申请日2014.11.04
公开(公告)日2015.03.04
IPC分类号C02F1/44; B01D63/02
摘要
本实用新型公开了一种水处理用膜分离设备，包括：具有下端头和中空纤维膜束的中空纤维帘式膜组件、支撑下端头的底座和与中空纤维帘式膜组件的产水口相连通的集水装置;中空纤维膜束竖直排列，相邻两个中空纤维帘式膜组件之间有间隙，在间隙之间设置具有布气孔的布气装置，布气装置与提供气流的曝气装置相连通，布气孔朝向中空纤维膜束靠近下端头的根部。布气装置设置在相邻两个中空纤维帘式膜组件之间，布气孔的孔口朝向中空纤维膜束的根部，孔口与膜束根部之间的距离较短，且二者之间没有阻挡物，以较小的曝气流量就可以有效避免膜丝根部积泥现象，提高膜分离设备的抗污染能力，并显著提高膜组件的有效利用率以及膜分离设备产水能力的稳定性。
权利要求书
1.一种水处理用膜分离设备，包括：具有下端头(12)和中空纤维膜束 (11)的中空纤维帘式膜组件(1)、用于支撑所述下端头(12)的下端面的 底座(2)和与所述中空纤维帘式膜组件(1)的产水口相连通的集水装置， 其特征在于，所述中空纤维膜束(11)竖直排列，相邻两个所述中空纤维帘 式膜组件(1)之间具有间隙，在所述间隙内设置有具有布气孔(4)的布气 装置(3)，所述布气装置(3)与提供气流的曝气装置相连通，所述布气装 置(3)的布气孔(4)孔口朝向所述中空纤维膜束(11)靠近所述下端头(12) 的根部，相邻两个所述中空纤维帘式膜组件(1)的下端头(12)之间的净距 大于所述布气装置(3)横断面上的最大宽度;所述布气装置(3)的布气孔 (4)所在位置的高度不低于所述下端头(12)的下端面。
2.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述下端 头(12)为浇铸型下端头，所述布气装置(3)的布气孔(4)的孔口与所述 下端头(12)的浇铸端面之间的距离不大于50mm。
3.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述布气 装置(3)的布气孔(4)的孔口到所述中空纤维膜束(11)根部的距离不大 于40mm。
4.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，相邻两个 所述中空纤维帘式膜组件(1)之间的中心间距不大于80mm。
5.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，每个所述 中空纤维帘式膜组件(1)的厚度均不大于60mm。
6.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，相邻两个 所述中空纤维帘式膜组件(1)的下端头(12)之间的净距为5～60mm。
7.根据权利要求1所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述布气 装置(3)为穿孔管。
8.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿孔 管包括：
用于与所述曝气装置相连，且平行于所述下端头(12)的水平管(31)， 所述水平管(31)高于所述下端头(12)，所述布气孔(4)开设在所述水平 管(31)靠近所述中空纤维帘式膜组件(1)的侧边。
9.根据权利要求8所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述水平 管(31)与所述曝气装置通过与所述水平管(31)垂直相连的竖直管(32) 相连。
10.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿 孔管的两侧均设置有多个所述布气孔(4)，且所述穿孔管两侧的所述布气孔 (4)关于所述穿孔管的轴线对称布置。
11.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿 孔管上的所述布气孔(4)的大小均相同，且为直径是1mm-8mm的圆孔。
12.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿 孔管上的所述布气孔(4)的孔口面积由所述穿孔管的中间向端部逐渐减小。
13.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿 孔管上相邻的布气孔(4)之间的间距不大于100mm。
14.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿 孔管为横截面为圆环形的圆形直管，且所述穿孔管的外径为5-50mm。
15.根据权利要求7所述的水处理用膜分离设备，其特征在于，所述穿 孔管为横截面为长方形的矩形直管，且长方形的短边平行于水平面，并且长 度为5-50mm。
16.根据权利要求14或15所述的水处理用膜分离设备，其特征在于， 所述中空纤维帘式膜组件(1)和所述布气装置(3)都均匀排列，并且所述 水平管(31)的轴线与相邻两个所述中空纤维帘式膜组件(1)的下端头(12) 的中心线等距。
说明书
一种水处理用膜分离设备
技术领域
本实用新型涉及水处理技术领域，更具体的说，是涉及一种水处理用膜 分离设备。
背景技术
近年来由于膜科学与技术的发展以及水处理技术的更新换代，膜分离技 术和采用膜分离技术的膜分离设备越来越多地应用于水处理领域。
在平板膜、管式膜以及中空纤维膜等几种膜元件形式当中，中空纤维膜 因为装填密度大、成本低而得到了广泛的应用。但现有中空纤维膜组件均普 遍存在一个问题：中空纤维膜丝根部积泥现象严重，而且一旦形成积泥又很 不容易清除，这样降低了膜组件过滤的有效面积和过滤的均匀性，膜丝根部 膜污染的继续发展和蔓延又会进一步加剧过滤的不均匀性和有效过滤面积的 丧失，最终缩短整个膜组件的使用寿命。
在现有技术中，目前市场上利用中空纤维膜组件的膜分离设备在抑制膜 污染方面普遍采取的措施是在中空纤维膜组件的正下方设置穿孔曝气管。如 图1所示，在中空纤维膜组件的中空纤维膜丝01和中空纤维膜组件的下端头 02的下方设置穿孔曝气管03，从穿孔曝气管03的出气口04出来的气流通常 为高强度曝气气流，通过高强度曝气所形成的气水二相流对中空纤维膜束进 行水力冲刷，一方面可以达到曝气的目的，另一方面还可以冲刷中空纤维膜 丝01以达到防止膜丝被污染的效果。这种技术虽然可以在一定程度上消除中 空纤维膜丝01所形成的中空纤维膜束中部的污染，但中空纤维膜束根部的水 流紊动性依然很差，中空纤维膜丝根部的积泥现象较为严重。尤其是当中空 纤维膜束竖直放置时，由于气水二相流在上升过程中被中空纤维膜束的下端 头02所阻挡，因此，中空纤维膜组件下端头02的浇铸端面上积泥现象更为 严重。增大曝气量虽然可以在一定程度上缓解中空纤维膜丝01的污染，但是 这种措施不但使得膜分离设备的运行能耗显著增高，而且中空纤维膜丝01根 部积泥现象仍然得不到有效解决。如果为了节约能耗而调小曝气量，不但中 空纤维膜丝根部容易出现严重的积泥现象，而且膜分离设备内部曝气的不均 匀程度也容易加大，部分中空纤维膜组件容易因为曝气冲刷强度不够而出现 严重的膜污染，从而使得膜分离设备内部中空纤维膜组件的有效利用率降低， 进而从整体上降低膜分离设备的实际产水能力，缩短膜分离设备的实际使用 寿命。
对于需要了解的现有技术，也可以参考使用公开号为CN101254977、 CN101234819、CN101288828、CN101250003、CN101254410的专利文件。对 于一些专业术语的解释，也可以参考上述专利文献。
因此，如何以较低的曝气量，既有效消除中空纤维膜丝根部积泥问题， 又提高膜分离设备内部中空纤维膜组件的有效利用率，是本领域技术人员目 前需要解决的关键技术问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种水处理用膜分离设备，以有效消除中 空纤维膜丝根部积泥问题，并且既显著提高膜分离设备内部中空纤维膜组件 的有效利用率以及整个膜分离设备的空间利用率，又降低膜分离设备的运行 能耗。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种水处理用膜分离设备，包括：具有下端头和中空纤维膜束的中空纤 维帘式膜组件、用于支撑所述下端头的下端面的底座和与所述中空纤维帘式 膜组件的产水口相连通的集水装置，其中，所述中空纤维膜束竖直排列，在 相邻两个所述中空纤维帘式膜组件之间形成有间隙，在所述间隙之间设置有 具有布气孔的布气装置，所述布气装置与提供气流的曝气装置相连通，所述 布气装置的布气孔孔口朝向所述中空纤维膜束靠近所述下端头的根部，相邻 两个中空纤维帘式膜组件的下端头之间的净距大于所述布气装置横断面上的 最大宽度;且所述布气装置的布气孔所在位置的高度不低于所述下端头的下 端面。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述下端头为浇铸型下端头， 所述布气装置的布气孔的孔口与所述下端头的浇铸端面之间的距离不大于 50mm。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述布气装置的布气孔的孔口 到所述中空纤维膜束根部的距离不大于40mm，更优选为不大于20mm。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述相邻两个中空纤维帘式膜 组件之间的中心间距不大于80mm，更优选为不大于60mm。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，每个所述中空纤维帘式膜组件 的厚度均不大于60mm，更优选为不大于40mm。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述相邻两个中空纤维帘式膜 组件的下端头之间的净距为5～60mm，更优选为10～40mm。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述布气装置为穿孔管。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管包括：
用于与所述曝气装置相连，且平行于所述下端头的水平管，所述水平管 高于所述下端头，所述布气孔开设在所述水平管靠近所述中空纤维帘式膜组 件的侧边。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述水平管与所述曝气装置通 过与所述水平管垂直相连的竖直管相连。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管的两侧均设置有多 个所述布气孔，且所述穿孔管两侧的所述布气孔关于所述穿孔管的轴线对称 布置。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管上的所述布气孔的 大小均相同，且为直径是1mm-8mm的圆孔。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管上的所述布气孔的 孔口面积由所述穿孔管的中间向端部逐渐减小。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管上相邻的布气孔之 间的间距不大于100mm，更优选为不大于50mm。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管为横截面为圆环形 的圆形直管，且所述穿孔管的外径为5-50mm。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述穿孔管为横截面为长方形 的矩形直管，且长方形的短边平行于水平面，并且长度为5-50mm。
优选地，上述的水处理用膜分离设备中，所述中空纤维帘式膜组件和所 述布气装置都均匀排列，并且所述水平管的轴线与相邻两个中空纤维帘式膜 组件的下端头的中心线等距。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开了一种水 处理用膜分离设备，包括：具有下端头和中空纤维膜束的中空纤维帘式膜组 件、用于支撑下端头的下端面的底座和与中空纤维帘式膜组件的产水口相连 通的集水装置，中空纤维膜束竖直排列，在相邻两个中空纤维帘式膜组件之 间形成有间隙，在该间隙之间设置有具有布气孔的布气装置，布气装置与提 供气流的曝气装置相连通，布气装置的布气孔朝向中空纤维膜束靠近下端头 的根部，且布气装置的布气孔所在位置的高度不低于所述下端头的下端面。 本实用新型将布气装置设置在相邻两个中空纤维帘式膜组件之间，布气装置 的轴线与中空纤维帘式膜组件下端头的轴线相平行，布气装置的布气孔沿着 中空纤维帘式膜组件下端头的长边方向均匀布置，布气装置的布气孔的孔口 与中空纤维膜束的根部之间保持较短的距离，并且将布气装置的布气孔的孔 口朝向中空纤维膜束靠近下端头的根部。通过上述设置，本实用新型与现有 技术相比可取得以下有益的技术效果：
首先，由于本实用新型中布气装置的布气孔的孔口直接朝向中空纤维膜 束靠近下端头的根部，孔口与膜束根部之间的距离较短，并且布气孔所在位 置的高度不低于下端头的下端面，即二者之间没有任何阻挡物，这样即便以 较小的曝气流量，也可以使得从布气装置的布气孔扩散出来的气流以较高的 流速对中空纤维膜丝根部进行高强度冲刷，显著提高了中空纤维膜束根部的 水流紊动性，有效避免了中空纤维膜丝根部积泥现象的发生，从布气装置扩 散出来的高速气流在完成对中空纤维膜束根部的冲刷之后，将继续向上流动， 继续对中空纤维膜束其他部位进行冲刷，从而有效抑制膜污染的发展，显著 提高了膜分离设备的抗污染能力。
同时，本实用新型在每两个相邻的中空纤维帘式膜组件之间的间隙内均 设有布气装置，使得膜分离设备内部每个中空纤维帘式膜组件都能得到从布 气装置扩散出来的气流的有效擦洗，显著提高膜分离设备内部气体擦洗的均 匀性，从而显著提高膜分离设备内部中空纤维帘式膜组件的有效利用率，避 免现有技术普遍存在的由于膜分离设备内部曝气的不均匀而导致膜组件有效 利用率降低、进而降低膜分离设备实际产水能力并缩短其实际使用寿命的问 题。
其次，随着对膜丝根部积泥现象的有效抑制以及膜分离设备内部曝气均 匀性、膜组件有效利用率的显著提高，本实用新型仅需要较低的曝气强度就 可以有效抑制膜污染的发展，维持膜分离设备产水能力的稳定，从而节省了 膜分离设备的运行能耗。
此外，本申请的膜分离设备中，中空纤维帘式膜组件与布气装置之间没 有连接关系或者嵌套关系，彼此为相互独立的部件，这样既便于中空纤维帘 式膜组件和布气装置可以相互独立地在膜分离设备内部进行安装和拆卸，方 便了整个膜分离设备的组装和检修，而且也简化了中空纤维帘式膜组件的内 部结构，方便了中空纤维帘式膜组件的加工生产。