部的高位箱(header)形狀的有效設(shè)計(jì)得到上升方向的水流。
[0022]同時，本發(fā)明旨在提供一種空氣擴(kuò)散器裝置，所述空氣擴(kuò)散器裝置通過使用空氣積聚管可實(shí)施間歇曝氣，而無機(jī)械控制裝置例如閥門，以減少防止具有自由端的盒式膜組件的膜污染所需的清潔空氣的量。
[0023]同時，本發(fā)明旨在提供適用于具有自由端的盒式膜組件的空氣擴(kuò)散器裝置，所述空氣擴(kuò)散器裝置可通過使用比超大氣泡(macro bubbles)小的粗氣泡增加氣泡與所述膜表面的接觸時間以充分增加曝氣時間，通過調(diào)整注入空氣的量和空氣室的體積調(diào)整曝氣/非曝氣周期，且當(dāng)原料負(fù)載和膜分離罐中固體的濃度變化時，實(shí)施連續(xù)的曝氣，和使用其的水處理方法。
[0024]技術(shù)方案
[0025]首先，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本公開內(nèi)容提供具有自由端的浸沒式中空纖維膜單元組件和含所述浸沒式中空纖維膜單元組件的盒式組件，其描述如下。
[0026]所述中空纖維膜組件或單元組件直立安裝在水中，且所述單元組件頂部封閉且底部開放并因此在底部與組件歧管連接，并被配置以處理經(jīng)處理的水，所述單元組件底部的歧管具有流線型形狀以使清潔空氣和水流的上升速度下降最小化，且所述單元組件在所述盒式組件中以預(yù)定的間隔被接收且集水部分與其相連接，以得到經(jīng)處理的水。
[0027]所述單元組件底部的歧管具有流線型形狀，不僅允許清潔空氣和水流輕易通過而且減小清潔空氣運(yùn)動通道間的間隔，因此一個傳統(tǒng)的盒式組件接收13-15個單元組件而本發(fā)明的盒式組件可接收13-18個單元組件。對于每個組件的完整性，每個組件的完整性是21m2高于傳統(tǒng)組件的16.8m2，且由于所述中空纖維膜的內(nèi)/外直徑的增加，所述中空纖維膜中的壓力損失從410/650下降至700/1200um。
[0028]為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供具有自由端的盒式中空纖維膜組件，其包含具有自由端的中空纖維膜單元組件和盒框架(cartridge frame)，所述中空纖維膜單元組件含頂部封閉且底部開放的多個中空纖維膜所連接和固定的歧管，具有開放頂部和底部的立方體形狀的盒框架且四個側(cè)面的任何一個或兩個相對側(cè)面包含集水箱，在所述集水箱的垂直方向相互平行安置多個中空纖維膜單元組件，且所述集水箱具有被配置以與所述歧管連通的多個集水出口。
[0029]同時，提供所述盒式中空纖維膜組件，其中所述中空纖維膜單元組件的底部具有流線型結(jié)構(gòu)，所述盒框架的集水箱具有至少一個能開放或封閉的集水出口，且所述集水箱的內(nèi)部被配置以使所述集水部分與所述集水出口連通。
[0030]同時，所述盒式中空纖維膜組件在保持在框架內(nèi)的側(cè)面的四角區(qū)具有內(nèi)凹槽，以使所述盒式中空纖維膜組件可以滑動的方式堆放在所述框架上，或在框架側(cè)形成凹槽且所述盒式中空纖維膜組件具有具有直角的四個側(cè)面，以使所述盒式中空纖維膜組件可以滑動的方式堆放在所述框架上，從而導(dǎo)致用于在不同高度和深度的建筑內(nèi)安裝的定制構(gòu)造。
[0031]第二，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種適用于所述具有自由端的浸沒式中空纖維膜單元組件和含本發(fā)明提供的具有自由端的浸沒式中空纖維膜單元組件的所述盒式組件的空氣擴(kuò)散器裝置，及其操作方法，且其描述如下。
[0032]所述適用于具有自由端的盒式膜組件的空氣擴(kuò)散器裝置包括空氣室，在該空氣室中水位隨著空氣進(jìn)入和擴(kuò)散變化；配置在所述空氣室內(nèi)的空氣積聚管以允許流入空氣以推動所述空氣室中的水并壓縮所述空氣至預(yù)定的體積；配置在所述空氣室內(nèi)的水通道，其基于是否存在壓縮空氣允許空氣室中的水進(jìn)入；和與所述空氣積聚管連接并具有多個孔的擴(kuò)散器，因此所述空氣擴(kuò)散器裝置允許間歇和連續(xù)曝氣。
[0033]所述能夠間歇和連續(xù)曝氣的空氣擴(kuò)散器裝置可通過調(diào)整空氣室的體積和空氣的流入量控制曝氣/非曝氣周期，且當(dāng)提供空氣的量比在間歇曝氣中所需的空氣流量多一點(diǎn)時，在來自所述空氣室被提供至所述擴(kuò)散器的壓縮空氣通過所述擴(kuò)散器的孔完全離開之前，將新的壓縮空氣提供至所述擴(kuò)散器，并因此由所述擴(kuò)散器產(chǎn)生的空氣的連續(xù)曝氣是可能的。
[0034]因此，不同于傳統(tǒng)的連續(xù)曝氣方法，不需要用于連續(xù)曝氣的大量空氣流量，且可解決幾乎不使用氣升泵的傳統(tǒng)空氣擴(kuò)散器裝置實(shí)現(xiàn)連續(xù)曝氣的缺點(diǎn)，并因此，曝氣/非曝氣周期控制和連續(xù)曝氣的益處有助于調(diào)整包括基于膜分離罐中原水流入負(fù)荷和固體濃度的變化的連續(xù)曝氣的曝氣周期條件，從而適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)膜污染預(yù)防和可被權(quán)衡的清潔空氣量的下降的目的。
[0035]由于相對小的尺寸，所述能夠間歇和連續(xù)曝氣的空氣擴(kuò)散器裝置可被機(jī)械分離并配置在所述膜組件下方，并基于所述膜的形狀和排布適當(dāng)?shù)胤胖盟隹諝鈹U(kuò)散器裝置，且使對應(yīng)于氣泡尺寸的膜組件間隔最小化并因此使所述膜的完整性最大化。
[0036]有益效果
[0037]通過具有自由端的中空纖維膜的應(yīng)用，水的流動性增加，且在用于阻止發(fā)生在傳統(tǒng)浸沒式膜組件上的雜質(zhì)阻塞的曝氣過程中，清潔性能隨著少量的空氣增加，導(dǎo)致水處理過程中減少的清潔空氣的使用量和提升的能量效率，且涉及所述具有自由端的中空纖維膜的所述中空纖維膜破損的可能性下降，從而確保長期的操作。
[0038]同時，具有短的中空纖維膜的長度，容易排出清潔空氣，清潔空氣運(yùn)動通道間的間隔下降，這產(chǎn)生增加所述中空纖維膜的完整性并因此增加每個組件的完整性的效果，且所述中空纖維膜的內(nèi)/外直徑的增加提供減少所述中空纖維膜中的壓力損失的效果。
[0039]在傳統(tǒng)的具有自由端的中空纖維膜的情況下，由于所述中空纖維膜的長的長度，應(yīng)附加地安裝支撐物以防止倒塌，并因此，制造成本增加且通過所述支撐物和具有移動性的所述中空纖維膜間的摩擦有損壞所述中空纖維膜的風(fēng)險，但本發(fā)明具有消除對支撐物或指導(dǎo)以防止倒塌的需要的優(yōu)勢，防止所述中空纖維膜的纏結(jié)，和由于具有短的膜長度，在盒上堆放多層盒，從而提供用于在不同高度和深度的建筑中安裝的定制構(gòu)造。
[0040]同時，借助于可替換的盒式膜組件和短的膜長度的優(yōu)勢，其易于控制以使一個人可以傳送并安裝，且在使用中所述中空纖維膜被污染時，可通過在輕易取出并旋轉(zhuǎn)所述盒后實(shí)施高壓水清潔移除污染物。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，使用粗氣泡產(chǎn)生與空氣積聚管連接的能夠間歇/連續(xù)曝氣的空氣擴(kuò)散器裝置的具有自由端的盒式膜組件，可間歇地產(chǎn)生具有高能量消耗率的清潔空氣，因此清潔空氣的總量下降且整個系統(tǒng)所需的空氣發(fā)生器的能力下降，并由于空氣積聚管的使用，間歇曝氣在無機(jī)械閉鎖裝置例如自動閥時是可行的，因此有助于空氣管簡單化和閥元件的減少，這相對于傳統(tǒng)的基于閥控制的間歇曝氣方法提供了增加維修和管理的方便性的優(yōu)勢。
[0042]同時，與傳統(tǒng)曝氣方法不同，不需要用于連續(xù)曝氣的大量的空氣流量，且使用空氣壓縮機(jī)的傳統(tǒng)的空氣擴(kuò)散器由于需要在用于連續(xù)曝氣的經(jīng)濟(jì)范圍外的空氣注入幾乎不能實(shí)現(xiàn)基本連續(xù)的曝氣，但可解決該缺點(diǎn)，并因此，曝氣/非曝氣周期控制和連續(xù)曝氣的益處有助于調(diào)整包括基于原水流入負(fù)荷和膜分離罐中固體濃度的變化的連續(xù)曝氣的曝氣周期條件，導(dǎo)致有效地實(shí)現(xiàn)膜污染預(yù)防和可被權(quán)衡的清潔空氣量的下降的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0043]圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)兩端固定的中空纖維膜單元組件的透視圖。
[0044]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，具有自由端和流線型橫截面歧管的盒式中空纖維膜單元組件的透視圖。
[0045]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，表明基于橫截面形狀的用于矩形橫截面歧管和流線型橫截面歧管的流速分布的流速分布圖。
[0046]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，表明兩端固定的組件和具有自由端的中空纖維膜組件的流速分布的流速分布圖。
[0047]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，具有自由端的盒式中空纖維膜組件的透視圖。
[0048]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，表明具有自由端的盒式中空纖維膜組件的集水箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
[0049]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，表明具有自由端的盒式中空纖維膜組件的集水出口和集水箱的位置對比的橫截面視圖。
[0050]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，以透視圖和橫截面表明盒式中空纖維膜組件和框架的組裝體的圖。
[0051]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，使用盒式中空纖維膜組件和框架的組裝體用于安裝在不同高度和深度的建筑中的定制構(gòu)造的透視圖。
[0052]圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，以橫截面和透視圖顯示能夠間歇和連續(xù)曝氣的空氣擴(kuò)散器裝置的圖。
[0053]圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，說明空氣通過空氣積聚管流入并通過擴(kuò)散器排出的概念的示意圖。
[0054]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，說明在能夠間歇和連續(xù)曝氣的空氣擴(kuò)散器裝置上方的具有自由端的中空纖維單元組件的組裝的示意圖。
[0055]圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施方案，說明在平行連接的具有自由端的盒式中空纖維組件下方的具有多個擴(kuò)散器的空氣擴(kuò)散器裝置的組裝的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供含具有自由端的中空纖維膜單元組件和盒框架的盒式中空纖維膜組件，其中所述中空纖維膜單元組件含頂部封閉且底部開放的多個中空纖維膜與其連接和固定的歧管，所述盒框架具有開放的頂部和底部，其