[发明专利]水藻式中空纤维超滤膜过滤装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型膜分离技术及装置，用于高效去除给水或废水中的悬浮物、有机物、胶体硅、微生物等，涉及膜分离水处理技术领域。

背景技术

目前国内外中空纤维超滤膜的形式主要有以下几种：内压式、加压外压式、抽负压外压式等。这几种形式已广泛应用于各行各业的水处理系统，由于这几种膜结构的形式，导致使用情况受到一定的限制。内压式中空纤维超滤膜对进水水质要求高，这样应用于水处理系统时，通常需考虑澄清+过滤的预处理工艺，致使工程的投资加大，且清洗周期频繁，运行成本过高。加压外压式中空纤维超滤膜，目前应用于水处理领域的材质绝大部分采用聚偏二氟乙烯(PVDF)，该种材质的柔韧性和抗氧化性能均很好，相对于内压式虽然预处理没有内压式中空纤维超滤膜高，但是仍然要求一定的预处理工艺，且存在耐碱性能差的缺陷。抽负压外压式中空纤维超滤膜，整个膜装置浸没在水池中，适用于废污水处理，不需要严格的预处理，通常只需在进水侧设置一格栅，用于拦截来水中大的悬浮物；但由于目前抽负压外压式中空纤维超滤膜通常将中空纤维丝的两端固定，在来水较恶劣的情况下，存在着污染物易沉积在中空纤维丝的两端、膜分离层易脱落、中空纤维丝易断、化学清洗后仍存在着污堵等缺陷。

因以上三种形式的中空纤维超滤膜存在上文所述的不足，导致中空纤维超滤膜在水处理领域受到一定的局限，尤其是废污水处理项目上。基于以上分析，为让中空纤维超滤膜更好适用于水处理领域，并逐渐加大在废水处理方面的应用，提出采用新型水藻式中空纤维超滤膜过滤装置，克服以上缺陷。

发明内容

本发明目的是：提出一种水藻式中空纤维超滤膜过滤装置，尤其是用于高效去除给水或废水中的悬浮物、有机物、胶体硅、微生物等的膜分离过滤装置。本发明目的还在于：在抽负压中空纤维超滤膜的基础上进行了相应改进(包括结构和工艺上)，从而更好地适用于废污水处理上，并延长膜的使用寿命，从而节省运行成本。

本发明的技术方案是：水藻式中空纤维超滤膜过滤装置，将中空纤维丝由两端固定改为一端固定，成水藻漂浮式结构，这样提高了中空纤维超滤抗负荷冲击能力；本发明的改进还包括：中空纤维膜丝内部结构上采用网状支撑，即在超滤膜膜丝分离层下面增加了网状支撑层。增强了强度，降低了中空纤维膜的断丝率，减少了膜脱层的可能性。

本发明的有益效果是：

(1)、一端固定的水藻式中空纤维超滤膜大大降低膜脱层的可能性；两端固定的中空纤维超滤膜，在空气擦洗的过程中，气泡上升的同时拉伸了底部膜丝，导致顶部的膜丝过长，因膜丝的两端固定，进而产生了膜丝摆动显著强烈，最终导致膜分离层从支撑层上脱落下来。

(2)、一段固定的水藻式中空纤维超滤膜降低膜污堵的可能性；两端固定的中空纤维超滤膜在空气不能擦洗到底部沉淀了淤泥，顶(端)部则容易被毛发和一些纤维杂质堵塞。

(3)、水藻式中空纤维超滤膜装置的预处理要求低，仅需在进入装置前设置一粗格栅即可，降低了预处理系统的投资和运行成本。

(4)、水藻式中空纤维超滤膜装置的膜丝由于增加了网状支撑，大大提高膜丝的机械强度；而现有的超滤膜强度相对较差，极易发生断丝现象。

(5)、水藻式中空纤维超滤膜与活性污泥相结合组成膜生物反应器，更好地适用于废污水处理，提高了有机物的降解效率。

具体实施方式

(1)、对原有的中空纤维丝的制作工艺进行改进，增加网状支撑，提高膜丝的机械强度，并做相关的强度试验；

(2)、将原有两端固定的膜组件形式，变更为一端固定的水藻漂浮式膜组件，提高对来水的抗冲击能力，降低膜组件的断丝率，并做相关断丝率测试的试验；在超滤膜膜丝分离层下面增加了网状支撑层系采用聚合物丝编织的网，网格的孔径为0.1-2mm。

(3)、将改进后的水藻式中空纤维超滤膜组件，利用在反渗透系统的预处理上，进行试验，并得出相关的试验数据，其中出水水质的主要指标如下：浊度<1NTU、SDI₁₅<3；变化来水水质，进行试验，经过水藻式超滤膜组件处理后的出水水质稳定；

(4)、将水藻式中空纤维膜组件与活性污泥法相结合，做成膜生物反应器MBR，并进行MBR的试验，得出对COD的去除率>80％；得出吨水电耗为0.15-0.25KW·h/吨水，而常规的MBR运行能耗为0.35-0.8KW·h/吨水，能耗得到大大降低。

(5)、无论是将水藻式中空纤维超滤膜组件使用在给水还是废水处理上，进一步深入研究膜污染机理及其影响因素，探讨实用可行的维持长期稳定运行的膜污染控制措施。