專利名稱：一種嵌入式中空纖維膜組件及一體化膜生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種嵌入式中空纖維膜組件及一體化膜生物反應(yīng)器，屬于膜分離水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膜生物反應(yīng)器(Membrane bioreactor,MBR)是將膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)結(jié)合而成的一種新型污水處理工藝。該工藝由于采用高效的膜分離替代傳統(tǒng)活性污泥工藝中的二沉池，具有出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定、占地省、剩余污泥產(chǎn)率低、操作管理方便等傳統(tǒng)污水處理技術(shù)無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，成為21世紀(jì)最有發(fā)展前景的高新水處理技術(shù)，其在城市污水和工業(yè)廢水處理與回用中的應(yīng)用，在全球范圍受到眾多的研究者、企業(yè)界和政府部門(mén)的廣泛關(guān)注。隨著膜材料價(jià)格的下降、膜污染控制技術(shù)的優(yōu)化，膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，從處理生活污水到處理高濃度有機(jī)工業(yè)廢水和含難降解有機(jī)物工業(yè)廢水。膜組件作為膜生物反應(yīng)器的核心單元，根據(jù)膜組件放置方式，膜生物反應(yīng)器可分為外置式(分置式、分體式)與浸沒(méi)式(浸入式、一體式、內(nèi)置式)，其中浸沒(méi)式為主要應(yīng)用形式。而在浸沒(méi)式MBR中，又主要分為中空纖維膜和平板膜，中空纖維膜由于成本較低、裝填密度大等優(yōu)勢(shì)，占有較大部分的應(yīng)用案例。為了面向大規(guī)模應(yīng)用的趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外的一些膜廠商具有將中空纖維膜組件向大型化、模塊化設(shè)計(jì)發(fā)展的傾向。但由于MBR水處理市場(chǎng)的多元化需求，在小規(guī)模的污水處理設(shè)施上，大型化、模塊化的膜組件設(shè)計(jì)在安裝、清洗、維護(hù)等方面具有諸多的缺點(diǎn)，限制了 MBR在小規(guī)模污水處理上的應(yīng)用，如小區(qū)污水回用、農(nóng)村污水處理等方面。因此，為了滿足小規(guī)模MBR污水處理系統(tǒng)的需要，開(kāi)發(fā)安裝、清洗、維護(hù)方便的中空纖維膜組件，仍具有較大的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種嵌入式中空纖維膜組件，便于在小規(guī)模的膜生物反應(yīng)器工藝中安裝、清洗與維護(hù)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種應(yīng)用此發(fā)明的嵌入式中空纖維膜組件的一體化膜生物反應(yīng)器設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案:一種嵌入式中空纖維膜組件，它主要包括中空纖維膜絲、上集水管、下集水管，所述中空纖維膜絲采用聚偏氟乙烯材質(zhì)制成，并采用簾式用環(huán)氧樹(shù)脂封裝于上集水管與下集水管之間。所述中空纖維膜絲的長(zhǎng)度1100 1500mm,膜絲內(nèi)徑為1.0mm,膜絲外徑1.8mm ;所
述的上集水管和下集水管分別包括封底與封蓋，上集水管和下集水管的封底分別通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與所述中空纖維膜絲封裝為整體，封底與封蓋采用不銹鋼螺栓緊固，封底與封蓋之間空隙形成過(guò)流通道，過(guò)流通道一端為封閉端，另一端為開(kāi)口端，上集水管和下集水管上的各自開(kāi)口端至少通過(guò)一根連接管相連通。所述上集 水管和下集水管的各自開(kāi)口端分別連接有一三通管件，該三通管件的外側(cè)水平方帶有一用于安裝時(shí)固定膜組件位置的U型卡槽；所述三通管件的垂直外側(cè)端為出水口，三通管件的垂直內(nèi)側(cè)端為連接口，所述的連接管通過(guò)所述的上下兩連接口與所述的上集水管和下集水管相連通，并形成膜出水通道。所述上集水管和下集水管的各自封閉端分別通過(guò)螺栓相連有用于安裝時(shí)固定膜組件位置的固定片，一用于增加膜組件拉伸強(qiáng)度的支撐管將上集水管和下集水管的封閉端相連在一起。一種采用如上所述嵌入式中空纖維膜組件的一體化膜生物反應(yīng)器，它主要由MBR膜池、嵌入式中空纖維膜組件、穿孔曝氣管、圓鋼導(dǎo)軌、出水軟管、設(shè)備箱組成，所述的圓鋼導(dǎo)軌對(duì)稱的安裝于所述MBR膜池的池壁兩側(cè)，相鄰導(dǎo)軌間距為80 IOOmm ;嵌入式中空纖維膜組件安裝于兩對(duì)稱的圓鋼導(dǎo)軌之間，且所述嵌入式中空纖維膜組件的固定片及U型卡槽卡入圓鋼導(dǎo)軌。所述的穿孔曝氣管位于MBR膜池底部，與所述中空纖維膜組件底間距100 200mm，并位于相鄰兩片嵌入式中空纖維膜組件的中心位置。所述的出水軟管與嵌入式中空纖維膜組件上的上集水管和下集水管上的出水口分別相連，所述出水軟管經(jīng)與其它管件相連后與實(shí)現(xiàn)嵌入式中空纖維膜組件出水的抽吸泵相連。所述的設(shè)備箱與所述MBR膜池為一體化裝置，所述設(shè)備箱包括抽吸泵、曝氣風(fēng)機(jī)、自控系統(tǒng)、在線清洗系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:一是嵌入式中空纖維膜組件制作、組裝方便，膜組件成本較低；

二是嵌入式中空纖維膜組件安裝、清洗方便，具有快速安裝、定位的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在離線清洗時(shí)根據(jù)不同的情況可選擇不同的清洗方式:(1)取出膜組件進(jìn)行離線清洗；(2)放空膜池，將混合液泵入前級(jí)的好氧曝氣池，直接在膜池進(jìn)行離線清洗。三是嵌入式中空纖維膜組件與穿孔曝氣管的安裝位置設(shè)計(jì)，可最大限度利用空氣產(chǎn)生擾動(dòng)效果，減少曝氣量與曝氣強(qiáng)度，達(dá)到減少能耗的目的；四是一體化膜生物反應(yīng)器設(shè)備具有占地面積小，處理效果高的特點(diǎn)，特別適宜處理水量在200m3/d —下的污水處理項(xiàng)目中應(yīng)用，如小區(qū)中水回用、農(nóng)村污水處理等。


圖1是嵌入式中空纖維膜組件的主視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是一體化膜生物反應(yīng)器的縱剖面圖。圖4是一體化膜生物反應(yīng)器中嵌入式中空纖維膜組件俯視圖。圖5是一體化膜生物反應(yīng)器的穿孔曝氣管俯視圖。圖6是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例中養(yǎng)殖沼液MBR處理工藝COD去除效果圖。圖7是本發(fā)明應(yīng)用實(shí)例中明星牧業(yè)養(yǎng)殖沼液處理工藝氨氮去除效果圖。圖8是本發(fā)明應(yīng)用于實(shí)例中的一種處理流程圖。圖中標(biāo)號(hào)是:1出水口、2三通管件、3U型卡槽、4連接口、5連接管、6中空纖維膜絲、7下集水管、8封蓋、9上集水管、10封底、11固定片、12支撐管、13MBR膜池、14圓鋼導(dǎo)軌、15出水軟管、16嵌入式中空纖維膜組件、17穿孔曝氣管、18設(shè)備箱。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。附圖1、2所示，一種嵌入式中空纖維膜組件16由中空纖維膜絲6、上集水管9、下集水管7、連接管5、支撐管12、固定片
11、三通管件2組成。所述中空纖維膜絲6采用聚偏氟乙烯(PVDF)材質(zhì)，膜絲長(zhǎng)度1100 1500mm，膜絲內(nèi)徑為1.0mm，膜絲外徑1.8mm。所述中空纖維膜絲6采用簾式封裝于上集水管9與下集水管7之間，封裝材料采用環(huán)氧樹(shù)脂。所述上集水管9和下集水管7分別包括封底與封蓋，各自的封底通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與所述中空纖維膜絲6封裝為整體，封底與封蓋采用不銹鋼螺栓緊固，封底與封蓋之間空隙形成過(guò)流通道，過(guò)流通道一端為封閉端，另一端為開(kāi)口端。兩個(gè)三 通管件2水平中心分別與上集水管9和下集水管7相接，水平方向另一側(cè)帶有U型卡槽，用于安裝時(shí)固定膜組件位置。所述三通管件2的各自垂直上端(外側(cè))為出水口，三通管件2垂直下端(內(nèi)側(cè))為連接口。所述三通管件2與所述上集水管9相接時(shí)，所述三通管件2的出水口朝上，連接口朝下；所述三通管件2與所述下集水管7相接，所述三通管件2的連接口朝上，出水口朝下，并將其封閉。所述連接管5通過(guò)連接口將上集水管和下集水管相連，形成膜出水通道。兩個(gè)固定片通過(guò)不銹鋼螺栓分別與上集水管和下集水管的封閉端相連，用于安裝時(shí)固定膜組件位置。一支撐管12將上集水管9和下集水管7的封閉端相連，增加膜組件拉伸強(qiáng)度。圖3-5所示，本發(fā)明同時(shí)提供了一種采用所述嵌入式中空纖維膜組件的一體化膜生物反應(yīng)器(設(shè)備)，它由MBR膜池13、嵌入式中空纖維膜組件16、穿孔曝氣管17、圓鋼導(dǎo)軌14、出水軟管15、設(shè)備箱18 (包括抽吸泵、曝氣風(fēng)機(jī)、自控系統(tǒng)、在線清洗系統(tǒng))組成。所述MBR膜池13提供嵌入式中空纖維膜組件的安裝空間，其功能主要是通過(guò)膜分離作用進(jìn)行泥水分離。優(yōu)選地，所述MBR膜池尺寸并不依據(jù)有機(jī)物污染物的去除負(fù)荷確定，其尺寸確定依據(jù)為，根據(jù)處理水量計(jì)算所需膜組件面積，確定膜組件數(shù)量，從而確定膜池長(zhǎng)度，膜池寬度根據(jù)所述膜組件寬度確定。所述圓鋼導(dǎo)軌14對(duì)稱的安裝于所述MBR膜池13的池壁兩側(cè),相鄰圓鋼導(dǎo)軌14間距為80 100mm。所述嵌入式中空纖維膜組件16安裝于兩對(duì)稱的圓鋼導(dǎo)軌14之間，所述嵌入式中空纖維膜組件16上的固定片11及U型卡槽3卡入圓鋼導(dǎo)軌14，由此實(shí)現(xiàn)膜組件定位。所述穿孔曝氣管17位于MBR膜池13底部，與所述嵌入式中空纖維膜組件16底間距100 200mm，并位于相鄰兩片嵌入式中空纖維膜組件26的中心位置，由此可產(chǎn)生對(duì)膜組件最大的擾動(dòng)效果。所述出水軟管25與嵌入式中空纖維膜組件16的上集水管出水口相連，經(jīng)與其他管件相連后通過(guò)抽吸泵實(shí)現(xiàn)嵌入式中空纖維膜組件出水。所述設(shè)備箱18與所述MBR膜池13為一體化裝置，所述設(shè)備箱提供抽吸泵、曝氣風(fēng)機(jī)、自控系統(tǒng)、在線清洗系統(tǒng)等MBR工藝配套設(shè)備的安裝位置。
實(shí)施例:本發(fā)明所述中空纖維膜絲6采用聚偏氟乙烯(PVDF)材質(zhì)，膜絲長(zhǎng)度1100 1500mm,膜絲內(nèi)徑為1.0mm,膜絲外徑1.8mm。所述中空纖維膜絲6采用簾式封裝,封裝材料采用環(huán)氧樹(shù)脂，中空纖維膜絲6封轉(zhuǎn)于上集水管9的封底10及下集水管7的封底10之間，構(gòu)成嵌入式中空纖維膜組件16的主體。所述上集水管9與下集水管7包括封底10與封蓋8，封底10通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與所述中空纖維膜絲6封裝為整體，封底10與封蓋8采用不銹鋼螺栓緊固，封底10與封蓋8之間空隙形成過(guò)流通道，過(guò)流通道一端封閉，另一端開(kāi)口。所述三通管件2水平中心為Φ40接口，與集水管7、9相接，水平方向另一側(cè)帶有U型卡槽3，用于安裝時(shí)固定膜組件位置。所述三通管件2垂直上端為Φ15的出水口 1，管件垂直下端為Φ 20連接口 4。所述三通管件2與所述上集水管9相接，所述Φ15出水口 I朝上，Φ20連接口 4朝下；所述三通管件2與所述下集水管7相接，所述Φ 20連接口 4朝上，Φ15出水口 I朝下，并將其封閉。所述連接管5為Φ32的PVC管，通過(guò)Φ20的連接口 4，將集水管7、9相連，形成膜出水通道。所述固定片11通過(guò)不銹鋼螺栓與集水管7、9封閉端相連，用于安裝時(shí)固定膜組件位置。所述支撐管12為Φ32的PVC管，將集水管7、9封閉端相連，增加膜組件拉伸強(qiáng)度。附圖3 5所示，一種一體化膜生物反應(yīng)器設(shè)備，其由由MBR膜池13、嵌入式中空纖維膜組件16、穿孔曝氣管17、圓鋼導(dǎo)軌14、出水軟管15、設(shè)備箱18組成。所述MBR膜池13提供嵌·入式中空纖維膜組件16安裝位置，通過(guò)中空纖維膜組件16的分離作用進(jìn)行泥水分離，將微生物截留在反應(yīng)器內(nèi)，提升生物反應(yīng)器的污泥濃度，提高處理效率。所述MBR膜池13的尺寸并不依據(jù)有機(jī)物污染物的去除負(fù)荷確定，其尺寸確定依據(jù)為，根據(jù)處理水量計(jì)算所需嵌入式中空纖維膜組件16面積，確定嵌入式中空纖維膜組件16數(shù)量，從而確定MBR膜池13的長(zhǎng)度，MBR膜池13的寬度根據(jù)所述膜組件寬度確定。所述圓鋼導(dǎo)軌14主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式中空纖維膜組件16的安裝定位，其對(duì)稱的焊接于所述MBR膜池13池壁兩側(cè)，兩相鄰導(dǎo)軌間距為80 100mm。所述嵌入式中空纖維膜組件16安裝過(guò)程為，將中空纖維膜組件16由上至下嵌入兩對(duì)稱的圓鋼導(dǎo)軌之間，所述中空纖維膜組件16的上下固定片11及U型卡槽3卡入圓鋼導(dǎo)軌，由此實(shí)現(xiàn)膜組件安裝定位。所述穿孔曝氣管17位于嵌入式中空纖維膜組件16之下，與中空纖維膜組件16底部間距100 200mm，穿孔曝氣管17位于相鄰兩片嵌入式中空纖維膜組件16的中心位置，所述穿孔曝氣管17上的曝氣孔與水平方向成45°朝下，由此可形成對(duì)嵌入式中空纖維膜組件16最大的擾動(dòng)效果，防止淤泥集結(jié)，該布置方式可最大限度降低曝氣能耗。應(yīng)用實(shí)例:南方某規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)，主要養(yǎng)殖生豬，生豬存欄量3000頭。其產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水和其它污水總量約為loot/d，其中生產(chǎn)廢水進(jìn)入現(xiàn)有的沼氣池中進(jìn)行厭氧消化處理，形成養(yǎng)殖沼液。由于土地緊張及河道污染日趨嚴(yán)重，簡(jiǎn)單的還田處理并不是養(yǎng)殖沼液的理想處理方法。養(yǎng)殖沼液COD及氨氮仍然較高，必須對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的處理。采用以一體化膜生物反應(yīng)器及嵌入式中空纖維膜組件為核心的MBR工藝對(duì)其進(jìn)行處理，以達(dá)到?jīng)_洗豬舍的回用目的。( I)養(yǎng)殖沼液水質(zhì)情況:化學(xué)需氧量(CODcr):1500 2000mg/L ；生化需氧量(BOD5):600 750mg/L ;氨氮:150 250mg/L.
(2)處理流程:來(lái)自沼氣池的沼液經(jīng)過(guò)水泵提升進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。調(diào)節(jié)池廢水經(jīng)過(guò)毛發(fā)聚集器過(guò)濾去除廢水中的毛發(fā)，進(jìn)入缺氧池。在缺氧池中進(jìn)行反硝化，去除部分總氮，并補(bǔ)充部分堿度；廢水然后流入曝氣區(qū)，曝氣區(qū)為膜生物反應(yīng)器工藝的組成部分，具有較高的污泥濃度，廢水中的大部分有機(jī)污染物和氨氮在曝氣區(qū)中經(jīng)過(guò)高濃度微生物的分解被去除，曝氣區(qū)出水進(jìn)入一體化膜生物反應(yīng)器設(shè)備。一體化膜生物反應(yīng)器設(shè)備采用嵌入式中空纖維膜組件，主要進(jìn)行泥水分離，然后經(jīng)過(guò)凈化的水被浸沒(méi)在反應(yīng)器中的嵌入式中空纖維膜過(guò)濾，被出水泵抽出，經(jīng)過(guò)消毒送入雨水池，與收集的雨水混合后回用于沖洗豬舍等用途。一體化膜生物反應(yīng)器設(shè)備內(nèi)混合液會(huì)由回流泵輸送到缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化，回流泵還用作缺氧區(qū)攪拌器。剩余污泥排入沼氣池進(jìn)行消化處理。嵌入式中空纖維膜組件定期進(jìn)行在線化學(xué)清洗，半年以上進(jìn)行離線清洗。(3)主要構(gòu)筑物參數(shù):缺氧池
權(quán)利要求
1.一種嵌入式中空纖維膜組件，它主要包括中空纖維膜絲、上集水管、下集水管，其特征在于所述中空纖維膜絲采用聚偏氟乙烯材質(zhì)制成，并采用簾式用環(huán)氧樹(shù)脂封裝于上集水管與下集水管之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的嵌入式中空纖維膜組件，其特征在于所述中空纖維膜絲的長(zhǎng)度110(Tl500mm,膜絲內(nèi)徑為I. Omm,膜絲外徑I. 8mm ;所述的上集水管和下集水管分別包括封底與封蓋，上集水管和下集水管的封底分別通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂與所述中空纖維膜絲封裝為整體，封底與封蓋采用不銹鋼螺栓緊固，封底與封蓋之間空隙形成過(guò)流通道，過(guò)流通道一端為封閉端，另一端為開(kāi)口端，上集水管和下集水管上的各自開(kāi)口端至少通過(guò)一根連接管相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的嵌入式中空纖維膜組件，其特征在于所述上集水管和下集水管的各自開(kāi)口端分別連接有一三通管件，該三通管件的外側(cè)水平方帶有一用于安裝時(shí)固定膜組件位置的U型卡槽；所述三通管件的垂直外側(cè)端為出水口，三通管件的垂直內(nèi)側(cè)端為連接口，所述的連接管通過(guò)所述的上下兩連接口與所述的上集水管和下集水管相連通，并形成膜出水通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的嵌入式中空纖維膜組件，其特征在于所述上集水管和下集水管的各自封閉端分別通過(guò)螺栓相連有用于安裝時(shí)固定膜組件位置的固定片，一用于增加膜組件拉伸強(qiáng)度的支撐管將上集水管和下集水管的封閉端相連在一起。
5.一種采用如權(quán)利要求I或2或3或4所述嵌入式中空纖維膜組件的一體化膜生物反應(yīng)器，它主要由MBR膜池、嵌入式中空纖維膜組件、穿孔曝氣管、圓鋼導(dǎo)軌、出水軟管、設(shè)備箱組成，其特征在于所述的圓鋼導(dǎo)軌對(duì)稱的安裝于所述MBR膜池的池壁兩側(cè)，相鄰導(dǎo)軌間距為8(Tl00mm ;嵌入式中空纖維膜組件安裝于兩對(duì)稱的圓鋼導(dǎo)軌之間，且所述嵌入式中空纖維膜組件的固定片及U型卡槽卡入圓鋼導(dǎo)軌。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述的穿孔曝氣管位于MBR膜池底部，與所述中空纖維膜組件底間距10(T200mm，并位于相鄰兩片嵌入式中空纖維膜組件的中心位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述的出水軟管與嵌入式中空纖維膜組件上的上集水管和下集水管上的出水口分別相連，所述出水軟管經(jīng)與其它管件 相連后與實(shí)現(xiàn)嵌入式中空纖維膜組件出水的抽吸泵相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體化膜生物反應(yīng)器，其特征在于所述的設(shè)備箱與所述MBR膜池為一體化裝置，所述設(shè)備箱包括抽吸泵、曝氣風(fēng)機(jī)、自控系統(tǒng)、在線清洗系統(tǒng)。
全文摘要
一種嵌入式中空纖維膜組件及一體化膜生物反應(yīng)器，所述的嵌入式中空纖維膜組件主要包括中空纖維膜絲、上集水管、下集水管，其特征在于所述中空纖維膜絲采用聚偏氟乙烯材質(zhì)制成，并采用簾式用環(huán)氧樹(shù)脂封裝于上集水管與下集水管之間；所述的一體化膜生物反應(yīng)器，它主要由MBR膜池、嵌入式中空纖維膜組件、穿孔曝氣管、圓鋼導(dǎo)軌、出水軟管、設(shè)備箱組成，所述的圓鋼導(dǎo)軌對(duì)稱的安裝于所述MBR膜池的池壁兩側(cè)，相鄰導(dǎo)軌間距為80~100mm；嵌入式中空纖維膜組件安裝于兩對(duì)稱的圓鋼導(dǎo)軌之間，且所述嵌入式中空纖維膜組件的固定片及U型卡槽卡入圓鋼導(dǎo)軌；它具有制作、組裝方便，膜組件成本低，清洗方便，具有快速安裝、定位的優(yōu)勢(shì)，可最大限度利用空氣產(chǎn)生擾動(dòng)效果，減少曝氣量與曝氣強(qiáng)度，達(dá)到減少能耗的目的等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C02F3/12GK103252167SQ20121028243
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月9日
發(fā)明者陳呂軍, 李熒, 鄭煒, 李偉 申請(qǐng)人:浙江雙益環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司