CN102740957A - 中空纤维膜模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中空纤维膜模块，其包括在内部循环原水并进行水处理的子模块和连接在所述子模块并使原水、空气及处理水流通的配管部，本发明通过流体的循环增大流速且最大限度地减小能量消耗，能综合利用内压型系统和外压型系统的优点。

Description

中空纤维膜模块

技术领域

本发明涉及一种中空纤维膜模块，更详细而言，本发明涉及能转换为各种运行方式而使用的中空纤维膜模块。

背景技术

一般，利用分离膜的水处理分为将膜模块浸渍于处理对象水中，通过施加负压吸附并过滤过滤水的内压型系统和，将处理对象水押送至填充有分离膜的壳体进行过滤的外压型系统。

内压型系统具有系统简单，容易处理高浓度及高粘度溶液，且不需要凝集、沉淀等前处理工程的优点。而且，浸渍膜用内压型系统运转时，通过分离膜彻底地去除最终处理水内的颗粒物质，同时，在反应槽内能维持高浓度微生物的浓度，因此比活性污泥工法能获得微生物污染物质的更高的分解效果。

但是，内压型系统由于需要用于浸渍膜模块的反应槽，并其结构受空间限制，因此在增设等大型化问题上存在需要增大反应槽的缺点。

即，适用内压型分离膜系统的实际工程中，由于最初设计的反应槽的大小是已决定的，因此，当需要增大处理水量而增加处理容量时，必须要建设另外的反应槽，会发生不可避免的问题。

相反，外压型系统不需要反应槽，通过设置膜模块来过滤处理对象水。所述系统具有当消费者需要更大的处理容量时，除反应槽外在开放的空间设置膜模块即可满足需要的优点，这有利于大型化。

但是，外压型系统需要前处理，为了维持膜的表面流速，而循环量增多随此泵变大，因此存在能量效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通过流体的循环增大流速，能减低能量消耗的中空纤维膜模块。

而且，本发明的另一目的在于，提供一种能综合性地采用内压型系统和外压型系统的优点，内压型系统或外压型系统都能适用的中空纤维膜模块。

而且，本发明的其他另一目的在于，提供一种能自如扩张设备的中空纤维膜模块。

而且，本发明的其他另一目的在于，提供一种能最大限度地减低中空纤维膜的污染的中空纤维膜模块。

而且，本发明的其他另一目的在于，提供一种能简化设备构成，并能最大限度地减小维修费用的中空纤维膜模块。

为此，本装置包括：子模块，在内部循环原水并进行水处理；配管部，连接于所述子模块用于流通原水、空气及处理水。

本装置进一步具备设置在所述子模块的上部的排放口，是根据排放口的开闭程度用作内压型或外压型的结构。

所述子模块，包括：壳体，其形成子模块的外形，在一侧面形成有供原水流入的原水流入口、供空气流入的空气流入口以及排放处理水的流出口；一个以上的隔壁，设置在所述壳体内部，将壳体内部划分为水处理区域和原水循环通道，在两前端部形成有用于原水流通的孔；中空纤维膜，其具备于所述水处理区域内，通过压力差进行水处理；固定部，用于将所述中空纤维膜固定在壳体；集水部，其连通于所述中空纤维膜的内部通道，收集经中空纤维膜的处理水，并与所述流出口连通；散气管，其连通于所述壳体的空气流入口用于将气泡喷出至中空纤维膜；原水通道，其连通于所述原水流入口，并连接在所述原水循环通道用于供应原水。

所述隔壁设置在壳体的前端侧，在前端侧可形成原水循环通道。

所述隔壁设置在壳体的两侧面侧，在两侧面侧可形成原水循环通道。

所述隔壁在壳体内可围绕中心部而设置。

此处，由所述隔壁划分的原水循环通道是水处理区域的三分之一以上。

所述壳体是通过设置在上部的排放口排放浓缩污染物质的浓缩水或空气的结构。

所述散气管，可以包括：中央通道，其形成在壳体内，连通于所述空气流入口；侧面散气板，其连通于所述中央通道，沿壳体的水处理区域内面而设置，并形成有用于喷出空气的散气孔；中央散气板，其连通于所述中央通道，位于壳体的水处理区域中央，并形成有用于喷出空气的散气孔；辅助散气板，其连通于所述中央通道，配置在所述侧面散气板和中央散气板之间，并形成有用于喷出空气的散气孔。

在所述壳体内面朝形成在隔壁下端的孔侧突出形成诱导板，是通过孔将原水诱导至水处理区域的结构。

所述壳体可进一步包括中央隔壁，所述中央隔壁在水处理区域设置在隔壁和壳体内壁之间，并朝中空纤维膜的长度方向延长。

所述配管部可以包括：原水管，在侧面形成有供应原水的原水连接口，并与子模块连接；空气管，在侧面形成有供应空气的空气连接口，并与子模块连接；集水管，在侧面形成有供流入处理水的处理水连接口，并与子模块连接。

所述配管部进一步包括用于排放处理在子模块排放的浓缩水的排放水管。

此处，所述配管部位于子模块的中心部，所述子模块是沿所述配管部的外周面配置的结构。

为此，所述配管部由多重管结构构成，在所述原水管内部插入空气管，在空气管内部插入集水管。

并且，在所述集水管内部可插入所述排放水管。

所述配管部在所述原水管上端沿外周面形成原水连接口，朝所述原水管上端延长的空气管在其上端沿外周面形成空气连接口，朝所述空气管上端延长的集水管沿上端外周面形成处理水连接口，所述各子模块通过所述连接口可沿配管部的外周面设置。

在所述配管部的外侧进一步设置用于支撑子模块的模块支撑板。

另外，所述配管部直线形态延长，所述子模块可为沿所述配管部的长度方向连续配置的结构。

所述配管部的结构为如下，即所述原水管、空气管及集水管隔间平行配置，所述原水管、空气管及集水管分别沿长度方向隔间形成所述原水连接口、空气连接口及处理水连接口，多个子模块通过所述各连接口沿配管部的长度方向连接的结构。

所述配管部进一步包括用于排放处理在子模块排放的浓缩水的排放水管单元。

在所述配管部的外侧进一步设置用于支撑子模块的模块支撑板。

根据如上说明的本装置，包括每个小单位模块自行储藏原水，并在内部能独立循环的反应槽，因此不需要用于浸渍模块的另外的反应槽。

而且，膜本身以浸渍于原水内的形态构成，因此能利用内压型系统的优点，而且在反应槽内不浸渍整个模块也能运转系统，所以也能得到外压型膜过滤系统的优点。

而且，在实际运行所述模块时，将模块上部露出在大气中的状态下运行时，能通过利用吸引力生产处理水的内压型膜过滤系统运行，并调整排放口的开闭程度来控制通过散气流入到子模块的空气的排放时，加压原水而可以用作外压型模块的形态。

而且，现有外压型模块通过横流(cross flow)过滤方式是在膜表面仅用水平方向流在膜面的流体的流速来控制膜污染的方式运行，但是提出的模块是，作为外压型模块使用时也能通过散气控制污染。

而且，通过散气空气上升的流动是在模块内产生膜填充部和原水流动空间之间的流体循环流动，因此与利用泵产生循环流的实际外压形模块相比能减低所需的能量费用。

而且，通过由隔壁的内部循环，能够提高经过中空纤维膜表面的流体速度，因此能最大地减少分离膜的污染。

而且，以低的散气量显示较高的流速，因此散气效率增加，且能减低散气能量的费用。

在模块下端收集处理水后传送到管内，因此在构成系统时能够将模块所具有的水位差作为过滤压使用，因此能得到减小工程泵的能量费用的效果，且不需要为脱气的去除空气设备，因此能简化工程构成。

而且，由于各模块独立运转，因此没有因按比例增加(Scale-up)而导致流体流动不均匀的问题，并容易交换发生问题的模块以及容易维修。

而且，由于模块构成紧凑，在清洗中空纤维膜时，由于清洗药品的消耗少而可以减低购买药品的费用及清洗废水处理费用。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的中空纤维膜模块的立体图。

图2是示出根据本发明的第一实施例的中空纤维膜模块的侧截面图。

图3是详细表示根据本发明的第一实施例的中空纤维膜模块的构成的截面图。

图4是示出根据本发明的第一实施例的中空纤维膜模块的散气结构的概略图。

图5是示出根据本发明的第一实施例的中空纤维膜模块的子模块的内部的概略平截面图。

图6是用于说明根据本发明的第一实施例的中空纤维膜模块的水处理结构的概略图。

图7是示出比较根据本发明的第一实施例的模块和现有模块的原水流速的的图表。

图8是示出根据本发明的第二实施例的中空纤维膜模块的立体图。

图9是示出根据本发明的第二实施例的中空纤维膜模块的概略侧截面图。

图10是示出根据本发明的第二实施例的中空纤维膜的子模块的内部的概略平截面图。

图11是示出根据本发明的第二实施例的中空纤维膜模块的散气结构的概略图。

图12是示出根据本发明的第三实施例的中空纤维膜模块的子模块的结构的侧截面图。

图13及图14是示出根据本发明的第三实施例的中空纤维膜模块的子模块的内部的概略图。

图15至17是示出根据本发明的第四实施例的中空纤维膜模块的概略截面图。

图18至图20是示出根据本发明的第五实施例的中空纤维膜模块的概略截面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例以便本发明所属领域的技术人员能够容易实施。但是，本发明能以不同的各种形态体现，并不限定于以下实施例。

先说明附图是概略的而不符合缩尺。图面中的部分相对尺寸及比率是为了附图的明确性及方便说明而扩张或减小表示的，任何尺寸都是例示而已并不限定本发明。并且对两个以上图面表示的相同的构造物、要素或零件标注相同的符号为了说明在其他实施例中对应且类似的特征而使用的。

在此所使用的术语是用来说明特定实施例的，并不限定本发明。此处使用的单数形态是没有明确地说明相反的含义的情况下应包括复数形态。用于说明书的“包含”具体化特征特性、区域、定数、步骤、动作、要素及/或成分，并不排除其他特征特性、区域、定数、步骤、动作、要素、成分/或群的存在或附加。

参照立体图说明的本发明的实施例具体表示本发明的理想的实施例。其结果，可以预测图示的各种变形，例如制造方法及/或规格的变形。因此，实施例并不限定于图示区域的特定形态，例如还包括通过制造的形态变形。图示区域是大致的表示的，其形态并不图示区域的正确的形态，也不会试图缩小本发明的范围。

第一实施例

图1示出根据本实施例的中空纤维膜模块的外形。

本中空纤维膜模块100包括原水在内部自行循环且进行水处理的互相独立的多个子模块200。所述多个子模块200连接在原水、空气、处理水及浓缩水流通的配管部300。在所述子模块200的上部设置排放浓缩水及空气且能调整开闭程度的排放口410。

本中空纤维膜模块是根据由所述排放口410的子模块的密闭程度作为内压型或外压型使用的结构。所述排放口410只要是能排放浓缩水或空气且能调整开闭程度的结构则没有特别限定。

以下，以通过调节形成在子模块200上部的排放口410的开闭程度作为外压型运转的结构为例进行说明。

本实施例中所述子模块200以配管部300为中心沿配管部300的外周面排列设置。

图2及图3示出根据本实施例的配管部和子模块的内部结构。参照所述图面说明配管部和子模块的结构为如下。

1.配管部

首先，说明配置在中央的所述配管部300，本配管部300，包括：原水管310，其在侧面形成有供应原水的原水连接口312，并连接在子模块200；空气管320，其在侧面形成有供应空气的空气连接口322，并连接在子模块200；集水管330，其在侧面形成有流入处理水的处理水连接口332，并连接在子模块200。

并且，所述配管部300包括用于排放处理在子模块200排放的浓缩水的排放水管340。

本实施例中，所述配管部300由多重管结构而成。即是在所述原水管310的内部插入空气管320，在空气管320的内部插入集水管330的三重管结构。或者，如本实施例，所述配管部300也可在所述集水管330的内部插入排放水管340而形成为四重管结构。如此，本配管部是可为由三个管结合的三重管或由四个管结合的四重管结构，但并不局限于此。

所述原水管310垂直配置以形成最外侧管。所述原水管310沿外周面隔预定间隔设置原水连接口312。所述空气管320的直径小于原水管310的直径并与原水管310隔间配置。所述空气管320朝长度方向设置在原水管310的内部，贯穿原水管310的上端和底面延长至外侧。在贯穿原水管310上端延长的空气管320的上端沿外周面隔预定间隔设置空气连接口322。所述集水管330的直径小于空气管320的直径并与空气管320隔间配置。所述集水管330沿长度方向设置在空气管320的内部，贯穿空气管320的上端和底面延长至外侧。在贯穿空气管320上端而延长的集水管330的上端沿外周面隔预定间隔设置处理水连接口332。在所述集水管330的内部直径小于集水管330的排放水管340朝长度方向设置在集水管330，贯穿集水管330的上端和底面延长至外侧。

而且，在集水管330的上端进一步连接设置在必要时朝集水管330的内部注入空气的空气注入管350。本实施例中，所述空气注入管350连通于集水管330的上端，并垂直延长至子模块200的上侧。所述空气注入管350是为了检查中空纤维膜的破损(PDT：Pressure Decay Test)而强制注入空气的管。本模块在配管部300的集水管330连通设置空气注入管350，从而不需要设置以往附加设置的去除空气系统。即，在通常运转时，所述空气注入管350保持原水及空气不泄露而切断的状态。并且，在确认中空纤维膜的破损与否时，通过所述空气注入管350注入预定压力的空气，并朝中空纤维膜的内径流入空气进行所需的检查。现有模块的情况，由于通过集水管330流入空气，因此需在整个集水管330去除处理水。并且，以往在PDT工作结束后，为了去除流入到集水管330的空气而需要另外设置空气去除系统。

但是，本模块通过如上所述延长到上部的空气注入管350将空气注入到集水管330，从而不需要全部去除注入管350内的处理水。即，在集水管330内填满有处理水的状态下，进行PDT工作时，也可以在所需的集水部上部的一部和中空纤维膜的内径填充空气。PDT工作结束后，由于自然水位差通过空气注入管350注入的空气自然会被排放。

另外，在所述原水管310、空气管320及集水管330的各上端的互相对应的位置设置连接口，通过该连接口，各子模块200沿配管部300的外周面连接设置。

所述连接口的配置间隔可根据沿配管部300的圆周面配置的子模块200的大小及数量有所不同。本实施例中，为了能设置12-24个子模块200，连接口沿各管的圆周面隔30度-15度的间隔设置，没有特别限定。

2.子模块

本实施例中，所述子模块200沿配管部300的外周面设置。所述子模块200起贮存水处理对象原水的反应槽的作用，在内部具备中空纤维膜212，自行循环原水的同时进行水处理。所述子模块200包括壳体210，所述壳体210形成子模块的外形，在内部具备中空纤维膜212，在一侧面形成有流入原水的原水流入口214、流入空气的空气流入口216及排放处理水的流出口218。为了用内压型或外压型构成子模块200，在本子模块200的壳体210的上部设置排放口410。以下，以所述中空纤维膜212的一端为固定且另一端为自如地(end-free)结构为例进行说明。但是，本模块不仅适用于所述自如结构的中空纤维膜，例如还可适用于两端被固定而集水的结构等各种结构的中空纤维膜，没有特别限定。

2-1.壳体

所述壳体210形成子模块200的外形。所述壳体210由丙烯酸或PVC等材质而成，材质上并没有特别的限定。所述壳体210由两侧面之间的角度呈15-30度的梯形而构成，以放射方向配置在所述配管部300。因此，各子模块200在壳体210互相侧面接触的状态下可沿配管部300的外周面配置。

在所述壳体210的内部朝垂直方向设置隔壁220，所述隔壁将壳体210的内部划分为两个区域。以下，为了说明上的方便，将通过隔壁220分离的两个区域称为水处理区域226和原水循环通道228。在所述隔壁220的上端和下端分别形成原水流通的上端孔222和下端孔224。通过具备所述隔壁220，本子模块200的壳体210在内部自行地循环原水而能提高原水的流速。通过调整排放口410的开闭程度控制通过散气流入的空气的排放，由此在使用发生在壳体210内部的压力的外压型结构，如上所述增加原水的流速，从而能提高相对于能量的处理效率。对此，在后面详细说明。

在所述壳体210内部的水处理区域226具备通过压力差进行水处理的中空纤维膜212。在所述壳体210的下端设置用于将所述中空纤维膜212固定在壳体210的固定部230。在所述壳体210的固定部230的下端形成集水部232，所述集水部连通于所述中空纤维膜212的内部通道并收集经中空纤维膜的处理水，并与所述流出口218连通。并且，在所述壳体210的下部设置散气管240，所述散气管连通于所述空气流入口216，用于将气泡喷射至中空纤维膜。在所述散气管240的下部形成有原水通道260，所述原水通道连通于所述原水流入口214和所述原水循环通道228并供应原水。所述原水通道260是设置在壳体210的最下端的预定空间，在壳体210的内壁侧连通于原水循环通道228的下端。

因此，流入到子模块200的原水在壳体210的内部循环在水处理区域226和原水循环通道228之间进行水处理。

如图所示，所述壳体210朝下方依次形成流出口218、空气流入口216及原水流入口214。所述流出口218、空气流入口216及原水流入口214分别连接在所述配管部300的处理水连接口332、空气连接口322及原水连接口312，而使处理水和空气及原水与配管部300流通。

在所述壳体210的水处理区域226的内部朝长度方向排列多个中空纤维膜212，在下端连续设置中空纤维膜固定部230和与中空纤维膜的内部通道连通的集水部232及散气管240。并且，在最下端形成有与原水流入口214连接的原水通道260。所述集水部232及散气管240分别通过形成在壳体210的流出口218和空气流入口216分别与所述配管部300的处理水连接口332和空气连接口322连通，所述原水通道260通过原水流入口214连接于配管部300的原水连接口312。

因此，通过各子模块200独立地连接在配管部300，在必要时，从配管部300可拆装对应的子模块200。

此处，在形成在所述壳体210的原水流入口214和空气流入口216及流出口218和形成在配管部300的各连接口进一步设置用于保持连接部位之间的气密性的密封部件等气密保持单元(省略图示)，从而在连接部位可以防止处理水或空气泄露。

图面符号270是用于支撑并固定子模块200的重量的模块下部支撑板。所述支撑板270形成为圆盘形。所述支撑板270是可从配管部300分离的结构，只要能支撑子模块200，没有特别限定。

2-2.集水部

所述集水部232形成于壳体210的中空纤维膜固定部230的直下面，是与所述壳体210的流出口218连通的预定空间。所述集水部232与流出口218通过处理水连接口332连接于集水管330。固定在所述固定部230的中空纤维膜的末端延长到所述集水部232，并中空纤维膜的内部通道与集水部232连通的结构。即，在所述集水部232的直上面固定中空纤维膜的固定部230附着在壳体210的内壁。

本模块是收集处理水的集水部232具备在壳体210的下端部，通过配管部300的集水管330朝模块的下方诱导处理水的流动。

如上所述，通过处理水从模块的上部流到下部，从而可以将模块的水位差利用为过滤压。

2-3.散气管

如图4所示，本散气管240，包括：中央通道242，设置在壳体210的集水部232的下端，通过空气流入口216和空气连接口322连通于空气管320；侧面散气板244，连通于所述中央通道242，沿壳体210的水处理区域226的内壁延长至固定部230的上侧，并形成有用于喷出空气的散气孔245；中央散气板246，连通于所述中央通道242，位于所述壳体210的水处理区域226的中央，并形成有用于喷射空气的散气孔247；辅助散气板248，连通于所述中央通道242，配置在所述侧面散气板244和中央散气板246之间，并形成有用于喷射空气的散气孔249。

流入到散气管240的空气通过侧面散气板244和中央散气板246及辅助散气板248的散气孔245、247、249喷射到中空纤维膜而能均匀地喷射在整束中空纤维膜212。

所述侧面散气板244是与壳体210的内壁保持预定空隙的状态下沿壳体210的侧面上下延长的结构，以下端开放的状态连接在散气管240的中央通道242，以上端封闭的状态露出于固定部230的上侧。因此流入到中央通道242的空气通过壳体210的内壁和侧面散气板244之间的空隙进入到固定部230的上侧，并通过形成在侧面散气板244的散气孔喷射到中空纤维膜。

所述辅助散气管248配置在侧面散气板244和中央散气板246之间而提高散气效果。由于模块的大容量化，子模块200内部的中空纤维膜212的数量变多而密集度也增加。此时，从散气管240到模块内部的直线距离增加，由于因密集的中空纤维膜的阻抗而发生所供应的空气不能引起影响的区域。因此，通过在所述区域配置辅助散气管248，防止散气效果减低，而能最大限度的减低膜的污染增加。

2-4.排放口

所述壳体210通过调整所述排放口410的开闭程度控制通过散气流入的空气的排放，此时壳体210的内部由于流入的空气发生压力。因此，本模块100可以用作外压型。当所述排放口410完全开放时，壳体210与外部连通而本模块100可以用作使用负压的内压型。

本实施例中，所述排放口410设置在壳体的配管部侧的侧面。并且，所述壳体的上端是在配管部300侧朝外侧前端侧向下倾斜而形成倾斜面400的结构。所述排放口410发挥排放空气及浓缩污染物质的浓缩水的作用。所述排放口410连接于贯穿集水管330的内部并朝子模块200的上部延长的排放水管340。

本实施例中，壳体210的上端的倾斜面400的结构是用于在排放浓缩水时防止污染物质积累在外侧前端。所述壳体210的上端结构及排放口410的形态及设置位置并没有特别限制。

用于调整所述排放口410的开闭程度的结构可以利用通常的阀门结构，并没有特别限定。

本中空纤维膜模块只生产对原水流入量的预定回收率的过滤水。因此，在工程运行时，按照预定回收率将留在壳体210内部的浓缩污染物质的浓缩水排放至系统外部。本实施例中，通过形成在所述壳体210上部的排放口410排放处理浓缩水。即，调整壳体210内部水位，浓缩水间歇地越流壳体210上部的排放口410。通过排放口410越流的浓缩水通过连接在排放口410的排放水管340流出而排放至系统外部。并且，本中空纤维膜模块通过调整排放口410的开闭程度以外压型运转时，需要排放通过散气供应的空气，但是，由散气的空气也通过所述排放口410排放。

2-5.隔壁

如图5所示，所述隔壁220偏靠于壳体210的外部前端侧而延长至壳体210的上端。

本实施例中，所述隔壁220将壳体210的内部分为两个区域。通过所述隔壁220，壳体210的内部划分为中空纤维膜所处的水处理区域226和使原水朝水处理区域226再循环的原水循环通道228。

所述隔壁220的下端延长至壳体210的原水通道260并与原水通道260连接。因此，流入到原水通道260的原水通过隔壁220和壳体210内面之间流入到原水循环通道228。

在所述隔壁220的上端部和下端部分别形成上端孔222和下端孔224。因此，原水仅通过所述上端孔222和下端孔224流通水处理区域226和原水循环通道228之间。

此处，通过所述隔壁220划分的原水循环通道228的面积为水处理区域226的面积的三分之一以上。原水循环通道228的面积为三分之一以下时，无法充分地确保原水的下降流速，因此原水不能正常地循环。

所述隔壁220以固定中空纤维膜的固定部230为基准朝水处理区域226侧突出设置。因此，固定部230的面积相对小于由隔壁220和壳体210围绕而成的水处理区域226的面积。所述结构有利于在水处理区域226内增加中空纤维膜的填充率。因此，可以防止以自由端形态固定下端而上端自如的中空纤维膜的上端倒塌。由于中空纤维膜的下端被涂层，因此直径比其他区域大。所以，中空纤维膜的下端上侧的未涂层的区域比填充有中空纤维膜下端倒塌的忧虑较大。因此，如上所述，通过使隔壁220朝水处理区域226侧突出而减小水处理区域226的截面积，而能提高未涂布中空纤维膜的部分的填充密度。所以可以防止中空纤维膜的倒塌。

另外，如图4所示，本中空纤维膜模块是在中空纤维膜212所处的壳体210的水处理区域226的内部朝垂直方向进一步设置中央隔壁250的结构。

本实施例中，所述中央隔壁250垂直配置在中央散气管246的上侧，并延长到壳体210的上端。所述中央隔壁250划分填充有中空纤维膜的水处理区域226，在水处理区域226减小放置中空纤维膜的面积而更加提高中空纤维膜的填充率。即，通过中央隔壁250在壳体210的水处理区域226上部的空空间减小而中空纤维膜的密集度变高。因此，本模块通过所述中央隔壁250能够进一步防止中空纤维膜的倒塌。并且，所述中央隔壁250延长到中央散气板246的上部，在壳体210内流入到中空纤维膜的原水和喷出的空气不倾向于一侧而能均匀地流入。

此处，所述中央隔壁250可以形成为所述中央散气板246的厚度以上的厚度。所述中央隔壁250的厚度比中央散气板246的厚度厚时，中央隔壁250的两侧面或下端两侧角落可以形成为倾斜面以便从中央散气板246的散气孔喷出的空气不会停留在中央隔壁250的下端。

2-6.原水循环通道

通过所述隔壁220形成在壳体210的内部的原水循环通道228起供处理对象原水通过的通道作用。

如图6所示，通过中空纤维膜所存在的水处理区域226上升的原水通过隔壁220上端的上端孔222流入到原水循环通道228，并通过隔壁220和壳体210内壁之间的原水循环通道228下降。并且，通过形成在隔壁220下端的下端孔224流入到水处理区域226并循环。

所述模块，如上所述，通过隔壁220形成原水循环通道228，可以大幅度增加流入到中空纤维膜的原水的流速。原水的流速增加是因为从散气管240通过在水处理区域226的下部供应的空气而上升的流速流出水处理区域226的同时，在外部自然形成下降的流体的流动。一般的中空纤维膜模块的情况，模块的构造上，自然发生的流体的下降流速与反应槽的其他方向的流速相遇而被损失。但是，本模块是通过具备由隔壁220划分的原水循环通道228，通过隔壁220的下端孔224原水及循环水被吸入到水处理区域226的内部的结构。因此，在壳体210的上端发生的下降流速流入到水处理区域226，从而持续下降流速。这在子模块200的壳体210的内部诱导更高的流速。

此处，通过将所述原水的流动从原水循环通道228诱导至隔壁220的下端孔224，能更加顺利地保持原水的循环。

为此，在所述壳体210的内面突出形成诱导板280，所述诱导板朝形成在隔壁220下端的孔侧诱导原水的流动。

如图2所示，所述诱导板280设置在通过原水循环通道228下降的原水和上升的原水相遇的部分，并将流体的流动诱导至隔壁220的下端孔224侧。

本实施例中，所述诱导板280是在壳体210的内面朝隔壁220的下端孔224以三角截面结构突出形成的结构。因此，从原水循环通道228的上下方向流入的原水通过诱导板280最大限度地减低流速，同时转换其流动方向，而通过隔壁220的下端孔224流入到水处理区域226。因此，上升的原水的流动和下降的原水流动之间不会发生流速的抵消，而在壳体210的内部可以更加顺利地循环原水。

图7是比较本实施例的模块和根据现有技术的模块之间的流速的图表。

图7的图表中X轴的SDA是用中空纤维膜模块的面积除以散气量的值，Y轴是在模块上部测定流体上升流速的值。

所述图表中，各点表示按照位置的流速的平均值，误差界限(errorbound)是按照位置因流速之差而发生的偏差的最大、最小。

通过图7的图表可知本模块(YEF、C-YEF)与根据现有技术的G公司的模块或K公司的模块相比流速之差根据位置小。在低SDA表示的流体上升流速越高，越能降低能量消耗且污染控制也很出色。由此可知，本模块与现有模块相比，以低散气量显示出高流速，因此散气效率增加且能减低能量费用，并且流体流动没有按比例增加(Scale-up)不均衡的问题。

通过所述结构，本中空纤维膜模块100，在中央配管部300安装子模块200而构成一个大型模块。各子模块200，设置在壳体210的原水流入口214和空气流入口216以及流出口218分别结合在原水管310的原水连接口312和空气管320的空气连接口322及集水管330的处理水连接口332，并设置在配管部300。

在此状态下，通过原水管310供应的原水通过原水连接口312和原水流入口214个别地流入到各子模块200的壳体210内。通过壳体210的原水流入口210流入的原水经过原水通道260流入到连接在原水通道260的原水循环通道228。

并且，在原水循环通道228通过形成在隔壁220下端的下端孔224流入到填充有中空纤维膜的水处理区域226。流入到水处理区域226的原水与从散气管240喷出的空气一起往上上升，通过隔壁220上部的上端孔222再次流入到原水循环通道228之后下降。原水继续经过所述循环过程进行处理。

另外，流入到水处理区域226的原水通过中空纤维膜212过滤处理。通过中空纤维膜过滤的处理水收集到与中空纤维膜的内部通道连通的集水部232之后，通过连接在集水部232的流出口218的处理水连接口332流入到集水管330而排放处理。

在所述处理过程中，通过根据回收率间歇地调整生产量，浓缩水通过设置在壳体210上部的排放口410越流排放。被排放的浓缩水通过排放水管340全部排放处理。

第二实施例

图8至图11示出本模块的其他另一实施例。

根据所述图，根据本实施例的中空纤维膜模块，包括：互相独立的多个子模块200，在内部循环原水并进行水处理；配管部300，设有所述多个子模块200，用于流通原水、空气、处理水及浓缩水；排放口410，在所述子模块200的上部排放空气及浓缩水，并调整开闭程度。本实施例中的中空纤维膜模块也通过排放口410按照子模块的密封程度通过内压型或外压型模块驱动。

以下说明中，以子模块通过调整设在子模块200的上部的排放口410的开闭程度作为外压型运转的结构为例进行说明。

本实施例中，所述配管部300直线形态延长，所述子模块200是沿配管部300的长度方向连续配置的结构。

所述配管部300，包括：原水管310，其用于供应原水；空气管320，其用于供应空气；集水管330，其用于排放在子模块200处理的处理水。

所述原水管310、空气管320及集水管330互相平行配置，其配置结构或管的形态没有特别限定。

本实施例是，在一个主体302的内部从上部依次划分集水管330、空气管320及原水管310而形成管道的结构。

在所述主体302的两侧面的相对应的位置隔间设置成对的连接在集水管330的处理水连接口332、连接在空气管320的空气连接口322及连接在原水管310的原水连接口312。并且，所述成对的多个沿所述主体的长度方向隔间连续形成，多个子模块200连续连接而成。

并且，本配管部300进一步具备排放单元340，所述排放单元用于处理通过形成在所述壳体210上部的排放口410排放的浓缩水。本实施例中，所述排放单元340与主体单独具备而在子模块200的上部侧连接在排放口410。

图面符号350是连接在所述集水管330的空气注入管350。在检测中空纤维膜的破损时(PDT)通过所述空气注入管350强制注入空气。

另外，所述子模块200沿配管部300的两侧面设置。本实施例中，形成所述子模块200的壳体210如图9所示呈矩形截面形态。

在所述壳体210的下端一侧面形成流入原水的原水流入口214和流入空气的空气流入口216以及排放处理水的流出口218。并且，为了由外压型构成子模块200，在壳体210的上部设置能够调整开闭程度的排放口410。

所述壳体210朝下方依次形成流出口218、空气流入口216及原水流入口214。所述流出口218、空气流入口216及原水流入口214分别连接在所述配管部300的处理水连接口332、空气连接口322以及原水连接口312，并能使处理水和空气及原水与配管部300流通。

本实施例的中空纤维膜模块具备设置在壳体210的内部的隔壁220和中央隔壁250，从而使原水循环而防止中空纤维膜的倒塌。并且，在侧面散气板244和中央散气板246之间具备辅助散气板248来提高散气效果。所述结构与所述说明相同，因此以下省略详细说明。

本模块具备直线形态的配管部300，从而与第一实施例的中央配管部300的结构相比，更容易扩张子模块200，而且子模块200也制造成矩形截面形态，而存在容易制造的优点。

第三实施例

图12是本子模块200的其他另一实施例示出朝壳体210的两侧面循环原水的结构。

如图所示，根据本实施例的子模块200包括壳体210，壳体210形成子模块的外形在内部具备中空纤维膜，在一侧面形成有流入原水的原水流入口214和流入空气的空气流入口216及排放处理水的流出口218。

所述壳体210在内部垂直设置隔壁220，所述隔壁将壳体210的内部划分为水处理区域226和原水循环通道228。本实施例中，所述隔壁220，如图13所示具备两个并分别配置在壳体210的两侧面侧。

在所述各隔壁220的上端和下端分别形成原水流通的上端孔222和下端孔224。因此，所述各隔壁220和壳体210的内侧面之间的区域形成原水循环通道228，隔壁220之间的空间作为水处理区域226具备由压力差进行水处理的中空纤维膜。

在所述壳体210的下部形成有连通于所述原水流入口214、并连接于所述原水循环通道228而供应原水的原水通道260。所述原水通道哦260是形成在壳体210的最下端的预定空间，沿壳体210的两侧壁连通于通过各隔壁220形成的原水循环通道228的下端。

因此，流入到子模块200的原水在原水通道260朝壳体210的两侧面流，并流入到位于两侧面的原水循环通道228，通过形成在各隔壁220的下端孔224和上端孔222循环到壳体210的中央的水处理区域226。

本中空纤维膜模块在中空纤维膜所处的壳体210的水处理区域226的内部朝垂直方向进一步设置中央隔壁。

如上所述，本实施例的子模块200在壳体210的两侧面设置隔壁220而使原水朝两方向循环。

所述结构的情况，散气管240的结构如图14所示。其结构为在壳体210的两侧面侧形成原水循环通道228，在中央的水处理区域226设置侧面散气板244和中央散气板246。并且，在侧面散气板244和中央散气板246之间具备辅助散气板248而提高散气效率。

根据本实施例的子模块200除隔壁220的结构和由此的原水的循环结构之外，其他结构与所述说明相同，以下省略详细说明。

本模块在壳体210的两侧面双方向循环原水，从而能够更加提高循环效率。

第四实施例

图15是其他另一实施例，在固定中空纤维膜的两端的结构的模块中通过隔壁220原水循环的结构。

如图所示，本模块100，包括：壳体210，其内部为密封，在侧面上部和下部形成有原水流入口215和浓缩水排放口217；中空纤维膜212，两端固定在壳体210的内部而进行水处理。所述中空纤维膜的下端通过固定部230固定在壳体210的下端，在固定部230的下端具备散气管240，通过朝固定部230上侧延长的散气板241的散气孔243向中空纤维膜212喷出空气。而且，中空纤维膜212的上端通过固定部231固定在壳体210的上端，固定部231上端的集水部232连通于所述中空纤维膜212的内部而收集处理水。

本模块是朝垂直方向设置隔壁220的结构，所述隔壁220在壳体210将壳体210的内部划分为具备中空纤维膜212的水处理区域226和原水循环通道228。

所述隔壁220，如图16所示，是围绕配置在壳体210的中央的中空纤维膜212的结构。在所述隔壁220的上端及下端分别形成原水流通的上端孔222和下端孔224。因此，原水通过隔壁220的下端孔224在原水循环通道228流入到处理水区域而上升。并且，通过隔壁220的上端孔222在处理水区域流入到原水循环通道228连续循环。

本模块的壳体210可以形成为如图16所示的圆筒形结构或如图17所示的四边形截面结构，其形态并没有特别限定。

如此，固定中空纤维膜212的两端的结构的模块也在壳体210的内部通过隔壁形成的原水循环通道228，从而，可以大幅度增加流入到中空纤维膜的原水的流速。原水的流速增加是因为从散气管240因在水处理区域226的下部供应的空气而上升的流速流出水处理区域226而在外部形成自然下降的流体的流动。本模块具备通过隔壁220划分的原水循环通道228，通过隔壁220的下端孔224原水及循环水吸入到水处理区域226的内部。因此，发生在壳体210上端的下降流速流入到水处理区域226，从而持续下降流速。从而在子模块200的壳体210的内部诱导更高的流速。

此处，本实施例中示出集水部232位于壳体210的上端而上端集水的结构，但是下端集水结构或两端集水结构也同样设置隔壁增加原水的循环流速。

第5实施例

图18是本模块的其他另一实施例示出在大容量模块通过隔壁220原水循环的结构。

根据所述附图，本模块100包括形成模块外形且在内部循环原水的大容量壳体210。所述壳体210在内部具备中空纤维膜212，在下端具备收集处理水的集水部232及散气管240。本模块100根据由排放口410的壳体的密闭程度由内压型或外压型驱动。

并且，在所述壳体210的中央是设置有隔壁220的结构，所述隔壁将壳体210的内部划分为具备中空纤维膜的水处理区域226和供原水循环的原水循环通道228。在所述隔壁220的上部和下部分别形成上端孔222和下端孔224用于流通原水。

本实施例中，所述壳体210的中央形成供原水循环的原水循环通道228，壳体210的内壁和隔壁220之间的空间成为填充中空纤维膜的水处理区域226。

所述隔壁220，如图19所示由圆筒形结构形成，并配置在壳体210的中央。在所述壳体210的内壁和隔壁220之间将水处理区域226划分为多个区域，并隔间设置多个用于防止中空纤维膜的倒塌的分割壁290。所述分割壁的数量可根据壳体210的大小不同，没有特别限定。

图面符号280是用于将原水诱导至隔壁220的下端孔224的诱导板。

因此，原水通过隔壁220的下端孔224从原水循环通道228流入到处理水区域而上升。并且，在处理水区域通过隔壁220的上端孔222流入到原水循环通道228的同时连续循环。

本模块的壳体210，如图19所示可以为圆筒形截面结构或也可以为如图19所示四边形截面结构，其形态并没有特别限定。图20所示的结构的情况，通过隔壁220在中央形成原水循环通道228，在其两侧形成具备中空纤维膜212的水处理区域226。所述水处理区域226，根据大小在壳体210内壁和隔壁220之间设置适当数量的分割壁290。

如此，并不是结合有子模块200的结构而是大容量壳体210构成一个模块100的结构中，通过设置内部隔壁220来形成原水循环通道228，从而使原水循环而可以增加流入到中空纤维膜212的原水的流速。

以上说明了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员可以实施各种变形及其他实施例。所述变形及其他实施例应包含于权利要求范围内，并不脱离本发明的真正的要旨及范围。

Claims (20)

1.一种中空纤维膜模块，其中，包括：子模块，在内部循环原水并进行水处理；配管部，其连接在所述子模块，用于流通原水、空气及处理水。

2.根据权利要求1所述的中空纤维膜模块，其中，进一步包括设在所述子模块的上部的排放口，根据排放口的开闭程度作为内压型行或外压型运行。

3.根据权利要求1或2所述的中空纤维膜模块，其中，所述子模块包括：

壳体，其形成子模块的外形，在一侧面形成流入原水的原水流入口、流入空气的空气流入口以及排放处理水的流出口；

至少一个隔壁，设置于所述壳体内部，将壳体内部划分为水处理区域和原水循环通道，在两前端部形成用于流通原水的孔；

中空纤维膜，具备于所述水处理区域内，通过压力差进行水处理；

固定部，用于将所述中空纤维膜固定在壳体；

集水部，连通于所述中空纤维膜的内部通道，收集经中空纤维膜的处理水，并与所述流出口连通；

散气管，连通于所述壳体的空气流入口，用于将气泡喷出至中空纤维膜；

原水通道，连通于所述原水流入口，并连接于所述原水循环通道用于供应原水。

4.根据权利要求3所述的中空纤维膜模块，其中，所述隔壁设置在壳体的前端侧而原水循环通道形成在前端侧。

5.根据权利要求3所述的中空纤维膜模块，其中，所述隔壁设置在壳体的两侧面侧而原水循环通道形成在两侧面侧。

6.根据权利要求3所述的中空纤维膜模块，其中，所述隔壁在壳体内围绕中心部而设置。

7.根据权利要求3所述的中空纤维膜模块，其中，是在所述壳体的内面朝形成在隔壁下端的孔侧突出形成诱导板，并通过孔将原水诱导至水处理区域的结构。

8.根据权利要求3所述的中空纤维膜模块，其中，通过所述隔壁划分的原水循环通道的面积是水处理区域的面积的三分之一以上。

9.根据权利要求3所述的中空纤维膜模块，其中，所述壳体进一步包括中央隔壁，所述中央隔壁在水处理区域设置在隔壁和壳体内壁之间，并朝中空纤维膜的长度方向延长。

10.根据权利要求3所述的中空纤维膜模块，其中，所述散气管包括：

中央通道，形成在壳体内，并与所述空气流入口连通；

侧面散气板，连通于所述中央通道，沿壳体的水处理区域内面设置，并形成有用于喷出空气的散气孔；

中央散气板，连通于所述中央通道，位于壳体的水处理区域中央，并形成有用于喷出空气的散气孔；

辅助散气板，连通于所述中央通道，配置在所述侧面散气板和中央散气板之间，并形成有用于喷出空气的散气孔。

11.根据权利要求3所述的中空纤维膜模块，其中，所述配管部包括：

原水管，在侧面形成有供应原水的原水连接口而与子模块的原水流入口连接；

空气管，在侧面形成有供应空气的空气连接口而与子模块的空气流入口连接；

集水管，在侧面形成有流入处理水的处理水连接口而与子模块的流出口连接。

12.根据权利要求11所述的中空纤维膜模块，其中，所述配管部进一步包括用于处理在所述子模块排放的浓缩水的的排放水管。

13.根据权利要求12所述的中空纤维膜模块，其中，在所述子模块上部进一步形成用于排放浓缩污染物质的浓缩水或空气的排放口，所述排放口连接在所述排放水管。

14.根据权利要求11所述的中空纤维膜模块，其中，所述子模块是沿所述配管部的外周面配置的结构。

15.根据权利要求14所述的中空纤维膜模块，其中，所述配管部由多重管而成，是在所述原水管内部插入空气管，在空气管内部插入集水管的结构。

16.根据权利要求13所述的中空纤维膜模块，其中，所述配管部由多重管而成，是在所述原水管内部插入空气管，在空气管内部插入集水管，在所述集水管内部插入所述排放水管的结构。

17.根据权利要求15所述的中空纤维膜模块，其中，所述配管部在所述原水管上端沿外周面形成原水连接口，朝所述原水管上端延长的空气管在其上端沿外周面形成空气连接口，朝所述空气管上端延长的集水管沿上端外周面形成处理水连接口，所述各子模块通过所述连接口沿配管部的外周面设置。

18.根据权利要求11所述的中空纤维膜模块，其中，在所述配管部的外侧进一步设置用于支撑子模块的模块支撑板。

19.根据权利要求11所述的中空纤维膜模块，其中，所述配管部直线形态延长，所述子模块是沿所述配管部的长度方向连续配置的结构。

20.根据权利要求19所述的中空纤维膜模块，其中，所述配管部是所述原水管、空气管及集水管隔间平行地配置，所述原水管、空气管及集水管分别沿长度方向隔间形成原水连接口、空气连接口及处理水连接口，多个子模块通过所述各连接口沿配管部的长度方向连接的结构。

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