与空气混合均匀后进入膜元件5的进水导流网20。气体在进水导流网20中流通，提供高强度的物理清洗作用，可以防止污泥在膜元件内沉积。曝气压力0.03MPa，曝气量为10L/m2/min。通过水泵26负压抽吸作用将产水分离，产水压力-0.015MPa，产水量15L/m2/h。

综上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (12)

1.一种卷式膜生物反应器，包括膜元件（5）以及固定膜元件（5）用的膜架（23），其特征在于：所述的膜元件（5）为卷式膜，至少一支膜元件（5）竖直放置在膜架（23）上，膜架（23）底部连有曝气装置，膜元件（5）数量≥2时，膜元件（5）串联连接，膜元件（5）产水由水泵（26）抽吸分离。

2.根据权利要求1所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述的膜元件（5）串联连接时，相邻的连接处外套环形的中心套筒（7）进行固定，相邻的产水通道（24）由中心管（8）密封连通，最底部的产水通道（24）用产水封头（9）密封封堵。

3.根据权利要求2所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：膜元件（5）与中心套筒（7）之间设置第一密封圈（6）进行密封。

4.根据权利要求1所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述的膜架（23）包括支架（1）、支撑板（3）、底板（11），支架（1）置于支撑板（3）上，支架（1）用于放置支撑膜元件（5），支撑板（3）、底板（11）之间由支撑杆（10）支撑连接，支撑板（3）、底板（11）、支撑杆（10）形成的空间放置曝气装置，支撑板（3）中部开孔。

5.根据权利要求1所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述的曝气装置包括曝气盘（16）和风机（27），曝气压力为0~0.1MPa，曝气量为6~20L/m2/min。

6.根据权利要求5所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述的曝气盘（16）包括布气凹槽（21）、布气孔（22）、曝气管（17），曝气盘（16）为底部敞开的中空圆柱体，其上表面为布气凹槽（21），布气凹槽（21）上开有若干个布气孔（22），曝气管（17）穿过曝气盘侧壁，横向曝气，布气凹槽（21）中心设置进水管（15）。

7.根据权利要求6所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述进水管（15）的进水口位置低于曝气管（17）的位置。

8.根据权利要求6所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述布气凹槽（21）外套接底部套筒（13），布气凹槽（21）与底部套筒（13）之间设置第二密封圈（14）进行密封。

9.根据权利要求6所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述的布气孔（22）为大孔，1mm≤直径≤6mm。

10.根据权利要求1所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述水泵（26）的抽吸压力为-0.05~0MPa，产水量为10~25L/m2/h。

11.根据权利要求1所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述的膜元件（5）膜片包括过滤单元和进水导流网（20），两个过滤单元之间设置进水导流网（20），过滤单元包括两层渗透膜片（18）及设置在渗透膜片（18）之间的导流布（19），进水导流网（20）形成若干个与产水通道（24）平行的流道。

12.根据权利要求11所述的一种卷式膜生物反应器，其特征在于：所述的进水导流网（20）为波浪形或U形或V形，形成的流道宽度为1-5mm。