CN201324602Y - 一种浸入式中空纤维膜组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种浸入式中空纤维膜组件，尤其涉及一种可用于膜生物反应器的浸入式中空纤维膜组件及单元膜组件，特别涉及气体分布器与组件的一体化结构。主要包括框架、单个束式膜组件、集水管、曝气管。单个束式膜组件包括上端头的出水口、下端头带有蝶形曝气器的进气口以及填充在其间的外压中空纤维膜丝。多个单个束式膜组件通过集水管和曝气管进行并联，构成浸入式中空纤维膜组件的框架，框架通过不锈钢支架形成浸入式中空纤维膜组件单元。本实用新型不仅可以提高中空纤维膜束根部的抗污染性能，延长浸入式中空纤维膜组件的使用寿命，而且其结构简单，易于组装、安装和检修。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种浸入式中空纤维膜组件，尤其涉及一种可用于膜生物反应器的浸入式中空纤维膜组件及单元膜组件，特别涉及气体分布器与组件的一体化结构。
背景技术
膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)技术是一种将膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型污水处理技术。膜生物反应器是利用微滤膜代替二沉池机械过滤，提高泥水分离效率。通过膜的高效截留作用，将绝大部分悬浮物截留在生物反应器中，提高膜生物反应器内活性污泥的浓度，延长污泥停留时间，极大地提高生化处理效率；同时降低F/M比值，有助于减少剩余污泥产量(甚至达到污泥的零排放)，减少污泥处理费用。
膜生物反应器(MBR)一般采用分置式和浸没式两种形式。分置式膜生物反应器(RMBR)中，生化后反应器中的泥水混合物经加压泵送入膜组件，透过液直接可以回用，而浓缩液再返回反应器，进一步生化降解。浸没式膜生物反应器(SMBR)中，膜组件直接浸泡于反应器中，反应器下方有曝气装置，将空压机送来的空气形成上浮的微气泡，在曝气的同时，又使膜表面产生剪切应力，从而使膜表面除污，透过液在抽吸泵的负压下流出膜组件。两种方法相比，由于浸没式膜生物反应器占地面积小运行成本较低，从而得到更广泛的关注。其中膜组件是将一定面积的膜元件以某种形式组装成的膜分离器件，是工程应用当中安装膜的最小单元。膜组件的基本形式有板框式、柱式、帘式及束式。板框式膜组件通常采用平板式元件，柱式膜组件通常采用管式或中空纤维式元件，帘式及束式膜组件通常采用中空纤维式元件。而设计优秀的膜组件可以极大地发挥膜丝的性能，从而提高膜生物反应器的处理效率。
膜生物反应器(MBR)在显示出许多传统工艺无法比拟的优点时，也暴露出一些尚需改进的地方，其最大缺点是运行一段时间以后会因为膜丝受到污染而导致膜通量的降低，如何减缓膜污染过程从而维持膜通量是应用膜工艺时所面临的一大挑战。由于膜组件长期浸泡在生物反应池中，中空纤维膜丝根部受污染的现象严重，污泥沉淀一旦形成就很难进行清除，这就降低了膜组件过滤的有效面积与过滤的均匀性。随着时间推移污泥沉淀板结，污泥沿根部膜丝继续向上沉积，进一步加剧过滤的不均匀性以及有效过滤面积的丧失，最终缩短了整个中空纤维膜组件的使用寿命。目前在市场上有一种膜组件产品，其在每个纤维膜束下端端头中预先埋入一段短管，气体通过短管进行曝气，以加强对纤维膜束根部的冲刷效果，但是此短管管口朝上，这样产生的曝气气流不能对膜丝根部进行彻底的吹扫和冲刷，未能防止中空纤维膜束上端根部产生积泥，因此根部积泥的问题仍然没有得到很好的解决。同时曝气短管开口较大，溶氧率较低，因而增加了膜生物反应器(MBR)运行的成本。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种由束式膜组件构成的浸入式中空纤维膜组件，在水处理过程中可以有效避免中空纤维膜根部积泥，从而提高氧的利用率。
本实用新型的目的是由以下技术方案实现的：
一种浸入式中空纤维膜组件，主要包括框架、单个束式膜组件、集水管、曝气管。单个束式膜组件包括上端头的出水口、下端头带有曝气器的进气口以及填充在其间的外压中空纤维膜丝。多个单个束式膜组件上端口通过集水管进行并联，构成浸入式中空纤维膜组件单元的顶部框架，而下端口通过曝气管进行并联，构成浸入式中空纤维膜组件单元的底部框架；顶部框架和底部框架通过不锈钢支架连接形成完整的浸入式中空纤维膜组件单元。
所述的浸入式中空纤维膜组件的下端头带有曝气器，该曝气器的外形为蝶形，置于中空纤维膜束的中间，与进气管连通，其曝气口朝向中空纤维膜丝根部，且其曝气面低于膜丝浇铸面，其中曝气面呈扇面排布。
所述的蝶形曝气器的材质选用高分子聚合物。
本实用新型与现有技术相比，具有以下有益的效果：
(1)提高了浸入式中空纤维膜组件的抗污染性能，尤其是中空纤维膜束根部的抗污染性能，延长了浸入式中空纤维膜组件的使用寿命。中空纤维膜束端部设置的曝气器的曝气孔朝向中空纤维膜丝根部，因此很好的避免了现有中空纤维膜组件因追求装填密度大而根部膜丝过于密集、容易积泥的普遍现象，始终保持水处理过程中中空纤维膜丝过滤的有效面积和过滤的均匀性，能够有效防止因膜丝根部膜污染的蔓延而缩短整束膜丝的使用寿命。
(2)结构简单，易于组装、安装和检修。本实用新型所述膜组件浇铸中空纤维膜丝的端头内部结构简单，内无复杂的结构件，降低了铸封工序的难度和废品率，膜组件整体可实现装配式结构，产品容易实现快速组装。
附图说明
图1为本实用新型的下端部的纵剖面图及图中的A-A处的剖面图；
图2为本实用新型的单个中空纤维膜组件的示意图；
图3为本实用新型中气流对中空纤维膜丝根部吹扫的示意图；
图4为目前现有技术膜组件下端部构成示意图；
图5为实施例1中由若干个本实用新型组成的膜组件单元的示意图；
图6为实施例2中由若干个本实用新型组成的膜组件单元的示意图。
附图中零部件列表
| 零部件序号 | 零部件名称 |
| 1 | 中空纤维膜束 |
| 2 | 蝶形曝气器 |
| 3 | 中空纤维膜丝 |
| 4 | 树脂灌封区 |
| 5 | 进气口 |
| 6 | 膜组件下端头 |
| 7 | 出水口 |
| 8 | 膜组件上端头 |
| 9 | 连接管 |
| 10 | 曝气孔 |
| 11 | 集水管 |
| 12 | 不锈钢支架 |
| 13 | 单个膜组件 |
| 14 | 曝气管 |
| 15 | 中心曝气管 |
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1
如图1、图2所示，一种浸入式中空纤维膜组件，主要包括框架、单个束式膜组件、集水管11、曝气管14。单个束式膜组件构成没有外壳套管的结构，这样的膜组件适于浸在水中使用，其包括直径为300mm的膜组件上端头8、膜组件下端头6及由120根中空纤维膜丝3组成的中空纤维膜束1，八束中空纤维膜束1以圆周形式均匀的排布在膜组件下端头6中。中空纤维膜丝3的微孔的平均孔径小于0.4μm，膜丝表面孔径小于0.1μm，膜丝的外径为1.5mm，材质为聚丙烯。两端用环氧树脂浇铸汇集于膜组件上端头8和膜组件下端头6之中，并且用柔性环氧树脂对其进行二次浇铸，以对膜丝根部进行保护防止断丝。并使柔性树脂浇铸端面与浇铸外壳体齐平，从而可以防止在使用中积泥。膜组件上端头8和膜组件下端头6的整体外形均为杯形，上口圆的直径为300mm，其中膜组件下端头6中有直径为200mm的锥形槽。中空纤维膜丝3在膜组件上端头8内呈开孔状态，在膜组件下端头6内呈闭孔状态，其中膜组件上端头8设有外径为50mm的出水口7，膜组件下端头6设有外径为50mm的进气口5。
如图3所示，膜组件下端头6内的锥形槽内安装有蝶形曝气器2，该蝶形曝气器的材质选用进口高分子聚合物，独特材质减小了系统气体阻力，降低了能耗，节约了运行成本，具有超常的氧气利用率，有效地解决了堵塞或结垢问题，延长了中空纤维膜组件的使用寿命。采用高分子材料，使曝气器具有耐冲击、耐腐蚀、耐高温的特性。曝气器的顶部与中空纤维膜丝3的浇铸端面平齐，这样从曝气孔10中喷出的气泡沿斜面上升，可以有效冲刷中空纤维膜丝3根部的积泥。同时向上喷出的气泡对中空纤维膜丝3表面有很好的擦洗效果。蝶形曝气器2通过外径为20mm的连接管9与进气口5连通。
如图5所示，每个束式膜组件的端部外壳为圆形。上端部外壳的出水口7通过活接或插入式密封结构与每排框架上的集水管11相连接，上述集水管11作为滤过液引出管，起到引出滤过液的作用。膜组件下端头6的进气口5也通过活接或插入式密封结构与每排框架上的曝气管14相连接。集水管11与曝气管14的垂直距离为1.3m，使得整个浸入式中空纤维膜组件可以有上下1.2m的悬浮活动的空间。
出水口7与一位于浸入式中空纤维膜组件上方的集水管11相连接，进气口5与一位于浸入式中空纤维膜组件下方的曝气管14相连接，集水管11与一能够提供负压的水泵的吸水管相连接，待净化的水经过中空纤维膜丝3壁上的微孔进入膜丝内部，并汇流入膜组件上端头8，再经出水口7流入集水管11，最后通过水泵抽出。曝气管14与鼓风机相连接，气源提供的压缩空气经曝气管14进入进气口5，再经连接管9和膜组件下端头6的碟形曝气器2的曝气孔扩散出来，直接吹扫膜丝根部。
如图5所示，多个单个束式膜组件构成一排。每个束式膜组件的出水口7、进气口5分别并联至集水管11、曝气管14，由此形成一个矩阵式的浸入式中空纤维膜组件单元。
实施例2
浸入式中空纤维膜组件的结构与实施例1中的结构相同。
如图6所示，将四个浸入式中空纤维膜组件组成一个辐射式的浸入式中空纤维膜组件单元，多个辐射式的浸入式中空纤维膜组件单元并联形成一个帘式的浸入式中空纤维膜组件，可根据工程要求随意扩展长度。浸入式中空纤维膜组件单元工作时中空纤维膜束1被待过滤的液体所包围，鼓风机提供的压缩空气从曝气管14的上口进入，并经过中心曝气管15进入四个浸入式中空纤维膜组件的进气口5，最后经连接管9和膜组件下端头6的蝶形曝气器2上的曝气孔10扩散出来，直接吹扫膜丝根部。集水管11与一能够提供负压的水泵相连接，待净化的水经过中空纤维膜丝3壁上的微孔进入膜丝内部，并汇流入膜组件上端头8，再经出水口7流入集水管11，最后通过水泵抽出。
Claims (3)
1、一种浸入式中空纤维膜组件，包括框架、单个束式膜组件、集水管、曝气管，其特征在于，单个束式膜组件包括上端出水口、下端带有曝气器的进气口以及填充在其间的外压中空纤维膜丝；多个单个束式膜组件上端口通过集水管进行并联，构成浸入式中空纤维膜组件单元的顶部框架，而下端口通过曝气管进行并联，构成浸入式中空纤维膜组件单元的底部框架；顶部框架和底部框架通过不锈钢支架联接形成完整的浸入式中空纤维膜组件单元。
2、根据权利要求1所述的一种浸入式中空纤维膜组件，其特征在于，所述的浸入式中空纤维膜组件下端头带有曝气器，该曝气器的外形为蝶形，置于中空纤维膜束的中间，与进气管连通，其曝气口朝向中空纤维膜丝根部，且其曝气面低于膜丝浇铸面，其中曝气面呈扇面排布。
3、根据权利要求1或2所述的一种浸入式中空纤维膜组件，其特征在于，所述的蝶形曝气器的材质选用高分子聚合物。
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