[發明專利]砂基板式膜-生物反應器

有效

• 申請號: 201010183435.6
• 申請日: 2010-05-19
• 公開（公告）號: CN102249405A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 樊耀波;徐國良;徐云;秦升益
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C02F3/12
• 分類號: C02F3/12;C02F3/10
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周長興

技術領域

本發明屬于膜生物反應器技術領域，特別涉及一種砂基板式膜-生物反應器。

背景技術

膜生物反應器由生物反應池單元和膜分離單元組成，其特點是：處理水質好、處理水適宜回用；占地面積小，環境適應性高；自動化程度高，容易運行管理。其應用的規模不斷發展，萬噸級和幾十萬噸級的市政污水處理工程已經出現，其應用數量也越來越大，數以千級的膜生物反應器工程在世界許多國家和地區得到應用。

公知的膜生物反應器有一體和分體兩種，其膜單元的形式有浸沒式和外置錯流式，膜單元采用的膜材料分為有機膜和無機膜。

公知的膜生物反應器大多采用的是有機膜。有機膜強度差，使用壽命短，是當今阻礙膜生物反應器大規模和普及應用的一個重要限制性因素和重大技術難題。有機膜大多為石油化工材料或塑料制成的膜。有機膜存在膜強度不高，膜組件會發生破裂，特別是中空纖維膜容易出現膜絲斷裂。目前市售有機膜的壽命據各生產廠商的技術參數，最短為1-3年，最長6-10年。(高大林。頗爾各種膜技術的比較。清華大學：膜法水處理技術研討會，2005：228；The?purification?company(Norit).X-low?recycling?ofwastewater，Tsing?Hua?university，China：international?symposium?onmembrane?technologies?for?water?and?wastewater?treatment，2005：195；鄭祥等。膜生物反應器的技術經濟分析。給水排水，28(3)，2002：105-108)

膜的斷裂，使處理水質變差，達到一定程度時，必須進行膜更換。膜的換膜工程量和一次性費用很大，工程停運，對于大規模的膜生物反應器工程，換膜產生的問題就更為嚴重。由于有機膜主要以石油化工產品為原料，每次膜更換等于在消耗大量寶貴不可再生石油資源，這在石油資源日益短缺的條件下問題將日顯嚴重。不僅如此，換掉的廢舊膜組件又成為難以處理的有機工業廢棄物，給環境造成二次污染和新的負擔。即使有機膜材料不是意外的損壞，這種有機膜生物反應器正常地、周期地膜更換產生的經濟和環境問題也將是巨大的，隨著膜生物反應器在大規模市政污水處理工程中應用的發展，這一問題將更顯突出和嚴重。

公知的無機膜主要有金屬膜、合金膜、陶瓷膜、玻璃膜、沸石膜、分子篩膜等。無機膜具有有機聚合物分離膜無法比擬的優點：化學穩定性好，耐酸堿、耐有機溶劑；機械強度大，壽命長；可以反沖洗；抗微生物的能力強，不與微生物發生作用；耐高溫；孔徑分布窄分離效率高。

但目前商品化的無機膜主要是陶瓷膜。但是陶瓷膜制造工藝復雜、加工難度大，價格昂貴，因此，陶瓷膜分離技術主要在高附加值的工業項目中應用。如奶業和飲料(葡萄酒、啤酒、蘋果酒)業，食品工業、生物工程、化學工業、石油化工、冶金工業等領域，成為苛刻條件下精密過濾分離的重要新技術。陶瓷膜在環境工程中的應用，存在造價高，運行費用較高的問題。所以，在環境工程中應用主要是油水分離、對某些化工原料回收等。陶瓷膜在膜生物反應器中的應用仍局限在實驗室研究階段。陶瓷膜在環境工程中應用受到限制的主要原因是處理成本過高、運行能耗及運行費用高等。(《中國化工報》2002.9.10文/刑衛紅；時鈞，袁權，高從堦等。膜科學技術手冊[M]。北京：化學工業出版社，2001：114-116；邢傳紅。超濾膜生物反應器處理生活污水及其水力學研究。環境科學，1997，18(5)：19～21；張永明等。雙功能陶瓷膜生物反應器處理廢水的研究。http://www.chinafa.net/web/class/46?4.html，2006，2，15；膜科學技術研究所。氣升式陶瓷膜生物反應器的研究。http://mst.niut.edu.cn/chinese/mst/peiyang.html，2006，2，15；鄭祥等。膜生物反應器的技術經濟分析。給水排水，28(3)，2002：105-108)

由分析可知，采用常規有機膜生物反應器，由于常規有機膜的強度差，更換周期短，存在著影響處理水質和水處理系統長期、穩定運行、膜更換頻繁、造成較大資源浪費和新的污染，嚴重影響著膜生物反應器技術的規模化應用和產業化的發展等問題。現有無機膜雖然強度較高，卻又因為其造價和水處理成本高限制了其在環境工程和膜生物反應器中的廣泛應用。