用于支承生物膜的膜片组件制造技术

一种用于支承生物膜的缆线具有多条纱。至少一条纱包括多个中空纤维气体转移膜片。至少一条所述纱沿大体上螺旋形状的所述缆线的长度延伸。可选的是，一条或更多条纱可包括一条或更多条增强丝。在一些实例中，增强纱包绕芯。模块可通过将多条缆线装入至少一个集管来制成。反应器可通过将模块置于供有待处理的水的罐中且将气体供应至模块来制造和操作。在使用中，生物膜覆盖缆线来形成膜片生物膜组件。

【技术实现步骤摘要】
用于支承生物膜的膜片组件
本说明书涉及废水处理、膜片生物膜反应器，以及用于支承生物膜的可透气膜片的组件。
技术介绍
在膜片生物膜反应器(MBfR)中，膜片用于支承生物膜和将气体输送至生物膜。膜片生物膜反应器最近由Martin和Nerenberg在"Themembranebiofilmreactor(MBfR)forwaterandwastewatertreatment:Principles,applications,andrecentdevelopments"(Bioresour.Technol.2012)中回顾。膜片曝气生物膜反应器(MABR)是使用含氧气体的MBfR的子集。MABR由Syron和Casey在"Membrane-AeratedBiofilmsforHighRateBiotreatment:PerformanceAppraisal,EngineeringPrinciples,Scale-up,andDevelopmentRequirements"(EnvironmentalScienceandTechnology,42(6):1833-1844,2008)中回顾。美国专利号7,169,295描述了一种带具有细中空纤维膜片的模块的膜片支承的生物膜反应器。膜片由成束使用或形成为织物的较密的壁的聚甲基戊烯(PMP)制成。膜片装在模块的集管中，以允许含氧气体供应至中空纤维的内腔。反应器可用于处理废水。机械、化学和生物方法用于控制生物膜的厚度。
技术实现思路
本说明书描述了一种可用于支承生物膜的组件，作为备选称为缆线。缆线包括多个中空纤维气体转移膜片。该缆线可选地还包括一个或更多个增强丝。缆线可包括多条纱。至少一条纱包括多个气体转移膜片。至少一条纱沿大体上螺旋形状的缆线的长度延伸。在一些情况中，缆线具有芯和一条或更多条包覆纱。在一些其它情况中，缆线包括一组编织纱。缆线优选具有大约0.3mm到2.0mm的范围中的外径。气体转移膜片优选具有小于200微米的外径。气体转移膜片的圆周的和优选为可包绕缆线的最小的圆的圆周的至少1.5倍。在使用中，生物膜覆盖缆线，且生物膜的外表面大致为圆形。模块可通过将多条缆线装入至少一个集管中制成。除集管中之外，缆线大体上独立于彼此。反应器可通过将模块置于适于容纳待处理的水的罐中且提供气体输送系统而制成。用于处理废水的过程包括将水给送至罐且将气体供应至模块的步骤。在使用中，生物膜可覆盖缆线以形成膜片生物膜组件。缆线、模块、反应器和过程可用于处理水，例如，在MBfR中或以MBfR的方式。附图说明图1为缆线的照片。图2到4为备选缆线的照片。图5为用于制作缆线的机器的简图。图6到8为用于制作包括多条缆线的模块的过程的步骤的简图。图9为包括多条缆线的模块的简图。图10为包括图9的模块的反应器的简图。图11到14分别为图1到4的缆线的示图。具体实施方式图1到4和图11到14分别示出了包括多条纱8的缆线10。至少一条缆线8包括多个中空纤维气体转移膜片14。作为优选，至少一条纱11包括至少一条增强丝34。至少一条纱8沿大体上螺旋形状的缆线10的长度延伸，且可称为螺旋纱。作为优选，至少一条螺旋纱8至少部分地包绕缆线10的其它一条或更多条纱的外侧。在图1到4和图11到14的缆线10中，纱8布置成提供芯12和一个或更多个包覆物18。包覆物18以总是在另一条纱8外侧的螺旋行进。例如，包覆物18可为围绕芯12，或围绕一个或更多个其它包覆物18成螺旋，其它包覆物18围绕芯12成螺旋。唯一的或外包覆物18完全位于缆线10的其它的一条或更多条纱8的外侧。作为备选，螺旋纱8可仅部分地在其它纱或纱8或缆线外侧包覆。例如，两条或更多条螺旋纱8可围绕彼此缠绕，或四条或更多条螺旋纱8可编织在一起来形成没有包覆物18的缆线10。在另一备选方案中，四条或更多条螺旋纱8可围绕芯12编织在一起。各条缆线10均具有多个中空纤维气体转移膜片14。气体转移膜片14可定位在芯12中，一个或更多个包覆物18中，或另一条纱8中。气体转移膜片14优选以可称为气体转移膜片纱15的多丝纱的形式提供，纱具有多个气体转移膜片。可选的是，缆线还可具有增强纱16。增强纱具有一条或更多条增强丝34。具有多个气体转移膜片14和至少一条增强丝34两者的纱8可称为气体转移膜片纱15和增强纱16两者。缆线10的外径优选为大约0.3到2.0mm的范围。缆线10的外径可测量为穿过其纵轴线测得的缆线的最大宽度，或测量为缆线10将穿过的最小孔的直径。在这些测量结果中忽略了不规则、缺陷或非重复折曲。一般而言，芯12提供机械强度，限定缆线10的纵轴线，支承任何包覆物18，且还可包括气体转移膜片14。包覆物18或芯12外的其它纱可完成以下一个或更多个：保护芯12或另一下覆的纱8，包括气体转移膜片14，或有助于缆线10的机械强度。芯12可由一条或更多条单丝纱或多丝纱制成。多丝纱可包括编织、缠绕或以其它方式组合的丝，或仅成捆或成束集中在一起的丝。多条纱可布置为平行的经纱或缠绕、编织或以其它方式组合。例如，芯12可基本上由以下构成：单条单丝纱；单条多丝纱；或平行布置或缠绕或编织在一起的大约2到6条单丝或多丝纱的组件。缠绕或编织的纱的组件可为优选的，因为组件将比相同外径的单条单丝柔性更大。芯12通常但不一定包括至少一条增强纱16。芯12可选包括一条或更多条气体转移膜片纱15。包覆物18通常为多丝纱。多丝纱可包括缠绕或以其它方式组合的丝，或仅成捆或成束集中在一起的丝。包覆物18可以以顺时针方向螺旋或逆时针方向螺旋包绕芯12。作为备选，缆线10可具有沿各个方向的至少一个包覆物18，或没有包覆物18。包覆物18可为气体转移膜片纱15、增强纱16或两者。增强丝34可由任何防水和非生物降解聚合物制成，如，聚乙烯、尼龙或聚酯，优选尼龙或聚酯。增强纱34通常为实心的。气体转移膜片14趋于相对于由普通织物聚合物如尼龙或聚酯制成的增强丝34更贵且较弱。增强纱16可为单丝或多丝纱。在多丝纱的情况中，增强丝34可编织、缠绕或以其它方式组合，或为仅成捆或成束集中在一起的丝。可选的是，纱8可包括与气体转移膜片14混合的一条或更多条增强丝34。气体转移膜片14优选具有500微米或更小的外径，更优选是200微米或更小，可选100微米或更小。中空纤维的中空面积(意思是纤维的内腔的截面面积作为其总截面面积的百分比)优选至少20%，例如，在20%到50%的范围中。例如，气体转移膜片14可具有大约30到70微米的范围中的外径，以及大约15到50微米的内径。气体转移膜片14的壁厚可为20微米或更小。气体转移膜片14优选在多丝气体转移膜片纱15中处理。气体转移膜片纱15可具有2到200之间，12到96之间，或10到60之间的气体转移膜片14的独立丝。用作包覆物18的气体转移膜片纱15优选并未紧密缠绕、编织或卷曲，以允许独立的气体转移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于支承生物膜的缆线，包括：/n多条纱，/n其中，/n至少一条所述纱包括多个中空纤维气体转移膜片；以及/n至少一条所述纱大体上以螺旋形状沿所述缆线的长度延伸；/n其中，所述多条纱构造成提供大体上平行于所述缆线的纵轴线沿所述缆线的长度延伸的芯以及包绕所述芯的至少一条螺旋纱，所述芯包括编织在一起的一组多丝增强纱和作为平行于所述增强纱的经纱的解开的多丝气体转移膜片纱，所述气体转移膜片纱平行于所述芯但不与所述增强纱编织，所述包覆物包括解开的多丝增强纱。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于支承生物膜的缆线，包括：
多条纱，
其中，
至少一条所述纱包括多个中空纤维气体转移膜片；以及
至少一条所述纱大体上以螺旋形状沿所述缆线的长度延伸；
其中，所述多条纱构造成提供大体上平行于所述缆线的纵轴线沿所述缆线的长度延伸的芯以及包绕所述芯的至少一条螺旋纱，所述芯包括编织在一起的一组多丝增强纱和作为平行于所述增强纱的经纱的解开的多丝气体转移膜片纱，所述气体转移膜片纱平行于所述芯但不与所述增强纱编织，所述包覆物包括解开的多丝增强纱。


2.根据权利要求1所述的缆线，其特征在于，至少一个螺旋纱至少间断地包绕其它一条或多条纱的外侧。


3.根据权利要求1至权利要求2中的任一项所述的缆线，其特征在于，至少一条螺旋纱连续地包绕其它一条或多条纱的外侧。


4.根据权利要求3所述的缆线，其特征在于，外侧包覆的纱基本上由一条或更多条增强丝构成。


5.根据权利要求1至权利要求2中的任一项所述的缆线，其特征在于，所述缆线包括以顺时针螺旋绕所述芯包绕的增强纱和以逆时针螺旋绕所述芯包绕的增强纱。


6.根据权利要求1至权利要求2中的任一项所述的缆线，其特征在于，至少一条螺旋纱与其它一条或多条纱编织或缠绕。


7.根据权利要求6所述的缆线，其特征在于，所述至少一条螺旋纱与多条其它纱编织。


8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的缆线，其特征在于，所述缆线具有0.3mm到2.0mm之间的外径。


9.根据权利要求1至权利要求8中的任一项所述的缆线，其特征在于，所述气体转移膜片具有200微米或更小的外径。


10.根据权利要求1至权利要求9中的任一项所述的缆线，其特征在于，至少一些所述中空纤维包括无孔或半多孔的层或区域。


11.根据权利要求1至权利要求10中的任一项所述的缆线，其特征在于，至少一些所述中空纤维具有50微米或更小的壁厚。


12.根据权利要求1所述的缆线，其特征在于，所述气体转移膜片的圆周的和为具有所述缆线的外径的圆的圆周的至少1.5倍。


13.一种模块，包括
a)至少一个集管；以及
b)各包括多条纱的多个大体上独立的缆线，其中，至少一条所述纱包括中空纤维气体转移膜片，并且至少一条所述纱大体上以螺旋形状沿所述缆线的长度延伸，所述缆线装入在所述集管中；
其中
c)所述集管具有腔和向所述腔开口的端口；
d)所述缆线从所述集管延伸，所述气体转移膜片的开口端的外表面密封至所述集管，且所述气体转移膜片的内腔经由所述腔与所述端口连通；以及
e)其中，所述多条纱构造成提供大体上平行于所述缆线的纵轴线沿所述缆线的长度延伸的芯以及螺旋地围绕所述芯的两个包覆物，所述芯包括多丝增强纱和多丝气体转移膜片纱，所述增强纱和所述气体转移膜片纱平行于所述芯，所述两个包覆物各个方向一个地各包括多丝增强纱。


14.根据权利要求13所述的模块，其特征在于，所述缆线具有沿其长度的大体上一致的外径。


15.根据权利要求13或权利要求14所述的模块，其特征在于，所述多丝增强纱和所述多丝气体转移纱为解开的纱。


16.一种反应器，包括：
a)包含废水的罐；
b)模块，其位于所述罐中、浸没在所述废水中且具有与气体转移膜片的内腔连通的端口；以及
c)构造成提供气体至所述端口的气体输送系统；
其中，所述模块包括
i)至少一个集管；以及
ii)各包括多条纱的多个大体上独立的缆线，其中，至少一条所述纱包括中空纤维气体转移膜片，并且至少一条所述纱大体上以螺旋形状沿...

【专利技术属性】
技术研发人员：PL科特，SK彼得森，
申请(专利权)人：BL科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US