管式膜元件及一体式膜生物反应器.pdf

本发明公开了一种管式膜元件及一体式膜生物反应器，一体式膜生物反应器包括反应池和位于反应池内的膜元件，所述膜元件包括内腔和可以透水的筒状支撑层，支撑层的外表面包覆有有机滤膜层，所述内腔的上端封闭，内腔的下端设有出水口，反应池内还设有集水盘与所述膜元件的出水口相连接。本发明不易断裂，不易发生堵塞，可有效减少膜元件成本及化学清洗的次数，从而延长膜寿命，降低运行成本。

1.  一种管式膜元件，其特征是：包括内腔和可以透水的筒状支撑层，支撑层的外表面包覆有有机滤膜层，所述内腔的端部设有出水口。

2.  根据权利要求1所述的管式膜元件，其特征是：所述支撑层由多孔有机材料构成。

3.  根据权利要求1所述的管式膜元件，其特征是：所述有机滤膜层由微滤膜构成。

4.  根据权利要求1所述的管式膜元件，其特征是：所述有机滤膜层由超滤膜构成。

5.  根据权利要求1所述的管式膜元件，其特征是：所述内腔的一端设有出水口，另一端封闭。

6.  根据权利要求1所述的管式膜元件，其特征是：所述内腔的直径为4-12mm。

7.  一种一体式膜生物反应器，包括反应池和位于反应池内的膜元件，其特征是：所述膜元件包括内腔和可以透水的筒状支撑层，支撑层的外表面包覆有有机滤膜层，所述内腔的上端封闭，内腔的下端设有出水口，反应池内还设有集水盘与所述膜元件的出水口相连接。

8.  根据权利要求7所述的一体式膜生物反应器，其特征是：所述膜元件的下方还设有曝气管。

管式膜元件及一体式膜生物反应器
技术领域
本发明涉及水和废水处理设备，具体涉及膜生物反应器及其膜元件。
背景技术
现有膜生物反应器MBR工艺主要是利用孔径在0.1微米左右、膜丝内径约1mm的微滤膜元件，采用内置浸没式工艺，来分离生物反应后的活性污泥泥水混合物，达到水质净化的目的。浸没式中空纤维膜生物反应器，由于成本优势，占有绝大部分实际应用工程案例，是膜生物反应器工艺的主要应用形态。但在实际工程应用中，中空纤维膜存在着几种明显的技术缺陷：1、纤维丝在剧烈搅拌过程中容易断裂；2、清洗困难，一般需要取出生物反应池专门清洗；3、因为高堆积密度，使纤维丝之间极易被反应池中污泥堵塞，其中膜元件两端膜丝与密封胶结合部的堵塞，是最常见的污泥堵塞。堵塞后，膜通量急剧下降，出水不稳定，容易造成纤维丝断裂，并提高清洗难度。膜堵塞是MBR工艺工程应用的主要障碍之一。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种不易堵塞和断裂的管式膜元件。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种管式膜元件，包括内腔和可以透水的筒状支撑层，支撑层的外表面包覆有有机滤膜层，所述内腔的端部设有出水口。
优选地，所述支撑层由多孔有机材料构成。
优选地，所述有机滤膜层由微滤膜构成。
优选地，所述有机滤膜层由超滤膜构成。
优选地，所述内腔的一端设有出水口，另一端封闭。
优选地，所述内腔的直径为4-12mm。
本发明的有益效果是：由于采用了管式结构，与纤维膜相比，本发明膜元件的直径可做得比较大，内部设置了支撑层，使膜元件具有良好的机械强度，不易断裂，使用寿命长；可以平行排列使用，不会堆积纠缠在一起，因此也不易发生堵塞，清洗也比较容易。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种应用上述管式膜元件的一体式膜生物反应器。
这种一体式膜生物反应器包括反应池和位于反应池内的膜元件，所述膜元件包括内腔和可以透水的筒状支撑层，支撑层的外表面包覆有有机滤膜层，所述内腔的上端封闭，内腔的下端设有出水口，反应池内还设有集水盘与所述膜元件的出水口相连接。
优选地，所述膜元件的下方还设有曝气管。
本发明的优点是：
1、基本保留了浸没式纤维膜生物反应器原有的优点，如：维持组件高堆积密度、出水水质优量、设备占地面积小、排泥量少、硝化能力强、结构简单等；
2、膜元件可依靠自身强度自行站立在水中，减少了支撑框架，降低了成本；
3、膜元件从底部出水，上部无出水端头，解决了中空纤维膜元件在上部端头处易发生堵塞的问题；
4、因为膜元件端头堵塞问题的解决，确保了膜出水流量的稳定；
5、因为膜元件端头堵塞问题的解决，可有效减少膜元件化学清洗的次数，从而延长膜寿命，降低运行成本；
6、管式膜元件本身具有的高强度，可有效减少膜丝断裂机率，从而延长膜元件的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明膜元件的纵剖结构示意图。
图2是本发明膜元件的横截面示意图。
图3、图4是本发明膜元件的两种实施例。
图5是本发明一体式膜生物反应器的示意图。
图6是本发明一体式膜生物反应器的工作原理示意图。
图7是集水盘的示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明一种管式膜元件包括内腔11和圆筒状的支撑层12，支撑层12的外表面包覆有有机滤膜层13。其中，有机滤膜层13可以是表面孔径在0.1微米级别的微滤膜，也可以是表面孔径在0.01微米级别的超滤膜，由高分子材料涂层形成，膜涂层的材料可以是聚醚砜、聚砜、聚偏氟乙烯等。支撑层12可以透水，允许水通过有机滤膜层进入内腔，支撑层12由加强的多孔有机材料构成，比如可以采用多孔高密度聚脂材料。由于支撑层的存在，管式膜元件可以有较粗的直径，比如内腔11可以设计为4mm、6mm、8mm、10mm或12mm等不同的内径，管式膜元件可依靠自身的强度自行站立在水中。管式膜元件的高度可以设计为200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm不等，以适应不同应用场合。
内腔11的端部设有出水口14，出水口14可以设置在内腔的一端，另一端封闭，封闭端可以设置支撑层和滤膜(如图3)，也可以设置一个密封帽15(如图4)。
如图5所示，上述管式膜元件可以应用在一体式膜生物反应器中，集水盘3固定在反应池2中，管式膜元件1的上端封闭，下端的出水口与集水盘3相连接。集水盘3是一个相对封闭的箱体，如图7所示，其上表面开有孔31，可以与管式膜元件相连接，其侧面通过集水管与抽吸泵相连接。管式膜元件1依靠自身的强度竖直排列，并完全浸没在反应池的污水中。与传统浸没式中空纤维膜过滤方式一致，在负压状态下，滤清水透过有机滤膜层进入内腔，如图6所示，其中的箭头表示水流的方向，汇流到集水盘后被抽入集水管排出，活性污泥则被拦截在生化反应池中。但本发明中，管式膜元件1完全浸没在水中，上端无出水端头，不会象中空纤维膜那样在上端的抽吸端头处产生污泥堵塞的问题。膜元件的下方可以设置曝气管4，通过底部曝气，就可以维持膜表面的常规清洗。
每根膜元件的顶部用密封帽密封，防止抽吸时进入污水，多根膜元件组成膜组件，不同型号的膜组件包含的膜元件数量由100根到1000根不等。