技术领域
[0001] 本发明涉及水处理过滤介质领域，具体是一种超薄软片膜组件。
相关背景技术
[0002] 目前，用于过滤污水池的过滤膜通常有两种；第一种为PVDF材质，厚度为100‑150um，第二种为PVDF材质，厚度为40‑100um；第一种可以依靠本身膜厚支撑，在形成软皮膜组件时，可以以过滤膜‑格网‑过滤膜的无支撑板结构存在，而第二种因相较于第一种厚度偏薄，在形成软皮膜组件时，需要在中间设置支撑板，形成过滤膜‑格网‑支撑板‑格网‑过滤膜的内支撑结构。
[0003] 以上两种过滤膜组件的共性缺点问题就是过滤膜厚度过厚，对过滤形成阻力，从而造成抗污染能力和能耗上得浪费。
[0004] 虽然已知超薄过滤膜例如聚烯烃基底膜也具有过滤功能，但污水池往往含有颗粒杂质，在曝气搅动作用下，会冲击过滤膜表面，颗粒杂质擦伤过滤膜表面，影响过滤效果，造成过滤膜微孔结构的损害，严重甚至导致部件的报废，因而行业内普遍认为超薄过滤膜并不适用污水池处理环境中。
具体实施方式
[0024] 在描述之前，应当理解，不应将在说明书和所附权利要求书中使用的术语解释为限于一般的词典含义，而应当根据允许本发明人为了最好的解释而合适地限定术语的原则，基于对应于本发明的技术方面的含义和概念进行解释。因此，在此提出的描述仅是为了说明目的而优选的例子，不是为了限制本发明的范围，因此，应当理解，可以在不背离本发明的精神和范围的情况下作出其它的等价物和修改。
[0025] 如图1所示，本发明的覆膜板10位于超薄软片膜组件的最外侧，超薄软片膜20覆盖在覆膜板10上，超薄软片膜组件即使不使用中间支撑层，仍然可以保持超薄软片膜20在污水池内的“强韧”状态，且避免因为水的拉力而粘结；如图2所示，本发明覆膜板10的外围框11，当曝气由污水底部上升，吹卷水流带动颗粒运动时，外围框11能够减缓水流速度，同时阻碍颗粒虽水流切向超薄软片膜20，造成超薄软片膜20微孔结构的破坏，使得超薄软片膜组件始终保持高通量、出水浊度小于1NTU的优良水平。如实施例一至八与对比例一至四所示，实施例一至八均使用厚度低于10um的超薄软片膜20，能够在污水池、废水池中稳定运行，且接触角远低于对比例二、四，得到的产水流量处于1.22‑1.75L/h、出水浊度均低于
1NTU，性能高于市场流通水平；如对比例一、三所示，将超薄软片膜20简单置换到常规结构上时，由于超薄软片膜20低于10um的厚度，韧性强度低，无法在污水池、废水池的颗粒环境中长期运行，出现破膜现象。
[0026] 为进一步提高过滤性能水平，本发明的超薄软片膜20可紧贴覆盖且周身固定在覆膜板10上，控制超薄软片膜20如图6‑7所示，处于紧绷状态(平整有弹性，无褶皱)，具体的拉伸强度为10‑50N之间，如实施例一至八所示，当拉伸强度低于10N时，超薄软片膜20在超薄软片膜组件内处于如图8‑9所示的松弛状态，从而影响产水流量处于1.50L/h以下、出水浊度高于0.90NTU，当拉伸强度高于50N时，超薄软片膜20微孔过于拉伸，影响产水流量处于 1.50L/h以下、出水浊度高于0.90NTU，而当拉伸强度控制在10‑50N时，超薄软片膜20具有适当的“韧性”，处于污水池中，在远低于PVDF膜的超薄状态、接触角低于80°的低能耗下，超薄软片膜20仍然能够保持过滤性能，且达到产水流量1.60‑1.75L/h的高通量、出水浊度0.65‑
0.73NTU的高过滤性能。
[0027] 本发明所指的超薄软片膜20为聚烯烃膜，聚烯烃膜可以列举的有PP膜及其亲水改性膜、PE膜及其改性膜亲水层的单层或复合多层微孔薄膜，聚烯烃膜的厚度能够达到低于10um的超薄程度；关于PP膜或PE膜的亲水改性，本发明并不做限制，只要能够达到在聚烯烃膜表面形成亲水层的即可，具体可以列举例如聚乙烯吡咯烷酮、聚亚烷基二醇、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚丙烯酸、聚砜系等进行亲水改性，亲水改性后的超薄软片膜20因相较于聚烯烃膜的亲水性增加，制得的超薄软皮膜的产水流量方面的性能，相应会提高。
[0028] 关于覆膜板10的具体结构，如图2所示，覆膜板10包括外围框11或外围框11以及设置在外围框11框内区域的加强桥14，出水口可设置在组件任意位置，只要能够出水即可；又或者如图1所示，覆膜板10包括外围框11、内框12、连接桥13，内框12位于围框11框内区域，外围框11与内框12通过至少一个连接桥13连接，内框12框内区域即为出水区，内框12可以设置在外围框11框内区域的中心位置或任意其它位置，设置在中间出水更均匀，阻力更小，进而相对应的抽水泵功耗更低，此外，中间出水更好固定，对超薄软片膜20的支撑效果最好；加强桥14或连接桥13的横截面形状可以为“一”字形、“十”字形、“#”字形、“＝”字形中的任意一种；相较于只设置外围框11，增设连接桥13，可以有效阻挡污水中的颗粒冲击、维持超薄软片膜 20的张力状态，稳固覆膜板10的出水性能。
[0029] 本发明导流网导流网30，如图3‑4所示，限定导流网30均匀布置多个节点，而常规格网主要是单面流道结构(详见图5，图5A为常规网格与薄软片膜20接触侧面图，图5B为常规网格俯视图)，与过滤膜为单面点接触，本发明的导流网30使得超薄软片膜组件在过滤过程中，导流网30与两侧的薄软片膜20均以双面点方式接触，水流从能够流畅且快速的透过超薄软片膜20 并如图4所示形成流道流向出水口；当设置如图3所示的导流网时，为相邻的两片超薄软片膜20留置足够的过滤接触面，且在过滤过程中能如图4所示的流道，以保持超薄软片膜组件的产水流量以及出水浊度，如实施例一至八所示，当采用单侧点接触时，相比双面点接触的实施例，在产水流量、出水浊度上的性能受到限制。
[0030] 覆膜板10、超薄软片膜20、导流网30之间，导流网30厚度方向两侧对称设置超薄软片膜20，超薄软片膜20远离导流网30的外侧均设置覆膜板10，本发明对结合方式不做限制，可以为粘接或焊接等任意方式。
[0031] 实施例一
[0032] 将如图1所示的多个超薄软片膜组件串联组合形成过滤组件，超薄软片膜20膜厚为10um，超薄软片膜20覆盖在覆膜板10后，超薄软片膜20拉伸强度为10N。
[0033] 实施例二
[0034] 与实施例一相同，不同之处在于超薄软片膜20覆盖在覆膜板10后，超薄软片膜20拉伸强度为50N。
[0035] 实施例三
[0036] 与实施例一相同，不同之处在于超薄软片膜20覆盖在覆膜板10后，超薄软片膜20拉伸强度为25N。
[0037] 实施例四
[0038] 与实施例一相同，不同之处在于超薄软片膜20覆盖在覆膜板10后，超薄软片膜20拉伸强度为20N。
[0039] 实施例五
[0040] 与实施例一相同，不同之处在于超薄软片膜20覆盖在覆膜板10后，超薄软片膜20拉伸强度为30N。
[0041] 实施例六
[0042] 与实施例一相同，不同之处在于超薄软片膜20覆盖在覆膜板10后，超薄软片膜20拉伸强度为5N。
[0043] 实施例七
[0044] 与实施例一相同，不同之处在于超薄软片膜20覆盖在覆膜板10后，超薄软片膜20拉伸强度为60N。
[0045] 实施例八
[0046] 与实施例一相同，不同之处在于导流网30与单侧超薄软片膜20点接触。
[0047] 对比例一
[0048] 膜组件结构采用超薄软片膜20‑格网‑超薄软片膜20依次连接，格网与超薄软片膜20为单侧点接触，超薄软片膜20为PE，膜厚为10um。
[0049] 对比例二
[0050] 膜组件结构采用PVDF膜‑格网‑PVDF膜依次连接，格网与PVDF膜为单侧点接触，PVDF膜的膜厚为130um。
[0051] 对比例三
[0052] 膜组件结构采用超薄软片膜20‑格网‑支撑板‑格网‑超薄软片膜20依次连接，格网与超薄软片膜20为单侧点接触，超薄软片膜20为PE，膜厚为10um。
[0053] 对比例四
[0054] 膜组件结构采用PVDF膜‑格网‑支撑板‑格网‑PVDF膜依次连接，格网与 PVDF膜为单侧点接触，PVDF膜的膜厚为70um。
[0055] 测试方式
[0056] SV30
[0057] 污泥沉降比(SV30)指标检测通用版规程以下为通用版的污泥沉降比(SV30)指标检测规程。
[0058] 1、定义SV30即污泥沉降比，将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进 1000ml量筒中至满刻度，静置30分钟，则沉降污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比(％)，又称污泥沉降体积(SV30)，以ml表示。因为污泥沉降 30分钟后，一般可达到或接近最大密度，所以普遍以此时间作为该指标测定的标准时间。
[0059] 2、仪器量筒，1000ml。
[0060] 3、采样和样品贮存
[0061] 3.1采样：监测SV30的样品应剔除各类大型纤维杂质和大小碎石块等无机杂质，特别注意样品的代表性。
[0062] 3.2样品贮存：采集的水样应尽快分析测定。贮存样品不能加入任何保护剂，以防破坏物质在固、液间的分配平衡，应贮存在4℃冷藏箱中，但最长不得超过12小时。
[0063] 4、步骤将混匀的曝气池活性污泥混合液迅速倒进1000ml量筒中至满刻度(VS)，静置30分钟后读数，读出的毫升数记为V1。
[0064] 5、计算结果的表示式中：
[0065]
[0066] V1——沉降后的污泥体积数(ml)
[0067] VS——倒入量筒中的混合液体积数(ml)
[0068] 注：结果保留到小数点后第一位。
[0069] 拉伸强度
[0070] 试样在计量标距范围内，单位初始横截面上承受的拉伸负荷；
[0071] 推荐测试标准：GB/T 13022‑1991或ASTM D882。
[0072] 2.测试仪器
[0073] 2.1拉力仪，LP5K Plus；
[0074] 2.2精密测厚仪：MH‑15M；2.3裁板刀；2.4钢尺。
[0075] 3.试验制备
[0076] 3.1试样形状及尺寸
[0077] 本方法使用的试样为长条形，宽度10～25mm，总长度不小于150mm；
[0078] 3.2试样制备及数量
[0079] 长条形试样采用裁板刀裁取，试样边缘平滑无缺口，使用低倍放大镜检查缺口，舍去边缘有缺陷的试样。按试样尺寸要求准确打印或画出标线，此标线应对试样不产生任何影响。
[0080] 试样数量：试验按每个试验方向为一组，每组试样不少于5个。
[0081] 3.3试样裁取方法
[0082] 试样应分别从MD和TD方向截取，截取方法如图12所示。
[0083] 4.试验条件
[0084] 4.1按GB 2918中规定的标准环境正常偏差范围进行状态调节，时间不少于4h，并在此环境下进行试验。
[0085] 4.2试验速度：250±25mm/min。
[0086] 5.试验步骤
[0087] 5.1用测厚仪测量试样的厚度，用钢尺测量试样的宽度。每个试样的厚度及宽度应在标距内测量三点，取算术平均值；
[0088] 5.2将试样置于试验机的两夹具中，是试样纵轴与上、下夹具中心连线相重合，并且要松紧适宜，以防止试样滑脱和断裂在夹具内，夹具内应衬橡胶之类的弹性材料；
[0089] 5.3按规定速度，开动试验机进行试验；
[0090] 5.4试样断裂后，记录拉伸曲线及有关应力、应变值，若试样断裂在标线外的部位时，此试样作废，另取试样重做。
[0091] 6.结果的计算和表示
[0092] 6.1拉伸强度以σt(MPa)表示，按式(1)计算：
[0093]
[0094] 式中：p‑‑‑‑最大负荷、断裂负荷、屈服负荷，N；
[0095] b‑‑‑‑试样宽度，mm；
[0096] d‑‑‑‑试样厚度，mm。
[0097] 6.2如要求计算标准偏差值S，则由式(3)计算；
[0098]
[0099] 式中：X‑‑‑‑单个测定值；
[0100] X‑‑‑‑一组测定值的平均值；
[0101] n‑‑‑‑测定值个数。
[0102] 7.注意事项
[0103] 7.1裁取试样时注意试样边缘是否满足平滑无缺口的要求；
[0104] 7.2拉伸时，注意夹具位置试样变化情况。
[0105] 产水流量
[0106] 产水流量测定通过自吸泵、配备压力表的管路系统等组成，通过稳定压力在0.2bar，运行时间5min，而后换算成L/㎡·h。
[0107] 接触角
[0108] 接触角测量采用得是接触角测量仪，打开电脑，打开光学接触角测量仪电源开关，打开电脑桌面上的软件，打开摄像头，调节摄像机光源亮度。静待测样品放置在升降台上，调整测试台的高度，使待测样品的疏水涂层表面可以在电脑端观察到。在电脑端滴液控制处设置滴液量3‑5uL，拖动鼠标点击滴液按钮，使液滴滴落在样品表面。在电脑端用鼠标双击左键或者电脑键盘上下键调整液滴与样品相接处基线的位置，并调整框的大小，使整个液滴在框线内，无其他任何杂质，按下键盘Enter键，得到测试结果并记录数据，详细测试结果在电脑屏幕右下脚，数据显示最大角度、最小角度、平均角度。拖动鼠标点击屏幕左上角文件，选择另存为，选择保存路径，保存测试结果。测试完成后将升降台高度调整到最低端，关闭电脑端的程序，关闭摄像机光源，关闭光学接触角测量仪电源开关，电脑关机。
[0109] 接触角(contact angle)是指在固、液、气三相交界处，自固‑液界面经过液体内部到气‑液界面之间的夹角。接触角反映是表面张力，接触角值越小，表面表面张力越小，在超薄软片膜上反映就是亲水性越好，亲水性好，对应功耗就越小。
[0110] 出水浊量
[0111] Hach 2100N型实验室浊度计是用于0‑4000NTU(散射浊度单位)的浊度测量。仪器具有自动切换量程和小数点定位。测量高浊度样品是用过滤后样品液稀释原样并经简单的计算。
[0112] 1.采集代表性样品于一个清洁的容器中，然后将容器中样品倒入样品管至刻线(约30mL)，小心地握住样品管上部，拧上样品管盖。
[0113] 注：仪器预热稳定时间：Ratio模式需30分钟，不用Ratio模式则需60分钟。
[0114] 2.握住样品管盖，擦掉管壁外水滴、指印。
[0115] 3.在管外壁从头到底用薄硅油涂一层油膜，再用擦油布揩匀，使几乎于看不见油膜。
[0116] 4.将样品管插入浊度计的管座中，合上座盖。
[0117] 注：按ENTER键，立即更新数显读数。
[0118] 5.按RANGE键，选用手动量程档或自动量程档(一般选用自动量程档即AUTO信号亮)。
[0119] 6.按SIGNAC AVG键，选择适当的信号平均设定(SIGNAC AVG信号灯亮)。
[0120] 7.按RA710键选择比例设定(Ratio信号灯亮)。
[0121] 注：740NTU时，必须用Ratio档。
[0122] 8.按UNITS Exit键，选择测量单位(NTU EBC或NEPH)
[0123] 9.读取并记录测量结果。
[0124] 将实施例一至八，对比例一至四组合而成的过滤组件置分别置于化工废水池、污水池，在自吸泵进口压力20Kpa、水温30℃下运行8min，过滤数据具体内容如图10‑11所示。
[0125] 如图10‑11所示，本发明的覆膜板10‑超薄软片膜20‑导流网30‑超薄软片膜20‑覆膜板10结构，能够将厚度低于10um的超薄软片膜20适用于SV30 为70或65的污水池、废水池中，且当超薄软片膜20厚度、拉伸强度以及导流网30的结构同时限定时，超薄软片膜20接触平整无褶皱，这种形式下过滤流量阻力相对更小，产水通道流畅，能够得到产水流量达1.72‑1.75L/h、出水浊度达0.65NTU的过滤组件，在低耗能的情况下，满足市场净水需求。
[0126] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
