中空纤维膜组件
阅读：102发布：2023-02-24
专利汇可以提供中空纤维膜组件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且新型帘式中空 纤维 膜组件由膜丝、集 水 管和曝气管三部分组成。其特征在于：膜组件采用中空纤维 超滤 膜或微滤膜，膜丝为长度1.5－3.5米，集曝气冲刷和抽吸集水为一体。本新型帘式中空纤维膜组件可有效地防止了膜丝 污泥 层形成后导致膜丝间的粘结，使得曝气冲刷产生的膜面流速在长度方向上得到有效的利用，降低了曝气冲刷的能耗，膜通量有效提高。，下面是中空纤维膜组件专利的具体信息内容。
中空纤维膜组件
技术领域
本发明属于膜生物反应器研发和应用技术领域，特别涉及一种新型帘式中空纤维膜组件背景技术膜技术因其具有可靠的出水水质、简捷方便的操作方式等特点而引起了水处理界的广泛重视，但膜组件价格昂贵及膜污染造成的通量衰减等问题一直严重阻碍膜技术的推广应用。
目前，为了解决以上问题，国内外研究主要侧重于以下几个方面进行深化研究和开发：(1)机理的研究，主要包括膜分离动力学机理、膜污染形成与控制机理等。(Shimizu.et.al，Filtration Characteristics of Hollow Fiber Microfiltration Membrane used inMembrane Bioreactor for Domestic Wastewater Treatment [J].Water Research，1996，30(10)：2385-2392.)(2)新型膜材料的研发，主要包括优化膜材料的物理化学性质、提高膜强度和抗腐蚀性方面的研究。(Pearce G，Allam J and Cross J.Using membranes to treat potable water，Filtration Sep.，1998，35(1)：30-32；汪洪生 陆雍森，国外膜材料及膜工艺进展，污染防治技术，第12卷，策2期1999年6月.)(3)膜生物反应器的深化研究和开发，其中主要涉及了膜生物反应器各主要构筑物及膜组件的优化设计和组合等方面。(Carroll T，Booker N A.Axial features in the fouling of hollow-fibermembranes[J].Membrane Sci，2000，168，203-212；(德)劳藤巴赫著，王乐夫译.膜工艺：组件与装置设计基础(M).北京，化学工业出版社，1995.)(4)膜污染的研究，主要针对膜污染的机理、影响膜污染的因素及控制手段等方面，这也是目前在膜技术应用研究中的热点。(G.Belfort，B.Marx，Artificialparticulate fouling of hyperfiltration membranes.II.Analysis and protection from fouling，Desalination，28(1)(1979)13-30；I.S.Chang，P.L.Clech，B.Jefferson，S.Judd，Membrane fouling in membrane bioreactors for wastewater treatment，J.Environ.Eng.128(2002)1018.)针对以上的研究成果，膜生产厂家不仅对膜材料进行相应研发和改进，同时对膜组件的形式进行不断的创新和开发。目前，膜应用领域以平板式膜组件、管式膜组件和中空纤维膜组件为主，而在污水领域中以中空纤维膜组件较为常用，中空纤维膜组件应用过程中考虑到膜丝的强度、组件的流体动力学、同时为了防止膜污染和压力损失等，膜组件生产厂家及设计者多采用膜丝长度为0.5-1.5米的组件。这导致了工程应用过程中膜组件安装、曝气设备布置的繁琐，另外，在应用过程中膜组件个数的增加，膜有效面积的减少，也加剧膜污染。
目前，为了解决以上问题，国内外研究主要侧重于以下几个方面进行深化研究和开发：(1)机理的研究，主要包括膜分离动力学机理、膜污染形成与控制机理等。(Shimizu.et.al，Filtration Characteristics of Hollow Fiber Microfiltration Membrane used inMembrane Bioreactor for Domestic Wastewater Treatment [J].Water Research，1996，30(10)：2385-2392.)(2)新型膜材料的研发，主要包括优化膜材料的物理化学性质、提高膜强度和抗腐蚀性方面的研究。(Pearce G，Allam J and Cross J.Using membranes to treat potable water，Filtration Sep.，1998，35(1)：30-32；汪洪生 陆雍森，国外膜材料及膜工艺进展，污染防治技术，第12卷，策2期1999年6月.)(3)膜生物反应器的深化研究和开发，其中主要涉及了膜生物反应器各主要构筑物及膜组件的优化设计和组合等方面。(Carroll T，Booker N A.Axial features in the fouling of hollow-fibermembranes[J].Membrane Sci，2000，168，203-212；(德)劳藤巴赫著，王乐夫译.膜工艺：组件与装置设计基础(M).北京，化学工业出版社，1995.)(4)膜污染的研究，主要针对膜污染的机理、影响膜污染的因素及控制手段等方面，这也是目前在膜技术应用研究中的热点。(G.Belfort，B.Marx，Artificialparticulate fouling of hyperfiltration membranes.II.Analysis and protection from fouling，Desalination，28(1)(1979)13-30；I.S.Chang，P.L.Clech，B.Jefferson，S.Judd，Membrane fouling in membrane bioreactors for wastewater treatment，J.Environ.Eng.128(2002)1018.)针对以上的研究成果，膜生产厂家不仅对膜材料进行相应研发和改进，同时对膜组件的形式进行不断的创新和开发。目前，膜应用领域以平板式膜组件、管式膜组件和中空纤维膜组件为主，而在污水领域中以中空纤维膜组件较为常用，中空纤维膜组件应用过程中考虑到膜丝的强度、组件的流体动力学、同时为了防止膜污染和压力损失等，膜组件生产厂家及设计者多采用膜丝长度为0.5-1.5米的组件。这导致了工程应用过程中膜组件安装、曝气设备布置的繁琐，另外，在应用过程中膜组件个数的增加，膜有效面积的减少，也加剧膜污染。
发明内容
基于目前国内外膜生产厂家公知产品的规格和存在的技术问题，本发明提出了一种造价低廉、运行稳定、操作和维护简便的新型帘式中空纤维膜组件。
本发明的中空纤维膜组件由膜丝(1)、抽吸集水管和冲刷曝气管三部分组成。所述膜丝(1)长度为1.5-3.5米的中空纤维超滤膜或微滤膜等；组件抽吸集水管主要包括集水横管(2)和集水立管(3)；冲刷曝气管主要包括曝气立管(4)和曝气横管(5)，曝气横管(5)为采用斜下45°的穿孔曝气管，穿孔曝气管的孔径采用Dn2-6mm，孔间距为5-200mm。膜丝(1)为中空纤维超滤膜或微滤膜。
本发明的新型帘式中空纤维膜组件突破了现有生产厂家的最大的膜丝应用长度，克服了现有国内外膜丝强度的限制，实现了膜组件膜丝长度为1.5-3.5米，根据中空纤维膜组件内纤维束间流体流动状况确定了较优的有效膜丝疏密度，为2-20m2/m，如膜丝长度为2m，膜组件的面积为4-40m2。
膜组件合理的集抽吸集水管和冲刷曝气管为一体。本新型帘式中空纤维膜组件相应增加了膜工作面积并降低了膜丝的密度，有效的防止了膜丝污泥层形成后导致了膜丝间的粘结，曝气冲刷产生的膜面错流更加有效的削弱了膜丝表面的污染；在曝气冲刷过程中，使得曝气冲刷产生的膜面流速在长度方向上得到有效的利用，减小了曝气强度，既降低了曝气冲刷的能耗，又因减小对膜的冲击强度延长膜的使用寿命。
本发明的膜组件组装制作简单，可以大规模的生产和应用。利用本发明的新型膜组件于污水处理工程，可以有效的减小构筑物的占地面积，降低曝气冲刷水力清洗的能耗，并由于组件膜丝最佳的疏密和松弛度可以有效的利用曝气引起的紊流良好控制膜丝表面污泥层，膜通量可以提高40-200％。由本发明的新型膜组件组成的膜生物反应器可广泛应用于各种污废水的处理，如厕所污水，城市生活污水，石油化工废水，屠宰废水等。
本发明的中空纤维膜组件由膜丝(1)、抽吸集水管和冲刷曝气管三部分组成。所述膜丝(1)长度为1.5-3.5米的中空纤维超滤膜或微滤膜等；组件抽吸集水管主要包括集水横管(2)和集水立管(3)；冲刷曝气管主要包括曝气立管(4)和曝气横管(5)，曝气横管(5)为采用斜下45°的穿孔曝气管，穿孔曝气管的孔径采用Dn2-6mm，孔间距为5-200mm。膜丝(1)为中空纤维超滤膜或微滤膜。
本发明的新型帘式中空纤维膜组件突破了现有生产厂家的最大的膜丝应用长度，克服了现有国内外膜丝强度的限制，实现了膜组件膜丝长度为1.5-3.5米，根据中空纤维膜组件内纤维束间流体流动状况确定了较优的有效膜丝疏密度，为2-20m2/m，如膜丝长度为2m，膜组件的面积为4-40m2。
膜组件合理的集抽吸集水管和冲刷曝气管为一体。本新型帘式中空纤维膜组件相应增加了膜工作面积并降低了膜丝的密度，有效的防止了膜丝污泥层形成后导致了膜丝间的粘结，曝气冲刷产生的膜面错流更加有效的削弱了膜丝表面的污染；在曝气冲刷过程中，使得曝气冲刷产生的膜面流速在长度方向上得到有效的利用，减小了曝气强度，既降低了曝气冲刷的能耗，又因减小对膜的冲击强度延长膜的使用寿命。
本发明的膜组件组装制作简单，可以大规模的生产和应用。利用本发明的新型膜组件于污水处理工程，可以有效的减小构筑物的占地面积，降低曝气冲刷水力清洗的能耗，并由于组件膜丝最佳的疏密和松弛度可以有效的利用曝气引起的紊流良好控制膜丝表面污泥层，膜通量可以提高40-200％。由本发明的新型膜组件组成的膜生物反应器可广泛应用于各种污废水的处理，如厕所污水，城市生活污水，石油化工废水，屠宰废水等。
具体实施方式
将含有COD为200～500mg/L，BOD5为100～300mg/L，氨氮为100～260mg/L，SS为20～50mg/L的厕所污水进入活性污泥膜生物反应器处理，系统采用本发明的中空纤维膜组件，在鼓气量为0.4m3/hr，温度12～29℃，pH为6.5～8.0条件下，稳定运行6个月。系统膜通量稳定在14.25L/m2·h，操作压力为18～22kpa，同时处理效果稳定。系统出水COD值在10～30mg/L之间变化，一般稳定在20mg/L之下，BOD5值在1～3mg/L之间波动，氨氮稳定在10mg/L以下，SS稳定在0.3mg/L以下，出水水质达到《城市污水再生利用-城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准。
附图说明
图1本发明新型帘式中空纤维膜组件的正视图图2本发明新型帘式中空纤维膜组件的组合侧视图附图标记：1、膜丝，2、集水横管，3、集水立管，4、曝气立管，5、曝气横管
附图说明
图1本发明新型帘式中空纤维膜组件的正视图图2本发明新型帘式中空纤维膜组件的组合侧视图附图标记：1、膜丝，2、集水横管，3、集水立管，4、曝气立管，5、曝气横管
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