專利名稱：一種產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理微濾和超濾技術領域，具體涉及一種浸沒式膜生物反應器(MBR)的平板式膜元件。
背景技術：
根據(jù)研究結論，MBR膜裝置的污堵大部分是由其膜面污泥沉積造成的。臨界通量的概念就是膜裝置運行時污堵和沖刷剝離兩個趨勢相互矛盾、相互平衡的產(chǎn)物，而亞臨界通量(低于臨界通量)運行方式是目前MBR膜裝置運行制約、延緩膜污染的主要方法。但是由于現(xiàn)有技術的膜元件的結構設計不夠合理，膜產(chǎn)水通量分布不均勻，在實際運行過程中，總體處于亞臨界通量運行的膜元件的出水處局部區(qū)域仍然處于超臨界通量(高于臨界通量)狀態(tài)，而其它區(qū)域的膜卻很少產(chǎn)水，有些地方甚至沒有參與工作。目前，浸沒式膜生物反應器(MBR)的膜元件主要有中空纖維和平板式兩種。其中，中空纖維膜的膜絲(產(chǎn)水支管)匯流斷面面積較小，單元膜面積過濾通量沒有特意受到限制，若想在膜絲長度方向達到單元膜面積出水均衡，膜絲長度必須限定在一定范圍內(nèi)，根據(jù)計算和實踐總結，這個要求無法實現(xiàn)。而現(xiàn)有技術的平板膜通常都只具有一至二個總出水嘴，總出水嘴的直徑亦受到基板厚度的制約，如果單元膜面積過濾通量不受限制，總出水嘴不但限制了出水，而且使得總出水嘴的臨近區(qū)域的產(chǎn)水通量過高(超臨界通量)，而遠處區(qū)域的產(chǎn)水通量會逐漸遞減，離出·水嘴最遠的角落甚至可能沒有產(chǎn)水。所以，以往膜元件的結構設計造成MBR裝置的膜污堵呈現(xiàn)以下特點:⑴由于膜通量分布不均，離出水口最近處的膜處于超臨界膜通量運行，使得平板膜最先污堵處為總出水嘴附近區(qū)域，而中空纖維膜最先污堵處位于膜絲連接匯水管的根部；(2)恒量出水的運行方式驅(qū)使膜元件的污堵迅速擴散和蔓延。在局部污堵后，有效過濾面積減少，為了保證其通量恒定，只有增加其它區(qū)域的膜通量才能進行補償，區(qū)域超臨界通量運行和通量分布不均衡的現(xiàn)象更加嚴重，因此造成更為迅速的膜污堵，最后形成災難性膜污堵事故。為了改善和消除這種現(xiàn)象，要么整體降低臨界通量的水平，使所有區(qū)域嚴格處于亞臨界通量運行，這會造成較為嚴重的成本浪費(目前很多工程應用上采取的通量保守取值的辦法，也就意味著實際膜通量無法達到標稱要求)；要么大幅提高曝氣沖刷強度和清洗頻度，這會形成較高的能耗和運行費用。因此，現(xiàn)有技術中亟需一種產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種產(chǎn)水通量均布的平板式月旲兀件。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:一種產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，由基板和設置于該基板前后兩端面的2片膜片構成，2片膜片的周緣與基板連接，2片膜片與基板之間形成封閉的容腔，所述基板的左右兩側設置有兩根產(chǎn)水總管，所述基板均勻設置有多根中空的產(chǎn)水支管，每根產(chǎn)水支管的左右兩個端部均分別延伸至兩根產(chǎn)水總管處，并且每根產(chǎn)水支管的左右兩個端部分別與相應的產(chǎn)水總管連通，產(chǎn)水支管正對于前后兩個膜片在該產(chǎn)水支管的長度方向上均勻設置有多個限流集水孔，限流集水孔的進水端與相應的膜片觸接。一種情況，每根所述產(chǎn)水支管均橫向設置，這些產(chǎn)水支管排成一列。另一種情況，每根所述產(chǎn)水支管均傾斜設置，這些產(chǎn)水支管相互交叉、相互連通呈網(wǎng)狀。作為優(yōu)選，每根所述產(chǎn)水支管與水平面之間的銳角夾角均為45度。工作時，污水在膜片外，產(chǎn)水滲透進膜，通過限流集水孔進入產(chǎn)水支管，并沿著產(chǎn)水支管匯集至兩邊的產(chǎn)水總管。為了達到產(chǎn)水通量更加均衡分布的目的，該膜元件結構還必須滿足下述要求:
第一，需要選擇合適通量的膜材質(zhì)，盡量采用孔徑小、孔隙率大的膜，因為孔徑太大的膜的單元膜面積通量過大，無法得到有效限制，容易產(chǎn)生不均衡問題，而孔隙率小的膜很容易被污堵。膜片的孔徑的最佳范圍為0.1 0.4um，孔隙率要求大于80%。第二，由于膜單位面積產(chǎn)水量遠大于膜元件所需臨界通量，為了限制局部產(chǎn)水量過多，在膜滲透產(chǎn)水進入產(chǎn)水支管前，必須經(jīng)過限流集水孔，限流集水孔的孔徑、數(shù)量以及其與膜面積的比值等參數(shù)與膜單位面積實際產(chǎn)水量相關。實際產(chǎn)水量越高，選取限流集水孔的孔徑越小，數(shù)量密度可以適當放松，膜面積就可以更大。針對0.1 0.4um的微濾膜，最佳限流集水孔孔徑范圍0.5 1_，孔間距3 10_。為了達到產(chǎn)水均衡的要求，一根產(chǎn)水支管上限流集水孔的數(shù)量是有限的，最佳數(shù)量應該在150個以下。第三，具有雙面多個限流集水孔的產(chǎn)水支管截面直徑也有一定的要求，其截面面積要求遠大于限流集水孔的過流面 積，比較合適的比值要求大于20:1，以保證每一個限流集水孔的產(chǎn)水通量基本保持均衡。第四、限流集水孔的過流面積與單元膜過濾面積之比為1/36 1/400，并受到膜通量的制約，膜通量越高，意味著限流集水孔應該越細小，服務的膜面積應該越大；
第五，產(chǎn)水支管的不同位置距離出水端也是有遠近的，若要保持出水平衡，出水可以設計為兩個方向。由于產(chǎn)水支管的任意一點距離兩個方向出水端的距離之和是相同的，我們可以認為其任意位置產(chǎn)水的“距離阻力”總體是相同的，因此就能夠保證其產(chǎn)水均衡。第六、為了保證均衡出水，多排產(chǎn)水支管和產(chǎn)水總管的關系也和上述關系相同，排數(shù)以及產(chǎn)水支管和產(chǎn)水總管截面積比值都需要得到控制。產(chǎn)水支管不要超過200排，而產(chǎn)水支管和產(chǎn)水總管截面積比值應當小于1:10，以保證上下多排產(chǎn)水支管的產(chǎn)水通量之間達到均衡(最大差值〈5% )。第七、多個膜元件排列組合成膜組件，膜組件結構以及后續(xù)工藝的產(chǎn)水通道也應該逐步“擴大”，擗免不均衡現(xiàn)象產(chǎn)生。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明是一種產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，該平板式膜元件可以實現(xiàn)膜面各單元區(qū)域膜產(chǎn)水通量的相對均衡，制約超臨界通量現(xiàn)象的出現(xiàn)，不但有助于提高膜產(chǎn)品臨界通量的整體水平，降低投資成本，也有助于降低能耗，節(jié)約運行費用。


圖1是本發(fā)明的實施例1的正面結構示意 圖2是圖1的B—B向的剖面結構示意 圖3是本發(fā)明的實施例2的正面結構示意 圖4是圖3的D— D向的剖面結構示意圖。在圖中:1_基板；2-膜片；3_產(chǎn)水總管；4_產(chǎn)水支管；5_限流集水孔。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明作詳細描述。實例一
參見圖1、圖2,限流集水孔5的孔徑為Imm,每根產(chǎn)水支管4的截面積為4 mm x 4mm,單根產(chǎn)水支管4的單面的限 流集水孔5的數(shù)量為100個，孔間距為4mm，200根產(chǎn)水支管4均為水平設置，相互平行、相互隔絕，并匯流進入兩邊縱向的總產(chǎn)水管，產(chǎn)水總管3的截面積為 40mmX5m。在具體實施時，采用通用產(chǎn)品，如通過中空板、萬通板與注塑件組裝成基板1，兩片膜片2的周緣采用超聲波、熱熔或膠粘的方式與基板I形成封閉的平板式膜元件。實例二
參見圖3、圖4,限流集水孔5的孔徑為Imm,每根產(chǎn)水支管4的截面積為4 mm x 4mm,單根產(chǎn)水支管4的單面的限流集水孔5的數(shù)量100個，孔間距為4_，產(chǎn)水支管4傾斜設置，100排產(chǎn)水支管相互交叉、相互連通呈“X”網(wǎng)狀，產(chǎn)水支管4沿45度方向連接縱向的產(chǎn)水總管3,產(chǎn)水總管3的截面積為40 mm X 5mm。在具體實施時，采用現(xiàn)有產(chǎn)品，如熱縮冷固加工成型的塑料過濾網(wǎng)與注塑件組裝成基板1，兩片膜片2的周緣采用超聲波、熱熔或膠粘的方式與基板I形成封閉的平板式膜元件。最后應當說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的普通技術人員對本發(fā)明的技術方案進行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術方案的實質(zhì)和范圍。
權利要求
1.一種產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，由基板和設置于該基板前后兩端面的2片膜片構成，2片膜片的周緣與基板連接，2片膜片與基板之間形成封閉的容腔，其特征在于:所述基板的左右兩側設置有兩根產(chǎn)水總管，所述基板均勻設置有多根中空的產(chǎn)水支管，每根產(chǎn)水支管的左右兩個端部均分別延伸至兩根產(chǎn)水總管處，并且每根產(chǎn)水支管的左右兩個端部分別與相應的產(chǎn)水總管連通，產(chǎn)水支管正對于前后兩個膜片在該產(chǎn)水支管的長度方向上均勻設置有多個限流集水孔，限流集水孔的進水端與相應的膜片觸接。
2.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，其特征在于:每根所述產(chǎn)水支管均橫向設置，這些產(chǎn)水支管排成一列。
3.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，其特征在于:每根所述產(chǎn)水支管均傾斜設置，這些產(chǎn)水支管相互交叉、相互連通呈網(wǎng)狀。
4.根據(jù)權利要求3所述的產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，其特征在于:每根所述產(chǎn)水支管與水平面之間的銳角夾角均為45度。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，其特征在于:所述膜片的孔徑范圍為0.1 0.4um，孔隙率大于80%。
6.根據(jù)權利要求5所述的產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，其特征在于:所述限流集水孔的孔徑范圍為0.5 1mm，孔間距為3 10mm，一根產(chǎn)水支管上的限流集水孔的數(shù)量在150個以下。
7.根據(jù)權利要求6所述的產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，其特征在于:產(chǎn)水支管的截面面積與限流集水孔的過流面積的比值大于20:1。
8.根據(jù)權利要求7所述的產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，其特征在于:產(chǎn)水支管的數(shù)量小于200根，產(chǎn)水支管的·截面積與產(chǎn)水總管的截面積的比值小于1:10。
全文摘要
一種產(chǎn)水通量均布的平板式膜元件，由基板和設置于該基板前后兩端面的2片膜片構成，2片膜片的周緣與基板連接，2片膜片與基板之間形成封閉的容腔，所述基板的左右兩側設置有兩根產(chǎn)水總管，所述基板設置有一列橫向的中空的產(chǎn)水支管，每根產(chǎn)水支管的左右兩個端部均分別延伸至兩根產(chǎn)水總管處，并且每根產(chǎn)水支管的左右兩個端部分別與相應的產(chǎn)水總管連通，產(chǎn)水支管正對于前后兩個膜片在該產(chǎn)水支管的長度方向上均勻設置有多個限流集水孔，限流集水孔的進水端與相應的膜片觸接。它可以實現(xiàn)膜面各單元區(qū)域膜產(chǎn)水通量的相對均衡，制約超臨界通量現(xiàn)象的出現(xiàn)，不但有助于提高膜產(chǎn)品臨界通量的整體水平，降低投資成本，也有助于降低能耗，節(jié)約運行費用。
文檔編號B01D63/08GK103239999SQ20131022786
公開日2013年8月14日 申請日期2013年6月8日 優(yōu)先權日2013年6月8日
發(fā)明者吳華, 朱祝培 申請人:上海希沃環(huán)境科技有限公司