[发明专利]用于给水系统的可持续曝气的外压式中空纤维膜系统

说明书

技术领域

本发明属于给水处理领域的净化设备，具体涉及一种用于给水系统的可持续曝气的外压式中空纤维膜系统，特别适用在悬浮固体、浑浊度、微生物和石油类等指标变化大的地表水作为进水的饮用水制水工艺中。

背景技术

当今世界由于环境污染，水资源不断匮乏，迫使水处理技术快速发展。由于中空纤维膜技术具有很多优点（包括过滤面积较大、较易反向清洗以及成本较低等），因此在给水处理、污水处理和中水回用等领域都有广泛的应用。

中空纤维膜技术中的中空纤维膜的结构为中空管状，中空管的长度远远大于其管径，看上去就像一根丝，因此中空纤维膜被形象的称为膜丝。膜丝的管壁为具有微小孔径的高分子薄膜，此即为起过滤作用的滤膜。数根（通常为数千根）膜丝组装成一膜组件。在中空纤维膜处理系统中具有很多的膜组件，以外界能量或化学位差为推动力，各膜组件中的膜丝的管壁滤膜对含有溶质和溶剂的液体进行分离、净化等。

中空纤维膜系统分为外压式和内压式。目前在给水处理领域所使用的几乎都为内压式中空纤维膜系统。内压式中空纤维膜系统的膜组件具有一个硬质的承压膜壳，数千根膜丝组成的膜丝束置入膜壳中，膜壳两端密封，膜丝穿过两端的密封材料（封胶）伸出，一端伸出的膜丝的中空管腔与进水连通，进水进入每根膜丝的中空管腔中，经压力差驱动，沿径向由内向外透过膜丝管壁滤膜后成为净化后的清水，清水进入膜壳中膜丝与膜壳壁的间隙，再从膜壳上的进/出水口流出，即为得到的净水，而膜丝滤膜截留的污染物质则留在膜丝中空管腔内，从膜丝的另一端流出。工艺中需定时反冲或者使用化学清洗液清洗膜丝的中空管腔，避免污染物质（包括细菌）堵塞膜丝。由于膜壳内空间狭小，卫生死角就多，这就使得内压式中空纤维膜系统不易彻底反冲或者清洗，水流易淤积在膜壳内，污染水质，滋生细菌，当该系统应用在给水处理领域中的饮用水制水工艺中时，很容易带来水质安全隐患。另外，由于不易反冲或者清洗，膜丝就易堵，而当为了提高膜丝的过滤能力（称为水通量）而增大反冲或者清洗的频率时，又会增大运行成本，浪费大量时间，还会降低膜丝的使用寿命，相应的增大了设备维护成本。

而外压式中空纤维膜系统技术目前几乎都是应用在污水处理或者中水回用领域，使用时膜丝是直接浸没在水池内待处理水体中的，水池中的水由外向内穿过膜丝的管壁滤膜后进入膜丝的中空管腔中，即为污水得到处理后的净化出水，进入后续水池中。在膜丝外侧还附着生长着一层微生物，该微生物在自身新陈代谢同时实现对水体中污染物去除的功能，水体中曝气，为微生物提供足够呼吸的氧气。 

相比于内压式中空纤维膜系统，外压式中空纤维膜系统不需设膜壳，因此结构简单，成本较低，但目前还没有外压式中空纤维膜系统应用于给水处理领域的报道。

发明内容

本发明提供一种用于给水系统的可持续曝气的外压式中空纤维膜系统，节省占地和能源，效率高，出水效果稳定，使用寿命长。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于给水系统的可持续曝气的外压式中空纤维膜系统，包括水池、至少一个外压式中空纤维膜组件、曝气装置、产水管道以及清洗管道；

所述外压式中空纤维膜组件包括至少一个膜片组件和两个集水装置；所述膜片组件由数根外压式中空纤维膜和两个封膜容器所组成，外压式中空纤维膜具有中空管腔，中空管腔的管壁上设有微过滤孔，数根外压式中空纤维膜所组成的膜丝束的一端通过胶体块封装在一个封膜容器中，膜丝束的另一端通过胶体块封装在另一个封膜容器中，所述膜丝束两端的外压式中空纤维膜在两个封膜容器的端部露出；所述集水装置为一柱状的壳体，该壳体具有一柱形中空腔，该柱形中空腔形成水流通道，壳体上开设有管接口，该管接口与柱形中空腔连通，壳体侧壁上开设有膜片组件插口，膜片组件插口与柱形中空腔连通；在装配状态下，两个集水装置以其膜片组件插口面对面放置，每个膜片组件中的两个封膜容器对应插入两个集水装置的膜片组件插口中并固定，膜片组件中的外压式中空纤维膜的中空管腔与集水装置的水流通道连通；

在装配状态下，每个外压式中空纤维膜组件均安置在水池中，其中，外压式中空纤维膜组件上的外压式中空纤维膜的膜丝束方向水平横置浸没于水池的水体中；所述曝气装置的出气口位于外压式中空纤维膜的下方；所述产水管道经产水阀门与各集水装置上的管接口连接；所述清洗管道经清洗阀门与各集水装置上的管接口连接。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述水池底端在每一外压式中空纤维膜组件的下方均具有一斗形沉淀槽，该沉淀槽连接排泥管阀。