公布日：2024.12.31
申请日：2024.10.11
分类号：C02F3/12(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)I
摘要
本发明公开了一种MBR过滤器及其集装箱式废水净化系统，所述的MBR过滤器，具有依次平行排布的第一滤膜层、第一布垫层、第一净化水腔层、支撑骨架层、第二净化水腔层、第二布垫层、第二滤膜层组成的多层器件。在多层器件的外围具有塑料材质的围成的密闭边框，在密闭边框的上侧面上具有出水口。所述的滤膜层能够过滤废水，所述的布垫层为碳纤维布，其上可连接电源电极，多个平行排布的相邻MBR过滤器之间形成的电场能够振荡去除过各自滤膜上粘附的污泥。该设备处理废水能力强，滤膜自洁容易，并可以做成移动式一体化废水处理设备。
权利要求书
1.一种MBR过滤器，具有多层器件，在多层器件的外围具有塑料材质围成的密闭边框（4），在密闭边框（4）的侧面上具有出水口（2）；多层器件为依次平行排布的第一滤膜层（5）、第一布垫层（6）、第一净化水腔层（7）、支撑骨架层（8）、第二净化水腔层（9）、第二布垫层（10）、第二滤膜层（11）；所述的滤膜层（5或11）是高分子过滤膜，能够过滤废水获得净化水；所述的支撑骨架层（8）对其他层具有支撑固定作用；所述的净化水腔层（7或9）能够收集透过滤膜层（5或11）的净化水，并从边框（4）上的出水口（2）排放出去；其特征在于：所述的布垫层（6或10）为碳纤维布或碳纤维毡的垫层，一片布垫层（6或10）连接电源的正极（15），另一片布垫层连接电源的负极（16），电源两极的电压大于污泥中大部分污染性化合物的电离所需要的电压、小于36V安全电压。
2.如权利要求1所述的MBR过滤器，其特征在于：所述的过滤膜为PVDC材质。
3.一种权利要求1所述的MBR过滤器的废水处理装置，其特征在于：按照废水进入路线，依次为第一氧化池（17）、或及第二氧化池（18）、滤膜池（19），将废水的微生物氧化降解与废水的过滤功能分开进行；所述的氧化池（17或18）中放置好氧微生物菌种，所述的滤膜池（19）中放置多只平行排布的MBR过滤器（3）；相邻的碳纤维布垫层（6或10）中的一片连接电源的正极（15），另一片连接电源负极（16）；多个电源正极（15）连接在一起，连通总电源的正极；多个电源负极（16）连接在一起，连通总电源负极；多个MBR过滤器（3）形成并联连接形式。
4.如权利要求3所述的MBR过滤器的废水处理装置，其特征在于：相邻的两块过滤器的滤膜层之间构成间距较小的平行板电场A，同一块过滤器的两个滤膜层之间构成间距较大的平行板电场B；平行板电场A的场强大于平行板电场B的场强。
5.如权利要求3或4所述的MBR过滤器的废水处理装置，其特征在于：电控间（20）、氧化池（17或18）、滤膜池（19）、设备间（21）依次设置在集装箱的底板（26）上和外壳内部；电控间（20）具有人员进出口和电控仪表，电控仪表分别具有信号线连通并采集氧化池（17或18）和滤膜池（19）的状态参数，电控仪表分别具有控制线连通并控制进水泵（27）、出水泵（28）、空压泵（29）的启停；设备间（21）具有人员进出口及进水泵（27）、出水泵（28）、空压泵（29）；进水泵（27）通过进水管路连通氧化池（17或18），出水泵（28）通过出水管路（1）连通滤膜池（19），空压泵（29）通过氧化池（17或18）底部的曝气管路（14）连通氧化池（17或18）。
6.如权利要求5所述的MBR过滤器的废水处理装置，其特征在于：氧化池（17或18）与滤膜池（19）的外壁与集装箱的外壳之间，具有保温层，形成夹芯复合材料结构增强废水池壁和集装箱外壳；在保温层中分别埋置有进水管路、出水管路（1）。
发明内容
发明目的：提供一种可灵活移动使用，尤其适合印染废水处理，具有自洁功能的MBR过滤器及其集装箱式废水净化系统。
技术方案：本发明的MBR过滤器，具有依次平行排布的第一滤膜层、第一布垫层、第一净化水腔层、支撑骨架层组成的多层器件；或者，具有依次排布的第一滤膜层、第一布垫层、第一净化水腔层、支撑骨架层、第二净化水腔层、第二布垫层、第二滤膜层组成的多层器件。
在多层器件的外围具有塑料材质（如ABS材质）围成的密闭边框；在密闭边框的上侧面上具有出水口，可连通出水管路。
使用时，MBR过滤器浸没在废水池中，废水池中可有生物活性污泥，其中具有好氧微生物，能够对废水中的有机物进行氧化降解；接着，废水透过滤膜层进行过滤，进入净化水腔层中；有机物被阻挡在滤膜层外，继续被生物活性污泥所降解。然后，形成的净水（或形成可在印染生产线中循环使用的中水）通过出水口排到出水管路中输送出去。
废水池底预置有曝气装置，曝气吹动生物活性污泥，给好氧微生物补给氧气的同时，搅拌污泥，预防污泥积存甚至堵塞滤膜表面。
所述的滤膜层是高分子过滤膜，过滤膜按膜孔的大小从粗到细分为微滤膜(MF)，超滤膜(UF)，纳滤膜(NF)或反渗透膜(RO)。废水废水过滤膜为PVDF等耐腐蚀耐温高分子膜(优选聚偏氯乙烯PVDC，具有较高阻隔性，适合制成选择透过性滤膜；比四氟乙烯降低制造成本，比聚氯乙烯耐热耐老化，同时分子具有较大极性，与电场配合使用，有利于极性有机分子、阴阳离子、阴阳离子团和水分子的运动和与滤膜表面的分离)。
所述的支撑骨架层为非金属材质（不会导电，防止漏电，优选成型性较好性价比较高的ABS材质）。
所述的布垫层，其厚度大于滤膜层，孔径大于过滤膜的孔径，紧贴或紧靠滤膜层，对滤膜层具有内衬或缓冲作用。所述的支撑骨架层对另外两层具有支撑固定作用。
上述MBR滤膜长期使用后表面可能粘附污泥，除了曝气吹出的气泡搅动污泥防止沉淀之外，还有下列自洁方法：所述的布垫层为碳纤维布垫层（碳纤维布或毡，兼具内衬和导电电极的作用），其上可连接电源（周期较大的脉冲直流或交流，另有控制器和电源开关）的一个电极。多块MBR过滤器相邻（相邻的间距小于净化水腔层的厚度）平行排布在废水池中，相邻的碳纤维布垫层分别连接（或者依次间隔设置）电源的正极和负极。多个电源正极连接在一起，连通总电源的正极；多个电源负极连接在一起，连通总电源负极。使得相邻的两块过滤器的滤膜层之间构成间距较小的平行板电场A，同一块过滤器的两个滤膜层之间构成间距较大的平行板电场B；相邻MBR过滤器之间电场（而且，该电场在两滤膜之间，废水或污泥中的电解质不接触电极，不会吸附在碳纤维布或毡垫层的电极表面，保持良好的导电能力）对污泥中电解质离子或离子团的吸附或排斥力大于同一个MBR过滤器中的电场。
由于平行板电场A的场强大于平行板电场B的场强（恒定或振荡，振荡使得正负极频繁交换，阴阳离子及其基团伴随振荡），活性污泥或废水中的阴、阳离子或其基团将在电场的作用下分别向正极或负极移动或者来回振动，使得活性污泥不易积存或者粘附在滤膜的外壁表面。
本发明中，废水池可以为2-3个，按照废水进入路线，依次为第一氧化池、或及第二氧化池（两只串联，进一步氧化降解，增加有机分子降解效果）、过滤池；将微生物氧化与滤膜过滤功能分开进行，使得氧化分解彻底，微生物基本不接触电源电极，保持良好的生物活性。
而且，电场两极的电压（电压能够克服污泥中大部分污染性化合物的电离电势能—电离所需要的电压、小于36V安全电压），在污泥或废水中形成电场或电流，清除积存或者粘附在滤膜上的污泥的同时，促使污泥中的微生物在滤膜池中触电死亡，减小剩余微生物带来的污染。
本发明中，废水池及其控制单元、进水管路、进水泵、出水管路、出水泵、曝气管路、空压泵均可以按照一定位置顺序放置在集装箱外壳中，便于吊装运输，用于不同的场所进行废水处理。废水池中的废水排空后（可以预留少量废水污泥保持微生物活性）空箱吊装，就位后废水进入净化处理。
优选，在不锈钢薄壁废水池与集装箱的外壳之间，预埋有保温层，既保温，又形成夹芯复合材料结构增强废水池壁和集装箱外壳的力学性能，可以减少壁厚，减轻重量。
进一步优选，在保温层中分别埋置有进水管路、出水管路、曝气管路，既隐藏美观，又保护管路防止冬天冻着。进水泵、出水泵、空压泵在设备间露置，便于运转维护。
本发明中，电控间顶部不切割，侧面箱体上开具操作人员进出的门；设备间顶部不切割，侧面箱体上开具操作人员进出的门；氧化池和滤膜池顶部开口，便于安放（可配盖板）。
本发明中，集装箱上方周边具有加高围堰，保护上方添加微生物和维护操作人员的安全；集装箱开口边缘加焊挡水板，防止雨水倒灌进集装箱内。集装箱内部的氧化池和滤膜池的顶部上口做翻边，可与加高围堰用螺栓连接在一起，便于吊装运输或固定连接。
有益效果：集装箱式一体化废水处理设备，具有技术性能稳定可靠，处理效果好，投资省，占地少，维护方便等优点。设备可以连接在汽车上做成移动式一体化废水处理设备，搬运移动方便。
MBR过滤器的比表面积大,过滤膜附着能力强，在同样有机物负荷条件下，对有机物滤过去除率高。
相邻两只MBR过滤器的碳纤维布垫层之间分别连接脉冲直流或交流电源的正负极，其间形成的脉冲电场或者交变电场，使得污泥中的极性物质或者废水中的电解质，受到脉冲或者交变的电场力，引起移动（正离子向负极移动，负离子向正极移动）或者振荡，污泥不易粘附在过滤膜的外表或者容易脱附，避免了污泥颗粒堵塞过滤膜的滤孔，保证滤膜可以长期重复使用。
电控间能够测试控制废水进入的温度，氧化池内的微生物吸附在污泥中，废水中的有机物质成为微生物的营养物质，加上曝气装置补充新鲜空气，微生物存活率高，具有活性污泥法的特征。
（发明人：李继松;刘刚刚;徐良军;徐功林;沈洋洋;陆玉）