CN1814553A - 新型组合式膜组件 - Google Patents

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樊耀波
李刚
董春松
黄霞
吴志超
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Abstract

本发明所提的新型组合式膜组件主要由板框膜组件、中空纤维膜组件交替安装组成。所述的板框膜组件是按支架、膜、支撑板、膜的顺序交替组装一起制成。中空纤维膜组件由膜丝、抽吸集水管和冲刷曝气管三部分组成。其特征在于：该型组件充分结合了平板膜组件和中空纤维膜组件的优点，使得制造安装简单，膜组件的装填密度及面积有效的提高。该型膜组件关键是利用了中空纤维的曝气冲刷对膜污染的控制实现了对膜的机械清洗的作用，同时解决了传统平板膜组件曝气冲刷不均匀和进水流道不畅的弊端；在膜通量方面不仅保证中空纤维膜组件最优膜通量，同时有效的提高了平板膜组件的运行通量。

Description

新型组合式膜组件
技术领域
本发明属于膜分离技术研发和应用技术领域，特别涉及一种利用平板膜和中空纤维膜组合的新型膜组件。
背景技术
膜技术因其具有可靠的出水水质、简捷方便的操作方式等特点而引起了水处理界的广泛重视，但膜价格昂贵及膜污染造成的通量衰减等问题一直严重阻碍膜技术的推广应用。
膜组件的设计有很多形式，它们均根据两种膜构型设计：平板膜和管式膜。板框式和卷式膜组件使用平板膜，管式、毛细管式和中空纤维膜组件均使用管式膜。板框式膜组件式历史上最早将平板膜直接加以使用的一种膜组件(许振良.膜法水处理技术.北京，化学工业出版社，2001)。利用平板膜的组件一般都具有制造组装简单，操作方便，膜的维护，化学清洗和更换比较容易，但也存在着密封较复杂，压力损失严重，装填密度较管式膜小的缺点，而工业应用中通常需要较大面积的膜组件(顾国维，何义亮.膜生物反应器——在污水处理中的研究和应用.北京，化学工业出版社，2002；N.Cicek.A review of membrane bioreactors and their potential application in the treatment of agriculturalwastewater.Canadian Biosystems Engineering，2003，Vlo.45，6.37-6.49)。同时在膜污染控制方面，由于平板膜的安装特点，单位膜片间的间隙较小，并且容易在膜表面形成死角，为了防止污泥在膜表面的沉积减小污染，需要采用加大流速和改进流道的方式来解决控制膜污染的问题，导致了能耗增加和组件的复杂(Jin Kie Shim，Ik-Keun Yoob，Young Moo Lee.Design and operation considerations fbr wastewater treatment using a flat submergedmembrane bioreactor.Process Biochemistry 38(2002)279-285；M.Gander，B.Jefferson，S.Judd.Aerobic MBRsfor domestic wastewater treatment：a review with cost considerations.Separation and Puurification Technology18(2000)119-130)。目前，平板膜应用在污水处理系统中，各大膜生产厂商提供的控制膜污染的方式基本上都是曝气冲刷，但在实践应用中，平板膜间的紧密安装导致了曝气冲刷对组件膜面冲刷不均匀，导致膜组件的加速污染。
发明内容
根据平板膜在国内外的研究和发展中遇到的以上问题，本发明提供制造组装简单，操作方便、运行稳定、装填密度较高的平板膜和中空纤维膜组合的新型膜组件。
本发明所提的新型组合膜组件主要由板框膜组件、中空纤维膜组件交替安装组成。所述的板框膜组件和传统的组件没有什么区别，它是按支架、膜、支撑板、膜的顺序组装一起制成。而中空纤维膜组件由膜丝、抽吸集水管和冲刷曝气管三部分组成(中空纤维膜组件的组成参见发明专利：中空纤维膜组件，申请号：2004100984168)，新型膜组件的组合方式见发明附图1。在新型组合式膜组中利用中空纤维膜组件的曝气装置在平板膜、中空纤维膜的流道空间形成膜面冲刷，使得曝气装置和膜组件有机的结合，结构和安装简化。同时由于独特的曝气系统使中空纤维膜在紊流中的摆动，实现中空纤维膜与平板膜之间的机械污染清洗的效果，可以实现良好的水力及机械上的污染控制。该型组件充分件优化了不同型式组件的安装间距、中空纤维膜丝的松弛度，并结合了平板膜组件和中空纤维膜组件的优点，使得制造安装简单，膜组件的装填密度及面积有效的提高。该型膜组件关键是利用了中空纤维的曝气冲刷对膜污染的控制实现了对膜的机械清洗的作用，同时解决了传统平板膜组件曝气冲刷不均匀和进水流道不畅的弊端；在膜通量方面不仅保证中空纤维膜组件最优膜通量，同时有效的提高了平板膜组件的运行通量，使得国产平板膜组件的通量提高到40L/m2.h。由此实现了组件工作面积及运行通量的有效提高和膜污染的有效机械控制。
具体实施方式
将含有COD为200～500mg/L，BOD5为100～300mg/L，氨氮为50～160mg/L，SS为20～50mg/L的生活污水进入活性污泥膜生物反应器处理，系统采用本发明的新型组合式膜组件，在鼓气量为0.4m3/hr，温度12～29℃，pH为6.5～8.0条件下，稳定运行6个月。新型膜组件中平板膜通量稳定在40L/m2·h，中空纤维膜组件的通量稳定在14L/m2·h，操作压力为18～22kpa，同时处理效果稳定。系统出水COD值在10～30mg/L之间变化，一般稳定在20mg/L之下，BOD5值在1～3mg/L之间波动，氨氮稳定在10mg/L以下，SS稳定在0.3mg/L以下，出水水质达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准。
附图说明
图1本发明新型组合式膜组件的组装简图
附图标记
1、平板膜支架；2、平板膜集水管；3、平板膜，4、中空纤维膜集水管；5、曝气管；6、中空纤维膜。

Claims (5)

1.新型组合式膜组件主要板框膜组件、中空纤维膜组件交替安装组成。其特征在于：该型组件充分结合了平板膜组件和中空纤维膜组件的优点，使得制造安装简单，膜组件的装填密度及膜面积有效的提高，并实现中空纤维膜与平板膜之间的机械污染清洗的效果；在膜通量方面不仅保证中空纤维膜组件最优膜通量，同时有效的提高了平板膜组件的运行通量。由此实现了组件工作面积及运行通量的有效提高和膜污染的有效水力和机械清洗。
2、如权利要求1所述的新型组合式膜组件，其特征在于：组件主要由板框膜组件、中空纤维膜组件交替安装组成。利用中空纤维膜组件的曝气装置在平板膜、中空纤维膜的流道空间形成膜面冲刷，使膜组件结构和安装简化。
3.如权利要求1所述的新型组合式膜组件，其特征在于：组件独特的曝气系统使中空纤维膜在紊流中的摆动，实现中空纤维膜和平板膜之间的机械污染清洗的效果，可以实现良好的水力及机械上的污染控制。
4.如权利要求1所述的新型组合式膜组件，其特征在于：组件结合了平板膜组件和中空纤维膜组件的优点，充分优化了不同型式组件的安装间距、中空纤维膜丝的松弛度，使得制造安装简单，膜组件的装填密度及面积有效的提高。
5.如权利要求1所述的新型组合式膜组件，其特征在于：组件关键是利用了中空纤维的曝气冲刷对膜污染的控制实现了对膜的机械清洗的作用，同时解决了传统平板膜组件曝气冲刷不均匀和进水流道不畅的弊端；有效的提高了平板膜组件的运行通量，实现了组件工作面积及运行通量的有效提高和膜污染的有效机械控制。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication