CN204891614U - 一种浸没式管式膜元件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种浸没式管式膜元件，它涉及水处理微滤和超滤技术领域。它包括膜产水收集盒、汇水连接口、膜管连接口、管式膜阵列和膜管，膜产水收集盒的一边设置有汇水连接口，膜产水收集盒的另一边设置有多个连接膜管的膜管连接口，多个膜管连接口组成接口部件阵列，膜产水收集盒通过接口部件阵列与多个膜管组成的管式膜阵列连接，管式膜元件下面布置曝气装置，曝气带动混合液形成绕流式错流，强化膜清洗。本实用新型结构简单，设计合理，实现膜管产水通量均布，并可以实现彻底反冲洗，低成本、高通量、低能耗、不易污染，极具市场推广价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是水处理微滤和超滤技术领域，具体涉及一种应用于浸没式膜生物反应器或者浸没式超滤的管式膜元件。
背景技术
目前，浸没式膜生物反应器(MBR)的膜元件主要有中空纤维和平板式两种，其中，中空纤维膜的膜丝产水断面面积细小，若想在膜丝长度方向达到单元膜面积出水均衡并低于临界通量运行，膜丝长度必须限定在一定范围内，或者产水通量限制在很低的水平，但是出于经济指标的要求，在实际应用中几乎无法实现，因此，几乎所有中空纤维膜都采取了平均临界通量设计辅助反冲的措施，希冀抵消不平衡超临界通量运行局部污堵的蔓延，实践中发现，这样直接导致了通量衰减过快、反洗周期变短或者运行寿命偏低；反之，平板膜上述困扰较轻，但是由于缺乏反洗能力，膜清洗强度较弱，遇上运行条件恶化，容易产生不可逆污堵事故，会导致MBR系统无法正常运行。
因此，寻找同时克服上述两种难题的膜元件结构，即能保持膜产水均衡，又可以实现反冲洗功能，甚至设计合理流道使反冲洗更加彻底，是我们亟需的新技术。
一般浸没式膜生物反应器(MBR)和浸没式超滤(UF)管式膜均采用外置内压式，通过高速、高压、大流量物料循环，形成错流过滤，产水在膜管外收集,这种外置式的管式膜结构运行能耗较高，主要应用于回收价值较高的场合，由于结构设计和低生产量的原因，管式膜几乎没有应用于浸没式MBR和UF的实际案例。基于此，设计一种低能耗、低成本的浸没式管式膜元件还是很有必要的。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种浸没式管式膜元件，结构简单，设计合理，实现膜管产水通量均布，并可以实现彻底反冲洗，低成本、高通量、低能耗、不易污染，极具市场推广价值。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种浸没式管式膜元件，包括膜产水收集盒、汇水连接口、膜管连接口、管式膜阵列和膜管，膜产水收集盒的一边设置有汇水连接口，膜产水收集盒的另一边设置有多个连接膜管的膜管连接口，多个膜管连接口组成接口部件阵列，膜产水收集盒通过接口部件阵列与多个膜管组成的管式膜阵列连接，管式膜元件下面布置曝气装置，曝气带动混合液形成绕流式错流，强化膜清洗。
作为优选，所述的管式膜阵列通过超声波、热焊或者胶粘的连接方式连接至膜产水收集盒，管式膜阵列可以单边连接膜产水收集盒，管膜管的另一头密封，也可以双边连接膜产水收集盒双边产水。
作为优选，所述的膜管由膜朝外卷成平卷或者螺旋状，膜管通过热焊或者超声波密封，形成长度定长的管式膜膜管，膜管的管径为5-20mm，最佳在5-10mm，膜管采用带支撑层材质的管状结构，支撑层克重选择大于100g/m2的材质，保障最终形成的膜管强度，考虑到通量需求，膜孔径需要得到控制，膜孔径小于0.5um，其中浸没式膜生物反应器MBR的膜孔径最佳在0.2-0.3um，浸没式超滤UF的膜孔径小于0.1um。
作为优选，所述的膜管连接口的通径为1-10mm，最佳效果在3-5mm。
作为优选，所述的管式膜阵列采用膜管水平和垂直的阵列式排列方式，在4-8L/m2·min曝气强度的条件下，相邻膜管的垂直、水平间距为10-50mm，间距较大有助于曝气效果，间距较小有利于提高膜堆积密度，管式膜阵列也可采用膜管交错的排列方式，膜管阵列的排列方式使曝气产生绕流或者激流的效果。
本实用新型的有益效果：实现了膜管产水通量均布，并可以实现均布式反洗，避免了中空纤维膜的缺点，弥补了板式膜的弱项，强化了曝气效果，可以节省能耗，同时进一步降低了材料和制作成本，是一种低成本、高通量、低能耗、不易污染、极具市场推广价值的新型浸没式MBR或者UF膜组件结构形式。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型膜管水平垂直排列的示意图；
图3为本实用新型膜管交错排列的示意图；
图4为本实用新型膜管和膜产水收集盒连接方式示意图；
图5为本实用新型水平垂直排列时的曝气形成绕流示意图；
图6为本实用新型交错排列时的曝气形成绕流示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
参照图1-6，本具体实施方式采用以下技术方案：一种浸没式管式膜元件，包括膜产水收集盒1、汇水连接口2、膜管连接口3、管式膜阵列4和膜管5，膜产水收集盒1的一边设置有汇水连接口2，膜产水收集盒1的另一边设置有多个连接膜管5的膜管连接口3，多个膜管连接口3组成接口部件阵列，膜产水收集盒1通过接口部件阵列与多个膜管5组成的管式膜阵列4连接，膜管5由膜朝外卷成平卷或者螺旋状，膜管5通过热焊或者超声波密封，形成长度定长的管式膜膜管，膜管5的管径为5-20mm，最佳在5-10mm；所述的管式膜阵列4通过超声波、热焊或者胶粘的连接方式连接至膜产水收集盒1，管式膜阵列4可以单边连接膜产水收集盒1，管膜管5的另一头密封，也可以双边连接膜产水收集盒1双边产水。
值得注意的是，所述的管式膜阵列4采用膜管5水平和垂直的阵列式排列方式，在4-8L/m2·min曝气强度的条件下，相邻膜管5的垂直、水平间距为10-50mm，间距较大有助于曝气效果，间距较小有利于提高膜堆积密度，管式膜阵列4也可采用膜管5交错的排列方式，膜管阵列的排列方式使曝气产生绕流或者激流的效果。
值得注意的是，所述的膜管5采用带支撑层材质的管状结构，支撑层克重选择大于100g/m2的材质，保障最终形成的膜管强度，强于中空纤维膜，结构强度得到保障，因此不需要其它材料辅助，节省了制造成本，使其应用成本降至中空纤维膜一个水平，但是稳定运行的单位面积通量却大大提高，经济性成倍提高。
此外，根据一个膜产水收集盒连接膜管的数量和膜管产水量的大小，膜管连接口3的通径为1-10mm，最佳效果在3-5mm，考虑到通量需求，膜孔径需要得到控制，膜孔径小于0.5um，其中浸没式膜生物反应器MBR的膜孔径最佳在0.2-0.3um，浸没式超滤UF的膜孔径小于0.1um，连接管式膜管的部件通径和膜材质孔径均需要得到控制，以保证反冲洗时，冲洗水在所有膜管、所有膜面积上的均布，连接部件通径越小反洗更加均布，太小产水则会受到抑制。
本具体实施方式提供一种产水通量均布并且能够实现彻底反冲洗的低成本管式膜元件结构，膜产水是采取外压式，由管式膜阵列4连接膜产水收集盒1组成的膜元件浸没在物料混合液中，管式膜元件下面布置了穿孔曝气装置，曝气带动混合液在阵列膜管5垂直向上，形成绕流式错流产水方式，强化膜清洗，冲刷减弱甚至抵消膜管上浓差极化的产生，以克服污堵的产生和蔓延，浸没式管式膜元件允许产水端反向高压大流量冲洗膜，定期实现较为彻底的均布反洗，强力清理堵塞的膜孔和膜面。
本具体实施方式由于膜管5采用大口径，产水通道截面积超大，避免了中空纤维膜产水不均衡的缺陷，可以实现临界通量下运行的大通量产水，膜产水收集盒1连接管式膜阵列4，控制接口部件阵列通径和膜孔径，保障了反冲时压力、水量在所有膜管上的均布，曝气在膜管水平阵列中垂直向上，在膜管5周围形成绕流、迷宫式冲刷，采用穿孔曝气营造的绕流式错流，冲刷膜表面，防止或减缓膜污堵，比中空纤维和平板膜的径直通道冲刷获得更加有效地冲刷效果，运行更稳定或者更加节省能耗。
实施例1：塑料模具制作的膜产水收集盒1，一边是DN40的汇水连接口2，一边是25×30的膜管连接口3，采用灌浆胶粘连接方式，管式膜膜管5外径10mm，内径大于8mm，膜材质PTFE，膜孔径0.3mm，孔隙率大于80%，支撑层为150g/m2无纺布，膜管间距15mm，膜管长度1000mm，采用双边产水收集盒，确保膜产水通量均布，该膜元件实现有效过滤面积20m2，在生活污水MBR中获得1000L/m2d(＞40L/m2h)的稳定运行通量，跨膜压差低于4Kpa，曝气强度低于6L/m2min，反洗周期大于24小时，反洗强度2L/m2min(100Kpa)。
实施例2：塑料模具制作的膜产水收集盒1，一边是DN40的汇水连接口2，一边是7×11的膜管连接口3，采用超声波或者热焊连接方式，管式膜膜管5外径13mm，内径大于9mm，膜材质PVDF，膜孔径＜0.1mm，支撑层为150g/m2无纺布，膜管间距20mm，膜管长度750mm，采用双边产水收集盒，确保膜产水通量均布，该膜元件实现有效过滤面积2.3m2，在UF中获得140L/m2h的稳定运行通量，跨膜压差低于18Kpa，曝气强度低于6L/m2min，反洗周期大于24小时，反洗强度2L/m2min(100Kpa)。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种浸没式管式膜元件，其特征在于，包括膜产水收集盒(1)、汇水连接口(2)、膜管连接口(3)、管式膜阵列(4)和膜管(5)，膜产水收集盒(1)的一边设置有汇水连接口(2)，膜产水收集盒(1)的另一边设置有多个连接膜管(5)的膜管连接口(3)，多个膜管连接口(3)组成接口部件阵列，膜产水收集盒(1)通过接口部件阵列与多个膜管(5)组成的管式膜阵列(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种浸没式管式膜元件，其特征在于，所述的管式膜阵列(4)单边连接膜产水收集盒(1)，管式膜阵列(4)的另一边密封。
3.根据权利要求1所述的一种浸没式管式膜元件，其特征在于，所述管式膜阵列(4)的两边均通过接口部件阵列与膜产水收集盒(1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种浸没式管式膜元件，其特征在于，所述的管式膜阵列(4)与接口部件阵列通过超声波、热焊或者胶粘连接。
5.根据权利要求1所述的一种浸没式管式膜元件，其特征在于，所述的膜管(5)由膜朝外卷成平卷或者螺旋状，膜管(5)的管径为5-20mm。
6.根据权利要求1所述的一种浸没式管式膜元件，其特征在于，所述的膜管连接口(3)的通径为1-10mm。
7.根据权利要求1所述的一种浸没式管式膜元件，其特征在于，所述的管式膜阵列(4)采用膜管(5)水平和垂直的阵列式排列方式。
8.根据权利要求1所述的一种浸没式管式膜元件，其特征在于，所述的管式膜阵列(4)采用膜管(5)交错的排列方式。
9.根据权利要求1所述的一种浸没式管式膜元件，其特征在于，所述管式膜阵列(4)中相邻膜管(5)的间距为10-50mm。
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| CN106422467A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-02-22 | 湖州环清环保科技有限公司 | 一种过滤器 |
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