[发明专利]MBR平板滤膜的自动干化处理系统及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程中污水处理与水资源回用领域，特别涉及一种MBR平板滤膜的自动干化处理系统及其处理方法。

背景技术

膜-生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是一种将高效膜分离技术与传统生物法相结合的新型高效的污水处理工艺，现已成为膜分离技术研究与开发最活跃的项目之一，是一项环境工程污水治理、并实现污水资源化的最新技术。MBR已在世界上许多国家的污水治理项目中代替传统的生物法（活性污泥法）投入使用，包括市政污水处理、工业有机废水处理、城市垃圾场渗漏液处理、家庭排出水处理回用等，目前世界各地已有几十万套MBR装置投入各种应用，其中90%用于市政污水处理，有些发达国家采用MBR工艺处理市政污水的规模已达到日处理市政污水十几万吨(单项工程)。

MBR技术，是膜分离与生物处理相结合的技术，基于活性污泥法中的生物降解过程，去除有机污染物。然而传统的活性污泥法中微生物在出水阶段又需要通过沉淀池进行分离，同时去除水中的固体悬浮颗粒，沉淀池在设计的过程中其主要设计参数便是比表面积，所以沉淀池的占地面积一般都会非常大，通常会占到处理设施总面积的三分之一至一半，且由于沉淀池的工作原理是基于重力沉淀，所以对于微生物的浓度有限制，过高的生物浓度需要更大的沉淀池进行分离，而这显然不现实。

MBR工艺中所引入的膜分离技术，则可以彻底改变这个局面。利用滤膜稳定而高效的分离作用，无需用两沉池进行固液分离，节省了宝贵的土地资源，同时，还可以进一步提高微生物浓度，增强生化降解的处理效果，且由于膜分离本身所具备的高精度过滤的特点，可以分离出水中微小的悬浮颗粒，提高出水水质，满足水资源回收再利用的标准。而这一切，都是基于膜组件良好而稳定的工作。由此可见，MBR工艺的关键部件是膜分离组件（元件），膜元件的核心部分又是起固液分离作用的滤膜。滤膜的品质和性能直接关系到出水的水质及稳定性，其主要性能指标是滤膜表面微孔的孔径和过滤水通量。同样的污水处理量，滤膜的过滤水通量越高则所需的膜组件的数量越少。如何制造出微孔孔径较小(分离效果理想)，过滤水通量大，机械性能稳定，抗污染能力强的滤膜一直是广大有机分离膜制造商研究的问题。

在制造有机高分子分离膜的方法中，相转化法是目前采用最多的制膜方法，其中大部分工业化的相转化法制膜工艺为浸渍凝胶法。其工艺过程为:首先用有机溶剂溶解某高分子聚合物，并加入添加剂（成孔剂、非溶剂等）形成铸膜液；铸膜液经过过滤脱泡后在制膜机的刮槽内用平直的刮刀直接刮到滤膜支撑物，如聚酯无纺布上；随后进入凝胶液中(一般是水作为凝胶液)，高分子聚合物在凝胶过程形成为具有滤孔结构的薄膜，有机溶剂和添加的成孔剂等在凝胶过程中从微孔中被交换、渗出进入水中。

上述制膜过程在实验室中常用玻璃棒或不锈钢刮刀在玻璃板上刮膜，然后将玻璃板放入水槽中凝胶即制成；工业上则用制膜机连续生产，刮膜和凝胶化过程连续进行。随着制膜机滚筒的运动，刮涂有凝胶液薄层的无纺布连续进入凝胶水槽中，在槽中溶剂和非溶剂发生交换，最终导致聚合物凝胶化，在这个过程当中，水常作为非溶剂凝胶浴使用。因此，在以上过程完成之后，膜的表面致密小孔层及后部疏松支撑层的空隙中都有大量的水分存在，这些水分对于膜孔起到了支撑的作用。

采用上述工艺生产的滤膜通常必须在水中存放保存，如脱离水放置，湿膜在自然风干的过程中，会因为孔隙间水分的流失，使整个膜孔结构因失去“支撑”而导致塌陷收缩，丧失了原有的滤膜分离、过滤性能。而采用湿膜保存直到应用只有在实验室中才有可能。在工业上，滤膜的裁剪加工及运输、保存等过程中直接采用湿膜基本上是不可能的，为此而必须对生产的湿膜进行后期的干化处理，变成干膜。因此，滤膜的干化处理同样是生产工艺中一个非常重要的步骤，因为干化处理后的“干膜”当其放入水中重新变成湿膜使用时，其主要性能，即滤膜内部的微孔孔径和水通量必须保持基本不变。

滤膜的干化处理一般是选用某种化学药剂进行浸泡，使该药剂成分进入滤膜的膜孔内，然后进行烘干处理，使水分从滤膜中挥发，直至湿膜变成了干膜。此时药剂中的有效成分对滤膜的微孔起到支撑和“保护”作用，直到重新变成湿膜时让水分再进入滤膜的微孔内。因此干化处理工艺的技术要点是药剂的选择、浸泡方法和烘干技术。目前MBR专用滤膜的干化通常采用浓度为20%~40%的甘油溶液配合两到三种用于杀菌的添加剂，添加剂的主要成分可以为亚硫酸氢钠。在按成品的大小裁剪完之后，通过手工卷绕的方法在溶液缸中浸泡30~40分钟。然后还是通过人工的方法将每一片膜在烘房内晾干，或者通过自然风干或者大型烘干机烘干的。