專利名稱：一種低壓降螺旋卷式膜元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低螺旋卷式膜元件使用壓降的卷制設(shè)計(jì)方法及其產(chǎn)品，屬于凈水裝置中過(guò)濾器的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膜技術(shù)以其簡(jiǎn)潔、填裝密度大、處理水質(zhì)好、宜于自動(dòng)化操作，維護(hù)方便被廣泛應(yīng)用，目前用于膜技術(shù)中過(guò)濾裝置的膜元件主要包括螺旋卷式膜元件，中空纖維膜元件，管式膜元件，板框式膜元件等等，由于卷式膜元件緊湊的設(shè)計(jì)、低廉的價(jià)格使其占據(jù)了很大一部分市場(chǎng)份額。其中包括微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜、電滲析膜、滲透氣化膜等，這些膜元件均利用膜片本身的分離作用，去除流體中的某種或多種物質(zhì)，起到凈化、提純、濃縮等目的。目前螺旋卷制膜元件主要是由膜片、進(jìn)料流道布、產(chǎn)水流道布、集水管和密封膠水按一定順序組合卷制而成。集水管外先卷繞最內(nèi)圈多層產(chǎn)水流道布，再卷繞夾有一層進(jìn)料流道布的折疊過(guò)的膜片，再卷繞一層產(chǎn)水流道布，以此順序繞制。在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)膜元件的外形尺寸及所需膜面積，對(duì)一定寬度的膜片進(jìn)行頁(yè)數(shù)及長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)后進(jìn)行折疊，用密封膠水將折疊后的膜片與集水管相連的另外三端密封(折疊端放置在集水管端)后卷制， 這樣就形成了收集產(chǎn)水的膜袋，流體平行于集水管從進(jìn)料流道布進(jìn)入膜元件，通過(guò)壓力作用及膜片本身的分離特性，使進(jìn)料通過(guò)膜面分離后，沿產(chǎn)水流道布垂直集水管方向，收集于集水通道形成產(chǎn)水，如圖I所示。其中，進(jìn)料流道布基本都是由縱向和橫向的網(wǎng)絲交織而成，兩個(gè)方向的網(wǎng)絲在交織過(guò)程中行成了一定的角度，同時(shí)在網(wǎng)絲交接處最大厚度表征為進(jìn)料流道的寬度；因膜元件卷制工藝及使用場(chǎng)合不同，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體需要選擇合適的進(jìn)料流道布厚度及角度，卷式膜元件的入水角度一般指正對(duì)入水方向的給水流道布網(wǎng)絲相交的夾角，如圖2所示。在膜元件運(yùn)行中，壓力在膜元件過(guò)濾過(guò)程中起到了很重要的作用， 在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，壓力損失是評(píng)估整套系統(tǒng)能耗的重要指標(biāo)，以往在膜元件設(shè)計(jì)過(guò)程中， 只考慮到膜元件的抗污堵性能及制造成本，而忽略了運(yùn)行成本，使運(yùn)行能耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種降低螺旋卷式膜元件使用壓降的卷制設(shè)計(jì)方法及其產(chǎn)品，采用該設(shè)計(jì)可以降低膜元件自身壓降、提高膜元件使用壽命，以降低膜元件系統(tǒng)運(yùn)行能耗，從而降低膜元件系統(tǒng)運(yùn)行成本。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種低壓降反滲透膜元件的設(shè)計(jì)方法在保證膜元件尺寸及膜面積的前提下，改變螺旋卷式膜元件卷制頁(yè)數(shù)、每頁(yè)長(zhǎng)度、進(jìn)水流道寬度、或入水角度其中之一個(gè)參數(shù)，或者同時(shí)改變其中兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)。其中，增加所述螺旋卷式膜元件的卷制頁(yè)數(shù)，降低每頁(yè)長(zhǎng)度；以八寸膜元件為例， 頁(yè)數(shù)為28-31頁(yè)為最優(yōu)。
其中，增加所述進(jìn)水流道寬度；以八寸膜元件為例，進(jìn)水流道寬度以34mil_36mil 為最優(yōu)。其中，改變?nèi)胨嵌龋灰园舜缒ぴ槔?入水角度為55-80度為最優(yōu)。一種低壓降反滲透膜元件，其是按照上述的設(shè)計(jì)方法制造得出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)對(duì)膜元件卷制頁(yè)數(shù)、每頁(yè)長(zhǎng)度、進(jìn)水流道布寬度、入水角度進(jìn)行綜合卷制設(shè)計(jì)，即在保證膜元件尺寸及膜面積的前提下，I)增加卷制頁(yè)數(shù)，降低每頁(yè)長(zhǎng)度，使進(jìn)水渦流旋轉(zhuǎn)加快，即進(jìn)水流速大；以八寸膜元件為例，頁(yè)數(shù)最優(yōu)為28-31頁(yè)。 2)增加進(jìn)水流道寬度，使進(jìn)水在膜元件內(nèi)部流動(dòng)阻力減小，壓力損失減??；以八寸膜元件為例，進(jìn)水流道寬度最優(yōu)為34-36mil最優(yōu)。3)通過(guò)計(jì)算機(jī)理論模擬與膜元件實(shí)際運(yùn)行相對(duì)應(yīng)，通過(guò)改變進(jìn)水角度及進(jìn)水流道布經(jīng)緯線的距離，進(jìn)一步提高進(jìn)水流速，降低進(jìn)水在膜元件內(nèi)部運(yùn)行的阻力；以八寸膜元件為例，最優(yōu)入水角度為55-80度。最終綜合確定膜元件整體卷制工藝，使單支膜元件壓降降低，從而降低系統(tǒng)能耗。


圖I是本發(fā)明組件卷制示意圖；圖2是本發(fā)明的進(jìn)料流道布示意圖；圖3是入水角度與壓降關(guān)系曲線圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明I-給水流道布；2_膜片；3_進(jìn)料流道布；A-入水角度。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。實(shí)施例I :在同樣直徑、同樣膜面積膜元件設(shè)計(jì)時(shí)，保證其他原材料及設(shè)計(jì)參數(shù)一致，只增加卷制膜片頁(yè)數(shù)，使設(shè)計(jì)后的膜元件系統(tǒng)壓降降低10% -15%。以8寸膜元件為例，膜面積為400ft2，膜片性能保持一致的情況下，設(shè)計(jì)兩種膜元件，其膜片頁(yè)數(shù)為分別為20頁(yè)及30頁(yè)。在兩套系統(tǒng)上對(duì)兩種膜元件進(jìn)行初始性能測(cè)試及長(zhǎng)期運(yùn)行5個(gè)月平均系統(tǒng)壓降對(duì)比(單套系統(tǒng)為4支膜元件串聯(lián))。表I為兩套系統(tǒng)的測(cè)試運(yùn)行結(jié)果。該膜元件系統(tǒng)的進(jìn)水壓力均為225psi，進(jìn)水鹽濃度2000ppm。表I增加膜元件卷制頁(yè)數(shù)兩套系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果
膜元件系統(tǒng)初始通量(GPD)脫鹽率壓降(psi)20頁(yè)卷制膜元件系統(tǒng)3062099. 27%2330頁(yè)卷制膜元件系統(tǒng)3063999. 21%19. 5
實(shí)施例2 在同樣直徑、同樣膜面積膜元件設(shè)計(jì)時(shí)，保證其他原材料及設(shè)計(jì)參數(shù)一致，只增加進(jìn)水流道寬度(即增加進(jìn)水流道布厚度)，使進(jìn)水在膜元件內(nèi)部流動(dòng)阻力減小，從而使計(jì)后的膜元件系統(tǒng)壓降降低20% -25%。以8寸膜元件為例，膜面積為400ft2，膜片性能保持一致的情況下，設(shè)計(jì)兩種膜元件，其進(jìn)水流道寬度分別為28mil及34mil。在兩套系統(tǒng)上對(duì)兩種膜元件進(jìn)行初始性能測(cè)試及長(zhǎng)期運(yùn)行5個(gè)月平均系統(tǒng)壓降對(duì)比(單套系統(tǒng)為4支膜元件串聯(lián))。表2為兩套系統(tǒng)的測(cè)試運(yùn)行結(jié)果。該膜元件系統(tǒng)的進(jìn)水壓力均為225psi，進(jìn)水鹽濃度2000ppm。表2增加進(jìn)水流道寬度后兩套系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種低壓降反滲透膜元件的設(shè)計(jì)方法，其特征在于在保證膜元件尺寸及膜面積的前提下，改變螺旋卷式膜元件卷制頁(yè)數(shù)、每頁(yè)長(zhǎng)度、進(jìn)水流道寬度、或入水角度其中之一個(gè)參數(shù)，或者同時(shí)改變其中兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓降反滲透膜元件的設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述螺旋卷式膜元件增加卷制頁(yè)數(shù)，降低每頁(yè)長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低壓降反滲透膜元件的設(shè)計(jì)方法，其特征在于以八寸膜元件為例，頁(yè)數(shù)為28-31頁(yè)為最優(yōu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓降反滲透膜元件的設(shè)計(jì)方法，其特征在于增加所述進(jìn)水流道寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓降反滲透膜元件的設(shè)計(jì)方法，其特征在于以八寸膜元件為例，進(jìn)水流道寬度以34mil-36mil為最優(yōu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低壓降反滲透膜元件的設(shè)計(jì)方法，其特征在于改變?nèi)胨嵌取?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低壓降反滲透膜元件的設(shè)計(jì)方法，其特征在于以八寸膜元件為例，入水角度為55-80度為最優(yōu)。
8.—種低壓降反滲透膜元件，其特征在于其以權(quán)利要求1-7任意之一項(xiàng)的設(shè)計(jì)方法制造得出。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種降低螺旋卷式膜元件單支及系統(tǒng)運(yùn)行壓降的膜元件設(shè)計(jì)方法及一種使用該方法優(yōu)化設(shè)計(jì)的低壓降膜元件。本發(fā)明通過(guò)在膜元件卷制過(guò)程中，根據(jù)總的膜面積對(duì)膜元件卷制頁(yè)數(shù)、每頁(yè)長(zhǎng)度、進(jìn)水流道布寬度、入水角度進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，使同樣尺寸、同樣膜面積的單支膜元件在運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)水阻力最小，進(jìn)水在膜元件中流動(dòng)阻力也最小，則壓力損失最小，從而降低整支膜殼及系統(tǒng)能耗。按照本發(fā)明設(shè)計(jì)的低壓降膜元件與傳統(tǒng)膜元件相比，壓降可降低50％-55％，極大的降低了系統(tǒng)能耗。
文檔編號(hào)B01D69/06GK102580557SQ20121006423
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者王麗華, 鄧子華 申請(qǐng)人:王麗華