專利名稱：門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有過濾功能的、浸入于液體中的外壓式膜生物反應(yīng)裝置，尤其涉及到一種門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
目前，水資源短缺已經(jīng)成為世界性的問題，水的回收利用受到越來越多的重視。隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，人們研制出可以將水質(zhì)凈化處理的膜生物反應(yīng)器，此類產(chǎn)品在一定程度上解決了水的回收再利用的問題，從而使水資源緊張問題得到緩解。
膜生物反應(yīng)器(Membrane Bioreactor，MBR)指將生物處理過程與膜分離過程相結(jié)合的一種處理裝置。膜生物反應(yīng)器最早用于發(fā)酵行業(yè)。隨著膜生產(chǎn)技術(shù)的提高及膜的成本降低，現(xiàn)在已很大程度上用于污水處理。由于其對有機(jī)物去除率高，出水品質(zhì)好，反應(yīng)器中微生物濃度高，污泥產(chǎn)生量低，并且設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，易自動化，因而該技術(shù)已在污水處理中成為一種新型高效的方法。由于膜本身具有很好的能力去除細(xì)菌，病毒，懸浮雜質(zhì)等作用，膜生物反應(yīng)器已大量用于水的回收利用。
膜生物反應(yīng)器自20世紀(jì)60年代后期開始用于污水處理后，經(jīng)歷了不同的發(fā)展過程。在60年代末到70年代，美國Dorr-Oliver公司已開將MBR用于廢水處理研究，但由于膜生產(chǎn)技術(shù)的限制，大部分活動僅在實(shí)驗(yàn)室。直到80年代，隨著膜技術(shù)的進(jìn)展，MBR開始進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。在日本建設(shè)省的“Aqua Renaissance90”研究計(jì)劃中，膜生物反應(yīng)器開始用于來自于發(fā)酵廠、造紙廠、淀粉廠、油脂廠、小規(guī)模城市、大規(guī)模城市的污水；MBR也開始大量用于水的回收利用。1993年Zenon公司開發(fā)了Zeeweed浸入式中空纖維膜組件將膜組件浸入需要處理的介質(zhì)中使用，改變了將膜組件置于介質(zhì)外使用的傳統(tǒng)形式，中空的膜絲使膜的整體表面積增大，以減少泵的能耗，并進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用，90年代后，MBR開始大量用于污水處理廠。
盡管MBR技術(shù)已得到大量應(yīng)用，但是一些技術(shù)問題仍然需進(jìn)一步解決，如(1).膜的污染問題由于MBR常處于復(fù)雜的使用條件下，無機(jī)、有機(jī)、生物均會阻塞膜孔，因而有效地除去污染物，保持膜的通量一直是技術(shù)難點(diǎn)。浸入式中空纖維膜組件一般用氣體清洗膜表面，如專利CN2608491Y設(shè)計(jì)的圓柱型組件；也有專利如CN1493531A試用摩擦來除去浸入式膜組件上的污染物；另外也可采用兩頭出水的浸入式中空纖維組件以降低出水壓力(美國專利US6630069)，從而減少污染。為了防止污泥積累并提供氧氣，一般在MBR上有曝氣裝置，膜絲的上、下兩端均固定樹脂槽中，構(gòu)成簾狀，一般的曝氣裝置與簾式膜組件呈分離式，這使設(shè)計(jì)較復(fù)雜，提高了成本。
(2).膜絲的強(qiáng)度問題在去除污染物及曝氣過程中，膜絲需經(jīng)受氣與水的沖擊，因而提高膜絲的強(qiáng)度成為另一技術(shù)難點(diǎn)。通常浸入式中空纖維膜絲兩端澆鑄于樹脂中，相鄰二根膜絲間存在空隙，即澆鑄在樹脂槽中的膜絲端部則分布呈散狀，由于其端部在水流的沖擊力作用下自由搖擺，因此在曝氣時(shí)其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
(3).此外，由于膜絲兩端中間及整套組件外圍沒有支撐物，在制造、儲運(yùn)及使用過程中易對膜絲造成損傷。
實(shí)用新型內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種新型的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，在傳統(tǒng)膜生物反應(yīng)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)增設(shè)了“門”形框架，使其作為膜絲的支撐架，以增加膜絲強(qiáng)度及便于膜絲的清洗及儲運(yùn)等，結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，降低了成本。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)，一種門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，包括膜絲、樹脂槽和集水裝置，樹脂槽與集水裝置相連，膜絲的端部由長形的樹脂槽固定，并沿樹脂槽的長度方向排布，其特征在于本裝置還具有一個(gè)“門”形框架，所述的“門”形框架包括作為邊框的二個(gè)立桿和固定在二立桿之間的一個(gè)主橫桿，主橫桿與二立桿相垂直；所述的“門”形框架的二立桿的一端垂直安裝在樹脂槽上；所述的膜絲均在中部跨過“門”形框架的主橫桿，其兩端均沿同一方向插入同一個(gè)樹脂槽中并固定；所述的膜絲沿樹脂槽的長度方向呈簾狀排布。
將上述生物反應(yīng)裝置放入水中，所述的樹脂槽固定在集水裝置上使用，當(dāng)膜生物反應(yīng)裝置浸沒于水中時(shí)，水從膜絲外壁進(jìn)入膜絲內(nèi)管到集水裝置，最后流出。本實(shí)用新型所述的膜生物反應(yīng)裝置進(jìn)行水處理時(shí)，所述的膜絲上端被主橫桿“架”住，所述的“門”形框架的主橫桿在保證膜絲具有自由抖動空間的同時(shí)又防止了膜絲在曝氣時(shí)從上部滑出，大大提高了膜絲的過濾效率，并使污染物便于清除；而二立桿還對靠近邊框的膜絲起到保護(hù)作用。
本實(shí)用新型可以作如下改進(jìn)，所述的膜絲為中空纖維膜絲，在縱向上呈松弛狀，且分為若干束，相鄰兩束膜絲間留有間隔。由于束狀排布的膜絲呈繩狀，使其強(qiáng)度大大增加，從而可更耐氣體的沖刷。
本實(shí)用新型還可以作如下改進(jìn)，所述的生物反應(yīng)裝置可以是自身設(shè)有曝氣裝置，所述的“門”形框架為中空結(jié)構(gòu)，并形成一個(gè)封閉腔體，所述封閉腔體的外壁上可以設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣口和多個(gè)曝氣孔，使用時(shí)將進(jìn)氣口連接氣泵，氣體在所述的封閉腔體內(nèi)流動，最終從曝氣孔中排出，從而為膜生物反應(yīng)裝置提供氧氣，同時(shí)利用氣體壓力去除污泥。曝氣孔和進(jìn)氣口的具體布置方式可以根據(jù)使用的需要而自由設(shè)計(jì)。
所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，使用時(shí)可以是膜絲二端部在下的布置方式，相應(yīng)地，樹脂槽及集水裝置也在下方；還可以是膜絲二端部在上的倒置方式來使用。
所述的曝氣孔可以均勻分布在整個(gè)“門”形框架的整個(gè)外表面或局部外表面，即曝氣孔分布在主橫桿上或者同時(shí)也分布在二立桿上；所述的進(jìn)氣口可以設(shè)在“門”形框架的外表面的任何位置，可以設(shè)在立桿上，也可以設(shè)在主橫桿上。
上述設(shè)計(jì)改變了膜生物反應(yīng)裝置與曝氣裝置相分離的傳統(tǒng)模式，使其結(jié)構(gòu)更加緊湊，工作效率更高，操作更便捷。
本實(shí)用新型可以作進(jìn)一步改進(jìn)，所述的“門”形框架的二立桿下部之間可以專門設(shè)有一個(gè)與“門”形框架的封閉腔體相連通的曝氣管，所述的曝氣管上設(shè)有多個(gè)小的曝氣孔，在其中一個(gè)立桿側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)氣口，當(dāng)在進(jìn)氣口上連接一個(gè)氣泵就構(gòu)成了曝氣裝置。
本實(shí)用新型還可以作如下改進(jìn)，所述的“門”形框架的主橫桿位于靠近二立桿遠(yuǎn)離樹脂槽的另一端的位置，主橫桿上垂直安裝有若干個(gè)桿狀分隔欄，分隔欄的一端沿遠(yuǎn)離膜絲方向豎直固定在主橫桿上，并在主橫桿上呈間隔排列，分隔欄和二立桿將主橫桿分成若干個(gè)等大的區(qū)間，在每個(gè)區(qū)間內(nèi)都排布有若干束膜絲。分隔欄的使用能更加有效防止各束膜絲之間相互纏繞，提高過濾效率，對膜絲的清洗去污也更加方便。
本實(shí)用新型可以作進(jìn)一步改進(jìn)，所述分隔欄向外伸出的另一端還可以固定裝有與主橫桿相平行的外橫桿，外橫桿的兩端固定于“門”形框架的二立桿之間；外橫桿、分隔欄的伸出端端部及二立桿的端部相平齊；所述的外橫桿可以避免膜絲的自由端太長時(shí)滑出分隔欄，且與二立桿一起對整套膜絲起到保護(hù)作用。
所述的分隔欄可以是中空結(jié)構(gòu)，也可以是實(shí)心結(jié)構(gòu)。
所述的組成“門”形框架的二立桿、外橫桿及主橫桿均為管狀結(jié)構(gòu)，其橫截面形狀既可以是圓形，也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)成方形、三角形等幾何形狀。
所述的樹脂槽中設(shè)有樹脂層，構(gòu)成樹脂槽的底面，所述的膜絲端部伸入并澆鑄固定于樹脂層中，所述的集水裝置可以是設(shè)有出水口的集水管，集水管上開有與樹脂槽相適應(yīng)的長條形的安裝孔，樹脂槽嵌裝入安裝孔內(nèi)，與集水管固定相連，所述膜絲從樹脂層的其中一面伸入，其伸出端的開口端面與樹脂層的另一面相齊，即在同一水平面上，這樣經(jīng)處理后的水經(jīng)膜絲端部開口流入集水管，最后經(jīng)出水口流出。
所述的樹脂槽與集水管或集水槽相粘接固定。
所述的“門”形框架的材料可以是金屬，如不銹鋼、銅、鋁、鐵等，也可以是塑料，如PVC、PP、ABS、PMMA等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)(1).本實(shí)用新型所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置由于增設(shè)了“門”形框架，使其作為膜絲自由端有了一個(gè)支撐架，上方的主橫桿及分隔欄避免其在水流沖擊下相互纏繞且使膜絲具有一定的自由抖動空間，提高了過濾效率，且外橫桿及立桿對靠近外圍的膜絲起到保護(hù)作用，便于存儲和運(yùn)輸?shù)龋?2).所述的膜絲上端被中橫桿“架”住，這個(gè)設(shè)計(jì)使膜絲可實(shí)現(xiàn)膜絲的二端部位于同一側(cè)的單端澆鑄，簡化了加工工藝；束狀排布的膜絲呈繩狀，提高了強(qiáng)度，便于清洗去污，延長使用壽命。
(3).所述的“門”形框架自帶曝氣結(jié)構(gòu)可以設(shè)有專門的曝氣管，曝氣管上設(shè)有多個(gè)曝氣孔，在立桿側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)氣口，在進(jìn)氣口上連接一個(gè)氣泵就構(gòu)成了曝氣裝置，改變了膜生物反應(yīng)裝置與曝氣裝置相分離的傳統(tǒng)模式，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約成本，工作效率更高，操作便捷。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的主視圖圖2是圖1的A-A向剖視圖圖3是圖1的B-B向剖視局部放大示意圖圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2的主視圖圖5是圖4的C-C向剖視圖圖6是圖4的D-D向剖視局部放大示意圖圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例3的主視圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)用新型所述的一種門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置的具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3所示，整套膜生物反應(yīng)裝置為膜絲端部在下的布置方式，其包括“門”形框架、膜絲4、長形樹脂槽8和集水管11，“門”形框架包括作為邊框的二立桿3和固定在二立桿3之間的一個(gè)主橫桿1，主橫桿1與二立桿3相垂直，且靠近二立桿3上端；樹脂槽8中設(shè)有樹脂層9，構(gòu)成樹脂槽8的底面，“門”形框架的二立桿3的下端垂直澆鑄固定在樹脂槽8的樹脂層9內(nèi)；二立桿3向上伸出的端部之間固定裝有與主橫桿1相平行的外橫桿2；外橫桿2與二立桿3的端部的高度相平齊；膜絲4分為若干束，每束膜絲4均在中部跨過“門”形框架的主橫桿1；膜絲4向下伸出的二端端部伸入并澆鑄固定于同一個(gè)樹脂槽8的樹脂層9中，并交錯(cuò)排列，即膜絲4兩端在“門”形框架正面的投影相錯(cuò)開，且膜絲4下端開口的端面與樹脂層9的下表面相平齊；膜絲4呈松弛狀，松弛度D一般可使膜絲4在1-10cm范圍抖動，使附于膜絲4上的污泥及其他雜質(zhì)13脫落而使膜絲4不受污染；所有膜絲4沿樹脂槽8的長度方向排布，相鄰兩束膜絲4間留有間隔，呈簾狀。集水管11上開有與樹脂槽8相適應(yīng)的長條形的安裝孔，樹脂槽8嵌裝入安裝孔內(nèi)，并與集水管11相粘接固定；“門”形框架為中空結(jié)構(gòu)，并形成一個(gè)封閉腔體，其中一立桿3上設(shè)有一個(gè)進(jìn)氣口5，二立桿3及主橫桿1上設(shè)有均勻分布的多個(gè)小的曝氣孔6。
將進(jìn)氣口5連接氣泵，氣體在所述的封閉腔體內(nèi)流動，最終從曝氣孔6中流出，從而為反應(yīng)裝置提供氧氣。工作過程如下水由膜絲4外壁進(jìn)入膜絲4內(nèi)管，經(jīng)處理后的水經(jīng)膜絲4下端部流入集水管11，最后經(jīng)出水口12流出。
實(shí)施例2圖4、圖5、圖6所示的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置是本實(shí)用新型的實(shí)施例2，與上一個(gè)實(shí)施例所不同的是，“門”形框架的主橫桿1上垂直安裝有4個(gè)桿狀分隔欄10，分隔欄10的下端豎直固定在主橫桿1上，并在主橫桿1上呈間隔排列，分隔欄10與二立桿3將主橫桿1分成5個(gè)等大的區(qū)間，在每個(gè)區(qū)間內(nèi)都排布有兩束膜絲4；分隔欄10的上端固定在外橫桿2上；“門”形框架的二立桿3下部之間設(shè)有一個(gè)與“門”形框架的封閉腔體相連通的曝氣管7，所述的曝氣管7上設(shè)有多個(gè)小的曝氣孔6。工作過程與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3圖7所示的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置是本實(shí)用新型的實(shí)施例3，與實(shí)施例1所不同的是，整套膜生物反應(yīng)裝置為膜絲4端部在上的布置方式，即集水管11在上方，主橫桿1在下方，且僅在主橫桿1上設(shè)有曝氣孔6，且進(jìn)氣口5設(shè)在立桿3上靠近主橫桿1的位置，工作過程如下水由膜絲4外壁進(jìn)入膜絲4內(nèi)管，經(jīng)處理后的水經(jīng)膜絲4上方端部流入集水管11，最后經(jīng)出水口12流出。
權(quán)利要求1.一種門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，包括膜絲(4)、樹脂槽(8)和集水裝置，樹脂槽(8)與集水裝置相連，膜絲(4)的端部由長形的樹脂槽(8)固定，并沿樹脂槽(8)的長度方向排布，其特征在于本裝置還具有一個(gè)“門”形框架，所述的“門”形框架包括作為邊框的二個(gè)立桿(3)和固定在二立桿(3)之間的一個(gè)主橫桿(1)，主橫桿(1)與二立桿(3)相垂直；所述的“門”形框架的二立桿(3)的一端垂直安裝在樹脂槽(8)上；所述的膜絲(4)均在中部跨過“門”形框架的主橫桿(1)，其兩端均沿同一方向插入同一個(gè)樹脂槽(8)中并固定；所述的膜絲(4)沿樹脂槽(8)的長度方向呈簾狀排布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述的膜絲(4)為中空纖維膜絲，在縱向上呈松弛狀，且相鄰兩束膜絲(4)間留有間隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述的生物反應(yīng)裝置自身設(shè)有曝氣裝置，所述的“門”形框架為中空結(jié)構(gòu)，并形成一個(gè)封閉腔體，所述封閉腔體的外壁上可以設(shè)有至少一個(gè)進(jìn)氣口(5)和多個(gè)曝氣孔(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述的反應(yīng)裝置為膜絲(4)二端部在上的倒置方式，樹脂槽(8)及集水裝置也在上方，曝氣孔(6)分布在主橫桿(1)上；所述的進(jìn)氣口(5)設(shè)在立桿(3)側(cè)壁上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述的反應(yīng)裝置為膜絲(4)二端部在下的布置方式，樹脂槽(8)及集水裝置也在下方；所述的“門”形框架的二立桿(3)下部之間設(shè)有一個(gè)與“門”形框架的封閉腔體相連通的曝氣管(7)，所述的曝氣管(7)上設(shè)有多個(gè)小的曝氣孔(6)，在其中一個(gè)立桿(3)側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)氣口(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述的“門”形框架的主橫桿(1)位于靠近二立桿(3)遠(yuǎn)離樹脂槽(8)的另一端的位置，主橫桿(1)上垂直安裝有若干個(gè)桿狀分隔欄(10)，分隔欄(10)的一端沿遠(yuǎn)離膜絲(4)方向豎直固定在主橫桿(1)上，并在主橫桿(1)上呈間隔排列，分隔欄(10)和二立桿(3)將主橫桿(1)分成若干個(gè)等大的區(qū)間，在每個(gè)區(qū)間內(nèi)都排布有若干束膜絲(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述分隔欄(10)向外伸出的另一端固定裝有與主橫桿(1)相平行的外橫桿(2)，外橫桿(2)的兩端固定于“門”形框架的二立桿(3)之間；外橫桿(2)、分隔欄(10)的伸出端端部及二立桿(3)的端部相平齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述的組成“門”形框架的二立桿(3)、外橫桿(2)及主橫桿(1)均為管狀結(jié)構(gòu)，其橫截面形狀是圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述的樹脂槽(8)中設(shè)有樹脂層(9)，構(gòu)成樹脂槽(8)的底面，所述的膜絲(4)端部伸入并澆鑄固定于樹脂層(9)中，所述的集水裝置是設(shè)有出水口(12)的集水管(11)，集水管(11)上開有與樹脂槽(8)相適應(yīng)的長條形的安裝孔，樹脂槽(8)嵌裝入安裝孔內(nèi)，與集水管(11)固定相連，所述膜絲(4)從樹脂層(9)的其中一面伸入，其伸出端的開口端面與樹脂層(9)的另一面相齊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的所述的門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，其特征在于所述的樹脂槽(8)與集水管(11)相粘接固定。
專利摘要一種門形浸入式中空纖維膜生物反應(yīng)裝置，包括膜絲、樹脂槽和集水裝置，樹脂槽與集水裝置相連，膜絲的端部由長形的樹脂槽固定，并沿樹脂槽的長度方向排布，本裝置還具有一個(gè)“門”形框架，所述的“門”形框架包括作為邊框的二個(gè)立桿和固定在二立桿之間的一個(gè)主橫桿，主橫桿與二立桿相垂直；所述的“門”形框架的二立桿的一端垂直安裝在樹脂槽上；所述的膜絲均在中部跨過“門”形框架的主橫桿，其兩端均沿同一方向插入同一個(gè)樹脂槽中并固定；所述的膜絲沿樹脂槽的長度方向呈簾狀排布。本實(shí)用新型由于增設(shè)了“門”形框架，使其作為膜絲的支撐架，大大增加膜絲強(qiáng)度及便于膜絲的清洗及儲運(yùn)等，結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，降低了成本。
文檔編號C02F3/10GK2880811SQ20062005507
公開日2007年3月21日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者葛海霖 申請人:廣州美能材料科技有限公司