[發明專利]間距緊密的平板狀浸沒式膜和細氣泡曝氣

在審

• 申請號: 201980051143.6
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN112823051A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 戴安娜·貝內德克;巴巴克·拉格霍米;大衛·M·特恩布爾
• 申請（專利權）人: 復成膜業有限公司
• 主分類號: B01D65/04
• 分類號: B01D65/04;B01D63/08
• 代理公司: 成都七星天知識產權代理有限公司 51253
• 代理人: 袁春曉

浸入式膜使用曝氣(氣泡從膜上冒出)作為沖刷膜表面并保持其清潔無固體或污垢的一種方法，從而可以連續有效地運行。在平板膜組件中，使用細微的氣泡曝氣在膜片之間產生并保持空間。氣泡會防止膜片接觸和阻塞在一起，從而減小其表面積和生產率。曝氣可用于洗滌，以向生物質供應氧氣，并用作保持浸沒的平板膜的工作表面積的隔離物。膜片之間的面對面間隔可以為4mm或更小。氣泡可以小于膜片之間的面對面間距的兩倍。

交叉引用

本申請要求于2018年7月3日提交的美國臨時申請號62/693,617的優先權，其全部內容通過引用并入本申請。

技術領域

本說明書涉及浸沒式膜，或稱為浸入式膜，及其操作方法。

背景技術

以下內容不承認以下討論的任何內容是公知常識或可引用為現有技術。

浸沒的過濾膜可以制成平板狀，也稱為板框狀。在這種構造中，通過將澆鑄的聚合物分離層澆鑄到非織造基底的輥上來制造一卷膜片。兩片大致矩形的膜片在其邊緣處連接到中空塑料框架的相對側。這將創建一個帶有中空內部通道的面板，以收集過濾后的水(也稱為滲透液)。通過施加到膜內部的吸力將滲透液抽出。多個面板并排滑入一個框架中，該框架可以浸入水中進行過濾。通常將要過濾的水保存在敞開的水箱中。面板的內部連接到泵的吸入側，以滲透透過膜片的滲透物。從框架下方提供的氣泡導致氣泡和液體的混合流通過面板之間的垂直縫隙上升，以保持清潔的薄膜表面。在美國專利號5,482,625、5,651,888、5,772,831和6,287,467中示出了這種類型的設備的示例，全部由久保田公司所有。

平板膜組件通常是堅固的，并且單位面積的制造成本較低(相對于中空纖維膜)，因為它們可以澆鑄成寬幅片材。然而，相對于中空纖維膜，常規的平板膜具有較差的堆積密度(模塊的每單位體積的膜表面積)。

在邁納德公司的國際公開號WO2007/036332中示出了平板膜元件的變型。在這些元件中，將兩層膜材料澆鑄到在兩個致密層之間具有多孔中心區域的織物的正面和背面。中心區域提供了一個滲透通道，并且將兩個致密層連接在一起，從而允許對元件進行反沖洗以進行機械清潔。這些元件不需要四邊形框架，它們的厚度約為2mm，比上述板式和框架元件還要薄。然而，這些元件也是柔性的，并且它們在框架中以大約10mm的中心至中心距離間隔開。堆積密度比上述板和框架元件更好，但仍比中空纖維膜組件低。在國際公開號WO2012/098130和美國專利號7,862,718中描述了類似的但具有集成的滲透通道的平板膜。

在國際公開號WO2011/130853中描述了波紋狀平板膜。與上述的光滑側平片膜不同，這些膜由兩個基底片制成，該基底片由一系列平行的凹陷在凹陷之間粘結在一起。凹陷形成膜內部的滲透通道。美國公開號2017095773描述了一種粗氣泡曝氣器和操作波紋狀平板膜的方法。

粗氣泡曝氣器已經使用了很多年，為了保持浸沒膜表面的清潔，利用了空氣、液體和固體以交叉流模式向膜表面移動的綜合能量。粗氣泡擴散器的典型氣泡直徑范圍為5至9mm。西蒙·賈德(SimonJudd)在《MBR書：用于水和廢水的膜式生物反應器的原理和應用》(ElsevierScience，2011年4月)中總結說：“傳統上，細氣泡擴散已用于生物質曝氣，而單獨的粗氣泡曝氣系統則用于膜沖刷”(第129頁)，以及“膜通氣通常使用粗氣泡通氣進行，因為湍流增加，因此產生了剪切力”(第130頁)。

發明內容

以下介紹旨在向讀者介紹下面的詳細描述，而不是限制或定義任何要求保護的發明。

如本申請人所申請的國際公開號WO2011/130853中所述的平板膜組件已經制造成膜之間的間隔非常緊密(通常面對面間距為1.5mm，但是可配置為2.2.mm和3.8mm間距)。在某些情況下，尤其是在1.5mm間距處，膜僅在運行幾個小時后就會損失相當大的滲透性。嘗試通過每5至10分鐘反洗膜來恢復滲透性會降低模塊的回收率，在某些情況下，并不能從根本上改善表觀滲透性。