轉盤式膜分離器的製作方法

2023-05-29 20:07:56

專利名稱：轉盤式膜分離器的製作方法
技術領域：
本發明屬於膜分離器技術領域，特別涉及一種轉盤式膜分離器。
背景技術：
膜生物反應器(Membrane Bioreactor，MBR)是一種將膜分離技術與微生物學、生物化學等相結合進行廢水處理的新型、高效的工藝，它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；膜分離器主要是固液分離、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。
RMBR的工藝流程，生物反應器內的活性汙泥和廢水的泥水混合液在泵的增壓作用下進入膜組件，其中混合液中的水透過膜成為處理出水，其餘物質隨濃縮液回流到生物反應器內。這種反應器的優點是出水通量大，最大的缺點是由於微生物含量高導致動力消耗過高以及膜汙染非常嚴重。針對這兩個存在的問題，一些專利從膜組件和混合液性質的調控這兩個角度進行了改進，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。為了減輕動力消耗，提出了SMBR，將膜組件置於生物反應器內，通過泵和負壓抽吸作用得到膜過濾出水，能耗較RMBR低，但是由於膜組件浸沒在混合液中，所以仍存在膜組件汙染、膜透水率低和較高的鼓氣能耗問題。有專利對此也提出了一定的解決方法。CN1358674A提出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，即減小鼓氣管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，並且透水率還是不夠高，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轉盤式膜分離器，使膜生物反應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。
轉盤式膜分離組件固定在中空轉動軸上，轉盤式膜分離組件具有轉盤，在轉盤的上、下表面上徑、緯向設有導流溝槽，在轉盤的上、下表面上徑向設有集水溝槽，並與中空轉動軸相通，在轉盤上、下兩面設有平板膜。本發明的優點是1)本發明的轉盤式膜分離器裝置製備簡單、安裝容易、易大規模生產，且維修方便；2)利用本發明的轉盤式膜分離器處理廢水時，能很好的解決膜汙染問題，在連續運行30天之後，膜片上基本上沒有沉積的凝膠層；3)利用本發明的轉盤式膜分離器處理廢水時，能維持很高的出水通量，並且水質好，出水通量為37.5～55L/m2h，COD小於25mg/L。


圖1是轉盤式膜組件的結構示意圖；圖2是多個轉盤式膜組件集成單元示意圖；圖3是採用本發明的轉盤式膜分離器水處理工藝流程圖；圖中中空轉動軸1、轉盤2、導流溝槽3、集水溝槽4、平板膜5、膜組件集成單元6。
具體實施例方式
如圖1所示，轉盤式膜組件固定在中空轉動軸1上，轉盤式膜組件包括轉盤2和平板膜5，在轉盤2的上、下表面上徑、緯向設有導流溝槽3，在轉盤2的上、下表面上徑向設有集水溝槽4，集水溝槽4與中空轉動軸3相連通，轉動軸即為出水管，平板膜5通過環氧樹脂、聚氨酯膠或超聲波焊接等膠連在轉盤2的上、下兩面。
所述的轉盤式膜組件為多個，串聯固定在中空轉動軸1上，也是通過集水溝槽和轉動軸上的孔將轉盤和轉動軸連通，這樣就組成了膜組件集成單元6，即轉盤式膜分離器。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。平板膜為平板超濾膜或微濾膜，膜的孔徑小於0.4μm。
本發明的轉盤式膜分離器的工作原理在膜生物反應器內，膜片至混合液面向下排布，膜分離器在膜生物反應器運行過程中一直在旋轉，膜分離器面上的平板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表面進行富集，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膜。所以轉盤式膜分離器很好地防止了膜汙染，並且維持膜生物反應器的出水通量較高、出水穩定和出水水質好。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。
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。
實施例1請參照圖1、圖2及圖3，包括原水箱，浮球液位閥、生物反應器、轉盤式膜分離器組件、氣泵、抽吸水泵、相應管道和閥門。對人工配汙水進行處理，其廢水的COD值為180-380mg/L。汙水從原水箱進入生物反應器內，同時氣泵通過與曝氣管連接的曝氣頭給生物反應器內充空氣，曝氣頭安裝在轉盤膜分離器的下部；汙水中的汙染物等經活性汙泥吸附和微生物代謝分解，混合液在出水泵的抽吸作用下經轉盤式膜分離器兩面的平板膜過濾，淨水經導流溝槽、集水溝槽、進入中空轉動軸即出水管，最後進入淨水箱。通過浮球液位閥控制生物反應器內液面恆定。出水抽吸泵採用間歇操作，由時間繼電器控制抽吸和停抽的時間，抽停時間比為8min/2min，壓力為0.02MPa，。其膜組件集成單元是由2個膜塊組成，所使用的膜為平板超濾膜，有效膜片面積為0.24m2。在進行水處理的時候，轉盤膜分離器一直在調速電機的控制下進行轉動，轉速為25r/min。膜生物反應器最終平衡出水通量為54.5L/m2h，其出水COD小於25mg/L，去除率大於90％。
實施例2請參照圖1、圖2及圖3，採用同實施例1相同的設備和方法，只是將所使用的膜改換成微濾平板複合膜。膜生物反應器在運行30天後，其出水通量為37.5L/m2h，其出水COD小於25mg/L，去除率大於90％。真空表實施例3
請參照圖1、圖2及圖3，包括原水箱，浮球液位閥、生物反應器、轉盤式膜分離器組件、氣泵、抽吸水泵、相應管道和閥門。對人工配汙水進行處理，其廢水的COD值為180-380mg/L。汙水從原水箱進入生物反應器內，同時氣泵通過與曝氣管連接的曝氣頭給生物反應器內充空氣，與實施例1和2不同，此時的曝氣頭安裝在生物反應器底部靠近四周的地方，不是安裝在轉盤膜分離器的下部。汙水中的汙染物等經活性汙泥吸附和微生物代謝分解，混合液在出水泵的抽吸作用下經轉盤式膜分離器兩面的平板膜過濾，淨水經導流溝槽、集水溝槽、進入中空轉動軸即出水管，最後進入淨水箱。通過浮球液位閥控制生物反應器內液面恆定。出水抽吸泵採用連續操作，壓力為0.02MPa。其膜組件集成單元是由2個膜塊組成，所使用的膜為平板複合超濾膜，有效膜片面積為0.24m2。在進行水處理的時候，轉盤膜分離器一直在調速電機的控制下進行轉動。將轉速分別控制在15r/min、25r/min、40r/min和55r/min，最終不同轉速情況下的出水通量分別為19.75L/m2h，22.5L/m2h，24L/m2h和24.25L/m2h，但是每種轉速下出水COD值均小於25mg/L，去除率大於90％。
權利要求
1.一種轉盤式膜分離器，其特徵在於，轉盤式膜組件固定在中空轉動軸(1)上，轉盤式膜組件具有轉盤(2)，在轉盤(2)的上、下表面上徑、緯向設有導流溝槽(3)，在轉盤(2)的上、下表面上徑向設有集水溝槽(4)，集水溝槽與中空轉動軸(1)相連通，在轉盤(2)上、下兩面設有平板膜(5)。
2.根據權利要求1所述的一種轉盤式膜分離器，其特徵在於所述的轉盤式膜組件為多個，串聯固定在中空轉動軸(1)上，組成膜組件集成單元(6)。
3.根據權利要求1所述的一種轉盤式膜分離器，其特徵在於所述的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。
4.根據權利要求1所述的轉盤式膜分離器，其特徵在於，所述的平板膜為平板超濾膜或微濾膜，膜的孔徑小於0.4μm。
全文摘要
本發明涉及一種轉盤式膜分離器。轉盤式膜組件固定在中空轉動軸上，轉盤式膜組件具有轉盤，在轉盤的上、下表面上徑、緯向設有導流溝槽，在轉盤的上、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，在轉盤上、下兩面設有平板膜。本發明的優點是1)本發明的轉盤式膜分離器裝置製備簡單、安裝容易、易大規模生產，且維修方便；2)利用本發明的轉盤式膜分離器處理廢水時，能很好的解決膜汙染問題，在連續運行30天之後，膜片上基本上沒有沉積的凝膠層；3)利用本發明的轉盤式膜分離器處理廢水時，能維持很高的出水通量，並且水質好，出水通量為37.5～55L/m
文檔編號C02F3/12GK1772354SQ20051006086
公開日2006年5月17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, 吳桂萍 申請人:浙江大學