专利名称：气升式中空纤维膜生物反应组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种膜生物法污水处理装置，尤其涉及一种气升式中空纤维膜生物反应组件。
背景技术：
膜生物反应器(MBR)是一种正在发展中的水净化再生技术，近年来正逐步应用于城市污水和工业废水的处理。在现有技术中，一般将中空纤维膜的两端分别承插固定于相隔而立的两个集水管上，形成中空纤维膜元件，而且一般是将整个膜元件整体浸没于待处理的水中，在膜元件的下方配置曝气装置，周期性的对膜元件进行曝气，一方面通过曝气作用产生气水混合物，对膜丝表面进行刷洗，以冲刷掉粘附在表面的污染物，另一方面可维持生物繁殖代谢需要的氧气。如美国专利US5248424中公开了一种无壳且无约束的中空膜组件，在集水基板之间，膜丝呈拱形排列，膜束的至少一头安插在集水基板上，膜丝的长度大于二基板之间的距离，使膜丝呈浮游状态，可自由摆动，且膜丝之间互不接触，组件底部设有曝气装置。中国专利CN1332124A中公开了一种集絮凝、气浮和膜分离于一体的高浊度水处理装置，对高浊度水进行净化处理，在处理水箱的底部有曝气装置，其上面有亲水型中空纤维微孔膜组件，曝气装置与风机相连，膜组件的集水管连接自吸泵，由自吸泵将处理后的净化水排出。但是现有技术中都存在着污水处理的曝气效果不是十分有效，约有90％的氧气进入大气而没有被利用。虽然可以采用增强曝气频率和强度来缓解这一缺陷，但强大的气流容易使两端固定的纤维发生断裂。
发明内容
本实用新型主要是解决现有技术所存在的中空纤维膜的抗污堵与曝气效果差，以及氧气利用率低，能耗大且易断丝的技术问题。提供了一种结构合理，曝气效果好，氧气利用效率高，气擦洗流速高、效果好，断丝可能性降低的中空纤维膜组件。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种气升式中空纤维膜生物反应组件，包括中空纤维膜丝，中空纤维膜生物反应组件两端设置有进水口和出水口，所述的中空纤维膜丝外设置有一壳体，壳体的形状为螺旋形，在中空纤维膜丝进水口、出水口处设置有格栅，在壳体的进水口的附近设置有曝气口。中空纤维膜可以是聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙稀、聚醚砜或聚砜等各种材料；壳体的设置，将中空纤维膜固定在壳体中，从而使得空气被束缚在壳体内沿着膜丝的表面上升，在同样的通气量情况下，气泡在膜丝表面的线速度更高，对膜表面污染层的剪切效果更强烈，因而气擦洗效果更好；螺旋形的设计，使得气体在水中停留的时间更长，在管内的扰动更强烈，从而在受溶氧水平限制的生化过程中，提高污水的生化处理效果；格栅的设置，起到了一个预过滤的作用，拦截了污水中大的颗粒以及纤维状杂质，解决了以往浸没式膜生物反应器中中空纤维易被纤维类杂质缠绕而难以清洗的问题。运行时，将所述的组件整体浸没于待处理的水中，在塑料管的下面通入空气(或者气水混合物)，利用“气升”的原理，污水被带动从下面的格栅入口进入，气—泥水混合物在管内上升，从上部的格栅出口离开。同时在中空超滤的产水侧抽吸，获得产水。
所谓“气升”原理，就是当气升筒(管)a中心通入空气c时，由于气水混合物b的密度比水小，因此形成气升筒a中的流体向上流动，气升筒a外部流体向下流动，并形成循环。(如附图3所示)作为优选，所述的壳体为塑料软管。采用塑料软管，具有一定的阻尼作用，消弱了空气对中空纤维膜丝的宏观晃动，特别有利于保护膜丝根部。
作为优选，所述的曝气口设置在进水口的上方。
作为优选，在中空纤维膜丝底端有呈楔形的环氧浇铸区，环氧浇铸区中心设有集束气—水口。
作为优选，所述中空纤维膜丝为一端封闭，一端开口，且开口端与产水管相连。
作为优选，所述壳体的直径为30-100mm，伸直长度为0.2-2m。
作为优选，所述中空纤维膜丝的透膜压力(TMP)的范围为10kpa-90kpa。
作为优选，所述的中空纤维膜丝的外径为0.5-5mm，平均孔径为0.01-0.5μm，长度为0.3-2m，数量为10-2000根。
作为优选，所述的气升式中空纤维膜生物反应组件螺旋管壳体螺旋圈上升角范围为30°-75°。
作为优选，所述的进水口和出水口的格栅的间隙尺寸为0.5mm-5mm。间隙的大小正好可以拦截大的颗粒和杂质。
因此，本实用新型具有气擦洗流速高，效果好，氧气利用效率高，能耗小的优点。克服了水流不甚流畅，生物膜的作用发挥受限制的不足，使生物膜的生化作用与物理的过滤净化有机、高效的结合成一体。同时，本实用新型具有结构简单，布局合理，装置紧凑，可单独或串连使用。
附图1是本实用新型的一种结构示意图；附图2是本实用新型进气进水口连接结构示意图；附图3是气升原理示意图；具体实施事例下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1如附图1所示，气升式中空纤维膜生物反应组件是螺旋状的，其外为塑料软管作为壳体4，塑料软管的直径为50mm，伸直后长度为1m；在塑料软管中填充有中空纤维膜丝1，膜丝的数量在10-2000根范围内变化，中空纤维膜丝1的外径为2mm，平均孔径为0.03μm，其可以选择聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙稀、聚醚砜或聚砜等各种材料。中空纤维膜丝1的底端设有楔形的环氧浇铸区7，浇铸区的中心设有集束气—水口8，空气和水从这里进入装有膜丝的塑料管内，从而使得空气被束缚在壳体4内沿着膜丝的表面上升，在同样的通气量情况下，气泡在膜丝表面的线速度更高，对膜表面污染层的剪切效果更强烈，因而气擦洗效果更好。在塑料软管的进水口2和出水口3处设有格栅5，由此组成一体式膜生物反应组件。格栅5用来拦截污水中大的颗粒以及纤维状杂质，解决了以往浸没式膜生物反应器中中空纤维易被纤维类杂质缠绕而难以清洗的问题。
在中空纤维膜丝下方设置有曝气装置(如附图2所示)，曝气装置的曝气口6设置在螺旋式塑料软管壳体4的侧面，进水口2上方，通过塑料管与压缩空气母管相连，塑料管与曝气口6和压缩空气母管之间均采用塑料紧固螺母固接。
在运行时，将所述的组件整体浸没于待处理的水中，在塑料软管的下方通入空气(或者气水混合物)，当塑料软管中心通入空气时，由于气水混合物的密度比水小，因此形成塑料软管中的流体向上流动，塑料软管外部的流体向下流动，形成循环，从而使得污水被带动从下面的格栅5入口进入，气—泥水混合物在塑料软管内上升，从上部的格栅5出口离开，同时在出水口3处获得产水(如附图3所示)。
权利要求1.一种气升式中空纤维膜生物反应组件，包括中空纤维膜丝(1)，中空纤维膜反应组件两端设置有进水口(2)和出水口(3)，其特征在于所述的中空纤维膜丝(1)外设置有一壳体(4)，壳体(4)形状为螺旋形，在中空纤维膜丝(1)进水口(2)、出水口(3)处设置有格栅(5)，在壳体(4)的进水口(2)的附近设置有曝气口(6)。
2.根据权利要求1所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于所述的壳体(4)为塑料软管。
3.根据权利要求1所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于所述的曝气口(6)设置在进水口(2)的上方。
4.根据权利要求1或2或3所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于所述中空纤维膜丝(1)为一端封闭，一端开口，且开口端与产水管相连。
5.根据权利要求4所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于在中空纤维膜丝底端有呈楔形的环氧浇铸区(7)，环氧浇铸区(7)中心设有集束气-水口(8)。
6.根据权利要求1或2或3所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于所述壳体(4)的直径为30-100mm，伸直长度为0.2-2m。
7.根据权利要求1或2或3所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于所述的中空纤维膜丝(1)的透膜压力(TMP)的范围为10kpa-90kpa。
8.根据权利要求5所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于所述的中空纤维膜丝(1)的外径为0.5-5mm，平均孔径为0.01-0.5μm，长度为0.3-2m，数量为10-2000根。
9.根据权利要求8所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于所述的气升式中空纤维膜生物反应组件螺旋管壳体(4)螺旋圈上升角范围为30°-75°。
10.根据权利要求9所述的气升式中空纤维膜生物反应组件，其特征在于所述的进水口(2)和出水口(3)的格栅(5)的间隙尺寸为0.5mm-5mm。
专利摘要本实用新型涉及一种膜生物法污水处理装置，尤其涉及一种气升式中空纤维膜生物反应组件。其包括中空纤维膜丝，中空纤维膜生物反应组件两端设置有进水口和出水口，所述的中空纤维膜丝外设置有一壳体，壳体的形状为螺旋形，在中空纤维膜丝进水口、出水口处设置有格栅，在壳体的进水口的附近设置有曝气口。本实用新型主要是解决现有技术所存在的中空纤维膜的抗污堵与曝气效果差，以及氧气利用率低，能耗大且易断丝的技术问题。提供了一种结构合理，曝气效果好，氧气利用效率高，气擦洗流速高、效果好，断丝可能性降低的中空纤维膜组件。
文档编号C02F3/10GK2744673SQ200420109850
公开日2005年12月7日 申请日期2004年11月12日 优先权日2004年11月12日
发明者仝志明, 罗鹏安 申请人:浙江欧美环境工程有限公司