CN104437092A - 一种水处理用膜分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水处理用膜分离设备，包括：具有下端头和中空纤维膜束的中空纤维帘式膜组件、用于支撑下端头的底座和与中空纤维帘式膜组件的产水口相连通的集水装置；中空纤维膜束竖直排列，相邻两个中空纤维帘式膜组件之间有间隙，在间隙之间设置具有布气孔的布气装置，布气装置与提供气流的曝气装置相连通，布气孔朝向中空纤维膜束靠近下端头的根部。布气装置设置在相邻两个中空纤维帘式膜组件之间，布气孔的孔口朝向中空纤维膜束的根部，孔口与膜束根部之间的距离较短，且二者之间没有阻挡物，以较小的曝气流量就可以有效避免膜丝根部积泥现象，提高膜分离设备的抗污染能力，并显著提高膜组件的有效利用率以及膜分离设备产水能力的稳定性。

Description

一种水处理用膜分离设备

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，更具体的说，是涉及一种水处理用膜分离设备。

背景技术

近年来由于膜科学与技术的发展以及水处理技术的更新换代，膜分离技术和采用膜分离技术的膜分离设备越来越多地应用于水处理领域。

在平板膜、管式膜以及中空纤维膜等几种膜元件形式当中，中空纤维膜因为装填密度大、成本低而得到了广泛的应用。但现有中空纤维膜组件均普遍存在一个问题：中空纤维膜丝根部积泥现象严重，而且一旦形成积泥又很不容易清除，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和有效过滤面积的丧失，最终缩短整个膜组件的使用寿命。

在现有技术中，目前市场上利用中空纤维膜组件的膜分离设备在抑制膜污染方面普遍采取的措施是在中空纤维膜组件的正下方设置穿孔曝气管。如图1所示，在中空纤维膜组件的中空纤维膜丝01和中空纤维膜组件的下端头02的下方设置穿孔曝气管03，从穿孔曝气管03的出气口04出来的气流通常为高强度曝气气流，通过高强度曝气所形成的气水二相流对中空纤维膜束进行水力冲刷，一方面可以达到曝气的目的，另一方面还可以冲刷中空纤维膜丝01以达到防止膜丝被污染的效果。这种技术虽然可以在一定程度上消除中空纤维膜丝01所形成的中空纤维膜束中部的污染，但中空纤维膜束根部的水流紊动性依然很差，中空纤维膜丝根部的积泥现象较为严重。尤其是当中空纤维膜束竖直放置时，由于气水二相流在上升过程中被中空纤维膜束的下端头02所阻挡，因此，中空纤维膜组件下端头02的浇铸端面上积泥现象更为严重。增大曝气量虽然可以在一定程度上缓解中空纤维膜丝01的污染，但是这种措施不但使得膜分离设备的运行能耗显著增高，而且中空纤维膜丝01根部积泥现象仍然得不到有效解决。如果为了节约能耗而调小曝气量，不但中空纤维膜丝根部容易出现严重的积泥现象，而且膜分离设备内部曝气的不均匀程度也容易加大，部分中空纤维膜组件容易因为曝气冲刷强度不够而出现严重的膜污染，从而使得膜分离设备内部中空纤维膜组件的有效利用率降低，进而从整体上降低膜分离设备的实际产水能力，缩短膜分离设备的实际使用寿命。

对于需要了解的现有技术，也可以参考使用公开号为CN101254977、CN101234819、CN101288828、CN101250003、CN101254410的专利文件。对于一些专业术语的解释，也可以参考上述专利文献。

因此，如何以较低的曝气量，既有效消除中空纤维膜丝根部积泥问题，又提高膜分离设备内部中空纤维膜组件的有效利用率，是本领域技术人员目前需要解决的关键技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水处理用膜分离设备，以有效消除中空纤维膜丝根部积泥问题，并且既显著提高膜分离设备内部中空纤维膜组件的有效利用率以及整个膜分离设备的空间利用率，又降低膜分离设备的运行能耗。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水处理用膜分离设备，包括：具有下端头和中空纤维膜束的中空纤维帘式膜组件、用于支撑所述下端头的下端面的底座和与所述中空纤维帘式膜组件的产水口相连通的集水装置，其中，所述中空纤维膜束竖直排列，在相邻两个所述中空纤维帘式膜组件之间形成有间隙，在所述间隙之间设置有具有布气孔的布气装置，所述布气装置与提供气流的曝气装置相连通，所述布气装置的布气孔孔口朝向所述中空纤维膜束靠近所述下端头的根部，相邻两个中空纤维帘式膜组件的下端头之间的净距大于所述布气装置横断面上的最大宽度；且所述布气装置的布气孔所在位置的高度不低于所述下端头的下端面。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述下端头为浇铸型下端头，所述布气装置的布气孔的孔口与所述下端头的浇铸端面之间的距离不大于50mm。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述布气装置的布气孔的孔口到所述中空纤维膜束根部的距离不大于40mm，更优选为不大于20mm。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述相邻两个中空纤维帘式膜组件之间的中心间距不大于80mm，更优选为不大于60mm。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，每个所述中空纤维帘式膜组件的厚度均不大于60mm，更优选为不大于40mm。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述相邻两个中空纤维帘式膜组件的下端头之间的净距为5～60mm，更优选为10～40mm。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述布气装置为穿孔管。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管包括：

用于与所述曝气装置相连，且平行于所述下端头的水平管，所述水平管高于所述下端头，所述布气孔开设在所述水平管靠近所述中空纤维帘式膜组件的侧边。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述水平管与所述曝气装置通过与所述水平管垂直相连的竖直管相连。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管的两侧均设置有多个所述布气孔，且所述穿孔管两侧的所述布气孔关于所述穿孔管的轴线对称布置。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管上的所述布气孔的大小均相同，且为直径是1mm-8mm的圆孔。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管上的所述布气孔的孔口面积由所述穿孔管的中间向端部逐渐减小。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管上相邻的布气孔之间的间距不大于100mm，更优选为不大于50mm。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管为横截面为圆环形的圆形直管，且所述穿孔管的外径为5-50mm。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管为横截面为长方形的矩形直管，且长方形的短边平行于水平面，并且长度为5-50mm。

优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述中空纤维帘式膜组件和所述布气装置都均匀排列，并且所述水平管的轴线与相邻两个中空纤维帘式膜组件的下端头的中心线等距。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种水处理用膜分离设备，包括：具有下端头和中空纤维膜束的中空纤维帘式膜组件、用于支撑下端头的下端面的底座和与中空纤维帘式膜组件的产水口相连通的集水装置，中空纤维膜束竖直排列，在相邻两个中空纤维帘式膜组件之间形成有间隙，在该间隙之间设置有具有布气孔的布气装置，布气装置与提供气流的曝气装置相连通，布气装置的布气孔朝向中空纤维膜束靠近下端头的根部，且布气装置的布气孔所在位置的高度不低于所述下端头的下端面。本发明将布气装置设置在相邻两个中空纤维帘式膜组件之间，布气装置的轴线与中空纤维帘式膜组件下端头的轴线相平行，布气装置的布气孔沿着中空纤维帘式膜组件下端头的长边方向均匀布置，布气装置的布气孔的孔口与中空纤维膜束的根部之间保持较短的距离，并且将布气装置的布气孔的孔口朝向中空纤维膜束靠近下端头的根部。通过上述设置，本发明与现有技术相比可取得以下有益的技术效果：

首先，由于本发明中布气装置的布气孔的孔口直接朝向中空纤维膜束靠近下端头的根部，孔口与膜束根部之间的距离较短，并且布气孔所在位置的高度不低于下端头的下端面，即二者之间没有任何阻挡物，这样即便以较小的曝气流量，也可以使得从布气装置的布气孔扩散出来的气流以较高的流速对中空纤维膜丝根部进行高强度冲刷，显著提高了中空纤维膜束根部的水流紊动性，有效避免了中空纤维膜丝根部积泥现象的发生，从布气装置扩散出来的高速气流在完成对中空纤维膜束根部的冲刷之后，将继续向上流动，继续对中空纤维膜束其他部位进行冲刷，从而有效抑制膜污染的发展，显著提高了膜分离设备的抗污染能力。

同时，本发明在每两个相邻的中空纤维帘式膜组件之间的间隙内均设有布气装置，使得膜分离设备内部每个中空纤维帘式膜组件都能得到从布气装置扩散出来的气流的有效擦洗，显著提高膜分离设备内部气体擦洗的均匀性，从而显著提高膜分离设备内部中空纤维帘式膜组件的有效利用率，避免现有技术普遍存在的由于膜分离设备内部曝气的不均匀而导致膜组件有效利用率降低、进而降低膜分离设备实际产水能力并缩短其实际使用寿命的问题。

其次，随着对膜丝根部积泥现象的有效抑制以及膜分离设备内部曝气均匀性、膜组件有效利用率的显著提高，本发明仅需要较低的曝气强度就可以有效抑制膜污染的发展，维持膜分离设备产水能力的稳定，从而节省了膜分离设备的运行能耗。

此外，本申请的膜分离设备中，中空纤维帘式膜组件与布气装置之间没有连接关系或者嵌套关系，彼此为相互独立的部件，这样既便于中空纤维帘式膜组件和布气装置可以相互独立地在膜分离设备内部进行安装和拆卸，方便了整个膜分离设备的组装和检修，而且也简化了中空纤维帘式膜组件的内部结构，方便了中空纤维帘式膜组件的加工生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的水处理用膜分离设备的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的主视图；

图3为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的局部结构示意图；

图5为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的水平管的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的水平管的主视图；

图7为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的U型穿孔管的俯视图；

图8为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的U型穿孔管的主视图；

图9为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的U型穿孔管的侧视图；

图10为本发明实施例公开的水处理用膜分离设备的中空纤维帘式膜组件的结构示意图。

附图中各个标记的说明：

01——中空纤维膜丝；02——膜组件的下端头；03——穿孔曝气管；04——穿孔曝气管的出气口；1——中空纤维帘式膜组件；11——中空纤维膜束；12——下端头；2——底座；3——布气装置；4——布气孔；δ——中空纤维帘式膜组件的宽度；B——相邻中空纤维帘式膜组件之间的中心间距；b——相邻中空纤维帘式膜组件端头之间的净距。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种水处理用膜分离设备，以有效消除中空纤维膜丝根部积泥问题，并且既显著提高膜分离设备内部中空纤维膜组件的有效利用率以及整个膜分离设备的空间利用率，又降低膜分离设备的运行能耗。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2-图10所示，本发明公开了一种水处理用膜分离设备，包括：具有下端头12和中空纤维膜束11(中空纤维膜束由多个中空纤维膜丝构成)的中空纤维帘式膜组件1、用于支撑上述下端头12的下端面的底座2和与中空纤维帘式膜组件1的产水口相连通的集水装置，其中，该水处理用膜分离设备还包括：设置在相邻两个中空纤维帘式膜组件1之间且具有布气孔4的布气装置3，且该布气装置3的布气孔4所在位置的高度不低于下端头12的下端面(布气孔4的位置与下端头12的下端面的位置是基于该水处理用膜分离设备正常放置时而言，即布气孔4与下端头12的下端面平齐或高于下端面)，并且该布气装置3的布气孔4朝向中空纤维膜束11靠近下端头12的一端；与该布气装置3相连的曝气装置。具体地，本申请中的水处理用膜分离设备包括多个垂直于底座2安装的中空纤维帘式膜组件1，且相邻的中空纤维帘式膜组件1之间的间隙不大于80mm，优选地，不大于60mm，正常放置时，底座2平行于水平面，相应的中空纤维膜束11竖直放置。此外，为了能够保证布气装置3的设置，相邻两个中空纤维帘式膜组件1的下端头12之间的净距大于布气装置3横截面的最大宽度。

本申请中将布气装置3设置在相邻两个中空纤维帘式膜组件1之间，布气装置3的轴线与中空纤维帘式膜组件1的下端头12的轴线相平行，布气装置3的布气孔4沿着中空纤维帘式膜组件1的下端头12的长边方向均匀布置，布气装置3的布气孔4的孔口直接朝向中空纤维膜束11靠近下端头12的根部，孔口与膜束根部之间的距离较短，并且二者之间没有任何阻挡物，这样即便以较小的曝气流量，也可以使得从布气装置3的布气孔4扩散出来的气流以较高的流速对中空纤维膜丝根部进行高强度冲刷，显著提高了中空纤维膜束11根部的水流紊动性，有效避免了中空纤维膜丝根部积泥现象的发生，从布气装置3扩散出来的高速气流在完成对中空纤维膜束11根部的冲刷之后，将继续向上流动，继续对中空纤维膜束11其他部位进行冲刷，从而有效抑制膜污染的发展，显著提高了膜分离设备的抗污染能力。此外，本发明在每两个相邻的中空纤维帘式膜组件1之间的间隙内均设有布气装置3，使得膜分离设备内部每个中空纤维帘式膜组件1都能得到从布气装置3扩散出来的气流的有效擦洗，显著提高膜分离设备内部气体擦洗的均匀性，从而显著提高膜分离设备内部中空纤维帘式膜组件的有效利用率，避免现有技术普遍存在的由于膜分离设备内部曝气的不均匀而导致膜组件有效利用率降低、进而降低膜分离设备实际产水能力并缩短其实际使用寿命的问题。

上述的相邻两个中空纤维帘式膜组件1的下端头12之间的净距大于布气装置3横断面上的最大宽度，也可以说，相邻两个布气装置3之间的净距大于中空纤维帘式膜组件1的厚度。这样可以确保布气装置3设置在中空纤维帘式膜组件1的下端头12之间的间隙里，或者说，中空纤维帘式膜组件1可以设置在布气装置3之间的间隙里。从图2可以看出，通过上述设置，首先可以实现膜分离设备内部所有的中空纤维帘式膜组件1之间的间隙里都设有布气装置3，这样可以最大限度地提高整个膜分离设备内部布气的均匀性，从而提高了整个膜分离设备内部膜组件的实际有效利用率，提高了整个膜分离设备产水能力的稳定性。另外，这样也可以确保布气装置3与中空纤维帘式膜组件1是相互独立设置的。所谓独立地设置布气装置3与中空纤维帘式膜组件1，也可以说布气装置3和中空纤维帘式膜组件1没有连接关系或者嵌套关系，彼此为相互独立的部件，这样既便于中空纤维帘式膜组件1和布气装置3可以相互独立地在膜分离设备内部进行安装和拆卸，方便了整个膜分离设备的组装和检修，而且也简化了中空纤维帘式膜组件1的内部结构，方便了中空纤维帘式膜组件1的加工生产。

布气装置3的布气孔4的孔口朝向可以有水平、斜向上以及斜向下等多种选择。可以通过布气孔4在布气装置3的横截面上的不同设置位置对布气孔4的孔口朝向进行设计，使得从布气孔4出来的气流方向是水平方向、斜着朝向下或者斜着朝向上的方向。当与下端头12的浇铸端面基本持平时，可以使布气孔4的孔口朝向为水平方向，由于中空纤维膜束11为竖直放置，这样从布气孔4出来的气流的前进方向为基本垂直于中空纤维膜束11的根部，可以直接吹扫中空纤维膜束11的根部。当布气孔4的孔口高度略低于下端头12的浇铸端面时，可以使布气孔4的孔口朝向为斜向上方向，这样从布气孔4出来的气流的前进方向为斜着向上朝向中空纤维膜束11的根部。当布气孔4的孔口高度略高于下端头12的浇铸端面时，可以使布气孔4的孔口朝向为斜向下方向，这样从布气孔4出来的气流的前进方向为斜着向下朝向中空纤维膜束11的根部。可见，布气孔4的孔口高度可以与下端头12的浇铸端面基本持平，也可以略低于或者略高于下端头12的浇铸端面，布气孔4的孔口朝向可以随着布气孔4与下端头12的浇铸端面的位置关系的改变而进行对应性的调整，并且确保从布气孔4出来的气流的前进方向始终朝向中空纤维膜束11靠近下端头12的根部，这样就可以有效避免膜丝根部积泥现象的发生。

为了以更低的曝气流量获得更好的膜丝根部吹扫效果，应尽可能缩短布气孔4的孔口与中空纤维膜束11根部之间的距离。如前所述，布气孔4的孔口高度可以等于下端头12的浇铸端面，也可以略低于或者略高于下端头12的浇铸端面，作为优选，布气孔4的孔口与下端头12的浇铸端面之间的高度差不大于50mm，更优选为不大于30mm。作为优选，布气孔4的孔口到中空纤维膜束11根部的距离不大于40mm，更优选为不大于20mm，最优选为10mm以下3mm以上。如果该距离过大，那么从布气孔4出来的气流在到达中空纤维膜束11根部的时候，流速较低，不能够有效地对中空纤维膜束11根部进行冲刷。如果该距离过小，那么待过滤的液体从中空纤维膜组件1的下端头12的下部向上流动的过程中，流经布气装置3处的流道(即布气装置3与中空纤维膜组件1的下端头12之间的缝隙)将过于狭小，增大了水流的阻力，若待过滤的液体中存在较多的固形物时，很容易出现堵塞流道的现象。此处布气孔4的孔口到中空纤维膜束11根部的距离是指，当中空纤维膜束11处于竖直状态时，从布气孔4的孔口到离该布气孔4垂直距离最短的中空纤维膜丝之间的距离。

对于相邻中空纤维帘式膜组件1之间的中心间距、相邻布气装置3之间的中心间距、单个中空纤维帘式膜组件1的厚度、相邻中空纤维帘式膜组件1的下端头12之间的净距、布气装置3横断面上的最大宽度是几个较为相关的数据。其中，相邻中空纤维帘式膜组件1之间的中心间距是指相邻两个中空纤维膜组件1的中心线之间的距离，即图2中“B”所标注的尺寸；相邻中空纤维帘式膜组件1的下端头12之间的净距是指相邻两个中空纤维帘式膜组件1的下端头12的两个相邻侧面之间的距离，即图2中“b”所标注的尺寸；相邻布气装置3之间的距离是指相邻两个布气装置3的中心线之间的距离；单个中空纤维帘式膜组件1的厚度是指单个中空纤维帘式膜组件1的下端头12的厚度，即图10中“δ”所标注的尺寸。作为优选，将上述的中空纤维帘式膜组件1和布气装置3均采取均匀排列，并且布气装置3的轴线或者其水平段的轴线与左右两个相邻的中空纤维帘式膜组件1的中心线是等距的。此时，相邻中空纤维帘式膜组件1之间的中心间距等于相邻布气装置3之间的中心间距。

在现有的采用中空纤维帘式膜组件1的膜分离设备中，中空纤维帘式膜组件1之间的中心间距设置处于两难的选择。缩小中心间距虽然可以提高膜分离设备的装填密度和空间利用率，并降低膜分离设备的制造成本，但由于布气装置3设置在中空纤维帘式膜组件1的下端头12的下方，缩小中心间距则使得下端头12对曝气气流形成更大的阻力，需要将曝气强度提高至150m³/(m²·h)(立方米每平方米每小时)左右才能克服该阻力以对中空纤维膜束形成有力的冲刷，这样则增大了膜分离设备的运行能耗，因此，大部分膜分离设备通常将该中心间距设置为80～110mm，所需要的曝气强度则不应低于100m³/(m²·h)，通常维持在100～150m³/(m²·h)，否则膜分离设备的产水能力将由于膜污染的快速发展而显著下降。少部分膜分离设备将该中心间距缩小至44～80mm，以提高膜分离设备的装填密度和空间利用率，并降低膜分离设备的制造成本，同时，适当缩小下端头12的厚度δ，适当增大下端头之间的净距b，以减轻下端头对曝气气流的阻挡作用，并维持足够的装填密度，但为了有效抑制膜污染的发展，所需要的曝气强度则高达150m³/(m²·h)左右，膜分离设备的运行能耗则相应提高。此处曝气强度是指，当膜分离设备工作时，在膜分离设备内部全部中空纤维帘式膜组件1的投影面积内，单位面积(每平方米)上、单位时间(每小时)内的曝气量(立方米)。

本发明由于将布气装置3与中空纤维帘式膜组件1的下端头12的相对位置进行了调整，具体地，将布气装置3的布气孔4所在位置高度设置为不低于下端头12的下端面，即将布气孔4与下端头12的下端面平行或高于下端面，以使得从布气装置3的布气孔4扩散出来的气流可以以较高的流速直接冲刷中空纤维膜束11的根部，从而有效避免了膜丝根部积泥现象的发生，同时，本发明通过在相邻两个中空纤维帘式膜组件1之间的间隙内设置布气装置3，显著提高了膜分离设备内部曝气的均匀性以及中空纤维帘式膜组件1的有效利用率，从而可以同时实现以下两个目标：(1)将相邻中空纤维帘式膜组件1之间的中心间距控制在80mm以下，更优选为60mm以下，以提高膜分离设备的装填密度和空间利用率，并降低膜分离设备的制造成本；(2)将膜分离设备所需要的曝气强度控制在100m³/(m²·h)以下，就可以有效抑制膜污染的发展，维持膜分离设备产水能力的稳定，从而降低了膜分离设备的运行能耗。

当相邻中空纤维帘式膜组件1之间的中心间距控制在80mm以下时，为了给布气装置提供安装空间并且为待过滤的液体提供足够的过流通道，中空纤维帘式膜组件1的厚度以及下端头12之间的净距也应做相应的合理规定。本发明每个所述中空纤维帘式膜组件1的厚度均为60mm以下，优选为50mm以下；相邻两个中空纤维帘式膜组件1的下端头12之间的净距为5～60mm，优选为10～40mm。

具体的实施例中，上述的布气装置3为穿孔管，工作时，曝气装置提供的气体通过穿孔管上的布气孔4到达不同位置。对于布气装置3的具体结构可为多根具有通孔的硬质的穿孔管连接而成。本申请中采用布气装置3与中空纤维帘式膜组件1相对独立的结构，不需要将布气装置3与中空纤维膜组件1进行安装和拆卸，因此，便于对各个部分进行清洗，且简化了结构。

本申请中公开的穿孔管包括：用于与曝气装置相连且平行于下端头12的水平管31，且该水平管31高于下端头12，即水平管31位于下端头12远离底座2的一侧，此处的相对位置的高低是基于该水处理用膜分离设备正常放置时而言的。具体地，将上述的布气孔4开设在水平管31靠近中空纤维帘式膜组件1的侧边。由于布气装置3设置在相邻的中空纤维帘式膜组件1之间，因此，穿孔管的两侧均具有布气孔4，以对对应的中空纤维帘式膜组件1进行冲刷。设置为平直的水平管31结构简单，易于加工。

在一具体实施例中，可以参考图5和图6。所述穿孔管为呈“一”字型的水平管31，多根穿孔管平行排列，在穿孔管与穿孔管之间形成了很多个间隙，间隙内用来设置中空纤维帘式膜组件1。用于支撑中空纤维帘式膜组件1下端头12的底座2与曝气装置结合为一个整体，穿孔管的轴线平行于水平面，并且高于底座2，在穿孔管的两侧，具有多个布气孔4，该出气口的方向可以为水平方向并且朝向中空纤维膜丝的根部，也可以为斜着向上并且朝向中空纤维膜丝的根部，也可以为斜着向下并且朝向中空纤维膜丝的根部。

在另一实施例中，可以参考图7、图8、图9。该水平管31与曝气装置之间通过竖直管32相连，且该竖直管32与水平管31垂直相连，以使该穿孔管呈倒U型，通过中间隆起的方式并排排列在曝气装置的上方。在穿孔管与穿孔管之间形成了很多个间隙，间隙内用来设置中空纤维帘式膜组件1。采用倒U型的穿孔管可将曝气装置设置在下方，以合理化整个膜分离设备的体积，避免在水平面内占用的体积较大。

作为优选的膜分离设备，其中的穿孔管与左右两侧的中空纤维帘式膜组件1相邻的侧面上都设有布气孔4；进一步地，该穿孔管左右两侧的布气孔4的数量均相等且形状均相同，并且布置方式与开口方向均关于穿孔管中心轴线呈左右对称，即穿孔管两侧的布气孔4关于穿孔管的轴线对称布置。通过上述设置既可以使得各个穿孔管的做法都保持一致，有利于穿孔管的加工生产，又提高了整个膜分离设备内部曝气的均匀性。

穿孔管上的布气孔4的形状可以为圆形孔、方形孔、椭圆型孔以及其他规则形状的孔或者不规则形状的孔。当穿孔管上的布气孔4为圆形孔时，布气孔4的直径为1～8mm，优选为2～5mm。穿孔管两侧的布气孔4的大小可以彼此均相同，也可以由穿孔管的中间部位向穿孔管的左右两端逐渐递减，这样的设置的原因是使布气孔4的大小沿着气流流经的方向从上游到下游逐渐变大，可以使得气流在到达各个布气孔4时的阻力分布较为均匀，从而可以实现从各个布气孔4流出的气流的流量较为接近，达到提高整个膜分离设备内部布气均匀性的目的。

穿孔管上的布气孔4可以等间距分布，也可以不等间距分布。为了尽可能实现对端头形状为长条形的中空纤维帘式膜组件1内中空纤维膜束11根部的均匀吹扫，作为优选，穿孔管上的布气孔4均匀分布，且相邻的布气孔4之间的间距不大于100mm，更优选为不大于50mm。

上述公开的穿孔管可以采用圆形管，也可以采用长方形管。对于圆形管是指横截面为圆环形的圆形管，例如圆柱体形空心的塑料管、圆柱体形空心的金属管等。而当该穿孔管为圆形管时，将穿孔管的外径设定为5mm～50mm，更优选为10mm～30mm。上述的长方形管是指横截面为长方形的矩形管，例如棱柱体形空心的塑料管、棱柱体形空心的金属管等。具体地，可将长方形管的长边与短边的比例设定为1.1以上，优选为1.2以上，更优选为1.3以上，进一步优选为1.4以上、或1.5以上、或1.6以上、或1.7以上、或1.8以上、或1.9以上、或2.0以上、或2.5以上、或3.0以上。并将长方形管的长边与短边的比例设定为5.0以下，优选为4.5以下，更优选为4.0以下。当选定的穿孔管为长方形管时，优选地，将长度较长的侧面垂直于水平面，即将矩形面的短边平行于下端头12，如图4所示。其中，长度较长的侧边L1垂直于水平面，这样的设置可以在维持穿孔管横截面面积不变、不增大气流阻力的前提下，尽可能减小相邻两个中空纤维帘式膜组件1之间的间隙大小，能够进一步提高膜分离设备的空间利用率，从而能够制造出单位体积内水处理能力更大的膜分离设备。此外，上述设置也能够缩短穿孔管的布气孔4与中空纤维帘式膜组件1之间的距离，能够有效利用来自于布气孔4的气体的动力，从而能够提高中空纤维膜丝根部的抗污染能力，而且在较低的曝气量的情况下，也能够达到较好的膜污染抑制效果，进而可以降低膜分离设备的运行能耗。优选地，该矩形管的长度较短的短边的长度为5～50mm；更优选为10～30mm。

本申请中公开的中空纤维帘式膜组件1可以包括两个端头和由多根中空纤维膜丝形成的中空纤维膜束11，中空纤维膜丝通过树脂浇注并固定于端头，实际使用中，浇铸端面不一定是完全的平面，也许会有凹凸不平，但是，只要该浇铸端面能够固定中空纤维膜丝即可。其中，底座2用于支撑下端头12，由于本申请中的底座2与中空纤维帘式膜组件1的下端头12之间没有任何连接关系，该底座2仅仅起到承托或支撑中空纤维帘式膜组件1的作用，这样可以使得中空纤维帘式膜组件1可以从穿孔管之间的间隙中自如地拔出，方便膜组件1在膜分离设备内部的安装和拆卸。

在上述实施方式中，水处理用膜分离设备中还具有与各个中空纤维帘式膜组件1的产水口相连通的集水装置，集水装置用于收集汇集来自于各个中空纤维帘式膜组件1的膜过滤产水，并且该集水装置与该膜分离设备的总出水口相连通。如果水处理用膜分离设备的总出水口通过管路与产水泵相连通，那么膜过滤产水就会经由集水装置和总出水口流出，从而达到采用膜分离设备进行水处理的目的。

通过上述对本发明技术方案的描述可以看出，本发明与现有技术相比，具有以下有益的效果：

首先，提高了中空纤维膜组件1的抗污染性能，尤其是中空纤维膜束11根部的抗污染性能，延长了中空纤维膜组件1的使用寿命。中空纤维膜组件1的下端位于布气装置3之间的缝隙，布气装置3的布气孔4的孔口朝向中空纤维膜束根部，并且布气孔4的孔口距离邻近中空纤维膜束11根部的距离很近，这样使得从布气孔4出来的气流以较高的强度直接冲刷中空纤维膜束11的根部，因此很好的避免了现有膜分离设备普遍存在的膜丝根部容易积泥的问题，始终保持水处理过程中中空纤维膜组件1内部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。

而且，本发明在每两个相邻的中空纤维帘式膜组件1之间的间隙内均设有布气装置3，使得膜分离设备内部每个中空纤维帘式膜组件1都能得到从布气装置3扩散出来的气流的有效擦洗，使得膜分离设备内部布气更为均匀，这样避免了现有膜分离设备普遍存在的因布气不均匀导致膜分离设备内部部分中空纤维膜组件1无法得到气体的冲刷或冲刷强度不够而膜污染快速发展的问题，始终保持水处理过程中整个膜分离设备内部中空纤维膜组件1过滤的有效面积和过滤的均匀性，提高了整个膜分离设备内部中空纤维膜组件1的实际有效利用率，提高了整个膜分离设备产水能力的稳定性。

其次，随着对膜丝根部积泥现象的有效抑制以及膜分离设备内部曝气均匀性、膜组件有效利用率的显著提高，本发明仅需要较低的曝气强度就可以有效抑制膜污染的发展，维持膜分离设备产水能力的稳定，从而节省了膜分离设备的运行能耗。

另外，本发明提供的膜分离设备内部，中空纤维膜组件1布置紧凑，布气装置3与曝气装置、膜支架融为一体，中空纤维膜组件1与布气装置3、曝气装置及膜支架通过可拆卸的方式连接在一起，中空纤维膜组件1的下端位于布气装置3之间的缝隙，这样的布气装置3既确保了中空纤维帘式膜组件1的均匀排列，而且也使得中空纤维帘式膜组件1自身的构造较为简单，方便了中空纤维帘式膜组件1的加工生产。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种水处理用膜分离设备，包括：具有下端头(12)和中空纤维膜束(11)的中空纤维帘式膜组件(1)、用于支撑所述下端头(12)的下端面的底座(2)和与所述中空纤维帘式膜组件(1)的产水口相连通的集水装置，其特征在于，所述中空纤维膜束(11)竖直排列，相邻两个所述中空纤维帘式膜组件(1)之间具有间隙，在所述间隙内设置有具有布气孔(4)的布气装置(3)，所述布气装置(3)与提供气流的曝气装置相连通，所述布气装置(3)的布气孔(4)孔口朝向所述中空纤维膜束(11)靠近所述下端头(12)的根部，相邻两个所述中空纤维帘式膜组件(1)的下端头(12)之间的净距大于所述布气装置(3)横断面上的最大宽度；所述布气装置(3)的布气孔(4)所在位置的高度不低于所述下端头(12)的下端面。

2.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述下端头(12)为浇铸型下端头，所述布气装置(3)的布气孔(4)的孔口与所述下端头(12)的浇铸端面之间的距离不大于50mm。

3.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述布气装置(3)的布气孔(4)的孔口到所述中空纤维膜束(11)根部的距离不大于40mm。

4.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，相邻两个所述中空纤维帘式膜组件(1)之间的中心间距不大于80mm。

5.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，每个所述中空纤维帘式膜组件(1)的厚度均不大于60mm。

6.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，相邻两个所述中空纤维帘式膜组件(1)的下端头(12)之间的净距为5～60mm。

7.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述布气装置(3)为穿孔管。

8.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿孔管包括：

用于与所述曝气装置相连，且平行于所述下端头(12)的水平管(31)，所述水平管(31)高于所述下端头(12)，所述布气孔(4)开设在所述水平管(31)靠近所述中空纤维帘式膜组件(1)的侧边。

9.根据权利要求8所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述水平管(31)与所述曝气装置通过与所述水平管(31)垂直相连的竖直管(32)相连。

10.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿孔管的两侧均设置有多个所述布气孔(4)，且所述穿孔管两侧的所述布气孔(4)关于所述穿孔管的轴线对称布置。

11.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿孔管上的所述布气孔(4)的大小均相同，且为直径是1mm-8mm的圆孔。

12.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿孔管上的所述布气孔(4)的孔口面积由所述穿孔管的中间向端部逐渐减小。

13.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿孔管上相邻的布气孔(4)之间的间距不大于100mm。

14.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿孔管为横截面为圆环形的圆形直管，且所述穿孔管的外径为5-50mm。

15.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿孔管为横截面为长方形的矩形直管，且长方形的短边平行于水平面，并且长度为5-50mm。

16.根据权利要求14或15所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述中空纤维帘式膜组件(1)和所述布气装置(3)都均匀排列，并且所述水平管(31)的轴线与相邻两个所述中空纤维帘式膜组件(1)的下端头(12)的中心线等距。