CN112456637A - 用于平板膜生物反应器的膜元件及平板膜生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于平板膜生物反应器的膜元件及平板膜生物反应器，膜元件包括：第一滤膜层、网格层及第二滤膜层；第一滤膜层、网格层、第二滤膜层依次叠置且边缘处密封连接，以在第一滤膜层和网格层之间、网格层和第二滤膜层之间形成内膜腔；膜元件的中心处设有产水口，顶部边缘处设有固定结构。本发明能够降低过滤阻力，增强过滤能力，减少膜片表面泥饼层污染，降低制造成本并提高填充密度。

Description

用于平板膜生物反应器的膜元件及平板膜生物反应器

技术领域

本发明属于水处理设备领域，更具体地，涉及一种用于平板膜生物反应器的膜元件及平板膜生物反应器。

背景技术

膜与膜过程是当代新型高效的分离技术，是多学科交叉的产物，膜生物反应器(MBR)是将膜分离技术和生物处理相结合的一种新型污水处理工艺。对于膜生物反应器(MBR)工艺，中空纤维膜和平板膜是最常使用的两种膜产品型式。中空纤维膜由于其填充密度高，在大型膜生物反应器(MBR)工程中应用广泛，而平板膜由于其抗污染能力强，且易于维护，更适合应用于小型膜生物反应器(MBR)工程及分散式污水处理装置中。从技术上说，平板膜是一种起分离作用的介质，当污水与平板膜接触时，在压力驱动下，水分子等透过平板膜，而要去除的物质被拦截，使得水与溶质有效分离。

目前的平板膜元件普遍存在着面积大、支撑层表面的产水通道少、平板膜元件结构不合理等问题，导致平板膜生物反应器(MBR)的填充密度小，增大运行成本。且传统的平板膜元件安装时为考虑后期拆卸或更换的方便性，均采用从上到下插入的方式装入对应的导轨卡槽板中，其抽、插安装时存在摩擦力，导致安装或拆卸过程中比较困难，其次传统的平板膜采用丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物板作为膜内腔支撑层，不仅增加了平板膜元件的制造成本，还降低了单位面积的填充密度。

平板膜元件是膜生物反应器(MBR)的核心组成部分，其稳定性和结构直接决定了膜生物反应器的运用好坏及运行成本。因此，开发新型平板膜产品，进一步优化平板膜生物反应器(MBR)设备的结构，减少平板膜生物反应器(MBR)的运行成本，是水处理行业所关注的热点。

因此期待研发一种用于平板膜生物反应器的膜元件及平板膜生物反应器，降低过滤阻力，增强过滤能力，减少膜片表面泥饼层污染，降低制造成本并提高填充密度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于平板膜生物反应器的膜元件及平板膜生物反应器，降低生产及运行成本，增强过滤能力，降低过滤阻力。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于平板膜生物反应器的膜元件，所述膜元件包括：第一滤膜层、网格层及第二滤膜层；

所述第一滤膜层、所述网格层、所述第二滤膜层依次叠置且边缘处密封连接，以在所述第一滤膜层和所述网格层之间、所述网格层和所述第二滤膜层之间形成内膜腔；

所述膜元件的中心处设有产水口，顶部边缘处设有固定结构。

可选地，所述产水口为圆孔状，所述产水口依次贯穿所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层，所述产水口的边缘与所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层密封连接；

所述固定结构包括一对固定环，所述一对固定环分别位于所述膜元件顶部边缘处的两端，每个所述固定环依次贯穿所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层，且与所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层密封连接。

可选地，所述膜元件为矩形，长度为250mm-300mm，宽度为250mm-300mm，厚度为0.5mm-0.8mm。

可选地，所述产水口的直径为25mm-45mm。

可选地，所述第一滤膜层、所述网格层、所述第二滤膜层均为矩形，所述第一滤膜层、所述网格层、所述第二滤膜层的边缘处采用热熔焊或者涡流焊连接。

可选地，所述第一滤膜层、所述网格层、所述第二滤膜层的边缘处的焊接宽度为5mm-8mm。

可选地，所述网格层的材质为聚乙烯或聚丙烯。

本发明还提供一种平板膜生物反应器，包括：反应器本体、连接件及多个根据权利要求1-7中任意一项所述的膜元件，所述多个膜元件沿水流方向依次间隔设置于所述反应器本体内；

所述连接件连接于相邻两个所述膜元件的产水口之间及相邻两个所述膜元件的固定结构之间。

可选地，所述产水口为圆孔状，所述产水口依次贯穿所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层，所述产水口的边缘与所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层密封连接；

所述固定结构包括一对固定环，所述一对固定环分别位于所述膜元件顶部边缘处的两端，每个所述固定环依次贯穿所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层，且与所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层密封连接；

所述连接件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆密封连接于相邻两个所述膜元件的产水口之间，所述第二连杆密封连接于相邻两个所述膜元件的对应的固定环之间。

可选地，相邻两个所述膜元件之间的距离为7mm-9mm。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用网格层代替传统的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物板作为膜内腔支撑层，降低了过滤阻力，减小了膜元件的厚度，进而能够增加填充密度，降低制造成本和运行成本及占地面积。

2、本发明在膜元件中心设有产水口，顶部边缘处设有固定结构，在使用时多个膜元件通过产水口相互连接，并通过固定结构固定膜元件的顶部，使膜元件各区域的产水阻力一致，能够增加结构稳定性，并使膜元件在曝气的情况下，能够随水流抖动，从而减少膜元件表面的泥饼层污染，提高过滤能力，节约运行成本。

3、固定环为两个，与产水口形成三角形固定结构，提高装置稳定性。

4、第一滤膜层、网格层及第二滤膜层采用焊接连接，在高温的情况下，滤膜层和网格层熔融，冷却后完全固定，加强膜元件的焊接牢固程度，从而能够在第一滤膜层、网格层及第二滤膜层之间形成牢固的内膜腔的密封结构。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的用于平板膜生物反应器的膜元件的示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于平板膜生物反应器的膜元件的内部结构图。

附图标记说明

1、第一滤膜层；2、网格层；3、第二滤膜层；4、产水口；5、固定环；6、焊接宽度。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明公开了一种用于平板膜生物反应器的膜元件，膜元件包括：第一滤膜层、网格层及第二滤膜层；

第一滤膜层、网格层、第二滤膜层依次叠置且边缘处密封连接，以在第一滤膜层和网格层之间、网格层和第二滤膜层之间形成内膜腔；

膜元件的中心处设有产水口，顶部边缘处设有固定结构。

具体地，采用网格层代替传统的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物板作为膜内腔支撑层，降低了过滤阻力，减小了膜元件的厚度，进而能够增加填充密度，降低制造成本和运行成本及占地面积；

进一步地，膜元件中心设有产水口，顶部边缘处设有固定结构，在使用时多个膜元件通过产水口相互连接，并通过固定结构固定膜元件的顶部，使膜元件各区域的产水阻力一致，能够增加结构稳定性，并使膜元件在曝气的情况下，能够随水流抖动，从而减少膜元件表面的泥饼层污染，提高过滤能力，节约运行成本。

作为可选方案，产水口为圆孔状，产水口依次贯穿第一滤膜层、网格层及第二滤膜层，产水口的边缘与第一滤膜层、网格层及第二滤膜层密封连接；

固定结构包括一对固定环，一对固定环分别位于膜元件顶部边缘处的两端，每个固定环依次贯穿第一滤膜层、网格层及第二滤膜层，且与第一滤膜层、网格层及第二滤膜层密封连接。

具体地，固定环为两个，与产水口形成三角形固定结构，提高装置稳定性。

更进一步地，产水口和固定环中可以设置密封圈或者螺纹，以便于在安装使用时能够通过连接件实现密封连接，封堵产水口和固定环的通道，防止污水由产水口和固定环中流过。

作为可选方案，膜元件为矩形，长度为250mm-300mm，宽度为250mm-300mm，厚度为0.5mm-0.8mm。

具体地，采用该尺寸的膜元件制作的平板膜生物反应器，填充密度高，减少了平板膜生物反应器的制造成本。

作为可选方案，产水口的直径为25mm-45mm。

作为可选方案，第一滤膜层、网格层、第二滤膜层均为矩形，第一滤膜层、网格层、第二滤膜层的边缘之间采用热熔焊或者涡流焊连接。

具体地，第一滤膜层、网格层及第二滤膜层采用焊接连接，在高温的情况下，滤膜层和网格层熔融，冷却后完全固定，加强膜元件的焊接牢固程度，从而能够在第一滤膜层、网格层及第二滤膜层之间形成牢固的内膜腔的密封结构。

作为可选方案，第一滤膜层、网格层、第二滤膜层的边缘处的焊接宽度为5mm-8mm。

作为可选方案，网格层的材质为聚乙烯或聚丙烯。

具体地，网格层在焊接过程中会熔融，加强膜元件的焊接牢固程度。

本发明还公开了一种平板膜生物反应器，包括：反应器本体、连接件及多个根据权利要求1-7中任意一项的膜元件，多个膜元件沿水流方向依次间隔设置于反应器本体内；

连接件连接于相邻两个膜元件的产水口之间及相邻两个膜元件的固定结构之间。

具体地，本发明的平板膜生物反应器的膜元件填充密度高，且多个膜元件通过产水口相互连接，并通过固定结构固定膜元件的顶部，使膜元件各区域的产水阻力一致，能够增加结构稳定性，固定结构固定膜元件的顶部，使膜元件在曝气的情况下，能够随水流抖动，从而减少膜元件表面的泥饼层污染，提高过滤能力，节约运行成本。

作为可选方案，产水口为圆孔状，产水口依次贯穿第一滤膜层、网格层及第二滤膜层，产水口的边缘与第一滤膜层、网格层及第二滤膜层密封连接；

固定结构包括一对固定环，一对固定环分别位于膜元件顶部边缘处的两端，每个固定环依次贯穿第一滤膜层、网格层及第二滤膜层，且与第一滤膜层、网格层及第二滤膜层密封连接；

连接件包括第一连杆和第二连杆，第一连杆密封连接于相邻两个膜元件的产水口之间，第二连杆密封连接于相邻两个膜元件的对应的固定环之间。

具体地，产水口和固定环中分别设置有密封圈，使第一连杆与产水口之间实现密封连接，第二连杆与固定环之间实现密封连接；

或者，产水口和固定环中分别设置有内螺纹，第一连杆和第二连杆的两端分别设有外螺纹，使第一连杆与产水口之间通过螺纹连接实现密封，第二连杆与固定环之间通过螺纹连接实现密封。

作为可选方案，相邻两个膜元件之间的距离为7mm-9mm。

实施例

图1示出了本实施例的用于平板膜生物反应器的膜元件的示意图；图2示出了本实施例的用于平板膜生物反应器的膜元件的内部结构图。

如图1、图2所示，用于平板膜生物反应器的膜元件为矩形，长度为270mm，宽度为270mm，厚度为0.6mm，包括依次叠置且边缘处通过焊接连接的第一滤膜层1、网格层2、第二滤膜层3，焊接宽度6为6mm，第一滤膜层1和网格层2之间、网格层2和第二滤膜层3之间形成内膜腔，其中，网格层2的材质包括聚乙烯；

膜元件的中心处设有产水口4，产水口4依次贯穿第一滤膜层1、网格层2及第二滤膜层3，且与第一滤膜层1、网格层2及第二滤膜层3密封连接；膜元件的顶部边缘处的两端分别设有一个固定环5，每个固定环5依次贯穿第一滤膜层1、网格层2及第二滤膜层3，且与第一滤膜层1、网格层2及第二滤膜层3密封连接，产水口4和固定环5中分别设有密封圈，其中，产水口4的直径为35mm。

在使用时，将多个膜元件沿水流方向依次间隔设置于平板膜生物反应器本体内，并且利用连接件连接于相邻两个膜元件的产水口之间及相邻两个膜元件的相对应的固定环之间，在密封圈的配合下，实现连接件对产水口和固定环的封堵，相邻两个膜元件之间的距离通常为7mm-9mm；

由于膜元件的中心位置通过产水口与连接件的配合被固定，使膜元件各区域的产水阻力一致，并与两个固定环形成三角固定结构，增加结构稳定性；并且每个膜元件的顶部被固定后，在曝气的情况下，能够随水流抖动，从而减少膜元件表面的泥饼层污染，提高过滤能力，节约运行成本；另外由于本发明的膜元件厚度远小于传统的过滤膜结构，因此增大了填充密度，过滤效果更好。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于平板膜生物反应器的膜元件，其特征在于，所述膜元件包括：第一滤膜层、网格层及第二滤膜层；

所述第一滤膜层、所述网格层、所述第二滤膜层依次叠置且边缘处密封连接，以在所述第一滤膜层和所述网格层之间、所述网格层和所述第二滤膜层之间形成内膜腔；

所述膜元件的中心处设有产水口，边缘处设有固定结构。

2.根据权利要求1所述的用于平板膜生物反应器的膜元件，其特征在于，所述产水口为圆孔状，所述产水口依次贯穿所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层，所述产水口的边缘与所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层密封连接；

所述固定结构包括一对固定环，所述一对固定环分别位于所述膜元件顶部边缘处的两端，每个所述固定环依次贯穿所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层，且与所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层密封连接。

3.根据权利要求1所述的用于平板膜生物反应器的膜元件，其特征在于，所述膜元件为矩形，长度为250mm-300mm，宽度为250mm-300mm，厚度为0.5mm-0.8mm。

4.根据权利要求3所述的用于平板膜生物反应器的膜元件，其特征在于，所述产水口的直径为25mm-45mm。

5.根据权利要求1所述的用于平板膜生物反应器的膜元件，其特征在于，所述第一滤膜层、所述网格层、所述第二滤膜层均为矩形，所述第一滤膜层、所述网格层、所述第二滤膜层的边缘处采用热熔焊或者涡流焊连接。

6.根据权利要求5所述的用于平板膜生物反应器的膜元件，其特征在于，所述第一滤膜层、所述网格层、所述第二滤膜层的边缘处的焊接宽度为5mm-8mm。

7.根据权利要求1所述的用于平板膜生物反应器的膜元件，其特征在于，所述网格层的材质为聚乙烯或聚丙烯。

8.一种平板膜生物反应器，其特征在于，包括：反应器本体、连接件及多个根据权利要求1-7中任意一项所述的膜元件，所述多个膜元件沿水流方向依次间隔设置于所述反应器本体内；

所述连接件连接于相邻两个所述膜元件的产水口之间及相邻两个所述膜元件的固定结构之间。

9.根据权利要求8所述的平板膜生物反应器，其特征在于，所述产水口为圆孔状，所述产水口依次贯穿所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层，所述产水口的边缘与所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层密封连接；

所述固定结构包括一对固定环，所述一对固定环分别位于所述膜元件顶部边缘处的两端，每个所述固定环依次贯穿所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层，且与所述第一滤膜层、所述网格层及所述第二滤膜层密封连接；

所述连接件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆密封连接于相邻两个所述膜元件的产水口之间，所述第二连杆密封连接于相邻两个所述膜元件的对应的固定环之间。

10.根据权利要求8所述的平板膜生物反应器，其特征在于，相邻两个所述膜元件之间的距离为7mm-9mm。

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