專利名稱：一種單片單層中空纖維膜組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種膜生物反應器中使用的膜組件，特別是用于一體式膜生物反應器中的單 片單層中空纖維膜組件。
背景技術：
中空纖維膜由于其具有耐壓性好，無需支撐體，通量大等優(yōu)點，廣泛地用于膜生物反應 器中?，F(xiàn)有中空纖維膜的填裝澆筑過程中，膜層與層之間間距小，膜絲密度大，這給膜組件 運行時帶來了一些難克服的問題。比如，高密度的膜絲容易互相纏繞，并且容易被污泥粘連 在一起，降低了膜的有效使用面積；由于膜層密度大，間距小，在中間的膜層無法形成污泥 二次膜，無法受到污泥二次膜的保護，容易發(fā)生細小顆粒引發(fā)的不可逆污染；由于膜層密度 大，間距小，在最外層的膜形成泥餅層時，此泥餅層受到外層及內(nèi)層的膜共同的抽吸作用， 其單位面積受到的抽吸壓力大，容易使泥餅層變得密實，增大膜阻力。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種單片單層中空纖維膜組件，該膜組件可以有效地避免膜絲纏 繞和污泥粘連，緩解不可逆污染，降低過膜壓力，從而起到了抗污染和節(jié)能的作用。本發(fā)明的一種單片單層中空纖維膜組件，它包括由中空纖維膜絲組成的多個膜片、設置 在所述的膜片四周的集水管、所述的上下兩個集水管向內(nèi)分別連著上下集水盒，所述的上下 集水盒分別連著中空纖維膜絲的兩端，所述的每一個膜片為單片單層，所述的相鄰的膜片之 間的間距為10 — 12毫米，在所述的每個膜片的兩側(cè)分別懸掛有其上端連接在所述的上集水盒 上的塑料織網(wǎng)，在所述的下集水盒上相鄰膜片之間設置有多個其上開有孔的曝氣管。本發(fā)明的有益效果是第一，每張膜片的兩側(cè)有塑料織網(wǎng)，這樣可以約束層與層之間膜絲各自的運動，有效防止了膜絲之間互相纏繞勾連。第二，在曝氣吹掃的作用下，單層膜片 各自抖動，防止膜絲被污泥粘連而結(jié)塊。第三，曝氣管曝氣吹掃引起塑料織網(wǎng)抖動，可以對 膜片上形成的泥餅層有一定機械去除作用。第四，如果膜片層與層緊密澆筑在一起，沒有足 夠的間距，那么泥餅僅會在最外層的膜片上形成，中間的膜層沒有污泥"二次膜"的保護， 一旦最外層的污泥"二次膜"受到破損而沒有截留到微小顆粒，那么中間所有的膜層將會受 到微小顆粒堵塞的不可逆污染。單層膜片間一定寬度的層間距有利于污泥的沉淀，可以在每 一片膜上形成污泥"二次膜"，有效地截留微小顆粒，降低膜孔堵塞的不可逆污染。第五，在 每個單層膜片上形成泥餅層時，增大了泥餅層過濾的面積，從而降低了過膜抽吸壓力，本專利膜組件穩(wěn)定運行的時間要明顯高于相同條件下一般膜組件穩(wěn)定運行的時間。


圖1是本發(fā)明的以四層單片單層膜組件為例的圖2的A-A結(jié)構(gòu)剖面示意圖； 圖2是圖1的B向視圖；圖3是圖1中所示的五根曝氣管中任意一根俯視示意圖；圖4是一般簾式中空纖維膜組件和本專利使用的中空纖維膜組件在運行時，兩者的過膜 壓力(transmembrane pressure, TMP)隨時間的變化曲線。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明加以詳細描述。本發(fā)明的一種單片單層中空纖維膜組件，它包括由中空纖維膜絲組成的多個膜片3、設 置在所述的膜片四周的集水管1、所述的上下兩個集水管向內(nèi)分別連著上下集水盒2、 8，所 述的上下集水盒2、 8分別連著中空纖維膜絲的兩端，所述的每一個膜片為單片單層，所述的 相鄰的膜片之間的間距為10 — 12毫米，在所述的每個膜片的兩側(cè)分別懸掛有其上端連接在所 述的上集水盒2上的塑料織網(wǎng)4，在所述的下集水盒8上相鄰膜片之間設置有多個其上開有 孔的曝氣管5。所述的曝氣管上的孔優(yōu)選的為交錯地設置在所述的曝氣管軸縱截面兩側(cè)的兩4排孔6、 7。所述的兩排孔中的第一、二排孔的每一孔的軸線與所述的曝氣管水平截面的夾角 最好分別為45。 、 135° 。塑料織網(wǎng)4距離曝氣管5的距離以塑料織網(wǎng)可以抖動為宜。膜組件在運行時，膜組件浸沒在污水中，透過中空纖維膜3的清水進入集水盒2、 8，再 由集水管l向外排出。與此同時，曝氣管5上的丌孔6和丌孔7向兩邊吹掃曝氣，在曝氣的 作用下，塑料織網(wǎng)4和膜片3各自抖動?？紤]卡門(Carman)過濾基本方程F 2尸, W式中F——透過液體積，W3 ;f——過濾出水時間，P——過膜壓力，^^/2;/附^——泥餅層過濾面積，W2;//——濾液的動力粘滯系數(shù)，&'%2; ——濾過單位體積的濾液在過濾介質(zhì)上截留的干固體重」 r——污泥比阻，w/凡一(式1)紐/-過濾介質(zhì)的阻抗，>附當只考慮污泥過濾阻力時，過濾介質(zhì)的阻抗^=0，所以，式l可以寫成:F 2尸f對式2變形，可得(式2)2"2(式3)在式3中，//、 《、 r是混合液與污泥的性質(zhì)，可以看出，當其他條件不變時，增大膜面上泥 餅層的面積，會增大有效過濾面積，減少過膜壓力。過膜壓力(TMP)反映了膜污染的情況，TMP越大，表示污染的情況越嚴重。在進水水 質(zhì)、溫度等其他因素不變時，用一般簾式中空纖維膜組件和本專利使用的中空纖維膜組件做TMP隨時間t/d(天數(shù))的變化曲線，結(jié)果如圖4所示，兩種膜用相同的材料和技術制作，膜面 積都是lm2，出水流量為所用一般簾式中空纖維膜組件的臨界通量。在圖4中可以看出1. 在運行時，本專利膜組件的TMP始終低于一般膜組件的TMP。2. —般膜組件在運行到20天時TMP急劇增長，認為此時發(fā)生了嚴重的膜污染，需要進 行清洗；本專利膜組件在運行到29天時，才發(fā)生膜嚴重污染的現(xiàn)象。3. 本專利膜組件穩(wěn)定運行的時間要明顯高于一般膜組件穩(wěn)定運行的時間。4. 采用本膜組件可以減少膜絲纏繞、膜絲被污泥粘連和由微小顆粒引起的膜孔堵塞現(xiàn)象， 減小膜污染，減少膜清洗次數(shù)；同時，可以降低膜組件在運行時的過膜壓力，節(jié)約能源。
權(quán)利要求
1.一種單片單層中空纖維膜組件，它包括由中空纖維膜絲組成的多個膜片、設置在所述的膜片四周的集水管、所述的上下兩個集水管向內(nèi)分別連著上下集水盒，所述的上下集水盒分別連著中空纖維膜絲的兩端，其特征在于所述的每一個膜片為單片單層，所述的相鄰的膜片之間的間距為10-12毫米，在所述的每個膜片的兩側(cè)分別懸掛有其上端連接在所述的上集水盒上的塑料織網(wǎng)，在所述的下集水盒上相鄰膜片之間設置有多個其上開有孔的曝氣管。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片單層中空纖維膜組件，其特征在于所述的曝氣管上的 孔為交錯地設置在所述的曝氣管軸縱截面兩側(cè)的兩排孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的單片單層中空纖維膜組件，其特征在于所述的兩排孔中的第一、二排孔的每一孔的軸線與所述的曝氣管水平截面的夾角分別為45。 、 135° 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單片單層中空纖維膜組件，它包括由中空纖維膜絲組成的多個膜片、設置在膜片四周的集水管、所述的上下兩個集水管向內(nèi)分別連著上下集水盒，所述的上下集水盒分別連著中空纖維膜絲的兩端，所述的每一個膜片為單片單層，所述的相鄰的膜片之間的間距為10-12毫米，在所述的每個膜片的兩側(cè)分別懸掛有其上端連接在所述的上集水盒上的塑料織網(wǎng)，在所述的下集水盒上相鄰膜片之間設置有多個其上開有孔的曝氣管。采用本膜組件穩(wěn)定運行的時間要明顯高于一般膜組件穩(wěn)定運行的時間并且可以減少膜絲纏繞、膜絲被污泥粘連和由微小顆粒引起的膜孔堵塞現(xiàn)象，減小膜污染，減少膜清洗次數(shù)；同時，可以降低膜組件在運行時的過膜壓力，節(jié)約能源。
文檔編號C02F3/10GK101244866SQ20081005248
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月20日
發(fā)明者張宏偉, 杜啟云, 楊曉帆, 鍇 邢, 龍樹勇 申請人:天津大學