专利名称：一种具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，应用于污水或污泥中微网杂质分离设备，尤其适用于浓度高、粘度大的初沉污泥中气液分离。
背景技术：
微网由于其组件成本低、通量大、取材来源广、动力消耗低、易于清洗等优点在膜分离领域引起了广泛关注。有研究者在污水和污泥中杂质分离预处理技术的开发和应用中采用微网，利用微网孔径小于杂质粒径而大于污泥絮体的原理，成功地实现了剩余活性污泥、初沉污泥中污泥杂质的有效分离。在微网污泥杂质分离设备的开发和应用中，为了使污泥杂质混合液处于完全混合 状态并有效地控制微网污染，往往在微网分离组件的底部辅以曝气装置，并施以较大的曝气强度，尤其在浓度高、粘度大的初沉污泥中，为维持稳定的微网通量，曝气强度远高于传统的膜分离工艺，微网组件单位投影面积的曝气强度高达I. 5^3. Om3/(m2 min)，使得反应器中的气液比很高，而微网又具有孔径大、通量高的特性，使得气液混合流体极易进入微网元件内部，并随微网集水管输出系统，从而导致出泥管道系统和水泵等设备发生汽蚀、转子流量计不稳定难以计数等问题，甚至会发生出水断流。此外，又由于微网的高通量特性，使得微网内外两侧的跨膜压差远远高于传统的平板膜，势必会减少微网元件的有效厚度，从而导致微网污染加重、通量下降、微网使用寿命缩短等问题，直接阻碍了微网污泥杂质分离技术的应用和推广。因此，优选微网元件的高性能材质、提高其抗压能力、研究从源头实现气液分离的方法，成为微网杂质分离技术实现工程化应用和产业化生产的关键所在。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，能够延长微网的运行周期和使用寿命，阻隔气体进入微网元件内部，稳定出水流量，保护水泵等设备及管道系统不被汽蚀，适用于污水或污泥中微网杂质分离设备，尤其适用于浓度高、粘度大的初沉污泥中气液分离。本发明提出的具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，所述微网元件外形为矩形，依次由第一微网过滤面、第一过滤通道、气液分离通道、第二过滤通道和第二微网过滤面叠合而成元件腔体，所述腔体的四周包覆有边条，腔体顶部开孔，该孔连接出流管，所述元件内腔由第一过滤通道、气液分离通道和第二过滤通道组成；所述第一微网过滤面和第二微网过滤面均由微网组成，所述第一过滤通道和第二过滤通道均由网格式或条状支撑板组成，所述气液分离通道由开孔板、集液槽和小孔组成，2块开孔板之间沿垂直方向开有集液槽，开孔板上开有水平或倾斜向下的小孔，所述小孔与集液槽连通；气液混合流体在液位差或外界抽吸力的作用下，大于微网孔径的颗粒物被截留在微网外表面，小于微网孔径的颗粒物及滤液透过微网，进入元件内腔；在第一过滤通道和第二过滤通道的导流作用下，气液混合流体穿过支撑板，到达气液分离通道的外侧，部分过滤液通过开孔板上的水平小孔或倾斜向下的小孔进入集液槽，得到分离液，而混合液中气体则被阻隔在开孔板外侧，并形成向上的气流，在元件腔体上部汇集，并重新穿第一过滤液通道和第二过滤通道、透过第一微网过滤面和第二微网过滤面，回到外部环境中；而分离液在集液槽的导流作用下，通过元件腔体顶部的出流管排至体系外。本发明中，所述微网的材质可以为涤纶、锦纶、尼龙、筛絹或钢丝网等具有一定光洁度、机械强度和均匀孔径的材质。本发明中，所述开孔板上开有水平方向或倾斜向下的小孔，孔密度小于10%。本发明中，所述第一过滤通道2和第二过滤通 道11上的支撑板5采用PVC或ABS，网格状支撑板5的网格边长为0. 5-5cm，条状支撑板5的间距为0. 5_5cm。本发明中，所述的气液分离通道3材质为PC或PVC。本发明根据微网孔径的大小，在外界压力的驱动下，大于微网孔径的颗粒物被截留，而小于微网孔径的颗粒物及滤液进入元件内腔，内腔有滤液通道和气液分离通道；滤液通道为网格状或条状支撑板，能承受微网两侧较高的跨膜压差，并具有滤液导流的作用；气液分离通道由两片开孔板和导流槽组成，导流槽把开孔板分隔成一系列条状集液槽。气液混合流体进入微网后，穿过网格状或条状支撑板，部分过滤液在抽吸力的作用下通过开孔板上的水平小孔或倾斜向下的小孔进入集液槽，并通过微网元件顶部与集液槽连通的集水管流出，而混合流体中的气体遇到开孔板时，由于气体密度小，小孔阻力大，从而被阻隔在开孔板外侧，并在浮力的作用下，沿开孔板外壁上升，在微网元件上部汇集，当累积到一定程度后，在气体的挤压作用下，重新穿过滤液通道、透过微网过滤面，回到外部环境中。整个微网元件为半封闭式结构，通过微网网孔和元件顶部的集水管与外界连通。本发明具有以下优点
(I)本发明微网元件适用于污水或污泥中微网杂质分离设备，尤其适用于浓度高、粘度大的初沉污泥中气液分离。(2)本发明微网元件可根据分离物料的粒径及处理要求，灵活选择微网材质和孔径，具有高通量、易清洗的特性。(3)本发明微网元件具有气液分离的功能，能有效分离气水混合液，稳定出流量，保护水泵等设备及管道系统不被汽蚀。(4)本发明微网元件内腔设置网格状或条状支撑板，具有较强的耐压能力，能承担较高的跨膜压差，维持稳定的微网通量。(5)本发明微网元件易于制造、安装及拆卸，且微网取材来源广，投资省。
图I是本发明微网元件的结构示意 图2是本发明微网元件中气液分离通道的示意 图3是微网元件实现气液分离的原理 图中标号1为第一微网过滤面，2为第一过滤通道，3为气液分离通道，4为微网，5为支撑板，6为开孔板,7为集液槽,8为出流管,9为边条,10为小孔,11为第二过滤通道，12为第二微网过滤面。
具体实施例方式下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。如图I 一图3所示，本发明微网分离元件外形为矩形，由第一微网过滤面I、第一过滤通道2、气液分离通道3第二过滤通道11和第二微网过滤面12构成，四周辅以边条9通过粘结剂组装而成，微网元件顶部开小孔设置出流管8 ;第一微网过滤面I和第二微网过滤面12均由微网4组成，第一过滤通道2和第二过滤通道11由网格状或条状支撑板5组成，气液分离通道3由2块开孔板6和一系列集液槽7组成，开孔板6上开有水平小孔或倾斜向下的小孔10。首先，气液混合流体在外界压力的驱动下，大于微网孔径的颗粒物被截留在微网外表面，而小于微网孔径的颗粒物及滤液则透过微网4，进入微网元件内腔；内腔有第一过滤通道2、气液分离通道3和第二过滤通道11，在第一过滤通道2和第二过滤通道11的导 流作用下，气液混合流体穿过网格状或条状支撑板5，到达气液分离通道3的外侧，部分过滤液通过开孔板6上的水平小孔或倾斜向下的小孔10进入集液槽7，得到分离液，而混合液中气体则被阻隔在开孔板6外侧，并形成向上的气流，在微网元件上部汇集，并重新穿过第一过滤通道2和第二滤液通道11、透过第一微网过滤面I和第二微网过滤面12，回到外部环境中；而分离液在集液槽7的导流作用下，通过微网元件顶部的出流管8排至体系外。实施例I :
在微网污泥杂质分离设备处理剩余活性污泥中使用本发明，污泥浓度10g/L，杂质浓度1.2g/L，微网材质选用40目涤纶网，采用穿孔管曝气，气水比1:1，微网通量为500L/(m2 h),稳定运行一个月。实施例2
在微网污泥杂质分离设备处理初沉污泥中使用本发明，污泥浓度50g/L，杂质浓度5g/L，微网材质选用40目涤纶网，采用穿孔管曝气，气水比5:1，微网通量为300L/(m2 h)，稳定运行20d。实施例3
在微网污水杂质分离设备处理城市生活污水中使用本发明，杂质浓度170mg/L，，微网材质选用80目涤纶网，采用穿孔管曝气，气水比2:1，微网通量为I. 5m3/(m2 h)，稳定运行15d。
权利要求
1.ー种具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，其特征在于所述微网元件外形为矩形，依次由第一微网过滤面、第一过滤通道、气液分离通道、第二过滤通道和第二微网过滤面组合而成的元件腔体，所述腔体的四周包覆有边条，腔体顶部开孔，该孔连接出流管，所述元件内腔由第一过滤通道、气液分离通道和第二过滤通道组成；所述第一微网过滤面和第二微网过滤面均由微网组成，所述第一过滤通道和第二过滤通道均由网格状或条状支撑板组成，所述气液分离通道由开孔板、集液槽和小孔组成，2块开孔板之间沿垂直方向开有集液槽，开孔板上开有水平或倾斜向下的小孔，所述小孔与集液槽连通；气液混合流体在液位差或外界抽吸カ的作用下，大于微网孔径的颗粒物被截留在微网外表面，小于微网孔径的颗粒物及滤液透过微网，进入元件内腔；在第一过滤通道和第二过滤通道的导流作用下，气液混合流体穿过支撑板，到达气液分离通道的外侧，部分过滤液通过开孔板上的水平小孔或倾斜向下的小孔进入集液槽，得到分离液，而混合液中气体则被阻隔在开孔板外側，并形成向上的气流，在元件腔体上部汇集，并重新穿第一过滤液通道和第二过滤通道、透过第一微网过滤面和第二微网过滤面，回到外部环境中；分离液在集液槽的导流作用下，通过元件腔体顶部的出流管排至体系外。
2.根据权利要求I所述的具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，其特征在于所 述微网的材质为涤纶、锦纶、尼龙、筛絹或钢丝网中任ー种。
3.根据权利要求I所述的具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，其特征在于所述开孔板上开有水平方向或倾斜向下的小孔，孔密度小于10%。
4.根据权利要求I所述的具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，其特征在于所述第一过滤通道和第二过滤通道上的支撑板采用PVC或ABS，网格状支撑板的网格边长为0.5_5cm,条状支撑板的间距为0. 5_5cm。
5.根据权利要求I所述的具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，其特征在于所述的气液分离通道材质为PC或PVC。
全文摘要
本发明涉及一种具有气液分离功能的高通量、耐压微网元件，应用于水中或污泥中微网杂质分离设备，尤其适用于浓度高、粘度大的初沉污泥中气液分离。其外形为矩形，外表面为微网过滤面，内腔为滤液通道和气液分离通道，为半封闭式结构。内腔的滤液通道为网格状或条状支撑板，气液分离通道由开孔板和导流槽组成，导流槽把开孔板分隔成一系列条状集液槽，气液混合流体经过开孔板后被分离，过滤液在集液槽内汇集，并通过微网元件顶部与集液槽连通的小孔流出；而气液混合流体中的气体则被开孔板阻隔，重新穿过滤液通道、透过微网过滤面，回到外部环境中。本发明微网元件易于制造、拆卸、过滤通量大，且设置支撑板可耐外界高压，并具有分离气液混合流体的功能。
文档编号C02F1/44GK102951703SQ201210439120
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者藏莉莉, 王荣生, 梅晓洁, 蒋玲燕, 王志伟, 杜兴治, 祝超伟, 狄翰娴, 魏海娟 申请人:同济大学, 上海城投污水处理有限公司白龙港污水处理厂, 上海子箴环保设备有限公司, 中国环境科学研究院