[实用新型]单管内压式机械循环强制错流固液分离动态膜系统及装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及给水/污水处理技术，尤其涉及一种可减少水力死角的单管内压式机械循环强制错流固液分离动态膜系统及装置。

背景技术

进入21世纪，水处理膜分离技术应用越来越广泛。动态膜分离技术，由于其相对投资成本低，膜污染容易控制，能耗低等优点，成为当前膜研究热点。

动态膜(Dynamic membrane)又可以称为次生膜(second membrane)，是指通过预涂剂或活性污泥在微滤膜、超滤膜或大孔径支撑体表面形成的新膜。动态膜的形成可以减缓微滤膜、超滤膜面堵塞(Block)和膜污染(Fouling)，或提高大孔支撑体的截留能力。动态膜一般分为自生膜和预涂膜两种类型：自生膜仅需要依靠分离的混合液中物质，而预涂膜则需要向分离的水中投加一种或多种专门组分物质，通过直接或预涂循环形成。

可以作为动态膜支撑体的材料和组件形式很多，例如，用有机材料醋酸纤维素、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、烧结聚乙烯(PE)、聚砜(PS)等，以及无机材料烧结陶瓷、烧结金属微粒滤棒等制成的微滤膜或超滤膜，以及大孔尼龙网、不锈钢网或无纺布材料，均可以作为动态膜的支撑体。

一般，由塑料、陶瓷、金属等烧结而成的支撑材料称为多孔材料，不锈钢网、尼龙网、聚乙烯网以及工业滤布、无纺布等支撑材料称为大孔径网。多孔材料与大孔径网对动态膜起到支撑作用，所以称为动态膜的支撑体。

在给水/污水/酿酒行业，给水、污水或酿酒中的往往存在大量的固体颗粒杂质，一般通过固液分离将固体颗粒杂质分离出来。另外，在污水/给水处理过程中，需要向水中投加细小的固体颗粒物质，如活性污泥、粉末活性炭、硅藻土等，这些颗粒物质能吸附水中的有机物质或在表面生长细菌，而起到生化作用。这些颗粒物质完成净化水质的作用之后，又需要将其从水中分离出来，进行固液分离。一般，应用于固液分离的动态膜支撑体需要有以下特点：材料有一定强度，在动态膜形成后不会塌陷；动态膜在冲洗工程中容易脱落；支撑体经久耐用，不会被腐蚀和机械损坏；造价低。

多孔材料的孔径与水中的颗粒物质粒径基本相同，所以这些颗粒间的缝隙就是液体流入的通道。这些通道很曲折，虽然可以保证过滤得精度，但是容易被细小的颗粒物质堵塞；并且这些缝隙也容易滋生细菌，细菌表面的粘稠物质也会阻塞缝隙。有机物制成的滤膜、超滤膜容易被颗粒物质损伤破坏，影响过滤精度。另外，这些缝隙在多孔材料的内部，不容易使用反冲洗、冲洗、刷洗等方法解决缝隙阻塞的问题，通量因此急剧下降，重复使用效率不高。而大孔径网其孔径一般是颗粒物质的十几倍到几百倍。水中的颗粒物质在通过其表面的时候，会产生架桥现象，而被大孔径网截留，不塌陷，并逐步增厚，形成滤饼层(滤膜)。水流则通过形成滤饼层的颗粒物质间的缝隙流过滤饼层，并通过大孔径网，颗粒物质被截留。这一过程与多孔材料的过滤过程很相似，过滤精度取决于颗粒物质粒径的大小。当通量减少到一定程度的时候，就可以进行反冲洗、冲洗和刷洗。滤饼层很容易从大孔径网表面脱落。再经过预涂颗粒物质在大孔径网表面，形成滤饼层，又可以开始下一次过滤过程。滤饼层也即动态膜。因此，根据上述要求，大孔径网更优于多孔材料作为固液分离的动态膜支撑材料。

国家专利局申请号为96229378.4的专利公开了一种饮用水过滤装置，请参阅图1至图2，其分别为国家专利局申请号96229378.4饮用水过滤装置及其滤元的结构示意图。该饮用水过滤装置包括顶盖11、上部为圆柱形、下部为圆锥形的壳体12和安装在其内部的滤元13构成。顶盖11与壳体12用法兰连接。有孔隔板14设置在顶盖11与壳体12之间，滤元13固定安装在有孔隔板14上，滤元13由圆环形顶板15、柱16，钢丝网17、底板18、钢环19牢固连接而成，滤元中柱16呈六角形设置，外面包裹钢丝网17。柱16先由铜环19由内向外张紧，从而钢丝网17也被张紧呈六角形，使钢丝网17在过滤压力下的变形受到限制，然后再将柱16分别与顶板15和底板18固定连接。装置在运转时现在滤元13的钢丝网17上预涂硅藻土浆液，作为滤膜，随后开始水过滤，经过一段时间的滤水后，反向冲洗滤元13上的滤膜，把滤膜冲洗掉，并把滤元也冲洗干净，然后再开始新的预涂-过滤。该饮用水过滤装置采用大孔径的钢丝网作为动态膜的支撑体进行固液分离，能够有效除去水中对人体有害的物质。但是，该装置还存在以下缺陷：