專利名稱：一種自生動態膜過濾組件的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于水處理的技術領域，特別涉及在自生動態膜-生物反應器工藝中應用的自生動態膜過濾組件。
背景技術：
膜-生物反應器被認為是一種最有發展前景的污水處理工藝。傳統膜-生物反應器所用的膜過濾裝置均采用微濾膜或超濾膜材料加工而成，投資和運行成本均較高，使得這項先進的污水處理工藝難以獲得大規模的推廣應用。為此，以本發明人為主提出了一種自生動態膜-生物反應器的污水處理工藝。自生動態膜是以普通的廉價過濾材料(如尼龍網)為基材，利用生物反應器運行過程中產生的生物物質在基材上自動生成的生物物質層對出水進行過濾。自生動態膜-生物反應器保留了膜-生物反應器的一系列優點并具有其它幾個方面的突出優點。由于自生動態膜基材為普通的廉價過濾材料，因此有望大幅度降低膜-生物反應器工藝的投資和運行成本。(參考文獻1.范彬，黃霞，文湘華，于妍.環境科學，2002，23(6)，51。2.Bin Fan，Xia Huang.SCI.Tch.2002，36，5245-5251)。發明人在此前曾經提出“動態生物膜和活性污泥法協同作用的污水處理方法及裝置”(專利申請號02130897.7)和“應用動態膜對生物反應器混合液進行過濾的方法及裝置”(專利申請號01144189.5)兩項發明專利申請。
目前自生動態膜-生物反應器工藝尚不能用于大型的污水處理工程，因此難以獲得大規模推廣應用。主要問題是尚不能在經濟性的前提下制造大型的自生動態膜過濾組件。自生動態膜-生物反應器工藝要求自生動態膜組件安裝在反應器曝氣池內，因此對單位體積自生動態膜組件的有效過濾面積有較高的要求。自生動態膜過濾組件一般是由豎直放置的平行膜片與集水裝置、支撐裝置等組成。自生動態膜的膜片一般是由兩片動態膜基材與支撐體一起形成的具有內部空腔的片狀。在過濾壓力作用下濾液透過動態膜基材進入內部空腔，然后經由濾液收集裝置流出反應器外。為滿足錯流過濾的要求，自生動態膜膜片之間必須有一定寬度的流道，流道的寬度一般不宜小于3cm。為保證膜片在曝氣池內的裝填密度，自生動態膜的膜片必須很薄，厚度一般不能超過2cm。根據上述工藝特點，大型化的自生動態膜過濾組件需要解決下列關鍵技術問題。
第一，自生動態膜膜片內的支撐和導流問題。膜片兩側的膜基在有過濾壓力時有貼在一起使內部空腔消失或堵塞的趨勢，另外在膜片表面生物質層恢復形成期間，活性污泥有進入內部空腔的趨勢。因此必須采取支撐措施防止膜基貼在一起，并采取措施使進入空腔內的濾液和污泥能夠暢通流入集水裝置。
第二，自生動態膜過濾組件的更新問題和由此帶來的密封問題。自生動態膜膜基需要定期更換。雖然自生動態膜膜基材料造價低廉，但組件中的其它零部件的造價并不低。如果在更新動態膜膜基時同時更換所有組件，勢必使自生動態膜-反應器工藝的經濟性優勢喪失。單獨更新動態膜基需要解決一系列的密封問題。
綜上所述，本發明的目的是提出一種自生動態膜過濾組件的方法和相關自生動態膜過濾裝置，以適應大型污水處理工程的需要。
發明內容
本發明提出一種適應大型污水處理要求的自生動態膜過濾組件的方法和相關裝置，在滿足經濟性和動態膜組件在反應器曝氣池內裝填密度的前提下，全面解決膜片內的支撐導流問題、動態膜基更新問題和有關的密封問題。
本發明所提出的方法是使得自生動態膜過濾組件在使用過程中可以單獨更新自生動態膜基材，采用的技術方案如下將動態膜基材通過縫合或粘結的方法形成成包含袋體和翼邊的濾袋，通過翼邊的作用使得濾袋與集水裝置間易于密封，并使濾袋易于更新。將一整片長方形動態膜基材(如濾網)對折后，通過縫合或粘結的手段形成三邊密封一邊開口的濾袋袋體。也可將兩片大小相同的長方形動態膜基材通過縫合或粘結的手段形成三邊密封、一邊開口的袋體。濾袋的翼邊可以取與袋體相同的材料，也可以取與袋體不相同的其它布狀材料。通過縫合或粘結使濾袋的翼邊圍繞在袋體出水口周圍，翼邊展開后可鋪在一個與濾袋過濾面垂直的平面上。濾袋的結構可以參見附圖3和附圖4。一種實現濾袋與集水裝置間密封的方法是，將集水裝置做成箱體形式，箱體與濾袋連接的一面箱壁可以從箱體上拆下，在可拆下的這一壁上開設槽孔，使得濾袋的袋體可以套進槽孔中并使濾袋的翼邊可以鋪在這個壁的內表面上，用粘結的方法或用密封墊片與螺釘組合的方法使得翼邊完全并且牢固地貼在該內表面上，然后再將拆下的箱壁與箱體合為一體。另一種密封方法是直接將濾袋用與前述類似的辦法密封固定在出水箱的外壁面上，該外壁上開設收集濾袋內濾液的孔。
采用本發明的方法可以獲得以下有益效果通過將自生動態膜基材加工成濾袋并在濾袋上設置翼邊，可以將比較困難的濾袋口與集水裝置間的密封問題轉化成易于實現的濾袋翼邊與集水裝置之間的平面密封問題，便于動態膜基材的更換，降低自生動態膜組件更新的費用。
使用上述濾袋的自生動態膜過濾裝置，其中密集集成一組濾袋，使得單位體積過濾裝置的有效過濾面積足夠大，使得工作時濾袋的兩側面不會緊貼一起，使得進入濾袋內部的濾液能夠被順利收集為出水，并使濾袋之間保持一定距離以便錯流過濾。該裝置的技術方案如下其中包含濾袋、導流片、集水箱和支撐柵。
其中的濾袋如在本發明的方法中所述，一個自生動態膜過濾裝置上有一組濾袋。
其中的導流片由周邊的框架和內部的導流格網組成。導流片的厚度(以框架計)以0.5～1.5cm為宜，但不限定在此范圍，導流格網的厚度小于或等于框架的厚度。導流片可插入濾袋中將袋體繃緊，其內部的導流格網可使濾袋內的流道保持暢通。
其中的集水箱是這樣的結構可以是一種扁的長方體箱，其上設置出水口用于將進入其中的濾液引出。它的一個壁面或相互平行的兩個壁面上開有一組穿透的槽孔，每個槽孔對應一個濾袋。前述的一組導流片可以在槽孔的位置固定在箱體上并呈相互平行狀態。濾袋的袋體套在導流片上后，濾袋的翼邊可以鋪在箱體的內壁面上或外壁面上并用前述的方法密封。如果濾袋密封固定在箱體的內壁面上，則該壁面應可以從箱體上拆下并可重新安裝在箱體上。
其中的支撐柵用于輔助整個過濾組件的支撐及起吊，它是這樣一種片狀結構其上有一組平行的柵孔，每個柵孔內可以插入一個套在導流片上的濾袋。支撐柵可以用板材上開槽的方式形成，也可以用鋼筋焊接和彎制而成。為加強支撐作用，一個支撐柵可有兩個或更多平行的柵片，柵片之間相互連接。
整個裝置安裝時先將一組導流片固定在集水箱上，導流片相互平行，其間的距離(凈空)以1～5cm為宜但不限于此范圍。再將一組濾袋分別套在導流片上，然后將濾袋的翼邊密封固定在集水箱的壁上。如果采取將濾袋的翼邊密封固定在集水箱內壁面的方式，則導流片的固定方式應使集水箱固定濾袋的壁面可以拆下和重新安裝，先將濾袋密封固定在集水箱可拆卸的內壁上，再將該壁安裝到集水箱的箱體上。最后將每個濾袋和導流片的組合體插入支撐柵的柵孔內。
根據上述方案可形成兩種形式的自生動態膜組件。一種形式的自生動態膜組件僅在集水箱體的一側有由濾袋和導流片組成的動態膜片，另一種形式的自生動態膜組件是在集水箱體的兩側均布置有動態膜片。
上述自生動態膜組件的外形是一個長方體，多個這樣的組件可以在水平和豎直方向并排布置，從而滿足不同規模水處理工程對總過濾面積的需要。
通過上述技術方案達到的有益效果是能夠制造適合不同處理量污水處理工程所需的自生動態膜過濾器，單位體積過濾器內的有效過濾面積大，易于安裝和起吊，并且可根據需要單獨更換濾袋，降低自生動態膜-生物反應器工藝的運行費用，使自生動態膜-生物反應器工藝的優勢得以充分發揮，從而推動自生動態膜-生物反應器工藝的大規模應用。
下面結合附圖和實施例對本發明的方法和裝置進一步說明。本發明介紹的實施例是一種在集水箱兩側均布置動態膜片的組件，參照本實施例也易于形成僅在集水箱一側布置動態膜片的組件。
圖1是本發明所提出的自生動態膜過濾組件的安裝總圖。
圖2是圖1的左視圖。
圖3是濾袋1的主視圖。
圖4是圖3的左視圖。
圖5為導流片7的結構示意圖。
圖6是圖5B-B方向示意性剖視圖。
圖7為導流格網的構成示意圖。
圖8是圖7的左視圖。
圖9是導流片和集水箱體安裝在一起的結構圖。
圖10是圖9的左視圖。
圖11是圖10的A-A方向示意性剖視圖。
圖12為濾袋固定板的示意性主視圖。
圖13為圖12的C-C剖視圖。
圖14為支撐柵的示意性主視圖。
圖15為圖14的主視圖。
圖中1.濾袋，2.集水箱體，3.濾袋固定板，4.支撐柵，5.濾袋主體，6.濾袋翼邊，7.導流片，8.導流格網，9.濾袋框架，10.出水口。
實施例過濾面積為80m2的動態膜組件單元具體實施方式
如下。
濾袋1包括濾袋主體5和濾袋翼邊6。取一塊長×寬＝2040mm×1020mm的120目尼龍網，沿長度方向對稱折疊，沿邊沿縫合形成三邊密封一邊開口的濾袋主體5。在濾袋主體5的開口處沿周邊縫合一圈寬度為3cm的濾袋翼邊6。濾袋1展開后如圖3和圖4所示。
導流片7由導流格網8、濾袋框架9組成，結構如圖5、圖6所示。導流格網8為長×寬＝1000mm×900mm的片狀，其中的網格為50mm×50mm，由直徑為2mm的鋼絲焊接而成，其經線和緯線的結合方式如圖7和圖8所示。濾袋框架9的外觀為長×寬＝2120mm×1016mm的矩形，用外徑為8mm的鋼筋彎制和焊接而成。將兩片導流格網7按照圖5和圖6所示焊接在一個濾袋框架9內形成導流片7。集水箱體2的結構如圖9和圖11所示，其外觀為1060mm×100mm×1100mm，壁厚5mm，在其底部的一端按圖9和圖11所示設置出水口10。將導流片7按圖11的示意方式插入集水箱體2內，并固定在集水箱體的壁上。在一個集水箱體內共等距離固定20個導流片7，導流片之間相互平行。
濾袋固定板3的結構如圖12和圖13所示，取一塊1060mm×1100mm×5mm的鋼板，其上等距離開設20個寬為10mm、長為1020mm的槽孔。
將濾袋1的袋體5穿過濾袋固定板3的槽孔，展開濾袋翼邊6并用螺釘和墊片緊壓在固定板3上。每個固定板3上固定20個濾袋1。
將兩個固定了濾袋1的固定板3從集水箱體2的兩側套在導流片7上，每個導流片7對應固定板3上的一個槽孔，然后通過螺栓螺母和橡膠密封墊將固定板3和集水箱體2密封在一起。
最后用兩個支撐柵4分別從集水箱體的兩邊將所有的膜片支撐起來并保持膜片之間的平行。支撐柵4的結構如圖13和圖14所示，由鋼筋焊接而成，圖13中的網格填充部分為插入膜片的位置。
當需要更新濾袋時，將固定板3從集水箱體2上拆下，然后將所要更換的濾袋從固定板3上拆下，更換新的濾袋后按照前述方式重新組裝過濾裝置。
權利要求
1.一種自生動態膜過濾組件的方法，使自生動態膜過濾裝置中的動態膜基材可以單獨更新，其特征是將動態膜基材加工成帶有翼邊的濾袋，濾袋的翼邊包圍在濾袋出水口的周圍并且可以鋪展在與濾袋過濾面相垂直的平面上。
2.一種用于自生動態膜-生物反應器的過濾組件，其特征是包含過濾袋1、集水箱體2、濾袋固定板3、導流片7和支撐柵4。
3.根據權利要求2所述的過濾組件，其特征是由動態膜基材如濾網加工成的過濾袋1包含濾袋主體5和翼邊6，濾袋主體5是一個三邊密封一邊開口的矩形，濾袋翼邊6環繞在濾袋主體5開口的周圍，濾袋翼邊6張開后可鋪在一個垂直于濾袋過濾面的平面上。
4.根據權利要求2所述的過濾組件，其特征是導流片7由周邊的框架9和內部的導流格網8組成。
5.根據權利要求2所述的過濾組件，其特征是一組濾袋導流片7插入集水箱體2內并固定在集水箱體2的壁上，使所有的導流片7互相平行。
6.根據權利要求2所述的過濾組件，其特征是濾袋固定板3上有一組平行的槽孔。
7.根據權利要求2所述的過濾組件，其特征是將濾袋主體5插入濾袋固定板3的槽孔內，再將濾袋翼邊6用墊片和螺釘緊壓在濾袋固定板3上，或者用膠粘劑將濾袋翼邊6粘牢在濾袋固定板3上，接著將濾袋固定板3套在濾袋導流片7上并覆蓋在集水箱體2上。
8.根據權利2所述的過濾組件，其特征是濾袋1、導流片7、濾袋固定板3和支撐柵4可以僅布置在集水箱體2的一側，也可布置集水箱體2的兩側。
全文摘要
一種自生動態膜過濾組件的方法和裝置。通過將自生動態膜基材加工成帶有翼邊的濾袋形式，將濾袋口與集水裝置間的密封問題轉化成易于實現的平面密封問題，使過濾組件中的濾袋易于單獨更換。所提出的自生動態膜過濾組件的裝置由濾袋、導流片、集水箱體、濾袋固定板和支撐柵組成。濾袋插在濾袋固定板的槽孔內，濾袋的翼邊通過固定件壓緊在固定板上。導流片固定在集水箱體上。將濾袋固定板套在導流片上并密封固定在集水箱體上，再用支撐柵支撐使所有的濾袋保持平行。
文檔編號B01D63/00GK1623927SQ200310115568
公開日2005年6月8日 申請日期2003年12月2日 優先權日2003年12月2日
發明者范彬, 欒兆坤, 賈智萍 申請人:中國科學院生態環境研究中心