一种用于市政废水处理的节能型膜模组的制作方法

本发明涉及一种用于市政废水处理的节能型膜模组。

背景技术：

随着城市化和工业化进程的加快，市政废水的数量越来越多，污染越来越严重，处理也越来越难。市政废水主要来源于生活污水、工业废水及雨水等，其具有成分非常复杂，有机质含量高，污水浓度高，处理困难等特点。如何有效的处理市政废水，已成为城市发展及社会经济可持续发展的重要因素，膜分离技术由于其优良的性能在市政废水处理领域中的应用日益广泛。然而，由于市政废水的成分复杂，有机质含量高的特点，传统的膜模组在处理市政废水时易出现分离膜易污染、曝气成本高，占地面积大等缺点。帘式膜组件、曝气元件、产水元件等膜模组的结构对膜分离技术的抗污染性、运行成本等性能有着极其重要的作用。

现在常用的帘式膜组件的曝气方式为从膜组件的底部两侧曝气，这种曝气方式虽然可以一定程度的阻止污泥堆积在膜丝间，但由于气泡自动向上运动，在每两排膜丝间的底部位置气泡较少，污泥易沉积在该位置，进一步加快膜污染的速度。另外，由于从膜组件的底部两侧曝气，膜帘的外侧膜丝部分受到的清洗力度较大，使污染物易脱落在两帘膜丝之间，膜组件内的污染物偏大，膜丝更易污染。为防止膜丝污染，膜组器运行过程中需要大量曝气，但曝气量大必然会导致膜分离运行成本高。

水处理池的占地面积越大，废水处理成本越高。由于传统膜组器结构的限制，只能在废水处理池中放置一层传统的膜组器，废水处理池占地面积较大，废水处理成本相对较高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于市政废水处理的节能型膜模组。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于市政废水处理的节能型膜模组，其包括具有容纳空间的膜盒和设置在所述膜盒内的多个处理单元，所述处理单元包括设置所述膜盒内的曝气管组、产水管组，以及固定设置在所述产水管组上的多个膜组件，所述膜组件为帘式膜组件，其包括竖直排布呈两排帘状的多根中空纤维膜丝，以及固定所述中空纤维膜丝的固定件，所述曝气管组包括曝气管道和多个与所述曝气管道相连通的曝气孔，所述曝气孔设置在两排所述中空纤维膜丝之间的空间的下部。

优选地，所述曝气孔设置有多个，均匀排布在两排所述中空纤维膜丝之间。

优选地，所述曝气孔的开口竖直向上，所述曝气孔的开口形状为椭圆形。

进一步优选地，所述曝气孔的椭圆的长轴平行于所述中空纤维膜丝的排布方向。

进一步优选地，所述曝气孔的椭圆的短轴长度为两排所述中空纤维膜丝之间的距离的0.1-1倍。

优选地，所述曝气管组包括设置在所述膜盒侧壁的曝气总管、与所述曝气总管相连通并向所述膜组件的下方延伸的曝气管和与所述曝气管相连通且端部设置有曝气孔的曝气支管，所述产水管组包括连接所述膜组件上端部的上产水管、连接所述膜组件下端部的下产水管和分别连接所述上产水管、所述上产水管的产水总管。

进一步优选地，所述曝气支管的截面形状与所述曝气孔的形状相同。

进一步优选地，所述曝气支管自下而上贯穿所述下产水管设置，所述曝气支管端部的曝气孔位于所述下产水管的上部。

优选地，所述处理单元与所述膜盒可拆卸连接，所述膜盒侧壁设置有卡设所述处理单元的卡槽。

优选地，所述膜盒为上下开口的矩形通道，所述膜盒层叠设置有多个。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明公开的膜模组的曝气孔在帘式膜组件的底端上面，均匀分布在每两帘膜丝之间，曝气时气泡从两帘膜丝之间的底部开始向上爆破，使整根膜丝从底到端都能得到充分抖动，不易沉积污泥，抗污染性更好，使膜丝保持长期、高效的分离性能。其次，气泡从两帘膜丝间的底部向上开始爆破，使污染物易抖落在膜帘外部，污染物不易沉积在两帘膜丝间的底部，膜组件范围内的污染物浓度会更低，减缓膜组件的污染速度，抗污染性能更好。第三，本发明的曝气孔为长轴在两帘膜丝的中间线上的椭圆形曝气孔，由于表面张力的作用，气泡从曝气孔爆出后在水平方向上趋于形成圆形，但曝气孔为椭圆形，所以气泡曝出后会自动沿曝气孔短轴的方向膨胀，即向两帘膜丝的方向膨胀，气泡接触膜丝后爆破，清洁膜丝表面，加大膜丝的抖动力度，相比于相同曝气量的传统圆形曝气孔，椭圆形曝气孔曝出的气泡对膜丝的清洁力度更大，膜模组的抗污染性更好。第四，由于曝气孔为椭圆形，通过调整曝气孔的长轴、短轴尺寸，可以获得尺寸大于两帘膜丝间距的刚曝出气泡，气泡在膜丝底部迅速爆破，对膜丝的清洁力度更大，也使膜丝的抖动力度增大，抗污染性更好。

、由于膜盒的存在，曝气孔曝出的气泡会集中在膜盒内，并自下而上运动，这样气泡之间、气泡与膜丝之间的碰撞机率都会增大。气泡相互碰撞易形成大气泡，所以膜丝接触大气泡的机率也相应增大，而大气泡对膜丝的清洁力度更大。最后致使气泡对膜丝的清洁次数、清洁力度都增大，减缓了膜丝的污染速度，增加了膜组器的抗污染性。同样曝气量时，本发明一种用于市政废水处理的节能型膜模组的清洁力更好，抗污染性更强，同样清洁度时，本发明一种用于市政废水处理的节能型膜模组的所需的曝气量更少，更加节能。

、当废水处理池占地面积不足时，可以在一层膜组器的上面衔接另一层膜组器，节省废水处理池占地面积，更加节能。同时，上层膜盒与下层膜盒无缝衔接，下层膜盒内的气泡会自下而上进入上层膜盒，对上层膜盒内的膜丝进行抖动、清洁，上层膜盒内的膜丝无需单独进行曝气或只需进行少量曝气，这样可以节省大量的曝气成本，比传统的膜组器更加节能。

、本发明公开的膜盒结构相对简单，其尺寸和形状可以根据需要简易改动。帘式膜组件、产水管、曝气小支管、曝气管组成一体的小膜组，可以直接嵌入膜盒内，组装简易。小膜组的尺寸可以根据需要及膜盒形状、尺寸进行设计。所以一种用于市政废水处理的节能型膜模组的使用不受膜池的形状及尺寸的限制，可以充分利用膜池的空间，节约废水处理池占地面积，比传统膜组器更加节能。

附图说明

图1为本发明的俯视剖视示意图；

图2为附图1的局部c的放大示意图；

图3为本发明的a-a剖视示意图；

图4为本发明的b-b剖视示意图。

以上附图中：1、膜盒；21、中空纤维膜丝；22、上固定端头；23、下固定端头；31、曝气总管；32、曝气管；33、曝气支管；34、曝气孔；41、上产水管；42、下产水管；43、产水总管。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述：

参见附图1-3所示，一种用于市政废水处理的节能型膜模组，其包括具有容纳空间的膜盒1和设置在膜盒1内的多个处理单元，处理单元包括设置膜盒1内的曝气管32组、产水管组，以及固定设置在产水管组上的多个膜组件，膜组件为帘式膜组件，其包括竖直排布呈两排帘状的多根中空纤维膜丝21，以及固定中空纤维膜丝21的固定件，曝气管32组包括曝气管32和多个与曝气管32相连通的曝气孔34，曝气孔34设置在两排中空纤维膜丝21之间的空间的下部。

曝气孔34设置有多个，均匀排布在两排中空纤维膜丝21之间。

曝气孔34的开口竖直向上，曝气孔34的开口形状为椭圆形。曝气孔34的椭圆的长轴平行于中空纤维膜丝21的排布方向。其中，曝气孔34的椭圆的短轴长度为两排中空纤维膜丝21之间的距离的0.1-1倍，优选为0.4-0.95倍。

曝气管32组包括设置在膜盒1侧壁的曝气总管31、与曝气总管31相连通并向膜组件的下方延伸的曝气管32和与曝气管32相连通且端部设置有曝气孔34的曝气支管33，产水管组包括连接膜组件上端部的上产水管41、连接膜组件下端部的下产水管42和分别连接上产水管41、上产水管41的产水总管43，本实施例中，固定件为分别将中空纤维膜丝21的上下端与上产水管41、下产水管42固定连接的上固定端头22、下固定端头23。再其他实施例中，也可以采用中空纤维膜丝21的下端与下固定端头23相固定，中空纤维膜丝21的上端自由的方式安装中空纤维膜丝21，以增加中空纤维膜丝21的抖动，提升其抗污染性能。

本实施例中，曝气支管33的截面形状与曝气孔34的形状相同均为椭圆形，曝气支管33自下而上贯穿下产水管42设置，曝气支管33端部的曝气孔34位于下产水管42的上部。其中，曝气支管33的管径为产水管径的0.1-0.98倍，优选为0.1-0.6倍。

膜盒1为上下开口的矩形通道，以方便集中曝气，处理单元与膜盒1可拆卸连接，膜盒1层叠设置有多个。

本发明一种用于市政废水处理的节能型膜模组，它的组装方法包括如下步骤：

1)首先将中空纤维膜丝21分成两帘中空纤维膜帘，将中空纤维膜帘的上端浇铸在上固定端头22内，然后将中空纤维膜帘的下端浇铸在下固定端头23内，然后分别切除上、下固定端头（22、23）的最端部，将上、下固定端头（22、23）与上、下产水管（41、42）连接。

）将曝气支管33贯穿下产水管42上的安装孔，并将曝气支管33和下产水管42密封粘接成一体。

）将曝气支管33的上端涂抹胶后插入下固定端头23的曝气管32孔内，同时将下固定端头23嵌入下产水管42内，并用胶水将下固定端头23和下产水管42密封粘接成一体。

将曝气支管33的下端连接曝气管32，并密封粘接好二者的连接处。此时膜组件、曝气支管33、下产水管42、上产水管41、曝气管32已经组装成一体的小膜组。

）在膜盒1的四壁上端分别粘接或者焊接数个短凹槽，凹槽的槽宽及槽深根据膜盒1的壁厚及尺寸确定，以方便另一膜盒1直接嵌入为准。凹槽间距优选为1m，凹槽长度优选为10cm。

将产水总管43和曝气总管31组装在膜盒1内，产水总管43和曝气总管31分别有一端穿出膜盒1与外界管道相连。

将小膜组嵌入膜盒1内，将上产水管41、下产水管42的一端分别嵌入膜盒1上的封闭固定件上，将上产水管41、下产水管42的另一端分别粘合或者焊接在产水总管43上。将曝气管32的一端嵌入膜盒1上的封闭固定件上，将曝气管32的另一端粘合或者焊接在曝气总管31上。然后依次将其他小膜组嵌入组装在膜盒1内，则一个完整的节能抗污染膜模组a制备完成。

）依次按步骤1-7再制作另一个节能抗污染膜模组b（图中未表示）。

）在膜池内安装使用时，可以将节能抗污染膜模组b垒积在节能抗污染膜模组a的上面，并用钢架等材料将a、b膜模组固定在膜池内。一种用于市政废水处理的节能型膜模组的制备完成。

本发明一种用于市政废水处理的节能型膜模组，它运行时有如下现象及优点：

产水通过中空纤维膜丝21的内部进入上产水管41和下产水管42，然后集中于产水总管43，最后排到膜盒1以外的产水管件

气流从曝气总管31进入小膜组的曝气管32，然后进入曝气支管33，最后通过椭圆形曝气孔34曝出。这种曝气设计有如下特点及优点：首先，由于表面张力的作用，从椭圆形曝气孔34曝出的椭圆形气泡迅速在曝气孔34的长轴a方向收缩，但在短轴b方向膨胀，触碰中空纤维膜丝21后爆破为小气泡，爆破过程中对中空纤维膜丝21表面进行冲刷，清洗膜丝。气泡继续向上及向外扩散，对膜丝起到持续冲洗作用。其次，由于曝气孔34为椭圆形，通过调整曝气孔34的长轴、短轴尺寸，可以获得尺寸大于两帘膜丝间距的刚曝出气泡，气泡在膜丝底部迅速爆破，对膜丝的清洁力度更大，也使膜丝的抖动力度增大，抗污染性更好。另外，由于曝气从两帘膜丝之间的底部椭圆形曝气孔34曝出，膜丝底部受到的剪切力较大，使膜丝抖动幅度较大，污染物易从膜丝表面脱落。并且，由于曝气从两帘膜丝之间的底部椭圆形曝气孔34曝出，靠近两帘膜之间的中间线的膜丝部分受到的剪切力偏大，使污染物易脱落在膜帘的外侧，进一步脱落在膜组件外，使膜组件内的污染物浓度偏低，使膜丝可以保持持续高效的分离功能。

由于膜盒1的存在，曝气孔34曝出的气泡会集中在膜盒1内，并自下而上运动，这样气泡之间、气泡与膜丝之间的碰撞机率都会大大增大。气泡相互碰撞易形成大气泡，所以膜丝接触大气泡的机率也相应增大，而大气泡对膜丝的清洁力度更大。最后导致气泡对膜丝的清洁次数、清洁力度都增大，减缓了膜丝的污染速度，增加了膜模组的抗污染性。

由于膜盒1的存在，膜模组b可以垒积在膜模组a的上方，大大节省了占地面积，且膜模组b可利膜模组a的气泡进行曝气，不需要单独曝气，大大节省了曝气成本，所以膜盒1的设计可以极大地节省了水处理占地成本和曝气成本。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。