的空氣曝氣或湍流中具有均等的水處理效果，并由于由空氣擴散器裝置提供的清潔空氣的高的運動速度而具有改進的清潔效果，且由于水流或清潔空氣流的有效供應(yīng)，而具有增加的中空纖維膜單元組件的完整性且由于曝氣率(也被稱為用于清潔的供應(yīng)的空氣量)的下降而具有減少的操作成本。
[0078]圖4(a)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案的中空纖維膜組件的流速分布，所述中空纖維膜組件包括兩端固定的中空纖維膜單元組件和具有流線型截面的歧管，且所述中空纖維膜單元組件連接在所述歧管上；圖4(b)顯示了根據(jù)本發(fā)明更優(yōu)選的實施方案的中空纖維膜組件的流速分布，所述中空纖維膜組件包括具有自由端的中空纖維膜單元組件和具有流線型截面的歧管，且所述中空纖維膜單元組件連接在所述歧管上。
[0079]根據(jù)圖4(a)的流速分布，在兩端固定的中空纖維膜組件的情況下，由于所述單元組件的歧管的流線型截面，所述單元組件間的流速分布是均勻的且在所述中空纖維膜組件的底部流速是高的，但由于兩端都固定，在所述中空纖維膜組件的頂部連接的單元組件的中心區(qū)域流速下降且流速分布是不均勻的，并因此，在流速下降處的中空纖維膜表面發(fā)生污染物的累積，且即使應(yīng)用清潔空氣，也不容易移除累積的污染物。
[0080]相反，如圖3(b)所示，參見根據(jù)本發(fā)明更優(yōu)選的實施方案的中空纖維膜單元組件的流速分布，包括具有自由端的中空纖維膜單元組件和所述具有自由端的中空纖維膜單元組件與其連接的具有流線型橫截面的歧管，可以看出在所述歧管的底部流速是高的且流速分布是均勻的，且從所述歧管的頂部至所述具有自由端的中空纖維膜的底部流速是同樣高的。因此，在所述中空纖維膜組件包含具有自由端的中空纖維膜單元組件的情況下，所述自由端中空纖維膜能夠自由移動，增加了具有高和均勻流速的水的流動性并減少膜污染，且在用于防止由浸沒式膜組件上的雜質(zhì)引起阻塞的曝氣過程中，使用少量的空氣產(chǎn)生清潔增加效應(yīng)，導致清潔空氣的用量下降，從而導致水處理工藝中能量效應(yīng)的提升效果。
[0081]如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，具有自由端的盒式中空纖維膜組件40包括立方體形狀的具有開放的頂部和底部且4個側(cè)面任何一個或兩個相對側(cè)面包含集水箱60的盒框架50，其中具有自由端的多個中空纖維膜單元組件10在所述集水箱的垂直方向彼此平行排列，且所述盒框架的所述集水箱60可具有至少一個能夠開放和閉合的集水出口 70。在水處理應(yīng)用中，透過所述中空纖維膜20的經(jīng)處理的水在歧管30中收集并移動至與歧管30的兩端處的經(jīng)處理的水出口 31連接的所述盒框架的集水箱60中，且在所述集水箱中收集的經(jīng)處理的水通過集水出口 70被排出所述盒式中空纖維膜組件。
[0082]雖然圖5顯示了集水出口 70形成在所述盒式中空纖維膜組件的一個側(cè)面的上部，可在所述盒框架的兩個相對側(cè)面形成集水箱且所述歧管30可在所述盒框架的兩個側(cè)面連接至所述集水箱60，且相應(yīng)地，可在所述盒式中空纖維膜組件的集水箱的兩側(cè)上形成集水出口 70。在集水出口 70在兩側(cè)形成的情況下，由于不需要區(qū)分左側(cè)和右側(cè)，可增加在所述盒式中空纖維膜組件的構(gòu)造和維護和管理中的便利性。
[0083]圖6中顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，所述具有自由端的盒式中空纖維膜組件40的集水箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀。所述集水箱60的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀是如此以使在所述中空纖維膜單元組件的歧管30中收集的水通過含歧管兩端的經(jīng)處理的水出口 31流入所述集水箱60，并最后，通過在所述集水箱的上部形成的集水出口 70排出所述盒式中空纖維膜組件。
[0084]圖6(a)對應(yīng)于集水箱60的內(nèi)部空間是最普通的空的空間，通常為矩形，具有易于形成的優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)。圖6(b)顯示了對應(yīng)于本發(fā)明的一個示例性實施方案的集水箱60的內(nèi)部空間具有瓶子形狀，所述瓶子具有窄的上部和與經(jīng)處理的水出口 31連接的寬的下部。圖6(c)顯示了對應(yīng)于本發(fā)明的一個示例性實施方案的集水箱60的內(nèi)部空間具有如下形狀:窄的上部向經(jīng)處理的水出口 31連接的下部逐漸變寬。圖6(d)顯示了所述集水箱的內(nèi)部空間具有啞鈴形狀，其中中間窄且頂部和底部寬。
[0085]在圖6(a)、(b)、(C)和(d)中顯示的集水箱的內(nèi)部空間的典型結(jié)構(gòu)對應(yīng)于集水出口 70在集水箱60上部形成且在各單元組件歧管30兩端的經(jīng)處理的水出口 31位于集水箱的下部的結(jié)構(gòu)，在所述經(jīng)處理的水出口 31和集水出口 70之間的距離上具有減少的差異，以有助于有效地排放經(jīng)處理的水，且可減少各單元組件間的流速的差異且可相對均等地使用各單元組件，導致所述盒式中空纖維膜組件的更長的使用壽命和有效的水處理的優(yōu)勢。
[0086]圖7顯示了集水箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和集水出口70的位置在所述具有自由端的中空纖維膜單元組件與所述集水箱60的連接中的對比；圖7(a)顯示了對應(yīng)于本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方案的集水箱內(nèi)部具有啞鈴形狀的結(jié)構(gòu)且所述集水出口 70位于所述集水箱上部的橫截面結(jié)構(gòu)，且為了對比，圖7(b)顯示了集水出口 70以直管形狀與所述具有自由端的中空纖維膜單元組件連接的集水箱的下部連接的橫截面結(jié)構(gòu)。在通常的具有自由端的水處理膜組件中，集水出口的連接具有如下結(jié)構(gòu):集水出口以直管的形狀在所述單元組件的歧管所處的區(qū)域被連接，如圖7(b)中所示。
[0087]如前面所描述的，圖7(a)結(jié)構(gòu)對應(yīng)于集水箱內(nèi)部具有啞鈴形狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)且所述集水出口 70位于所述集水箱上部，在各單元組件歧管30兩端的經(jīng)處理的水出口 31位于所述集水箱的下部，這減少了經(jīng)處理的水出口 31和集水出口 70之間的距離差異以實現(xiàn)有效的經(jīng)處理的水的排放，從而提供可減少各單元組件間流速的差異且可相對均等地使用各單元組件的優(yōu)勢，導致所述盒式中空纖維膜組件的更長的使用壽命和有效的水處理。然而圖7(b)結(jié)構(gòu)示出了所述集水出口 70以直管的形狀與所述具有自由端的中空纖維膜單元組件連接的所述集水箱的下部連接的結(jié)構(gòu)，其中在各單元組件歧管兩端的經(jīng)處理的水出口 31間的距離被隔開遠離所述集水出口 70，如此以使在中央的單元組件位于距以直管形狀連接的集水出口非常短的距離的位置且在兩端的單元組件位于較長距離的位置。因此，在該結(jié)構(gòu)中，在各單元組件中被處理的水的量不同，且靠近所述集水出口 70的單元組件比遠離所述集水出口 70的單元組件處理更多量的水，因此，具有對于增加的污染和對應(yīng)區(qū)域的單元組件較短的壽命的關(guān)注。
[0088]如圖8中所示，根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施方案，盒式中空纖維膜單元組件40可被保持在框架80中。雖然圖8(a)中描述的盒式中空纖維膜組件顯示為具有頂部和底部開放的結(jié)構(gòu)和側(cè)面封閉的結(jié)構(gòu)，如果所述盒式中空纖維膜組件在頂部和底部具有開放的結(jié)構(gòu)，顯然可以預(yù)期在某側(cè)面的開放結(jié)構(gòu)。
[0089]如圖8(b)中所示，所述盒式中空纖維膜組件40在將被保持在框架80中的側(cè)面上的四個角處形成內(nèi)凹槽，允許以滑動的方式在所述框架上堆積，且如圖8(c)中所示，當在框架80側(cè)上形成槽且所述盒式中空纖維膜組件具有具有直角的側(cè)面時，類似地，所述盒式中空纖維膜組件可以滑動的方式堆積在框架中。
[0090]圖9是概念上的圖解說明，在本發(fā)明的盒式中空纖維膜組件40在框架80中的裝配中，用于在不同高度和深度的建筑中安裝的定制構(gòu)造和所述框架可通過堆疊多個層(例如2、4、6或更高，這基于高度和深度)增加高度，且可被水平延伸或擴展用于在寬區(qū)域上的構(gòu)造。如在先前陳述的圖8(b)和(c)中所描述的，所述框架和所述盒式中空纖維膜組件的連接方法是基于在任何一個側(cè)面形成凹槽結(jié)構(gòu)且在相對的側(cè)面形成凸槽形狀并連接它們的滑動方式。
[0091]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，適用于具有自由端的盒式中空纖維膜組件的空氣擴散器裝置。如在圖10的公開內(nèi)容中所描述的，與空氣積聚管連接的能夠間歇/連續(xù)曝氣的粗氣泡空氣擴散器裝置包括粗氣泡發(fā)生器，所述粗氣泡發(fā)生器包含空氣支管Ia以允許清潔空氣通過被連接至單獨的空氣室的膜過濾系統(tǒng)(盒或框架)的主空氣管流入；空氣流入部2a，以允許從空氣支管Ia至各空氣室的連續(xù)均等的空氣注入；空氣室3a，其中空氣通過空氣流入部2a流入，和水，特別地，水在膜分離罐中共存，除擴散器連接部7a外空氣室3a在頂部和側(cè)面封閉以使空氣室3a中的水位隨著空氣流入和擴散而變化；水平支座8a，以通過將所述空氣室3a固定在所述空氣管上以水平狀態(tài)保持空氣室3a中的水位；配置在所述空氣室3a中的U或J型空氣積聚管5a，以積聚通過空氣流入部2a從所述空氣室3a的頂部通過浮力流入的空氣，同時壓縮所述空氣至預(yù)定的體積以使所述壓縮空氣通過擴散器連接部7a轉(zhuǎn)移；水通道4a，該水通道根據(jù)空氣室3a中積聚的空氣的量允許水進入；空氣積聚管入口 6a，通過該入口，空氣室3a中的空氣和水進入空氣積聚管5a ;擴散器連接部7a，以允許空氣室3a中的壓縮空氣通過空氣積聚管5a與擴散器連接；擴散器9a，以將通過擴散器連接部7a流入的壓縮空氣通過孔擴散為氣泡；孔10a，以將所述壓縮空氣形成粗氣泡；和污泥出口 11a，以防止擴散器9a中污泥和固體的累積。
[0092]空氣支管Ia通過多個空氣流入部2a與多個空氣室3a連接，所述空氣室3a平行排列在所述空氣支管上，且在穿過所述膜過濾系統(tǒng)的主管道后清潔空氣連續(xù)流入所述空氣支管la。同時，為防止由于由注入空氣至空氣室3a中產(chǎn)生的浮力而形成的運動，安裝水平支座8a以將所述空氣室3a機械固定至所述空氣支管Ia并