專利名稱：一種中空纖維簾式膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜分離水處理設(shè)備，尤其是涉及一種應(yīng)用于水處理 的中空纖維簾式膜組件和利用中空纖維簾式膜組件的膜生物反應(yīng)器，屬 于水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor， MBR)工藝是一種將膜分 離技術(shù)與傳統(tǒng)生物處理技術(shù)有機結(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，^t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i^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)等則被膜截留，隨濃縮液回流 到生物反應(yīng)器內(nèi)。外置式膜生物反應(yīng)器的特點是運行穩(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，為減少污 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)量和所需揚程增大，動力費用增高，噸水能耗高達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，清洗勞動強度大，成本較高，膜通量也相對較小。綜上所述，膜生物反應(yīng)器工藝良好的適應(yīng)性與處理效果已為眾多的 學術(shù)研究和工程實踐所證實，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；由于高揚程的循環(huán)泵或高強度的曝氣而引起運行能耗 高；由于膜組件清洗操作復雜而引起維護管理復雜；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 踐又證實，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中，中空纖 維膜因為裝填密度大、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。 上述的這些中空纖維簾式膜組件均普遍存在一個問題中空纖維膜絲根 部積泥現(xiàn)象嚴重，而且一旦形成積泥又很不容易清楚，這樣降低了膜 組件過濾得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 延又會進一步加劇過濾的不均勻性和有效過濾面積的喪失，最終縮短整 個膜組件的使用壽命。中空纖維簾式膜組件與束式和柱式中空纖維膜組件相比，其組成的 膜組件單元的裝填密度可以做得更大，而且其生產(chǎn)加工過程中的鑄封工序的自動化程度可以更高。目前市場上的中空纖維簾式膜組件在抑制膜 污染方面采取的主要措施是在膜組件的正下方設(shè)置穿孔曝氣管，如圖11 所示，通過高強度曝氣所形成的氣水二相流對中空纖維膜束進行水力沖 刷，雖然可以在一定程度上降低中空纖維膜束中部的污染，但中空纖維 膜束根部的水流紊動性依然很差，膜絲根部積泥現(xiàn)象較為嚴重，尤其是 當中空纖維膜束豎直放置時，由于氣水二相流在上升過程中被中空纖維 膜束的下端頭所阻擋，因此，下端頭澆鑄端面上積泥現(xiàn)象更為嚴重。增 大曝氣量不但使得采用這種中空纖維簾式膜組件的膜生物反應(yīng)器的運 行能耗進一步明顯高出其他的污水生化處理工藝，而且膜絲根部積泥現(xiàn) 象仍然得不到有效解決。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是"R供一種中空纖維簾式膜組件，在水處理過程 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)明的中空纖維簾式膜組 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)明的中空纖維簾式膜組 件或者利用本發(fā)明的膜生物反應(yīng)器的水處理設(shè)備。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案 一種中空纖維簾式膜組件，包括由多^f艮中空纖維膜絲組成的中空纖 維膜束、中空纖維膜束一端或兩端的端頭、進氣管和產(chǎn)水管，所述端頭 為長條形，在至少一個端頭上有帶布氣孔的布氣裝置，該布氣裝置與進 氣管連通，所述布氣孔的孔口朝向中空纖維膜絲的根部；所述中空纖維 膜束一端或兩端的端頭指的是，中空纖維膜束的一端有端頭或者兩端均 有端頭。優(yōu)選地，所述布氣孔的孔口可以朝向水平方向或者斜下方向。 優(yōu)選地，所述端頭的端面為凸起的端面，中空纖維膜組件豎直;^文置時所述布氣孔的位置靠近所述凸起的端面的底部，所述布氣孔的孔口朝向所述凸起的端面的頂部。梯形，更優(yōu)選為等腰梯形。優(yōu)選地，所述端頭的長度和寬度的比為2-100,優(yōu)選為10-50。 優(yōu)選地，在中空纖維膜束外有一個殼體。 優(yōu)選地，所述殼體與所述端頭通過可拆卸的結(jié)構(gòu)連接在一起。 本發(fā)明還提供一種利用上述中空纖維簾式膜組件的膜生物反應(yīng)器。 本發(fā)明還提供一種利用上述中空纖維簾式膜組件或者膜生物反應(yīng) 器的水處理設(shè)備。下面對上述技術(shù)方案進行詳細的闡述和說明，并且對于其他涉及的 技術(shù)細節(jié)進行詳細的闡述和i兌明為了敘述的方便，本發(fā)明中，中空纖維膜絲也稱為膜絲，中空纖維 膜束也稱為膜束。中空纖維簾式膜組件中，中空纖維膜絲可以 一接單層或多層以 一字形 排列，膜絲根部封結(jié)于端頭之內(nèi)。本發(fā)明中，端頭的長度方向指的是膜 絲一字形排列的方向，端頭的寬度方向指的是與長度方向垂直并與膜絲 方向垂直的方向。在至少一個端頭上有帶布氣孔的布氣裝置，該布氣裝置與進氣管連 通，所述布氣孔可以沿所述端頭的長度方向排列，孔口朝向中空纖維膜 絲的根部，這對于中空纖維膜絲根部的沖刷更為徹底。中空纖維膜絲在 膜組件中的裝填密度^艮大，通?？筛哌_300-1200mVm3(平方米/立方米)， 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 積泥又很不容易進行清除。本發(fā)明提供的布氣裝置設(shè)置于中空纖維膜絲 的根部，并且布氣孔的孔口朝向中空纖維膜絲的根部而不是直接朝上， 因此從布氣孔出來的氣流不是直接上升，而是首先沖刷中空纖維膜絲的 根部，大幅提高了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。所述的布氣裝置的布氣孔的孔口朝向可以有水平、豎直朝上、豎直 朝下、斜向上以及斜向下等多種選擇。所述端頭的端面可以是平面、凹 陷的端面或凸起的端面，作為優(yōu)選，所述端頭的端面是平面或凸起的端面，作為更優(yōu)選，所述端頭的端面是凸起的端面。凸起結(jié)構(gòu)的特點是中 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。當端頭的端面是平面時，優(yōu)選的布氣孔的孔口可以朝向水平方向或者斜下方向；當端頭的端面是凸起的端面時，優(yōu)選的布氣孔的孔口朝向可以為斜向上朝向 凸起的頂部的方向。當端頭的端面是平面時，對于膜束的根部來說，布 氣孔的孔口的朝向若為豎直朝上或斜上方向，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??；布氣孔的孔口的朝向若為水平方 向，從其中出來的氣流方向則垂直于膜絲表面，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動，有助于對膜 絲根部的沖刷；布氣孔的孔口朝向若為斜下方向，出來的氣流方向是斜 著朝向端頭的端面，氣流會優(yōu)先向下運動，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，4艮明顯，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。當端頭的端面是凸起的端 面時，布氣孔的孔口若斜向上朝向凸起的頂部的方向，從布氣孔出來的 氣流也不是直接上升，而是平行于凸起的側(cè)壁斜向上擴散，沿程將直接 橫掃中空纖維膜絲的根部，這樣對于膜絲根部也具有很好的沖刷效果。 當布氣裝置的側(cè)壁有一定的厚度時，加工的過程中可以利用布氣裝置的 厚度對布氣孔的孔口進行設(shè)計，使得從布氣孔出來的氣流方向是水平方 向、斜著朝向下或者斜著朝向上的方向。所述的布氣孔的形狀、數(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，沿著所述端頭的長邊呈線性均勻分布，當為條 形孔時，各孔的長邊應(yīng)大致平行于所述端頭的長邊。所述布氣孔的孔口 高出鄰近的澆鑄端面的距離可以相等，也可以不相等，且該距離范圍可 以為Omm (毫米)-10mm，優(yōu)選距離相等，均為lmm-5mm。所述布氣孔的 孔口與鄰近的端面邊^(qū)彖之間的垂直距離可以相等，也可以不相等，且該 距離范圍可以為Omm-10mm，優(yōu)選距離相等，均為lmm-5mm。所述布氣孔 的直徑或^豆邊的長度可以為lmm-10mm, 4尤選lmm-5mm。所述的凸起的形狀可以是削掉尖部的棱錐或其他已知的任一形狀。 作為優(yōu)選，所述的凸起是在端頭長度方向上任一橫斷面均為梯形的棱臺 形，更優(yōu)選均為等腰梯形的棱臺。lmm-200mm，優(yōu)選10mm-100mm;所述棱臺形凸起的底面的短邊的長度比 所述端頭的寬度小lmm-60mm，優(yōu)選10mm-40mm。所述棱臺形凸起的頂面 的長邊的長度比底面的長邊小0mm-40mm，優(yōu)選0mm-20mm;所述棱臺形 凸起的頂面的短邊的長度比底面的短邊小1mm-60mm,優(yōu)選5mm-20mm。 所述棱臺形凸起的底面和頂面之間的距離，即凸起的高度范圍為 2mm-150mm，優(yōu)選5mm-50mm;所述棱臺形凸起的底面的短邊與其高度的 比值范圍為0.5-20,優(yōu)選為1-10，更優(yōu)選為2-5。所述棱臺側(cè)面與底面 之間的夾角可以為5°-85°,優(yōu)選15°-75°。平面與平面的夾角大小通過 以下方式確定(1)如果兩個平面沒有交線，則兩個平面的夾角為0。； (2)如果兩個平面有交線，則沿著交線方向?qū)蓚€平面投影到第三個 平面上，形成一個銳角，這個銳角的角度就是所述兩個平面的夾角。所述端頭可以為長條形，長度方向的尺寸范圍為0.1m(米)-3m, 優(yōu)選O. 2m-lm;寬度方向的尺寸范圍為5mm-100mm，優(yōu)選10mm-40mm;長 度與寬度比值的范圍為2-100，優(yōu)選10-50。這樣中空纖維膜絲可以按 單層或者多層以一字形排列，其根部澆鑄封結(jié)于長條形的端頭之內(nèi)后組 成中空纖維簾式膜組件。所述中空纖維膜絲可以有且僅有一端澆鑄封結(jié)于一個設(shè)有產(chǎn)水收 集室的端頭之內(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。也可以 兩端分別澆鑄封結(jié)于兩個端頭之內(nèi)，并且兩個端頭中至少有一個內(nèi)部應(yīng) 設(shè)有產(chǎn)水收集室。設(shè)有產(chǎn)水收集室的端頭外部應(yīng)設(shè)有產(chǎn)水管，產(chǎn)水收集室應(yīng)與產(chǎn)水管相連通。當所述中空纖維膜絲有且僅有一端澆鑄封結(jié)于一 個設(shè)有產(chǎn)水收集室的端頭之內(nèi)時，其工作時，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。本發(fā)明中，上端頭一般指的是膜組件在水處理工作過程中，靠近水面的端頭，下端頭指的是靠近水底的端頭；在工程實際中，膜組件也可能是水平放置，此時上下端頭則沒有上下之分，如果本領(lǐng)域技術(shù)人員根 據(jù)實際情況需要，將上下端頭進行顛倒設(shè)置，或者其它簡單的設(shè)置方式 的修改，那么也應(yīng)該理解為在利用本發(fā)明的技術(shù)方案。上端頭和下端頭 可以同時存在，也可以有且僅有一個。當中空纖維膜束兩端均澆鑄封結(jié)于端頭之內(nèi)時，所述的上端頭和下 端頭的形狀可以相同，也可以不同。上述的任一中空纖維簾式膜組件，當中空纖維膜束兩端均澆鑄封結(jié) 于端頭之內(nèi)時，可以在兩個端頭的澆鑄端面上均設(shè)置帶布氣孔的布氣裝 置，并且這兩個布氣裝置通過一根中空軟管連通。中空軟管可以將上下 兩個端頭連接起來，并且軟管的長度略小于中空纖維膜絲的長度，起到 承擔下端頭的重力和擺動時的拉力，以避免中空纖維膜絲承力而被拉 斷。另外，中空軟管還可以供給上下兩個布氣裝置以氣流， -使中空纖維 膜束上下兩端的根部都可以被曝氣氣流進行直接的吹掃和沖刷，以防止 膜絲根部發(fā)生積泥。所述端頭中的一個或兩個可以設(shè)有進氣管。所述的任一端頭中可以 同時設(shè)有進氣管和產(chǎn)水管，或者僅設(shè)有進氣管或產(chǎn)水管。產(chǎn)水管或進氣 管的數(shù)量可以根據(jù)工程實際情況進行選擇，既可以選擇一個進氣管或一 個產(chǎn)水管，也可以選擇兩個或者兩個以上進氣管，或者選擇兩個或者兩 個以上產(chǎn)水管，或者同時選擇兩個或者兩個以上的進氣管和產(chǎn)水管。所 述的進氣管和產(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。所述的進氣管、產(chǎn)水管的直徑范圍為lmm-50mm，優(yōu)選5mm-20mm。上述的任一 中空纖維簾式膜組件，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，但孔洞 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。所述的殼體的橫斷面可以是矩形、方形或其他已知的任意形狀。作 為優(yōu)選，所述的殼體的橫斷面是長條矩形。所述的殼體從上到下各橫斷 面的面積可以相同，也可以不相同。作為優(yōu)選，所述的殼體從上到下各 橫斷面的面積是相同的，或者中間部分的橫斷面面積略小于上下兩端的橫斷面面積。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。所述殼體的長邊的長度比所述端頭的長 度大10mm-200mm,優(yōu)選20mm-100mm;所述殼體的短邊的長度比所述端 頭的寬度大5mm-60mm,優(yōu)選10mm-40mm。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%,這樣可以確保當膜組件工作時，待過濾的液體能夠從殼體的下端 口進入殼體內(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"l妄在一起，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^^皮罩在殼體內(nèi)部，殼體能 夠隨著端頭的晃動而晃動，始終不與之分離，同時又使得端頭可以與殼 體拆卸開，這使得中空纖維膜束和殼體可以相互獨立更換，在一定程度上提高了材料的利用率。上述的中空纖維簾式膜組件，可以通過端頭、殼體的任一部位采用 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狀態(tài)，可 以隨水流有擺動。當進氣管或產(chǎn)水管為柔性管時，也可以通過進氣管或 產(chǎn)水管使膜組件懸掛在固定裝置上。上述的中空纖維簾式膜組件，所述的進氣管和產(chǎn)水管可以在殼體的 內(nèi)部，并且進氣管的與氣源連接的一端以及產(chǎn)水管的與集水管路連接的 一端從殼體的上方伸向殼體的外部。這樣的設(shè)置可以使得中空纖維膜組 件僅通過其上端與固定裝置相連接，這樣可以方便中空纖維膜組件的安 裝和拆卸。當膜組件工作時，僅其上端與固定裝置相連接，而且進氣管 的進氣口和產(chǎn)水管的出水口位于殼體的上部，即便此時膜組件整支被待 過濾的液體包圍，但由于膜組件與固定裝置的連接點位于接近水面或者 水面以上的位置，這樣膜組件需要4企修時不必降低水位或者不必將水位 降得4艮^f氐就可以將其拆卸下來。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行二次澆鑄，以 降低膜絲根部斷裂的機率。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 m m(微米)-5 n m。 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0.1m-3.0m。優(yōu)選由50-500根中空纖維膜絲組成，長度范圍為 1. 0m-2. 0m。當中空纖維膜束兩端均澆鑄封結(jié)于端頭之內(nèi)時，所述的中空纖維膜 束的長度可以和上下兩個端頭之間的距離相等，也可以略大于這個距 離。作為優(yōu)選，所述的中空纖維膜束的長度大于上下兩個端頭之間的距離，但小于殼體的長度。利用上述的中空纖維簾式膜組件的膜生物反應(yīng)器是通過現(xiàn)有技術(shù) 的常規(guī)的方法連接組裝制造的。利用上述的中空纖維簾式膜組件或者上述的膜生物反應(yīng)器的水處 理設(shè)備，是通過現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)方法連接組裝制造的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益的效果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) 置的布氣裝置的布氣孔孔口朝向中空纖維膜絲根部，從布氣孔出來的氣 體等流體可以優(yōu)先沖刷中空纖維膜絲的根部，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狀態(tài)，各種軟連接 部件的設(shè)置，即軟質(zhì)連接管、進氣管、產(chǎn)水管等，使得膜束可以隨著端 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幅減小，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 裂的機率，提高了膜組件工作的穩(wěn)定性，延長了其使用壽命。而且也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，膜組件整體可實現(xiàn)裝配式結(jié) 構(gòu)，產(chǎn)品容易實現(xiàn)快速組裝。以柔性連接的方式固定于固定裝置，每支 膜組件可以單獨進行安裝和拆卸，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)備進行 整體吊裝，勞動強度大，單人無法操作。當通過柔性的進氣管或產(chǎn)水管 使膜組件懸掛在固定裝置上，并且兩個端頭中間的連接管也為柔性管 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)用場合都有了很好的適應(yīng)性。


圖1為本發(fā)明的實施例1所述的中空纖維簾式膜組件的縱剖面圖。圖2為本發(fā)明的實施例2所述的中空纖維簾式膜組件的縱剖面圖。 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為圖1中的B-B處的剖面圖。 圖6為圖2中的B-B處的剖面圖。圖7為實施例1中由若干個本發(fā)明的中空纖維簾式膜組件組成的膜 組件單元的示意圖。圖8為實施例2中由若干個本發(fā)明的中空纖維簾式膜組件組成的膜 組件單元的示意圖。圖9為本發(fā)明的實施例1中，氣流對中空纖維膜絲根部吹掃的示意 圖，是圖5中下端頭的局部放大圖，圖中殼體未顯示。圖10為本發(fā)明的實施例2中，氣流對中空纖維膜絲根部吹掃的示 意圖，是圖6中下端頭的局部放大圖，圖中殼體未顯示。圖11為現(xiàn)有技術(shù)的一種中空纖維簾式膜組件中，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。圖12為中空纖維簾式膜組件的端頭的長度方向和寬度方向示意圖。圖13為另外一種中空纖維膜組件的端頭的長度方向和寬度方向的 示意圖。附圖中各個標記的說明 1一一殼體；2—一中空纖維膜絲；3—一中空纖維膜束；4一一上端頭； 5 — 一下端頭； 6 — 一產(chǎn)水管； 7—一進氣管；8 ——產(chǎn)水連接管； 9一一進氣連接管；10—一產(chǎn)水收集室；11一一帶布氣孔的布氣裝置；12——布氣孔； 13——軟索； 14---決插接頭；15——產(chǎn)水通道；16——三通；17——曝氣管。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。實施例 實施例1如圖1、圖3、圖5所示， 一種中空纖維簾式膜組件，包括長600誦、 寬60mm、材質(zhì)為UPVC ( un-plasticized polyvinyl chloride )塑料的 殼體l，設(shè)置在殼體l內(nèi)并豎直放置的由498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 0.4jLim，中空纖維膜絲2的外徑為2. 8mm,材質(zhì)為聚偏氟乙烯，兩端用 環(huán)氧樹脂澆鑄匯集于上端頭4和下端頭5之中，并且用聚氨酯對其進行 二次澆鑄，以對膜絲根部進行保護。上端頭4和下端頭5的整體外形均 為長條矩形，長度為585mm，寬度為30mm。上端頭4和下端頭5內(nèi)部均 設(shè)有產(chǎn)水收集室10,中空纖維膜絲2的兩端分別在上端頭4和下端頭5 內(nèi)的產(chǎn)水收集室10中呈開孔狀態(tài)，上端頭4和下端頭5內(nèi)的產(chǎn)水收集室 10通過兩根外徑為①12腿的產(chǎn)水連接管8相連通，在上端頭4外部設(shè)有 外徑為012mm的產(chǎn)水管6 ，產(chǎn)水管6與上端頭4通過快插接頭14相連接， 其內(nèi)腔通過產(chǎn)水通道15與上端頭4內(nèi)的產(chǎn)水收集室IO相連通。上端頭 4和下端頭5分別通過軟索13與殼體1相連接。上端頭4和下端頭5均 設(shè)置有帶布氣孔的布氣裝置11，上端頭4和下端頭5的布氣裝置11通 過兩根外徑為①12mm的進氣連接管9相連通，在上端頭4外部設(shè)有外徑 為①12mm的進氣管7,進氣管7與上端頭4通過快插接頭14相連接，其 內(nèi)腔與上端頭4的布氣裝置11的內(nèi)腔相連通。產(chǎn)水管6、進氣管7、產(chǎn) 水連接管8和進氣連接管9均為中空塑料軟管。上端頭4和下端頭5的澆鑄端面均為平面，外形為長條矩形，長度 為500mm，寬度為20mm。上端頭4和下端頭5在產(chǎn)水收集室10之外均設(shè) 有帶布氣孔的布氣裝置11，產(chǎn)水收集室10剛好嵌在布氣裝置11中間的 凹槽之內(nèi)，但產(chǎn)水收集室10和布氣裝置11的空腔之間彼此相互隔絕。帶布氣孔的布氣裝置11的側(cè)壁高出澆鑄端面4mm,在兩側(cè)側(cè)壁頂部高出 澆鑄端面的部分的內(nèi)側(cè)，在高度上居中的位置并沿澆鑄端面的長度方向 均勻設(shè)置有99個直徑為2隱的圓形布氣孔11，同一排內(nèi)每兩個布氣孔 11之間的中心距離均為5mm，布氣孔11向布氣裝置10內(nèi)部延伸并與其 空腔相連通的部分為 一個圓柱形的通道，該圓柱形通道的中心軸線平行 于淺鑄端面。
殼體1的高度為1. 26m，中空纖維膜束3的平均長度為1. 15m,上 端頭4和下端頭5的總高度均為50隱，上端頭4上緣距殼體1上端口以 及下端頭5下緣距殼體1下端口的距離均為30mm，兩根產(chǎn)水連接管8和 進氣連接管9連同各自兩端的快插接頭14的總長度為1. lm。產(chǎn)水管6 和進氣管7的長度均為300mm。
圖7是由若干個中空纖維簾式膜組件組成的膜組件單元的示意圖。 該膜組件單元工作時，每個中空纖維簾式膜組件的產(chǎn)水管6并聯(lián)至一位 于膜組件上方的出水支管，進氣管7并聯(lián)至一位于膜組件上方的曝氣支 管。出水支管與一能夠提供負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壁上的微孔進入膜絲內(nèi)部，并分別匯流入上端頭4和 下端頭5內(nèi)的產(chǎn)水收集室10，其中下端頭5內(nèi)的產(chǎn)水收集室10中的水 經(jīng)過產(chǎn)水連4妄管8匯流入上端頭4內(nèi)的產(chǎn)水收集室10中，匯流后的水 再經(jīng)產(chǎn)水管6流入出水支管，最后通過水泵抽出形成膜組件的過濾出水。 曝氣支管與一氣源相連通，氣源提供的壓縮空氣經(jīng)曝氣支管進入進氣管 7，經(jīng)過進氣管7進入上端頭4的帶布氣孔的布氣裝置11的空腔之內(nèi)， 一部分空氣直接從上端頭4的布氣裝置11上的布氣孔12擴散出來，直 接吹掃上端頭4澆鑄端面附近的膜絲根部，另一部分空氣則通過進氣連 接管9進入下端頭5的帶布氣孔的布氣裝置11的空腔，最后從下端頭5 的布氣裝置11上的布氣孔12擴散出來，直接吹掃下端頭5澆鑄端面附 近的膜絲根部。
實施例1中的端頭還可以采用彎曲形狀的端頭，對于長條矩形的端 頭或者彎曲形狀的端頭，具體的長度方向和寬度方向見圖12和圖13。實施例2
如圖2、圖4、圖6所示， 一種中空纖維簾式膜組件，包括長600mm、 寬60mm、材質(zhì)為UPVC塑料的殼體1,設(shè)置在殼體1內(nèi)并豎直放置的由 398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. 8隨，材 質(zhì)為聚偏氟乙烯。中空纖維膜束3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)氧樹脂澆鑄匯集于下端頭5 之中，并且用聚氨酯對其進行二次澆鑄，以對膜絲根部進行保護。下端 頭5的整體外形為長條矩形，長度為585mm,寬度為30mm。下端頭5內(nèi) 部設(shè)有產(chǎn)水收集室10，中空纖維膜絲2的下端在下端頭5內(nèi)的產(chǎn)水收集 室10中呈開孔狀態(tài)。外徑為①12隨的產(chǎn)水管6從殼體1上端口伸進殼 體l內(nèi)部，通過一個T形三通分為兩個外徑均為①12mm的支管，兩個支 管均通過快插接頭14與下端頭5相連接，并且其內(nèi)腔與下端頭5內(nèi)的產(chǎn) 水收集室IO相連通。外徑為①12mm的進氣管7從殼體1上端口伸進殼 體l內(nèi)部，通過一個T形三通分出兩個外徑均為①12mm的支管，兩個支 管均通過快插接頭14與下端頭5相連接，并且其內(nèi)腔與下端頭5的帶布 氣孔的布氣裝置11的內(nèi)腔相連通。產(chǎn)水管6及其支管、進氣管7及其支 管均為中空塑料軟管。
下端頭5的澆鑄端面為凸起的長條棱臺形，沿垂直于端頭長度方向 上任一橫斷面均為相同的等腰梯形，棱臺底面長邊的長度為500mm，底 面短邊的長度為20隨，頂面長邊的長度為500mm,頂面短邊的長度為3mm， 頂面與底面之間的高度為15mm。下端頭5在產(chǎn)水收集室10之外設(shè)有帶 布氣孔的布氣裝置11，產(chǎn)水收集室10剛好嵌在布氣裝置11中間的凹槽 之內(nèi)，但產(chǎn)水收集室IO和布氣裝置11的空腔之間彼此相互隔絕。帶布 氣孔的布氣裝置11的側(cè)壁高出澆鑄端面4mm,在兩側(cè)側(cè)壁頂部高出澆鑄 端面的部分的內(nèi)側(cè)，在高度上居中的位置并沿棱臺底面的長邊均勻設(shè)有 99個直徑為2. 88mm的圓形布氣孔11，同一排內(nèi)每兩個布氣孔11之間的 中心距離均為5mm,布氣孔11向布氣裝置10內(nèi)部延伸并與其空腔相連 通的部分為一個圓柱形的通道，該圓柱形通道的直徑為lmm，其中心軸線平行于棱臺形凸起的側(cè)壁斜面。
殼體l的高度為1.6m,中空纖維膜束3的平均長度為1.45m，下端 頭5的總高度為50,,下端頭5下緣距殼體1下端口的距離為30mm， 產(chǎn)水管6及其支管、進氣管7及其支管在殼體1內(nèi)的部分的豎向高度均 為1. 52m，在殼體1外的部分的長度均為300mm。
圖8是由若干個中空纖維簾式膜組件組成的膜組件單元的示意圖， 與圖7不同的是各個膜組件共用了一個大的殼體1,膜組件之間沒有被 殼體完全分隔。該膜組件單元工作時，每個中空纖維簾式膜組件的產(chǎn)水 管6并聯(lián)至一位于膜組件上方的出水支管，進氣管7并聯(lián)至一位于膜組 件上方的曝氣支管。出水支管與一能夠提供負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壁上的微孔進入膜絲內(nèi)部，并分別 匯流入下端頭5內(nèi)的產(chǎn)水收集室10，再經(jīng)過產(chǎn)水管6的兩個支管匯流入 產(chǎn)水管6后流入出水支管，最后通過水泵抽出形成膜組件的過濾出水。 曝氣支管與一氣源相連通，氣源提供的壓縮空氣經(jīng)曝氣支管進入進氣管 7，經(jīng)過進氣管7的兩個支管進入下端頭5的帶布氣孔的布氣裝置11的 空腔之內(nèi)，直接從下端頭5的布氣裝置11上的布氣孔12擴散出來，平 行于下端頭5的棱臺形凸起的兩側(cè)側(cè)壁的斜面斜向上運動，沿程直接吹 掃膜絲根部。
以上對本發(fā)明所提供的中空纖維膜組件進行了詳細介紹。本說明書 中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，對于本領(lǐng) 域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上可 能在實施過程中會有改變之處。因此，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. 一種中空纖維簾式膜組件，包括由多根中空纖維膜絲(2)組成的中空纖維膜束(3)、中空纖維膜束一端或兩端的端頭(4和/或5)、進氣管(7)和產(chǎn)水管(6)，其特征在于，所述端頭為長條形，在至少一個端頭上有帶布氣孔的布氣裝置，該布氣裝置與進氣管連通，所述布氣孔的孔口朝向中空纖維膜絲的根部；所述中空纖維膜束一端或兩端的端頭指的是，中空纖維膜束的一端有端頭或者兩端均有端頭。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維簾式膜組件，其特征在于，所述 布氣孔的孔口朝向水平方向或者斜下方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維簾式膜組件，其特征在于，所述 端頭的端面為凸起的端面，中空纖維膜組件豎直放置時所述布氣孔的位 置靠近所述凸起的端面的底部，所述布氣孔的孔口朝向所述凸起的端面 的頂部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的中空纖維簾式膜組件，其特征在于，垂直
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的中空纖維簾式膜組件，其特征在于，所述 梯形為等腰梯形。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中空纖維簾式膜組件，其特征在于，所述 端頭的長度和寬度的比為2-100,優(yōu)選為10-50。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6任意一項所述的中空纖維簾式膜組件，其特征 在于，在中空纖維膜束外有一個殼體(1)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的中空纖維簾式膜組件，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。
9. 利用權(quán)利要求l-8任意一項所述的中空纖維簾式膜組件的膜生物 反應(yīng)器。
10. 利用權(quán)利要求l-8任意一項所述的中空纖維簾式膜組件或者權(quán) 利要求9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簾式膜組件，包括由多根中空纖維膜絲組成的中空纖維膜束、中空纖維膜束一端或兩端的端頭、進氣管和產(chǎn)水管，所述端頭為長條形，在至少一個端頭上有帶布氣孔的布氣裝置，該布氣裝置與進氣管連通，所述布氣孔的孔口朝向中空纖維膜絲的根部；所述中空纖維膜束一端或兩端的端頭指的是，中空纖維膜束的一端有端頭或者兩端均有端頭。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，并且加工、組裝、安裝和檢修都比較方便。
文檔編號C02F3/12GK101254978SQ200810103730
公開日2008年9月3日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10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