专利名称：一种中空纤维膜组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种膜分离水处理设备，尤其是涉及一种应用于水处理 的中空纤维膜组件和利用中空纤维膜组件的膜生物反应器，属于水处理 技术领域。
背景技术：
膜生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)工艺是一种将膜分 离技术与传统生物处理技术有机结合的高效污水处理与回用技术。在 MBR系统中，污水中的各类污染物主要通过微生物的生物化学作用加以 去除，但与传统生物处理工艺不同的是，膜组件替代了二沉池以其高效 分离作用使泥水彻底分离，这使得污泥停留时间和水力停留时间可以相 互独立，生化反应池中活性污泥浓度的增大和活性污泥中特效菌的积 累，提高了生化反应速率。微生物与水的分离不再通过重力沉淀，而是 在压力的驱动下，使水分子和部分其他小分子物质透过膜，；徵生物和大 分子物质则被膜截留在反应池内，从而使系统获得了优良的出水水质。 MBR工艺基本解决了传统污水处理工艺普遍存在的出水水质不稳定、占 地面积大、工艺控制复杂等突出问题，是极具发展潜力的水处理工艺， 尤其在污水再生利用方面，MBR工艺可以将生活污水、城市污水或与之 相近的工业废水一步到位地处理成可以作为城市杂用水、工业循环冷却 水等用途的优质再生水，目前在全世界范围内正日益受到广泛的学术关 注，大规才莫的工程应用也逐渐增多。根据膜组件的设置位置，膜生物反应器可分为外置式(或称分体式、 分置式)膜生物反应器和内置式(或称浸入式、 一体式、浸没式)膜生 物反应器两大类。外置式膜生物反应器一般多选用柱式中空纤维膜组件或管式膜组 件，是把膜组件和生物反应器分开设置，生物反应器中的混合液经循环 泵增压后送至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜， 成为系统处理出水，固形物、大分子物质等则净皮膜截留，随浓缩液回流 到生物反应器内。外置式膜生物反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜 的清洗、更换及增设，而且膜通量普遍较大，但一般条件下，为减少污 染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜 面错流流速，致使循环泵的水流循环量和所需扬程增大，动力费用增高，吨水能耗高达2~10kWh/m3,并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些 微生物菌体产生失活现象。内置式膜生物反应器大多选用帘式或束式中空纤维膜组件或板框 式膜组件，是把膜组件浸没于生物反应器的液位以下，原水进入膜生物在抽吸泵提供的负压作用下或者在水位差的作用下由膜过滤出水，曝气 系统设置在膜组件下方， 一方面给微生物分解有机物提供了所必需的氧 气，另一方面利用气提原理，使气水二相流对膜外表面进行水力冲刷， 以此来抑制膜面污泥层的沉积。内置式膜生物反应器较之外置式膜生物 反应器省去了混合液循环系统，结构更为紧凑，占地面积小，并且靠抽 吸出水，吨水能耗相对较低，降至1~2.4kWh/m3,但膜组件的安装、检 修、清洗很不方便，清洗劳动强度大，成本较高，膜通量也相对较小。综上所述，膜生物反应器工艺良好的适应性与处理效果已为众多的 学术研究和工程实践所证实，但不论是外置式还是内置式膜生物反应 器，与目前较为成熟的其他污水处理工艺相比，由于膜组件造价高而引 起基建投资高；由于高扬程的循环泵或高强度的曝气而引起运行能耗 高；由于膜组件清洗操作复杂而引起维护管理复杂；此三大突出问题在 很大程度上限制了膜生物反应器真正实现产业化。如何在有效控制膜污 染的前提下， 一方面尽可能地提高膜通量借以降低膜组件的造价，另一 方面尽可能降低循环泵或曝气的能耗，同时开发出简便、易行、可靠的膜清洗措施，是全面解决前述三大问题的关键所在，而大量的研究和实 践又证实，新型膜组件的开发又是^:键之关键。所谓新型膜组件， 一方 面需要膜材料上的创新，另 一方面则需要膜组件结构上的创新。所谓的膜组件是将一定面积的膜元件以某种形式组装成的膜分离 器件，是工程应用当中安装膜的最小单元。膜元件的基本形式有平板式、 管式、毛细管式以及中空纤维式，在膜生物反应器中适用的则主要有平 板式、管式以及中空纤维式，相应的膜组件形式为板框式、柱式、帘式 或束式，板框式膜组件通常采用平板式元件，柱式膜组件通常采用管式 或中空纤维式元件，帘式或者束式膜组件通常采用中空纤维式元件。由 于工程实际要应用较大面积的膜，所需膜组件的数量很大，因此往往需 要将一个或数个膜组件以某种形式组装成膜组件单元，其中包括膜组 件、集水管、固定支架等，根据膜组件的型式，也有板框式、柱式、帘 式或束式等形式，有关各种膜组件单元的比较情况见表1。表1第二列中的板框式膜组件单元的特点参见中国专利及专利申请02800327.6、 200480036181.8、 200510004970. X、 200510004971.4。表1第三列中的柱式一膜组件单元的特点参见中国专利及专利申请03284178.7、表1第四列中的柱式二膜组件单元的特点参见中国专利及专利申请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第五列中的帘式膜组件单元的特点参见中国专利及专利申请 00102210.5 、01820629.8 、03803307. 0 、200410098416.8 、 200420029295.7、 200510013293.8、 200510015570.9、 200510116589.2、 200520123501.5、 200610104225.7。表1第六列中的束式膜组件单元的特点参见中国专利及专利申请02158708.6 、02158711.6 、03822704.5 、200420029337.7 、 200420109650.1、 200510049324.5、 200580025651.5、 200610065807.9、 200620039621.1、 200710056641.9。表1各种膜组件单元比较表比專支项^^\板框式柱式一柱式二帘式束式膜元件类型平板式管式中空纤 维式中空纤 维式中空纤 维式膜组件结构简单适中适中或 复杂复杂适中或 复杂膜组件单元结复杂很简单很筒单复杂简单构装填密度400-60020-305000-5000-5000-(m7m3)400004000040000成本高高低低低安装检修难易难易易难中对预处理要求低低中高中压力方向外压外压或 内压外压或 内压外压外压水流紊动性中好好差中膜清洗难易难易易难中适用MBR类型内置式外置式外置式内置式内置式由表l可以看出，从膜元件的角度来看，中空纤维膜装填密度最大，成本最低，是优选的膜元件形式；从膜组件及膜组件单元的角度来看， 柱式膜组件尽管组件结构相比于板框式略^f敖复杂一些，但单元结构最筒 单，非常适合于多组阵列排布，安装检修很方便，对预处理要求也较低， 水流紊动性好，可以充分利用膜面错流流速带来的水力剪切力抑制污泥沉积造成的可逆膜污染，由于有能够封闭的外壳并且与生物反应器单独 设置，故便于对膜组件进行在线化学清洗，^较为彻底地清除不可逆部 分的膜污染，药剂用量也可以减至最低，因此是优选的膜组件形式。另 外，束式膜组件尽管不像柱式膜组件那样可以方便地进行在线化学清 洗，但其避免了帘式膜组件膜丝经常互相缠绕等问题，组成的膜组件单 元的结构也较为简单。因此，在膜材料方面未有重大突破的情况下，采 用中空纤维柱式或束式膜组件的结构形式将有可能对解决前文已述及 的关键问题产生重要的改进。表2列出了目前国内外关于束式中空纤维膜组件结构设计方面的部分专利。表2束式中空纤维膜组件结构设计相关的部分专利中国专利号或专利申请号申请人或专利权人02158708.6， 02158711.6天津工业大学膜科学与技术研究所03822704. 5日本三菱丽阳株式会社200420029337.7天津海跃水处理高科技有限公司200420109650. 1,200510049324. 5浙江欧美环境工程有限公司200580025651. 5德国科赫薄膜系统有限公司200610065807.9张民良200620039621. 1上海德宏生物医学科技发展有限公司200710056641. 9天津膜天膜科技有限公司这些专利及专利申请仍然存在以下问题中空纤维膜束根部积泥现象严重，而且一旦形成积泥又很不容易进行清除，这样降低了膜组件过 滤的有效.面积和过滤的均匀性，膜丝根部膜污染的继续发展和蔓延又会 进一步加剧过滤的不均匀性以及有效过滤面积的丧失，最终缩短了整个中空纤维膜束的使用寿命。中国专利申请200510049324.5公开的解决 办法是将中空纤维膜分成若干束，均匀分布于中心曝气管的周围，利用 膜组件底部的曝气头提供的气流对纤维膜束进行水力冲刷，虽然可以在 一定程度上降低中空纤维膜中部的污染，但是中空纤维膜束根部积泥现 象没有得到解决。目前在市场上有一种与前述专利申请类似的膜组件产 品，其在每个纤维膜束下端端头中预先埋入一段短管，气体通过短管进 行曝气，以加强对纤维膜束根部的冲刷效果，但是此短管管口朝上，而 且口的上缘高出中空纤维膜浇铸端面一定高度，这样产生的曝气气流不 能对膜丝根部进行较为彻底的吹扫和冲刷，而且未能防止中空纤维膜束 上端根部产生积泥，因此根部积泥的问题仍然没有得到很好的解决。发明内容本发明的 一个目的是提供一种水处理过程中可以有效避免中空纤 维膜根部积泥的中空纤维膜组件。本发明的另 一个目的是提供一种利用此发明的中空纤维膜组件的 膜生物反应器。本发明还有一个目的是提供一种利用此发明的中空纤维膜组件或 者利用本发明的膜生物反应器的水处理设备。为了实现上述发明目的，本发明采用以下的技术方案本发明提供了 一种中空纤维膜组件，包括由多根中空纤维膜丝组成 的中空纤维膜束、中空纤维膜束两端的端头、进气管和产水管，其特征 在于在至少一个端头的端面上设置有带布气孔的布气装置，该布气装 置与进气管连通，所述布气孔的孔口朝向中空纤维膜丝根部。布气装置不仅使得曝气更加均匀，而且对于纤维束根部的冲刷也更 为彻底。中空纤维膜丝在膜鉢件中的装填密度很大，通常可高达5000 40000m2/m3,在这样高的装填密度下，中空纤维膜丝根部很容易产生积 泥现象，而且一旦形成积泥又很不容易进行清除。本发明提供的布气装 置设置于中空纤维膜丝的根部，并且布气孔的孔口朝向根部而不是直接 朝上，因此从布气孔出来的气流不是直接上升，而是首先冲刷中空纤维 膜丝的根部，大幅提高了中空纤维膜丝根部的水流紊动性，使得活性污 泥不容易沉积和停留，从而避免污泥在中空纤维膜丝根部的淤积。所述的布气孔的孔口朝向可以有多种选择，优选的布气孔的孔口朝 向水平方向或者斜下方向。对于中空纤维束的根部来说，布气孔的孔口 竖直朝上时，气流方向平行于中空纤维膜丝表面，产生的沖刷力小；布 气孔的孔口的朝向为水平方向时，从其中出来的气流方向垂直于中空纤 维膜丝表面，相对于孔口朝向上时产生的冲刷力大大增加，而且还有部 分气流会朝向下方运动，有助于对纤维根部的冲刷；布气孔的孔口朝向 斜下方向时，出来的气流方向是斜着朝向靠近最近的端头的端面，气流 会优先向下运动，也增加了对纤维根部的冲刷，而且气流在完成对纤维 根部的冲刷以后，继续上升，形成的气水二相流继续为中空纤维膜丝其 他部位提供表面错流，很明显的，这样的冲刷效果要优于孔口竖直朝上 时的沖刷效果。对于上述的中空纤维膜组件，所述的布气装置可以有至少三根中空 的辐条，该幅条侧面开有所述的布气孔。多^f艮幅条的布置使得曝气更加 均匀，因此对于纤维束根部的冲刷也较为全面，另外上升的气水二相流 也更加均匀。所述的辐条可以以端头中心为圓心呈星形均匀分布。优选 使用3 ~ 8根径向的或者螺旋形弯曲的幅条，将端面平均分为3 ~ 8个面 积相等的部分，相应的，中空纤维膜束也^C均匀的平均分为3 ~ 8个小 束，每一小束均浇铸在幅条之间的间隙里。布气孔的孔口开在辐条的侧壁上，从布气孔出来的气流方向一般是 朝向水平的。辐条的侧壁有一定的厚度时，加工的过程中可以利用辐条的厚度对布气孔的孔口进行设计，使得从布气孔出来的气流是斜着朝向 下的，或者斜着朝向上。.当然，本发明优选斜着朝向下的方式。也可以 选择其它方式实现对气流方向的控制。所述的布气孔的形状、数量、大小和分布形式有多种形式。形状可 以采用圆形或者长条形，沿着辐条由端头端面中心向端头端面的边缘呈 线性分布，当为条形孔时，各孔的长边应大致平行于端面。布气孔的孔 口距中空纤维膜丝的端面的距离可以相等，也可以不相等，且该距离范围为lmm 20mm，优选2mm 10mm。所述布气孔的直径或短边的长度为 lmm ~ 1 Omm， 优选lmm ~ 5mm。上述的任一中空纤维膜组件中，至少一个端头的端面为凸起的端 面。端面如果是平面，污泥会有较严重的淤积现象。凸起结构的特点是 中间高四周低，这样会形成一个由中间向四周的一个倾斜，此结构有利 于气流将污泥等污染物吹向四周，有利于减少污泥的淤积。作为优选， 所述凸起的端头的端面为圓台形。圆台形的结构更加容易加工，也利于 在中间设置连接管等其他部件。上述的任一中空纤维膜组件，可以在两个端头的端面上分别设置带 布气孔的布气装置，并且这两个布气装置通过一根中空软管连通。中空 软管的作用包括第一，气流通过中空软管供给布气装置以气流；第二， 将上下两个端头连接起来，并且软管的长度略小于中空纤维膜丝的长 度，起到承担下端头的重力和摆动时的拉力，以避免中空纤维膜丝承力 而被拉断。第三，有利于设备的清洗。因为其是柔性连接，可以很容易 的从在线工作的水处理池中提拉出来进行清洗，单人即可操作，而不用 使用吊装设备，简单易行。上述的任一中空纤维膜组件，可以在中空纤维膜束外设置一个套 筒。套筒的作用是对曝气形成的气水二相流有一个束縛的作用，使其不 至于扩散至套筒外围，从而大幅缩小了气提断面，使得在较小的曝气量 的情况下就可以在中空纤维膜束中得到较高的曝气强度，使气水二相流对膜丝外表面具有更好的水力冲刷效果，可以很好地抑制膜污染的发 展，并能够显著节约曝气能耗。所述的套筒的筒壁上可以没有孔洞，也可以有一部分孔洞，但孔洞 设置不宜太多，孔洞面积也不宜太大，尤其是在同一水平面上或者是在 套筒筒壁的同一轴线上。作为优选，所述的套筒的筒壁上不设任何孔洞。所述的套筒的横截面可以是圆形，也可以是矩形、方形或其他已知 的任意形状。作为优选，所述的套筒的横截面是圆形。所述的套筒从上 到下各^f黄截面的面积可以相同，也可以不相同。作为优选，所述的套筒 从上到下各横截面的面积是相同的，或者中间部分的横截面面积略小于 上下两端的横截面面积，例如可以设计成类似于文丘里管或文丘里喷嘴的形状。所述的套筒的长度范围为0. lm~4. 0m。作为优选，所述的套筒 的长度范围为1.5m~2. Om。所述的套筒的直径范围为5mm~ 400mm,优 选30mm ~1OOmm。本发明中，上端头指的是膜组件在水处理工作过程中，靠近水面的 端头，下端头指的是靠近水底的端头。上端头和下端头分别对应着套筒 的上部端口和下部端口。所述的上端头和下端头可以在套筒的内部，也可以在套筒的外部。 优选地，所述的上端头和下端头均完全在套筒内部，上端头与套筒上部 端口顶面的距离以及下端头与套筒下部端口底面的距离为套筒长度的 1/20~1/3。所述的套筒可以单独与固定装置连接，也可以仅与上端头或者下端 头其中的 一个连接在一起，以确保中空纤维膜束在膜组件工作过程中始 终完全被罩在套筒内部，套筒能够随着上端头或下端头的晃动而晃动， 始终不与之相分离。优选使用螺栓将套筒和上端头连在一起。所述的套筒、进气管和产水管可以是刚性的，也可以是柔性的。优 选柔性的，其材质可以是硅橡胶、氟橡胶、软质聚氯乙烯、聚氨酯等。在两个端头之间可以设置连接管，连接两个端头。所述的连接管将上端头和下端头连接成一个整体，其长度可以与中 空纤维膜束相同，也可以略短于膜束。作为优选，所述的连接管的长度 略小于中空纤维膜束的长度。这样可以防止端头摆动幅度过大而使膜丝 长时间受力，对膜束起到保护作用。所述的进气管、产水管和连接管的直径范围为lmm 50mm。优选 5mm ~ 20mm。所述的上端头通过软索或柔性管等软连接的方式与固定装置相连。 软索可以是耐腐蚀的绳索、钢丝或弹簧等。软索使膜组件在待过滤的液 体中处于悬垂状态，可以随水流有摆动。当上端头设有进气管或产水管、并且进气管或产水管为柔性管时， 也可以通过进气管或产水管使膜组件悬挂在固定装置上。中空纤维膜丝的两端分别浇铸封结于上端头和下端头之内，两个端 头中一个设有进气管，另一个设有产水管，或者进气管与产水管都设于 一个端头。作为优选，所述的上端头和下端头中一个设有进气管，另一 个设有产水管。作为更优选，所述的上端头设有产水管，所述的下端头 设有进气管。进气管和产水管的数量可以根据工程实际情况进行选择， 既可以选择一个进气管和一个产水管，也可以选择两个或者两个以上进 气管，或者选择两个或者两个以上产水管，或者同时选择两个或者两个 以上的进气管和产水管。所述的中空纤维膜丝是一种带有微孔的中空纤维，制作中空纤维膜 丝的材料可以选自聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚醚砜等材料。中空 纤维膜丝首先通过使用环氧树脂、聚氨酯等浇铸树脂进行封端浇铸，再 使用硅橡胶、聚氨酯等柔性树脂对中空纤维膜丝根部进行二次浇铸，以 降低膜丝根部断裂的机率。作为优选，所述的中空纤维膜丝的材料是聚 偏氟乙烯。所述的中空纤维膜丝的平均膜孔径为0. 01jum~5|um。所述的中空纤维膜束的长度可以和上下两个端头之间的距离相等， 也可以略大于这个距离。作为优选，所述的中空纤维膜束的长度木于上 下两个端头之间的距离，但小于套筒的长度。所述的中空纤维膜束是由10~ 1000才艮中空纤维膜丝组成的，长度范围为0. lm~ 3. Om。优选由50~ 500 ^f艮中空纤维膜丝组成，长度范围为1. Om~ 1. 5m。所述的上端头和下端头的形状可以相同，也可以不同。作为优选， 所述的上端头略大于下端头。这样可以使整个中空纤维膜束下端能够在 套筒内有一定的摆动幅度。所述的上端头和下端头整体外形可以是圆柱体、锥体等形状。作为 优选，所述的上端头和下端头的整体外形是盆形或杯形。本发明与现有技术相比，具有以下有益的效果(1)提高了中空纤维膜组件的抗污染性能，尤其是中空纤维膜束 根部的抗污染性能，延长了中空纤维膜组件的使用寿命。中空纤维膜束 端部设置的布气装置的布气孔朝向纤维膜丝根部，因此很好的避免了现 有中空纤维膜组件因追求装填密度大而根部膜丝过于密集、容易积泥的 普遍现象，始终保持水处理过程中中空纤维膜丝过滤的有效面积和过滤 的均匀性，能够有效防止因膜丝根部膜污染的快速发展和蔓延而缩短整 束膜丝的使用寿命。另外，中空纤维膜束在待过滤的液体中处于悬垂状 态，各种软连接部件的设置，即软质连接管、进气管、产水管等，使得 膜束可以随着两个端头在一定范围内一起摆动，膜丝根部与浇铸端面的 摆动角大幅减小，膜丝根部与浇铸端面之间的拉力也大大减小，因此大 大降低了膜丝根部断裂的机率，提高了膜组件工作的稳定性，延长了其 使用寿命。(2 )提高了中空纤维膜组件加工、组装、安装和检修的方便程度。 本发明所述膜组件浇铸中空纤维膜丝的端头内部结构简单，内无复杂的 结构件，降低了铸封工序的难度和废品率，膜组件整体可实现装配式结 构，产品容易实现快速组装。以柔性连接的方式固定于固定装置，每支膜组件可以单独进行安装和拆卸，而且单人即可完成全部操作，不像现 有的中空纤维膜组件组成大变的膜组件单元后必须通过起吊设备进行 整体吊装，劳动强度大，单人无法操作。当两个端头中间的连接管采用 柔性管时，安装和拆卸膜组件时对膜组件上部空间高度的要求也会大大 降低，因此很大程度上方便了中空纤维膜组件的安装和检修，使中空纤 维膜组件对各类应用场合都有了很好的适应性。
图1为本发明的实施例1所述的中空纤维膜组件的纵剖面图。图2为图1中的A-A处的剖面图。图3为现有技术的膜组件与图2相应的剖面图。图4为实施例1中由若干个本发明的中空纤维膜组件组成的膜组件 单元的示意图。图5为实施例2中由若干个本发明的中空纤维膜组件组成的膜组件 单元的示意图。图6为本发明的中空纤维膜组件中，气流对中空纤维膜丝^f艮部吹扫 的示意图。是图2中B-B处的剖面图。图中套筒未显示。图7为现有技术的一种中空纤维膜组件中，气流对中空纤维膜丝吹 扫的示意图，为通过下端端面中心垂线的剖面图。附图中各个标记的说明1一一套筒；2 — 一中空纤维膜丝； 5——下端头；6——产水管； 9——带布气孔的布气装置； 12——产水收集室；13——3—一中空纤维膜束；4一一上端头 7 — 一进气管；8 — 一连接管 10——辐条；11——布气孔 出水支管；14——曝气支管15——集水端头；16——中心管；17——布气端头；18——出水口具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。 实施例实施例1如图1、图2所示， 一种中空纤维膜组件，包括内径为65ram的套筒 1，设置在套筒1内的由240根中空纤维膜丝2组成的中空纤维膜束3， 中空纤维膜丝2的用于通过液体的微孔的平均孔径为0. 01 jam,中空纤 维膜丝的外径为1.2mm，材质为聚偏氟乙烯，两端用环氧树脂浇铸汇集 于上端头4和下端头5之中，并且用聚氨酯对其进行二次浇铸，以对膜 丝根部进行保护。上端头4和下端头5的整体外形均为杯形，上口圓的 直径均为45腿。中空纤维膜丝2在上端头4内的产水收集室12中呈开 孔状态，在下端头5内呈闭孔状态，上端头4设有外径为①8mm的产水 管6,下端头5设有外径为①8mm的进气管7,两个端头由外径为①6mm 的连接管8连接成一个整体，中空纤维膜丝2围绕着连接管8均匀分布。 产水管6、进气管7和连接管8均为中空塑料软管。连接管8穿过下端 头5与进气管7相连通，产水管6则与上端头4中的产水收集室12相连 通。两个端头在浇铸有中空纤维膜丝的端面上均设有一带布气孔的布气 装置9,带布气孔的布气装置9具有沿径向分布的六根辐条10,每个辐 条宽5mm,高4mm,相邻两个辐条之间的角度均为60° ，辐条10从端头 端面的中心延伸到上端头4或下端头5的圆周上，内部具有空腔，辐条 10的两个侧壁均垂直于浇铸端面，在背向浇铸端面的另一侧则是倒圓的，两个侧壁上在居中的位置i殳有四个直径为①2mm的圆形布气孔11, 布气孔11的中心轴线垂直于辐条10的侧壁面，距浇铸端面的高度均为 2mm，各个布气孔的中心轴线间距均为4隨，辐条10的空腔与连接管8 相连通。辐条10将浇铸端面分成六个面积相等的部分，相应的，中空纤维 膜束3也均分成六个小束，每一小束由40根中空纤维膜丝2组成，均 浇铸在辐条10之间的间隙里。上端头4和下端头5的浇铸有中空纤维 膜丝的端面均有一个形状为平顶圆锥即圆台状的凸起，上下两个端头的 浇铸端面的凸起正好相对。凸起的底圆直径为O40mm，顶圆直径为① 12mm，高度为10mm。带布气孔的布气装置9刚好扣在凸起上面，与凸起 粘在一起，相接触的部分完全密合。带布气孔的布气装置9的辐条10在端头圓周外伸出一定长度的末 梢，末梢内为实心结构，上端头4的辐条末梢比下端头5的更长，上端 头4的带布气孔的布气装置最外的轮廓是直径为①65mm的圓周，使得套 筒1刚好套在该带布气孔的布气装置上，二者相接触的地方用螺栓固定， 下端头5的带布气孔的布气装置最外的轮廓是直径为①55mm的圆周，这 使得下端头5可以在套筒1内有一定的晃动幅度。套筒1的长度为1. 2m，中空纤维膜束3的平均长度为1. 2m,上端 头4及其带布气孔的布气装置9的总高度为70mm，下端头5及其带布气 孔的布气装置9的总高度为50mm,连接管8的长度为1. 0m，上端头4 连同连接管8以及下端头5的总高度为1. 12m，这4吏得上端头4及下端 头5均被完全罩在套筒1内部，上端头4上部和下端头5下部距套筒端 口端面均有约40mm的距离。产水管6和进气管7的长度均为150腿。产水管6与一位于膜组件上方的出水支管13相连接，进气管7与 一位于膜组件下方的曝气支管14相连接，出水支管13与曝气支管14 的垂直距离为1. 3m,使得整个膜组件可以有上下120mm的悬浮活动的空 间。出水支管13与一能够提供负压的水泵的吸水管相连通，待净化的 水经过中空纤维膜丝2壁上的微孔进入膜丝内部，并汇流入产水收集寞U,再经产水管6流入出水支管13,最后通过水泵抽出。曝气支管14 与一气源相连通，气源提供的压缩空气经曝气支管14进入进气管7,再 经连接管8和上下端头的带布气孔的布气装置9上的布气孔11扩散出 来，直接吹扫膜丝根部。将若干个中空纤维膜组件的产水管6、进气管7分别并联至出水支 管13、曝气支管14,由此形成一个矩阵式的膜组件单元(如图4所示)。实施例2膜组件的结构与实施例1相同。如图5所示，将八个中空纤维膜组件和集水端头15、中心管16和 布气端头17组成一个辐射式的膜组件单元。产水管6与直径为150隱 的集水端头15下端面均布的八个快插接头相连4妄，直径为O40mm、长 度为1. 5m的中心管16沿集水端头15的轴线穿过，八个膜组件围绕着 中心管16均匀地分布，中心管16的下方与直径为150mm的布气端头17 相连接，八个膜组件的进气管7与布气端头17上端面均布的八个快插 接头相连接。膜组件单元工作时中空纤维膜束3被待过滤的液体所包围， 气源提供的压缩空气从中心管16的上口进入，并经布气端头17进入八 个膜组件的进气管7,最后经连接管8和上下端头的带布气孔的布气装 置9上的布气孔11扩散出来，直接吹扫膜丝根部，集水端头15的出水 口 18与一能够提供负压的水泵相连通，待净化的水经过中空纤维膜丝2 壁上的纟鼓孔进入膜丝内部，并汇流入产水收集室12,再经产水管6流入 集水端头15,最后通过水泵抽出。以上对本发明所提供的中空纤维膜组件进行了详细介绍。本说明书 域的一般技术人员，依据本发明的思想在具体实施方式
及应用范围上可17能在实施过程中会有改变之处。因此，本说明书记载的内容不应理解为 对本发明的限制。
权利要求
1.一种中空纤维膜组件，包括由多根中空纤维膜丝(2)组成的中空纤维膜束(3)、中空纤维膜束两端的端头(4、5)、进气管(7)和产水管(6)，其特征在于在至少一个端头的端面上设置有带布气孔(11)的布气装置(9)，该布气装置与进气管连通，所述布气孔的孔口朝向中空纤维膜丝根部。
2. 根据权利要求l所述的中空纤维膜组件，所述布气孔的孔口朝向 水平方向或者斜下方向。
3. 根据权利要求l所述的中空纤维膜组件，所述布气装置有至少三 根中空的辐条(10)，该辐条侧面开有所述的布气孔。
4. 根据权利要求3所述的中空纤维膜组件，所述辐条以端头中心为 圆心呈星形均匀分布。
5. 根据权利要求l所述的中空纤维膜组件，至少一个端头的端面为 凸起的端面。
6. 根据权利要求5所述的中空纤维膜组件，所述凸起的端面为圓台形。
7. 根据权利要求l-6所述的中空纤维膜组件，其特征在于在两个 端头的端面上分别设置有带布气孔的布气装置，这两个带布气孔的布气 装置通过一根中空软管(8)连通。
8. 根据权利要求l-7所述的中空纤维膜组件，其特征在于在中空 纤维膜束外有一个套筒(1 )。
9. 利用权利要求l ~ 8所述的任一中空纤维膜组件的膜生物反应器。
10. 利用权利要求l ~ 8所述的任一中空纤维膜组件或者权利要求9 所述的膜生物反应器的水处理设备。
全文摘要
本发明公开了一种中空纤维膜组件，其包括由多根中空纤维膜丝组成的中空纤维膜束、中空纤维膜束两端的端头、进气管和产水管，在至少一个端头的端面上设置有带布气孔的布气装置，该布气装置与进气管连通，所述布气孔的孔口朝向中空纤维膜丝根部。本发明还公开了利用此中空纤维膜组件的膜生物反应器和水处理设备。本发明公开的中空纤维膜组件的结构特征，提高了中空纤维膜组件的抗污染性能，尤其是中空纤维根部的抗污染性能，保证了中空纤维膜丝过滤的有效面积，延长了中空纤维膜组件的使用寿命，并且此中空纤维膜组件加工、组装、安装和检修都比较方便。
文档编号B01D63/02GK101254410SQ200710179610
公开日2008年9月3日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者孙友峰 申请人:北京汉青天朗水处理科技有限公司