CN102740955A - 浸渍型膜组件单元和膜分离活性污泥处理设备 - Google Patents

Abstract

一种浸渍型膜组件单元，包括：浸渍型的膜组件（2），其用于膜分离活性污泥过滤；延长壁（27），其从膜组件（2）的下端延伸并且包围膜组件（2）下方的空间；以及膜曝气散气装置（8），其布置在所述空间中的下部或所述空间下方的周围位置处，并具有在平面内布置的多个散气孔，膜组件（2）具有分离膜，所述分离膜之间存在间隙，并且延长壁（27）接收经散气孔输出的气泡，并且将气泡引导到间隙。

Description

浸渍型膜组件单元和膜分离活性污泥处理设备

技术领域

本发明涉及一种用于膜分离活性污泥过滤的浸渍型膜组件单元，以及通过该组件单元提供膜清洗曝气并且还单独提供生物曝气的膜分离活性污泥处理设备。

背景技术

通常，已经提出采用膜分离活性污泥法的水处理设备，并且一些这样的设备投入了实践应用，诸如化粪池、农业废水处理、工业废水处理以及城市污水处理等。该膜分离活性污泥法采用膜以提供微分离，因此不仅提供品质优良的处理水，而且允许活性污泥具有高浓度，进而允许活性污泥槽的单位容积有机物分解处理能力增大并且相应地活性污泥槽尺寸减小，从而允许设置面积更小、建造成本降低以及类似优点。因此，认为该技术将在未来得到普及。

当使用高浓度活性污泥执行膜分离时，高粘度活性污泥絮状物附着在膜上并且促进了污染，因此处理能力明显降低。为了防止这种情况，在膜组件下方提供恒定曝气以使膜振动或者使气泡上升以提供具有密度差的污泥，从而在膜组件附近产生旋流，以剥离堆积在膜表面上的活性污泥（下文将该操作称为膜清洗曝气或膜曝气）。因此，实际上，总是需要并执行使用气泡的物理清洗处理。此外，对于常规的标准活性污泥处理，同样执行曝气，作为向活性污泥供给氧气以维持活性污泥的溶解有机物分解处理能力的手段（在下文中，该操作将被称为生物曝气）。因此，膜分离活性污泥法既需要膜清洗曝气，又需要生物曝气，并且与常规的标准活性污泥处理相比，前者还需要膜清洗曝气并因此需要更多能量，因此降低所需要的能量成为要解决的课题。

正如非专利文献1中记载的，浸渍型膜分离活性污泥法通常被分类为两种系统。一种是常规的基本型，具有膜组件插入其中的生物处理槽，即单个槽。此基本型是具有一体槽的类型，因此优点在于结构紧凑。另一种是具有分开的槽的重视膜组件中的过滤系统、化学清洗等灵活性的类型，即，普遍使用的一种系统，在该系统中分开设置生物处理槽和膜分离槽，并且通过这两个槽进行活性污泥循环。

<引用清单>

非专利文献1：由Kazuo YAMAMOTO编辑的Science&Technology Co.,Ltd.，于2010年2月19日发行的题目为“WaterUtilization Technology through Membrane Bioreactor（MBR）”。然而，上述每个类型均具有要解决的问题。在大多数情况下，单槽类型采用生物处理曝气装置，从而还执行膜清洗曝气，即，一个装置起到两种作用，而曝气的气泡可能无法有效地施加到膜组件上并且所供给的空气量可能无法被有效地使用。因此，需要大量用于曝气的空气以充分有效地清洗膜组件的膜表面。结果，与标准活性污泥法相比，前者需要总曝气能量非常多。

带有分离槽的类型具有两个分开制造的槽，此结构阻碍了膜分离活性污泥法发挥其特征优势，即紧凑性，并且为了在两个槽内循环还需要泵等，这与降低能量成本相悖。

发明内容

鉴于上述问题而提出了本发明，并且本发明提出用于膜分离的浸渍型膜组件单元以及采用该浸渍型膜组件单元的新型膜分离活性污泥处理设备，该浸渍型膜组件单元不仅能够保持膜分离活性污泥法的紧凑性优点，而且能够实现曝气能量降低。

为了解决上述问题，本发明提供了一种浸渍型膜组件单元，该浸渍型膜组件单元包括：浸渍型的膜组件，其用于膜分离活性污泥过滤；延长壁，其从膜组件的下端延伸并且包围膜组件下方的空间；以及膜曝气散气装置，其布置在该空间中的下部或者该空间的下方周围位置，并具有在平面上布置的多个散气孔，该膜组件具有分离膜，在该分离膜之间具有间隙，延长壁接收经散气孔输出的气泡，并且将气泡引导到间隙。

本发明的膜组件单元允许由散气装置喷出的气泡被均匀地供给到膜组件的全部区域，并且还能够减少从膜组件下方的空间向外发散的气泡，从而向膜组件供给充足的气泡。这能够有助于降低空气供给量，并因此降低用于曝气清洗膜的能量。

此膜组件单元能够具有散气装置，该散气装置的上表面适合于覆盖膜组件的投影面积，并且设置有多个散气孔。气泡经散气装置的覆盖膜组件的投影面积的上表面上所设置的散气孔均匀地供给到膜组件的全部区域。散气孔可具有例如1~8mm、理想而言3~6mm的直径，以产生适合于清洗膜的粗大气泡。因此，气泡上升速度、能量大小等可产生有效用于清洗膜的振动、旋流等。

本发明优选实施例能够将多个散气孔均匀地设置成与分离膜之间的间隙相对应。这使得分离膜被均匀且适当地清洗。分离膜组件例如在其上端具有分离膜，该分离膜相互间隔开并且因此相邻地布置并由密封部件相互固定。与之对比，分离膜组件在其下端没有设置密封部件，并且能够替代地设置有支撑棒等，以便于：例如使分离膜绕支撑棒折叠，因此被固定并且间隔开；或者例如在分离膜的下端将分离膜仅部分地固定在支撑棒等上，以形成半自由端并因此易于摇摆。

当散气孔与分离膜组件的下端之间具有大距离时，即，当延长壁的长度大时，经散气孔喷出的气泡增加，因此这些气泡在延长壁内部上升时变成更粗、更大的气泡。这允许分离膜组件的分离膜与更大的气泡接触并因此有效地摇摆。

此外，当与上端一样将密封材料导入分离膜之间以固定分离膜时，可以在不具有分离膜的部分上设置通孔等，以用作供给未净化水、导入气泡等的孔。优选地，设置在下端的分离膜之间的间隙或密封层的通孔与散气孔相对，使得气泡通过间隙，因此导入气泡并使气泡在膜组件的膜之间上升。分离膜组件具有被框架从外部包围的下端，该框架例如经由连接框架连接到将分离膜组件的上端固定的框架上。

分离膜组件可以是中空纤维膜组件或平片膜组件。分离膜组件可以具有任何材料的分离膜。然而，理想而言，分离膜由能够在气泡上升时产生的能量形成振动的柔软材料形成。优选使用有机材料尤其是聚四氟乙烯（PTFE）形成膜。这种由PTFE形成的分离膜坚韧，并且当这种分离膜具有连续暴露于扩散空气的表面时，这种分离膜不会损伤或起折痕，因此能够呈现耐久性。此外，PTFE膜的孔隙率大于其它材料而适合于采用，因此重量更轻，并且由于PTFE膜是柔软材料，所以可以振动。

此外，PTFE膜的强度高，并且在耐化学性、化学稳定性以及耐气候性等方面优异，特别地，当膜表面被废水成分、活性污泥等污染时，能够使用高浓度碱性液体、氧化剂、酸性液体等对膜表面进行清洗。

膜组件能够由捆束在一起的PTFE中空纤维膜形成。作为PTFE中空纤维膜，能够适合地使用由住友电工精细高分子株式会社制造的

产品。

对于具有分离膜组件的膜分离活性污泥处理设备，该分离膜组件具有絮状物附着在其上的由PTFE中空纤维膜形成的分离膜，该设备能够应付连续空气扩散而耐久地运转。此外，如果中空纤维膜的表面上堆积有絮状物、难溶成分和/或类似物，则能够使用高浓度碱性液体、氧化剂、酸性液体等来对所述表面进行清洗，因此在长时间维持高透过流速的同时进行水处理。

PTFE中空纤维膜是由延伸PTFE多孔膜形成的单层或多层。多层中空纤维适合如本文参照和引用的日本专利No.3851864中记载的多孔、多层中空纤维膜等那样实现，并且具有捆束在一起的中空纤维的分离膜组件适合如本文参照和引用的日本专利No.3077260和No.3851864中记载的中空纤维膜组件那样实现。

如上所述的延伸PTFE中空纤维膜在强度、耐久性和耐腐蚀性方面优异并且在高浊度污水处理中能够发挥显著的效用。此外，由于延伸PTFE多孔膜是通过挤出和拉伸工艺来制造的，所以高等分子定向允许以高孔隙率设置微孔。这允许过滤膜提供大量的渗透水，因此具有高性能，并且还允许过滤膜经受空气扩散，因此在不使分离膜开裂或破裂的情况下摇摆，从而呈现优异的耐久性。

优选地，由延伸PTFE多孔膜形成的中空纤维膜优选例如具有平均孔径为0.01μm以上、平均厚度为0.1~10mm、孔隙率为40%~90%、并且抗张强度如JIS K 7113中规定为10N/mm²以上的过滤区。

特别地，平均孔径优选为0.01~5.0μm，更理想为0.1~0.45μm。该平均孔径能够使用由多孔材料株式会社制造的细孔孔隙度计（型号CFP-1200A）来测量。

平均厚度使用度盘式测量计来测量。孔隙率采用ASTM D792中记载的方法来测量。

延伸多孔PTFE指的是孔隙率为60%以上、优选80%以上的PTFE。

本发明另一个实施例提供了单槽型膜分离活性污泥处理设备，该设备在单个槽内提供生物处理和膜分离处理，在活性污泥槽内具有：上述浸渍型膜组件单元；以及生物曝气散气装置，其位于膜组件单元下方并且独立于膜曝气散气装置设置成向活性污泥供氧。

本发明的膜分离活性污泥处理设备允许使用必要和足量的空气均匀地遍及膜组件的全部区域执行膜清洗曝气并且独立于膜组件在同一槽内提供生物曝气。因此，该膜分离活性污泥处理设备能够避免尺寸增大并减少所需的总曝气能量。

在该膜分离活性污泥处理设备中，浸渍型膜组件单元的散气装置能够向分离膜组件供给用于膜清洗曝气的粗大气泡，并且生物曝气散气装置能够供给微细气泡。粗大气泡能够产生有效用于清洗膜的振动和旋流。

生物曝气散气装置可具有直径例如为0.1~1mm的孔，并且气泡直径例如为约0.2~2mm。为了确保对活性污泥良好的处理能力，需要适当的溶解氧浓度。氧浓度为1~3mg/l，并且本发明采用上述膜清洗曝气将氧溶解到活性污泥中。然而，这可能不是满足活性污泥所需的溶解氧量，因此，辅助提供生物处理曝气装置。这种情况下，将能够产生微细气泡的生物曝气散气装置设置在膜组件单元下方，以供给所需的溶解氧而不增加活性污泥槽的设置面积。生物曝气散气装置能够提供小直径气泡因此更有效地分解，从而实现降低的供氧量和因此降低的所需曝气能量。将单个生物曝气散气装置设置在一个或多个中空纤维膜组件下方。

此外，特别地，生物曝气散气装置布置在膜组件单元所存在区域的下部，以允许上升的生物曝气气泡沿着与膜清洗曝气相同的方向流动，从而膜清洗曝气和生物处理曝气能够在相同方向上分别提供旋流，旋流彼此放大，以提供增强的清洗效果。

生物曝气和膜曝气能够经由不同系统的空气供给管连接。例如，它们分别被铺设成沿着活性污泥槽的侧壁延伸，使它们的相应下端在水平方向上弯折，并因此分别连接到生物曝气散气装置和膜曝气散气装置，并且生物曝气散气装置布置成平行于槽的底壁并具有上表面，该上表面具有用于经其喷出空气的多个微细散气孔，而膜曝气散气装置能够经由延长壁进行连接，该延长壁与外部包围分离膜组件的下端的框架连接，并且膜曝气散气装置具有上表面，该上表面具有用于经其完全朝着分离组件的投影面积喷出空气的多个散气孔。

对于生物曝气散气装置，微细散气孔可被设置在沿槽的底面延伸的空气供给管的上表面上，或者产生微细气泡的管状散气装置可以设置在管的中间部分。

膜分离活性污泥处理设备还能够包括用于独立控制膜曝气散气装置和生物曝气散气装置的控制装置。

具体而言，生物曝气空气供给管和膜曝气空气供给管能够分别设置有自动开闭阀，该自动开闭阀由控制装置进行开闭控制，并且能够经由溶解氧仪或者通过监控显示膜污染程度的横跨膜压差而获得空气供给流量及何时供给空气（或何时提供空气扩散/曝气）、未净化水供给流量及何时供给未净化水、液体渗透膜的吸入和透过流量等，并且能够发出指示这些信息的信号，并且响应该信号，能够总体上控制生物曝气量和膜曝气量，以防止形成污染以及产生过量/不足的溶解氧的情形，以使整个水处理设备有效地运转。应注意，自动开闭阀是电磁阀，并且优选地，该电磁阀也可以手动操作。

<本发明有益效果>

如上所述，本发明能够维持膜分离活性污泥法的有利的紧凑性，并且还允许整个系统需要减少的曝气能量。

附图说明

图1是本发明第一实施例的膜分离活性污泥处理设备的平面图。

图2是沿图1的A-A线截取的截面图。

图3是沿图1的B-B线截取的截面图。

图4示出了自动控制回路。

图5的（A）示出了中空纤维膜组件的透视图，而图5的（B）示出了图5（A）中主要部分的截面图。

图6的（A）、图6的（B）和图6的（C）分别示出了空气扩散箱的平面图、正视图和侧视图。

图7的（A）示出了在正视图中观看到的下端连接有空气扩散箱的中空纤维膜组件，而图7的（B）示出了连接单元的放大截面图。

图8示出了第一实施例的主要部分的示范性变型例的截面图。

图9示出了第二实施例的主要部分。

图10示出了第三实施例中的中空纤维膜组件的透视图。

图11示出了示例性实验的膜分离活性污泥处理设备，其中图11的（A）示意性地示出本发明的实例，而图11的（B）示意性地示出比较例。

图12的（A）至图12的（D）是示出本发明的实例和比较例的测量结果的图表。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的实施例。

本实施例提供了用于净化污水、工业废水等的膜分离活性污泥处理设备，并且具有接收高浓度微生物以进行生物处理的单个槽，而且还具有悬吊在槽中的槽内型分离膜组件。

图1至图7示出了第一实施例，该第一实施例具有槽1，该槽1具有悬吊在该槽中的多个（在此实例中为4个）中空纤维分离膜组件2。此外，各中空纤维膜组件设置有带有空气供给管的膜曝气散气装置。此外，在包括中空纤维膜组件2和膜曝气散气装置8的膜单元下方的区域内布置有生物曝气散气装置6。

将生物曝气空气供给管5和膜曝气空气供给管7连接到空气供给源（或鼓风机）9上，将生物曝气空气供给管5和膜曝气空气供给管7在槽1的上部插入并沿着侧壁1a向下延伸，它们相应的下端在邻近底壁1b的位置弯曲并从该位置水平地延伸，并且分别连接到生物曝气散气装置6和膜曝气散气装置8上，其中，生物曝气散气装置6经由支撑部件11设置在底壁1b上。

在生物曝气散气装置6的上表面上配置有空气扩散板10，该空气扩散板10具有大量间隔开的散气孔A1，以喷出导入生物曝气散气装置6的空气，使该空气遍及设置有膜组件的区域。散气孔A1具有例如为0.5mm的相对小的直径，并且适合于喷出直径约1mm的微细气泡。

槽1内部设置有用于测量生物处理所需的溶解氧的溶解氧仪（未示出）。基于氧溶解量，后文描述的控制装置50自动控制供给到生物曝气空气供给管5等的空气量，以通过生物曝气空气供给管5和生物曝气散气装置6向槽1间歇地供给必要的最低限度的微细气泡。

悬吊在槽1内的中空纤维膜组件2具有上端，该上端具有固定部件15，并且用于穿过膜渗透液体的管（或集水管）16固定于该固定部件15上，而该管16穿过贯穿槽1的盖板13设置的连接孔插入，固定于穿过膜渗透液体的管16上的凸缘16a被固定在盖板13上。用于穿过膜渗透液体的管16具有插置的电磁开闭阀17，还具有插置在其下游的抽吸泵19。

此外，槽1经未净化水供给管4被供给未净化水Q，该未净化水供给管4穿过贯穿盖板13设置的管道孔。管4设置有用于开闭未净化水供给路径的电磁开闭阀18。

如图5的（A）所示，当在水平截面观看时，中空纤维膜组件2具有呈矩形（或圆形）捆束的大量延伸的PTFE中空纤维膜20。每个中空纤维膜20采用字母U的形式对折并且以一定间隙并排布置，并具有由密封固定件21连接和固定的上端。如图5的（B）所示，密封固定件21设置有与每个中空纤维膜20的中空部连通的集水部21a，集水接头22从外部装配在集水部21a上并因此固定在集水部21a上，并且集水接头22与用于穿过膜渗透液体的管16进行连接。

相比之下，各中空纤维膜20的下端具有弯曲部，支撑棒26穿过该弯曲部以保持字母U的形状。中空纤维分离膜组件2具有中空纤维膜20，该中空纤维膜20经由支撑棒进行折叠并且还间隔开形成间隙S，以利于空气扩散气泡和未净化水通过。支撑棒26由保持部件27来保持，该保持部件27用作从外部包围中空纤维膜组件2的下端的框架，并且保持部件27进一步向下延伸，以形成包围中空纤维膜20下方空间的矩形平行六面体形式的裙部（或延长壁）。

在矩形平行六面体形式的裙部下方布置有薄矩形平行六面体形式的膜曝气散气装置8。膜曝气散气装置8的上表面尺寸对应于中空纤维分离膜组件2的总投影面积，并且膜曝气散气装置8的上表面上设置有具有小直径的并且前后左右相互间隔开以用作空气喷出口的大量散气孔A2。这些散气孔A2适合于与中空纤维膜20之间的所有间隙S相对应。

从设置有散气孔A2的膜曝气散气装置8的上表面到中空纤维膜20的距离能够根据固定在膜组件上的保持部件27的长度按需设定。具有较大长度的保持部件27允许经散气孔A2喷出的气泡迅速增大，因此中空纤维膜20能够与粗大气泡接触。

膜曝气散气装置8的侧面设置有用于膜曝气空气供给管7的连接口8b。

因此，在下端处膜曝气散气装置8经由保持部件27与中空纤维膜组件2连接，并且经散气孔A2向中空纤维膜20之间的所有间隙S局部且直接地吹气。作为选择，膜曝气散气装置可以以适当的距离连接到保持部件27的下端上，具体而言为5~50mm、理想而言为10~30mm。此设置能够减少在散气装置表面上残留和堆积的固体含量。另一方面，布置在膜曝气散气装置8下方的生物曝气散气装置6朝着全部的膜组件单元区域提供曝气。

中空纤维膜组件2具有中空纤维膜20，在此实施例中，该中空纤维膜20由多孔、多层中空纤维膜形成。多层中空纤维膜具有管状多孔延伸PTFE的支撑层和多孔延伸PTFE片材的过滤层，从而形成多层以提高强度，该过滤层以与支撑层相接触的方式卷绕在支撑层的外周面上。

过滤膜可以由单轴或双轴拉伸的多孔延伸PTFE片材形成。然而，优选地，未烧结粉末状PTFE和液态润滑剂以膏状挤出，以提供成形体，进而该成形体又被双轴拉伸以提供多孔片材，该多孔片材又被烧结以提供多孔延伸PTFE片材。双轴拉伸允许空孔由强度高的纤维状骨架包围。

此外，过滤膜和支撑膜通过烧结并因此一体化未烧结的多孔PTFE膜能够容易地形成堆叠层。

应注意，中空纤维膜20并不限于上述多层中空纤维膜，并且可以是单层。中空纤维膜20具有平均孔径为0.01~5μm、平均厚度（对于多层，过滤层的厚度和支撑层的厚度加在一起）为0.1~10mm、孔隙率为40%~90%、内径为0.3~10mm以及IPA起泡点在10~600kPa的范围内的过滤区。

此外，中空纤维膜20具有如JIS K 7113中规定的10N/mm²以上的抗张强度。

连接到生物曝气散气装置6的生物曝气空气供给管5和连接到膜曝气散气装置8的膜曝气空气供给管7通过穿过盖板13设置的管道孔进行管道铺设，并且分别经由流量控制阀45和开闭阀46以及流量控制阀47和开闭阀48连接到空气供给源9。

流量控制阀和开闭阀是如由控制装置50进行开闭控制和流速控制的电磁阀。此外，插置在用于穿过膜渗透液体的管16中的开闭阀17、插置在供给待处理液体的管4a中的开闭阀18以及抽吸泵19由控制装置50驱动。抽吸泵19在被驱动后在由计时器设定的时间停止。应注意，开闭阀也能够被手动开闭。

控制装置50在执行过滤操作时操作抽吸泵19，并且控制装置50在过滤操作停止时停止抽吸泵19。相反，膜曝气用的开闭阀46即使在未执行过滤操作时也恒定地开启，以向中空纤维膜组件2供给散气气泡。此外，通常，待处理的液体受到控制而具有用于运转的固定流量，并且为了维持该流量由抽吸泵的出口抽吸，并且因此被过滤。中空纤维膜20的污染程度由检测器检测，该检测器检测用于经中空纤维膜过滤而施加的抽吸压力，并且当检测器检测到达到阈值的值时，则增加膜曝气量以减少污染，并且一旦抽吸压力已降低到一定差压，便减少膜曝气量。此外，随着膜曝气量变化而增/减的溶解氧被反馈到生物曝气量，因此对该量进行控制。

膜曝气空气供给管被供给空气的压力在10~70kPa范围内，更优选地，适宜地采用20~50kPa范围内的压缩空气。可以从形式为鼓风机或压缩机的空气供给源9供给压缩空气。适宜地，使用鼓风机，因为压缩机提供过大的空气压力，而鼓风机在成本方面也是有利的。

本发明允许膜分离活性污泥法采用大幅减少的所需空气量实现稳定的过滤处理量。如果将空气流量除以水过滤量定义为送气比率，则与常规膜分离活性污泥系统相比，本发明提供小得多的送气比率。由PTFE形成的中空纤维膜组件2已实现比常规系统改善20%以上的送气比率。例如，对于处理水量100L/小时，基于活性污泥液的特性等，将膜曝气量设定在0.5~1.5Nm³/小时、优选0.7~1.0Nm³/小时的范围内。

虽然就有利的空气导入运转能量（即，鼓风机运转所消耗的电力，也即运行成本）而言越少越好，但是如上所述构成的膜分离活性污泥处理设备在存在适量氧的情况下通过微生物分解导入槽1中的污水或工厂废水。

槽1中的生物处理的液体通过抽吸泵19的作用被吸入中空纤维膜组件2的各中空纤维膜20，而穿过膜渗透的液体经渗透管16被收集，活性污泥液包含的微生物絮状物、无机物等被捕获在中空纤维膜20的表面上并因此附着到该表面上。

中空纤维膜组件2的中空纤维膜20之间的间隙直接接收由膜曝气散气装置8经散气孔A2喷出的并形成粗大气泡的空气，并因此扩散在间隙中。由于所喷出的气泡为粗大气泡，所以它们具有能够使中空纤维膜20摇摆的能量。此外，在一个平面内均匀穿设的每个孔允许组件的每个部分与气泡均匀地接触，此外，裙部防止气泡逸散。此结构允许有效地使用扩散的空气并因此有效地使中空纤维膜摇摆，并且从而能够有助于减少空气喷出量。

此外，中空纤维膜组件2的各中空纤维膜20的下部受到支撑以便中空纤维膜20之间存在间隙S，如此允许空气经过中空纤维的间隙S以在中空纤维膜20的表面上施加负载，并且邻近该表面流动的液体确保能够有效地移除堆积在表面上或膜20之间的悬浮成分。此外，中空纤维膜组件2的捆束在一起的中空纤维能够完全暴露于充足的气泡中，使中空纤维的下部不堆积固形物，因此确保稳定的过滤功能。

特别地，由高强度PTFE中空纤维膜20形成的中空纤维膜组件2是有利的，因为该中空纤维膜组件能够在过滤运转期间经受连续空气扩散而不会使中空纤维损伤/起折痕。

此外，当膜曝气散气装置8下方的生物曝气散气装置6喷出空气时，气泡在中空纤维膜组件2的外周部向上移动，因此还提供了增强中空纤维的振动和旋流的有利作用。

通常，生物曝气散气装置6即使在未提供过滤时也恒定地经散气孔A1提供曝气。这样，散气孔A1以小气泡喷出空气，该小气泡可散解并因此有助于降低空气供给量。

此外，分别设置有开闭阀并被单独自动控制的生物曝气空气供给管和膜曝气空气供给管允许槽1接受曝气，以维持适用于微生物的溶解的氧浓度，而且允许中空纤维膜组件2恒定地接收空气以扩散空气，从而减少堵塞。

图8示出了第一实施例的示范性变型。

虽然第一实施例提供了形式为字母U的各中空纤维膜20的下端转向的中空纤维膜组件2，但是没有支撑棒也行，并且能够采用横截面形状为字母U的支撑部件65取代支撑棒，该支撑部件65在使用时将中空纤维膜20的下端夹持并固定在支撑部件65中。将多个支撑部件65以适度间隔S布置在框架27内，该框架27从外部包围中空纤维膜20的下端。

膜曝气散气装置经由裙部件与框架27连接，如第一实施例中那样，由于此结构中的其余部分相同并提供相同的功能和效果，因此不再进行重复描述。

图9示出了第二实施例。

第二实施例将分离膜组件50设置为平片分离膜组件，该平片分离膜组件具有相邻布置的平片膜51。相邻的平片膜51被收容在包围它们下端的框架53内并且能够如所希望地进行摇摆，与第一实施例中相似。膜曝气散气装置8经由保持部件31与框架53连接。此外，该结构中的其余部分也与第一实施例相同并提供相同的功能和效果，因此不再进行重复描述。

图10示出了第三实施例。膜曝气装置的膜曝气散气装置8以适当距离X与保持部件27的下端连接，具体而言，距离X为5~50mm，理想而言，距离X为10~30mm。此结构中的其余部分也与第一实施例相同并提供相同效果，因此不再进行重复描述，不过此实例能够另外地减少散气装置表面上残留和堆积的固形物。

<示例性实验>

图11的（A）示出了本发明的将膜曝气空气供给装置和生物曝气空气供给装置一起设置的局部曝气，即前述本发明的第一实例，而图11的（B）示出了仅设置曝气空气供给装置以在槽内提供全面曝气的比较例。针对总过滤阻力对分离膜组件的分离膜进行测量。

对于0.8m/天的设定通量（即单位膜面积的流量），本发明的实例仅提供局部曝气，而比较例仅提供全面曝气，并且均向它们提供相等曝气量（或空气供给量）。

实例和比较例均以1500L/h、2000L/h、2500L/h和3000L/h的变化量提供曝气，并针对每个供给量提供连续两周运转。

图12的（A）至图12的（D）的曲线图示出实验结果。在各曲线图中，菱形代表本发明实例的局部曝气，而正方形代表比较例的全面曝气。

如从图12的（A）至图12的（D）显而易见，已证明本发明的提供局部曝气的实例提供了小的总过滤阻力，因此与提供全面曝气的比较例相比，允许更加有效地清洗分离膜组件的中空纤维膜的表面。

本发明并不限于上述实施例，并且能够在不超出本发明的宗旨的范围内以各种形式来提供本发明。例如，虽然上述实施例提供了膜曝气散气装置连接在从分离膜组件的下部延伸的延长壁的下端上，但是膜曝气散气装置可以远离延长壁并且布置在延长壁（内部的空间）的下方周围。将膜曝气散气装置喷出的大部分气泡沿着延长壁引导到分离膜组件即可。此外，膜曝气散气装置或延长壁可以设置有用于将生物曝气微细气泡、未净化水等引导到延长壁的内部空间的引导孔。

附图标记

1：槽

2：中空纤维膜组件

5：生物曝气空气供给管

6：生物曝气散气装置

7：膜曝气空气供给管

8：膜曝气散气装置

20：中空纤维膜

27：保持部件

50：控制装置

A1、A2：散气孔

Claims (10)

1.一种浸渍型膜组件单元，包括：

浸渍型的膜组件，其用于膜分离活性污泥过滤；

延长壁，其从所述膜组件的下端延伸并包围所述膜组件下方的空间；以及

膜曝气散气装置，其布置在所述空间中的下部或所述空间的下方周围位置，并具有以矩阵布置的多个散气孔，

所述膜组件具有分离膜，所述分离膜之间存在间隙，所述延长壁将气泡从所述散气孔引导到所述间隙。

2.根据权利要求1所述的浸渍型膜组件单元，其中，

所述膜曝气散气装置具有覆盖所述膜组件的投影面积的上表面；并且

所述多个散气孔设置在所述上表面上。

3.根据权利要求1所述的浸渍型膜组件单元，其中，

所述多个散气孔均匀地设置以与所述分离膜的所述间隙相对应。

4.根据权利要求1所述的浸渍型膜组件单元，其中，

所述膜组件是中空纤维膜组件或平片膜组件。

5.根据权利要求1所述的浸渍型膜组件单元，其中，

所述分离膜由PTFE形成。

6.根据权利要求5所述的浸渍型膜组件单元，其中，

所述膜组件由捆束在一起的PTFE中空纤维膜形成。

7.根据权利要求6所述的浸渍型膜组件单元，其中，

所述膜组件的所述中空纤维膜的平均孔径等于或大于0.01μm、平均厚度等于或大于10μm、以及抗张强度等于或大于JIS K 7113中规定的10N/mm²。

8.一种单槽型的膜分离活性污泥处理设备，其在单个槽内提供生物处理和膜分离处理，所述膜分离活性污泥处理设备在活性污泥槽中具有：

根据权利要求1所述的浸渍型膜组件单元；以及

生物曝气散气装置，其位于所述浸渍型膜组件单元下方并且独立于所述膜曝气散气装置设置成向活性污泥供氧。

9.根据权利要求8所述的膜分离活性污泥处理设备，其中，

所述浸渍型膜组件单元的所述膜曝气散气装置向所述分离膜组件供给用于曝气的粗大气泡以清洗膜，并且所述生物曝气散气装置供给微细气泡。

10.根据权利要求8所述的膜分离活性污泥处理设备，还包括：

独立地控制所述膜曝气散气装置和所述生物曝气散气装置的控制装置。

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