用于支承生物膜的膜片組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書涉及廢水處理、膜片生物膜反應(yīng)器，以及用于支承生物膜的可透氣膜片的組件。
【背景技術(shù)】
[0002]在膜片生物膜反應(yīng)器(MBfR)中，膜片用于支承生物膜和將氣體輸送至生物膜。膜片生物膜反應(yīng)器最近由Martin和Nerenberg在〃 The membrane b1film reactor (MBfR)for water and wastewater treatment: Principles, applicat1ns, and recentdevelopments" ( B1resour.Technol.2012)中回顧。膜片曝氣生物膜反應(yīng)器(MABR)是使用含氧氣體的MBfR 的子集。MABR 由 Syron和 Casey 在〃Membrane - Aerated B1films forHigh Rate B1treatment: Performance Appraisal, Engineering Principles, Scale -up, and Development Requirements" (Environmental Science and Technology, 42 (6):1833- 1844, 2008)中回顧。
[0003]美國專利號7，169，295描述了一種帶具有細(xì)中空纖維膜片的模塊的膜片支承的生物膜反應(yīng)器。膜片由成束使用或形成為織物的較密的壁的聚甲基戊烯(PMP)制成。膜片裝在模塊的集管中，以允許含氧氣體供應(yīng)至中空纖維的內(nèi)腔。反應(yīng)器可用于處理廢水。機械、化學(xué)和生物方法用于控制生物膜的厚度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本說明書描述了一種可用于支承生物膜的組件，作為備選稱為纜線。纜線包括多個中空纖維氣體轉(zhuǎn)移膜片。該纜線可選地還包括一個或更多個增強絲。
[0005]纜線可包括多條紗。至少一條紗包括多個氣體轉(zhuǎn)移膜片。至少一條紗沿大體上螺旋形狀的纜線的長度延伸。在一些情況中，纜線具有芯和一條或更多條包覆紗。在一些其它情況中，纜線包括一組編織紗。
[0006]纜線優(yōu)選具有大約0.3mm到2.0mm的范圍中的外徑。氣體轉(zhuǎn)移膜片優(yōu)選具有小于200微米的外徑。氣體轉(zhuǎn)移膜片的圓周的和優(yōu)選為可包繞纜線的最小的圓的圓周的至少1.5倍。在使用中，生物膜覆蓋纜線，且生物膜的外表面大致為圓形。
[0007]模塊可通過將多條纜線裝入至少一個集管中制成。除集管中之外，纜線大體上獨立于彼此。反應(yīng)器可通過將模塊置于適于容納待處理的水的罐中且提供氣體輸送系統(tǒng)而制成。用于處理廢水的過程包括將水給送至罐且將氣體供應(yīng)至模塊的步驟。在使用中，生物膜可覆蓋纜線以形成膜片生物膜組件。
[0008]纜線、模塊、反應(yīng)器和過程可用于處理水，例如，在MBfR中或以MBfR的方式。
【附圖說明】
[0009]圖1為纜線的照片。
[0010]圖2到4為備選纜線的照片。
[0011]圖5為用于制作纜線的機器的簡圖。
[0012]圖6到8為用于制作包括多條纜線的模塊的過程的步驟的簡圖。
[0013]圖9為包括多條纜線的模塊的簡圖。
[0014]圖10為包括圖9的模塊的反應(yīng)器的簡圖。
[0015]圖11到14分別為圖1到4的纜線的示圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1到4和圖11到14分別示出了包括多條紗8的纜線10。至少一條纜線8包括多個中空纖維氣體轉(zhuǎn)移膜片14。作為優(yōu)選，至少一條紗11包括至少一條增強絲34。
[0017]至少一條紗8沿大體上螺旋形狀的纜線10的長度延伸，且可稱為螺旋紗。作為優(yōu)選，至少一條螺旋紗8至少部分地包繞纜線10的其它一條或更多條紗的外側(cè)。
[0018]在圖1到4和圖11到14的纜線10中，紗8布置成提供芯12和一個或更多個包覆物18。包覆物18以總是在另一條紗8外側(cè)的螺旋行進(jìn)。例如，包覆物18可為圍繞芯12，或圍繞一個或更多個其它包覆物18成螺旋，其它包覆物18圍繞芯12成螺旋。唯一的或外包覆物18完全位于纜線10的其它的一條或更多條紗8的外側(cè)。作為備選，螺旋紗8可僅部分地在其它紗或紗8或纜線外側(cè)包覆。例如，兩條或更多條螺旋紗8可圍繞彼此纏繞，或四條或更多條螺旋紗8可編織在一起來形成沒有包覆物18的纜線10。在另一備選方案中，四條或更多條螺旋紗8可圍繞芯12編織在一起。
[0019]各條纜線10均具有多個中空纖維氣體轉(zhuǎn)移膜片14。氣體轉(zhuǎn)移膜片14可定位在芯12中，一個或更多個包覆物18中，或另一條紗8中。氣體轉(zhuǎn)移膜片14優(yōu)選以可稱為氣體轉(zhuǎn)移膜片紗15的多絲紗的形式提供，紗具有多個氣體轉(zhuǎn)移膜片。可選的是，纜線還可具有增強紗16。增強紗具有一條或更多條增強絲34。具有多個氣體轉(zhuǎn)移膜片14和至少一條增強絲34兩者的紗8可稱為氣體轉(zhuǎn)移膜片紗15和增強紗16兩者。
[0020]纜線10的外徑優(yōu)選為大約0.3到2.0mm的范圍。纜線10的外徑可測量為穿過其縱軸線測得的纜線的最大寬度，或測量為纜線10將穿過的最小孔的直徑。在這些測量結(jié)果中忽略了不規(guī)則、缺陷或非重復(fù)折曲。
[0021]一般而言，芯12提供機械強度，限定纜線10的縱軸線，支承任何包覆物18，且還可包括氣體轉(zhuǎn)移膜片14。包覆物18或芯12外的其它紗可完成以下一個或更多個:保護(hù)芯12或另一下覆的紗8，包括氣體轉(zhuǎn)移膜片14，或有助于纜線10的機械強度。
[0022]芯12可由一條或更多條單絲紗或多絲紗制成。多絲紗可包括編織、纏繞或以其它方式組合的絲，或僅成捆或成束集中在一起的絲。多條紗可布置為平行的經(jīng)紗或纏繞、編織或以其它方式組合。例如，芯12可基本上由以下構(gòu)成:單條單絲紗；單條多絲紗；或平行布置或纏繞或編織在一起的大約2到6條單絲或多絲紗的組件。纏繞或編織的紗的組件可為優(yōu)選的，因為組件將比相同外徑的單條單絲柔性更大。芯12通常但不一定包括至少一條增強紗16。芯12可選包括一條或更多條氣體轉(zhuǎn)移膜片紗15。
[0023]包覆物18通常為多絲紗。多絲紗可包括纏繞或以其它方式組合的絲，或僅成捆或成束集中在一起的絲。包覆物18可以以順時針方向螺旋或逆時針方向螺旋包繞芯12。作為備選，纜線10可具有沿各個方向的至少一個包覆物18，或沒有包覆物18。包覆物18可為氣體轉(zhuǎn)移膜片紗15、增強紗16或兩者。
[0024]增強絲34可由任何防水和非生物降解聚合物制成，如，聚乙烯、尼龍或聚酯，優(yōu)選尼龍或聚酯。增強紗34通常為實心的。氣體轉(zhuǎn)移膜片14趨于相對于由普通織物聚合物如尼龍或聚酯制成的增強絲34更貴且較弱。增強紗16可為單絲或多絲紗。在多絲紗的情況中，增強絲34可編織、纏繞或以其它方式組合，或為僅成捆或成束集中在一起的絲?？蛇x的是，紗8可包括與氣體轉(zhuǎn)移膜片14混合的一條或更多條增強絲34。
[0025]氣體轉(zhuǎn)移膜片14優(yōu)選具有500微米或更小的外徑，更優(yōu)選是200微米或更小，可選100微米或更小。中空纖維的中空面積(意思是纖維的內(nèi)腔的截面面積作為其總截面面積的百分比)優(yōu)選至少20%，例如，在20%到50%的范圍中。例如，氣體轉(zhuǎn)移膜片14可具有大約30到70微米的范圍中的外徑，以及大約15到50微米的內(nèi)徑。氣體轉(zhuǎn)移膜片14的壁厚可為20微米或更小。
[0026]氣體轉(zhuǎn)移膜片14優(yōu)選在多絲氣體轉(zhuǎn)移膜片紗15中處理。氣體轉(zhuǎn)移膜片紗15可具有2到200之間，12到96之間，或10到60之間的氣體轉(zhuǎn)移膜片14的獨立絲。用作包覆物18的氣體轉(zhuǎn)移膜片紗15優(yōu)選并未緊密纏繞、編織或卷曲，以允許獨立的氣體轉(zhuǎn)移膜片14在下覆的紗8上擴(kuò)展。氣體轉(zhuǎn)移膜片紗15可由將氣體轉(zhuǎn)移膜片