专利名称：内曝气中空纤维膜生物载体模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物膜法水处理工艺技术，属于废水处理技术领域。
背景技术：
目前生物膜法废水处理工艺技术按微生物与废水的接触方式主要分为生物滤池和生物转盘两种工艺技术。但生物滤池的不足之处在于滤床体积大，占地多，运行中常产生堵塞、灰蝇和异臭。生物转盘的不足之处在于转盘材较贵，投资大，加之因为无通风设备，转盘的供氧依靠盘面的生物膜接触大气，这样，废水中挥发性物质将会产生污染；再则，生物转盘的性能受环境气温及其它因素影响较大，所以在北方设置生物转盘时，一般置于室内，并采取一定的保温措施，如建于室外的生物转盘都还需加设雨棚，防止雨水淋洗以使生物膜脱落。
发明内容本发明的目的在于提供一种标准化的、适于批量生产的新型内曝气中空纤维生物膜载体模块。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块，采用疏水材质的中空纤维膜及其集合部件制作而成。内曝气中空纤维膜生物载体模块包括一定数量的中空纤维膜和一定数量的实心纤维，它们呈帘状，平行且间隔排列，两端分别用树脂封装在集合部件上。所述的中空纤维膜是指用有机材料制成的多孔的中空纤维，它具有疏水的特性，其周壁上有数量众多的微孔，气体能够通过中空纤维周壁上的微孔由周壁的一侧向另一侧渗透。应用时，将内曝气中空纤维膜生物载体模块置于生物培养池中，通过布气管把空气分配到内曝气中空纤维膜生物载体模块上的中空纤维膜的内腔，空气从中空纤维膜的一端引入，从另一端引出，在空气流过中空纤维膜内腔的过程中，空气中的氧气透过中空纤维膜周壁上的微孔由内而外渗透进入中空纤维膜的外侧，从而使中空纤维膜的外表面上的生长的生物膜获得氧气，形成好氧生物膜，好氧生物膜通过新陈代谢作用把污水中的含碳有机物氧化分解，同时把有机氮和氨氮转化为硝态氮，并把新陈代谢的产物释放到水中；实心纤维上附着的生物膜由于得不到氧气，形成厌氧生物膜；厌氧生物膜把污水中的大分子有机物转化为有机酸等较小分子量的有机物，有利于其他微生物利用这些有机物；随着生物膜的生长，中空纤维膜外表面上的生物膜越来越厚，消耗氧气的速率越来越快，直到其消耗氧气的速率超过中空纤维内腔里的空气中的氧气透过微孔向外渗透的速率，这样就使得生物膜的表层(与中空纤维膜外表面相对应)缺氧，形成一定厚度的缺氧生物膜。缺氧生物膜从水中吸收硝态氮并把它们转化为氮气，从而把这部分氮元素从水中去除。这样，在同一个生物培养池内同时培养出好养生物膜、缺氧生物膜和厌氧生物膜，使得污水中的有机物和氨氮得到去除，并且达到节能的目的。本发明所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块，它包括载体兀件(I)、上布气管
(2)、下集气管(3)、支撑管(4)、进气口(5)、吹扫口(6)、药洗连接口(7)和药液回流口(8)。所述的载体元件(I)是由弧形固定卡(101)、布气腔部件(102)、纤维模块(103)组装而成。所述的布气腔部件(102)的构造为T形蒂托，其底部为U形敞口空腔，且底部的外边沿有若干个固定螺栓台；它的上部为弧形固定卡托，且圆形管嘴(102a)穿过上部弧形固定卡托的中央与U形敞口腔相通，当与纤维模块(103)组装一起时，形成布气空腔(104)。所述的纤维模块(103)包括封装槽(103a)、封装树脂(103b)、中空纤维(103d)和实心纤维(103e)。所述的封装槽(103a)是一个与布气腔部件(102)底部相匹配的环状空腔，空腔内壁有一周凸筋(103c)，且封装槽(103a) —端的边沿有与布气腔部件(102)底部的外边沿相匹配的若干个固定螺栓台，纤维模块(103)是这样构成的，由若干根长度相当的中空纤维(103d)和实心纤维(103e)呈帘状平行且间隔排列，其两端分别用封装树脂(103b) —次性封装在封装槽(103a)之内，待封装树脂(103b)固化后，用专用工具把封装槽(103a)端面的封装树脂(103b)切割平整，并且使得封装在其上的中空纤维(103d)两端的内腔暴露出来。载体元件(I)的组装是由布气腔部件(102)与纤维模块(103)间垫一密封垫，且由螺栓连接固定。所述的上布气管(2)和下集气管(3)的外径是与载体元件(I)的弧形固定卡(101)与布气腔部件(102)上的弧形固定卡托所构成的内圆的尺寸相匹配，长度取决于其上要安装的载 体元件(I)的数量。在所述的上布气管(2)和下集气管(3)的两根管壁上沿长度方向等距打一列孔，孔的间距大于载体元件(I)的厚度，所开孔的尺寸与布气腔部件(102)上的圆形管嘴(102a)的尺寸相匹配，开孔的数量等于其上要安装的载体元件(I)的数量。进气口(5)和药液回流口(8)分别位于上布气管(2)的两端，吹扫口(6)和药洗连接口(7)分别位于下集水管(3)的两端。通过两根支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)构成内曝气中空纤维膜生物载体模块的组装框架，且支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)不相通。也就是说，由上布气管(2)、载体元件(I)上的中空纤维(103d)内腔和下集水管(3)形成通路。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块是通过下述技术方案实现的第一步，将上布气管(2)、下集气管(3)与两根支撑管(4)制成矩形框架；第二步，将弧形固定卡(101)自上而下环抱上布气管(2);再将载体元件(I)上的圆形管嘴(102a)套上O型密封环，插入上布气管(2)的一个开孔内，然后用螺栓将弧形固定卡(101)与布气腔部件(102)上的弧形固定卡托紧固；并以上述相通的步骤，将载体元件(I)的另一端安装到下集气管(3)上，制成一个内曝气中空纤维膜生物载体模块。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块的特征在于，载体元件(I)的中空纤维(103d)和实心纤维(103e)呈帘状平行且间隔排列。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块的特征在于，纤维模块(103)全部由中空纤维(103d)呈帘状平行封装，在封装槽(103a)之内的中空纤维(103d)暴露内腔和不暴露的内腔以行为单位呈列间隔排列。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块的特征在于，由上布气管(2)、载体元件
(I)上的中空纤维(103d)的内腔和下集水管(3)形成通路。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块的特征在于，进气口(5)和药液回流口(8)分别位于上布气管(2)的两端，吹扫口(6)和药洗连接口(7)分别位于下集水管(3)的两端。通过两根支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)构成内曝气中空纤维膜生物载体模块的组装框架，且支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)不相通。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块的特征在于，载体元件(I)上的中空纤维(103d)是由有机材料制成的具有疏水性能的中空纤维多孔膜，其微孔的大小为I微米以下，中空纤维(103d)的外径为O. 3 3mm ;实心纤维(103e)的直径为I 10mm。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块的特征在于，内曝气中空纤维膜生物载体模块的组合形式是载体元件(I)为单排串联模式或载体元件(I)为双排并列模式。内曝气中空纤维膜生物载体模块的优点在于,提供了一种标准化的、适于批量生产的新型内曝气中空纤维膜生物载体模块元件，且依据处理能力的需求将内曝气中空纤维生物膜载体元件任意组装成模块；在同一生化反应池内即可实现硝化反应和反硝化反应，生物膜模块的比表面积大，减少生化池的占地面积；在实际应用中不但适用于新建生物膜池，也适于现有生物膜池的改造。
附图I :载体元件(I)结构示意图。附图2 :是图I中A-A的剖面图。附图3 :单排串联内曝气中空纤维膜生物载体模块结构示意图。附图4 :双排并列内曝气中空纤维膜生物载体模块单元结构示意图。标注说明1_载体元件；2_上布气管；3_下集气管；4_支撑管；5_进气口 ；6-吹扫口 ；7_药洗连接口 ；8_药液回流口 ；101-弧形固定卡；102-布气腔部件；102a-圆形管嘴；103-纤维模块；103a-封装槽；103b-封装树脂；103c_凸筋；103d_中空纤维；103e_实心纤维；104_布气空腔。
具体实施方式
实施例1本实施例描述了一种内曝气中空纤维膜生物载体模块。本实施例所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块，它包括载体元件(I)、上布气管(2)、下集气管(3)、支撑管(4)、进气口(5)、吹扫口(6)、药洗连接口(7)和药液回流口(8)。所述的载体元件⑴是由弧形固定卡(101)、布气腔部件(102)、纤维模块(103)组装而成。所述的布气腔部件(102)的构造为T形蒂托，其底部为U形敞口空腔，且底部的外边沿有若干个固定螺栓台；它的上部为弧形固定卡托，且圆形管嘴(102a)穿过上部弧形固定卡托的中央与U形敞口腔相通，当与纤维模块(103)组装一起时，形成布气空腔(104)。所述的纤维模块(103)包括封装槽(103a)、封装树脂(103b)、中空纤维(103d)和实心纤维(103e)。所述的封装槽(103a)是一个与布气腔部件(102)底部相匹配的环状空腔，空腔内壁有一周凸筋(103c)，且封装槽(103a) 一端的边沿有与布气腔部件(102)底部的外边沿相匹配的若干个固定螺栓台，纤维模块(103)是这样构成的，由若干根长度相当的中空纤维(103d)和实心纤维(103e)呈帘状平行且间隔排列，其两端分别用封装树脂(103b) —次性封装在封装槽(103a)之内，待封装树脂(103b)固化后，用专用工具把封装槽(103a)端面的封装树脂(103b)切割平整，并且使得封装在其上的中空纤维(103d)两端的内腔暴露出来。载体元件(I)的组装是由布气腔部件(102)与纤维模块(103)间垫一密封垫，且由螺栓连接固定。所述的上布气管(2)和下集气管(3)的外径是与载体元件(I)的弧形固定卡(101)与布气腔部件(102)上的弧形固定卡托所构成的内圆的尺寸相匹配，长度取决于其上要安装的载体元件(I)的数量。在所述的上布气管(2)和下集气管(3)的两根管壁上沿长度方向等距打一列孔，孔的间距大于载体元件(I)的厚度，所开孔的尺寸与布气腔部件(102)上的圆形管嘴(102a)的尺寸相匹配，开孔的数量等于其上要安装的载体元件(I)的数量。进气口(5)和药液回流口(8)分别位于上布气管(2)的两端，吹扫口(6)和药洗连接口(7)分别位于下集水管(3)的两端。通过两根支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)构成内曝气中空纤维膜生物载体模块的组装框架，且支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)不相通。也就是说，由上布气管(2)与载体元件(I)上的中空纤维(103d)的内腔和下集水管(3)形成通路。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块是通过下述技术方案实现的第一步，将上布气管(2)、下集气管(3)与两根支撑管(4)制成矩形框架；第二步，将弧形固定卡(101)自上而下环抱上布气管(2);再将载体元件(I)上的圆形管嘴(102a)套上O型密封环，插入上布气管(2)的一个开孔内，然后用螺栓将弧形固定卡(101)与布气腔部件(102)上的弧形固定卡托紧固；并以上述相通的步骤，将载体元件(I)的另一 端安装到下集气管(3)上。再按上述的步骤将其余的载体元件(I)分别安装到矩形框架上，构成一个内曝气中空纤维膜生物载体模块。实施例2 本实施例描述了一种内曝气中空纤维膜生物载体模块。它包括载体兀件(I)、上布气管(2)、下集气管(3)、支撑管(4)、进气口(5)、吹扫口(6)、药洗连接口(7)和药液回流口
(8)。所述的载体元件(I)是由弧形固定卡(101)、布气腔部件(102)、纤维模块(103)组装而成。它的布气腔部件(102)的构造为T形蒂托，其底部环状部位有U形敞口空腔，且底部环状部位的边沿有若干个固定螺栓台；它的上部为弧形固定卡托，且圆形管嘴(102a)穿过上部为弧形固定卡托的中央与U形开口腔相通，当与纤维模块(103)组装一起时，形成布气空腔(104)。纤维模块(103)全部由若干根长度相当且呈帘状平行排列的中空纤维(103d)构成，其两端分别用封装树脂(103b) —次性封装在封装槽(103a)之内，待封装树脂(103b)固化后，用类似梳子式的专用工具把封装槽(103a)端面的封装树脂(103b)切割，被切割到的封装中空纤维(103d) —端的内腔暴露出来，而未切割到的封装中空纤维(103d)的一端被封堵，从而形成被切割到的封装中空纤维(103d)内腔会暴露出来形成通路，而未被切割到的封装中空纤维(103d)内腔会堵死形成闭路，致使纤维模块(103)上的通路中空纤维(103d)形成好氧菌膜附着体，闭路中空纤维(103d)形成厌氧菌膜的附着体。载体元件(I)的组装是由布气腔部件(102)与纤维模块(103)间垫一密封垫，且由螺栓连接固定。所述的上布气管(2)和下集气管(3)的外径是与载体元件(I)的弧形固定卡(101)与布气腔部件(102)上的弧形固定卡托所构成的内圆的尺寸相匹配，长度取决于其上要安装的载体元件(I)的数量。在所述的上布气管(2)和下集气管(3)的两根管壁上沿长度方向等距打一列孔，孔的间距大于载体元件(I)的厚度，所开孔的尺寸与布气腔部件(102)上的圆形管嘴(102a)的尺寸相匹配，开孔的数量等于其上要安装的载体元件(I)的数量。进气口
(5)和药液回流口(8)分别位于上布气管(2)的两端，吹扫口(6)和药洗连接口(7)分别位于下集水管(3)的两端。通过两根支撑管(4)与布气管(2)和下集气管(3)构成内曝气中空纤维膜生物载体模块的组装框架，且支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)不相通。也就是说，由载体元件(I)中的封装槽(103a)内的封装树脂(103b)被切割到的封装空纤维膜丝(103d) —端的内腔会暴露出来，并与上布气管(2)和下集水管(3)形成通路，而未切割到的封装空纤维膜丝(103d) —端被封堵，从而与上布气管(2)和下集水管(3)形成闭路，致使载体元件(I)中的中空纤维(103d)分成好氧菌膜与厌氧菌膜的不同附着载体。所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块是通过下述技术方案实现的第一步，将上布气管(2)、下集气管(3)与两根支撑管(4)制成矩形框架；第二步，将弧形固定卡(101)自上而下环抱上布气管(2);再将载体元件(I)上的圆形管嘴(102a)套上O型密封环，插入上布气管(2)的一个开孔内，然后用螺栓将弧形固定卡(101)与布气腔部件(102)上的弧形固定卡托紧固；并以上述相通的步骤，将载体元件(I)的另一端安装到下集气管(3)上。再按上述的步骤将其余的载体元件(I)分别安装到矩形框架上，构成一个内曝气中空纤维膜生物载体模块。实施例3 本实施例描述了内曝气中空纤维膜生物载体模块呈双排并列模式构成一个模块单元的实施例。实现技术方案是，第一步，先用两根上布气管(2)与其同等径的2个三通和4 个弯头及所需管件制作成矩形布气环路，矩形布气环路上两个三通口一个做为进气口(5)另一个做为药液回流口(8);其次，用两根下集气管(3)与其等径的2个三通和4个弯头及所需管件，制作成与矩形布气环路尺寸相等的矩形环路，矩形环路上两个三通口一个做为吹扫口(6)另一个做为药洗连接口(7);然后，用两根支撑管(4)分别与矩形环路相接，构成载体元件(I)的膜块单元框架。第二步，在两根上布气管(2)和两根下集气管(3)的管壁上沿长度方向等距打一列孔，孔的间距大于载体元件(I)的厚度，所开孔的尺寸与布气腔部件(102)上的圆形管嘴(102a)的尺寸相匹配，开孔的数量等于其上要安装的载体元件
(I)的数量。第三步，将弧形固定卡(101)自上而下环抱上布气管(2);再将载体元件(I)上的圆形管嘴(102a)套上O型密封环后，插入上布气管(2)的一个开孔内，然后用螺栓将弧形固定卡(101)与布气腔部件(102)上的弧形固定卡托紧固。以上述相同的步骤将其他所需的载体元件(I)安装到膜块单元框架上。由此构成内曝气中空纤维膜生物载体模块呈双排并列模式构成的一个模块单元。
权利要求1.内曝气中空纤维膜生物载体模块，它包括载体元件(I)、上布气管(2)、下集气管(3)、支撑管(4)、进气口(5)、吹扫口(6)、药洗连接口(7)和药液回流口⑶；其特征在于进气口(5)和药液回流口⑶分别位于上布气管⑵的两端，吹扫口(6)和药洗连接口(7)分别位于下集水管(3)的两端，通过两根支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)构成内曝气中空纤维生物膜载体模块的组装框架，且支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)不相通。
2.如权利要求I所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块，其特征在于载体元件(I)的中空纤维(103d)和实心纤维(103e)呈帘状平行且间隔排列。
3.如权利要求I所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块，其特征在于纤维模块(103)全部由中空纤维(103d)呈帘状平行封装，在封装槽(103a)之内的中空纤维(103d)暴露内腔和不暴露的内腔以行为单位呈列间隔排列。
4.如权利要求I所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块，其特征在于由上布气管(2)、载体元件(I)上的中空纤维(103d)的内腔和下集水管(3)形成通路。
5.如权利要求2所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块，所述的载体元件(I)的中空纤维(103d)和实心纤维(103e)呈帘状平行且间隔排列，其特征在于载体元件(I)上的中空纤维(103d)是由有机材料制成的具有疏水性能的中空纤维多孔膜，其微孔的大小为I微米以下，中空纤维(103d)的外径为O. 3 3mm ;实心纤维(103e)的直径为I 10mm。
6.如权利要求I所述的内曝气中空纤维膜生物载体模块，其特征在于内曝气中空纤维膜生物载体模块的组合形式是载体元件(I)为单排串联模式或载体元件(I)为双排并列模式。
专利摘要内曝气中空纤维膜生物载体模块，它包括载体元件(1)、上布气管(2)、下集气管(3)、支撑管(4)、进气口(5)、吹扫口(6)、药洗连接口(7)和药液回流口(8)；其特征在于进气口(5)和药液回流口(8)分别位于上布气管(2)的两端，吹扫口(6)和药洗连接口(7)分别位于下集水管(3)的两端，通过两根支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)构成内曝气中空纤维生物膜载体模块的组装框架，且支撑管(4)与上布气管(2)和下集气管(3)不相通。它可依据处理能力的需求将内曝气中空纤维生物膜载体元件任意组装成模块；在同一生化反应池内即可实现硝化反应和反硝化反应，生物膜模块的比表面积大，减少生化池的占地面积；在实际应用中不但适用于新建生物膜池，也适于现有生物膜池的改造。其优点在于，提供了一种标准化的、适于批量生产的新型内曝气中空纤维生物膜载体元件。
文档编号C02F3/34GK202542950SQ20122001326
公开日2012年11月21日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者梁瑞杰, 靳志军 申请人:北京海思清膜科技有限公司