[實用新型]膜組件封頭

有效

• 申請號: 200920074327.8
• 申請日: 2009-07-27
• 公開（公告）號: CN201529492U
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: 汲江;欒森
• 申請（專利權）人: 上海生物醫學工程研究中心
• 主分類號: B01D63/00
• 分類號: B01D63/00;C02F1/44
• 代理公司: 上海明成云知識產權代理有限公司 31232
• 代理人: 成春榮;竺云

技術領域

本實用新型涉及膜生物反應器和流體過濾技術領域，特別涉及淹沒式膜組件的封頭技術。

背景技術

膜分離技術是用半透膜作為選擇障礙層、在膜的兩側存在一定量的能量差作為動力，允許某些組分透過而保留混合物中其他組分，各組分透過膜的遷移率不同，從而達到分離目的的技術。

膜分離技術在20世紀初出現，20世紀60年代后迅速崛起。膜分離技術由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，因此，目前已廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。

膜生物反應器(Membrane?Bioreactor，簡稱“MBR”)是一種結合了膜分離技術與活性污泥法相結合的新型水處理技術。在MBR系統中，污水中的各類污染物主要通過微生物的生物化學作用加以去除，但與傳統生物處理工藝不同的是，膜組件替代了二沉池以其高效分離作用使泥水徹底分離，這使得污泥停留時間和水力停留時間可以相互獨立，生化反應池中活性污泥濃度的增大和活性污泥中特效菌的積累，提高了生化反應速率。微生物與水的分離不再通過重力沉淀，而是在壓力的驅動下，水分子和部分其他小分子物質能夠透過膜，微生物和大分子物質則被膜截留在反應池內，從而使系統獲得了優良的出水水質。MBR工藝基本解決了傳統污水處理工藝普遍存在的出水水質不穩定、占地面積大、工藝控制復雜等突出問題，是極具發展潛力的水處理工藝，尤其在污水再生利用方面，MBR工藝可以將生活污水、城市污水或與之相近的工業廢水一步到位地處理成可以作為城市雜用水、工業循環冷卻水等用途的優質再生水，目前在全世界范圍內正日益受到廣泛的學術關注，大規模的工程應用也逐漸增多。

根據膜組件的設置位置，膜生物反應器可分為外置式(或稱分體式、分置式)膜生物反應器和內置式(或稱淹沒式、浸入式、一體式、浸沒式)膜生物反應器兩大類。

外置式膜生物反應器一般多選用柱式中空纖維膜組件或管式膜組件，是把膜組件和生物反應器分開設置，生物反應器中的混合液經循環泵增壓后送至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統處理出水，固形物、大分子物質等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應器內。外置式膜生物反應器的特點是運行穩定可靠，易于膜的清洗、更換及增設，而且膜通量普遍較大，但一般條件下，為減少污染物在膜表面的沉積，延長膜的清洗周期，需要用循環泵提供較高的膜面錯流流速，致使循環泵的水流循環量和所需揚程增大，動力費用增高，噸水能耗較高，并且泵的高速旋轉產生的剪切力會使某些微生物菌體產生失活現象。

內置式膜生物反應器大多選用簾式或束式中空纖維膜組件或板框式膜組件，把膜組件浸沒于生物反應器的液位以下，原水進入膜生物反應器后，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥分解或轉化，在吸泵提供的負壓作用下或者在水位差的作用下由膜過濾出水，曝氣系統設置在膜組件下方，一方面給微生物分解有機物提供了所必需的氧氣，另一方面利用氣提原理，使氣水二相流對膜外表面進行水力沖刷，以此來抑制膜面污泥層的沉積。內置式膜生物反應器較之外置式膜生物反應器省去了混合液循環系統，結構更為緊湊，占地面積小，并且靠抽吸出水，噸水能耗相對較低，但膜組件的安裝、檢修、清洗很不方便，清洗勞動強度大，成本較高，膜通量也相對較小。

所謂的膜組件是將一定面積的膜元件以某種形式組裝成的膜分離器件，是工程應用當中安裝膜的基本單元。膜元件的基本形式有平板式、管式、毛細管式以及中空纖維式，在膜生物反應器中適用的則主要有平板式、管式以及中空纖維式，相應的膜組件形式為板框式、柱式、簾式或束式，板框式膜組件通常采用平板式元件，柱式膜組件通常采用管式或中空纖維式元件，簾式或者束式膜組件通常采用中空纖維式元件。由于工程實際要應用較大面積的膜，所需膜組件的數量很大，因此往往需要將一個或數個膜組件以某種形式組裝成膜組件單元，其中包括膜組件、集水管、固定支架等，根據膜組件的型式，也有板框式、柱式、簾式或束式等形式。

現有技術的問題在于，淹沒式膜生物反應器中，膜組件的清洗效果欠佳，特別是膜組件的根部不易被清洗到，容易積泥，而膜組件根部污染的繼續發展和蔓延又會進一步加劇過濾的不均勻性以及有效過濾面積的喪失，最終縮短了整個膜組件的使用壽命。

此外，傳統的膜組件尺寸小，無法單獨使用，需要有金屬框架固定后方能組成系統使用，從而增加了系統的重量。

實用新型內容