平板膜元件用支撑板、平板膜元件和浸入式膜分离系统的制作方法

本发明总体地涉及膜生物反应器，更具体地涉及平板膜元件用支撑板、平板膜元件和浸入式膜分离系统。

背景技术：

1、膜生物反应器是一种将高效膜分离技术与生物处理法相结合的新型污水处理工艺，与传统工艺相比，膜生物反应器具有占地面积小节省空间、出水水质稳定透明度高、抗冲击能力强、运行管理方便等优点。膜生物反应器的主要形式有平板膜、卷式膜与中空纤维膜，与其他形式相比，因平板膜具有抗污染性强、机械稳定性强、清洗方便等优点应用较为广泛。平板膜主要由支撑板、衬布及膜片组成。

2、经十年的应用经验积累，发现平板膜支撑板在应用中主要存在以下问题：

3、(1)平板膜元件的产水主要通过连接汇水管与支撑板出水口的软管实现，这种方式不但限流还会增加出水阻力，给设备的安装和检修带来诸多麻烦，同时软管的寿命还成为制约膜组件寿命的重要因素；

4、(2)膜产水的本质是过滤，为保证过滤面积，需要较大的支撑板，市场上主流支撑板单面面积为0.8m2左右，长度在1～1.7m，宽度在0.5～0.8m，而目前支撑板大都在上端设置一个出水口，如此大的过滤面积只靠上端一个出水口产水，这就导致在出水口附近产水通量最大，随着距出水口距离的增加产水通量逐渐降低，距出水口最远的区域可能产水通量为零；

5、(3)由于平板膜各区域产水流量不同，平板膜最先污堵处为出水口附近区域，污堵区域逐渐向远离出水口区域蔓延，在局部污堵后，有效过滤面积减小，为保证其通量核定，只有增加其他区域的产水通量才能补偿，因此造成更为迅速的膜污堵，最后整个膜元件成为产水死区；

6、(4)支撑板作为膜元件的主要支撑部件，要有足够的刚性和强度，以保证运行过程中平面不弯曲变形，这就需要支撑板有足够的厚度来保证刚度和强度，目前市场上销售的膜元件的厚度在6～10mm之间，通常支撑板的成本在膜元件成本的70％，膜元件厚度增加会直接导致膜元件整体成本的增加，不利于平板膜的推广应用；

7、(5)膜元件的固定及间距保证主要通过将膜片插在pvc材质的u型槽导轨板实现，对于目前市场上主流的膜元件，其左右跨度在0.5～0.8m，单侧面积在0.8m2左右，干膜重量在5kg左右，如此宽跨度、如此大面积的支撑板仅靠卡槽固定，在运行过程中不可避免会出现变形，致使相邻膜元件间距减小造成膜元件间气水冲刷不均匀，产生积泥进而造成膜堵塞，此外由于支撑板重量远大于用于定位的导轨板的重量，支撑板的形变也会导致导轨板形变进而对膜组器造成不可恢复的损伤。

8、基于上述技术缺陷(1)-(3)，中国专利cn103239999a提供了一种产水通量均布的平板式膜元件，该膜元件由基板和置于该基板前后两端面的2片膜片组成，2片膜片周缘与基板连接，基板的左右两侧设置有两根产水总管，所述基板设置有一列横向的中空的产水支管，每根产水支管的左右两个端部分别于相应的产水总管联通，产水支管正对于前后两个膜片在该产水支管长度方向上均匀设置有尺寸为0.5～1mm的多个限流集水孔，限流集水孔的进水端与相应的膜片接触。但是由于基板内部中空，刚性变差，在使用过程中易发生变形，此外为保证产水量均匀分布而在基板上开设的集水孔尺寸较小，在实际使用过程中降低跨膜压差的能力有限。

技术实现思路

1、因此，对支撑板的结构加以改进，节省支撑板材料，降低制造成本，减少拼装所需零部件，降低运行中变形风险是十分必要的。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种平板膜元件用支撑板，其特征在于包括：集水件，位于支撑板横向两侧，设置有垂直于支撑板平面的汇水孔，汇水孔与支撑板上的流道连通，集水件厚度大于两个支撑板的厚度。

3、可选地，汇水孔通过贯穿孔与支撑板上的流道连通，贯穿孔为一个或多个。

4、可选地，集水件平行于支撑板平面的一端设有压紧用凸台，另一端设有承压的凹槽。

5、可选地，集水件上、沿支撑板横向、在汇水孔两侧对称设置有螺栓固定孔。

6、可选地，集水件上的凸台断面与凹槽面上设置一条或多条水线，凸台的直径小于凹槽的直径，安装时凸台正好能嵌入到前一个支撑板集水件凹槽内，

7、可选地，相邻集水件连接时在凹槽内或凸台径向安装o圈达到密封效果。

8、可选地，平板膜元件用支撑板还包括：固定件，设置于在支撑板的中部和下部的两侧对称位置，厚度与集水件相同，用于将多个支撑板之间彼此位置固定。

9、可选地，固定件上有贯穿孔，以便用螺栓固定。

10、可选地，固定件厚度方向上的两侧端面有定位部件，用于定位相邻的两个支撑板。

11、可选地，所述定位部件为在固定件一个端面的凸台和相反端面的凹槽，安装时凸台正好嵌入前一个支撑板定位部件的凹槽内，固定件上定位部件为一套或多套。

12、可选地，平板膜元件用支撑板还包括：边翼，在支撑板横向两侧，沿着支撑板纵向，垂直于支撑板平面设置，用作侧面密封板。

13、可选地，边翼高度相同且小于或等于集水部厚度。

14、可选地，平板膜元件用支撑板还包括：焊接线，用于连接过滤膜与支撑板，包括四周焊接线和中部焊接线，其中四周焊接线设置于支撑板正反面的四周，以及中部焊接线设置于支撑板横向居中且沿纵向延伸。

15、可选地，四周焊接线与中部焊接线上部相连而下部不相连。

16、可选地，中部焊接线最下部的焊接区域由直线过渡为圆弧线，过交点与圆弧相切的切线与直线的夹角为钝角。

17、可选地，平板膜元件用支撑还包括：汇水流道，在支撑板正反面设置，包括平行于支撑板长边的汇水流道和平行于支撑板短边的汇水流道，平行于支撑板长边的汇水流道通过平行于支撑板短边的汇水流道连通。

18、可选地，支撑板上部临近集水部的汇水流道两面连通。

19、可选地，将支撑板上部临近集水部的汇水流道两面连通的连通区域的长度大于或等于集水部贯穿孔的长度，宽度大于或等于集水部贯穿孔的宽度。

20、可选地，正反面汇水流道交错设置。

21、根据本发明的另一方面，提供了一种平板膜元件，包括上述平板膜元件用支撑板和平覆于所述支撑板上的膜。

22、根据本发明的另一方面，提供了一种浸入式膜分离系统，包括膜箱和曝气箱，膜箱内排布有多个上述平板膜元件。

23、本发明克服了现有支撑板的技术缺陷，提供的平板膜支撑板具有至少下述优势中的一或多项：

24、(1)该平板膜支撑板可批量制造、结构简单、组装方便、产水通量分布均匀、且节省材料。该支撑板将位于肩部的产水通道和集水管路合二为一，无需再单独设立集水主管和出水软管。

25、(2)支撑板在长边的上中下的左右两侧各设置固定件，固定件具有一定的厚度，多个膜片组合使用时，用长螺栓通过固定件将多个膜元件串联固定，相邻膜元件的间距通过固定件的厚度来间隔，无需再通过开有u型槽的导轨板固定及确保间距，此外螺栓固定的抗变形强度、间距控制的精确性及稳定性均高于导轨板固定，因此支撑板的厚度可以减薄至2～3mm，比目前市场上主流支撑板厚度减少约70％，提高支撑板的填装密度同时极大节省支撑板制造所需材料，因此本发明专利具有间距控制精确、节省成本、安装简便及运行中膜元件稳定性高的优点。

26、(3)支撑板长边两侧设置的边翼既可以进一步限制相邻膜元件的间距又具有密封作用，在曝气过程中可以将气流限制在膜元件主体间，限制其外溢，减少曝气损失量，降低能耗。

27、(4)位于中部的焊接线将支撑板一分为二，且支撑板上开有上部正反面连通，两面上下连通的汇水流道，产水通量分布均衡，有利于膜外液体均匀的透过膜元件，降低跨膜压差，减缓膜污染，减少出水所需压力，进而降低运行能耗。