[发明专利]覆膜铸砂板式膜组件

说明书

技术领域

本发明属于膜生物反应器技术领域，特别涉及一种覆膜铸砂板式膜组件。

背景技术

膜生物反应器由生物反应池单元和膜分离单元组成，其特点是：处理水质 好、处理水适宜回用；占地面积小，环境适应性高；自动化程度高，容易运行 管理。其应用的规模不断发展，万吨级和几十万吨级的市政污水处理工程已经 出现，其应用数量也越来越大，数以千级的膜生物反应器工程在世界许多国家 和地区得到应用。

膜单元采用的膜材料分为有机膜和无机膜。公知的膜生物反应器大多采用 的是有机膜。有机膜强度差，使用寿命短，是当今阻碍膜生物反应器大规模和 普及应用的一个重要限制性因素和重大技术难题。有机膜大多为石油化工材料 或塑料制成的膜。有机膜存在膜强度不高，膜组件会发生破裂，特别是中空纤 维膜容易出现膜丝断裂。目前市售有机膜的寿命据各生产厂商的技术参数，最 短为1-3年，最长6-10年(高大林.颇尔各种膜技术的比较.清华大学：膜法 水处理技术研讨会，2005：228；The purification company(Norit).X-low recycling of wastewater，Tsing Hua university，China：international symposium on membrane technologies for water and wastewater treatment， 2005：195；郑祥等.膜生物反应器的技术经济分析.给水排水，28(3)，2002： 105-108)。有的膜丝甚至在安装使用后，几个月内就出现膜丝断裂现象。一旦 出现膜的断裂，处理水质将变差。因此，膜的强度差，成为影响膜生物反应器 稳定和可靠性的重大技术问题。当膜损坏的量和程度影响到系统的处理效果， 就需要更换膜组件，这不仅要使污水处理系统停止运行，而且换膜的工程量和 一次性费用都很大，特别是对于较大规模的膜生物反应器工程，换膜产生的问 题就更为复杂，产生的不利影响范围更大。由于有机膜主要以石油化工产品为 原料，每次膜更换等于在消耗大量宝贵不可再生的石油资源，这在石油资源日 益短缺的条件下问题将日显严重。不仅如此，换掉的废旧膜组件又成为难以处 理的有机工业废弃物，给环境造成二次污染和新的负担。即使有机膜材料不是 意外的损坏，这种有机膜生物反应器正常的、周期的膜更换产生的经济和环境 问题也将是巨大的，随着膜生物反应器应用的发展，特别是在大规模市政污水 处理工程中应用的发展，这一问题将更显突出和严重。因此，采用有机膜的膜 生物反应器，膜的强度差严重限制着该技术的大规模和普及性应用。

公知的无机膜主要有金属膜、合金膜、陶瓷膜、玻璃膜、沸石膜、分子筛 膜等。无机膜具有有机聚合物分离膜无法比拟的优点：化学稳定性好，耐酸碱、 耐有机溶剂；机械强度大，寿命长；可以反冲洗；抗微生物的能力强，不与微 生物发生作用；耐高温；孔径分布窄、分离效率高。

但目前商品化的无机膜主要是陶瓷膜。陶瓷膜的研究始于20世纪40年代， 其发展可分为三个阶段。即：用于铀的同位素分离的核工业时期，于20世纪 80年代建成了膜面积达400万平方米的陶瓷膜富集²⁵⁶UF₆工厂；以无机微滤膜 和超滤膜为主的液体分离时期及以膜催化反应为核心的全面发展时期。无机陶 瓷膜的主要制备技术包括：采用固态粒子烧结法制备载体及微滤膜，采用溶胶 -凝胶法制备超滤膜；采用分相法制备玻璃膜；采用专门技术(如化学气相沉 积、无电镀等)制备微孔膜或致密膜。目前已商品化的陶瓷膜的构形主要有平 板、管式和多通道三种。平板膜主要用于小规模的工业生产和实验室研究。规 模应用的陶瓷膜，通常采用多通道构形，即在一个圆截面上分布着多个通道， 一般通道数为7、19和37。由于陶瓷膜的技工工艺复杂、加工难度大，价格昂 贵，每平米造价4000-10000元人民币，因此，无机陶瓷膜分离技术主要在高 附加值的工业项目中应用，如奶业和饮料(葡萄酒、啤酒、苹果酒)业、食品 工业、生物工程、环境工程、化学工业、石油化工、冶金工业等领域，成为苛 刻条件下精密过滤分离的重要新技术。