一种膜丝集束装填及横向集水管可转动中空纤维膜组件 【技术领域】
本发明属于膜分离技术应用领域，特别涉及一种针对一种膜丝集束装填及横向集水管可转动中空纤维膜组件。
背景技术
膜生物反应器是一种将膜分离技术和生物污水处理技术相结合来处理污水的技术，与传统的生物污水处理技术相比，它具有占地面积小、耐冲击负荷、污泥处理费用低、便于自动控制并且具有升级改造的潜力等优势，被认为是最具有前景的污水处理和回用技术之一。但膜材料造价高，膜丝易污染、易折断等问题一直以来严重阻碍了膜生物反应器技术的进一步推广应用。
中空纤维膜是膜组件的一种设计形式，已经广泛的应用到微滤(MF)、超滤(UF)、气体分离(GP)、反渗透(RO)等领域[许振良.膜法水处理技术.北京，化学工业出版社，2001]。在污水处理中，多数中空纤维膜不装入耐压容器，而是直接将膜组件放入反应器中构成内置式膜生物反应器。
中空纤维膜组件在长期运行中，膜材质的机械强度是决定膜生物反应器能否稳定良好运行的重要决定因素之一。中空纤维膜组件在应用过程中，多数利用曝气冲刷来实现膜表面污染的控制和减缓。但在实践应用中，长期大气量的曝气冲刷导致了中空纤维膜组件胶结根部地断丝情况严重，尤其是组件顶部胶结部分的断丝问题，严重影响了膜生物反应器的稳定运行。这是由于在膜生物反应器运行过程中，膜组件底部持续曝气，紊动的流体使膜丝始终保持前后摇摆振动的状态，长时间后膜丝根部产生的弯曲应力增大，最终达到膜丝的疲劳强度而断裂。因此，中空纤维膜组件在长期运行过程中，增强膜材质的机械强度及优化膜组件的结构设计是决定膜生物反应器稳定良好运行的一个重要因素。
【发明内容】
针对中空纤维膜组件在工程应用中膜材质机械强度低、胶结部分尤其是组件顶部胶结区断丝严重的问题，本发明提供了一种膜丝集束装填及横向集水管可转动中空纤维膜组件，能有效的缓解和改善这个问题。同时，本发明提供了一种新型安装膜组件的方式，便于组件的拆卸清洗，对于中空纤维膜组件整体更换复杂、强度大的问题，也有很好的改善效果。
本发明所提及的一种膜丝集束装填及横向集水管可转动中空纤维膜组件，每一片由集水横管(1)(集水横管分上集水横管(1-1)和下集水横管(1-2))、集水立管(2)、曝气管(3)、膜丝(4)、固定横管(5)等组成。两排相邻两膜片通过曝气管(3)、集水横管(1-1，1-2)、集水立管(2)连为一个膜组件。其特征在于：集水横管(1)由多个三通(6)串联而成或为一种具有多个集束膜丝装填管口的成型集水横管(1)。中空纤维膜呈束状分别对应装填于上集水横管(1-1)和下集水横管(1-2)的集束膜丝装填管口中。膜丝束如果有断裂可以进行单束更换，非常方便，减少了整个膜组件的更换率，从而大大节省了成本。
本发明所提及的膜丝集束装填及横向集水管可转动中空纤维膜组件，是指膜组件上下两根集水横管(1-1和1-2)在接入集水立管(2)一侧的管口里面衔接有短管(7)，在接入曝气管(3)一侧的管口里衔接有管堵(9)。短管(7)和管堵(9)分别将集水横管(1)和曝气管(3)、集水立管(2)在弯头(8)处连接。连接处通过润滑物质(例如凡士林等)来衔接，这样既可以密封，又可以使集水横管(1)具有转动性。同时在膜组件上部加一根固定横管(4)，防止由于集水横管的两端为动连接导致如图4的膜片脱出。
膜组件的集水横管可以在曝气冲刷下，随膜丝的摆动和拉动转动一个角度至稳定状态，如图5所示。这时当气水混合流对膜丝冲洗时，膜丝主要承受的是拉力，而弯曲应力大大降低，特别是在膜丝根部的弯曲应力大大降低，从而有效降低膜丝根部的摆动频率和所受的弯曲应力，提高膜丝的抗疲劳能力，延长膜丝的使用寿命，有效防止膜丝断裂。
该膜组件的两个相邻膜片之间保留有良好的冲刷液体流道，减小了膜组件顶部膜丝所受的气水混合流的冲击力，减少了污泥在膜片之间集结的机会。由于集束膜丝相对单根膜丝强度较大，该集束膜丝膜组件减轻了单根膜丝断裂的可能性。
膜丝(4)的膜材料可以是各种市场上常见的有机中空纤维膜材料。
本发明所提及的膜丝集束装填及横向集水管可转动中空纤维膜组件，能有效改善和降低由于曝气冲刷膜丝根部的局部应力，有效解决气水混合流冲击导致膜丝断丝、膜组件整体更换频繁及中空纤维膜运行成本较大等问题，使得机械强度相对较低的中空纤维有机膜在膜生物反应器中有更加广泛和良好的应用前景。
【附图说明】
图1膜组件主视图(A-A剖面)，图中：1、集水横管，2、集水立管，3、曝气管，4、膜丝，5、固定横管，6、集束膜丝装填管口，7、短管，8、弯头，9、管堵，10、穿孔管。
图2侧视图，图3B-B剖面图，图4膜片图。
图5膜丝运行受力示意图，图中：1-1、上集水横管，1-2、下集水横管。