专利名称：一种自生动态膜过滤组件的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理的技术领域，特别涉及在自生动态膜-生物反应器工艺中应用的自生动态膜过滤组件。
背景技术：
膜-生物反应器被认为是一种最有发展前景的污水处理工艺。传统膜-生物反应器所用的膜过滤装置均采用微滤膜或超滤膜材料加工而成，投资和运行成本均较高，使得这项先进的污水处理工艺难以获得大规模的推广应用。为此，以本发明人为主提出了一种自生动态膜-生物反应器的污水处理工艺。自生动态膜是以普通的廉价过滤材料(如尼龙网)为基材，利用生物反应器运行过程中产生的生物物质在基材上自动生成的生物物质层对出水进行过滤。自生动态膜-生物反应器保留了膜-生物反应器的一系列优点并具有其它几个方面的突出优点。由于自生动态膜基材为普通的廉价过滤材料，因此有望大幅度降低膜-生物反应器工艺的投资和运行成本。(参考文献1.范彬，黄霞，文湘华，于妍.环境科学，2002，23(6)，51。2.Bin Fan，Xia Huang.SCI.Tch.2002，36，5245-5251)。发明人在此前曾经提出“动态生物膜和活性污泥法协同作用的污水处理方法及装置”(专利申请号02130897.7)和“应用动态膜对生物反应器混合液进行过滤的方法及装置”(专利申请号01144189.5)两项发明专利申请。
目前自生动态膜-生物反应器工艺尚不能用于大型的污水处理工程，因此难以获得大规模推广应用。主要问题是尚不能在经济性的前提下制造大型的自生动态膜过滤组件。自生动态膜-生物反应器工艺要求自生动态膜组件安装在反应器曝气池内，因此对单位体积自生动态膜组件的有效过滤面积有较高的要求。自生动态膜过滤组件一般是由竖直放置的平行膜片与集水装置、支撑装置等组成。自生动态膜的膜片一般是由两片动态膜基材与支撑体一起形成的具有内部空腔的片状。在过滤压力作用下滤液透过动态膜基材进入内部空腔，然后经由滤液收集装置流出反应器外。为满足错流过滤的要求，自生动态膜膜片之间必须有一定宽度的流道，流道的宽度一般不宜小于3cm。为保证膜片在曝气池内的装填密度，自生动态膜的膜片必须很薄，厚度一般不能超过2cm。根据上述工艺特点，大型化的自生动态膜过滤组件需要解决下列关键技术问题。
第一，自生动态膜膜片内的支撑和导流问题。膜片两侧的膜基在有过滤压力时有贴在一起使内部空腔消失或堵塞的趋势，另外在膜片表面生物质层恢复形成期间，活性污泥有进入内部空腔的趋势。因此必须采取支撑措施防止膜基贴在一起，并采取措施使进入空腔内的滤液和污泥能够畅通流入集水装置。
第二，自生动态膜过滤组件的更新问题和由此带来的密封问题。自生动态膜膜基需要定期更换。虽然自生动态膜膜基材料造价低廉，但组件中的其它零部件的造价并不低。如果在更新动态膜膜基时同时更换所有组件，势必使自生动态膜-反应器工艺的经济性优势丧失。单独更新动态膜基需要解决一系列的密封问题。
综上所述，本发明的目的是提出一种自生动态膜过滤组件的方法和相关自生动态膜过滤装置，以适应大型污水处理工程的需要。
发明内容
本发明提出一种适应大型污水处理要求的自生动态膜过滤组件的方法和相关装置，在满足经济性和动态膜组件在反应器曝气池内装填密度的前提下，全面解决膜片内的支撑导流问题、动态膜基更新问题和有关的密封问题。
本发明所提出的方法是使得自生动态膜过滤组件在使用过程中可以单独更新自生动态膜基材，采用的技术方案如下将动态膜基材通过缝合或粘结的方法形成成包含袋体和翼边的滤袋，通过翼边的作用使得滤袋与集水装置间易于密封，并使滤袋易于更新。将一整片长方形动态膜基材(如滤网)对折后，通过缝合或粘结的手段形成三边密封一边开口的滤袋袋体。也可将两片大小相同的长方形动态膜基材通过缝合或粘结的手段形成三边密封、一边开口的袋体。滤袋的翼边可以取与袋体相同的材料，也可以取与袋体不相同的其它布状材料。通过缝合或粘结使滤袋的翼边围绕在袋体出水口周围，翼边展开后可铺在一个与滤袋过滤面垂直的平面上。滤袋的结构可以参见附图3和附图4。一种实现滤袋与集水装置间密封的方法是，将集水装置做成箱体形式，箱体与滤袋连接的一面箱壁可以从箱体上拆下，在可拆下的这一壁上开设槽孔，使得滤袋的袋体可以套进槽孔中并使滤袋的翼边可以铺在这个壁的内表面上，用粘结的方法或用密封垫片与螺钉组合的方法使得翼边完全并且牢固地贴在该内表面上，然后再将拆下的箱壁与箱体合为一体。另一种密封方法是直接将滤袋用与前述类似的办法密封固定在出水箱的外壁面上，该外壁上开设收集滤袋内滤液的孔。
采用本发明的方法可以获得以下有益效果通过将自生动态膜基材加工成滤袋并在滤袋上设置翼边，可以将比较困难的滤袋口与集水装置间的密封问题转化成易于实现的滤袋翼边与集水装置之间的平面密封问题，便于动态膜基材的更换，降低自生动态膜组件更新的费用。
使用上述滤袋的自生动态膜过滤装置，其中密集集成一组滤袋，使得单位体积过滤装置的有效过滤面积足够大，使得工作时滤袋的两侧面不会紧贴一起，使得进入滤袋内部的滤液能够被顺利收集为出水，并使滤袋之间保持一定距离以便错流过滤。该装置的技术方案如下其中包含滤袋、导流片、集水箱和支撑栅。
其中的滤袋如在本发明的方法中所述，一个自生动态膜过滤装置上有一组滤袋。
其中的导流片由周边的框架和内部的导流格网组成。导流片的厚度(以框架计)以0.5～1.5cm为宜，但不限定在此范围，导流格网的厚度小于或等于框架的厚度。导流片可插入滤袋中将袋体绷紧，其内部的导流格网可使滤袋内的流道保持畅通。
其中的集水箱是这样的结构可以是一种扁的长方体箱，其上设置出水口用于将进入其中的滤液引出。它的一个壁面或相互平行的两个壁面上开有一组穿透的槽孔，每个槽孔对应一个滤袋。前述的一组导流片可以在槽孔的位置固定在箱体上并呈相互平行状态。滤袋的袋体套在导流片上后，滤袋的翼边可以铺在箱体的内壁面上或外壁面上并用前述的方法密封。如果滤袋密封固定在箱体的内壁面上，则该壁面应可以从箱体上拆下并可重新安装在箱体上。
其中的支撑栅用于辅助整个过滤组件的支撑及起吊，它是这样一种片状结构其上有一组平行的栅孔，每个栅孔内可以插入一个套在导流片上的滤袋。支撑栅可以用板材上开槽的方式形成，也可以用钢筋焊接和弯制而成。为加强支撑作用，一个支撑栅可有两个或更多平行的栅片，栅片之间相互连接。
整个装置安装时先将一组导流片固定在集水箱上，导流片相互平行，其间的距离(净空)以1～5cm为宜但不限于此范围。再将一组滤袋分别套在导流片上，然后将滤袋的翼边密封固定在集水箱的壁上。如果采取将滤袋的翼边密封固定在集水箱内壁面的方式，则导流片的固定方式应使集水箱固定滤袋的壁面可以拆下和重新安装，先将滤袋密封固定在集水箱可拆卸的内壁上，再将该壁安装到集水箱的箱体上。最后将每个滤袋和导流片的组合体插入支撑栅的栅孔内。
根据上述方案可形成两种形式的自生动态膜组件。一种形式的自生动态膜组件仅在集水箱体的一侧有由滤袋和导流片组成的动态膜片，另一种形式的自生动态膜组件是在集水箱体的两侧均布置有动态膜片。
上述自生动态膜组件的外形是一个长方体，多个这样的组件可以在水平和竖直方向并排布置，从而满足不同规模水处理工程对总过滤面积的需要。
通过上述技术方案达到的有益效果是能够制造适合不同处理量污水处理工程所需的自生动态膜过滤器，单位体积过滤器内的有效过滤面积大，易于安装和起吊，并且可根据需要单独更换滤袋，降低自生动态膜-生物反应器工艺的运行费用，使自生动态膜-生物反应器工艺的优势得以充分发挥，从而推动自生动态膜-生物反应器工艺的大规模应用。
下面结合附图和实施例对本发明的方法和装置进一步说明。本发明介绍的实施例是一种在集水箱两侧均布置动态膜片的组件，参照本实施例也易于形成仅在集水箱一侧布置动态膜片的组件。
图1是本发明所提出的自生动态膜过滤组件的安装总图。
图2是图1的左视图。
图3是滤袋1的主视图。
图4是图3的左视图。
图5为导流片7的结构示意图。
图6是图5B-B方向示意性剖视图。
图7为导流格网的构成示意图。
图8是图7的左视图。
图9是导流片和集水箱体安装在一起的结构图。
图10是图9的左视图。
图11是图10的A-A方向示意性剖视图。
图12为滤袋固定板的示意性主视图。
图13为图12的C-C剖视图。
图14为支撑栅的示意性主视图。
图15为图14的主视图。
图中1.滤袋，2.集水箱体，3.滤袋固定板，4.支撑栅，5.滤袋主体，6.滤袋翼边，7.导流片，8.导流格网，9.滤袋框架，10.出水口。
实施例过滤面积为80m2的动态膜组件单元具体实施方式
如下。
滤袋1包括滤袋主体5和滤袋翼边6。取一块长×宽＝2040mm×1020mm的120目尼龙网，沿长度方向对称折叠，沿边沿缝合形成三边密封一边开口的滤袋主体5。在滤袋主体5的开口处沿周边缝合一圈宽度为3cm的滤袋翼边6。滤袋1展开后如图3和图4所示。
导流片7由导流格网8、滤袋框架9组成，结构如图5、图6所示。导流格网8为长×宽＝1000mm×900mm的片状，其中的网格为50mm×50mm，由直径为2mm的钢丝焊接而成，其经线和纬线的结合方式如图7和图8所示。滤袋框架9的外观为长×宽＝2120mm×1016mm的矩形，用外径为8mm的钢筋弯制和焊接而成。将两片导流格网7按照图5和图6所示焊接在一个滤袋框架9内形成导流片7。集水箱体2的结构如图9和图11所示，其外观为1060mm×100mm×1100mm，壁厚5mm，在其底部的一端按图9和图11所示设置出水口10。将导流片7按图11的示意方式插入集水箱体2内，并固定在集水箱体的壁上。在一个集水箱体内共等距离固定20个导流片7，导流片之间相互平行。
滤袋固定板3的结构如图12和图13所示，取一块1060mm×1100mm×5mm的钢板，其上等距离开设20个宽为10mm、长为1020mm的槽孔。
将滤袋1的袋体5穿过滤袋固定板3的槽孔，展开滤袋翼边6并用螺钉和垫片紧压在固定板3上。每个固定板3上固定20个滤袋1。
将两个固定了滤袋1的固定板3从集水箱体2的两侧套在导流片7上，每个导流片7对应固定板3上的一个槽孔，然后通过螺栓螺母和橡胶密封垫将固定板3和集水箱体2密封在一起。
最后用两个支撑栅4分别从集水箱体的两边将所有的膜片支撑起来并保持膜片之间的平行。支撑栅4的结构如图13和图14所示，由钢筋焊接而成，图13中的网格填充部分为插入膜片的位置。
当需要更新滤袋时，将固定板3从集水箱体2上拆下，然后将所要更换的滤袋从固定板3上拆下，更换新的滤袋后按照前述方式重新组装过滤装置。
权利要求
1.一种自生动态膜过滤组件的方法，使自生动态膜过滤装置中的动态膜基材可以单独更新，其特征是将动态膜基材加工成带有翼边的滤袋，滤袋的翼边包围在滤袋出水口的周围并且可以铺展在与滤袋过滤面相垂直的平面上。
2.一种用于自生动态膜-生物反应器的过滤组件，其特征是包含过滤袋1、集水箱体2、滤袋固定板3、导流片7和支撑栅4。
3.根据权利要求2所述的过滤组件，其特征是由动态膜基材如滤网加工成的过滤袋1包含滤袋主体5和翼边6，滤袋主体5是一个三边密封一边开口的矩形，滤袋翼边6环绕在滤袋主体5开口的周围，滤袋翼边6张开后可铺在一个垂直于滤袋过滤面的平面上。
4.根据权利要求2所述的过滤组件，其特征是导流片7由周边的框架9和内部的导流格网8组成。
5.根据权利要求2所述的过滤组件，其特征是一组滤袋导流片7插入集水箱体2内并固定在集水箱体2的壁上，使所有的导流片7互相平行。
6.根据权利要求2所述的过滤组件，其特征是滤袋固定板3上有一组平行的槽孔。
7.根据权利要求2所述的过滤组件，其特征是将滤袋主体5插入滤袋固定板3的槽孔内，再将滤袋翼边6用垫片和螺钉紧压在滤袋固定板3上，或者用胶粘剂将滤袋翼边6粘牢在滤袋固定板3上，接着将滤袋固定板3套在滤袋导流片7上并覆盖在集水箱体2上。
8.根据权利2所述的过滤组件，其特征是滤袋1、导流片7、滤袋固定板3和支撑栅4可以仅布置在集水箱体2的一侧，也可布置集水箱体2的两侧。
全文摘要
一种自生动态膜过滤组件的方法和装置。通过将自生动态膜基材加工成带有翼边的滤袋形式，将滤袋口与集水装置间的密封问题转化成易于实现的平面密封问题，使过滤组件中的滤袋易于单独更换。所提出的自生动态膜过滤组件的装置由滤袋、导流片、集水箱体、滤袋固定板和支撑栅组成。滤袋插在滤袋固定板的槽孔内，滤袋的翼边通过固定件压紧在固定板上。导流片固定在集水箱体上。将滤袋固定板套在导流片上并密封固定在集水箱体上，再用支撑栅支撑使所有的滤袋保持平行。
文档编号B01D63/00GK1623927SQ200310115568
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月2日 优先权日2003年12月2日
发明者范彬, 栾兆坤, 贾智萍 申请人:中国科学院生态环境研究中心