CN220143049U - 一种高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，包括集水盒和多组膜丝片，以及底盒，集水盒位于底盒上方，底盒内设有多个密封盒，膜丝片连接于集水盒与密封盒间，膜丝片两端分别连接在集水盒和密封盒上，相邻密封盒之间设有曝气通道，且自集水盒至密封盒膜丝片间距逐渐缩小。本实用新型中倾斜布置的膜丝片形成特殊的曝气通道，气体可进入膜组件内部，且气泡上升过程中被压缩分割，引起更大范围的液体局部湍流，提升曝气擦洗的效果，曝气冲刷效率大幅提升，且膜组件抗污染能力强，膜运行更稳定，能大幅提高中空纤维膜的化学清洗周期和寿命。

Description

一种高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件

技术领域

本实用新型涉及一种污水处理器件，更具体地说，它涉及一种高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件。

背景技术

在污水处理中，膜生物反应器MBR是一种常用的污水处理方式，主要利用活性污泥实现可被生物降解的污染物去除，利用过滤膜实现泥水分离，在膜过滤过程中污泥等污染物会吸附在膜表面堵塞膜孔，降低膜过滤效能。特别是在高有机物含量的污水处理中，如制药废水、垃圾渗透液等，需要使用高浓度活性污泥来降低有机物浓度，高浓度的活性污泥产生的大量活性污泥絮体、微生物及其高粘度代谢物、溶解性大分子有机物等污染物会附着在膜表面造成膜污染，降低膜过滤能力。现有的中空纤维膜组件，其布置方式为多组膜组件间隔一定距离平行布置，曝气气体沿间隙内从下至上运动，利用气液混合流实现擦洗，但是气液混合流难以擦洗到高填装密度的膜丝间隙内，曝气擦洗的效果欠佳。另外，现有中空纤维膜组件因填装密度高，加上根部存在曝气死角，易在膜组件两端形成污泥堆积，大量的污泥不但使此处的膜丝无法产水，而且易造成膜丝的破损、断丝，影响产水水质。目前，通过曝气法物理去除膜污染是MBR系统应用最为广泛的方法，曝气法去除膜污染的效率主要由气泡与膜丝接触的流道形态和曝气强度决定。而气泡与膜丝接触的流道形态由膜组件的结构决定，常见的浸没式中空纤维膜如公开号为CN101820980A的发明所公开的膜过滤单元，其膜组件为一个膜丝紧密填装的独立单体，相互隔开规定间隔平行排列设置而成，底部设置曝气装置，向该中空纤维膜组件的下端放出微小的气泡，气泡上升在中空纤维膜组件间的平行间歇内向上运动产生气液混+适用于绝大部分常规污水处理领域。但对于超高污泥浓度MBR系统，指污泥浓度MLSS≥10000mg/L，此类中空纤维膜组件且因膜丝密度高，膜组件内侧膜丝擦洗效率低，膜运行通量下降速度快，且容易在组件上下两端组件根部积泥，难以稳定运行。

实用新型内容

普通中空纤维膜组件在高污泥浓度MBR系统中曝气效果差，易污堵，为克服这些缺陷，本实用新型提供了一种高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，膜丝排布更合理，气体流道更优越，可改善曝气擦洗效果，提升膜组件的抗污染能力。

本实用新型的技术方案是：一种高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，包括集水盒和多组膜丝片，以及底盒，集水盒位于底盒上方，底盒内设有多个密封盒，膜丝片连接于集水盒与密封盒间，膜丝片两端分别连接在集水盒和密封盒上，相邻密封盒之间设有曝气通道，且自集水盒至密封盒膜丝片间距逐渐缩小。自集水盒所在端至密封盒所在端，膜丝片间距逐渐缩小，即本膜组件上端的膜丝片整体填装相对疏松，而膜组件下端的膜丝片填装相对紧密，这样膜丝片由下至上，形成了倾斜角度。曝气气体在上升过程中，不断聚集融合，然后被膜丝片的膜丝切割分散，此时气体所带动的气液混合流更为剧烈，且气液混合流能与膜丝充分接触，极大提高曝气的擦洗效果，同时，膜组件的密封盒间有气通量较大的曝气通道，膜组件顶部的膜丝片疏松地排列，膜组件两端曝气死角少，污泥无法在两端堆积，从而提升膜组件的抗污染能力，极大提高膜丝的使用寿命。

作为优选，集水盒上设有与膜丝片数目一一对应的膜丝片顶部固定点，膜丝片顶部固定点的数目为密封盒数目的整数倍。膜丝片顶部固定点多于密封盒，意味着膜丝片存在底端合并的情况，使得膜丝片呈现自下而上的散发状，提高曝气的擦洗效果，提升膜组件的抗污染能力。

作为优选，各组膜丝片间距相等，各密封盒间距相等，所述膜丝片顶部固定点的数目n、密封盒数目m、相邻膜丝片间的中心距c、密封盒宽度b以及曝气通道宽度a满足关系式a+b=(n/m)*c，且当n/m为奇数时，每个密封盒中最外侧膜丝片的倾斜角度α满足α=arctan｛[(n/m)-1]/2*c｝/h≥0.2°；当n/m为偶数时，每个密封盒中最外侧膜丝片的倾斜角度α满足α=arctan[(n/m)/2*c]/h≥0.2°。制作本膜组件时，参数满足上述约束条件，可取得较好的曝气擦洗效果。

作为优选，膜丝片包括多根中空纤维膜丝，膜丝片内的中空纤维膜丝平行并列分布。中空纤维膜丝具有较好的弹性，既保证水的顺利流通，又可对颗粒进行效过滤，多根中空纤维膜丝并联组合成膜丝片，中空纤维膜丝的间隙设置在适当范围内，可产生较好的污水过滤效果。

作为优选，中空纤维膜丝顶端具有中空腔开口，中空纤维膜丝底端为封闭端。使用本膜组件时，在负压抽吸的作用下污水自下而上经中空纤维膜丝过滤后进入集水盒内并排出，中空纤维膜丝顶端开口而底端封闭，这样污水过滤时不会进入中空纤维膜丝的腔体内，避免填充中空纤维膜丝内部，从而保证中空纤维膜丝的弹性。

作为优选，集水盒内设有顶部密封层，膜丝片顶端埋入顶部密封层内。顶部密封层便于与膜丝片顶端实现可靠连接。

作为优选，膜丝片两端由热熔性弹性材料制成。热熔性弹性材料主要作用是保护膜丝片及固定膜丝片。

作为优选，还包括支撑杆，支撑杆连接在集水盒和底盒间。支撑杆连接集水盒和底盒，使本高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件具有固定形状。

本实用新型的有益效果是：

满足高有机物浓度，高污泥浓度废水处理使用要求。本实用新型中倾斜布置的膜丝片形成特殊的曝气通道，气体可进入膜组件内部，且气泡上升过程中被压缩分割，引起更大范围的液体局部湍流，提升曝气擦洗的效果，曝气冲刷效率大幅提升，且膜组件抗污染能力强，膜运行更稳定，能大幅提高中空纤维膜的化学清洗周期和寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的剖面图；

图3为本实用新型中底盒的爆炸图；

图4为本实用新型中底盒的结构示意图；

图5为本实用新型中膜丝片的结构示意图；

图6为本实用新型的工作状态示意图。

图中，1-集水盒，11-集水空间，2-膜丝片，21-中空纤维膜丝，22-顶部保护层，23-底部保护层，3-密封盒，31-曝气通道，4-底盒，41-底盒框架，42-插板，5-支撑杆，6-顶部密封层，7-底部密封层，8-曝气装置，9-气泡，10-活性污泥。

实施方式

下面结合附图具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1至图6所示，一种高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，包括一集水盒1、12组膜丝片2、一对支撑杆5以及一底盒4，集水盒1位于底盒4上方，支撑杆5连接在集水盒1和底盒4间。底盒4由底盒框架41和插板42构成，底盒框架41上设有滑槽，密封盒3可沿着滑槽依次卡入密封框架内，并用插板42封堵固定。底盒4内设有4个密封盒3，膜丝片2连接于集水盒1与密封盒3间，膜丝片2两端分别连接在集水盒1和密封盒3上，相邻密封盒3之间设有曝气通道31，且自集水盒1至密封盒3膜丝片2间距逐渐缩小。膜组件上端膜丝整体填装疏松，且丝片由下至上，形成了倾斜角度。膜组件顶部采用一体封装实现集水。集水盒1上设有与膜丝片2数目一一对应的膜丝片顶部固定点，膜丝片顶部固定点的数目为密封盒3数目的3倍。各组膜丝片2平行且间距相等，各密封盒3平行且间距相等，所述膜丝片顶部固定点的数目n、密封盒3数目m、相邻膜丝片2间的中心距c、密封盒3宽度b以及曝气通道31宽度a满足关系式a+b=(n/m)*c，且当n/m为奇数时，每个密封盒3中最外侧膜丝片2的倾斜角度α满足α=arctan｛[(n/m)-1]/2*c｝/h，h为膜丝片2除去埋入集水盒1和密封盒3部分以外的有效长度,本实施例中n=12，m=4，n/m=3，c=2mm，h=300mm，因此α=arctan[（3-1）/2]×2/300=0.4°。膜丝片2包括29根中空纤维膜丝21，膜丝片2内的中空纤维膜丝21平行并列分布。中空纤维膜丝21顶端具有中空腔开口，中空纤维膜丝21底端为封闭端。集水盒1内设有顶部密封层6，密封盒3内设有由熔胶形成的底部密封层7，膜丝片2顶端埋入顶部密封层6内，膜丝片2底端连接在底部密封层7内。膜丝片2顶、底两端分别设有顶部保护层22、底部保护层23，顶部保护层22，底部保护层23由EVA这一热熔性弹性材料制成，顶部保护层22、底部保护层23分别埋入集水盒1和密封盒3内。为了确保曝气的效果，要求a≥2mm，2800mm≥h≥300mm。

本膜组件在使用时浸没至膜生物反应器MBR的活性污泥10中，在负压抽吸的作用下污水经中空纤维膜丝21过滤进入本膜组件内部，并沿着中空纤维膜丝21进入集水盒1和顶部密封层6构成的集水空间11中，最终沿集水盒1顶部接口排出。膜组件在使用时底部设置曝气装置8，曝气管上有曝气孔，曝气孔上释放的气泡9上升进入底盒4中,然后经过密封盒3间宽度为h的曝气通道31继续上升，气泡9在上升过程中逐渐相互融合形成更大的气泡，在触碰到倾斜布置的中空纤维膜膜丝21后破裂变小，底盒4内宽松布置的膜丝片2使气泡9在活性污泥10中上升形成的气液混合流能充分接触到全部膜丝，且气泡9上升过程中被压缩分割，引起更大范围的液体局部湍流，提升曝气擦洗的效果。相比与常规的浸没式膜组件，本膜组件曝气冲刷效率大幅提升，膜组件抗污染能力大幅提升，可满足高有机物浓度，高污泥浓度废水处理使用。

实施例2：

顶部保护层22，底部保护层23由聚烯烃这一热熔性弹性材料制成。当n/m为偶数时，每个密封盒3中最外侧膜丝片2的倾斜角度α满足α=arctan[(n/m)/2*c]/h，本实施例中n=24，m=6，n/m=4，c=2mm，h=1000mm，因此α=arctan（4/2×2）/1000=0.2°。其余同实施例1。

Claims (8)

1.一种高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，包括集水盒（1）和多组膜丝片（2），以及底盒（4），集水盒（1）位于底盒（4）上方，底盒（4）内设有多个密封盒（3），膜丝片（2）连接于集水盒（1）与密封盒（3）间，膜丝片（2）两端分别连接在集水盒（1）和密封盒（3）上，其特征是相邻密封盒（3）之间设有曝气通道（31），且自集水盒（1）至密封盒（3）膜丝片（2）间距逐渐缩小。

2.根据权利要求1所述的高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，其特征是集水盒（1）上设有与膜丝片（2）数目一一对应的膜丝片顶部固定点，膜丝片（2）的顶部固定在膜丝片顶部固定点内，膜丝片顶部固定点的数目为密封盒（3）数目的整数倍。

3.根据权利要求2所述的高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，其特征是各组膜丝片（2）的顶部间距相等，各密封盒（3）间距相等，所述膜丝片顶部固定点的数目n、密封盒（3）数目m、相邻膜丝片（2）间的中心距c、密封盒（3）宽度b以及曝气通道（31）宽度a满足关系式a+b=(n/m)*c，且当n/m为奇数时，每个密封盒（3）中最外侧膜丝片（2）的倾斜角度α满足α=arctan｛[(n/m)-1]/2*c｝/h≥0.2°；当n/m为偶数时，每个密封盒（3）中最外侧膜丝片（2）的倾斜角度α满足α=arctan[(n/m)/2*c]/h≥0.2°。

4.根据权利要求1所述的高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，其特征是膜丝片（2）包括多根中空纤维膜丝（21），膜丝片（2）内的中空纤维膜丝（21）平行并列分布。

5.根据权利要求4所述的高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，其特征是中空纤维膜丝（21）顶端具有中空腔开口，中空纤维膜丝（21）底端为封闭端。

6.根据权利要求2所述的高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，其特征是集水盒（1）内设有顶部密封层（6），膜丝片（2）顶端埋入顶部密封层（6）内。

7.根据权利要求1所述的高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，其特征是膜丝片（2）两端由热熔性弹性材料制成。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的高效冲刷的浸没式中空纤维膜组件，其特征是还包括支撑杆（5），支撑杆（5）连接在集水盒（1）和底盒（4）间。