[发明专利]一种流态改善性正渗透膜组件

说明书

本发明提供一种改善正渗透膜内部流态，从而减轻正渗透膜内部浓差极化的改进型正渗透膜组件及其应用，属于水和废水处理技术领域。该正渗透膜组件包括进水口、出水口、正渗透膜、模块化膜组件框架、流态改善折板等结构；驱动液从进水口进入膜组件内，流经三块上下交错且等距间隔的异波折板后，从出水口流出。通过增加内部导流折板，改善了正渗透膜内部流态，从而达到减缓内部浓差极化及膜污染的目的；通过改变外边框设计，使其能同时满足流态改善和多个膜组件的模块化拼接的需求。

技术领域

本发明涉及膜分离领域，具体为一种改善正渗透膜内部流态的结构设计。通过增加内部导流折板，达到改善正渗透膜内部流态，增加流体扰动，减缓内部浓差极化以及膜污染的目的。通过改变外边框设计，使其能同时满足流态改善和多个膜组件的模块化拼接。属于水和废水处理技术领域。

背景技术

近30 年来，将膜分离与生物处理法相结合的膜-生物反应器（Membranebioreactor,MBR）工艺作为一种新型高效的污水处理技术受到了国内外研究机构的广泛关注。目前传统MBR 主要采用外压驱动膜分离过程，如反渗透、纳滤、超滤和微滤。这种外加压力驱动膜分离过程，虽然有其自身优点，但是需要外加压力，即增加了能耗，同时运行过程中常常伴随着严重的膜污染，降低运行效率，而这两点也是制约MBR 在污水处理领域中大规模应用的主要原因。

为解决这一问题，Cornelissen首次提出一种由渗透压作为驱动力的渗透膜-生物反应器（Osmosis membrane bioreactor, OMBR）工艺。这一工艺采用正渗透膜作为分离介质，其分离过程不需要外加压力，即降低了能耗，同时由于较低的运行压力，其膜污染程度相对外加压力膜过程大大减轻。该OMBR 系统对COD 以及NH₄⁺-H的去除率都达到95%以上，出水效果好。此外，正渗透膜较高的水力清洗恢复率以及截留效率也是其他膜分离过程无法比拟的优势。因此，对正渗透膜-生物反应器系统理论及应用技术的研究有望打破传统MBR能耗高、污染重的瓶颈，使其成为解决我国水环境现状的新型高效技术之一。

在OMBR 中，水分子由渗透压较低的污泥混合液一侧通过正渗透膜进入到高渗透压的驱动液中，被稀释的驱动液再通过反渗透或其他物理化学方法分离回收。近些年一些研究结论不仅证明了正渗透膜技术的高效、可行性，并且为正渗透膜技术的应用提供了重要的理论基础。

但是在实际运行中，大量的研究和实践表明，采用渗透压差为驱动力的正渗透的实际水通量要小于理论水通量，这是由浓差极化现象造成的，特别是内浓差极化对正渗透的实际水通量有主导作用。因此，优化膜组件设计，减轻内浓差极化对提高膜通量和推广正渗透膜的应用有非常积极的作用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种流态改善性正渗透膜组件，通过对传统的平板正渗透膜组件进行改造，在内部增加导流折板，增加内部流体的扰动，减轻内浓差极化；同时改变外边框形态，保证内外达到提高产水量的目的。

本发明提出的一种流态改善性正渗透膜组件，包括进水口、出水口、正渗透膜、模块化膜组件框架、流态改善折板、透气孔和联通孔，模块化膜组件框架的顶部两侧设置有进水口和出水口，流态改善折板有3块，垂直布置于模块化膜组件框架内，将模块化膜组件框架内分为四个部分，位于左右两侧的流态改善折板的上部与模块化膜组件框架内顶部相连，且与模块化膜组件框架连接处设置有透气孔，位于中间的流态改善折板的下部与模块化膜组件框架内底部相连，且与模块化膜组件框架连接处设置有联通孔；正渗透膜粘贴于模块化膜组件框架的前后两面；驱动液从进水口依次进入模块化膜组件框架一侧与左侧的流态改善折板组成的空间，左侧的流态改善折板与中间的流态改善折板组成的空间、中间的流态改善折板与右侧的流态改善折板组成的空间、右侧的流态改善折板与模块化膜组件框架另一侧组成的空间，最后从出水口流出。

本发明中，流态改善折板所采用异波折板设计，每块流态改善折板由若干段薄板以60º~120°相交连成。