[發(fā)明專利]一種流態(tài)改善性正滲透膜組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610295051.0
• 申請日: 2016-05-06
• 公開（公告）號: CN105771667B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王巧英;王杰;王志偉;吳志超;王雪野;潘辰;李子夢;閆凱麗;陳妹
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: B01D63/14
• 分類號: B01D63/14;B01D61/00;C02F1/44
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

本發(fā)明提供一種改善正滲透膜內(nèi)部流態(tài)，從而減輕正滲透膜內(nèi)部濃差極化的改進(jìn)型正滲透膜組件及其應(yīng)用，屬于水和廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。該正滲透膜組件包括進(jìn)水口、出水口、正滲透膜、模塊化膜組件框架、流態(tài)改善折板等結(jié)構(gòu)；驅(qū)動液從進(jìn)水口進(jìn)入膜組件內(nèi)，流經(jīng)三塊上下交錯且等距間隔的異波折板后，從出水口流出。通過增加內(nèi)部導(dǎo)流折板，改善了正滲透膜內(nèi)部流態(tài)，從而達(dá)到減緩內(nèi)部濃差極化及膜污染的目的；通過改變外邊框設(shè)計，使其能同時滿足流態(tài)改善和多個膜組件的模塊化拼接的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膜分離領(lǐng)域，具體為一種改善正滲透膜內(nèi)部流態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過增加內(nèi)部導(dǎo)流折板，達(dá)到改善正滲透膜內(nèi)部流態(tài)，增加流體擾動，減緩內(nèi)部濃差極化以及膜污染的目的。通過改變外邊框設(shè)計，使其能同時滿足流態(tài)改善和多個膜組件的模塊化拼接。屬于水和廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近30 年來，將膜分離與生物處理法相結(jié)合的膜-生物反應(yīng)器（Membranebioreactor,MBR）工藝作為一種新型高效的污水處理技術(shù)受到了國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。目前傳統(tǒng)MBR 主要采用外壓驅(qū)動膜分離過程，如反滲透、納濾、超濾和微濾。這種外加壓力驅(qū)動膜分離過程，雖然有其自身優(yōu)點(diǎn)，但是需要外加壓力，即增加了能耗，同時運(yùn)行過程中常常伴隨著嚴(yán)重的膜污染，降低運(yùn)行效率，而這兩點(diǎn)也是制約MBR 在污水處理領(lǐng)域中大規(guī)模應(yīng)用的主要原因。

為解決這一問題，Cornelissen首次提出一種由滲透壓作為驅(qū)動力的滲透膜-生物反應(yīng)器（Osmosis membrane bioreactor, OMBR）工藝。這一工藝采用正滲透膜作為分離介質(zhì)，其分離過程不需要外加壓力，即降低了能耗，同時由于較低的運(yùn)行壓力，其膜污染程度相對外加壓力膜過程大大減輕。該OMBR 系統(tǒng)對COD 以及NH₄⁺-H的去除率都達(dá)到95%以上，出水效果好。此外，正滲透膜較高的水力清洗恢復(fù)率以及截留效率也是其他膜分離過程無法比擬的優(yōu)勢。因此，對正滲透膜-生物反應(yīng)器系統(tǒng)理論及應(yīng)用技術(shù)的研究有望打破傳統(tǒng)MBR能耗高、污染重的瓶頸，使其成為解決我國水環(huán)境現(xiàn)狀的新型高效技術(shù)之一。

在OMBR 中，水分子由滲透壓較低的污泥混合液一側(cè)通過正滲透膜進(jìn)入到高滲透壓的驅(qū)動液中，被稀釋的驅(qū)動液再通過反滲透或其他物理化學(xué)方法分離回收。近些年一些研究結(jié)論不僅證明了正滲透膜技術(shù)的高效、可行性，并且為正滲透膜技術(shù)的應(yīng)用提供了重要的理論基礎(chǔ)。

但是在實際運(yùn)行中，大量的研究和實踐表明，采用滲透壓差為驅(qū)動力的正滲透的實際水通量要小于理論水通量，這是由濃差極化現(xiàn)象造成的，特別是內(nèi)濃差極化對正滲透的實際水通量有主導(dǎo)作用。因此，優(yōu)化膜組件設(shè)計，減輕內(nèi)濃差極化對提高膜通量和推廣正滲透膜的應(yīng)用有非常積極的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種流態(tài)改善性正滲透膜組件，通過對傳統(tǒng)的平板正滲透膜組件進(jìn)行改造，在內(nèi)部增加導(dǎo)流折板，增加內(nèi)部流體的擾動，減輕內(nèi)濃差極化；同時改變外邊框形態(tài)，保證內(nèi)外達(dá)到提高產(chǎn)水量的目的。

本發(fā)明提出的一種流態(tài)改善性正滲透膜組件，包括進(jìn)水口、出水口、正滲透膜、模塊化膜組件框架、流態(tài)改善折板、透氣孔和聯(lián)通孔，模塊化膜組件框架的頂部兩側(cè)設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，流態(tài)改善折板有3塊，垂直布置于模塊化膜組件框架內(nèi)，將模塊化膜組件框架內(nèi)分為四個部分，位于左右兩側(cè)的流態(tài)改善折板的上部與模塊化膜組件框架內(nèi)頂部相連，且與模塊化膜組件框架連接處設(shè)置有透氣孔，位于中間的流態(tài)改善折板的下部與模塊化膜組件框架內(nèi)底部相連，且與模塊化膜組件框架連接處設(shè)置有聯(lián)通孔；正滲透膜粘貼于模塊化膜組件框架的前后兩面；驅(qū)動液從進(jìn)水口依次進(jìn)入模塊化膜組件框架一側(cè)與左側(cè)的流態(tài)改善折板組成的空間，左側(cè)的流態(tài)改善折板與中間的流態(tài)改善折板組成的空間、中間的流態(tài)改善折板與右側(cè)的流態(tài)改善折板組成的空間、右側(cè)的流態(tài)改善折板與模塊化膜組件框架另一側(cè)組成的空間，最后從出水口流出。

本發(fā)明中，流態(tài)改善折板所采用異波折板設(shè)計，每塊流態(tài)改善折板由若干段薄板以60o~120°相交連成。