一种高通量柔性仿生动态膜组件及其制作方法、应用技术

本发明专利技术一种高通量柔性仿生动态膜组件及其制作方法、应用涉及的是一种用于固液分离的高通量柔性仿生动态膜组件及其制作方法和在污水处理生化装置中的应用。结构包括膜组件、阀门、活接、膜架、固定卡；膜组件结构包括若干种多孔材料网或滤布构成的帘片、导流腔、集水管，帘片由若干种多孔材料网或滤布的组合装配而成，并以胶原蛋白修饰膜组件表面，帘片具有长宽尺寸的腔，其中长度方向两边粘合或缝合，宽度方向两边开口，帘片腔中设有柔性导流网格，构成柔性导流腔；将设有柔性导流腔的帘片的两个开口端分别插入两根集水管的槽中，集水管的一端堵封，另一端通过配套的活接和阀门连接到总出水管；膜架上焊有固定卡，集水管分别固定于固定卡上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种高通量柔性仿生动态膜组件及其制作方法、应用涉及的是一种用于固液分离的高通量柔性仿生动态膜组件及其制作方法和高通量柔性仿生动态膜组件在污水处理生化装置中的应用，属于环境、生物及化工领域。
技术介绍
废水处理生化系统从微生物的生长模式分为悬浮生长和固定生长，对于悬浮生长模式的生化系统往往涉及到固液分离，传统方法是利用二沉池的重力沉降作用。膜生物反应器(MBR)是目前生化系统研究的热点，因其具有良好的微生物过滤效果、出水水质高、操作方便、减少占地面积等优势而逐渐工程化应用。MBR中的膜组件根据制备材料分为有机膜和无机膜，根据膜结构有中空纤维膜、平板膜、卷式膜、管式膜等。国内外已经对膜的制备进行了长期大量的研究工作，相继涌现各式样的膜组件，并构造一体式MBR和分置式MBR。一体式MBR靠自吸在膜内外两侧形成负压而达到固液分离效果，出水悬浮固形物含量很低。然而膜的制备价格偏高，膜在使用过程中很容易受到微生物及代谢分泌物的污染，需定期化学清洗，增加了运行成本，并且减缩短膜的使用寿命，这些因素大大限制了MBR的大规模推广应用。动态膜(Dynamic Membrane)是用于研究解决MBR上述问题的一个重要选择，部分学者对其用于废水处理领域的固液分离进行了研究，Kiso(Wat Res，2000，34(17)4143-4150)等采用一定孔径的筛网制作膜组件用于活性污泥中，依靠水位差在筛网表面形成生物动态膜提高出水水质。张捍民(环境科学学报，2005，25(2)249-253)等采用孔径56μm的工业滤布制作膜组件，以PAC预涂，组成预涂动态膜-生物反应器。黄霞(专利技术专利公开号CN1363526A)等采用普通多孔材料等基材构成过滤组件，通过过滤组件在反应器中的水位压差进行固液分离。虽然动态膜的研究取得了一定的进步，但是制作的动态膜组件在生化反应器中处于固定状态，仅仅靠曝气单方面提供膜面错流剪切力，膜污染问题并未解决。
技术实现思路
本专利技术目的是基于上述MBR大规模推广应用的限制因素而设计提供一种高通量柔性仿生动态膜组件及其制作方法、应用。膜组件中帘片以多孔材料网或滤布为基材，由若干种多孔材料网或滤布的组合装配而成，并以胶原蛋白修饰膜组件表面。将膜组件以帘式结构布排浸没于生化反应器中，通过水泵形成膜内负压，在膜表面形成一层均匀致密生物质膜，该层生物质膜从宏观结构上看类似仿微生物细胞膜，具有很强的过滤作用，可以实现生化反应器固液分离。曝气提供膜面错流剪切力，同时本专利技术的膜组件结构中有柔性导流网格和软性集水管而具有柔性结构，可以产生柔性抖动，有效的控制膜表面生物膜的厚度，使得生物膜始终处于动态平衡过程，上述形成的反应器称为柔性仿生动态膜生物反应器。柔性抖动可以破碎气泡，提高曝气利用率，降低能耗。一种高通量柔性仿生动态膜组件及其制作方法、应用是采取以下方案实现一种高通量柔性仿生动态膜组件结构包括膜组件、阀门、活接、膜架、固定卡；膜组件结构包括若干种多孔材料构成的帘片、导流腔、集水管，帘片以多孔材料网或滤布为基材，由若干种多孔材料网或滤布的组合装配而成，并以胶原蛋白修饰膜组件表面，帘片具有一定的长宽尺寸的腔，其中长度方向两边粘合或缝合，宽度方向两边开口，帘片腔中设有柔性导流网格，构成柔性导流腔；集水管上开有槽，视帘片宽度和厚度确定槽的长度和宽度，槽完全凿通管壁，将设有柔性导流腔的帘片的两个开口端分别插入两根集水管的槽中，通过密封胶将集水管槽边与帘片接触处密封，集水管的一端堵封，另一端通过配套的活接和阀门连接到总出水管；膜架上焊有固定卡，集水管分别固定于固定卡上。胶原蛋白来源于动物下脚料等。膜组件中集水管采用硬管或软管。帘片采用筛网、滤布、尼龙网中的一种或多种组合。膜架上焊有固定卡，膜组件的集水管分别固定于固定卡上，膜组件呈垂直帘式，提高了单位生化反应器体积的膜组件装填量。每片膜间隔50-100mm，并且膜组件下100-200mm处布设曝气结构，提供膜面错流剪切力，同时使膜组件产生柔性抖动，有效的控制膜表面生物膜的厚度，使得生物膜始终处于动态平衡过程。柔性抖动可以破碎气泡，提高曝气利用率，降低能耗。膜组件总出水管与水泵连接，通过水泵形成负压，促使生物质膜的形成，宏观结构类似仿微生物细胞膜。生化反应器中添加0.1～1.0％粉末活性炭，既作为微生物挂膜载体，也作为保护膜的材料。一种高通量柔性仿生动态膜组件的制作方法，其特征在于(1)膜组件的制作膜组件结构包括帘片、导流腔、集水管，帘片选用不同规格的多孔材料网或滤布为基材，加工成一定长宽尺寸的腔，其中长度方向两边粘合或缝合，宽度方向两边开口，然后在胶原蛋白液中浸泡，添加0.5～3.0％铬-醛改性剂，反应温度为30～40℃，反应时间为2～6小时，取出晾干，帘片腔中设有柔性导流网格，构成柔性导流腔，在集水管上开槽一条，视帘片宽度和厚度确定槽的长度和宽度，槽完全凿通管壁，然后将设有柔性导流腔的帘片的两个开口端分别插入两根集水管的槽中，插入深度为集水管的半径，通过密封胶将集水管槽边与帘片接触处密封，制作成膜组件；(2)在膜架上附设固定卡，上下两层，同层固定卡的间距50-100mm，上下固定卡间距略小于膜组件长度10-20mm，将上述膜组件按照垂直方向固定于固定卡上，保证膜组件能有一定的弯曲度，而相邻的两片膜组件又不互相接触，膜组件的集水管的一端堵封，另一端通过阀门和活接，连接到总出水管，制成高通量柔性仿生动态膜组件。一种高通量柔性仿生动态膜组件在污水处理生化装置中的应用将若干组高通量柔性仿生动态膜组件固定在膜架上，放入生化反应器中，总出水管与水泵连接，生化反应器中添加0.1～1.0％粉末活性炭，作为微生物挂膜载体和保护膜的材料；在膜架下设有曝气结构，距离膜组件下端100-200mm，通过水泵形成负压，促使生物质膜在帘片表面的形成，同时曝气结构提供膜面错流剪切力，并使得膜组件产生柔性抖动，破坏帘片表面的生物质膜，最终使得生物质膜的形成与脱落达到平衡状态，始终处于动态平衡，构成了柔性仿生动态膜生物反应器。本专利技术以市场普通多孔材料(筛网、滤布、尼龙网等)为基材，来源广泛，价格低廉，经过若干种多孔材料的组合装配而成，并以胶原蛋白修饰膜组件表面。将膜组件以帘式结构布排浸没于生化反应器中，通过水泵形成膜内负压，在胶原蛋白膜表面形成一层均匀致密生物质膜，宏观结构类似仿微生物细胞膜，具有很强的过滤作用，可以实现生化反应器固液分离；曝气提供膜面错流剪切力，同时本专利技术的膜组件结构中有柔性导流网格和软性集水管而具有柔性结构，可以产生柔性抖动，有效的控制膜表面生物膜的厚度，上述过程柔性仿生动态膜。柔性抖动可以破碎气泡，提高曝气利用率，降低能耗。本专利技术膜组件加工简单，造价低廉，无需膜清洗，降低了固定投资和运行成本，具有广阔的市场应用前景。本专利技术一种高通量柔性仿生动态膜组件非常适用于污水生化处理中的活性污泥固液分离。传统的固液分离利用二沉池的重力自沉作用，二沉池的设计增加了占地面积和固定投资，并且污泥需回流，也增加了操作费用。同时二沉池的出水中悬浮固形物的含量往往较高，不利于出水的直接排放。膜生物反应器(MBR)具有良好的固液分离效果，出水水质高，但无论是无机膜还是有机膜都存在成本高、易污染、清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高通量柔性仿生动态膜组件，其特征在于结构包括膜组件、阀门、活接、膜架、固定卡；膜组件结构包括若干种多孔材料构成的帘片、导流腔、集水管，帘片以多孔材料网或滤布为基材，由若干种多孔材料网或滤布的组合装配而成，并以胶原蛋白修饰膜组件表面，帘片具有长宽尺寸的腔，其中长度方向两边粘合或缝合，宽度方向两边开口，帘片腔中设有柔性导流网格，构成柔性导流腔；集水管上开有槽，将设有柔性导流腔的帘片的两个开口端分别插入两根集水管的槽中，通过密封胶将集水管槽边与帘片接触处密封，集水管的一端堵封，另一端通过配套的活接和阀门连接到总出水管；膜架上焊有固定卡，集水管分别固定于固定卡上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈树宝，陈英文，祝社民，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]