CN109553184B - 一种mbr平板分离膜、mbr平板膜组件及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MBR平板分离膜、MBR平板膜组件及其应用。所述MBR平板分离膜包括支撑板、出水嘴、导流布以及过滤膜；支撑板由板式框架和蜂窝状柔性支撑立体网格组成；导流布设于板式框架上；蜂窝状柔性支撑立体网格设于导流布内表面，导流布将立体网格密封于板式框架镂空区域；支撑板外侧出水嘴位置相对应的内侧设有出水口；蜂窝状柔性支撑立体网格包括第一蜂窝面、第二蜂窝面和密集支撑丝，第一蜂窝面设于第二蜂窝面的上方；第一蜂窝面和第二蜂窝面均由多个镂空网格组成；支撑丝一端与第一蜂窝面中的网格边连接，另一端与第二蜂窝面中的网格边连接。上述MBR平板分离膜重量轻，有弹性，产水快，产水量大，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种MBR平板分离膜、MBR平板膜组件及其应用。
背景技术
膜生物反应器(Membrane bio-reactor，MBR)中的平板膜是膜分离技术和传统活性污泥法生物处理技术中最核心和基本的元件，主要用于污水处理中，以超滤或微滤技术替代传统活性污泥法中的二次沉淀池，实现高效的固液分离。目前，随着“水十条”的颁布以及海绵城市的建设，MBR工艺在生活污水处理以及工业废水治理中扮演着越来越重要的作用，应用也更为广泛。
目前商品化膜元件的形式分类主要有平板膜、中空纤维膜、管式膜等几大类。与其他型式的膜相比，平板膜的结构包括中间膜板(或称为支撑板或导流板)，膜板两侧设有导流布，两侧的导流布外侧设有过滤膜，上述平板膜具有清洗方法简单、机械稳定性好、抗污染性能强、寿命长、膜面冲刷条件好、能耗相对较低、运维费用更省的优势。
国内传统的平板膜主要是以日本久保田公司开发的平板膜为模板进行研发，支撑板(膜板或导流板)均采用整体塑料或其它耐腐蚀材料填充的实芯、硬性的有效过滤面，导致整个平板膜较重，耗费材料，增加成本；并且该过滤芯一般为平面结构，没有弹性，水不易自由流通，水力损失大。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种MBR平板分离膜、MBR平板膜组件及其应用，主要目的是解决MBR平板膜的板材重、水不能自由流通以及水力损失大的问题。
为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种MBR平板分离膜元件，包括支撑板、支撑板外侧的出水嘴、支撑板两侧的导流布以及导流布外表面两侧的过滤膜；其特征在于，所述支撑板由板式框架和蜂窝状柔性支撑立体网格组成；
所述导流布设于板式框架表面；所述蜂窝状柔性支撑立体网格设于所述导流布的内表面，所述导流布将所述蜂窝状柔性支撑立体网格密封于所述板式框架的镂空区域，与所述支撑板外侧的出水嘴位置相对应的板式框架内侧设有出水口；
所述蜂窝状柔性支撑立体网格包括第一蜂窝面、第二蜂窝面和密集支撑丝，所述第一蜂窝面设于所述第二蜂窝面的上方，所述第二蜂窝面设于所述第一蜂窝面的下方；所述第一蜂窝面和所述第二蜂窝面均由多个镂空网格组成；所述支撑丝的一端与所述第一蜂窝面中的网格边连接，所述支撑丝的另一端与所述第二蜂窝面中的网格边连接。
作为优选，所述蜂窝状柔性支撑立体网格的数量为两个，两个蜂窝状柔性支撑立体网格并排固定设于同一个导流布的内表面，两个蜂窝状柔性支撑立体网格之间设有间距，所述间距用于汇集两个蜂窝状柔性支撑立体网格滤过的水流，并作为导流槽将水流引至所述板式框架内侧的出水口。
作为优选，所述第一蜂窝面的网格形状和所述第二蜂窝面的网格形状均为正六边形、正五边形、长方形、菱形或圆形；所述第一蜂窝面和所述第二蜂窝面均由多个镂空网格以相邻两边连接的方式呈矩阵排列组成，或者由多个圆形镂空网格以外切连接的方式呈矩阵排列组成。
作为优选，所述第一蜂窝面与所述第二蜂窝面在横向上为错位排列；所述第一蜂窝面、所述第二蜂窝面及所述支撑丝的材质均为工程塑料；所述镂空网格的边直径为0.8-2mm，所述支撑丝的直径为0.2-0.5mm。
作为优选，所述第一蜂窝面中的相邻两个镂空网格连接边在横向上位于所述第二蜂窝面的镂空网格的中心位置；所述第二蜂窝面中的镂空网格连接边在横向上位于所述第一蜂窝面的镂空网格中心位置。
作为优选，所述第一蜂窝面中镂空网格的相对的两个边，通过支撑丝均与其正下方的第二蜂窝面中由两个相邻镂空网格边形成的连接边连接，侧视时呈V形；
所述第一蜂窝面的镂空网格的其他边分别通过支撑丝与其正下方对应的所述第二蜂窝面中的镂空网格的其他边连接，俯视时呈X形。
作为优选，所述蜂窝状柔性支撑立体网格通过热熔胶定位点固定于导流布的内表面；所述导流布是通过点焊方式固定于所述板式框架上；所述过滤膜采用热模压制于所述板式框架上。
另一方面，本发明实施例提供了一种MBR平板膜组件，包括MBR平板膜元件；所述MBR平板膜元件为上述一种MBR平板分离膜元件。
又一方面，本发明实施例提供了一种MBR膜生物反应器，包括MBR平板膜组件；所述MBR平板膜组件为上述MBR平板膜组件。
再一方面，本发明实施例提供了上述MBR平板分离膜元件、上述MBR平板膜组件或上述MBR膜生物反应器在污水处理中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明MBR平板膜的支撑板(或称为导流板或膜板)是由具有柔性与立体结构的蜂窝状柔性支撑立体网格和板式框架组成，蜂窝状柔性支撑立体网格的水力模型远远优于传统实芯支撑板(过滤板)，水可在蜂窝状柔性支撑立体网格内自由流通，水流更易通过，产水量大，产水效率高。上述蜂窝状柔性支撑立体网格摒弃传统实芯支撑板缺点，采用立体中空结构，减轻整个分离膜元件的重量；本发明包含蜂窝状柔性支撑立体网格支撑板的MBR平板膜元件符合产品性能标准，分离水能力和产水量均优于传统实芯的MBR平板膜元件；其降低材料成本、安装承重及能耗，水力模型优，效率高，适合推广使用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的MBR平板膜元件侧视立体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的MBR平板膜元件蜂窝状柔性支撑立体网格整体俯视平面示意图；
图3是本发明实施例提供的MBR平板膜元件蜂窝状柔性支撑立体网格局部俯视平面示意图；
图4是本发明实施例提供的MBR平板膜元件蜂窝状柔性支撑立体网格局部俯视立体示意图；
图5是本发明实施例提供的MBR平板膜元件蜂窝状柔性支撑立体网格局部侧视立体示意图。
附图标记：
1.板式框架，101.出水嘴，102.出水口，103.框架外侧，104.框架内侧；
2.蜂窝状柔性支撑立体网格，201.第一蜂窝面，202.第二蜂窝面，203.支撑丝，204.导流槽；
3.导流布；4.过滤膜。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
如图1-图5所示，一种MBR平板分离膜元件，包括支撑板、支撑板外侧的出水嘴、支撑板两侧的导流布以及导流布外表面两侧的过滤膜；上述支撑板由板式框架1和具有立体结构的蜂窝状柔性支撑立体网格2组成；上述板式框架1中间镂空；上述导流布3固设于上述板式框架1上；上述蜂窝状柔性支撑立体网格2固设于上述导流布3的内表面，上述导流布3将上述蜂窝状柔性支撑立体网格密2封于上述板式框架1的镂空区域中；与上述框架外侧103的出水嘴101位置相对应的板式框架内侧104设有出水口102；上述蜂窝状柔性支撑立体网格2包括第一蜂窝面201、第二蜂窝面202和密集支撑丝203，上述第一蜂窝面设于上述第二蜂窝面的上方，上述第二蜂窝面设于上述第一蜂窝面的下方；上述第一蜂窝面和上述第二蜂窝面均由多个镂空网格组成；上述支撑丝的一端与上述第一蜂窝面中的网格边连接，上述支撑丝的另一端与上述第二蜂窝面中的网格边连接。
本发明的分离膜由于将实芯板设计为具有立体结构的蜂窝状过滤膜，首先减轻了整个分离膜元件重量，减少承重负荷；上述蜂窝状柔性支撑立体网格由于是利用支撑丝将上下两个网格面连接起来，使整个蜂窝状过滤膜具有立体结构，上下面按压受力时，整个蜂窝状柔性支撑立体网格在竖向上具有反弹力，左右拉扯受力时，整个蜂窝状柔性支撑立体网格在横向具有延伸弹力；即整个柔性支撑立体网格在横向或竖向受力时在一定幅度内可活动；又由于整个柔性支撑立体网格呈蜂窝状，上下面由支撑丝连接为一体，利于水轻松通过，上述蜂窝状柔性支撑立体网格的设计明显提高了过水效率和效果，即产水快、产水量大。
作为上述实施例的优选，上述蜂窝状柔性支撑立体网格的数量为2-4个，优选两个，两个蜂窝状柔性支撑立体网格并排固定设于同一个导流布的内表面，两个蜂窝状柔性支撑立体网格之间设有间距，上述间距沿水流方向形成导流槽204，上述导流槽用于汇集两个蜂窝状柔性支撑立体网格滤过的水流，并引流至上述板式框架内侧的出水口；上述蜂窝状柔性支撑立体网格的数量可根据分离膜总面积大小设置；上述间距的设置可根据实际需要设计。
作为上述实施例的优选，如图2所示，所述第一蜂窝面的网格形状和所述第二蜂窝面的网格形状均为正六边形、正五边形、长方形、菱形或圆形；所述第一蜂窝面和所述第二蜂窝面均由多个镂空网格以相邻两边连接的方式呈矩阵排列组成，或者由多个圆形镂空网格以外切连接的方式呈矩阵排列组成。上述网格形状也可以上层与下层不同或相同，可根据需要设计。
作为上述实施例的优选，如图2、图3、图4所示，所述第一蜂窝面与所述第二蜂窝面在横向上为错位排列连接；所述第一蜂窝面、所述第二蜂窝面(由编织丝编织而成)-2mm所述支撑丝的直径为0.2-0.5mm。上述材质可根据需要筛选，编织丝和支撑丝的直径大小也可根据实际需要设计
作为上述实施例的优选，如图2、图3、图4和图5所示，所述第一蜂窝面中的相邻两个镂空网格连接边在横向上位于所述第二蜂窝面的镂空网格的中心位置(即俯视时，沿垂直蜂窝面的方向，从第一蜂窝面看向第二蜂窝面，第一蜂窝面的各镂空网格的公共连接边基本位于正下方的第二蜂窝面的镂空网格的中心线上)；所述第二蜂窝面中的镂空网格连接边在横向上位于所述第一蜂窝面的镂空网格中心位置(即俯视时，沿垂直蜂窝面的方向，从第一蜂窝面看向第二蜂窝面，第二蜂窝面的各镂空网格的公共连接边基本位于正上方的第一蜂窝面的镂空网格的中心线上)。该设计是更有利于过水顺利通过。
作为上述实施例的优选，如图3和图4，所述第一蜂窝面中镂空网格的(以左右为例，左右相对的两个边)相对的两个边分别通过支撑丝与其正下方的第二蜂窝面中由两个相邻镂空网格边形成的公共连接边连接，从网格的侧面看形似V形；第一蜂窝面的镂空网格的其他边(其他边即为除过上面举例的左右相对的两个边)通过支撑丝分别与其正下方对应的第二蜂窝面中的镂空网格的其他边(其他边即为除去上面举例的公共连接边)连接，俯视时呈X形，参见图4。
作为上述实施例的优选，上述蜂窝状柔性支撑立体网格通过热熔胶定位点固定于其中一面上述导流布的内表面；上述导流布是通过点焊方式固定于上述板式框架上；上述过滤膜采用热模压制于上述板式框架上。
本发明利用上述平板分离膜，还设计了一种MBR平板膜组件，包括MBR平板膜元件；上述MBR平板膜元件即本发明设计的MBR平板分离膜元件。
本发明利用MBR平板分离膜元件组装了一种MBR膜生物反应器，包括MBR平板膜组件；上述MBR平板膜组件为本发明设计的MBR平板膜组件。
本发明设计的MBR平板分离膜元件、MBR平板膜组件或MBR膜生物反应器应用于污水处理中，污水过滤效率高，效果明显优于常规分离膜。
应用例1
将本发明实施例1的MBR平板膜元件(含蜂窝状柔性支撑立体网格的支撑板)和传统的MBR平板膜元件(实心支撑板)的产水性能进行对比，具体如表1所示；
表1.实施例1和传统MBR平板膜产水性能对比
由上述实验数据可知，本发明设计的蜂窝状柔性支撑立体网格可减轻整个平板膜原件的重量，水可在蜂窝状柔性支撑立体网格内自由流通，水流更易通过，产水量大，产水效率高；本发明包含蜂窝状柔性支撑立体网格支撑板的MBR平板膜元件符合产品性能标准，分离水能力和产水量均优于传统实芯的MBR平板膜元件；其降低材料成本、安装承重及能耗，水力模型优，效率高，适合推广使用。
本发明实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。
以上公开的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种MBR平板分离膜元件，包括支撑板、支撑板外侧的出水嘴、支撑板两侧的导流布以及导流布外表面两侧的过滤膜；其特征在于，所述支撑板由板式框架和蜂窝状柔性支撑立体网格组成；
所述导流布设于板式框架表面；所述蜂窝状柔性支撑立体网格设于所述导流布的内表面，所述导流布将所述蜂窝状柔性支撑立体网格密封于所述板式框架的镂空区域，与所述支撑板外侧的出水嘴位置相对应的板式框架内侧设有出水口；
所述蜂窝状柔性支撑立体网格包括第一蜂窝面、第二蜂窝面和密集支撑丝，所述第一蜂窝面设于所述第二蜂窝面的上方，所述第二蜂窝面设于所述第一蜂窝面的下方；所述第一蜂窝面和所述第二蜂窝面均由多个镂空网格组成；所述支撑丝的一端与所述第一蜂窝面中的网格边连接，所述支撑丝的另一端与所述第二蜂窝面中的网格边连接。
2.如权利要求1所述的一种MBR平板分离膜元件，其特征在于，所述蜂窝状柔性支撑立体网格的数量为两个，两个蜂窝状柔性支撑立体网格并排固定设于同一个导流布的内表面，两个蜂窝状柔性支撑立体网格之间设有间距，所述间距用于汇集两个蜂窝状柔性支撑立体网格滤过的水流，并作为导流槽将水流引至所述板式框架内侧的出水口。
3.如权利要求1所述的一种MBR平板分离膜元件，其特征在于，所述第一蜂窝面的网格形状和所述第二蜂窝面的网格形状均为正六边形、正五边形、长方形、菱形或圆形；所述第一蜂窝面和所述第二蜂窝面均由多个镂空网格以相邻两边连接的方式呈矩阵排列组成，或者由多个圆形镂空网格以外切连接的方式呈矩阵排列组成。
4.如权利要求1所述的一种MBR平板分离膜元件，其特征在于，所述第一蜂窝面与所述第二蜂窝面在横向上为错位排列；所述第一蜂窝面、所述第二蜂窝面及所述支撑丝的材质均为工程塑料；所述镂空网格的边直径为0.8-2mm，所述支撑丝的直径为0.2-0.5mm。
5.如权利要求1所述的一种MBR平板分离膜元件，其特征在于，所述第一蜂窝面中的相邻两个镂空网格连接边在横向上位于所述第二蜂窝面的镂空网格的中心位置；所述第二蜂窝面中的镂空网格连接边在横向上位于所述第一蜂窝面的镂空网格中心位置。
6.如权利要求5所述的一种MBR平板分离膜元件，其特征在于，所述第一蜂窝面中镂空网格的相对的两个边，通过支撑丝均与其正下方的第二蜂窝面中由两个相邻镂空网格边形成的连接边连接，侧视时呈V形；
所述第一蜂窝面的镂空网格的其他边分别通过支撑丝与其正下方对应的所述第二蜂窝面中的镂空网格的其他边连接，俯视时呈X形。
7.如权利要求1所述的一种MBR平板分离膜元件，其特征在于，所述蜂窝状柔性支撑立体网格通过热熔胶定位点固定于导流布的内表面；所述导流布是通过点焊方式固定于所述板式框架上；所述过滤膜采用热模压制于所述板式框架上。
8.一种MBR平板膜组件，包括MBR平板膜元件；其特征在于，所述MBR平板膜元件为权利要求1-7任一项所述的一种MBR平板分离膜元件。
9.一种MBR膜生物反应器，包括MBR平板膜组件；其特征在于，所述MBR平板膜组件为权利要求8所述的MBR平板膜组件。
10.权利要求1-7任一项所述的一种MBR平板分离膜元件、权利要求8所述的一种MBR平板膜组件或权利要求9所述的一种MBR膜生物反应器在污水处理中的应用。
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