專利名稱：一種中空纖維膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜分離水處理設(shè)備，尤其涉及一種應(yīng)用于水處理的 中空纖維膜組件和利用中空纖維膜組件的膜生物反應(yīng)器，屬于水處理^支 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor， MBR)工藝是一種^1奪膜分 離技術(shù)與傳統(tǒng)生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的高效污水處理與回用技術(shù)。在 MBR系統(tǒng)中，污水中的各類污染物主要通過微生物的生物化學(xué)作用加以 去除，但與傳統(tǒng)生物處理工藝不同的是，膜組件替代了二沉池以其高效 分離作用使泥水徹底分離，這使得污泥停留時間和水力停留時間可以相 互獨(dú)立，生化反應(yīng)池中活性污泥濃度的增大和活性污泥中特效菌的積 累，提高了生化反應(yīng)速率。微生物與水的分離不再通過重力沉淀，而是 在壓力的驅(qū)動下，水分子和部分其他小分子物質(zhì)能夠透過膜，微生物和 大分子物質(zhì)則被膜截留在反應(yīng)池內(nèi)，從而使系統(tǒng)獲得了優(yōu)良的出水水 質(zhì)。MBR工藝基本解決了傳統(tǒng)污水處理工藝普遍存在的出水水質(zhì)不穩(wěn)定、 占地面積大、工藝控制復(fù)雜等突出問題，是極具發(fā)展?jié)摿Φ乃幚砉に嚕?尤其在污水再生利用方面，MBR工藝可以將生活污水、城市污水或與之 相近的工業(yè)廢水一步到位地處理成可以作為城市雜用水、工業(yè)循環(huán)冷卻 水等用途的優(yōu)質(zhì)再生水，目前在全世界范圍內(nèi)正日益受到廣泛的學(xué)術(shù)關(guān) 注，大規(guī)模的工程應(yīng)用也逐漸增多。根據(jù)膜組件的設(shè)置位置，膜生物反應(yīng)器可分為外置式(或稱分體式、 分置式)膜生物反應(yīng)器和內(nèi)置式(或稱浸入式、 一體式、浸沒式)膜生 物反應(yīng)器兩大類。外置式膜生物反應(yīng)器一般多選用柱式中空纖維膜組件或管式膜組 件，是把膜組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置，生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán) 泵增壓后送至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統(tǒng)處理出水，固形物、大分子物質(zhì)等則^皮膜截留，隨濃縮液回流 到生物反應(yīng)器內(nèi)。外置式膜生物反應(yīng)器的特點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定可靠，.易于膜 的清洗、更換及增設(shè)，而且膜通量普遍較大，但一般條件下，為減少/虧 染物在膜表面的沉積，延長膜的清洗周期，需要用循環(huán)泵提供較高的膜 面錯流流速，致使循環(huán)泵的水流循環(huán)量和所需揚(yáng)程增大，動力費(fèi)用增高，噸水能耗高達(dá)2~10kWh/m3,并且泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會使某些 微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象。內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器大多選用簾式或束式中空纖維膜組件或板框 式膜組件，是把膜組件浸沒于生物反應(yīng)器的液位以下，原水進(jìn)入膜生物 反應(yīng)器后，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥分解或轉(zhuǎn)化，再 在抽吸泵提供的負(fù)壓作用下或者在水位差的作用下由膜過濾出水，曝氣 系統(tǒng)設(shè)置在膜組件下方， 一方面給微生物分解有機(jī)物提供了所必需的氧 氣，另一方面利用氣提原理，使氣水二相流對膜外表面進(jìn)行水力沖刷， 以此來抑制膜面污泥層的沉積。內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器較之外置式膜生物 反應(yīng)器省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)更為緊湊，占地面積小，并且靠抽 吸出水，噸水能耗相對較低，降至1 ~ 2. 4kWh/m3,但膜組件的安裝、檢 修、清洗很不方便，清洗勞動強(qiáng)度大，成本較高，膜通量也相對較小。學(xué)術(shù)研究和工程實(shí)踐所證實(shí)，但不論是外置式還是內(nèi)置式膜生物反應(yīng) 器，與目前較為成熟的其他污水處理工藝相比，由于膜組件造價高而引 起基建投資高；由于高揚(yáng)程的循環(huán)泵或高強(qiáng)度的曝氣而引起運(yùn)行能耗 高；由于膜組件清洗操作復(fù)雜而引起維護(hù)管理復(fù)雜；此三大突出問題在 很大程度上限制了膜生物反應(yīng)器真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。如何在有效控制膜污 染的前提下， 一方面盡可能地提高膜通量借以降低膜組件的造價，另一 方面盡可能降低循環(huán)泵或曝氣的能耗，同時開發(fā)出簡便、易行、可靠的 膜清洗措施，是全面解決前述三大問題的關(guān)鍵所在，而大量的研究和實(shí) 踐又證實(shí)，新型膜組件的開發(fā)又是關(guān)鍵之關(guān)鍵。所謂新型膜組件， 一方 面需要膜材料上的創(chuàng)新，另一方面則需要膜組件結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。所謂的膜組件是將一 定面積的膜元件以某種形式組裝成的膜分離器件，是工程應(yīng)用當(dāng)中安裝膜的最小單元。膜元件的基本形式有平板式、 管式、毛細(xì)管式以及中空纖維式，在膜生物反應(yīng)器中適用的則主要有平 板式、管式以及中空纖維式，相應(yīng),的膜組件形式為板框式、柱式、簾式 或束式，板框式膜組件通常采用平板式元件，柱式膜組件通常采用管式 或中空纖維式元件，簾式或者束式膜組件通常采用中空纖維式元件。由于工程實(shí)際要應(yīng)用較大面積的膜，所需膜組件的數(shù)量很大，因此往往需 要將一個或數(shù)個膜組件以某種形式組裝成膜組件單元，其中包括膜組 件、集水管、固定支架等，根據(jù)膜組件的型式，也有板框式、柱式、簾 式或束式等形式。在平板膜、管式膜以及中空纖維膜等幾種膜元件形式當(dāng)中，中空纖 維膜因?yàn)檠b填密度大、成本低而得到了廣泛的應(yīng)用。以中空纖維膜元件 制成的中空纖維膜組件有簾式、束式和柱式三種基本的形式。有關(guān)中空纖維簾式膜組件可以參見中國專利及專利申請00102210. 5 、 01820629.8 、 03803307.0 、 200410098416.8 、 200420029295.7 、 200510013293.8、 200510015570.9、 200510116589.2、 200520123501.5、 200610104225. 7。有關(guān)中空纖維束式膜組件可以參見中國專利及專利申 請 02158708.6 、 02158711.6、 03822704.5 、 200420029337.7 、 200420109650.1、 200510049324.5、 200580025651.5、 200610065807.9，200620039621.1、 200710056641.9。有關(guān)中空纖維柱式膜組件可以參見 中國專利及專利申請99800749.8 、 01229169.2 、 01229790.9 、 03121949.7 、 200310100565.9 、 200420056864.7 、 200420056865.1 、200480028264.2、 200510015346.X及200520027729. 4、 200610129352. 2。 上述這些中空纖維膜組件均普遍存在一個問題中空纖維膜絲根部積泥 現(xiàn)象嚴(yán)重，而且一旦形成積泥又很不容易進(jìn)行清除，這樣降低了膜組件 過濾的有效面積和過濾的均勻性，膜絲根部膜污染的繼續(xù)發(fā)展和蔓延又 會進(jìn)一步加劇過濾的不均勻性以及有效過濾面積的喪失，最終縮短了整 個中空纖維膜組件的^f吏用壽命。中國專利申請200510049324.5 />開的 解決辦法是將中空纖維膜分成若干束，均勻分布于中心曝氣管的周圍， 利用膜組件底部的曝氣頭提供的氣流對纖維膜束進(jìn)行水力沖刷，雖然可以在一定程度上降低中空纖維膜中部的污染，但是中空纖維膜束根部積 泥現(xiàn)象沒有得到解決。目前在市場上有一種與前述專利申請類似的膜組 件產(chǎn)品，其在每個纖維膜束下端端頭中預(yù)先埋入一段短管，氣體通過短 管進(jìn)行曝氣，以加強(qiáng)對纖維膜束根部的沖刷效果，但是此短管管口朝上， 而且口的上緣高出中空纖維膜澆鑄端面一定高度，這樣產(chǎn)生的曝氣氣流 不能對膜絲根部進(jìn)行較為徹底的吹掃和沖刷，而且未能防止中空纖維膜 束上端根部產(chǎn)生積泥，因此根部積泥的問題仍然沒有得到很好的解決。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是提供一種中空纖維膜組件，水處理過程中可以 有效避免中空纖維膜根部積泥。本發(fā)明的另 一個目的是提供一種利用此發(fā)明的中空纖維膜組件的 膜生物反應(yīng)器。本發(fā)明還有 一個目的是提供一種利用此發(fā)明的中空纖維膜組件或 者利用本發(fā)明的膜生物反應(yīng)器的水處理設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案 本發(fā)明提供了 一種中空纖維膜組件，包括由多才艮中空纖維膜絲組成 的中空纖維膜束、中空纖維膜束一端的端頭、進(jìn)氣管和產(chǎn)水管，其特征 在于在所述端頭的端面上有帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置，該布?xì)庋b置與進(jìn)氣 管連通，所述布?xì)饪椎目卓诔蛑锌绽w維膜絲根部。布?xì)庋b置不僅使得曝氣更加均勻，而且對于中空纖維膜絲根部的沖 刷也更為徹底。中空纖維膜絲在膜組件中的裝填密度^f艮大，通?？筛哌_(dá) 300 ~ 1200m7m3，在這樣高的裝填密度下，膜絲根部很容易產(chǎn)生積泥現(xiàn) 象，而且一旦形成積泥又很不容易進(jìn)行清除。本發(fā)明提供的布?xì)庋b置設(shè) 置于中空纖維膜絲的根部，并且布?xì)饪椎目卓诔蚋慷皇侵苯映?上，因此從布?xì)饪壮鰜淼臍饬鞑皇侵苯由仙?，而是首先沖刷膜絲根部， 大幅提高了中空纖維膜絲根部的水流紊動性，使得待過濾的液體中的固 形物不容易沉積和停留，從而避免污泥在中空纖維膜絲根部的淤積。本 文中空纖維膜絲也稱為膜絲，中空纖維膜束也稱為膜束。所述的布?xì)庋b置的布?xì)饪椎目卓诔蚩梢杂兴健⒇Q直朝上、豎直 朝下、斜向上以及斜向下等多種選擇，優(yōu)選的布?xì)饪椎目卓诔蛩椒?向或者斜下方向。對于膜束的根部來說，布?xì)饪椎目卓谪Q直朝上或斜向上時，氣流方向總體上平行于膜絲表面，對膜絲根部產(chǎn)生的沖刷力??；布?xì)饪椎目卓诘某驗(yàn)樗椒较驎r，從其中出來的氣流方向垂直于膜絲 表面，相對于孔口朝向上時產(chǎn)生的沖刷力大大增加，而且還有部分氣流會朝向下方運(yùn)動，有助于對膜絲根部的沖刷；布?xì)饪椎目卓诔蛐毕路?向時，出來的氣流方向是斜著朝向端頭的澆鑄端面，氣流會優(yōu)先向下運(yùn) 動，也增加了對膜絲根部的沖刷，而且氣流在完成對膜絲根部的沖刷以 后會繼續(xù)上升，形成的氣水二相流繼續(xù)為中空纖維膜絲其他部位提供表 面錯流，很明顯的，這樣的沖刷效果要優(yōu)于孔口豎直朝上和斜向上時的 沖刷效果。對于上述的中空纖維膜組件，所述的布?xì)庋b置可以有至少三根中空 的輻條，該輻條側(cè)面開有所述的布?xì)饪?。多根輻條的布置使得曝氣更加 均勻，因此對于膜束根部的沖刷也較為全面，另外上升的氣水二相流也 更加均勻。所述的輻條可以以端頭中心為圓心呈星形均勻分布。優(yōu)選使 用3 8根徑向的或者螺旋形彎曲的輻條，將端面平均分為3~ 8個面積 相等的部分，相應(yīng)的，中空纖維膜束也被均勻的平均分為3 ~ 8個小束， 每一小束均澆鑄在輻條之間的間隙里。布?xì)饪椎目卓陂_在輻條的側(cè)壁上，從布?xì)饪壮鰜淼臍饬鞣较蛞话闶?朝向水平的。輻條的側(cè)壁有一定的厚度時，加工的過程中可以利用輻條的厚度對布?xì)饪椎目卓谶M(jìn)行設(shè)計(jì)，使得從布?xì)饪壮鰜淼臍饬魇切敝?下的，或者斜著朝向上。當(dāng)然，本發(fā)明優(yōu)選斜著朝向下的方式。也可以 選擇其它方式實(shí)現(xiàn)對氣流方向的控制。所述的布?xì)饪椎男螤?、?shù)量、大小和分布形式有多種形式。形狀可 以采用圓形或者長條形，沿著輻條由端頭端面中心向端頭端面的邊緣呈 線性分布，當(dāng)為條形孔時，各孔的長邊應(yīng)大致平行于端面。布?xì)饪椎目?口距中空纖維膜絲的端面的距離可以相等，也可以不相等，且該距離范 圍為lmm 20mm，優(yōu)選2mm 10mm。所述布?xì)饪椎闹睆交蚨踢叺拈L度為lmm ~ 1 Omm, 優(yōu)選lmm ~ 5mm。所述中空纖維膜絲可以有且僅有一端澆鑄封結(jié)于所述的端頭之內(nèi)，. 而另一端可以自由擺動，并且采用已知的任何方式做成閉孔狀態(tài)，例如 通過使用樹脂膠液密封，樹脂可以選用熱塑性樹脂也可以選用熱固性樹 脂，優(yōu)選使用熱固性樹脂，熱固性樹脂可以選用環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯 樹脂、丙烯酸樹脂等樹脂類型，熱固性樹脂優(yōu)選使用柔性的樹脂，例如 柔性環(huán)氧樹脂，選用柔性的樹脂密封可以使得中空纖維膜絲在變形的過 程中，有一個很好的緩沖，不致于脆性斷裂。所述的端頭內(nèi)部設(shè)有產(chǎn)水 收集室，外部設(shè)有產(chǎn)水管，產(chǎn)水收集室與產(chǎn)水管相連通。膜組件工作時， 該端頭可以是在中空纖維膜束的上部，也可以是在中空纖維膜束的下 部。優(yōu)選使用工作時，端頭處于中空纖維膜束下部的中空纖維膜組件， 這樣可以避免當(dāng)膜絲下端自由擺動時因氣水二相流的上升而容易出現(xiàn) 的膜絲互相纏繞的問題。上述的任一 中空纖維膜組件中，所述端頭的澆鑄端面可以是平面， 也可以是凸起或凹陷的端面。作為優(yōu)選，所述端頭的澆鑄端面是凸起的 端面。端面如果是平面或凹陷的端面，污泥會有較嚴(yán)重的淤積現(xiàn)象。凸 起結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是中間高四周低，這樣會形成一個由中間向四周的一個傾 斜，此結(jié)構(gòu)有利于氣流將污泥等污染物吹向四周，有利于減少污泥的淤 積。作為優(yōu)選，所述凸起的端頭的端面為圓臺形。圓臺形的結(jié)構(gòu)更加容 易加工，也利于在中間設(shè)置連接管等其他部件。上述的任一中空纖維膜組件，可以在中空纖維膜束外設(shè)置一個殼 體。殼體的作用是對曝氣形成的氣水二相流有一個束縛的作用，使其不 至于擴(kuò)散至殼體外圍，從而大幅縮小了氣提斷面，使得在較小的曝氣量 的情況下就可以在中空纖維膜束中得到較高的曝氣強(qiáng)度，使氣水二相流 對膜絲外表面具有更好的水力沖刷效果，可以很好地抑制膜污染的發(fā) 展，并能夠顯著節(jié)約曝氣能耗。所述的殼體的側(cè)壁上可以沒有孔洞，也可以有一部分孔洞，^旦孔洞 設(shè)置不宜太多，孔洞面積也不宜太大，尤其是在同一水平面上或者是在 殼體側(cè)壁的同一軸線上。作為優(yōu)選，所述的殼體的側(cè)壁上不設(shè)任何孔洞。所述的殼體的橫截面可以是圓形，也可以是矩形、方形或其他已知 的任意形狀。作為優(yōu)選，所述的殼體的橫截面是圓形。所述的殼體從上 到下各4黃截面的面積可以相同，也可以千相同。作為優(yōu)選，所述的殼體 從上到下各橫截面的面積是相同的，或者中間部分的橫截面面積略小于 上下兩端的橫截面面積，例如可以設(shè)計(jì)成類似于文丘里管或文丘里噴嘴的形狀。所述的殼體的長度范圍為0. lm~4. 0m。作為優(yōu)選，所述的殼體 的長度范圍為1.5m~2. Om。所述的殼體的直徑范圍為5隱 400mm,優(yōu) 選30mm ~ 300mm。所述的端頭可以在殼體的內(nèi)部，也可以在殼體的外部。優(yōu)選地，所 述的端頭完全在殼體內(nèi)部，端頭與鄰近的殼體端口的距離為殼體長度的 1/20 ~ 1/3。殼體端口在橫斷面上的開孔面積占端口橫斷面面積的百分 數(shù)應(yīng)大于10°/。，優(yōu)選大于80%;殼體內(nèi)部任一橫斷面上的未被端頭或中 空纖維膜絲填充的面積占橫斷面總面積的百分比應(yīng)大于10%，優(yōu)選大于 50%，這樣可以確保當(dāng)膜組件工作時，待過濾的液體能夠從殼體的下端 口進(jìn)入殼體內(nèi)部，最后從殼體的上端口流出殼體，并且殼體內(nèi)部液流的 流動較為暢通。所述殼體與所述端頭通過可拆卸的結(jié)構(gòu)連接在一起，這樣既可以確 保中空纖維膜束在膜組件工作過程中始終完全被罩在殼體內(nèi)部，殼體能 夠隨著端頭的晃動而晃動，始終不與之相分離，同時又使得端頭可以與 殼體相互分離，這使得中空纖維膜束和殼體可以相互獨(dú)立更換，在一定 程度上提高了材料的利用率。上述的中空纖維膜組件，所述的殼體的上端口和下端口可以完全敞 開，也可以罩以帶有開孔的嵌入件。所述的帶有開孔的嵌入件沉入式地設(shè)置于殼體的至少一個端口上， 用以固定中空纖維膜束的端頭，另外，由于嵌入件上有孔，在曝氣過程 中，待過濾液體可以通過嵌入件上的孔自由進(jìn)出殼體，為待過濾液體的 循環(huán)流動帶來便利。氣提作用的存在，待過濾液體自殼體的下部進(jìn)入殼 體中，從殼體上部流出，形成氣水循環(huán)流動。作為優(yōu)選，在殼體的兩個 端口上均設(shè)置有嵌入件。所述的嵌入件可以通過卡扣、螺栓或其他已知體相連接。. 上述的中空纖維膜組件，所述的嵌入件在橫斷面上的開孔面積占嵌入件夢斷面面積的百分?jǐn)?shù)大于io%,優(yōu)選大于8oy。。開孔率大于io。/。能夠避免堵塞液流，大于80%時，液體在通過嵌入件區(qū)域時會更加順暢，阻力更小，利于形成更好的氣水二相流，以確保對中空纖維膜束的沖刷效 果。上述的中空纖維膜組件，所述的嵌入件可以有一圓周，圓周的外徑 略小于殼體的內(nèi)徑，使得嵌入件剛好嵌在殼體的端口上。從所述圓周的 圓心處向圓周方向可以延伸出至少三根成輻射狀的支撐條，支撐條之間均為孔隙。優(yōu)選使用3 8根支撐條。相對于格柵或網(wǎng)狀的嵌入件來說， 支撐條的制作和安裝更為簡單，開孔率更大，不易堵塞液流。上述的中空纖維膜組件，可以在殼體內(nèi)部其他位置以適當(dāng)間距設(shè)置 若干個所述的嵌入件，用以對中空纖維膜絲的可以自由擺動的一端進(jìn)行 適當(dāng)?shù)南尬?，以防止膜絲在水處理工作過程中因浸水而變得柔軟，由此 容易相互纏繞，造成殼體內(nèi)液體流動不暢。所述的端頭可以同時設(shè)有產(chǎn)水管和進(jìn)氣管。進(jìn)氣管和產(chǎn)水管的數(shù)量 可以根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇，既可以選擇一個進(jìn)氣管和一個產(chǎn)水 管，也可以選擇兩個或者兩個以上進(jìn)氣管，或者選擇兩個或者兩個以上 產(chǎn)水管，或者同時選^l奪兩個或者兩個以上的進(jìn)氣管和產(chǎn)水管。所述的進(jìn) 氣管、產(chǎn)水管可以是剛性的，也可以是柔性的。優(yōu)選柔性的，其材質(zhì)可 以是硅橡膠、氟橡膠、軟質(zhì)聚氯乙烯、聚氨酯等。所述的進(jìn)氣管、產(chǎn)水 管的直徑范圍為lmm ~ 50mm。 優(yōu)選5mm 20mm。上述的中空纖維膜組件，可以通過端頭、殼體的任一部位或者殼體 的任一端口上的嵌入件采用已知的任一方式與固定裝置相連。作為優(yōu) 選，所述的殼體的上端口或者上端口上的嵌入件通過承插、螺紋、活接 等可拆卸的硬連接的方式與固定裝置相連，或者通過軟索或柔性管等軟 連接的方式與固定裝置相連。軟索可以是耐腐蝕的繩索、鋼絲或彈簧等。 軟索使膜組件在待過濾的液體中處于懸垂?fàn)顟B(tài)，可以隨水流有擺動。當(dāng) 進(jìn)氣管或產(chǎn)水管為柔性管時，也可以通過進(jìn)氣管或產(chǎn)水管使膜組件懸掛在固定裝置上。當(dāng)所述的端頭位于豎直放置的中空纖維膜束的下部時， 優(yōu)選通過進(jìn)氣管使膜組件懸掛在固定裝置上。當(dāng)所述的端頭位于豎直放 置的中空纖維膜束的上部時，優(yōu)選通過產(chǎn)水管^f吏膜組件懸掛在固定裝置 上。上述的中空纖維膜組件，所述的端頭可以與殼體的任一部位或者殼 體的任一端口上的嵌入件釆用已知的任一可拆卸的方式相連接。作為優(yōu) 選，所述的端頭與位于鄰近的殼體端口上的嵌入件相連接。作為更優(yōu)選， 所述的端頭通過軟索或柔性管等軟連接的方式與位于鄰近的殼體端口 上的嵌入件相連接。所述的中空纖維膜絲是一種帶有微孔的中空纖維，制作中空纖維膜 絲的材料可以選自聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醚砜等材料。中空 纖維膜絲首先通過使用環(huán)氧樹脂、聚氨酯等澆鑄樹脂進(jìn)行封端澆鑄，再 使用硅橡膠、聚氨酯等柔性樹脂對中空纖維膜絲根部進(jìn)行二次澆鑄，以 降低膜絲根部斷裂的機(jī)率。作為優(yōu)選，所述的中空纖維膜絲的材料是聚偏氟乙烯。所述的中空纖維膜絲的平均膜孔徑為0. 01|im~5jLim。所述的中空纖維膜束是由10~ 1000根中空纖維膜絲組成的，長度 范圍為0. lm~3. 0m，略小于殼體的長度。優(yōu)選由50 - 500根中空纖維膜 絲組成，長度范圍為1. 0m~2. Om。所述端頭的整體外形可以是圓柱體、錐體、盆形、杯形等已知的任 一形狀。作為優(yōu)選，所述端頭的整體外形是盆形或杯形。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益的效果 (1 )提高了中空纖維膜組件的抗污染性能，尤其是中空纖維膜束 根部的抗污染性能，延長了中空纖維膜組件的使用壽命。中空纖維膜束 端部設(shè)置的布?xì)庋b置的布?xì)饪壮蛑锌绽w維膜絲根部，因此很好的避免 了現(xiàn)有中空纖維膜組件因追求裝填密度大而根部膜絲過于密集、容易積 泥的普遍現(xiàn)象，始終保持水處理過程中中空纖維膜絲過濾的有效面積和 過濾的均勻性，能夠有效防止因膜絲根部膜污染的快速發(fā)展和蔓延而縮 短整束膜絲的使用壽命。另外，中空纖維膜束在待過濾的液體中處于懸 垂?fàn)顟B(tài)，各種軟連接部件的設(shè)置，即軟質(zhì)進(jìn)氣管、產(chǎn)水管等，使得膜束ii可以隨著端頭在一定范圍內(nèi) 一起擺動，膜絲根部與澆鑄端面的擺動角大 輻減小，膜絲根部與澆鑄端面之間的拉力也大大減小，因此大大降低了 膜絲根部斷裂的機(jī)率，提高了膜組件工作的穩(wěn)定性，延長了其使用壽命。 (2)提高了中空纖維膜組件加工、組裝、安裝和檢修的方便程度。 本發(fā)明所述膜組件澆鑄中空纖維膜絲的端頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)無復(fù)雜的 結(jié)構(gòu)件，降低了鑄封工序的難度和廢品率，膜組件整體可實(shí)現(xiàn)裝配式結(jié) 構(gòu)，產(chǎn)品容易實(shí)現(xiàn)快速組裝。以柔性連接的方式固定于固定裝置，每支 膜組件可以單獨(dú)進(jìn)行安裝和拆卸，而且單人即可完成全部操作，不像現(xiàn) 有的中空纖維膜組件組成大型的膜組件單元后必須通過起吊設(shè)備進(jìn)行 整體吊裝，勞動強(qiáng)度大，單人無法操作。當(dāng)通過進(jìn)氣管或產(chǎn)水管使膜組件懸掛在固定裝置上，并且進(jìn)氣管或產(chǎn)水管為柔性管時，安裝和拆卸膜 組件時對膜組件上部空間高度的要求也會大大降低，因此很大程度上方 便了中空纖維膜組件的安裝和檢修，使中空纖維膜組件對各類應(yīng)用場合 都有了4艮好的適應(yīng)性。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1所述的中空纖維膜組件的縱剖面圖。圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2所述的中空纖維膜組件的縱剖面圖。 圖3為圖1中的A-A處的剖面圖。 圖4為圖2中的A-A處的剖面圖。 圖5為現(xiàn)有技術(shù)的膜組件與圖3和圖4相應(yīng)的剖面圖。 圖6為實(shí)施例1中由若干個本發(fā)明的中空纖維膜組件組成的膜組件 單元的示意圖。圖7為實(shí)施例3中由若干個本發(fā)明的中空纖維膜組件組成的膜組件 單元的示意圖。圖8為本發(fā)明的中空纖維膜組件中，氣流對中空纖維膜絲^f艮部吹掃 的示意圖。是圖3和圖4中B-B處的剖面圖。圖中殼體未顯示。圖9為現(xiàn)有技術(shù)的一種中空纖維膜組件中，氣流對中空纖維膜絲吹 掃的示意圖，為通過下端端面中心垂線的剖面圖。附圖中各個標(biāo)記的說明1一一殼體；2—一中空纖維膜絲；3—一中空纖維膜束；4一一端頭； 5 — 一產(chǎn)水收集室；6 — —產(chǎn)水管；7 —— ,氣管；8 — 一嵌入件； 9——帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置；10——輻條；11——布?xì)饪祝?2---決插接頭；13——軟索；14——帶布?xì)饪椎那度爰?5 — 一中空軟管；16— —出水支管；17—一曝氣支管；18 — 一集水端頭; 19——中心管；20——出水口。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。 實(shí)施例實(shí)施例1如圖1、圖3所示， 一種中空纖維膜組件，包括內(nèi)徑為90mm、材質(zhì) 為UPVC (un-plasticized polyvinyl chloride)塑料的殼體l,設(shè)置 在殼體1內(nèi)的由240根中空纖維膜絲2組成的中空纖維膜束3，中空纖 維膜絲2的用于通過液體的微孔的平均孔徑為0. 4 jum,中空纖維膜絲的 外徑為2. 8mm，材質(zhì)為聚偏氟乙烯，上端可以自由擺動，每根膜絲均呈 閉孔狀態(tài)，利用柔性環(huán)氧樹脂封結(jié)，下端用環(huán)氧樹脂澆鑄匯集于端頭4 之中，并且用聚氨酯對其進(jìn)行二次澆鑄，以對膜絲根部進(jìn)行保護(hù)。端頭 4的整體外形為杯形，上口圓的直徑為60mm。中空纖維膜絲2在端頭4 內(nèi)的產(chǎn)水收集室5中呈開孔狀態(tài)，端頭4設(shè)有外徑為①8醒的產(chǎn)水管6, 產(chǎn)水管6與端頭4中的產(chǎn)水收集室5相連通。在殼體1的上端口和下端 口上均設(shè)置嵌入件8,端頭4通過軟索13與位于殼體1下端口的嵌入件 8相連接，嵌入件8通過螺釘與殼體1連接，嵌入件8在中心處有內(nèi)徑 為①10隱的圓孔，產(chǎn)水管6從殼體1上端口伸進(jìn)殼體1內(nèi)部并從位于殼 體1下端口的嵌入件8的圓孔中穿過,通過快插接頭12與端頭4相連接。 進(jìn)氣管7則從位于殼體1上端口的嵌入件8的圓孔中穿過進(jìn)入殼體1內(nèi) 部，通過快插接頭12與端頭4在澆鑄有中空纖維膜絲的端面上設(shè)置的帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9相連接。產(chǎn)水管6和進(jìn)氣管7均為中空塑料軟管。帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9具有沿徑向分布的六根輻條10，每個輻條寬 5mm，高4隱；相鄰兩個輻條之間的角度均為60°,輻條10從端頭澆鑄端 面的中心延伸到端頭4的圓周上，內(nèi)部具有空腔，輻條10的兩個側(cè)壁均 垂直于澆鑄端面，在背向澆鑄端面的另一側(cè)則是倒圓的，兩個側(cè)壁上在 居中的位置i殳有四個直徑為①2mm的圓形布?xì)饪譴l，布?xì)饪?1的中心軸 線垂直于輻條IO的側(cè)壁面，距澆鑄端面的高度均為2ran,各個布?xì)饪椎?中心軸線間距均為4mm,輻條10的空腔與進(jìn)氣管7相連通。輻條10將端頭4的澆鑄端面分成六個面積相等的部分，相應(yīng)的， 中空纖維膜束3也均分成六個小束，每一小束由40根中空纖維膜絲2 組成，均澆鑄在輻條10之間的間隙里。端頭4的澆鑄有中空纖維膜絲 的端面有一個形狀為平頂圓錐即圓臺狀的凸起，凸起的底圓直徑為① 40mm，頂圓直徑為①12mm，高度為10mm。帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9剛好扣 在凸起上面，與凸起粘在一起，相接觸的部分完全密合。所述的嵌入件8由圍繞圓心呈星形排布的六根支撐條和圓周組成， 每根支撐條之間的角度也為60°,并且圓周外邊緣與殼體1接觸。圓周 與殼體1連接為螺栓連接。嵌入件8在橫斷面上的開孔面積占嵌入件8 橫斷面面積的百分?jǐn)?shù)為93%。殼體1的長度為1. 5m,中空纖維膜束3的平均長度為1. 3m,端頭4 及其帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9的總高度為80mm，進(jìn)氣管7的長度為1. 5m， 其中位于殼體1內(nèi)部的部分的長度為1. 3m，有200腿露在殼體1外面。 上部的嵌入件距殼體上端口的距離為10mm,下部的嵌入件距殼體下端口 的距離為10mm。產(chǎn)水管6的長度為1. 9m，其中位于殼體1內(nèi)部的部分 的長度為1.7m，有200腿露在殼體1外面。端頭4下緣距殼體1下端口 的3巨離為120mm。如圖6所示，產(chǎn)水管6與一位于膜組件上方的出水支管16相連接， 進(jìn)氣管7與一位于膜組件上方的曝氣支管17相連接。出水支管16與一能夠提供負(fù)壓的水泵的吸水管相連通，待凈化的 水經(jīng)過中空纖維膜絲2壁上的微孔進(jìn)入膜絲內(nèi)部，并匯流入產(chǎn)水收集室5,再經(jīng)產(chǎn)水管6流入出水支管16,最后通過水泵抽出形成膜組件的過 濾出水。曝氣支管17與一氣源相連通，氣源提供的壓縮空氣經(jīng)曝氣支 管17進(jìn)入進(jìn)氣管7,再經(jīng)端頭4的帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9上的布?xì)饪?ll擴(kuò)散出來，直接吹掃膜絲根部。將若干個中空纖維膜組件的產(chǎn)水管6、進(jìn)氣管7分別并聯(lián)至出水支 管16、曝氣支管17,由此形成一個矩陣式的膜組件單元。實(shí)施例2如圖2、圖4所示， 一種中空纖維膜組件，包括內(nèi)徑為65mm、材質(zhì) 為UPVC (un_plasticized polyvinyl chloride)塑津牛的殼體l， i殳置 在殼體l內(nèi)的由300根中空纖維膜絲2組成的中空纖維膜束3，中空纖 維膜絲2的用于通過液體的微孔的平均孔徑為0. 1 |um，中空纖維膜絲的 外徑為1. 35mm，材質(zhì)為聚偏氟乙烯，下端可以自由擺動，每根膜絲均呈 閉孔狀態(tài)，利用柔性環(huán)氧樹脂封結(jié)，上端用環(huán)氧樹脂澆鑄匯集于端頭4 之中，并且用聚氨酯對其進(jìn)行二次澆鑄，以對膜絲根部進(jìn)行保護(hù)。端頭 4的整體外形為杯形，上口圓的直徑為45隱。中空纖維膜絲2在端頭4 內(nèi)的產(chǎn)水收集室5中呈開孔狀態(tài)，端頭4設(shè)有外徑為①8誦的產(chǎn)水管6, 產(chǎn)水管6與端頭4中的產(chǎn)水收集室5相連通。在殼體1的上端口上設(shè)置 嵌入件8，下端口上設(shè)置帶布?xì)饪椎那度爰?4,端頭4通過軟索13與位 于殼體1上端口的嵌入件8相連接，嵌入件8和帶布?xì)饪椎那度爰?4 均通過螺釘與殼體1連接，嵌入件8在中心處有內(nèi)徑為①10腿的圓孑L, 產(chǎn)水管6從該圓孔中穿過進(jìn)入殼體1內(nèi)部，通過快插接頭12與端頭4 相連接，進(jìn)氣管7則從殼體1上端口伸進(jìn)殼體1內(nèi)部并通過快插接頭12 與位于殼體1下端口的帶布?xì)饪椎那度爰?4的下部相連接，中空軟管 15通過快插接頭12將帶布?xì)饪椎那度爰?4的上部和端頭4的澆鑄端面 上設(shè)置的帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9連接在一起。產(chǎn)水管6和進(jìn)氣管7均為 中空塑料軟管。帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9以及嵌入件8的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。帶布 氣孔的嵌入件14的結(jié)構(gòu)與嵌入件8類似，所不同的是其支撐條內(nèi)部為 空腔，每根支撐條的正下方居中以中心間距5mm設(shè)有四個直徑為①2mm的圓形布?xì)饪?。從進(jìn)氣管7引入的壓縮空氣一部分進(jìn)入中空軟管15,再 由中空軟管15進(jìn)入帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9，最后通過布?xì)庋b置9的布?xì)?孔11擴(kuò)散出來，另一部分則進(jìn)入帶布?xì)饪椎那度爰?4的支撐條內(nèi)部的 空腔，最后通過嵌入件14正下方的布?xì)饪讛U(kuò)散出來。殼體1的長度為1. 5m，中空纖維膜束3的平均長度為1. 3m,端頭4 及其帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9的總高度為80mm，進(jìn)氣管7的長度為1. 7m, 其中位于殼體1內(nèi)部的部分的長度為1. 5m,有200mm露在殼體1外面。 嵌入件8距殼體上端口的距離為10mm,帶布?xì)饪椎那度爰?4距殼體下 端口的距離為80mm。產(chǎn)水管6的長度為260mm,其中位于殼體l內(nèi)部的 部分的長度為60隨，有200腿露在殼體1外面。中空軟管15的長度為 1.3m。端頭4上緣距殼體1上端口的距離為60mm。其余部分與實(shí)施例l相同。 ，實(shí)施例3膜組件的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。如圖7所示，將八個中空纖維膜組件和集水端頭18、中心管19和 出水口 20組成一個輻射式的膜組件單元。產(chǎn)水管6與直徑為150隱的 集水端頭18下端面均布的八個快插接頭12相連接，直徑為O40mm、長 度為300mm的中心管19沿集水端頭18的軸線穿過，八個膜組件圍繞著 中心管19均勻地分布，中心管19的下方通過八個快插接頭12與八個 中空纖維膜組件的進(jìn)氣管7連接。膜組件單元工作時中空纖維膜束3被 待過濾的液體所包圍，氣源提供的壓縮空氣從中心管19的上口進(jìn)入， 并進(jìn)入八個膜組件的進(jìn)氣管7，最后經(jīng)端頭4的帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置9 上的布?xì)饪譴l擴(kuò)散出來，直接吹掃膜絲根部，集水端頭18的出水口 20 與一能夠提供負(fù)壓的水泵相連通，待凈化的水經(jīng)過中空纖維膜絲2壁上 的微孔進(jìn)入膜絲內(nèi)部，并匯流入產(chǎn)水收集室5,再經(jīng)產(chǎn)水管6流入集水 端頭18,最后通過水泵抽出形成膜組件的過濾出水。以上對本發(fā)明所提供的中空纖維膜組件進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本說明書域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上可本說明書記載的內(nèi)容不應(yīng)理解為 對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種中空纖維膜組件，包括由多根中空纖維膜絲(2)組成的中空纖維膜束(3)、中空纖維膜束一端的端頭(4)、進(jìn)氣管(7)和產(chǎn)水管(6)，其特征在于在所述端頭的端面上有帶布?xì)饪?11)的布?xì)庋b置(9)，該布?xì)庋b置與進(jìn)氣管連通，所述布?xì)饪椎目卓诔蛑锌绽w維膜絲根部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維膜組件，其特征在于所述的中 空纖維膜束一端的端頭(4)為中空纖維膜束的下端頭。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維膜組件，所述布?xì)饪椎目卓诔?水平方向或者斜下方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維膜組件，所述布?xì)庋b置有至少三 根中空的輻條(10),該輻條側(cè)面開有所述的布?xì)饪住?br> 5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的中空纖維膜組件，所述輻條以端頭中心為 圓心呈星形均勻分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維膜組件，所述端頭的澆鑄端面為 凸起的端面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的中空纖維膜組件，所述凸起的端面為圓臺形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7所述的中空纖維膜組件，其特征在于在中空 纖維膜束外有一個殼體(1 )。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的中空纖維膜組件，其特征在于所述殼體 與所述端頭通過可拆卸的結(jié)構(gòu)連接在一起。
10. 利用權(quán)利要求1 ~ 9所述的任一 中空纖維膜組件的膜生物反應(yīng)器。
11. 利用權(quán)利要求l ~ 9所述的任一中空纖維膜組件或者權(quán)利要求10 所述的膜生物反應(yīng)器的水處理設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中空纖維膜組件，包括由多根中空纖維膜絲組成的中空纖維膜束、中空纖維膜束一端的端頭、進(jìn)氣管和產(chǎn)水管，其特征在于在所述端頭的端面上有帶布?xì)饪椎牟細(xì)庋b置，該布?xì)庋b置與進(jìn)氣管連通，所述布?xì)饪椎目卓诔蛑锌绽w維膜絲根部。本發(fā)明還公開了利用此中空纖維膜組件的膜生物反應(yīng)器和水處理設(shè)備。本發(fā)明公開的中空纖維膜組件的結(jié)構(gòu)特征，提高了中空纖維膜組件的抗污染性能，尤其是中空纖維膜根部的抗污染性能，保證了中空纖維膜絲過濾的有效面積，延長了中空纖維膜組件的使用壽命，并且此中空纖維膜組件加工、組裝、安裝和檢修都比較方便。
文檔編號C02F3/12GK101250003SQ20081010286
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者孫友峰 申請人:北京漢青天朗水處理科技有限公司