改性聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及mbr模块化技术装备开发

改性聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及mbr模块化技术装备开发内容摘要：

中水回 用的 MBR技术项目约为 9亿元。 可以为客户提供大规模 MBR项目的污水处理与污水资源化整体技术解决方案的公司有：国内 23家，国外 58家；可以为客户提供中小规模 MBR项目的污水处理与污水资源化整体技术解决方案的公司有：国内约 30家，国外 10家。 可见该领域具有较高的技术壁垒。 MBR广泛的应用前景和迅速发展的势头，使得越来越多的研究机构和公司参与进来，大量的科研成果和工程案例提供的理论和经验使得 MBR的可靠性进一步提高，随着污水排放标准的日益提高、 MBR投资 /运行费用的逐渐降低，以及对 MBR技术信心的不断增强， 未来的MBR市场将具有更强劲的增长潜力。 因此， MBR工艺将变得更加有竞 11 争力，在中国的应用将会更加广泛，市场份额将会持续增加。 （ 三 ） 主要 研究开发内容 、 技术关键 及主要创新点 本项目拟采用溶液相转移纺丝工艺以及多孔纺丝技术，研究开发亲水性高强度聚偏氟乙烯中空纤维膜；通过 MBR 膜组件结构优化设计与模块化设计等关键技术的研究，研究开发具有高膜通量，高强度，膜清洗曝气少、占地面积小，不积存污泥的独特结构，稳定运行的专有技术等优点的 MBR 膜组件以及 MBR 模块化技术装备。 达到 3000支 /年 8英寸 MBR 膜组件的生产能力， 并建立处理水量为 1000 吨 /日的新型 MBR 应用示范工程。 申请发明专利 2项，发表论文 2篇。 主要 研究 开发 内容 （ 1）研制亲水性高强度聚偏氟乙烯中空纤维膜。 现有 NIPS 聚偏氟乙烯中空纤维膜亲水性较好，但 断裂 强度只有100 cN左右，不能满足 MBR 要求， 容易 断丝；现有 TIPS 聚偏氟乙烯中空纤维膜，亲水性差，抗污染性差， 膜 通量低，一般只有 200~500 L/（ 25 ℃， MPa）。 本 项目 拟 采用 NIPS 改进工艺，开发亲水性高强度聚偏氟乙烯中空纤维膜， 断裂 强度 ≥ 200 cN， 膜 通量 ≥ 500 L/（ 25 ℃， MPa）。 ① 共混体系的物料组成与膜性能的研究。 ② 纺丝工艺参数与膜性能的研究。 （ 2）通过优化设计 研究开发 新型 MBR 膜组件。 早期 MBR 膜组件 为帘式结构，近期为无壳柱式结构，大多为 6英 12 寸直径、单端出水，如日本旭化成 的 UNS620A 膜组件。 本项目拟 开发大尺寸（ 8 英寸）、双端出水、有镂空外壳的新型结构，可以显著提升膜组件的清洗与出水效率。 选择柔性树脂 ，对中空纤维膜根部进行二次浇铸， 并在浇铸时使浇铸树脂均匀进胶 ，可有效解决膜纤维根部断裂的 问题 ，满足 MBR 膜组件 使用要求。 ① MBR 膜 组件结构设计与制造技术研究。 ② MBR 膜组件粘接密封技术的配方、工艺研究。 （ 3） 研究开发 MBR 模块化技术装备。 拟 将 3~20 支 MBR 膜组件集成在一个模块，包含曝气、产水、反洗管路，有利于施工安装与维护检修。 研究拼装式、模块化的膜 生物反应器结构，以降低运输、施工安装成本。 优化膜 生物反应器结构及膜组件布置，提高空气利用效率、降低运行能耗。 （ 4）在现有基础上进一步完善膜 生物反应器的运行工艺及其自动控制技术。 一方面 使膜 生物反应器的日常运行达到完全自动化，并且针对污水的不同水质，可以快速灵活地调整装置的运行程序，有利于膜 生物反应器 的 产业化推广；另一方面，引入高可靠度、低成本的在线监测仪表，并且开发出能将现场的技术参数和运行状态通过计算机网络传输到控制中心的技术，编制故障诊断的专家系统，使技术人员可以远程监控膜 生物反应器，对于膜 生物反应器的故障情况做出快速反应。 （ 5）建立处理水量 为 1000 吨 /日的新型 MBR 应用示范工程，研究膜污染控制技术和膜性能恢复技术，以保证膜 生物反应器的长期有 13 效运行。 主要关键技术 （ 1）亲水性高强度聚偏氟乙烯中空纤维膜 丝 制造技术。 （ 2）大尺寸（ 8英寸）、 双端出水、 有镂空外壳的新型 MBR 膜组件的结构设计及制造技术。 （ 3） MBR 模块化技术装备的研制。 具有模块化特征，具有集水与布气双重功能，且易于运输与施工安装，满足产业化的要求。 （ 4） 新型 膜 生物反应器的运行工艺及其自动控制技术的开发。 （ 5） 新型 膜 生物反应器 的 膜污染控制技术和膜性能恢复技术 的开发。 主要创新点 （ 1） 亲水性高强度聚偏氟乙烯中空纤维膜 丝。 （ 2）大尺寸（ 8英寸）、双端出水、有镂空外壳的新型 MBR 膜组件。 （ 3） MBR 模块化技术装备。 具有模块化特征，具有集水与布气双重功能，且易于运输与施工安装，满足产业化的要求。 （ 四 ） 预期目标 项目 预期 目标 该项目通过攻关，预期对制备聚偏氟乙烯中空纤维膜及 MBR 膜组件的关键技术实施重大突破， 研究开发出 1种 具有 高 膜通量 ， 高强度，膜清洗曝气少、占地面积小，不积存污泥的独特结构，稳定运行的专 14 有技术等优点 的 MBR 膜组件以及 MBR模块化技术装备 ，完成 处理水量为 1000吨 /日 的新型 MBR 应用示范工程。 该项目预期 达到 3000 支 /年 8英寸 MBR 膜组件 的 生产 能力。 预期申请发明专利 2项，发表论 文2篇。 图 4 聚偏氟乙烯中空纤维膜及 MBR 膜组件 的制备工艺技术路线 主要技术指标 （ 1） 聚偏氟乙烯中空纤维膜及 MBR 膜组件考核指标。 ① 亲水性高强度聚偏氟乙烯中空纤维膜：断裂强度≥ 200 cN，膜通量≥ 500 L/（ 25 ℃， MPa）。 达到 MBR 使用要求。 搅拌、溶解釜 溶解过滤器 纺丝釜，脱泡 纺丝过滤器 纺丝喷头 纺丝芯液罐 凝固浴水 槽 绕丝机卷绕 定量切割 水洗 甘油处理 纤维干燥 纤维整理 准备浇铸 配制环氧树脂 膜组件外壳粘接，浇铸模具清理，准备浇铸 浇铸 浇铸端头脱模，切头 存放，固化 水洗 检测 补漏 检测 成品入库 纺丝工段 15 ② MBR 膜组件产水量 (8英寸组件 )：≥ 10 L/（ 25 ℃， 10 KPa抽吸真空度条件下， MBR处理市政污水 时的初始过滤通量）。 产水浊度：≤ 1 NTU （ 2） 处理水量为 1000吨 /日 的新型 MBR 应用示范工程。 （ 五 ） 实施方案、技术路线、组织方式与课题分解 在对成膜材料进行系统研究开发的基础上，通过溶液相转移纺丝工艺设备的改进与优化、 MBR膜组。