[发明专利]平板膜元件用支撑板

说明书

技术领域

本发明是对水处理用平板膜元件中膜支撑板的改进，尤其涉及一种厚度薄且不易变形，以及过滤运行阻力和跨膜压差小的平板膜元件用支撑板。

背景技术

膜 - 生物反应器 (Membrane Bioreactor，MBR)，作为一种新型高效污水处理技术，已成为城市污水和工业废水处理和回用一种很有吸引力和竞争力的选择，并被视为“最佳实用技术 (Best Available Technology)”。平板膜元件是 MBR 反应器的核心元件，而支撑板又是平板膜元件的重要核心部件，支撑平板膜的支撑板如中国专利 CN1676202、CN101541406、CN201534787U、CN201493055U、CN201692771U 等所述，基本采用耐腐性好但刚性相对差的塑料薄板，在其正反面有纵向导流沟槽 ( 常用纵向相间错开 ) ；组件组装是膜元件通过框形支架上宽度两边相间 U 型插槽，将两面覆有平板膜组成的平板膜元件由顶部向下插入各 U 型槽中，即膜片支撑板相间固定，是靠两侧边插入 U 型槽定位。平板膜元件自发明以来，支撑板结构及形成相间定位基本都是如此，再也没有其他形式，组装方式也唯一为上部向下插入式。而实际工程中为使有足够过滤面积，满足大过滤通量需求，膜元件都尽可能采用大尺寸，例如有较常用规格为高1.8×宽0.5米的大平面，并且理论上面积越大越好，但由于受插入水中过滤出水阻力及支撑板强度和刚度、插式组装等限制，此尺寸已经为通用最大尺寸。对于如此大平面，为有效防止使用中受插入水压力及下方曝气冲刷力作用变形，塑料支撑板厚度通常至少在 5.5 － 6.0mm，而且面积增大厚度呈正比增加。此支撑板在实际使用中存在以下不足 ：一是相对较厚的支撑板 (5.5 － 6.0mm)，成为膜元件构成成本第二大因素，其成本约占整片膜元件的 40 － 50%，也是造成膜元件成本较高、推广困难的一个不能忽视的原因，但降低板厚度又会造成刚性不够，不足以使其竖立支撑保持平面 ；二是大平面膜元件是靠侧边定位 ( 插入 U 型槽 ) 保持组成元件要求间距 ( 通常为 7 － 8mm)，对于如此大的平面，即使如此厚的塑料支撑板，仅靠两侧边定位，在实际使用中不可避免会发生变形起翘，变形起翘导致相邻两片膜元件间间距在起翘部位发生变化，特别是间距变小会造成膜元件间气水冲刷不均匀，产生积泥，进而造成膜面堵塞，使得出水通量下降。虽然理论上可以通过增加支撑板厚度克服起翘变形缺点，但由于其占构成成本较高，增厚会造成成本增加较多，更影响膜生物反应器的推广应用 ；其次，支撑板厚度增加，还将减小单位体积内有效过滤面积(相同组件厚度片数减少)，以及重量增加。因此虽然现有支撑板在使用中易变形起翘，但综合各因素实际应用厚度仍以5.5－6.0mm居多，因此上述缺点成为难以克服。平板膜元件支撑板厚成本高，且使用中仍易变形起翘，已成为浸没式平板膜组件使用难以逾越的障碍。

其次，现有竖向远大于宽度的矩形支撑板，过滤出水大都采用单一相间纵向导流凹槽导流至顶部(顶端或顶端侧面)出水，即单一上出水。然而高达1.8米左右(大面积甚至更高 ) 的膜元件，浸没在水中板面上下压力客观上不同，造成上下跨膜压差差异大，为将膜片下部透过膜面出水引导至上部出水口排出，运行必须采用泵抽吸出水，基本不能采用重力压差运行，是造成运行能耗高的一个因素。即使采用抽吸排水，由于水压差不等原因，膜面上下区域抽吸力客观不可能均匀，平面上下各点抽吸力不均匀，极易造成膜面污染程度不一，例如靠近出水口抽吸力大区域，膜面污染严重，远离抽吸出水口膜面污染相对轻，长时间运行使得膜面各区域阻力不均匀，还会缩短膜片使用寿命。单出水口在线化学清洗时，因支撑板下部导流槽中残留过滤水，清洗化学药剂进入膜元件内部时会被稀释，造成实际清洗药液在膜面浓度分布不均匀，有时甚至不能到达所有膜面，导致在线化学清洗不彻底、不全面，不仅影响清洗效果，而且长时间反复清洗不彻底区域造成污染渗入最后不能清洗，使得膜抗污染能力下降，处理出水也下降 ；再就是，膜元件内存在过滤余水，上部灌注药液渗入下部膜面用量大，造成清洗药液浪费，增加了膜在线清洗费用。