[实用新型]用于水处理的膜组件及膜过滤器

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于水处理的膜元件、膜组件以及膜过滤器，尤其涉及膜生物反应器的膜元件、膜组件及膜过滤器。“膜生物反应器”即Membrane Bio-Reactor，简称为MBR。

背景技术

现有的膜生物反应器中，根据膜组件与生物反应器的组合形式可分为分置式MBR和一体式 MBR。分置式MBR的膜组件和生物反应器分开设置，工作时，生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水。而一体式MBR的膜组件则置于生物反应器内部，工作时，待处理水体进入膜生物反应器后其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在压力作用下由膜组件过滤出水。相比于分置式 MBR，一体式MBR通常体积更小且运行费用较低。

目前，一体式MBR中的膜组件所采用的膜元件主要有板式膜和中空纤维膜两种。板式膜是一种中空板状或片状的膜元件。采用板式膜的膜组件外形类似于普通的板框式压滤机。中空纤维膜是一种外径一般为40-250微米、内径一般为25-42微米的中空纤维状膜元件。在采用中空纤维膜的一体式MBR中，其膜组件包括由大量中空纤维膜组成的纤维束，这些纤维束的两端用装置固定且中空纤维膜的开口与集流部件的集流腔连通；该膜组件直接安置在生物反应器内并浸没于待处理水体中形成浸没式膜生物反应器。

板式膜的机械强度高，使用寿命长，抗膜污染能力强，但生产和使用成本较高。采用板式膜的膜组件制造较为简单，运行操作方便，容易进行板式膜的清洗，但是，板式膜的装填密度比较小，要达到较大的膜面积往往需要设置体积庞大的膜组件。中空纤维膜的机械强度较低，使用过程中容易断丝，抗膜污染能力也较弱，但生产和使用成本较低。采用中空纤维膜的膜组件对膜污染较为敏感，膜孔堵塞和浓差极化对膜分离性能有很大影响，过滤时压力降较大，但是，中空纤维膜的装填密度很高，单位体积下膜面积一般可达16000-30000m²/m³。总体而言，相比于采用板式膜的膜组件，采用中空纤维膜的膜组件的膜元件装填密度更大但抗污染能力较弱。

中空纤维膜装填密度大得益于其长条状的外形。当大量的中空纤维膜组成纤维束时，总的膜面积自然较大。但是，由于中空纤维膜之间空隙十分紧凑，过滤时被中空纤维膜所拦截下来的污物易在纤维束中聚集，这也是导致中空纤维膜容易污染堵塞的原因之一。此外，上述的浸没式膜生物反应器具体采用的是将纤维束的上端连接在集流部件上从而使中空纤维膜的开口与集流部件的集流腔连通，将纤维束的下端与曝气装置相对固定的结构，工作时纤维束的两端不能运动，随着过滤形成的污物逐渐在纤维束中聚集，而曝气装置往往又不能有效作用于纤维束的上端，最终会导致在纤维束的上部区域形成污物沉积区。

实用新型内容

针对上述浸没式膜生物反应器存在的污物在纤维束中聚集不易排出的情况，本实用新型所要解决的技术问题是：提供全新设计的用于水处理的膜组件、膜过滤器以及用于该膜组件的膜元件，以提高水处理膜过滤装置抵抗膜污染的能力。

本实用新型的第一种用于水处理的膜组件，包括：过滤单元，所述过滤单元包括膜元件，所述膜元件包括周身封闭仅一端开口的中空膜元件本体，所述膜元件本体的外表面为膜过滤面；集流单元，所述集流单元包括集流部件，所述集流部件设有与膜元件的开口连通的集流腔和与集流腔连通的输出口；所述膜元件本体为横截面扁平的长条状膜条，所述膜条具有一个连接端和一个自由端，其中，所述连接端被置于集流部件上而使膜条的开口连通所述集流腔，所述自由端则在该膜组件处于浸没于待处理水体中的使用状态时在所述的待处理水体的保持下呈浮动状态。

上述第一种用于水处理的膜组件中，膜元件本体为横截面扁平的长条状膜条，由于膜条与中空纤维膜同为长条状，因此，膜条的装填密度较高。同时，膜条的横截面又呈扁平状，这与中空纤维膜的横截面呈圆形或类圆形有着明显区别，而从理论上讲，当膜条的横截面呈扁平状时，膜条可以在一定程度上获得类似于板式膜这种因膜面平整而形成的抗膜污染性能 (流体在平整的膜面上运动形成一定的剪切力从而带动膜面上附着的污染物)。也就是说，上述膜条的特殊形状使得该膜条在装填密度方面可能优于平板膜，同时在形状本身所带来的抗膜污染性能方面又优于中空纤维膜。