專利名稱：一種中空纖維膜生物反應(yīng)元件、其組件及組件系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種膜生物反應(yīng)元件、其組件及組件系統(tǒng)，更具體而言，涉及一種中空纖維膜生物反應(yīng)元件、包括該元件的反應(yīng)組件及組件系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展，膜生物反應(yīng)處理技術(shù)逐漸成為主流。膜生物反應(yīng)處理技術(shù)也稱作膜分離活性污泥法，是把膜技術(shù)與污水處理中的生化反應(yīng)相結(jié)合的技術(shù)。 其中采用的膜生物反應(yīng)器用膜對(duì)生化反應(yīng)池內(nèi)的含泥污水進(jìn)行過濾，實(shí)現(xiàn)泥水分離。一方面，膜截留了反應(yīng)池中的微生物，使池中的活性污泥濃度大大增加，使降解污水的生化反應(yīng)進(jìn)行得更迅速?gòu)氐?；另一方面，由于膜的高過濾精度，得到高質(zhì)量的產(chǎn)水。然而，在運(yùn)行過程中，膜生物反應(yīng)裝置所用的膜存在污堵問題。為了解決膜的污堵問題，一般將中空纖維膜呈簾式布置(如圖1所示)，其裝填密度不高，且膜絲兩端固定容易斷裂，影響了膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。中國(guó)專利申請(qǐng)ZL 200720007470.6公開了一種海藻式中空纖維膜生物反應(yīng)組件 (如圖加和圖2b所示)，其包括中空纖維膜絲束、固定體和曝氣盤。其中，中空纖維膜絲束由多根中空纖維膜絲組成，各中空纖維膜絲的下端固定在固定體上，內(nèi)腔保持暢通，上端呈游離狀，分別封口。固定體位于曝氣盤上方，并與曝氣盤之間形成腔室，腔室側(cè)壁上開有側(cè)向口。固定體的上端蓋上設(shè)有一系列互相交錯(cuò)的粘接環(huán)和曝氣環(huán)，其中粘接環(huán)用于固定所述中空纖維膜絲。在使用中，將多個(gè)所述組件大體等距排列地浸沒于膜生物反應(yīng)池中，將所述側(cè)向口通過產(chǎn)水管連接至輸出泵，將所述曝氣盤通過氣管連接至氣泵。通過輸出泵向組件施加負(fù)壓，使得反應(yīng)池內(nèi)的液體經(jīng)過中空纖維膜絲過濾之后，經(jīng)產(chǎn)水管流出輸出泵。同時(shí)，通過曝氣環(huán)不斷向反應(yīng)池內(nèi)曝氣。該膜生物反應(yīng)組件中，可以通過曝氣直接沖刷中空纖維膜絲表面的污堵物，使得膜表面的固體雜質(zhì)自由下落離開膜絲。但由于膜絲束為圓柱狀，膜絲的上端擺動(dòng)空間有限， 致使污堵物不易清理完全，影響膜組件的使用壽命和分離效能，進(jìn)而增大能耗。該膜組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，局部損壞時(shí)不易替換，投入成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型中空纖維膜生物反應(yīng)元件、其組件及其組件系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的中空纖維膜絲抗污堵能力差，使用壽命短，系統(tǒng)能耗較高；以及膜生物反應(yīng)組件過于復(fù)雜，投入成本較高，不易替換等技術(shù)問題。本實(shí)用新型的中空纖維膜生物反應(yīng)元件包括中空纖維膜絲束和端蓋，其中中空纖維膜絲束包括多根中空纖維膜絲，各中空纖維膜絲的下端固定成一體布置在端蓋中，內(nèi)腔保持暢通，上端呈游離狀、分別封口，其特征在于，中空纖維膜絲束被圍繞在上大下小的截頭錐形網(wǎng)筐中。優(yōu)選地，所述網(wǎng)筐呈上大下小的截頭圓錐形，其大端直徑與小端直徑之比為5 1-1.2 1，其大端直徑與高度之比為3 1-1 3。優(yōu)選地，所述中空纖維膜絲束為圓柱狀，其直徑為15mm至100mm，并更優(yōu)選為15mm 至 60mm。優(yōu)選地，中空纖維膜絲的外徑為0. 5mm至3. 0mm。優(yōu)選地，所述中空纖維膜絲的兩端分別固定在所述端蓋之上，形成上端封閉的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型還提供一種中空纖維膜生物反應(yīng)組件，包括如上所述的中空纖維膜生物反應(yīng)元件、管件和組件管體，其中多個(gè)所述中空纖維膜生物反應(yīng)元件分別通過管件聯(lián)接在組件管體上。本實(shí)用新型還提供了一種中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)，包括如上所述的中空纖維膜生物反應(yīng)組件、集水管和輸出泵，其中多個(gè)所述中空纖維膜生物反應(yīng)組件通過所述組件管體聯(lián)接至集水管，該集水管聯(lián)接至輸出泵。優(yōu)選地，所述組件管體的兩端分別聯(lián)接在集水管上并等距或非等距排列。優(yōu)選地，所述中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)中，在所述中空纖維膜生物反應(yīng)元件的附近布置有聯(lián)接至氣泵的曝氣管，該曝氣管上帶有曝氣孔。優(yōu)選地，所述中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)中，所述曝氣管布置在組件管體的一側(cè)或兩側(cè)。本實(shí)用新型提高了中空纖維膜絲的抗污堵能力，降低了系統(tǒng)的能量損耗，同時(shí)，由于組件的模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，易于進(jìn)行元件替換，降低了投入成本。
為了更好地理解本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖通過舉例的方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的膜生物反應(yīng)組件的正視圖；圖加和2b分別示出了中國(guó)專利ZL 200720007470. 6中膜生物反應(yīng)組件的正視圖和俯視圖；圖3a和北分別示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)元件的正視圖和俯視圖；圖如和4b分別示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)組件的正視圖和俯視圖；圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)的俯視圖；圖6示出了圖5所示的實(shí)施方案的曝氣管的俯視圖。
具體實(shí)施方式
在本實(shí)用新型中，“多個(gè)”表示兩個(gè)以上，其上限無(wú)限制。在本實(shí)用新型中，“中空纖維膜絲”指由具有選擇性分離功能的膜圍成的中空筒狀纖維形的絲狀物，其兩端可以開放，也可以封閉。在本實(shí)用新型中，“中空纖維膜絲束”指由多個(gè)具有選擇性分離功能的膜圍成的中空筒狀纖維形的絲狀物構(gòu)成的一束中空纖維膜絲，各中空纖維膜絲兩端可以開放，也可以封閉。[0031]在下文中，將結(jié)合某些技術(shù)具體細(xì)節(jié)對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述，以便更徹底地理解本實(shí)用新型。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯而易見的是，下列描述不以任何方式限制發(fā)明；在不背離本實(shí)用新型思想的前提下，本實(shí)用新型可采用其他等效的或替代的方式進(jìn)行實(shí)施。圖3a和北分別示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)元件10的正視圖和俯視圖。如圖3a和北所示，根據(jù)本實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)元件10包括中空纖維膜絲束11、端蓋12和網(wǎng)筐13。中空纖維膜絲束11由多根周圍布滿過濾微孔的中空纖維膜絲15組成，各中空纖維膜絲15的下端由樹脂膠14固定成一體布置在環(huán)形端蓋12中，并使各中空纖維膜絲15的內(nèi)腔保持暢通，各中空纖維膜絲15的上端呈游離狀、分別封口。網(wǎng)筐13圍繞在中空纖維膜絲束11的外側(cè)，其基部固定在端蓋12上，并呈現(xiàn)為基部小、上部開放端大的截頭圓錐形狀。本實(shí)施例中，中空纖維膜絲的外徑為0. 5mm 至3. 0mm;中空纖維膜絲束11為圓柱狀，其直徑為15mm至100mm，并優(yōu)選為15mm至60mm ； 網(wǎng)筐13上部的較大端直徑為45mm至200mm，下部的較小端直徑為15mm至100mm，較大端直徑與較小端直徑之比為5 1-1.2 1，較大端直徑與高度之比為3 1-1 3。本實(shí)施例中，例如，網(wǎng)筐13不限于截頭圓錐形狀，在保持上大下小的情況下，其水平截面可以為任意幾何形狀；將中空纖維膜絲15下端固定在端蓋12上的樹脂膠14也可以更換為聚氨酯膠、 硅膠、橡膠等常用的密封膠；每根中空纖維膜絲15的上端可以用膠粘合、熱壓合或其他本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的方式封口，也可以將單根中空纖維膜絲15對(duì)折，將其兩端分別固定在樹脂膠14內(nèi)。圖如和4b分別示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)組件20的正視圖和俯視圖。如圖如和4b所示，根據(jù)本實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)組件 20包括如圖3a和北所示的中空纖維膜生物反應(yīng)元件10、變徑接頭21以及組件管體22。 多個(gè)中空纖維膜生物反應(yīng)元件10通過變徑接頭21聯(lián)接在組件管體22之上，從而構(gòu)成一個(gè)中空纖維膜生物反應(yīng)組件20。本實(shí)施例中，例如，變徑接頭21也可以是直通管或其他本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的管件；聯(lián)接在組件管體22上的中空纖維膜生物反應(yīng)元件10并不限于圖中示出的數(shù)量，而可以為任意數(shù)量。在本實(shí)施方案中，端蓋12 (未示出)、組件管體22 和變徑接頭(或其他管件)21的材料可以為PVC(聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)或不銹鋼等常用材料，該各部件之間可以采用PVC膠粘接、ABS膠粘接、焊接、 鎖母或螺栓等常見聯(lián)接方式進(jìn)行聯(lián)接。圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)30 的俯視圖。如圖5所示，根據(jù)本實(shí)施方案的中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)30包括如圖如和4b所示的中空纖維膜生物反應(yīng)組件20、集水管31以及輸出泵(未示出)。多個(gè)中空纖維膜生物反應(yīng)組件20大體等距排列，其兩端聯(lián)接至U形集水管31的兩條直臂，集水管31 的兩端聯(lián)接至輸出泵。在本實(shí)施方案中，還可以包括曝氣系統(tǒng)40 (見圖6)。該曝氣系統(tǒng)40包括多條曝氣管41，其上開有多個(gè)曝氣孔42，該曝氣管41被聯(lián)接至氣泵(未示出)。如圖5及圖6所示，多條曝氣管41沿組件管體22的兩側(cè)布置在各中空纖維膜生物反應(yīng)元件10附近，并通過沿集水管31布置的另一條曝氣管41聯(lián)接至氣泵。本實(shí)施例中，例如，曝氣管41可以布置在組件管體(即，各中空纖維膜生物反應(yīng)元件)一側(cè)或兩側(cè)，或整個(gè)曝氣系統(tǒng)40可以以其他本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的方式布置在各中空纖維膜生物反應(yīng)元件的附近；曝氣管 41上的曝氣孔42可以均勻分布，也可以隨機(jī)分布，其曝氣孔形狀可以為圓形、方形或三角形等任意幾何形狀；以及組件系統(tǒng)30中的中空纖維膜生物反應(yīng)組件20并不限于圖中示出的數(shù)量，而可以為任意數(shù)量。使用時(shí)，將如圖3a至6所示的中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)30浸沒在膜生物反應(yīng)池內(nèi)，使中空纖維膜絲束的頂端位于生物反應(yīng)池內(nèi)液面之下20mm至400mm。常溫常壓下， 輸出泵在組件管體22內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，從而使得膜生物反應(yīng)池內(nèi)的原水經(jīng)中空纖維膜絲束11 過濾而匯集至組件管體22內(nèi)，并通過集水管31由輸出泵持續(xù)輸出。輸出泵間隔一定時(shí)間抽取一次產(chǎn)水。氣泵經(jīng)由曝氣管41上的曝氣孔42不斷曝入空氣，給附著在中空纖維膜絲束11上的微生物提供含氧較高的水體，以加快其分解原水中的有機(jī)物等雜質(zhì)。同時(shí)，在曝氣孔42引入的氣水混合體的擾動(dòng)下，因中空纖維膜絲15上端在水中呈游離態(tài)，并且外圍網(wǎng)筐13呈上寬下窄的喇叭狀，中空纖維膜絲15可以在充足的空間內(nèi)大幅度地隨氣水流產(chǎn)生抖動(dòng)并且不容易折斷膜絲，可以很好的將附著在中空纖維膜絲15表面的的污染物抖落掉， 提高了中空纖維膜絲15的抗污堵能力進(jìn)而延長(zhǎng)整個(gè)組件的使用壽命。由于根據(jù)本實(shí)用新型的中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)30是由多個(gè)中空纖維膜生物反應(yīng)元件10聯(lián)接而成，因此當(dāng)局部出現(xiàn)損壞時(shí)可以很容易找出損壞的元件，并很容易地進(jìn)行拆卸替換。盡管本實(shí)用新型已結(jié)合具體實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但并不意指本實(shí)用新型的范圍被前文中特定的實(shí)施方案所限制。在此所描述的本實(shí)用新型可以有許多種變化，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的前提下，所有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的改變，都包括在權(quán)利要求書的涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種中空纖維膜生物反應(yīng)元件，包括中空纖維膜絲束和端蓋，其中中空纖維膜絲束包括多根中空纖維膜絲，各中空纖維膜絲的下端固定成一體布置在端蓋中，內(nèi)腔保持暢通， 上端呈游離狀、分別封口，其特征在于，中空纖維膜絲束被圍繞在上大下小的截頭錐形網(wǎng)筐中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜生物反應(yīng)元件，其特征在于所述網(wǎng)筐呈上大下小的截頭圓錐形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中空纖維膜生物反應(yīng)元件，其特征在于所述截頭圓錐大端直徑與小端直徑之比為5 1-1.2 1，大端直徑與高度之比為3 1-1 3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜生物反應(yīng)元件，其特征在于所述中空纖維膜絲束為圓柱狀，其直徑為15mm至100mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜生物反應(yīng)元件，其特征在于所述中空纖維膜絲的兩端分別固定在所述端蓋之上，形成上端封閉的結(jié)構(gòu)。
6.一種中空纖維膜生物反應(yīng)組件，包括權(quán)利要求1所述的中空纖維膜生物反應(yīng)元件、 管件和組件管體，其中多個(gè)所述中空纖維膜生物反應(yīng)元件分別通過管件聯(lián)接在組件管體上。
7.一種中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)，包括權(quán)利要求6所述的中空纖維膜生物反應(yīng)組件、集水管和輸出泵，其中多個(gè)所述中空纖維膜生物反應(yīng)組件通過所述組件管體聯(lián)接至集水管，該集水管聯(lián)接至輸出泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)，其特征在于所述組件管體的兩端分別聯(lián)接在集水管上并等距或非等距排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)，其特征在于，在所述中空纖維膜生物反應(yīng)元件的附近布置有聯(lián)接至氣泵的曝氣管，該曝氣管上帶有曝氣孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的中空纖維膜生物反應(yīng)組件系統(tǒng)，其特征在于所述曝氣管布置在組件管體的一側(cè)或兩側(cè)。
專利摘要一種中空纖維膜生物反應(yīng)元件，包括中空纖維膜絲束和端蓋，其中中空纖維膜絲束包括多根中空纖維膜絲，各中空纖維膜絲的下端固定成一體布置在端蓋中，內(nèi)腔保持暢通，上端呈游離狀、分別封口，其特征在于，中空纖維膜絲束被圍繞在上大下小的截頭錐形網(wǎng)筐中。
文檔編號(hào)C02F3/12GK202116368SQ20112012705
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者徐大明, 林亞凱, 王大新, 王曉琳, 韓杰 申請(qǐng)人:北京賽諾膜技術(shù)有限公司