一种可让膜丝在液体中伸缩漂洗的中空纤维膜组件,膜过滤系统及其工作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水处理领域，具体涉及一种可让膜丝在液体中伸缩漂洗的中空纤维膜 组件，膜过滤系统及其工作方法。
【背景技术】
[0002] 膜分离技术已广泛应用于水的净化处理或液体的过滤分离等领域，其中在浸没式 中空纤维膜过滤系统中由于膜内外两侧的浓差极化现象，膜外表面会积附浓缩悬浮物而降 低膜的过滤流量，现有技术基本上均使用曝气的方式，即在待处理液中接入空气形成气泡， 来带动膜丝扰动，减少膜外表面积附的浓缩悬浮物，以达到清洗膜的目的，如中国专利申请 号CN200780002710. 6揭示的膜过滤设备及其操作方法中所述的膜清洗均使用曝气的方 式。此类曝气使用鼓风机等设备对电能的消耗很高，并且设备长期维护更需投入较高成本。 目前尚无不依赖曝气清洗膜的方式。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的问题是，提供一种不依赖曝气也能进行膜清洗的中空纤维膜组 件，膜过滤系统及其工作方法，克服现有技术中存在的，在包含中空纤维膜组件的膜过滤系 统中，依靠曝气来清洗膜表面污染时，设备的电能消耗太高，设备的长期维护成本投入高的 问题。
[0004] 本发明解决上述问题的具体技术方案是，提供一种可让膜丝在液体中伸缩漂洗的 中空纤维膜组件，所述的中空纤维膜组件包括下端头1、设置于下端头1 一侧的出水口 7、上 端头2、设置于上端头2 -侧的膜丝带动机构、由中空纤维膜丝形成的中空纤维膜束4、支撑 件5 ; 所述的中空纤维膜束4下端固定在下端头1内，且中空纤维膜束4下端的末端开口形 成膜束开口端，膜束开口端与出水口 7连通； 所述的中空纤维膜束4上端连接膜丝带动机构； 所述的膜丝带动机构用于带动中空纤维膜束4作位移扰动； 所述的支撑件5位于下端头1和上端头2之间，在两者之间起支撑固定作用。
[0005] 所述的中空纤维I旲束4下?而可以是固定?而，固定在下?而头1内；中空纤维I旲束4由 多根中空纤维膜丝集合在一起形成，中空纤维膜束4包含的中空纤维膜丝数量可以从数根 到数万根。中空纤维膜束4下端的末端可以开口形成膜束开口端，膜束开口端与出水口 7 连通。
[0006] 所述的中空纤维膜束4上端可以是活动端，此活动端可以和膜丝带动机构连接在 一起，被膜丝带动机构带动活动。
[0007] 所述的位移扰动可以是一切可能形式的机械运动，如伸缩，振动，扭动或者以上几 种运动方式的复合运动等，造成对中空纤维膜丝的扰动；中空纤维膜束4上端的末端可以 是封闭的；膜丝带动机构带动中空纤维膜束4所需的驱动力可以来自膜过滤系统内部，利 用膜过滤系统现有的配置和膜丝带动机构自身组成部件的属性产生，如浮力，重力等，从而 形成类似免外部动力输入的工作形式；膜丝带动机构带动中空纤维膜束4所需的驱动力也 可以来自外部其他独立的能量来源，不受膜过滤系统现有配置的限制，如电驱动，气驱动， 液压驱动等形式。膜丝带动机构最终带动中空纤维膜束4产生机械运动，使中空纤维膜丝 发生扰动，从而去除附着在中空纤维膜丝表面的污染物。采用膜丝带动机构进行膜清洗的 方式在能耗上优于传统的曝气清洗方式，因为传统的曝气清洗方式是通过扰动液体再间接 扰动中空纤维膜束实现膜清洗，不如本发明的技术方案直接扰动中空纤维膜束效率高。
[0008] 进一步地，所述的中空纤维膜组件还包括设置于下端头1 一侧的排污通道，所述 的排污通道用于连通中空纤维膜束4之间的间隙空间和下端头1的外部。
[0009] 排污通道提供了污染物排出通道，用于将中空纤维膜组件工作中，从中空纤维膜 丝表面脱落，存在于中空纤维膜束4之间的间隙空间的污染物排出到下端头1的外部，也就 是中空纤维膜组件外部。
[0010] 进一步地，所述的中空纤维膜束4下端由浇铸材料6固定在下端头1内；所述的 排污通道包括通孔柱子1. 1，所述的通孔柱子1. 1设于下端头1内，所述的通孔柱子1. 1的 通孔内腔形成贯穿下端头1和浇铸材料6的空隙通道，连通中空纤维膜束4之间的间隙空 间和下端头1的外部。
[0011] 排污通道采取了通孔柱子1.1形式的设置，提供了污染物排出通道，用于将中空 纤维膜组件工作中，从中空纤维膜丝表面脱落，存在于中空纤维膜束4之间的间隙空间的 污染物排出到下端头1的外部，也就是中空纤维膜组件外部。传统的曝气清洗膜的方式一 般没有类似的排污通道。
[0012] 进一步地，所述的膜丝带动机构包括设置于上端头2内的导向杆限位孔2. 1和伸 缩机构3 ;所述的中空纤维膜束4上端连接伸缩机构3 ;所述的伸缩机构3可带动中空纤维 膜束4沿导向杆限位孔2. 1作伸缩运动。
[0013] 所述的下端头1、上端头2可以是方形、圆形、六边形或其他多边形、或其它几何形 状；其中，下端头1内的通孔柱子1. 1横截面形状可以是长条形、圆形、或其它几何形状。所 述的下端头1内的通孔柱子1. 1数量可以是一个或多个。通孔柱子1. 1的通孔内腔形成的 空隙通道有利待过滤液体中悬浮物的自由通过，形成沉降，并可减少中空纤维膜束4根部 污染物的沉积堆叠，有效降低膜污染。
[0014] 进一步地，所述的支撑件5是筒状壳体结构或者杆状体结构。 当所述的支撑件5是筒状壳体结构时，所述的中空纤维膜束4位于筒状壳体内； 当所述的支撑件5为杆状体结构时，数量是一根或多根，杆状体可以是横截面为空心 或实心的型材，它的材质可以是ABS、PVC等工程塑料或是不锈钢等其它金属材料。
[0015] 进一步地，所述的筒状壳体上开有孔5. 1。
[0016] 中空纤维膜束4之间的间隙空间的待过滤液体8和中空纤维膜组件外部的待过滤 液体8连通，以使在过滤过程中，中空纤维膜束4之间的间隙空间的待过滤液体8能不断得 到补充。如图7A、图7B所示，支撑件5是筒状壳体结构时，通过筒状壳体上的孔5. 1使中空 纤维膜束4之间的间隙空间的待过滤液体8和中空纤维膜组件外部的待过滤液体8连通； 如图8所示，支撑件5是杆状体结构，通过杆之间的间隙使中空纤维膜束4之间的间隙空间 的待过滤液体8和中空纤维膜组件外部的待过滤液体8连通。
[0017] 进一步地，所述的伸缩机构3为浮子结构，所述的浮子结构连接中空纤维膜束4 上端；所述的浮子结构带限位机构，所述的限位机构控制所述的浮子结构带动中空纤维膜 束4在设定的范围内伸缩运动。
[0018] 所述的浮子结构在浮力和重力的作用下，带动中空纤维膜束4在设定的范围内伸 缩运动。
[0019] 伸缩机构3,如浮子结构，带动中空纤维膜束4所需的驱动力如浮力，重力等来自 膜过滤系统内部，可以利用膜过滤系统现有的配置中相对应的部分(如待过滤液体8)，和浮 子结构自身组成部件的属性自发产生。伸缩机构3再进一步结合中空纤维膜组件中相对应 的部分，以及结合膜过滤系统现有的配置中相对应的部分(如待过滤液体8)，配合适当的控 制方式，形成类似免外部动力输入的工作形式。
[0020] 进一步地，所述的浮子结构包括连接中空纤维膜束4上端的浮球3. 1、导向杆3. 2 和位于顶端的增强浮球3. 3 ;所述的浮球3. 1、导向杆3. 2和位于顶端的增强浮球3. 3配合 上端头2内的导向杆限位孔2. 1构成限位机构，控制浮球3. 1带动中空纤维膜束4沿导向 杆限位孔2. 1在设定范围内伸缩运动。
[0021] 导向杆3. 2相当于位于导向杆限位孔2. 1两侧的部件-浮球3. 1与增强浮球3. 3 之间的连接件；导向杆限位孔2. 1限定导向杆3. 2运动的方向。
[0022] 利用顶端的增强浮球3. 3,可以根据需要，进一步调节所需浮力的大小。
[0023] 利用浮力和重力，采用浮子结构带动中空纤维膜丝在液体中产生伸缩位移扰动、 漂洗，实现去除膜表面积附的污染物，不需要外部额外动力输入，简单可靠，实现了节省能 量和低成本的设备运行。利用限位机构控制中空纤维膜束4上端上下伸缩运动的范围，不 会因为过度伸缩对中空纤维膜丝的性能有不良影响。
[0024] 进一步地，所述的伸缩机构3为机械驱动结构，所述的机械驱动结构连接中空纤 维膜束4上端；所述的机械驱动结构带限位机构；所述的机械驱动结构产生驱动力，带动中 空纤维膜束4在设定的范围内伸缩运动。
[0025] 伸缩机构3,如机械驱动结构，有独立的能量来源，不受膜过