專利名稱：一種中空纖維膜組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種膜分離水處理設備，尤其是涉及一種應用于水處理 的中空纖維膜組件和利用中空纖維膜組件的膜生物反應器，屬于水處理 技術領域。
背景技術：
膜生物反應器(Membrane Bioreactor, MBR)工藝是一種將膜分 離技術與傳統(tǒng)生物處理技術有機結合的高效污水處理與回用技術。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 在壓力的驅動下，使水分子和部分其他小分子物質透過膜，；徵生物和大 分子物質則被膜截留在反應池內，從而使系統(tǒng)獲得了優(yōu)良的出水水質。 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城市雜用水、工業(yè)循環(huán)冷卻 水等用途的優(yōu)質再生水，目前在全世界范圍內正日益受到廣泛的學術關 注，大規(guī)才莫的工程應用也逐漸增多。根據膜組件的設置位置，膜生物反應器可分為外置式(或稱分體式、 分置式)膜生物反應器和內置式(或稱浸入式、 一體式、浸沒式)膜生 物反應器兩大類。外置式膜生物反應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器分開設置，生物反應器中的混合液經循環(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、大分子物質等則凈皮膜截留，隨濃縮液回流 到生物反應器內。外置式膜生物反應器的特點是運行穩(wěn)定可靠，易于膜 的清洗、更換及增設，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,并且泵的高速旋轉產生的剪切力會使某些 微生物菌體產生失活現象。內置式膜生物反應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器的液位以下，原水進入膜生物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。內置式膜生物反應器較之外置式膜生物 反應器省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，結構更為緊湊，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，膜生物反應器工藝良好的適應性與處理效果已為眾多的 學術研究和工程實踐所證實，但不論是外置式還是內置式膜生物反應 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器真正實現產業(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^:鍵之關鍵。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構上的創(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，在膜生物反應器中適用的則主要有平 板式、管式以及中空纖維式，相應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 于工程實際要應用較大面積的膜，所需膜組件的數量很大，因此往往需 要將一個或數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，根據膜組件的型式，也有板框式、柱式、簾 式或束式等形式，有關各種膜組件單元的比較情況見表1。表1第二列中的板框式膜組件單元的特點參見中國專利及專利申請02800327.6、 200480036181.8、 200510004970. X、 200510004971.4。表1第三列中的柱式一膜組件單元的特點參見中國專利及專利申請03284178.7、表1第四列中的柱式二膜組件單元的特點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。表1第五列中的簾式膜組件單元的特點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。表1第六列中的束式膜組件單元的特點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。表1各種膜組件單元比較表比專支項^^\板框式柱式一柱式二簾式束式膜元件類型平板式管式中空纖 維式中空纖 維式中空纖 維式膜組件結構簡單適中適中或 復雜復雜適中或 復雜膜組件單元結復雜很簡單很筒單復雜簡單構裝填密度400-60020-305000-5000-5000-(m7m3)400004000040000成本高高低低低安裝檢修難易難易易難中對預處理要求低低中高中壓力方向外壓外壓或 內壓外壓或 內壓外壓外壓水流紊動性中好好差中膜清洗難易難易易難中適用MBR類型內置式外置式外置式內置式內置式由表l可以看出，從膜元件的角度來看，中空纖維膜裝填密度最大，成本最低，是優(yōu)選的膜元件形式；從膜組件及膜組件單元的角度來看， 柱式膜組件盡管組件結構相比于板框式略^f敖復雜一些，但單元結構最筒 單，非常適合于多組陣列排布，安裝檢修很方便，對預處理要求也較低， 水流紊動性好，可以充分利用膜面錯流流速帶來的水力剪切力抑制污泥沉積造成的可逆膜污染，由于有能夠封閉的外殼并且與生物反應器單獨 設置，故便于對膜組件進行在線化學清洗，^較為徹底地清除不可逆部 分的膜污染，藥劑用量也可以減至最低，因此是優(yōu)選的膜組件形式。另 外，束式膜組件盡管不像柱式膜組件那樣可以方便地進行在線化學清 洗，但其避免了簾式膜組件膜絲經常互相纏繞等問題，組成的膜組件單 元的結構也較為簡單。因此，在膜材料方面未有重大突破的情況下，采 用中空纖維柱式或束式膜組件的結構形式將有可能對解決前文已述及 的關鍵問題產生重要的改進。表2列出了目前國內外關于束式中空纖維膜組件結構設計方面的部分專利。表2束式中空纖維膜組件結構設計相關的部分專利中國專利號或專利申請?zhí)柹暾埲嘶驅＠麢嗳?2158708.6， 02158711.6天津工業(yè)大學膜科學與技術研究所03822704. 5日本三菱麗陽株式會社200420029337.7天津海躍水處理高科技有限公司200420109650. 1,200510049324. 5浙江歐美環(huán)境工程有限公司200580025651. 5德國科赫薄膜系統(tǒng)有限公司200610065807.9張民良200620039621. 1上海德宏生物醫(yī)學科技發(fā)展有限公司200710056641. 9天津膜天膜科技有限公司這些專利及專利申請仍然存在以下問題中空纖維膜束根部積泥現象嚴重，而且一旦形成積泥又很不容易進行清除，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束的使用壽命。中國專利申請200510049324.5公開的解決 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 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 品，其在每個纖維膜束下端端頭中預先埋入一段短管，氣體通過短管進 行曝氣，以加強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，這樣產生的曝氣氣流不 能對膜絲根部進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)明內容本發(fā)明的 一個目的是提供一種水處理過程中可以有效避免中空纖 維膜根部積泥的中空纖維膜組件。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)明的膜生物反應器的水處理設備。為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下的技術方案本發(fā)明提供了 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、中空纖維膜束兩端的端頭、進氣管和產水管，其特征 在于在至少一個端頭的端面上設置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根部。布氣裝置不僅使得曝氣更加均勻，而且對于纖維束根部的沖刷也更 為徹底。中空纖維膜絲在膜鉢件中的裝填密度很大，通?？筛哌_5000 40000m2/m3,在這樣高的裝填密度下，中空纖維膜絲根部很容易產生積 泥現象，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 置設置于中空纖維膜絲的根部，并且布氣孔的孔口朝向根部而不是直接 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，大幅提高了中空纖維膜絲根部的水流紊動性，使得活性污 泥不容易沉積和停留，從而避免污泥在中空纖維膜絲根部的淤積。所述的布氣孔的孔口朝向可以有多種選擇，優(yōu)選的布氣孔的孔口朝 向水平方向或者斜下方向。對于中空纖維束的根部來說，布氣孔的孔口 豎直朝上時，氣流方向平行于中空纖維膜絲表面，產生的沖刷力?。徊?氣孔的孔口的朝向為水平方向時，從其中出來的氣流方向垂直于中空纖 維膜絲表面，相對于孔口朝向上時產生的沖刷力大大增加，而且還有部 分氣流會朝向下方運動，有助于對纖維根部的沖刷；布氣孔的孔口朝向 斜下方向時，出來的氣流方向是斜著朝向靠近最近的端頭的端面，氣流 會優(yōu)先向下運動，也增加了對纖維根部的沖刷，而且氣流在完成對纖維 根部的沖刷以后，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 時的沖刷效果。對于上述的中空纖維膜組件，所述的布氣裝置可以有至少三根中空 的輻條，該幅條側面開有所述的布氣孔。多^f艮幅條的布置使得曝氣更加 均勻，因此對于纖維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幅條，將端面平均分為3 ~ 8個面 積相等的部分，相應的，中空纖維膜束也^C均勻的平均分為3 ~ 8個小 束，每一小束均澆鑄在幅條之間的間隙里。布氣孔的孔口開在輻條的側壁上，從布氣孔出來的氣流方向一般是 朝向水平的。輻條的側壁有一定的厚度時，加工的過程中可以利用輻條的厚度對布氣孔的孔口進行設計，使得從布氣孔出來的氣流是斜著朝向 下的，或者斜著朝向上。.當然，本發(fā)明優(yōu)選斜著朝向下的方式。也可以 選擇其它方式實現對氣流方向的控制。所述的布氣孔的形狀、數量、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，當為條形孔時，各孔的長邊應大致平行于端面。布氣孔的孔 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。所述布氣孔的直徑或短邊的長度為 lmm ~ 1 Omm， 優(yōu)選lmm ~ 5mm。上述的任一中空纖維膜組件中，至少一個端頭的端面為凸起的端 面。端面如果是平面，污泥會有較嚴重的淤積現象。凸起結構的特點是 中間高四周低，這樣會形成一個由中間向四周的一個傾斜，此結構有利 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。圓臺形的結構更加容易加工，也利于 在中間設置連接管等其他部件。上述的任一中空纖維膜組件，可以在兩個端頭的端面上分別設置帶 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 軟管的作用包括第一，氣流通過中空軟管供給布氣裝置以氣流；第二， 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。第三，有利于設備的清洗。因為其是柔性連接，可以很容易 的從在線工作的水處理池中提拉出來進行清洗，單人即可操作，而不用 使用吊裝設備，簡單易行。上述的任一中空纖維膜組件，可以在中空纖維膜束外設置一個套 筒。套筒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 至于擴散至套筒外圍，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。所述的套筒的筒壁上可以沒有孔洞，也可以有一部分孔洞，但孔洞 設置不宜太多，孔洞面積也不宜太大，尤其是在同一水平面上或者是在 套筒筒壁的同一軸線上。作為優(yōu)選，所述的套筒的筒壁上不設任何孔洞。所述的套筒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，所述的套筒的橫截面是圓形。所述的套筒從上 到下各^f黃截面的面積可以相同，也可以不相同。作為優(yōu)選，所述的套筒 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，例如可以設計成類似于文丘里管或文丘里噴嘴的形狀。所述的套筒的長度范圍為0. lm~4. 0m。作為優(yōu)選，所述的套筒 的長度范圍為1.5m~2. Om。所述的套筒的直徑范圍為5mm~ 400mm,優(yōu) 選30mm ~1OOmm。本發(fā)明中，上端頭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。上端頭和下端頭分別對應著套筒 的上部端口和下部端口。所述的上端頭和下端頭可以在套筒的內部，也可以在套筒的外部。 優(yōu)選地，所述的上端頭和下端頭均完全在套筒內部，上端頭與套筒上部 端口頂面的距離以及下端頭與套筒下部端口底面的距離為套筒長度的 1/20~1/3。所述的套筒可以單獨與固定裝置連接，也可以僅與上端頭或者下端 頭其中的 一個連接在一起，以確保中空纖維膜束在膜組件工作過程中始 終完全被罩在套筒內部，套筒能夠隨著上端頭或下端頭的晃動而晃動， 始終不與之相分離。優(yōu)選使用螺栓將套筒和上端頭連在一起。所述的套筒、進氣管和產水管可以是剛性的，也可以是柔性的。優(yōu) 選柔性的，其材質可以是硅橡膠、氟橡膠、軟質聚氯乙烯、聚氨酯等。在兩個端頭之間可以設置連接管，連接兩個端頭。所述的連接管將上端頭和下端頭連接成一個整體，其長度可以與中 空纖維膜束相同，也可以略短于膜束。作為優(yōu)選，所述的連接管的長度 略小于中空纖維膜束的長度。這樣可以防止端頭擺動幅度過大而使膜絲 長時間受力，對膜束起到保護作用。所述的進氣管、產水管和連接管的直徑范圍為lmm 50mm。優(yōu)選 5mm ~ 20mm。所述的上端頭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。當上端頭設有進氣管或產水管、并且進氣管或產水管為柔性管時， 也可以通過進氣管或產水管使膜組件懸掛在固定裝置上。中空纖維膜絲的兩端分別澆鑄封結于上端頭和下端頭之內，兩個端 頭中一個設有進氣管，另一個設有產水管，或者進氣管與產水管都設于 一個端頭。作為優(yōu)選，所述的上端頭和下端頭中一個設有進氣管，另一 個設有產水管。作為更優(yōu)選，所述的上端頭設有產水管，所述的下端頭 設有進氣管。進氣管和產水管的數量可以根據工程實際情況進行選擇， 既可以選擇一個進氣管和一個產水管，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水管，或者同時選擇兩個或者兩個 以上的進氣管和產水管。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. 01jum~5|um。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木于上 下兩個端頭之間的距離，但小于套筒的長度。所述的中空纖維膜束是由10~ 1000才艮中空纖維膜絲組成的，長度范圍為0. lm~ 3. Om。優(yōu)選由50~ 500 ^f艮中空纖維膜絲組成，長度范圍為1. Om~ 1. 5m。所述的上端頭和下端頭的形狀可以相同，也可以不同。作為優(yōu)選， 所述的上端頭略大于下端頭。這樣可以使整個中空纖維膜束下端能夠在 套筒內有一定的擺動幅度。所述的上端頭和下端頭整體外形可以是圓柱體、錐體等形狀。作為 優(yōu)選，所述的上端頭和下端頭的整體外形是盆形或杯形。本發(fā)明與現有技術相比，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 端部設置的布氣裝置的布氣孔朝向纖維膜絲根部，因此很好的避免了現 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置，即軟質連接管、進氣管、產水管等，使得 膜束可以隨著兩個端頭在一定范圍內一起擺動，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。(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部結構簡單，內無復雜的 結構件，降低了鑄封工序的難度和廢品率，膜組件整體可實現裝配式結 構，產品容易實現快速組裝。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 有的中空纖維膜組件組成大變的膜組件單元后必須通過起吊設備進行 整體吊裝，勞動強度大，單人無法操作。當兩個端頭中間的連接管采用 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 維膜組件對各類應用場合都有了很好的適應性。


圖1為本發(fā)明的實施例1所述的中空纖維膜組件的縱剖面圖。圖2為圖1中的A-A處的剖面圖。圖3為現有技術的膜組件與圖2相應的剖面圖。圖4為實施例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5為實施例2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6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2中B-B處的剖面圖。圖中套筒未顯示。圖7為現有技術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。附圖中各個標記的說明1一一套筒；2 — 一中空纖維膜絲； 5——下端頭；6——產水管； 9——帶布氣孔的布氣裝置； 12——產水收集室；13——3—一中空纖維膜束；4一一上端頭 7 — 一進氣管；8 — 一連接管 10——輻條；11——布氣孔 出水支管；14——曝氣支管15——集水端頭；16——中心管；17——布氣端頭；18——出水口具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。 實施例實施例1如圖1、圖2所示， 一種中空纖維膜組件，包括內徑為65ram的套筒 1，設置在套筒1內的由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. 01 jam,中空纖 維膜絲的外徑為1.2mm，材質為聚偏氟乙烯，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的整體外形均為杯形，上口圓的 直徑均為45腿。中空纖維膜絲2在上端頭4內的產水收集室12中呈開 孔狀態(tài)，在下端頭5內呈閉孔狀態(tài)，上端頭4設有外徑為①8mm的產水 管6,下端頭5設有外徑為①8mm的進氣管7,兩個端頭由外徑為①6mm 的連接管8連接成一個整體，中空纖維膜絲2圍繞著連接管8均勻分布。 產水管6、進氣管7和連接管8均為中空塑料軟管。連接管8穿過下端 頭5與進氣管7相連通，產水管6則與上端頭4中的產水收集室12相連 通。兩個端頭在澆鑄有中空纖維膜絲的端面上均設有一帶布氣孔的布氣 裝置9,帶布氣孔的布氣裝置9具有沿徑向分布的六根輻條10,每個輻 條寬5mm,高4mm,相鄰兩個輻條之間的角度均為60° ，輻條10從端頭 端面的中心延伸到上端頭4或下端頭5的圓周上，內部具有空腔，輻條 10的兩個側壁均垂直于澆鑄端面，在背向澆鑄端面的另一側則是倒圓的，兩個側壁上在居中的位置i殳有四個直徑為①2mm的圓形布氣孔11, 布氣孔11的中心軸線垂直于輻條10的側壁面，距澆鑄端面的高度均為 2mm，各個布氣孔的中心軸線間距均為4隨，輻條10的空腔與連接管8 相連通。輻條10將澆鑄端面分成六個面積相等的部分，相應的，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。上端頭4和下端頭5的澆鑄有中空纖維 膜絲的端面均有一個形狀為平頂圓錐即圓臺狀的凸起，上下兩個端頭的 澆鑄端面的凸起正好相對。凸起的底圓直徑為O40mm，頂圓直徑為① 12mm，高度為10mm。帶布氣孔的布氣裝置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。帶布氣孔的布氣裝置9的輻條10在端頭圓周外伸出一定長度的末 梢，末梢內為實心結構，上端頭4的輻條末梢比下端頭5的更長，上端 頭4的帶布氣孔的布氣裝置最外的輪廓是直徑為①65mm的圓周，使得套 筒1剛好套在該帶布氣孔的布氣裝置上，二者相接觸的地方用螺栓固定， 下端頭5的帶布氣孔的布氣裝置最外的輪廓是直徑為①55mm的圓周，這 使得下端頭5可以在套筒1內有一定的晃動幅度。套筒1的長度為1. 2m，中空纖維膜束3的平均長度為1. 2m,上端 頭4及其帶布氣孔的布氣裝置9的總高度為70mm，下端頭5及其帶布氣 孔的布氣裝置9的總高度為50mm,連接管8的長度為1. 0m，上端頭4 連同連接管8以及下端頭5的總高度為1. 12m，這4吏得上端頭4及下端 頭5均被完全罩在套筒1內部，上端頭4上部和下端頭5下部距套筒端 口端面均有約40mm的距離。產水管6和進氣管7的長度均為150腿。產水管6與一位于膜組件上方的出水支管13相連接，進氣管7與 一位于膜組件下方的曝氣支管14相連接，出水支管13與曝氣支管14 的垂直距離為1. 3m,使得整個膜組件可以有上下120mm的懸浮活動的空 間。出水支管13與一能夠提供負壓的水泵的吸水管相連通，待凈化的 水經過中空纖維膜絲2壁上的微孔進入膜絲內部，并匯流入產水收集寞U,再經產水管6流入出水支管13,最后通過水泵抽出。曝氣支管14 與一氣源相連通，氣源提供的壓縮空氣經曝氣支管14進入進氣管7,再 經連接管8和上下端頭的帶布氣孔的布氣裝置9上的布氣孔11擴散出 來，直接吹掃膜絲根部。將若干個中空纖維膜組件的產水管6、進氣管7分別并聯至出水支 管13、曝氣支管14,由此形成一個矩陣式的膜組件單元(如圖4所示)。實施例2膜組件的結構與實施例1相同。如圖5所示，將八個中空纖維膜組件和集水端頭15、中心管16和 布氣端頭17組成一個輻射式的膜組件單元。產水管6與直徑為150隱 的集水端頭15下端面均布的八個快插接頭相連4妄，直徑為O40mm、長 度為1. 5m的中心管16沿集水端頭15的軸線穿過，八個膜組件圍繞著 中心管16均勻地分布，中心管16的下方與直徑為150mm的布氣端頭17 相連接，八個膜組件的進氣管7與布氣端頭17上端面均布的八個快插 接頭相連接。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16的上口進入，并經布氣端頭17進入八 個膜組件的進氣管7,最后經連接管8和上下端頭的帶布氣孔的布氣裝 置9上的布氣孔11擴散出來，直接吹掃膜絲根部，集水端頭15的出水 口 18與一能夠提供負壓的水泵相連通，待凈化的水經過中空纖維膜絲2 壁上的纟鼓孔進入膜絲內部，并匯流入產水收集室12,再經產水管6流入 集水端頭15,最后通過水泵抽出。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 域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想在具體實施方式
及應用范圍上可17能在實施過程中會有改變之處。因此，本說明書記載的內容不應理解為 對本發(fā)明的限制。
權利要求
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)、中空纖維膜束兩端的端頭(4、5)、進氣管(7)和產水管(6)，其特征在于在至少一個端頭的端面上設置有帶布氣孔(11)的布氣裝置(9)，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根部。
2. 根據權利要求l所述的中空纖維膜組件，所述布氣孔的孔口朝向 水平方向或者斜下方向。
3. 根據權利要求l所述的中空纖維膜組件，所述布氣裝置有至少三 根中空的輻條(10)，該輻條側面開有所述的布氣孔。
4. 根據權利要求3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。
5. 根據權利要求l所述的中空纖維膜組件，至少一個端頭的端面為 凸起的端面。
6. 根據權利要求5所述的中空纖維膜組件，所述凸起的端面為圓臺形。
7. 根據權利要求l-6所述的中空纖維膜組件，其特征在于在兩個 端頭的端面上分別設置有帶布氣孔的布氣裝置，這兩個帶布氣孔的布氣 裝置通過一根中空軟管(8)連通。
8. 根據權利要求l-7所述的中空纖維膜組件，其特征在于在中空 纖維膜束外有一個套筒(1 )。
9. 利用權利要求l ~ 8所述的任一中空纖維膜組件的膜生物反應器。
10. 利用權利要求l ~ 8所述的任一中空纖維膜組件或者權利要求9 所述的膜生物反應器的水處理設備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中空纖維膜組件，其包括由多根中空纖維膜絲組成的中空纖維膜束、中空纖維膜束兩端的端頭、進氣管和產水管，在至少一個端頭的端面上設置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器和水處理設備。本發(fā)明公開的中空纖維膜組件的結構特征，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B01D63/02GK101254410SQ200710179610
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權日2007年12月14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