[發明專利]超濾膜曝氣板及其方法

有效

• 申請號: 201410322384.9
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104176818A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 何若;張紅陶;謝婧倩;童裳倫;白惠文;徐剛;趙芝清;蘇瑤;夏芳芳
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/02
• 分類號: C02F3/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發明涉及一種曝氣裝置，尤其涉及一種超濾膜曝氣板及其方法。

背景技術

曝氣擴散是污水生物處理系統的核心技術之一，其實質就是促進氧氣自氣相至液相的傳質。氧氣自氣相轉移至液相，需借助流體流動形成氣液接觸界面來完成。曝氣器是承擔曝氣擴散功能的關鍵設備，其作用即是促進氧氣的傳質。目前常用氣相流體主動運動型曝氣器，它是籍由氣泡的上升運動，產生立體連續的氣液接觸面，進而完成將氧氣自氣相轉移至液相的過程的。

按照傳質理論，氣相液相的接觸面積越大，產生有效碰撞的幾率就越大，傳質效率就越高。因此，氣體被分割成小泡的數量越多，則形成的“泡表膜”面積愈多，傳質效率也就越高。按照孔隙擴散原則，多大的孔產生多大孔徑的細泡。因此，從某種程度上將，曝氣器孔徑的大小直接決定了曝氣擴散的效率。而目前常用的曝氣器，其孔徑均較大，如固定微孔曝氣器孔徑約為50μm，軟膜微孔曝氣器≈100μm，其效率偏低不難理解。

超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在0.005~0.01μm范圍內，可有效去除水中的微粒、膠體、細菌、熱源及高分子有機物質，早已在在污廢水處理領域廣泛應用。在眾多超濾膜材料中，以中空纖維素膜的應用最為廣泛，也最為成熟。但中空纖維素膜在水處理的應用，主要是利用管壁上的大量微孔（孔徑0.01μm~0.1μm）去除水體中污染物。如能將這種膜材料應用于曝氣擴散領域，便可解決傳統曝氣器孔徑過大，傳質速率低的問題。

將中空纖維素膜應用于曝氣擴散領域，具有良好的前景。首先，中空纖維素膜生產與加工技術成熟，容易獲得性能優良但價格低廉的中空纖維素膜。其次，利用中空纖維素膜的納米級膜孔徑，將氣泡切割為10?nm~100?nm的超微氣泡，可有效增加“泡表膜”面積，促進氧氣與水相的有效接觸，提高氧氣傳質速率和氧氣利用率，削減生物處理系統實際供氣量，降低與此相關的設備投資于運行費用。此外，大幅度削減供氣量，還可以避免大氣量對活性污泥的沖刷作用，提高系統運行的穩定性與操作的靈活性，具有良好的經濟和環境效益。

發明內容

本發明目的是克服現有曝氣裝置的缺陷，提供一種超濾膜曝氣板及其方法。

一種超濾膜曝氣板底部設有基座，基座頂部設有開槽，分別在開槽左側、中央與右側充填始端膠、主體膠和末端膠，開槽內鋪設有管式超濾膜，主體膠頂端低于基座頂端，主體膠將超濾膜圓周的75%淹沒并密封，始端膠頂端與基座頂端齊平，始端膠將超濾膜起始端固定，超濾膜起始端開口于始端膠內的布氣腔，布氣腔通過進氣管與氣體供應裝置相連，末端膠頂端與基座頂端齊平，末端膠將超濾膜末端固定并密封。

所述的曝氣板為長方體狀裝置，其長度與高度之比為4:1~8:1，其寬度與高度之比為10:1~15:1，但其高度不得小于10?mm，開槽為長方體狀，開槽的長度、寬度、高度與曝氣板高度之比為（2~4）:（8~12）:（0.5~0.8）:1，但開槽的高度不得小于5?mm。

所述的始端膠、主體膠和末端膠三者的長度與長方體狀開槽長度之比依次為1:1、1:1和1:1；始端膠、主體膠和末端膠三者的寬度之比為1:（10~15）:1，但始端膠和末端膠的寬度均不小于10?mm；始端膠、主體膠和末端膠三者的厚度與長方體狀開槽高度之比依次為1:1、2:1和1:1，但主體膠的厚度不小于2.5?mm。

所述的超濾膜的單體外徑0.4~2.0?mm，內徑0.3~1.4?mm，膜孔大小10~100?nm，超濾膜的起始端和末尾端分別伸入始端膠和末端膠中，中央部分嵌入主體膠內，超濾膜單體排列間距為其外徑的2~3倍，最外側的超濾膜單體距離開槽外緣的距離為1.5~2.0?mm。

所述的超濾膜起始端橫斷面完全浸沒于始端膠內，末端橫斷面完全浸沒于末端膠內，中央橫斷面圓周的75%浸沒與主體膠內，其余25%暴露于主體膠之外，超濾膜起始端伸入始端膠內的距離為始端膠寬度的50%~75%，超濾膜末尾端伸入末端膠內的距離為末端膠寬度的50%~75%。

所述的始端膠設置長方體狀布氣腔，以連接超濾膜起始端和進氣管，其長度、寬度、高度與曝氣板高度之比依次為（2~3）:1、1:（4~5）和1:（3~4），但其尺寸應滿足容納所有超濾膜單體末端的要求，以完成其布氣功能。

所述的進氣管穿過基座與布氣腔相連，進氣管外徑為布氣腔高度的2/3~3/4，進氣管伸出基座外壁的長度為其外徑的5~10倍。

所述的始端膠、主體膠、末端膠、超濾膜、布氣腔和進氣管各結構耐壓強度及其聯接處的耐受強度均大于1.5?MPa。