旋轉式膜分離器的製作方法
2023-05-29 20:07:26
專利名稱：旋轉式膜分離器的製作方法
技術領域：
本發明屬於膜生物反應器技術領域，特別涉及一種旋轉式膜分離器。
背景技術：
膜生物反應器(Membrane Bioreactor，MBR)是傳統活性汙泥與新興的膜分離技術相結合的產物，它利用膜分離組件代替了傳統工藝的二沉池。與傳統的生化汙水處理技術相比，具有固液分離效果好、生化效率高、出水水質優、設備集中、佔地面積小、汙泥濃度高、汙泥負荷低、便於管理和自動控制等優點。膜生物反應器主要由生物反應器和膜分離器(膜組件)兩部分組成。生物反應器主要是廢水中汙染物降解的主要場所，傳統的生物反應器是全混式活性汙泥生物處理反應器；膜分離器主要式對固液分離並對一些大分子化合物起到截留作用，所使用的膜一般為超濾或微濾膜。根據膜組件與生物反應器的位置，膜生物反應器可分為分體式膜生物反應器(RMBR)和一體式膜生物反應器(SMBR)或浸沒式膜生物反應器。
無論是分體式的還是浸沒式的膜生物反應器，由於採用活性汙泥法，從而導致膜組件不得不與大量的有機物、膠體和微生物等等汙染物接觸，這些汙染物不僅能夠堵塞膜孔徑，而且會黏附在膜及其膜組件上，造成膜組件分離器的嚴重汙染。為了防止膜及其組件的汙染，必須保持非常大的錯流速度以提高汙染物遠離膜表面的運動速度，最開始分體式膜生物反應器通常採用提高循環水流流速的方式，這種方法雖然削弱了邊界層的汙染，卻使運行能耗大大增加了。於是一些專利從膜組件和混合液性質的調控這兩個方面進行了改進，CN1285233A和CN1285320A提供了一種穿流式膜分離器和水處理工藝，CN1358676A提供了一種弓形穿流式膜分離器和弓形穿流式膜生物反應器，CN1358675A創造一種膜分離器單元中採用淺水層鼓氣進行膜衝洗，CN1480409A和CN1480410A提供了絮凝方法來紡織膜汙染並維持膜通量；這些發明有效地降低單元水處理能耗以及控制膜汙染。然而總體上講RMBR的能耗還是比較高的，並且膜組件結構較為複雜，拆洗不方便。對於一體式膜生物反應器減小膜汙染的方法，最開始是採用增加曝氣量提高水流剪切力的方式，但是由於一體式膜生物反應器中膜組件是浸沒在生物反應器中的，儘管曝氣量增加，但膜汙染還是很嚴重，並且曝氣量的增加也增加了能耗。最近幾年，有專利對一體式膜生物反應器中存在的問題提出了一定的解決方法。CN1358674A大大降低一體式膜生物反應器中膜分離器單元上方的水深，即減小鼓氣關在衝洗膜組件所必須克服的水頭壓力，從而達到有效減小膜衝洗壓力達到減小膜衝洗能耗的目的；CN1509994A提供一種具有在線機械清洗功能和無泡曝氣功能的轉刷式膜生物反應器；CN1509800A和CN1509801A提供一種由株式膜組件構成的浸入式中空纖維膜組件單元，此膜組件能使單位體積內膜的填充密度高，並且具有集水和布氣雙重功能。以上的發明在一定程度上解決了膜汙染和鼓氣能耗問題，但是膜組件結構較為複雜、安裝與拆洗不方便、並且透水率不夠高的缺點，而且對膜的強度要求很高。
發明內容
本發明的目的是提供一種旋轉式膜分離器，使膜分離器在水處理時降低能耗、防止膜汙染並維持較高的出水通量。
旋轉式膜分離器具有中空轉動軸，在轉動軸上固定有上、下兩轉盤式框架，兩轉盤式框架入之間固定有多個外壓中空纖維膜器件，中空纖維膜器件具有上、下集水管，上、下集水管之間固定有中空纖維膜組件，中空纖維膜組件具有上、下埠，上、下埠之間固定有外壓中空纖維膜。
所述的轉盤式框架上表面或下表面上徑、緯向設有導流溝槽，在轉盤式框架的上表面或下表面上徑向設有集水溝槽，集水溝槽與中空轉動軸相連通。中空轉動軸由調速電動機控制轉速，轉速控制在幾轉～幾十轉/分鐘。中空纖維膜器件的上、下集水管與轉盤式框架通過活接或插入式密封結構相連接。
本發明的優點是1)旋轉式膜分離器製備簡單、容易安裝、易大規模生產，並且拆洗和維修方便；2)旋轉式膜分離器具有模塊化特徵，並且單位體積內膜的填充密度高；3)旋轉式膜分離器在運行過程中一直旋轉，能很好的解決膜汙染問題，所以該裝置既具有高產水量、高強度和耐汙染性能，又可以有效降低能耗。
圖1是旋轉式膜分離器結構示意圖；圖2是本發明的外壓中空纖維膜分離器件結構示意圖；圖3是本發明的外壓中空纖維膜組件結構示意圖；
圖中外壓中空纖維膜1、上、下端部2、集水管3、轉盤式框架4、集水管出口5、導流溝槽6、集水溝槽7、轉動軸8。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。
旋轉式膜分離器具有中空轉動軸8，在轉動軸8上固定有上、下兩轉盤式框架4，兩轉盤式框架4入之間固定有多個外壓中空纖維膜器件，中空纖維膜器件具有上、下集水管3，上、下集水管3之間固定有中空纖維膜組件，中空纖維膜組件具有上、下埠2，上、下埠2之間固定有外壓中空纖維膜1。
如圖1所示，多個中空纖維膜器件與圓餅形轉盤式框架4通過活接或插入式密封結構相連接，根據應用時的需要，需要安裝到轉盤上的中空纖維膜組件的個數可以在4-12之間選擇。接著就將轉動軸即出水管8安裝到轉盤的中心。轉盤為空心，厚度為30～35cm。轉盤在和膜組件連接的那面的內表面設有集水管出口5、導流溝槽6和集水溝槽7，並且集水溝槽直接連通到中心的轉動軸即出水管8上。經過以上的組裝，就組成了旋轉式膜分離器。此旋轉式膜分離器在應用時，轉動軸有電機帶動進行轉動，轉速可以由調速電動機控制轉速，轉速控制在幾轉～幾十轉/分鐘。
如圖2所示，每個中空纖維膜組件的上、下端部2連接有集水管3，構成中空纖維膜器件。
如圖3所示，本中空纖維膜組件沒有外殼套管，它包括上、下端部2和外壓中空纖維膜1。這樣的膜組件適於浸入水中使用。其上下端部的結構一樣，澆鑄端部的中空纖維膜均為開口，可以出濾過液。澆鑄端可以為圓形或長方形。中空纖維膜材料可以為聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚碸、聚醚碸等已知中空纖維膜。澆鑄樹脂採用已知的環氧樹脂、聚氨酯等樹脂進行封端澆鑄。
旋轉式膜分離器在應用時，濾出液的流程為，先從中空纖維膜組件的上、下端部流出，進入集水管中，然後進入轉盤中，再經導流溝槽匯合到集水溝槽，最後經集水溝槽進入轉動軸即出水管中。
本發明的工作原理膜分離器在膜生物反應器運行過程中一直旋轉，中空纖維膜不停地與混合液摩擦，使混合液中的汙染物或膠體物質不能在膜面進行富集，防止了微生物在膜表面的生長，於是在膜生物反應器運行過程中聚合物膜的汙染大大降低了，再加上曝氣裝置一直進行充空氣，增強混合液的絮動，強化湍流，進一步防止混合液中的懸浮物和膠體汙染在膜面上的停留。由於膜分離器一直在旋轉，曝氣量也可以控制在比較小的範圍內了。所以旋轉式膜分離器很好地防止了膜汙染，維持膜生物反應器的出水通量較高，並且還可以有效的降低能耗。該發明除了應用於膜生物反應器之外，還能應用於水的預處理等等。
權利要求
1.一種旋轉式膜分離器，其特徵在於，它具有中空轉動軸(8)，在轉動軸(8)上固定有上、下兩轉盤式框架(4)，兩轉盤式框架(4)入之間固定有多個外壓中空纖維膜器件，中空纖維膜器件具有上、下集水管(3)，上、下集水管(3)之間固定有中空纖維膜組件，中空纖維膜組件具有上、下埠(2)，上、下埠(2)之間固定有外壓中空纖維膜(1)。
2.根據權利要求1所述的一種旋轉式分離器，其特徵在於，所述的轉盤式框架(4)上表面或下表面上徑、緯向設有導流溝槽(6)，在轉盤式框架(4)的上表面或下表面上徑向設有集水溝槽(7)，集水溝槽與中空轉動軸(8)相連通。
3.根據權利要求1所述的一種旋轉式膜分離器，其特徵在於所述的中空轉動軸(8)由調速電動機控制轉速，轉速控制在幾轉～幾十轉/分鐘。
4.根據權利要求1所述的一種旋轉式膜分離器，其特徵在於所述的中空纖維膜器件的上、下集水管(3)與轉盤式框架(4)通過活接或插入式密封結構相連接。
全文摘要
本發明公開了一種旋轉式膜分離器。它具有中空轉動軸，在轉動軸上固定有上、下兩轉盤式框架，兩轉盤式框架入之間固定有多個外壓中空纖維膜器件，中空纖維膜器件具有上、下集水管，上、下集水管之間固定有中空纖維膜組件，中空纖維膜組件具有上、下埠，上、下埠之間固定有外壓中空纖維膜。本發明可用於膜生物反應器和水的預處理過程，實現膜組件的模塊化，並且具有高填充密度。該裝置容易安裝、維修方便，並且能耗低、耐汙染性能好，滿足膜分離器產業化的需要。
文檔編號C02F3/12GK1762555SQ20051006086
公開日2006年4月26日 申請日期2005年9月23日 優先權日2005年9月23日
發明者徐又一, 左丹英, 朱寶庫 申請人:浙江大學