CN105036315B - 一种曝气中空纤维膜组件及其连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝气中空纤维膜组件，包括主体及数个中空纤维膜，中空纤维膜排布于主体两端之间形成柱状结构。主体的一端为进气端，另一端为固定端，各中空纤维膜弯曲呈U型结构，其两个末端与进气端相连通且弯曲端限位于固定端，气体由进气端进入各中空纤维膜的内腔中，并经膜壁的曝气孔形成微泡向外扩散，气液传质面积大，充氧性能好，能耗低。本发明还公开了若干上述组件通过气母管进行连接的连接结构，适用于不同需求及条件，使用灵活，易于更换，节约成本。

Description

一种曝气中空纤维膜组件及其连接结构

技术领域

本发明涉及污水及废水处理领域，特别是涉及一种曝气中空纤维膜组件及其连接结构。

背景技术

在废水和污水处理过程中，生化处理是十分重要的一个环节。其中好氧生化处理是通过曝气装置将空气中的氧强制向污废水中转移以提高水中溶解氧的浓度，从而保证污泥液中好氧微生物在有足够溶解氧的条件下对污水中有机物进行氧化分解，以去除水中杂质，达到净化水质的目的。

曝气系统是污废水处理过程中最大的耗能环节，约占总能耗的50-70％，因而提高曝气装置的充氧性能是降低能耗最为有效的方式。现有的曝气装置种类很多，如散流式曝气器、管式曝气器、金山型曝气器等，多是在圆盘上或者管上通过机械加工成孔，由于结构的限制，其曝气孔的孔径最小只能达到100um左右，形成的气泡较大，充氧性能差，氧的利用率和动力效率低，能耗高。此外，由于曝气装置的结构单一，比表面积小，与水的传质均匀性差，且曝气孔排列的密度低，空间利用率低，灵活度差，影响了曝气效果。

发明内容

本发明提供了一种曝气中空纤维膜组件及其连接结构，其克服了现有技术的曝气装置所存在的不足之处。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种曝气中空纤维膜组件呈柱状结构，包括主体及数个中空纤维膜，中空纤维膜排布于主体两端之间；其中主体的一端为进气端，另一端为固定端，各中空纤维膜弯曲呈U型结构，其两个末端与进气端相连通且弯曲端限位于固定端；气体由进气端进入各中空纤维膜的内腔中，并经膜壁的曝气孔形成微泡向外扩散。

优选的，所述主体包括支撑杆、限位件及连接管，限位件于所述固定端连接于支撑杆并于外周上设置有若干卡块，连接管于所述进气端连接于支撑杆；所述各U型中空纤维膜的弯曲端分别套装于卡块上，两末端固定于连接管内。

优选的，还包括一与所述若干卡块配合的固定件，所述固定件旋接于所述限位件外侧，并抵接所述中空纤维膜的弯曲端。

优选的，还包括一中空螺纹接头，所述中空螺纹接头套接于所述连接管外侧；所述支撑杆及所述中空纤维膜的两末端通过胶黏剂固定于所述连接管的内部，其中所述中空纤维膜与所述中空螺纹接头连通。

优选的，所述中空纤维膜的长度是10-120cm，外径是0.5-3mm，壁厚是0.1-1.2mm。

优选的，所述中空纤维膜的曝气孔孔径小于3um。

本发明还提供了上述曝气中空纤维膜组件的连接结构，包括上述若干个曝气中空纤维膜组件及至少一气母管，气母管设有若干接头，每一接头连接一所述曝气中空纤维膜组件，以使气母管与所述各中空纤维膜导通。

优选的，所述气母管的接头与所述中空纤维膜组件的进气端旋接并设置有密封圈。

优选的，所述多个接头于所述气母管的圆周面上周圈排列；多个所述气母管之间通过导气管串接以形成过气通道，过气通道的一端与进气装置连通，另一端通过堵头封闭。

优选的，所述一气母管连接有5-10个所述曝气中空纤维膜组件。

优选的，所述多个接头于所述气母管的圆周面上上下错位排列，多个所述气母管之间依次串接以形成过气通道，过气通道的一端与进气装置连通，另一端通过堵头封闭。

优选的，还包括一三通接头，所述三通接头的一端与进气装置连通，另外两端分别连通至少一气母管。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.采用中空纤维膜作为曝气元件，排布于主体的两端之间。中空纤维膜弯曲成U型，两个末端与主体的进气端导通，弯曲端限位于主体的固定端，形成了U型的过气通道，其膜壁上的微孔结构形成曝气孔；氧气由进气端进入中空纤维膜内部，并经由微孔形成肉眼不可见的微气泡进入污水中，整体的气液传质面积大，且由U型结构实现了两端传质，气体在中空纤维膜内的传输均匀，氧气传质量大，氧的利用率及动力效率高，曝气能耗小。

2.中空纤维膜沿主体的周圈紧密排布形成栅形柱状结构，中空纤维膜密度高、排布均匀，水可于空隙之间流通，加快了传质的速度，扩大了高溶解氧浓度的区域；此外，中空纤维膜在限位作用下保持张紧的状态，稳定性高，不易于受外界影响而移动或者交缠。

3.数个曝气中空纤维膜组件可通过气母管、连接管及三通接头等串接成花状、枝干状等多种连接结构，便于大面积使用时气体的传输，另外在单个出现失效时便于更换，使用灵活，节约成本。

4.U型结构膜丝同时胶结于一端的工艺，比膜丝两端分别胶结的工艺省一半的胶结固化时间；也比膜丝一端胶结另一端闭孔的工艺简单。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种曝气中空纤维膜组件及其连接结构不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的曝气中空纤维膜组件结构示意图；

图2是本发明的主体分解结构示意图；

图3是本发明的中空纤维膜与主体的部分结构示意图；

图4是本发明第一实施例的单个气母管连接结构示意图；

图5是本发明第一实施例的多个气母管连接结构示意图；

图6是本发明第二实施例的连接结构示意图；

图7是本发明第三实施例的连接结构示意图。

具体实施方式

实施例1

参见图1，本发明的曝气中空纤维膜组件1呈柱状结构，包括主体11及数个中空纤维膜12，中空纤维膜12排布于主体11的两端之间。主体11的一端为进气端11a，另一端为固定端11b，各中空纤维膜12弯曲呈U型结构，其两个末端与进气端11a相连通且弯曲端限位于固定端11b。

中空纤维膜是形状像纤维，具有自支撑作用的膜，通常通过高分子材料制成，具有较好的柔韧性及强度，膜壁上布满微孔，本发明中将之作为曝气孔。气体由进气端11a进入各中空纤维膜12的内腔中，并由膜壁的曝气孔向外扩散，形成肉眼所不可见的微气泡。

参考图2及图3，主体11包括支撑杆111、限位件112、连接管113、固定件114及中空螺纹接头116。限位件112连接于支撑杆111一端并于外周上设置有若干卡块1121以形成固定端11b，连接管113连接于支撑杆111另一端以形成进气端11a。各U型中空纤维膜12的弯曲端分别套装于卡块1121上，两末端固定于连接管113内。多个中空纤维膜12沿支撑杆111的外围排列以形成一柱体。

固定件114旋接于限位件112的外侧并用于与卡块1121配合。具体的，固定件114与限位件112之间通过旋接并由螺母115固定，中空纤维膜12的弯曲端紧密配合于固定件114与卡块1121的设置间隙中，防止中空纤维膜12发生位移。

支撑杆111及中空纤维膜12的两末端通过胶黏剂13固定于连接管113的内部，中空螺纹接头116密封套接于连接管113外侧。优选的，胶黏剂13充满连接管113内部，中空纤维膜12的端部无封口，由中空螺纹接头116通入的气体只能进入中空纤维膜12的内部，确保了气体的使用率。中空纤维膜的长度是10-120cm，外径是0.5-3mm，壁厚是0.1-1.2mm，其膜壁上曝气孔孔径小于3um，能耐受5米的水压而不倒灌入内腔中。

参考图4，曝气中空纤维膜组件1在使用时，可以通过气母管2进行连接。气母管2的圆周面上设置有若干接头21，每一接头21连接一曝气中空纤维膜组件1，以使气母管2与各中空纤维膜12导通。具体的，气母管的接头21与中空纤维膜组件1的进气端11a旋接并设置有密封圈，在可拆卸的前提下保持其气密性。5-10个中空纤维膜组件1于气母管2上周圈排列形成花状结构向外辐射以覆盖更大范围的水域。

参考图5，多个气母管2之间通过导气管3串接以形成过气通道，过气通道的一端与进气装置连通，另一端通过堵头封闭。由进气装置产生的氧气经由过气通道传送至各气母管2，并由各气母管2传输至各曝气中空纤维膜组件1的中空纤维膜12内腔中，再通过膜壁的微孔扩散入水中形成微泡，从而实现增加水中溶解氧的目的。

实施例2

本实施例的曝气中空纤维膜组件1与实施例1相同，在此不加以赘述。参考图6，曝气中空纤维膜组件1通过气母管4连接形成树枝状结构。气母管4的圆周面上上下错位排列有若干个接头41，每一接头41连接一曝气中空纤维膜组件1，以使气母管4与各中空纤维膜12导通。多个气母管4之间依次串接以形成过气通道，过气通道的一端与进气装置连通，另一端通过堵头封闭。具体的，气母管4之间通过旋接密封固定，可以根据实际需要组装相应的数目及长度。此外，气母管4亦可采用弯管结构，以更好的布局。中空纤维膜组件1形成树枝状交叉分布，曝气效果更为均匀。

实施例3

本实施例的曝气中空纤维膜组件1及气母管4及其连接结构与实施例2相同，在此不加以赘述。参考图7，还包括三通接头5，三通接头5的一端与进气装置连通，另外两端分别连通一气母管4，气母管末端通过堵头6封闭。进气装置同时向两侧的气母管4传输气体，速度更快。本实施例的区域溶解氧的浓度高且集中，适于好氧区域和厌氧区域交叉设置的反应池中。此外，两端亦可设置多个气母管4并进行串接，或者将三通接头5与实施例1的气母管2结合，或者气母管2及气母管4交叉设置，并不对此进行限制。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种曝气中空纤维膜组件及其连接结构，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种曝气中空纤维膜组件的连接结构，其特征在于：包括若干曝气中空纤维膜组件及至少一气母管，气母管设有若干接头，每一接头连接一所述曝气中空纤维膜组件，以使气母管与各中空纤维膜导通；所述曝气中空纤维膜组件呈柱状结构，包括主体及数个中空纤维膜，中空纤维膜排布于主体两端之间；其中主体的一端为进气端，另一端为固定端，所述主体包括支撑杆、限位件及连接管，限位件于所述固定端连接于支撑杆并于外周上设置有若干卡块，连接管于所述进气端连接于支撑杆；各中空纤维膜弯曲呈U型结构，各U型中空纤维膜的弯曲端分别套装于卡块上，其两个末端固定于连接管内与进气端相连通；气体由进气端进入各中空纤维膜的内腔中，并经膜壁的曝气孔形成微泡向外扩散；所述中空纤维膜的长度是10-120cm，外径是0.5-3mm，壁厚是0.1-1.2mm，曝气孔孔径小于3um。

2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：所述气母管的接头与所述中空纤维膜组件的进气端旋接并设置有密封圈。

3.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：所述若干接头于所述气母管的圆周面上周圈排列；多个所述气母管之间通过导气管串接以形成过气通道，过气通道的一端与进气装置连通，另一端通过堵头封闭。

4.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：所述若干接头于所述气母管的圆周面上上下错位排列，多个所述气母管之间依次串接以形成过气通道，过气通道的一端与进气装置连通，另一端通过堵头封闭。

5.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：还包括一三通接头，所述三通接头的一端与进气装置连通，另外两端分别连通至少一气母管。

6.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：还包括一与所述若干卡块配合的固定件，所述固定件旋接于所述限位件外侧，并抵接所述中空纤维膜的弯曲端。

7.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于：还包括一中空螺纹接头，所述中空螺纹接头套接于所述连接管外侧；所述支撑杆及所述中空纤维膜的两末端通过胶黏剂固定于所述连接管的内部，其中所述中空纤维膜与所述中空螺纹接头连通。