专利名称：一种自清洁膜生物反应装置的制作方法
技术领域：
本发明技术为水处理领域的一种新型水处理装置。属机电生物一体化装置，主要用于生活中的水处理。
背景技术：
1969年，固液分离的膜生物反应器被尝试着应用于水处理领域。此后该技术由于其节约占地面积，产水质量高且稳定，活性污泥浓度高，生物过程便于控制以及污泥产量少等特点，在水处理领域得到了蓬勃发展。超滤或者微滤膜组件也被广泛运用于膜生物反应器。但是相对昂贵的设备费用，运行费用以及运行过程中的膜污染问题是制约膜生物反应器得到进一步广泛应用的问题关键。为了改善膜污染问题，多项研究尝试着从膜表面修饰， 优化膜清洗条件及频率，以及采用低于临界流量的操作等方面来进行改进，但这些方法或者会进一步增加设备费用，或者会增加运行成本以及降低膜的使用寿命，或者会降低膜的通量，都没有直接解决问题。
发明内容
本发明涉及的自清洁膜生物反应装置采用一种基于静电纺丝技术制造的无纺布膜组件。组成膜的纤维以高分子纤维为主，并混合了一定比例的具光催化性能的纤维。相对传统的微滤膜或超滤膜组件而言，此膜组件的原材料以及制造工艺都具有较大成本优势， 因而可以大幅降低膜生物反应器的制造成本。此外，由于该膜组件的多层网状结构，在实现分离功能时，除了依靠表面膜孔拦截之外，内部网状结构还可以起到深度过滤的作用，以保证和提高产水质量。虽然该膜组件的膜孔范围在0. 01到200微米范围内可调，但是实际应用中，以几微米到数十微米为主。相对于超滤和微滤膜而言，较大的膜孔径可以降低过膜压力以节约运行成本。吸附或沉积在膜片内部网状结构上的有机污染物在光催化纤维的作用下可以迅速降解，并辅以对曝气工艺的控制以实现自清洁的功效。本发明创造的技术方案是一种自清洁膜生物反应装置，包括进水池、泵、流量计、 膜组件、曝气系统、压力计、控制器等。待处理水由水池1中经泵2抽取，泵2抽取的水流经流量计3后至膜组件4，水流经膜组件4产生深度过滤、分离及生物反应作用，达到待处理水的净化效果，经膜组件处理净化的水通过泵8抽取排出，在泵8的前部安装有压力计7，在泵 8的后部安装有流量计9，所述的一种自清洁膜生物反应装置在膜组件4中设置有爆气系统 5和爆气用泵6。这种发明创造所述的自清洁膜生物反应装置具有成本低、水处理效果好的特点。
图1是本发明创造的自清洁膜生物反应装置结构示意图。图2是光催化纤维直接混合在高分子纤维中的方式制成膜示意图，图3是由高分子膜片和光催化膜片复合制成膜的结构示意图。
具体实施例方式参见图1、图2、图3，本发明创造涉及一种自清洁膜生物反应装置，用于水的净化处理，包括进水池1、泵2、流量计3、膜组件4、曝气系统5、反应池6、泵7、压力计8、泵9、流量计10、控制器11。所述的进水池1、泵2、流量计3将待处理水输送至放置有膜组件4的反应池6中， 进行深度过滤和生物反应。所述的泵7、压力计8、泵9、流量计10将处理后的净化水抽取出膜组件外。所述的曝气系统5、泵7辅助实现膜组件4上的自清洁作用。所述的膜组件4的自清洁膜可以是光催化纤维直接混合在高分子纤维中的方式制成的膜，包括高分子膜支撑层12和高分子膜分离层13。所述的膜组件4的自清洁膜也可以是由高分子膜片和光催化膜片复合制成的膜， 包括高分子膜支撑层12、光催化层14和高分子膜分离层13。所述的控制器11设置有机电操作界面，控制自清洁膜生物反应装置的运行过程以及和其它水处理设备联合工作。
权利要求
1.一种自清洁膜生物反应装置，其特征在于包括进水池、泵、流量计、膜组件、曝气系统、压力计、控制器等部件构成的膜生物反应器系统。
2.如权利要求书1所述的自清洁膜生物反应装置，其特征在于污水由水池中经泵抽取，泵抽取的水流经流量计后至膜组件，水流经膜组件产生深度过滤、分离及生物反应作用，达到待处理水的净化效果。
3.如权利要求书1所述的自清洁膜生物反应装置，其特征在于膜组件中设置有膜自清洁的爆气系统。
4.如权利要求书1所述的自清洁膜生物反应装置，其特征在于膜组件的膜片为无纺的多层致密结构，组成膜片的纤维以高分子纤维为主，如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚氨脂、聚偏氟乙烯及聚氟碳等以及这些材料的混合物或合成物，并混合了一定比例的具光催化性能的纤维，例如钛、锆、铈、镓、锗、铌、钽、铬、铁、钴、镍、钨、锑、铟、锡、铋等的氧化物以及这些元素杂化物的氧化物。本膜片可以通过多种无纺的方式制备，例如静电纺丝技术。
5.如权利要求书4所述的膜组件，其特征在于膜片的构型可以是平板式或管状结构。
6.如权利要求书4所述的膜组件，其特征在于这样制备的膜片可以是由高分子膜分离皮层和高分子膜支撑层组成的两层结构，表面分离层厚度为0. 1到5毫米之间，膜孔径范围为0. 01到200微米之间。支撑层厚度为1到20毫米之间，支撑层膜孔径范围为200到500 微米之间。表面分离层和支撑层可以由相同或不同的材料构成。
7.如权利要求书4所述的膜组件，其特征在于这样制备的膜片可以是由高分子膜分离皮层、光催化层和高分子膜支撑层组成的三层结构，光催化层纤维可以直接以静电纺丝等无纺方式预制成薄膜，厚度在ι到100微米之间，膜孔径在200到500微米之间。此薄膜可以进一步和由高分子纤维制成的薄膜片复合成多层膜片，表面分离层和支撑层可以由相同或不同的材料构成。光催化层可以混合部分高分子纤维以改善机械性能。
全文摘要
本发明涉及一种自清洁膜生物反应装置。本发明为一种新型水处理装置，属机电生物一体化反应系统。包括进水池、泵、流量计、膜组件、曝气系统、压力计、控制器等部件。污水由水池中经泵抽取，流经流量计后至放置有膜组件的反应池，经生物降解、膜组件深度过滤等步骤达到水的净化处理。所述的自清洁膜生物反应装置在放置膜组件的反应池中设有曝气系统。膜组件的膜片为无纺的多层致密结构，可以是由高分子膜分离层、光催化层和高分子膜支撑层组成的三层结构，也可以是高分子膜分离层和高分子膜支撑层组成的两层结构，组成膜片的纤维以高分子纤维为主，并混合了不同形态的光催化材料纤维。本膜生物反应装置的自清洁效能主要通过光催化反应和控制曝气过程工艺实现。
文档编号C02F3/12GK102452771SQ20101053161
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者张荣华, 王姝 申请人:王姝