一种复合型浸没式膜组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在膜生物反应器或浸没式超滤过程所使用的膜组件，适用于生活污水，石化废水处理与回用等环保领域，特别涉及新型膜组件技术。
【背景技术】
[0002]膜分离是一种筛分过程，此过程与膜孔径大小相关，过滤驱动力为膜两侧的压力差，在一定的压力下，当污水流过膜表面时，膜表面密布的众多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为渗透液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留，成为浓缩液，以此实现对原液的分离和浓缩的目的。
[0003]分离膜因其独特的结构和性能，在环境保护和水资源再生方面异军突起，在环境工程，特别是废水处理和中水回用方面有着广泛的应用前景。膜分离技术根据孔径大小分类，依次为微滤、超滤、纳滤和反渗透。
[0004]微滤膜的孔径范围在0.1?I微米，超滤膜孔径在0.05um至Inm之间，超滤膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在1000?300000道尔顿，对小分子有机污染物的去除效果不明显，达不到深度处理的要求。纳滤膜的孔径为几纳米，截留分子量在80?1000道尔顿的范围内，对无机盐有一定的截留率。反渗透是水处理领域最高端的单项处理技术，能够阻挡所有溶解性盐及分子量大于100道尔顿的有机物，经过反渗透处理的出水水质较好。
[0005]膜生物反应器(MBR)是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理新工艺。是污水资源化的一种重要手段。污水处理中的MBR法是将膜分离技术中的超、微滤技术和活性污泥法有机结合的污水处理高新技术，主要有膜组件、生物反应器、物料输送三部分组成，其运行原理是利用反应器内大量的微生物有效地降解污水中各种有机物，使水质得到净化，并通过膜分离装置代替传统工艺中的沉淀池，提高固液分离的效率，从而得到优质的出水，基本解决了传统的活性污泥法存在的污泥膨胀、污泥浓度低等因素造成的出水水质达不到中水回用要求的问题。
[0006]膜生物反应器(MBR)它适用范围广、综合运行成本低，系统性能稳定，占地面积小。在应用方面它既可用有工业污水方面也可用在生活污水方面的污水处理。工业污水方面，主要应用在包括制药废水、化工废水、食品污水等高浓度、难降解有机废水的处理。
[0007]石化废水具有废水水量大、污染物成分复杂、水质、水量波动大的特点，废水含有一定浓度C0D、异养菌、石油类、铁、锰离子、悬浮固形物、盐分等，直接排放会对水体造成严重污染。
[0008]采用膜生物反应器(MBR)污水处理石化污水可以达到排放指标。石化用水量极大，而石化企业有60%处在水资源稀缺地区，污水处理后直接排放显然不符合经济利益需求，所以现有技术存在着污水在MBR处理后还需后续处理以期达到中水回用标准的现实需求。本发明能提供一种结合MBR和超滤膜特性的膜组件，污水经预处理再由此膜组件过滤就能直接达到中水回用标准，降低水处理成本，提高水处理效率。
[0009]此外，MBR生物膜法处理废水，存在曝气能耗高的不足。本发明的膜组件能够改善曝气结构，降低曝气能耗，将进一步提高MBR膜法处理废水的经济效益。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种复合型浸没式膜组件，包括:
[0011]I)框式支架，材质由ABS工程塑料注塑成型，外形为厚度介于10?20mm的长方体，上，下两端面开口，用于浇铸中空纤维膜丝。前，后两面的边框设置凹槽，或粗糙纹路以便镶嵌、热焊或粘接平板膜。
[0012]2)两组平板膜:孔径为0.1?1.0微米，作为优选，孔径的范围在0.2?0.5微米之间，纯水通量为800?1200L/m2_bar.hr。
[0013]一组平板膜为聚酯无纺布，采用浸没相转化工艺制备，支撑层为聚酯无纺布，作用是拦截污水中悬浮颗粒和异常情况下出现的较大体积废弃物。
[0014]另一组平板膜为聚偏氟乙烯微滤膜，具有完整的整体非对称性网络状断面结构，过滤精度为0.1?1.0微米。
[0015]框架前后两面有网格，平板膜以镶嵌、热焊或粘接的方式固定在支架前后双面。
[0016]3)被平板膜封装在框式支架内的中空纤维膜，外径0.8?1.5毫米的聚偏氟乙烯超滤膜、截留分子量为5万?15万道尔顿。
[0017]中空纤维膜可封装多组，比如2组、3组，至多5组，多于一组的中空纤维膜可大大增加膜的过滤效率和膜的抗冲击性能，但为了经济及实际应用考虑，一般中空纤维膜封装组数不超过5组。
[0018]中空纤维膜，由聚氨脂、热熔胶或硅胶等胶粘剂浇铸在框式支架的上，下槽体内。
[0019]框架的下端槽体中按一定间隔预埋气管，各气管连接到总管后与气源相连。布置在膜丝束内的气管接曝气头。
[0020]本发明的复合型浸没式膜组件与现有技术相比，主要区别在于:
[0021]框架厚度10-20_前后平板膜间可浇铸多组中空纤维膜，与现有技术的耦合式平板膜组件相比，现有技术在平板膜上耦合设置一组中空纤维膜，其过滤效率不及本发明，且本发明中平板膜以镶嵌、热焊或粘接的方式固定在支架前后双面，这样固定方式的膜比耦合方式固定的膜大大强化了冲击性能。
[0022]框架的下端槽体中按一定间隔预埋气管，分散曝气，提高曝气利用率，节约了能耗。
[0023]各气管连接到总管后与气源相连。布置在中空纤维膜膜丝束内的气管接曝气头。与现有实用新型专利CN201529494U相比，本发明将曝气管布置在中空纤维膜膜丝束内，由下往上曝气，气流对中空纤维膜表面进行充分的冲刷，去除中空纤维膜表面污染，能够有效的保护中空纤维膜。
[0024]曝气气流由平板膜内向外具有反冲作用，去除平板膜表面污染物。
[0025]平板膜为聚偏氟乙烯微滤膜，具有完整的整体非对称性网络状断面结构，支撑层为聚酯无纺布，曝气气流在对平板膜反冲时，平板膜表面网格可以将气流分解为细小气泡，其作用可为池中好氧菌分散供氧，能够有效的提高好氧菌对污水的降解作用，大大提高污水处理效率。
[0026]本发明复合型浸没式膜组件处理污水时，污水透过平板膜后，经过超滤膜的进一步精滤，使膜系统的最终产水水质达到或超过反渗透膜的进水指标。
【附图说明】
[0027]图1为本发明复合型浸没式膜组件的结构示意图；1、5框架，2平板膜，3曝气孔，4中空纤维膜,6框架基座。
[0028]图2为本发明复合型浸没式膜组件的主视图；7、9框架，8中空纤维膜。
[0029]图3为本发明复合型浸没式膜组件的A-A和B-B方向剖面示意图；10框架，11中空纤维膜，12出水方向，13、14进水方向，15、16框架，17曝气孔。
[0030]图4为本发明复合型浸没式膜组件的C-C方向剖面示意图；18曝气孔，19中空纤维膜。
【具体实施方式】
[0031]在以下的叙述中，为读者能够更好地理解本申请，下面将结合附图对本发明细节方面进一步给予详细的描述。
[0032]本发明实施方式涉及一种复合型浸没式膜组件，应用于MBR膜生物反应器污水处理和流体过滤分离。该复合型浸没式膜组件的结构如图1所示，包括:
[0033]平板膜片和无纺布(2)，平板膜为聚偏氟乙烯微滤膜，具有完整的整体非对称性网络状断面结构，孔径为0.1?1.0微米，作为优选，孔径的范围在0.2?0.5微米之间，纯水通量为800?1200L/m2_bar.hr,支撑层为无纺布。
[0034]平板膜以镶嵌、热焊或粘接(I) (9)的方式固定在支架(5) (6) (7)前后双面。
[0035]框式支架的材质由ABS工程塑料注塑成型，外形为厚度介于10?20mm的长方体，上，下两端面开口(16) (20).
[0036]前，后两面的边框设置凹槽或粗糙纹路(2) (10)以便镶嵌、热焊或粘接平板膜。
[0037]中空纤维膜由聚氨脂、热熔胶或硅胶等胶粘剂浇铸在框式支架上、下两端面之间，封装固定于框架上，下端开槽中(16) (20)。
[0038]中空纤维膜的外径为0.8?1.5毫米，壁厚为0.2?0.3毫米。采用浸没相扩散工艺制备，由聚偏氟乙烯树脂制成，具有完整的整体非对称性网络状断面结构，抗拉强度超过4MPa，拉伸率超过100%。截留分子量为5万?15万道尔顿，泡点压力大于0.3MPa。纯水通量大于300L/m2_bar.hr。
[0039]框架下端槽体中按一定间隔预埋气管(3)，各气管连接到总管后与气源相连。中空纤维膜膜丝束内(18)布置气管接曝气头。
[0040]参照本发明实施方式，对本发明做了图示和数据描述，可以在形式上和细节上对其作各种修改，而不偏离本发明范围。
【主权项】
1.一种复合型浸没式膜组件，包括框式工程塑料支架，浇铸在框式支架上、下两端面之间的中空纤维膜以及以镶嵌、热焊或粘接的方式固定在支架前后双面的平板膜，其特征在于: a)框式支架的材质由ABS工程塑料注塑成型，外形为厚度介于10?20mm的长方体，上，下两端面开口，用于浇铸中空纤维膜丝，前、后两面的边框设置凹槽，或粗糙纹路以便镶嵌、热焊或粘接平板膜； b)平板膜为聚偏氟乙烯微滤膜，具有完整的整体非对称性网络状断面结构，过滤精度为0.1?1.0微米； c)被平板膜封装在框式支架内的中空纤维膜为外径0.8?1.5毫米的聚偏氟乙烯超滤膜、截留分子量为5万?15万道尔顿； d)在负压条件下，原水透过平板膜后，经过超滤膜进一步精滤，使膜系统的最终产水水质达到或超过反渗透膜的进水指标。
2.根据权利要求1所述的框式支架，其特征在于:材质为ABS工程塑料或不锈钢，框架上端开槽连接中空纤维膜出水管道和产水收集管道，下端开槽用于固定封装中空纤维膜。
3.根据权利要求1所述的中空纤维膜，其特征在于:由聚偏氟乙烯树脂制成，具有完整的整体非对称性胞腔状断面结构，抗拉强度超过4MPa，拉伸率超过100%。
4.根据权利要求1所述的中空纤维膜，其特征在于:膜的外径为0.8?1.5毫米，壁厚为0.2?0.3毫米，采用浸没相扩散工艺制备，截留分子量为5万?15万道尔顿，泡点压力大于0.3MPa,纯水通量大于300L/m2_bar.hr。
5.根据权利要求1所述的中空纤维膜，其特征在于:由聚氨脂、热熔胶或硅胶等胶粘剂浇铸在框式支架的上,下槽体内。
6.根据权利要求5所述的中空纤维膜，其特征在于:所述下端槽体中按一定间隔预埋气管，各气管连接到总管后与气源相连，布置在膜丝束内的气管接曝气头。
7.根据权利要求1所述的平板膜，其特征在于:孔径为0.1?1.0微米，作为优选，孔径的范围在0.2?0.5微米之间，纯水通量为800?1200L/m2_bar.hr。
8.根据权利要求7所述的平板膜，其特征在于:采用浸没相转化工艺制备，支撑层为聚酯无纺布。
【专利摘要】本发明提供一种复合型浸没式膜组件，与现有技术比，本发明提高了膜的抗冲击性能，节约能耗，大大提高污水处理效率，本发明复合型浸没式膜组件处理污水时，污水透过平板膜后，经过超滤膜的进一步精滤，使膜系统的最终产水水质达到或超过反渗透膜的进水指标。
【IPC分类】B01D61-00, B01D63-00, C02F3-02
【公开号】CN104548943
【申请号】CN201310468381
【发明人】王哲明, 孟杰, 章继龙, 汪朝晖, 黄勇, 谷和平, 罗翔, 汪效祖, 王桂林, 韩晓磊, 郭玉旗
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石化扬子石油化工有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月9日