一种无泡曝气膜过滤组件及其水处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种无泡曝气膜过滤组件，包括：中空纤维膜丝、上集成管、下集成管、封头、外挂围网、阀门和止回阀。上集成管与下集成管分别水平设于上下两端；上集成管与下集成管之间等距设有复数条中空纤维膜丝，中空纤维膜丝的上下两端分别密封固定于上集成管与下集成管，中空纤维膜丝的中部呈松弛状态；下集成管与外部的供气泵连接，下集成管的此端为进气口，且进气口与供气泵之间设有止回阀；上集成管与外部的出水水泵连接，上集成管的此端为水气口，且水气口与出水水泵之间设有阀门；外挂围网包覆设于无泡曝气膜过滤组件的外围。本实用新型既能提高曝气效率和供氧能力，又能充当过滤组件，同时不易污染中空膜丝，清洗便捷，延长使用寿命。
【专利说明】一种无泡曝气膜过滤组件及其水处理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水处理设备领域，具体涉及一种无泡曝气膜过滤组件及其水处理系统。
【背景技术】
[0002]随着膜技术的不断发展和人们对净化水质提出了更高的要求，膜越来越多地应用于污水处理领域。但在传统膜生物反应器(MABR)的应用过程中，曝气效率较低和膜污染成为了该技术发展的难题，近年来，无泡曝气、也就是膜曝气技术的提出可在一定程度上缓解这些难题。
[0003]水处理中曝气技术可分为气泡式曝气和无泡式曝气，两者区别在于曝气时是否在水体中存在肉眼可见的气泡。其中无泡式曝气具有维护简单、效率高、能耗小等优点，成为未来曝气工艺的发展方向。无泡曝气技术是在不产生肉眼可见气泡的情况下，直接把气体溶解到水中，增大气泡与水的接触面积，提高气体在水中的溶解速率及其利用率，不但可以降低能耗，还可以大大提高曝气效率，特别是在使用纯氧的情况下，能够得到很高的氧传质系数和接近于100%的氧利用率，同时由于在曝气过程中不产生气泡，可以避免在供氧过程中产生泡沫并带出水中的挥发性有机物。
[0004]现有技术中，为了防止膜表面污堵，无泡曝气膜组件一般设有曝气机构和清洁机构，使浸于待处理水中的膜丝处于抖动状态。然而与集水管连接的膜丝两端是不动的，因此膜丝两端的膜面容易污堵。为了克服此问题，现有技术通过设计专门的机构使集水管运动从而解决这一问题，因而大大增加了设备的复杂性。
[0005]不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。
实用新型内容
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种无泡曝气膜过滤组件，提高曝气效率和供氧能力，同时不易污染中空膜丝，方便清洗，延长使用寿命。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0008]一种无泡曝气膜过滤组件，包括:中空纤维膜丝、上集成管、下集成管、封头、外挂围网、阀门和止回阀。上集成管与下集成管分别水平设于上下两端；上集成管与下集成管之间等距设有复数条中空纤维膜丝，中空纤维膜丝的上下两端分别密封固定于上集成管与下集成管，中空纤维膜丝的中部呈松弛状态；下集成管的一端通过管路与外部的供气泵连接，下集成管的此端为进气口，且进气口与供气泵之间设有止回阀，下集成管的另一端通过封头密封；上集成管相对于下集成管进气口的一端通过管路与外部的出水水泵连接，上集成管的此端为水气口，且水气口与出水水泵之间设有阀门，上集成管的另一端通过封头密封；外挂围网包覆设于无泡曝气膜过滤组件的外围。
[0009]进一步的，所述外挂围网为金属外挂围网、蚕丝外挂围网、合成纤维非金属外挂围网、聚四氟乙烯外挂围网或复合编织丝外挂围网。
[0010]进一步的，所述中空纤维膜丝的上下两端通过环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯密封胶、聚氨酯密封胶、有机硅或陶瓷密封胶进行密封固定。
[0011]进一步的，所述外挂围网的网丝直径不小于0.025mm，围网孔径不小于0.025mm，或者目数不大于600。
[0012]进一步的，所述中空纤维膜丝的外径取值范围为0.2_5mm，内径取值范围为0.l-3mm ;所述中空纤维膜丝的数量不少于3条。
[0013]进一步的，所述中空纤维膜丝为有机中空纤维膜丝、无机中空纤维膜丝或复合中空纤维膜丝。
[0014]进一步的，上述无泡曝气膜过滤组件还包括催化剂颗粒；所述催化剂颗粒设于外挂围网之外。
[0015]进一步的，上述无泡曝气膜过滤组件还包括催化剂颗粒；所述催化剂颗粒设于外挂围网之内。
[0016]进一步的，上述无泡曝气膜过滤组件还包括活性炭；所述活性炭设于外挂围网之内。
[0017]一种水处理系统，包括复数个上述的无泡曝气膜过滤组件，还包括用于控制无泡曝气膜过滤组件工作的控制模块；所述无泡曝气膜过滤组件之间互相平行布置；控制模块分别与每个无泡曝气膜过滤组件电连接。
[0018]本实用新型所提供的一种无泡曝气膜过滤组件及其水处理系统，具有以下优点:
[0019]提闻曝气效率，实现无泡曝气，使氧气利用率大幅提闻;
[0020]结构简单，加工制造方便，中空纤维膜丝上下两端采用树脂进行封胶，工艺简单。
[0021]中空纤维膜丝分布均匀，避免中空纤维膜丝分布过密导致悬浮污物滞留；
[0022]设备集成度高，在实现无泡曝气的同时还可以实现设备的清洗与反清洗；
[0023]设备周围设有外挂围网，拦截水池中的污物，固定催化剂颗粒的流化范围，减缓对中空纤维膜丝的污染，提高了中空纤维膜丝的稳定性；另外，外挂围网也可将催化剂颗粒包覆在中空纤维膜丝周围，使所供气体快速与催化剂颗粒接触，提高工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本实用新型实施例一提供一种无泡曝气膜过滤组件的整体结构示意图。
[0026]图2为催化剂颗粒设于外挂围网之外的无泡曝气膜过滤组件的整体结构示意图。
[0027]图3为催化剂颗粒设于外挂围网之内的无泡曝气膜过滤组件的整体结构示意图。
[0028]图4为本实用新型实施例二提供一种水处理系统的整体结构示意图。
[0029]附图标记说明:
[0030]1、阀门2、水气口
[0031]3、上集成管4、封头
[0032]5、中空纤维膜丝6、外挂围网
[0033]7、下集成管8、进气口
[0034]9、止回阀
[0035]la、第一阀门lb、第二阀门
[0036]lc、第三阀门
[0037]2a、第一水气口2b、第二水气口
[0038]2c、第三水气口
[0039]5a、第一中空纤维膜丝5b、第二中空纤维膜丝
[0040]5c、第三中空纤维膜丝
[0041]8a、第一进气口8b、第二进气口
[0042]8c、第三进气口
[0043]9a、第一止回阀％、第二止回阀
[0044]9c、第三止回阀
[0045]16、催化剂颗粒
【具体实施方式】
[0046]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例和附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0047]实施例一
[0048]请参阅图1，本实用新型的实施例提供一种无泡曝气膜过滤组件，其特征在于，包括:中空纤维膜丝5、上集成管3、下集成管7、封头4、外挂围网6、阀门I和止回阀9。上集成管3与下集成管7分别水平设于上下两端；上集成管3与下集成管7之间等距设有复数条中空纤维膜丝5，中空纤维膜丝5的上下两端分别密封固定于上集成管3与下集成管7，中空纤维膜丝5的中部呈松弛状态；下集成管7的一端通过管路与外部的供气泵(未图示)连接，下集成管7的此端为进气口 8，且进气口 8与供气泵之间设有止回阀9，下集成管7的另一端通过封头4密封；上集成管3相对于下集成管7进气口 8的一端通过管路与外部的出水水泵(未图示)连接，上集成管3的此端为水气口 2，且水气口 2与出水水泵之间设有阀门1，上集成管3的另一端通过封头4密封；外挂围网6包覆设于无泡曝气膜过滤组件的外围。
[0049]作为优选,所述外挂围网6为金属外挂围网、蚕丝外挂围网、合成纤维非金属外挂围网、聚四氟乙烯外挂围网或复合编织丝外挂围网。金属外挂围网来源广泛，采购容易，可普遍适用大量场合。而对于曝气强烈，水体抖动较为剧烈的工作环境，则需要更细、韧性更高的蚕丝外挂围网或合成纤维非金属外挂围网。而对于酸碱性偏强的环境，金属外挂围网容易腐蚀，也不适合长期使用，则应使用聚四氟乙烯(PTFE)外挂围网。对于高温或低温环境，由于需要考虑外挂围网6的溶胀，网孔尺寸大小变化，颗粒撞击的影响等，这种较为极端的应用场合，既要求外挂围网6耐溶胀，对温差起伏变化能有较大抗性，还需兼具一定韧性，因此还需有针对性地设计专门的复合编制丝外挂围网以适应工作环境的需要。
[0050]作为优选，所述中空纤维膜丝5的上下两端通过环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯密封胶、聚氨酯密封胶、有机硅或陶瓷密封胶进行密封固定。此密封工艺简单，实用性强，使设备的制造更加简单方便，降低生产成本。
[0051]外挂围网6的孔径或目数根据催化剂颗粒16的大小匹配确定。外挂围网6的孔径或目数太小容易阻隔水的流通，影响设备的工作效率。作为优选，所述外挂围网6的网丝直径不小于0.025mm，围网孔径不小于0.025mm，或者目数不大于600。而同时为了确保无泡曝气的效率，中空纤维膜丝5的数量不宜过少，所述中空纤维膜丝5的数量优选不少于3条。而对于单条中空纤维膜丝5而言，其优选尺寸取值范围应满足:中空纤维膜丝5的外径取值范围为0.2-5mm,内径取值范围为0.l_3mm。作为进一步优选，所述中空纤维膜丝5为有机中空纤维膜丝、无机中空纤维膜丝或复合中空纤维膜丝。
[0052]本实用新型可进行无催化剂无泡曝气。进行无泡曝气操作时，止回阀9打开，同时关闭阀门1，由设备外部的供气泵将气体输入进气口 8。水由供气泵提供的正压，从中空纤维膜丝5内部滤至反应池中，气体经中空纤维膜丝5，产生肉眼不可见的微小气泡，实现无泡曝气，大大提高了氧的利用率。其中供气泵所供气体优选为纯氧气，以进一步提高无泡曝气的效率。在进行无泡曝气的过程中，中空纤维膜丝5中部的松弛部分会因水流及气流的外力作用而不断抖动，从而避免颗粒污染物沉积在中空纤维膜丝5之上，在一定程度上起到保持中空纤维膜丝5清洁的作用。
[0053]本实用新型还可进行反清洗，进行反清洗操作时，阀门I打开，同时止回阀9关闭，水从水气口 2进入，由于水的压力，水从中空纤维膜丝5的内部经中空纤维膜丝5过滤至反应池中。此过程中，中空纤维膜丝5拦截住水中的污染物，对水进行了过滤，而且由于水的通过，对中空纤维膜丝5具有反清洗效用。
[0054]根据上述两个功能可知，本实用新型同时具备无泡曝气与反清洗功能，且设备集成度高，两个功能合二为一，无需添加额外的设备即可完成两个功能之间的转换。为了进一步提高设备的工作寿命、持续保持设备工作高效，作为优选，可通过控制止回阀9与阀门I的交替开闭从而实现设备无泡曝气与反清洗功能的交替进行。
[0055]请参阅图2和图3，作为优选，无泡曝气膜过滤组件还包括催化剂颗粒16，用以加速催化无泡曝气，进一步提高无泡曝气的效率和氧的利用率。催化剂颗粒16设置的位置有两种方案:其一，所述催化剂颗粒16设于外挂围网6之外。这种方案中外挂围网6将催化剂颗粒16阻隔与设备之外，使催化剂始终保留在反应池内，延长了催化剂的使用时间，减缓了中空纤维膜丝5的污染，有利于增加设备的使用寿命。其二，所述催化剂颗粒16设于外挂围网6之内。这种方案中，催化剂颗粒16被包裹在外挂围网6的内部，固定了催化剂颗粒16的流化范围，使通过中空纤维膜丝5进入的水或气充分与催化剂接触，减少了催化剂的作用时间，有利于使催化效果更高效。上述两种方案各有自身的特点，并无优劣之分，在实施本技术时应根据实际条件选择不同的技术方案。
[0056]作为优选，无泡曝气膜过滤组件还包括活性炭(未图示)；所述活性炭设于外挂围网6之内。活性炭作为吸附剂，达到中空纤维膜丝5和活性炭双重过滤功效，进一步提高出水水质。并且，填充的活性炭给中空纤维膜丝5提供了一个抗冲环境，加大了中空纤维膜丝5的稳定性。
[0057]实施例二
[0058]本实用新型还提供一种水处理系统，包括复数个上述的无泡曝气膜过滤组件，还包括用于控制无泡曝气膜过滤组件工作的控制模块(未图示)；所述无泡曝气膜过滤组件之间互相平行布置；控制模块分别与每个无泡曝气膜过滤组件电连接。
[0059]请参阅图4，为采用三个无泡曝气膜过滤组件的水处理系统。为了更好地诠释本实施例的工作原理，将水处理系统中三个无泡曝气膜过滤组件分别标记为第一无泡曝气膜过滤组件、第二无泡曝气膜过滤组件、第三无泡曝气膜过滤组件，并将各部件对应标记为第一至第三阀门la、lb、lc，第一至第三水气口 2a、2b、2c，第一至第三进气口 8a、8b、8c，第一至第三止回阀9a、9b、9c,以及第一之第三中空纤维膜丝5a、5b、5c。
[0060]该水处理系统的特点是:三个无泡曝气膜过滤组件可通过控制模块分别进行控制，并进入不同的工作状态以作互相弥补。由实施例一可知，虽然无泡曝气膜过滤组件具有集成度高的特点，具备无泡曝气及反清洗两个工作状态。然而两个工作状态是不可能同时进行的。为了弥补这个缺陷，水处理系统采用复数个无泡曝气膜过滤组件组合的方式，使不同无泡曝气膜过滤组件之间互相配合工作。
[0061]当第一无泡曝气膜过滤组件进行无泡曝气时，第一止回阀9a开启，同时第一阀门Ia关闭，由设备外部的供气泵将气体输入第一进气口 8a。水由供气泵提供的正压，从第一中空纤维膜丝5a内部滤至反应池中，气体经第一中空纤维膜丝5a，产生肉眼不可见的微小气泡，实现无泡曝气。而此时，控制模块控制第二无泡曝气膜过滤组件处于反清洗状态，清洁好设备为之后的无泡曝气操作做好准备。此时对于第二无泡曝气膜过滤组件，第二阀门Ib开启，第二止回阀9b关闭，水从第二水气口 2b进入，由于水的压力，水经第二中空纤维膜丝5b过滤至反应池中。此过程中，第二中空纤维膜丝5b拦截住水中的污染物，对水进行了过滤，而且由于水的通过，对第二中空纤维膜丝5b具有反清洗效用。而第三无泡曝气膜过滤组件则可进行反清洗或无泡曝气，具体可根据工作需要进行设置，对应开启或关闭相应的第三阀门Ic或第三止回阀9c，并使水或气作用于第三中空纤维膜丝5c。三个无泡曝气膜过滤组件之间可交替使用，大大减少水处理时间，提高水质出水效果。
[0062]本实用新型提供的一种无泡曝气膜过滤组件及其水处理系统，有效提高曝气效率，实现无泡曝气，使氧气利用率大幅提高。且结构简单，加工制造方便，中空纤维膜丝5上下两端采用树脂进行封胶，工艺简单，造价低廉，符合经济效益。中空纤维膜丝5分布均匀，避免中空纤维膜丝5分布过密导致悬浮污物滞留。设备集成度高，在实现无泡曝气的同时还可以实现设备的清洗与反清洗，提高设备的使用寿命。外挂围网6能有效拦截水池中的污物，固定催化剂颗粒16的流化范围，减缓对中空纤维膜丝5的污染，提高了中空纤维膜丝5的稳定性；另外，外挂围网6也可将催化剂颗粒16包覆在中空纤维膜丝5周围，使所供气体快速与催化剂颗粒16接触，提高工作效率。
[0063]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种无泡曝气膜过滤组件，其特征在于，包括:中空纤维膜丝、上集成管、下集成管、封头、外挂围网、阀门和止回阀；上集成管与下集成管分别水平设于上下两端；上集成管与下集成管之间等距设有复数条中空纤维膜丝，中空纤维膜丝的上下两端分别密封固定于上集成管与下集成管，中空纤维膜丝的中部呈松弛状态；下集成管的一端通过管路与外部的供气泵连接，下集成管的此端为进气口，且进气口与供气泵之间设有止回阀，下集成管的另一端通过封头密封；上集成管相对于下集成管进气口的一端通过管路与外部的出水水泵连接，上集成管的此端为水气口，且水气口与出水水泵之间设有阀门，上集成管的另一端通过封头密封；外挂围网包覆设于无泡曝气膜过滤组件的外围。
2.根据权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，其特征在于:所述外挂围网为金属外挂围网、蚕丝外挂围网、合成纤维非金属外挂围网、聚四氟乙烯外挂围网或复合编织丝外挂围网。
3.根据权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，其特征在于:所述中空纤维膜丝的上下两端通过环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯密封胶、聚氨酯密封胶、有机硅或陶瓷密封胶进行密封固定。
4.根据权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，其特征在于:所述外挂围网的网丝直径不小于0.025mm,围网孔径不小于0.025mm，或者目数不大于600。
5.根据权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，其特征在于:所述中空纤维膜丝的外径取值范围为0.2-5_，内径取值范围为0.l-3mm ;所述中空纤维膜丝的数量不少于3条。
6.根据权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，其特征在于:所述中空纤维膜丝为有机中空纤维膜丝、无机中空纤维膜丝或复合中空纤维膜丝。
7.根据权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，其特征在于:还包括催化剂颗粒；所述催化剂颗粒设于外挂围网之外。
8.根据权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，其特征在于:还包括催化剂颗粒；所述催化剂颗粒设于外挂围网之内。
9.根据权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，其特征在于:还包括活性炭；所述活性炭设于外挂围网之内。
10.一种水处理系统，其特征在于:包括复数个权利要求1所述的无泡曝气膜过滤组件，还包括用于控制无泡曝气膜过滤组件工作的控制模块；所述无泡曝气膜过滤组件之间互相平行布置；控制模块分别与每个无泡曝气膜过滤组件电连接。
【文档编号】B01D63/02GK204073860SQ201420396606
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】何勇, 陈顺权, 程伟波, 王建明, 郭亮, 陈静 申请人:广州中国科学院先进技术研究所