本发明专利技术提供一种基于低温等离子体技术的低污染型膜分离装置，该装置包括等离子体改性帘式膜组件、生物炭小球、不锈钢丝网骨架和等离子体改性无纺布外罩；等离子体改性帘式膜组件和生物炭小球设置在不锈钢丝网骨架的内部，等离子体改性无纺布外罩罩在不锈钢丝网骨架的外面；等离子体改性帘式膜组件和等离子体改性无纺布外罩经低温等离子体技术改性制成；该低污染型膜分离装置，基于低温等离子体技术对帘式膜组件表面和无纺布外罩表面进行改性引入大量羟基、羰基等亲水性极性基团，使膜表面和无纺布外罩表面的亲水性增强，耐污性能得到提高；在传统基础上，增设不锈钢丝网骨架、等离子体改性无纺布外罩和生物炭小球，制作成本较低，有效减缓膜污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于低温等离子体技术的低污染型膜分离装置，适用于膜生物反 应器，属于水处理
技术介绍
膜生物反应器是将生物处理工艺与膜分离技术相结合而成的一种高效污水处理 技术，是中水回用的热点处理工艺，具有比活性污泥法更强的有机物去除能力，可获得良好 稳定的出水水质；能高效地进行固液分离，出水悬浮物浓度低，可以直接回用，实现污水资 源化；同时还具有剩余污泥量低，占地面积小等优点。在污水排放标准越来越严格和水资 源短缺问题日益突出的背景下，膜生物反应器将成为污水处理和资源化的重要技术途径之 〇 但目前膜生物反应器技术还存在膜污染问题。膜污染是指与膜接触的料液中的微 粒、胶体粒子或溶质大分子与膜存在物理、化学、生化作用或机械作用，在膜面或膜孔内吸 附、沉积，以及微生物在膜水界面的积累，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分 离特性大幅度降低的现象。膜污染使得膜过滤通量下降，操作成本增加，阻碍了该技术的广 泛应用。目前对膜生物反应器膜污染防治的研究主要集中在改进膜材料、改善混合液特性、 优化操作参数、膜的清洗与再生等方面。研究表明，通过以上措施可以有效减缓膜生物反应 器的膜污染，但多数措施还存在工艺复杂、成本较高等缺点。 低温等离子体不同于一般的中性气体，主要由带电粒子支配，受外部电场、磁场和 电磁场的影响，具有独特的光、热、电等物理性质，可以产生多种物理过程和化学反应，并由 此发展形成了各种低温等离子体技术。该技术效率高、占地少、运行费用低、使用范围广，已 在环保、表面处理、显示技术等方面具有广泛应用，并成为近年来研究的热点。【
技术实现思路
】 针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种基于低温等离子体技术的低污染 型膜分离装置，可有效减缓膜污染。本专利技术所采用的技术方案如下： 一种基于低温等离子体技术的低污染型膜分离装置，其特征在于，所述膜分离装置包 括等离子体改性帘式膜组件、生物炭小球、不锈钢丝网骨架和等离子体改性无纺布外罩等。 所述的等离子体改性帘式膜组件设置在不锈钢丝网骨架的内部；所述生物炭小球 分散在不锈钢丝网骨架的内部；所述等离子体改性无纺布外罩罩在不锈钢丝网骨架的外 面，且等离子体改性无纺布外罩的内部和不锈钢丝网骨架的外部紧密接触。 所述等离子体改性帘式膜组件为一体式膜生物反应器所用的传统帘式膜组件经 低温等离子体技术改性制成，帘式膜组件的材质为聚乙烯、聚偏氟乙烯等有机材料。 生物炭小球是由生物炭、粉煤灰、水泥、黄沙、水及胶水等制成，直径为10-15mm，所 添加生物炭小球的总体积占不锈钢丝网骨架内部体积的5-8%。 不锈钢丝网骨架可以是任意形状，如呈球形或正方体形，骨架的直径或边长与帘 式膜组件长度相同；不锈钢丝网骨架由不锈钢丝编成网状，网孔呈圆形或正方形，直径或边 长为l-4mm;所述不锈钢丝的直径为0. 3-1. 2mm。 等离子体改性无纺布外罩形状与不锈钢丝网骨架形状一致，如呈球形或正方 体形，由市售聚丙烯无纺布缝合经低温等离子体技术改性制成，其中无纺布的孔径为 5-50ym〇 其中所述等离子体改性帘式膜组件和等离子体改性无纺布外罩经低温等离子体 技术改性的过程包括如下步骤： (1) 将工作气体通入介质阻挡放电等离子体发生器的放电区； (2) 将介质阻挡放电等离子体发生器接通高压电源；在高压电源的作用下，介质阻挡放 电等离子体发生器中产生低温等离子体，并在工作气体的推动下排出等离子体发生器； (3) 将市售传统帘式膜组件和无纺布外罩放在等离子体发生器的出口处，在低温等离 子体的作用下被改性，形成等离子体改性帘式膜组件和等离子体改性无纺布外罩。 上述步骤（1)或（2)所述的介质阻挡放电等离子体发生器包括不锈钢中心电极、 绝缘介质层和外壳金属电极等；其中不锈钢中心电极位于介质阻挡放电等离子体发生器 的中心，直径为15-21mm，与高压电源的高压端相连；绝缘介质层为石英玻璃管，壁厚为 2-3. 5mm，内径为19-29mm;外壳金属电极材质为导电金属，内径与绝缘介质层的外径相同， 厚度为0.5-1. 3_，与高压电源的地端相连；绝缘介质层与不锈钢中心电极之间为放电区， 放电区长度为240-280mm，绝缘介质层与不锈钢中心电极之间间隙为2-4mm; 上述步骤（1)或（2)所述的工作气体为空气或氧气，工作气体流量为0. 1-0. 14m3/h; 上述步骤（2)所述的高压电源电压为16-30kV、频率为30-60kHz; 上述步骤（3)所述的无纺布外罩是由市售聚丙烯无纺布经缝合制成； 上述步骤（3)所述的低温等离子体改性时间为1. 3-2. 5min; 上述步骤（3)中，采用低温等离子体对无纺布外罩进行改性时，是针对无纺布外罩的外 表面进行改性。 其中所述生物炭小球的制作包括如下步骤： (1) 取粉煤灰、黄沙、水泥和水搅拌，制成粘稠浆体，然后制作成球形基体，其中各成分 重量百分比为水泥25%-40%，粉煤灰30%-40%，黄沙5%-10%，水23%-35%; (2) 将球形基体进行室温下养护； (3) 在球形基体表面涂覆胶水，然后在涂覆胶水的球形基体表面粘上生物炭颗粒，形成 生物炭小球。 上述步骤（1)、（2)和（3)所述的球形基体直径为6_8mm; 上述步骤（2)所述的室温下养护时，相对湿度应大于80%，养护时间为20天左右； 上述步骤（3)所述的胶水可以是聚乙烯醇胶粘剂或聚乙烯醇缩甲醛胶等，胶水用量以 能粘住生物炭颗粒为宜； 上述步骤（3)所述的生物炭颗粒的直径为1-4. 5mm。 工作时，水透过等离子体改性无纺布外罩和不锈钢丝网骨架，经由帘式膜组件成 为出水；绝大多数污泥等悬浮物被等离子体改性无纺布外罩截留；由于帘式膜组件的膜表 面经低温等离子体改性后亲水性增强，少量进入等离子体改性无纺布外罩内部的悬浮物， 也较难在膜表面形成滤饼层；经长时间的运行，若有少量悬浮物在膜表面形成滤饼层，也会 因为生物炭小球的运动、碰撞而脱落。因此，该膜分离装置可以有效减缓膜污染。本专利技术的有益效果是： (1) 在帘式膜组件的周边增设不锈钢丝网骨架和等离子体改性无纺布外罩，大大减少 膜组件周围活性污泥的浓度，降低膜污染的速度； (2) 采用低温等离子体对帘式膜组件和无纺布外罩进行改性，在膜表面和无纺布外罩 表面引入大量羟基、羰基等亲水性极性基团，从而使膜表面和无纺布外罩表面的亲水性增 强，耐污性能得到提尚； (3) 在不锈钢丝网骨架和等离子体改性无纺布外罩内部添加生物炭小球，可以吸附不 锈钢丝网骨架和等离子体改性无纺布外罩内部的活性污泥等悬浮物质，减少膜组件周围悬 浮物质的浓度，降低膜污染的速度；同时生物炭小球会在膜生物反应器内曝气的作用下运 动，当与膜表面接触时，会使膜表面形成的泥饼层脱落，进一步减轻膜污染； (4) 该低污染型膜分离装置，在传统帘式膜组件改性的基础上，增设不锈钢丝网骨架、 等离子体改性无纺布外罩和生物炭小球，制作成本均较低，且能有效减缓膜污染。【附图说明】 图1为基于低温等离子体技术的低污染型膜分离装置主视图。 图2为图1基于低温等离子体技术的低污染型膜分离装置主视图的剖视图； 图中：1.等离子体改性无纺布外罩；2.不锈钢丝网骨架；3.等离子体改性帘式膜本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于低温等离子体技术的低污染型膜分离装置，其特征在于，所述膜分离装置包括等离子体改性帘式膜组件（3）、生物炭小球（4）、不锈钢丝网骨架（2）和等离子体改性无纺布外罩（1）；其中，所述的等离子体改性帘式膜组件（3）设置在不锈钢丝网骨架（2）的内部；所述生物炭小球（4）分散在不锈钢丝网骨架（2）的内部；所述等离子体改性无纺布外罩（1）罩在不锈钢丝网骨架（2）的外面，且等离子体改性无纺布外罩（1）和不锈钢丝网骨架（2）紧密接触；所述不锈钢丝网骨架（2）可以是任意形状，其中不锈钢丝网骨架（2）的直径或边长与帘式膜组件长度相同；所述等离子体改性无纺布外罩（1）形状与不锈钢丝网骨架（2）形状一致。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵如金，于博，龚丽影，王勇，王韦胜，朱凡，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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