專利名稱：：用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，屬于工業(yè)污水處理和膜分離
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：我國是世界上20個(gè)最缺水的國家之一，年缺水400多億噸，人均水資源不到世界平均水平的1/4，人均淡水量排名僅居世界第108位，且東西、南北分布極不均勻。一方面是嚴(yán)重缺水，另一方面，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大，工業(yè)污水排放量激增，初步估算年污水排放量260多億噸。因此，進(jìn)行工業(yè)污水處理回用研究意義特別重大。膜生物反應(yīng)器(MBR)是膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。它利用微生物的新陳代謝作用對污水中的有機(jī)物進(jìn)行系列化轉(zhuǎn)化，同時(shí)利用膜組件代替生物處理中的二沉池來進(jìn)行固液高效分離。與傳統(tǒng)的工業(yè)污水處理技術(shù)相比，其突出優(yōu)點(diǎn)是1、可去除包括有機(jī)物和懸浮物在內(nèi)的大量雜質(zhì)和病毒、細(xì)菌等，出水水質(zhì)好。2、污泥截留易控制，泥水分離效果好。3、水力停留時(shí)間和固體停留時(shí)間分離，使運(yùn)行更穩(wěn)定。4、占地面積小，特別是浸沒式MBR，占地更小。5、傳質(zhì)效率高、對生物處理起促進(jìn)和強(qiáng)化作用。6、模塊化、易于集成放大、操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等。MBR工藝優(yōu)勢明顯，但耐受性強(qiáng)、抗污染、高水通量、高截留率的MBR濾膜制備問題一直是阻礙其應(yīng)用和發(fā)展的瓶頸問題之一。特別是耐受性和膜污染問題更是MBR可否正常運(yùn)行的致命問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐受性好、抗污染、高通量和高截留率的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，該濾膜適用于工業(yè)污水的處理。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的思路是從膜材料和膜結(jié)構(gòu)研究入手，依據(jù)不同的工業(yè)污水，選擇耐受性好的膜材料，進(jìn)行膜材料親水性調(diào)控和膜孔徑分布調(diào)控，制備出了耐受性強(qiáng)、抗污染、高水通量、高截留率平片濾膜。具體技術(shù)方案如下一種用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，包括如下步驟(1)70100。C下，將聚合物膜材料溶于溶劑中；507(TC下，加入添加劑，攪拌均勻；10-4(TC下，加入致孔劑，攪拌均勻，配置成鑄膜液；其中，聚合物膜材料、溶劑、添加劑和致孔劑四種組分的質(zhì)量百分比分別為5~25%、70~90%、1~10%和04%;(2)步驟(1)得到的鑄膜^經(jīng)過濾和真空脫泡后，將其刮涂在聚酯無紡布上，在空氣中放置一定時(shí)間后，'將其浸入凝膠浴中，在035'C下凝膠固化，制備出平片濾膜。、步驟(1)中，所述的聚合物膜材料為聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚酰亞胺、二i雜萘聯(lián)苯聚醚酮和二氮雜萘聯(lián)苯聚醚砜中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。其寧，聚偏氟乙烯分子量為2060萬，聚丙烯腈分子量為518萬，聚砜分子量為715萬，聚醚酰亞胺分子量為10~40萬，二氮雜萘聯(lián)苯聚醚酮分子量為10-30萬，二氮雜萘聯(lián)苯聚醚砜分子量為10~35萬。步驟(1)中，所述的溶劑為二甲基亞砜、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯垸酮和磷酸三乙酯中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。步驟(1)中，所述的添加劑為吐溫80、聚乙烯基吡咯垸酮、聚乙二醇、超支化聚(胺-酯)、草酸、甲酸、丙酸和氯仿中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。其中，聚乙烯基吡咯烷酮分子量為1~5萬，聚乙二醇分子量為600~40000、超支化聚(胺-酯)分子量為2000-30000。步驟(1)中，所述的致孔劑為丙酮、乙醚和甲醇中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。步驟(2)中，所述的凝膠浴為水、乙醇、丙醇和正丁醇中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。步驟(2)中，所述的在空氣中放置時(shí)間為0150秒。將本發(fā)明制得的膜片和隔網(wǎng)片(吸水通道)組合起來，裝入一定幾何形狀的膜框內(nèi)(如矩形膜框)，密封，即可制備出MBR濾膜片，膜片有效膜面積在0.2~2.0平方米之間。MBR濾膜片的組裝工藝為本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)的常規(guī)技術(shù)。有益效果本發(fā)明的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)。制備出的濾膜兼?zhèn)淠褪苄詮?qiáng)、抗污染、高純水通量、高截留率等特點(diǎn)。將其制成0.25、1.0、1.5平方米MBR系列膜片，用于工業(yè)污水處理，其出水水質(zhì)優(yōu)于《中華人民共和國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB/8978-1996)。具體實(shí)施例方式根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。以下實(shí)施例中所提及的物料的質(zhì)量百分比，即為該物料的質(zhì)量占鑄膜液總質(zhì)量的百分量°實(shí)施例1:聚合物膜材料聚偏氟乙烯(分子量分布25~30萬)，質(zhì)量百分比8.5%;聚丙烯腈(分子量分布9~11萬)，質(zhì)量百分比1.0%;聚醚酰亞胺(分子量分布20~23萬)，質(zhì)量百分比1.0%;二氮雜萘聯(lián)苯聚醚砜(分子量分布；15~18萬)，質(zhì)量百分比0.5%。溶劑N-甲基吡咯垸酮，質(zhì)量百分比65%;四氫呋喃，質(zhì)量百分比15%。將聚合物膜材料置于溶劑中，在80。C下攪拌36h，使其溶解。降溫至6(TC，加入添加劑聚乙二醇(分子量分布6000-8000)，質(zhì)量百分比5%;超支化聚(胺-酯)(分子量分布4000~5000)，質(zhì)量百分比2%;草酸，質(zhì)量百分比1%攪勻。降溫至30'C，加入致孔劑丙酮，質(zhì)量百分比1%，攪勻得到鑄膜液。鑄膜液經(jīng)過濾和真空脫泡后，均勻刮涂在聚酯無紡布上，在空氣中放置40秒后，將其浸入10'C的凝膠浴中凝膠固化，經(jīng)漂洗和后處理，制備得到濾膜。濾膜孔徑分布0.02~0.14nm。25°C、O.lMPa條件下，純水通量1558kg/m2h，7球蛋白截留率93.1%。在食品加工煮菜廢水(pl^6左右)中室溫浸泡100小時(shí)后，其純水通量和截留率無明顯變化。表1、實(shí)施例1中的MBR平片濾膜性能評測結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>將膜片和隔網(wǎng)片組合起來，裝入膜框內(nèi)，膜框外形(長x寬)518mmx300mm、1190mmx518mm、1780mmx518mm。密封，制備出MBR濾膜片。組裝成MBR浸沒式膜組件。將其應(yīng)用于食品加工污水(濁度53NTU;SS:160mg/L;BOD:439mg/L;NH3-N:48mg/L;COD:786mg/L)處理，測試結(jié)果如表1所示。實(shí)施例2:聚合物膜材料聚偏氟乙烯(分子量分布30~35萬)，質(zhì)量百分比7.5%;聚丙烯腈(分子量分布9~11萬)，質(zhì)量百分比2.0%;二氮雜萘聯(lián)苯聚醚酮(分子量分布12~14萬)，質(zhì)量百分比1.0%;二氮雜萘聯(lián)苯聚醚砜(分子量分布15~18萬)，質(zhì)量百分比1.5%。溶劑N-甲基吡咯垸酮，質(zhì)量百分比45%;磷酸三乙酯，質(zhì)量百分比35%。將聚合物膜材料置于溶劑中，在85'C下攪拌36h，使其溶解。降溫至6(TC，加入添加劑吐溫80，質(zhì)量百分比3%;聚乙二醇(分子量分布5000~6000)，質(zhì)量百分比3%;超支化聚(胺-酯)(分子量分布4000~5000)，質(zhì)量百分比1.5%。降溫至30。C，加入致孔劑甲醇，質(zhì)量百分比0.5%，攪勻得到鑄膜液。鑄膜液經(jīng)過濾和真空脫泡后，均勻刮涂在聚酯無紡布上，在空氣中放置40秒后，將其浸入1(TC的凝膠浴中凝膠固化，經(jīng)漂洗和后處理，制備得到濾膜。濾膜孔徑分布0.020.11pm。25°C、O.lMPa條件下，純水通量1358kg/m2h，y球蛋白截留率99.8%。在石化污水(pH=9左右)中室溫浸泡100小時(shí)后，其純水通量和截留率無明顯變化。表2、實(shí)施例2中的MBR平片濾膜性能評測結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>將膜片和隔網(wǎng)片組合起來，裝入膜框內(nèi)，膜框外形(長x寬)518mmx300mm、1190mmx518mm、1780mmx518mm。密封，制備出MBR濾膜片。組裝成MBR浸沒式膜組件。將其應(yīng)用于石化污水(油37.3mg/L;濁度38NTU;SS:41mg/L;BOD:178mg/L;NH3-N:56mg/L;COD:679mg/L)處理，測試結(jié)果如表2所示。實(shí)施例3:聚合物膜材料聚偏氟乙烯(分子量分布30~35萬)，質(zhì)量百分比8.0%;聚醚酰亞胺(分子量分布20~23萬)，質(zhì)量百分比2.0%;二氮雜萘聯(lián)苯聚醚酮(分子量分布12~14萬)，質(zhì)量百分比1.0%;二氮雜萘聯(lián)苯聚醚砜(分子量分布15~18萬)，質(zhì)量百分比1.0%。溶劑N-甲基吡咯烷酮，質(zhì)量百分比60%;磷酸三乙酯，質(zhì)量百分比20%。將聚合物膜材料置于溶劑中，在8(TC下攪拌36h，使其溶解。降溫至6(TC，加入添加劑聚乙二醇(分子量分布4000-5000)，質(zhì)量百分比5%;草酸，質(zhì)量百分比2.0%;超支化聚(胺-酯)(分子量分布4000~5000)，質(zhì)量百分比1.0%。降溫至3(TC，攪勻得到鑄膜液。鑄膜液經(jīng)過濾和真空脫泡后，均勻刮涂在聚酯無紡布上，在空氣中放置30秒后，將其浸入5'C的凝膠浴中凝膠固化，經(jīng)漂洗和后處理，制備得到濾膜。濾膜孔徑分布0.02~0.08nm。25°C、O.lMPa條件下，純水通量1015kg/m2h，牛血清蛋白截留率93.4%。在制藥污水(pH=4左右)中室溫浸泡100小時(shí)后，其純水通量和截留率無明顯變化。表3、實(shí)施例3中的MBR平片濾膜性能評測結(jié)果膜片外框尺寸(mm)(長x寬)518x3001190x5181780x518有效膜面積(m2)0.251.01.5操作溫度rc)5-355-355-35抽吸壓(kPa)101010曝氣(氣水比)20:1-30:120:1-30:120:1-30:1出水量(升/片.天)70-110270-410400-610出水濁度(NTU)<1<1<1出水SS(mg/L)<3<3<3出水BOD的濃度(mg/L)<3<3<3出水NH3-N的濃度(mg/L)<1<1<1出水COD的濃度(mg/L)<96<91<93將膜片和隔網(wǎng)片組合起來，裝入膜框內(nèi)，膜框外形(長x寬)518mmx300mm、1190mmx518mm、1780mmx518mm。密封，制備出MBR濾膜片。組裝成MBR浸沒式8膜組件。將其應(yīng)用于制藥污水(濁度51NTU;SS:352mg/L;BOD:217mg/L;NH3-N:42mg/L;COD:2870mg/L)處理，測試結(jié)果如表3所示。權(quán)利要求1、一種用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于該方法包括如下步驟(1)70～100℃下，將聚合物膜材料溶于溶劑中；50～70℃下，加入添加劑，攪拌均勻；10～40℃下，加入致孔劑，攪拌均勻，配置成鑄膜液；其中，聚合物膜材料、溶劑、添加劑和致孔劑四種組分的質(zhì)量百分比分別為5～25％、70～90％、1～10％和0～4％；(2)步驟(1)得到的鑄膜液經(jīng)過濾和真空脫泡后，將其刮涂在聚酯無紡布上，在空氣中放置一定時(shí)間后，將其浸入凝膠浴中，在0～35℃下凝膠固化，制備出平片濾膜。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于步驟(l)中所述的聚合物膜材料為聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜、聚醚酰亞胺、二氮雜萘聯(lián)苯聚醚酮和二氮雜萘聯(lián)苯聚醚砜中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于聚偏氟乙烯分子量為2060萬，聚丙烯腈分子量為5~18萬，聚砜分子量為7~15萬，聚醚酰亞胺分子量為10~40萬，二氮雜萘聯(lián)苯聚醚酮分子量為10~30萬，二氮雜萘聯(lián)苯聚醚砜分子量為10~35萬。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于步驟(l)中所述的溶劑為二甲基亞砜、四氫呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯垸酮和磷酸三乙酯中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于步驟(l)中所述的添加劑為吐溫80、聚乙烯基吡咯垸酮、聚乙二醇、超支化聚(胺-酯)、草酸、甲酸、丙酸和氯仿中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于聚乙烯基吡咯垸酮分子量為1~5萬，聚乙二醇分子量為600~40000、超支化聚胺/酯分子量為2000-30000。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于步驟(l)中所述的致孔劑為丙酮、乙醚和甲醇中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的凝膠浴為水、乙醇、丙醇和正丁醇中的任意一種或兩種以上任意比例的組合。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述的在空氣中放置時(shí)間為0~150秒。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于工業(yè)污水處理的膜生物反應(yīng)器平片濾膜的制備方法，將聚合物膜材料溶于溶劑中；加入添加劑，攪拌均勻；再加入致孔劑，攪拌均勻，配置成鑄膜液；鑄膜液經(jīng)過濾和真空脫泡后，將其刮涂在聚酯無紡布上，在空氣中放置一段時(shí)間后，將其浸入凝膠浴中凝膠固化，制備出平片濾膜。通過本發(fā)明制備得到的濾膜兼?zhèn)淠褪苄詮?qiáng)、抗污染、高純水通量、高截留率等特點(diǎn)。將其制成0.25、1.0、1.5平方米MBR系列膜片，用于工業(yè)污水處理，其出水水質(zhì)優(yōu)于《中華人民共和國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB/8978-1996)。文檔編號C02F3/12GK101456622SQ200810243970公開日2009年6月17日申請日期2008年12月18日優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日發(fā)明者劉敏忠,強(qiáng)周,李繼定,林陽政,王建春,劍陳申請人:江蘇藍(lán)天沛爾膜業(yè)有限公司;清華大學(xué)