[发明专利]膜生物反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜生物反应器。

背景技术

现有膜生物反应器MBR工艺主要是利用孔径在0.1微米左右、膜丝内径约1mm的微滤膜元件，采用内置浸没式工艺，来分离生物反应后的活性污泥泥水混合物，达到水质净化的目的。浸没式中空纤维膜生物反应器，由于成本优势，占有绝大部分实际应用工程案例，是膜生物反应器工艺的主要应用形态。但在实际工程应用中，中空纤维膜存在着几种明显的技术缺陷：1、纤维丝在剧烈搅拌过程中容易断裂；2、清洗困难，一般需要取出生物反应池专门清洗；3、因为高堆积密度，使纤维丝之间极易被反应池中污泥堵塞，其中膜元件两端膜丝与密封胶结合部的堵塞，是最常见的污泥堵塞。堵塞后，膜通量急剧下降，出水不稳定，容易造成纤维丝断裂，并提高清洗难度。膜堵塞是MBR工艺工程应用的主要障碍之一。

近几年来，借助选择性渗透分离膜的分离手段如超纯化法、反渗透法、气体分离法等已经在众多的领域中获得了应用，而且由适于各种用途的基质物制的分离膜已经投入市场。作为选择性渗透分离膜的基质物，采用过的高分子物包括纤维素型、醋酸纤维素型、聚酰胺型、聚丙烯腈型、聚乙烯醇型、聚甲基丙烯酸甲酯型、聚砜型、聚烯烃型等。其中聚砜型聚合物具有优异的物化性能如耐热性、耐酸性、耐碱性、耐氧化性等，因此近年来研究重点已转向开发其作为医药和工业分离膜的基质物上。

但是，由于聚砜型聚合物是疏水性物质，因此由其制备的选择性渗透分离膜在水润湿性能方面远不如以亲水性聚合物制备的选择性渗透分离膜。

沸石是具有分子尺寸大小的细孔的结晶性铝硅酸盐，由沸石构成的膜，具有根据分子尺寸和形状的差异选择性地使分子通过的性质，因此可作为分子筛而被广泛应用。其中作为水和有机溶剂等的分离膜的用途备受瞩目。然而，作为分离膜发挥功能的沸石膜以单体存在时，并没有足够的机械强度、因此，通常是支撑在由陶瓷等构成的多孔基体上的状态下使用。作为在多孔基体上进行沸石膜成膜的代表性方法，是在以二氧化硅源和氧化铝源为主原料的原料中浸渍多孔基体的状态下，通过水热反应使沸石膜附着于多孔基体表面的合成方法。如果使多孔基体浸渍在含有二氧化硅源和氧化铝源的浆液状原料中，并调整为适当的温度，那么，浆液中的细微沸石种晶成为晶核，沸石成长并形成膜。在多孔基体负载沸石种晶的状态下通过水热反应制造沸石膜的方法本身是公知的(例如，参照特开平7-185275号公报)。在此水热反应法中，把多孔基体浸入过饱和的浆液内时，细微的沸石种晶附着于多孔基体表面并成长为沸石膜，不仅如此，在浆液中成长变大了的沸石结晶也会附着于多孔基体表面，从而，沸石膜成长。这样形成的沸石膜并不具备均一的孔径及膜厚，易于产生针孔(ピンホ一ル)之类的问题。为此，提出了在通过水热反应在多孔基体上合成沸石膜时，预先使陶瓷等多孔基体负载种晶，把浆液中沸石原料的浓度设定得很低的方案。

发明内容

本发明的目的在于提出一种膜生物反应器。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种膜生物反应器，包括反应池和位于反应池内的膜元件，所述膜元件包括内腔和可以透水的筒状支撑层，支撑层的外表面包覆有复合滤膜层，所述内腔的上端封闭，内腔的下端设有出水口，反应池内还设有集水盘与所述膜元件的出水口相连接，集水盘侧面通过集水管与抽吸泵相连接，复合滤膜为包括多孔载体和在该多孔载体表面成膜的沸石薄膜以及在沸石表面形成的聚合物膜，所述多孔载体为陶瓷烧结材料，所沸石薄膜为多孔载体负载沸石种晶的状态下通过水热反应制备沸石薄膜，所述聚合物膜为聚醚砜膜，并涂覆在沸石薄膜上表面，其中，所述聚合物膜的平均细孔径小于所述沸石薄膜的平均细孔径，所述沸石薄膜的平均细孔径小于所述多孔载体的平均细孔径。所述多孔载体的平均细孔径为6-18μm。

此膜生物反应器基本保留了浸没式纤维膜生物反应器原有的优点，膜元件本身具有的高强度，可有效减少膜丝断裂机率，从而延长膜元件的使用寿命。

具体实施方式

实施例1