专利名称：门形浸入式中空纤维膜生物反应装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有过滤功能的、浸入于液体中的外压式膜生物反应装置，尤其涉及到一种门形浸入式中空纤维膜生物反应装置。
背景技术：
目前，水资源短缺已经成为世界性的问题，水的回收利用受到越来越多的重视。随着科技的发展进步，人们研制出可以将水质净化处理的膜生物反应器，此类产品在一定程度上解决了水的回收再利用的问题，从而使水资源紧张问题得到缓解。
膜生物反应器(Membrane Bioreactor，MBR)指将生物处理过程与膜分离过程相结合的一种处理装置。膜生物反应器最早用于发酵行业。随着膜生产技术的提高及膜的成本降低，现在已很大程度上用于污水处理。由于其对有机物去除率高，出水品质好，反应器中微生物浓度高，污泥产生量低，并且设备结构紧凑，易自动化，因而该技术已在污水处理中成为一种新型高效的方法。由于膜本身具有很好的能力去除细菌，病毒，悬浮杂质等作用，膜生物反应器已大量用于水的回收利用。
膜生物反应器自20世纪60年代后期开始用于污水处理后，经历了不同的发展过程。在60年代末到70年代，美国Dorr-Oliver公司已开将MBR用于废水处理研究，但由于膜生产技术的限制，大部分活动仅在实验室。直到80年代，随着膜技术的进展，MBR开始进入实际应用。在日本建设省的“Aqua Renaissance90”研究计划中，膜生物反应器开始用于来自于发酵厂、造纸厂、淀粉厂、油脂厂、小规模城市、大规模城市的污水；MBR也开始大量用于水的回收利用。1993年Zenon公司开发了Zeeweed浸入式中空纤维膜组件将膜组件浸入需要处理的介质中使用，改变了将膜组件置于介质外使用的传统形式，中空的膜丝使膜的整体表面积增大，以减少泵的能耗，并进入商业应用，90年代后，MBR开始大量用于污水处理厂。
尽管MBR技术已得到大量应用，但是一些技术问题仍然需进一步解决，如(1).膜的污染问题由于MBR常处于复杂的使用条件下，无机、有机、生物均会阻塞膜孔，因而有效地除去污染物，保持膜的通量一直是技术难点。浸入式中空纤维膜组件一般用气体清洗膜表面，如专利CN2608491Y设计的圆柱型组件；也有专利如CN1493531A试用摩擦来除去浸入式膜组件上的污染物；另外也可采用两头出水的浸入式中空纤维组件以降低出水压力(美国专利US6630069)，从而减少污染。为了防止污泥积累并提供氧气，一般在MBR上有曝气装置，膜丝的上、下两端均固定树脂槽中，构成帘状，一般的曝气装置与帘式膜组件呈分离式，这使设计较复杂，提高了成本。
(2).膜丝的强度问题在去除污染物及曝气过程中，膜丝需经受气与水的冲击，因而提高膜丝的强度成为另一技术难点。通常浸入式中空纤维膜丝两端浇铸于树脂中，相邻二根膜丝间存在空隙，即浇铸在树脂槽中的膜丝端部则分布呈散状，由于其端部在水流的冲击力作用下自由摇摆，因此在曝气时其强度远远不够。
(3).此外，由于膜丝两端中间及整套组件外围没有支撑物，在制造、储运及使用过程中易对膜丝造成损伤。
实用新型内容本发明的目的是提供一种新型的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，在传统膜生物反应器的基础上进行改进增设了“门”形框架，使其作为膜丝的支撑架，以增加膜丝强度及便于膜丝的清洗及储运等，结构简单而紧凑，降低了成本。
本实用新型的目的可以通过以下的技术措施来实现，一种门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，包括膜丝、树脂槽和集水装置，树脂槽与集水装置相连，膜丝的端部由长形的树脂槽固定，并沿树脂槽的长度方向排布，其特征在于本装置还具有一个“门”形框架，所述的“门”形框架包括作为边框的二个立杆和固定在二立杆之间的一个主横杆，主横杆与二立杆相垂直；所述的“门”形框架的二立杆的一端垂直安装在树脂槽上；所述的膜丝均在中部跨过“门”形框架的主横杆，其两端均沿同一方向插入同一个树脂槽中并固定；所述的膜丝沿树脂槽的长度方向呈帘状排布。
将上述生物反应装置放入水中，所述的树脂槽固定在集水装置上使用，当膜生物反应装置浸没于水中时，水从膜丝外壁进入膜丝内管到集水装置，最后流出。本实用新型所述的膜生物反应装置进行水处理时，所述的膜丝上端被主横杆“架”住，所述的“门”形框架的主横杆在保证膜丝具有自由抖动空间的同时又防止了膜丝在曝气时从上部滑出，大大提高了膜丝的过滤效率，并使污染物便于清除；而二立杆还对靠近边框的膜丝起到保护作用。
本实用新型可以作如下改进，所述的膜丝为中空纤维膜丝，在纵向上呈松弛状，且分为若干束，相邻两束膜丝间留有间隔。由于束状排布的膜丝呈绳状，使其强度大大增加，从而可更耐气体的冲刷。
本实用新型还可以作如下改进，所述的生物反应装置可以是自身设有曝气装置，所述的“门”形框架为中空结构，并形成一个封闭腔体，所述封闭腔体的外壁上可以设有至少一个进气口和多个曝气孔，使用时将进气口连接气泵，气体在所述的封闭腔体内流动，最终从曝气孔中排出，从而为膜生物反应装置提供氧气，同时利用气体压力去除污泥。曝气孔和进气口的具体布置方式可以根据使用的需要而自由设计。
所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，使用时可以是膜丝二端部在下的布置方式，相应地，树脂槽及集水装置也在下方；还可以是膜丝二端部在上的倒置方式来使用。
所述的曝气孔可以均匀分布在整个“门”形框架的整个外表面或局部外表面，即曝气孔分布在主横杆上或者同时也分布在二立杆上；所述的进气口可以设在“门”形框架的外表面的任何位置，可以设在立杆上，也可以设在主横杆上。
上述设计改变了膜生物反应装置与曝气装置相分离的传统模式，使其结构更加紧凑，工作效率更高，操作更便捷。
本实用新型可以作进一步改进，所述的“门”形框架的二立杆下部之间可以专门设有一个与“门”形框架的封闭腔体相连通的曝气管，所述的曝气管上设有多个小的曝气孔，在其中一个立杆侧壁上设有进气口，当在进气口上连接一个气泵就构成了曝气装置。
本实用新型还可以作如下改进，所述的“门”形框架的主横杆位于靠近二立杆远离树脂槽的另一端的位置，主横杆上垂直安装有若干个杆状分隔栏，分隔栏的一端沿远离膜丝方向竖直固定在主横杆上，并在主横杆上呈间隔排列，分隔栏和二立杆将主横杆分成若干个等大的区间，在每个区间内都排布有若干束膜丝。分隔栏的使用能更加有效防止各束膜丝之间相互缠绕，提高过滤效率，对膜丝的清洗去污也更加方便。
本实用新型可以作进一步改进，所述分隔栏向外伸出的另一端还可以固定装有与主横杆相平行的外横杆，外横杆的两端固定于“门”形框架的二立杆之间；外横杆、分隔栏的伸出端端部及二立杆的端部相平齐；所述的外横杆可以避免膜丝的自由端太长时滑出分隔栏，且与二立杆一起对整套膜丝起到保护作用。
所述的分隔栏可以是中空结构，也可以是实心结构。
所述的组成“门”形框架的二立杆、外横杆及主横杆均为管状结构，其横截面形状既可以是圆形，也可以根据实际需要设计成方形、三角形等几何形状。
所述的树脂槽中设有树脂层，构成树脂槽的底面，所述的膜丝端部伸入并浇铸固定于树脂层中，所述的集水装置可以是设有出水口的集水管，集水管上开有与树脂槽相适应的长条形的安装孔，树脂槽嵌装入安装孔内，与集水管固定相连，所述膜丝从树脂层的其中一面伸入，其伸出端的开口端面与树脂层的另一面相齐，即在同一水平面上，这样经处理后的水经膜丝端部开口流入集水管，最后经出水口流出。
所述的树脂槽与集水管或集水槽相粘接固定。
所述的“门”形框架的材料可以是金属，如不锈钢、铜、铝、铁等，也可以是塑料，如PVC、PP、ABS、PMMA等。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点(1).本实用新型所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置由于增设了“门”形框架，使其作为膜丝自由端有了一个支撑架，上方的主横杆及分隔栏避免其在水流冲击下相互缠绕且使膜丝具有一定的自由抖动空间，提高了过滤效率，且外横杆及立杆对靠近外围的膜丝起到保护作用，便于存储和运输等；(2).所述的膜丝上端被中横杆“架”住，这个设计使膜丝可实现膜丝的二端部位于同一侧的单端浇铸，简化了加工工艺；束状排布的膜丝呈绳状，提高了强度，便于清洗去污，延长使用寿命。
(3).所述的“门”形框架自带曝气结构可以设有专门的曝气管，曝气管上设有多个曝气孔，在立杆侧壁上设有进气口，在进气口上连接一个气泵就构成了曝气装置，改变了膜生物反应装置与曝气装置相分离的传统模式，结构紧凑，节约成本，工作效率更高，操作便捷。
图1是本实用新型实施例1的主视图图2是图1的A-A向剖视图图3是图1的B-B向剖视局部放大示意图图4是本实用新型实施例2的主视图图5是图4的C-C向剖视图图6是图4的D-D向剖视局部放大示意图图7是本实用新型实施例3的主视图具体实施方式
实施例1本实用新型所述的一种门形浸入式中空纤维膜生物反应装置的具体实施方式
如图1、图2、图3所示，整套膜生物反应装置为膜丝端部在下的布置方式，其包括“门”形框架、膜丝4、长形树脂槽8和集水管11，“门”形框架包括作为边框的二立杆3和固定在二立杆3之间的一个主横杆1，主横杆1与二立杆3相垂直，且靠近二立杆3上端；树脂槽8中设有树脂层9，构成树脂槽8的底面，“门”形框架的二立杆3的下端垂直浇铸固定在树脂槽8的树脂层9内；二立杆3向上伸出的端部之间固定装有与主横杆1相平行的外横杆2；外横杆2与二立杆3的端部的高度相平齐；膜丝4分为若干束，每束膜丝4均在中部跨过“门”形框架的主横杆1；膜丝4向下伸出的二端端部伸入并浇铸固定于同一个树脂槽8的树脂层9中，并交错排列，即膜丝4两端在“门”形框架正面的投影相错开，且膜丝4下端开口的端面与树脂层9的下表面相平齐；膜丝4呈松弛状，松弛度D一般可使膜丝4在1-10cm范围抖动，使附于膜丝4上的污泥及其他杂质13脱落而使膜丝4不受污染；所有膜丝4沿树脂槽8的长度方向排布，相邻两束膜丝4间留有间隔，呈帘状。集水管11上开有与树脂槽8相适应的长条形的安装孔，树脂槽8嵌装入安装孔内，并与集水管11相粘接固定；“门”形框架为中空结构，并形成一个封闭腔体，其中一立杆3上设有一个进气口5，二立杆3及主横杆1上设有均匀分布的多个小的曝气孔6。
将进气口5连接气泵，气体在所述的封闭腔体内流动，最终从曝气孔6中流出，从而为反应装置提供氧气。工作过程如下水由膜丝4外壁进入膜丝4内管，经处理后的水经膜丝4下端部流入集水管11，最后经出水口12流出。
实施例2图4、图5、图6所示的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置是本实用新型的实施例2，与上一个实施例所不同的是，“门”形框架的主横杆1上垂直安装有4个杆状分隔栏10，分隔栏10的下端竖直固定在主横杆1上，并在主横杆1上呈间隔排列，分隔栏10与二立杆3将主横杆1分成5个等大的区间，在每个区间内都排布有两束膜丝4；分隔栏10的上端固定在外横杆2上；“门”形框架的二立杆3下部之间设有一个与“门”形框架的封闭腔体相连通的曝气管7，所述的曝气管7上设有多个小的曝气孔6。工作过程与实施例1相同。
实施例3图7所示的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置是本实用新型的实施例3，与实施例1所不同的是，整套膜生物反应装置为膜丝4端部在上的布置方式，即集水管11在上方，主横杆1在下方，且仅在主横杆1上设有曝气孔6，且进气口5设在立杆3上靠近主横杆1的位置，工作过程如下水由膜丝4外壁进入膜丝4内管，经处理后的水经膜丝4上方端部流入集水管11，最后经出水口12流出。
权利要求1.一种门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，包括膜丝(4)、树脂槽(8)和集水装置，树脂槽(8)与集水装置相连，膜丝(4)的端部由长形的树脂槽(8)固定，并沿树脂槽(8)的长度方向排布，其特征在于本装置还具有一个“门”形框架，所述的“门”形框架包括作为边框的二个立杆(3)和固定在二立杆(3)之间的一个主横杆(1)，主横杆(1)与二立杆(3)相垂直；所述的“门”形框架的二立杆(3)的一端垂直安装在树脂槽(8)上；所述的膜丝(4)均在中部跨过“门”形框架的主横杆(1)，其两端均沿同一方向插入同一个树脂槽(8)中并固定；所述的膜丝(4)沿树脂槽(8)的长度方向呈帘状排布。
2.根据权利要求1所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述的膜丝(4)为中空纤维膜丝，在纵向上呈松弛状，且相邻两束膜丝(4)间留有间隔。
3.根据权利要求2所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述的生物反应装置自身设有曝气装置，所述的“门”形框架为中空结构，并形成一个封闭腔体，所述封闭腔体的外壁上可以设有至少一个进气口(5)和多个曝气孔(6)。
4.根据权利要求3所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述的反应装置为膜丝(4)二端部在上的倒置方式，树脂槽(8)及集水装置也在上方，曝气孔(6)分布在主横杆(1)上；所述的进气口(5)设在立杆(3)侧壁上。
5.根据权利要求3所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述的反应装置为膜丝(4)二端部在下的布置方式，树脂槽(8)及集水装置也在下方；所述的“门”形框架的二立杆(3)下部之间设有一个与“门”形框架的封闭腔体相连通的曝气管(7)，所述的曝气管(7)上设有多个小的曝气孔(6)，在其中一个立杆(3)侧壁上设有进气口(5)。
6.根据权利要求4或5所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述的“门”形框架的主横杆(1)位于靠近二立杆(3)远离树脂槽(8)的另一端的位置，主横杆(1)上垂直安装有若干个杆状分隔栏(10)，分隔栏(10)的一端沿远离膜丝(4)方向竖直固定在主横杆(1)上，并在主横杆(1)上呈间隔排列，分隔栏(10)和二立杆(3)将主横杆(1)分成若干个等大的区间，在每个区间内都排布有若干束膜丝(4)。
7.根据权利要求6所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述分隔栏(10)向外伸出的另一端固定装有与主横杆(1)相平行的外横杆(2)，外横杆(2)的两端固定于“门”形框架的二立杆(3)之间；外横杆(2)、分隔栏(10)的伸出端端部及二立杆(3)的端部相平齐。
8.根据权利要求7所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述的组成“门”形框架的二立杆(3)、外横杆(2)及主横杆(1)均为管状结构，其横截面形状是圆形。
9.根据权利要求8所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述的树脂槽(8)中设有树脂层(9)，构成树脂槽(8)的底面，所述的膜丝(4)端部伸入并浇铸固定于树脂层(9)中，所述的集水装置是设有出水口(12)的集水管(11)，集水管(11)上开有与树脂槽(8)相适应的长条形的安装孔，树脂槽(8)嵌装入安装孔内，与集水管(11)固定相连，所述膜丝(4)从树脂层(9)的其中一面伸入，其伸出端的开口端面与树脂层(9)的另一面相齐。
10.根据权利要求9所述的所述的门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，其特征在于所述的树脂槽(8)与集水管(11)相粘接固定。
专利摘要一种门形浸入式中空纤维膜生物反应装置，包括膜丝、树脂槽和集水装置，树脂槽与集水装置相连，膜丝的端部由长形的树脂槽固定，并沿树脂槽的长度方向排布，本装置还具有一个“门”形框架，所述的“门”形框架包括作为边框的二个立杆和固定在二立杆之间的一个主横杆，主横杆与二立杆相垂直；所述的“门”形框架的二立杆的一端垂直安装在树脂槽上；所述的膜丝均在中部跨过“门”形框架的主横杆，其两端均沿同一方向插入同一个树脂槽中并固定；所述的膜丝沿树脂槽的长度方向呈帘状排布。本实用新型由于增设了“门”形框架，使其作为膜丝的支撑架，大大增加膜丝强度及便于膜丝的清洗及储运等，结构简单而紧凑，降低了成本。
文档编号C02F3/10GK2880811SQ20062005507
公开日2007年3月21日 申请日期2006年2月17日 优先权日2006年2月17日
发明者葛海霖 申请人:广州美能材料科技有限公司