一种膜组器的制作方法

1.本实用新型属于污水处理技术领域，更具体地，涉及一种膜组器。


背景技术：

2.与高排放标准、污水资源化利用相适应的技术，包含移动床生物反应器(mbbr)，曝气生物滤池(baf)以及膜生物反应器(mbr)等。其中，mbr 因其出水水质优质、稳定，抗冲击能力强，占地面积小，易于实现自动化等优势。在城镇用地紧张，改造空间有限的约束条件下，各水厂均将mbr 作为扩容提标改造的首选工艺。特别是近几年万吨级大型mbr污水处理厂开始不断出现，截止到2020年底，我国mbr工程超过200万吨，日处理量万吨mbr工程超过60座。随着mbr技术普及开来，研究者越来越多地将目光投注于mbr运行当中的膜污染问题，表现在膜积泥污堵和毛发与纤维缠绕，膜通量衰减严重。因此，在提高mbr膜材料性能的同时，也需要对mbr 膜组器结构以及运行工艺进行优化。
3.目前，在浸没式mbr中大规模应用的膜组器形式有中空纤维膜组器(帘式、柱式、海草式)，平板膜组器(传统平板膜、软片膜、波纹平板膜)。中空纤维膜组器装填密度大、单位体积的膜面积较高，具有独立的产水通道、膜丝可反冲洗，制作成本低，但膜丝底部容易形成水力循环死区，积泥、积发问题严重。波纹平板膜虽然集合了中空纤维膜的高装填密度及传统平板膜不积毛发、纤维的优势，但是膜面波纹产水通道容易塌陷。
4.因此，期待一种膜组器，具有良好膜组件排列的膜架结构，优化集水曝气设计以及曝气设置以做到最大的产水效率和运行稳定性。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的针对现有技术中的不足，通过模块化设计的膜箱内设阵列设置的开放式膜组件，采用两端产水的方式，使得膜组器多点产水，布水更加均匀，减小膜通量差异，避免局部超临界通量运行，加速膜污染，该膜组器可根据实际需要调整堆叠层数列数，具有灵活的兼容性。
6.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
7.本实用新型提供一种膜组器，包括：
8.膜箱，所述膜箱内阵列设置有多个膜组件；
9.集水管路，设置在所述膜箱的两侧，所述集水管路与每个所述膜组件连接；
10.曝气装置，设置在所述膜箱底部，所述曝气装置连接所述膜组件的底部。
11.优选的，所述膜箱包括：
12.膜架、端板和侧板；
13.所述端板和所述侧板与所述膜架连接围成顶部开放的半封闭空间。
14.优选的，每个所述膜组件包括：
15.多个方形膜元件，多个所述方形膜元件矩阵排列；
16.水管，所述水管设置在所述膜组件的两侧中部，所述水管穿过所述端板与所述集
水管路连接。
17.优选的，每个所述膜元件包括：
18.两个方形膜片，所述方形膜片中间设有导流网，所述方形膜片与所述导流网连接。
19.优选的，每两个相邻膜组件之间的横向间距相同。
20.优选的，所述集水管路包括：
21.集水支管，所述集水支管的一端连接多个所述水管，所述集水支管的另一端连接有集水总管；
22.所述集水总管设置在所述集水支管的中部。
23.优选的，所述曝气装置包括：
24.曝气箱，所述曝气箱设置在所述膜架的下端；
25.多个吹扫气管，多个所述吹扫气管设置于所述曝气箱内；
26.曝气软管，所述曝气软管一端连接多个所述吹扫气管，所述曝气软管的另一端连接曝气总管；
27.所述曝气总管设置在所述曝气软管的中部。
28.优选的，所述曝气箱的下端设有支撑架。
29.优选的，所述膜架的顶角设有吊件。
30.优选的，所述膜架的横梁上设有固定件。
31.本实用新型的技术方案的有益效果在于：
32.1)本膜组器与现有膜组器相比，膜元件产水流程短，膜组件两端产水，膜组器多点产水，布水更加均匀，减小膜通量差异，避免局部超临界通量运行；
33.2)膜箱模块化设计，灵活排列，安装、拆装简单方便，可根据实际需要调整堆叠层数列数，对大、中、小型工程和水处理设备具有灵活的兼容性；
34.3)曝气箱内吹扫气管分布均匀，经过理论计算和流体力学模拟确定曝气量和曝气管管径，曝气管布置和流速控制更加合理，曝气更加均匀，延缓膜污染；
35.4)膜组件间距一致，气水上升流道均匀，有利于消除水力冲刷死区，开放式流道，曝气抖动，更耐污染，维护简单。
附图说明
36.通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
37.图1示出了本实用新型提供的一种膜组器的结构示意图；
38.图2示出了本实用新型提供的一种膜组器的后视图；
39.图3示出了本实用新型提供的一种膜组器的实施例的结构示意图。
40.附图标记说明：
41.1、膜箱；11、膜组件；110、水管；1101、中心产水管；1102、膜组件产水管；12、膜架；120、横梁；121、定位杆；13、端板；14、侧板；2、集水管路；21、集水支管；22、集水总管；3、曝气装置；31、曝气箱；32、曝气软管；33、曝气总管；34、吹扫气管；4、支撑架；5、吊件；6、固定件。
具体实施方式
42.众所周知，行业内膜组件产品逐渐走向标准化，但在膜组器设计上各家产品仍在百花齐放，推陈出新的阶段，结果导致在mbr运行的膜组器出现的问题远多于膜组件出现的问题。膜组器结构设计的核心为：装填密度、水力分布、管路布置。在解决了部分装填密度和水力分布的问题后，膜组器设计必须搭配良好膜架结构、膜组件排列、集水布气优化设计以及曝气系统才可以做到最大的产水效率和运行稳定性。因此，特推出一种短流程、耐污染、扩展性强的膜组器。
43.下面将更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然以下描述了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
44.参照图1-2所示，本实用新型提供一种膜组器，包括：
45.膜箱1，所述膜箱1内阵列设置有多个膜组件11；
46.集水管路2，设置在膜箱1的两侧，集水管路2与每个膜组件11连接；
47.曝气装置3，设置在膜箱1底部，曝气装置3连接膜组件11的底部。
48.具体的，本技术方案提供的膜组器，与现有膜组器相比，膜组件11两端产水，集水管路2设置在膜箱1的两侧。膜组件11是膜组器的核心组成单元。膜组件11可以横向排列多列和/或纵向排列多层，到达多点产水的目的，减小膜通量差异，避免局部超临界通量运行。膜组器可以根据实际工程要求，由单个到n个膜组件11组成，使得膜面积最小的为8m2，最大的可达到432m2，扩展性强。采用中空纤维膜组件11，膜片单侧固定，具有膜丝抖动的特点，在曝气作用下，膜片剧烈抖动，抗污染能力强。同时膜片中心产水，流程短，布水均匀性好。膜箱1采用模块化设计，灵活排列，可根据实际需要调整堆叠层数列数，根据大、中、小型工程和水处理设备具有灵活的兼容性。
49.可选的，膜箱1包括：
50.膜架12、端板13和侧板14；
51.端板13和侧板14与膜架12连接围成顶部开放的半封闭空间。
52.具体的，端板13两侧安装侧板14，同膜架12一起形成半封闭空间，l 形定位槽固定在膜架12的横梁120上，垂直安装在膜架12内，与定位杆 121用于固定膜组件11。半封闭结构的膜箱1可以防止吹扫气跑出膜箱1，充分利用气体的曝气冲刷来控制膜污染。
53.较优地，膜箱1尺寸和质量要控制在合理范围内，膜组件11不宜超过一定数量，膜箱1正常干重不宜超过0.5t。
54.可选的，每个膜组件11包括：
55.多个方形膜元件，多个方形膜元件矩阵排列；
56.水管110，水管110设置在膜组件11的两侧中部，水管12穿过端板13 与集水管路2连接。
57.具体的，该膜组件11由方形膜元件、膜片间隔环(大环、小环)、膜片限位杆、水管110等组成。水管110包括中心产水管1101和膜组件产水管1102，中心产水管1101设置在膜组件11的两侧中部，穿过端板13与膜组件产水管1102连接，膜组件产水管1102与膜箱1两侧的集水管路2连接，膜组件11通过中心产水管1101两端产水，膜元件产水更加均匀。膜组件
11为开放式膜组件，可以根据实际需要调整膜片数量和膜片间距。
58.可选的，每个膜元件包括：
59.两个方形膜片，方形膜片中间设有导流网，方形膜片与导流网连接。
60.具体的，该膜元件由两张方形膜片(250*250mm)、中间夹设导流网组成，焊接方式为涡流焊接，采用这种膜元件，密封性好、产水流程短、曝气易抖动、耐污染，且膜元件薄，装填密度相对较高。
61.可选的，每两个相邻膜组件11之间的横向间距相同。
62.具体的，每两个相邻膜组件11的横向间距一致，气水上升流道均匀，有利于消除水力冲刷死区，曝气比较均匀。
63.较优地，横向间距设置为2-3cm，允许膜组件11在膜架12中推移一定的距离，方便拆装。
64.可选的，集水管路2包括：
65.集水支管21，集水支管21的一端连接多个水管110，集水支管21的另一端连接有集水总管22；
66.集水总管22设置在集水支管21的中部。
67.具体的，由集水支管21、集水总管22和产水软管组成。集水支管21 连接膜组件产水管1102和集水总管22，集水总管22连接各个集水支管21 和产水软管。系统产水路径为：膜片
→
产水隔网
→
中心产水管1101
→
膜组件产水管1102
→
集水支管21
→
集水总管22
→
产水软管，产水一路向上流动，可以防止气阻现象发生。
68.膜组件11的产水管管径为dn25，集水支管21的管径按照n支膜组件 11产水管的截面积之和放大10％来设计，或者以流速放大10％来设计，膜组件11的产水管流速为0.8-1.0m/s，则集水总管22设计流速为1.0-1.2m/s，产水软管管径和集水总管22管径一致。集水管路2的流速小于各个膜组件产水管的流速，相应的膜组件11的产水管流动阻力大于集水管路2的流动阻力，可以保证每个膜组件11配水均匀。同时，集水总管22设置在集水支管21的中间，尽量靠近膜箱1的中部，使各个集水支管21尽量均匀汇流。
69.参照图2所示，可选的，曝气装置3包括：
70.曝气箱31，曝气箱31设置在膜架12的下端；
71.多个吹扫气管34，多个吹扫气管34设置于曝气箱31内；
72.曝气软管32，曝气软管32一端连接多个吹扫气管34，曝气软管32的另一端连接曝气总管33；
73.曝气总管33设置在曝气软管32的中部。
74.具体的，曝气装置3采用穿孔管曝气装置，由曝气软管32、曝气总管 33和吹扫气管34组成。曝气软管32通过进气法兰与曝气总管33连接，曝气总管33设置在曝气软管32的中间，位于膜箱1的中部，由上到下进入曝气箱31内，曝气箱31内的吹扫气管34呈对称分布。对不同排列形式的膜组器来说，相同层数膜组器，曝气量和列数成正比，列数越多，曝气量越大；相同列数的膜组器，层数越高，曝气量有一定增大，用来补偿高度损失。
75.通过对单个膜组件11(64片膜)进行cfd流态模拟，优化得到气水比在15：1时，膜片之间水流速度大于0.1m/s的区域占比接近50％，膜面剪切力较高，此时单个膜组件11曝气量与膜面积比值sadm为0.27m3/(m2·
h)，单个膜组件11曝气量与膜组件11在水平面的投影
面积的比值sads 为66.50m
3/
(m2·
h)。相应的，对于膜组件11(128片膜)，单层膜组器，每一列曝气量3-5m3/h；双层膜组器，每一列曝气量5-7m3/h；三层膜组器，每一列曝气量7-10m3/h；四层膜组器，每一列曝气量10-12m3/h。曝气管管径确定原则以曝气总管33的流速大于各个吹扫气管34的流速为基准，而且膜组件11数量越多，其差值也要越大，从而保证各个吹扫气管34的配气均匀。吹扫孔流速应是吹扫气管34流速六倍以上，即保证吹扫气管34 内截面积大于吹扫孔总面积，且差值越大越好。曝气总管33按流速10-15m/s 核算管径，吹扫气管34按4-5m/s核算管径，吹扫孔的孔径为3-5mm，太小容易堵塞，太大则配气不均匀。经过理论计算和流体力学模拟确定曝气量和曝气管管径，曝气管布置和流速控制更加合理，曝气更加均匀，延缓膜污染。
76.较优地，曝气箱31内每两个吹扫气管34对应上方膜箱1内的一列膜组件11。
77.可选的，曝气箱31的下端设有支撑架4。
78.具体的，膜组器下层设有支撑架4底部支撑，支撑架4的支撑高度即曝气装置3的曝气箱31至膜池的池底为250-300mm，即充分考虑污泥沉积对膜组件11的影响以及避免无效空间。
79.可选的，膜架12的顶角设有吊件5。
80.具体的，膜架12的四角各安装一个吊件5，方便固定吊装在膜池中。
81.可选的，膜架12的横梁120上设有固定件6。
82.具体的，膜架12两侧的横梁120上分别设有固定件6，一侧固定件6 呈u形，另一侧的固定件6具有凸起，两者适配安装，用于多个膜组器安装拆卸、易于扩展。
83.较优地，膜架12、吊件5、固定件6、定位杆121等部件均采用304不锈钢材质，使用螺栓固定时需采用更高级不同材质的配置，如304螺栓配 316螺母。
84.实施例
85.参考图3所示，本实施例提供一种膜组器，该膜组器采用(192片膜) 膜组件，膜组件横向排列4组，膜箱纵向排列2层组合而成，包括：
86.膜箱1，所述膜箱1内阵列设置有多个膜组件11；
87.集水管路2，设置在膜箱1的两侧，集水管路2与每个膜组件11连接；
88.曝气装置3，设置在膜箱1底部，曝气装置3连接膜组件11的底部。
89.可选的，膜箱1包括：
90.膜架12、端板13和侧板14；
91.端板13和侧板14与膜架12连接围成顶部开放的半封闭空间。
92.本实施例中，每个膜组件11包括：
93.多个方形膜元件，多个方形膜元件矩阵排列；
94.水管110，水管110设置在膜组件11的两侧中部，水管12穿过端板13 与集水管路2连接。
95.本实施例中，每个膜元件包括：
96.两个方形膜片，方形膜片中间设有导流网，方形膜片与导流网连接。
97.本实施例中，每两个相邻膜组件11之间的横向间距相同。
98.本实施例中，集水管路2包括：
99.集水支管21，集水支管21的一端连接多个水管110，集水支管21的另一端连接有集
水总管22；
100.集水总管22设置在集水支管21的中部。
101.本实施例中，曝气装置3包括：
102.曝气箱31，曝气箱31设置在膜架12的下端；
103.多个吹扫气管34，多个吹扫气管34设置于曝气箱31内；
104.曝气软管32，曝气软管32一端连接多个吹扫气管34，曝气软管32的另一端连接曝气总管33；
105.曝气总管33设置在曝气软管32的中部。
106.本实施例中，曝气箱31的下端设有支撑架4。
107.本实施例中，膜架12的顶角设有吊件5。
108.本实施例中，膜架12的横梁120上设有固定件6。
109.上述方案的优化，产水软管和吹扫气管可以选择三种类型：不锈钢波纹管、带钢丝加强的橡胶管和由短节波纹管连接的不锈钢管。选用产水软管时应选用真空管，选用吹扫气管时应选用正压管，优选波纹更密，波距更小的产品。集水总管和产水软管连接以及曝气软管与曝气总管连接，分别为产水法兰和曝气法兰，曝气软管与曝气总管的连接可以采用爪式快速接头、管道连接器或拷贝林接头，并设置阀门。
110.综上所述，本膜组器通过模块化设计的膜箱结构、合理的膜组件排列、优化两端集水管路设计以及底部曝气装置，解决了装填密度和水力分布的问题以达到最大的产水效率和运行稳定性。
111.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。