專利名稱：一種柱式中空纖維膜組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種污水處理裝置，更具體而言涉及一種柱式中空纖維膜組件。
背景技術：
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，水資源的消耗已成倍增加，一方面造成了水資源的緊缺，同時也增加了污水的產(chǎn)生，加大了社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的壓力，為此有關方面投入大量的資金對污水進行處理并使其資源化再利用。膜分離技術和裝置近年來已被廣泛應用于生物、化工、醫(yī)藥、食品、市政等污水 處理領域中。為了便于工業(yè)化生產(chǎn)和安裝，提高膜的工作效率，在單位體積內(nèi)實現(xiàn)最大的膜面積，通常將膜以某種形式組裝在一個基本單元設備內(nèi)，在一定的驅(qū)動力下，完成混合液中各組分的分離，這類裝置稱為膜組件。中空纖維膜組件因其裝填密度高、造價相對較低、壽命較長以及膜耐壓性能好而得到了廣泛應用。目前現(xiàn)有的柱式中空纖維膜組件10(如圖I所示)，在膜殼11上設置有進水口 12、產(chǎn)水口 13、進氣口 14及濃縮液排放口 15，膜殼11內(nèi)固定有進水端樹脂澆注固定層32和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層34，進水端樹脂澆注固定層32內(nèi)設有多個氣液導流孔23a，產(chǎn)水端樹脂澆注固定層34內(nèi)又連接有濃縮液排放管16，進水端樹脂澆注固定層32和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層34之間固定有多根中空纖維膜絲35。現(xiàn)有的中空纖維柱式膜組件主要存在下述問題第一，現(xiàn)有的柱式中空纖維膜組件是用樹脂將中空纖維膜絲和膜殼澆注固定在一起，在制作大型中空纖維膜組件時造成操作不便，降低生產(chǎn)效率。第二，因進水端樹脂澆注固定層內(nèi)氣液導流孔的結構設計不合理導致該固定層整體強度下降，同時單位體積樹脂量下降也降低了中空纖維膜絲之間的粘接強度。第三，因氣液導流孔數(shù)量受樹脂固定層強度限制使得中空纖維膜絲分布密疏不均，降低中空纖維膜絲抗污染能力，影響柱式中空纖維膜組件的清洗效果，縮短使用壽命。第四，現(xiàn)有的柱式中空纖維膜組件是用樹脂將中空纖維膜絲和膜殼澆注固定在一起，運行中當局部中空纖維膜絲損壞時只能報廢整支膜組件，造成資源浪費，增加投入成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高抗污染性能、長使用壽命、低替換成本的柱式中空纖維膜組件。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的—種柱式中空纖維膜組件，包括膜殼和固定在膜殼內(nèi)的中空纖維膜單兀，在中空纖維膜單元下部的膜殼上設有進水口和進氣口，在中空纖維膜單元上部的膜殼上設有產(chǎn)水口和濃縮液排放口 ；在中空纖維膜單元上部的膜殼內(nèi)設有濃縮液排放管，其特征在于所述的中空纖維膜單元包括多個中空纖維膜元件、進水端中心管和產(chǎn)水端中心管；每個中空纖維膜元件由進水端膜盒、進水端樹脂澆注固定層、產(chǎn)水端膜盒、產(chǎn)水端樹脂澆注固定層以及固定在進水端樹脂澆注固定層和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層之間的多根中空纖維膜絲組成，相鄰的兩個進水端膜盒之間留有間隙形成氣液導流通道，每個進水端膜盒內(nèi)部還設有多個氣液導流孔；每個中空纖維膜元件分別通過進水端膜盒和產(chǎn)水端膜盒與進水端中心管和產(chǎn)水端中心管相連。本發(fā)明所述的中空纖維膜單元通過上壓板、密封墊、下壓板、定位卡簧和多個緊固螺釘固定在膜殼內(nèi)。所述的中空纖維膜單元由2 12個中空纖維膜元件組成，呈圓周等間距排列或圓周非等間距排列。所述的進水端膜盒和產(chǎn)水端膜盒的截面形狀為扇形、圓形或多邊形所述的進水端樹脂澆注固 定層和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層采用環(huán)氧樹脂、聚氨酯或硅橡膠體。所述的進水端膜盒和產(chǎn)水端膜盒的材料采用UPVC材料、ABS材料或不銹鋼材料。所述的膜殼外徑優(yōu)選為90mm至450mm ;所述的進水端膜盒內(nèi)部氣液導流孔的數(shù)量為I個至6個,每個氣液導流孔截面面積是5mm2至2000mm2。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果第一、本發(fā)明所述的柱式中空纖維膜組件由多個中空纖維膜元件通過進水端中心管、產(chǎn)水端中心管、上壓板、密封墊、下壓板和緊固螺釘固定在膜殼內(nèi)而構成，運行中當局部中空纖維膜絲出現(xiàn)損壞時只需替換該中空纖維膜絲所在的中空纖維膜元件，無需報廢整支柱式中空纖維膜組件，大大減少了資源浪費，降低了投入成本。第二、本發(fā)明所述的柱式中空纖維膜組件的制備方法是將多根中空纖維膜絲、進水端膜盒及產(chǎn)水端膜盒通過樹脂澆注固定形成為中空纖維膜元件，再將多個中空纖維膜元件通過進水端中心管和產(chǎn)水端中心管連接組裝成中空纖維膜單元，再將該中空纖維膜單元通過上壓板、密封墊、下壓板和緊固螺釘固定在膜殼內(nèi)形成柱式中空纖維膜組件。整個生產(chǎn)過程的70%以上都是組裝，操作簡單方便，大大提高生產(chǎn)效率。第三、本發(fā)明所述的柱式中空纖維膜組件的氣液導流孔由兩部分組成，一部分是進水端膜盒在注塑成型時內(nèi)部設有的多個氣液導流孔，另一部分是在裝配時相鄰兩中空纖維膜元件的進水端膜盒之間留有間隙形成氣液導流通道；氣液導流孔的這種設計可以讓膜盒內(nèi)部膜絲分布密疏均勻，提高與增強中空纖維膜絲的抗污染能力和清洗效果，延長柱式中空纖維膜組件的整體使用壽命；同時因有膜盒側壁作為支撐使得該柱式中空纖維膜組件進水端頭整體強度得到加強，中空纖維膜絲之間粘接強度也會大大加強。


圖I為現(xiàn)有技術的柱式中空纖維膜組件的結構原理示意圖。圖2a、圖2b和圖2c為本發(fā)明的柱式中空纖維膜組件結構原理示意圖，其中圖2b為圖2a的A-A剖視圖，圖2c為圖2a的B-B剖視圖。圖3a、圖3b和圖3c為本發(fā)明的中空纖維膜單元的結構原理示意圖，其中圖3b為圖3a的A向視圖，圖3c為圖3a的B向視圖。圖4為本發(fā)明的中空纖維膜元件的立體圖。圖中10_柱式中空纖維膜組件，11-膜殼；12-進水口 ； 13-產(chǎn)水口 ； 14-進氣口 ；15-濃縮液排放口 ；16_濃縮液排放管；17_下壓板；18_定位卡簧；19_緊固螺釘；20_中空纖維膜單元；21-產(chǎn)水端中心管；22-進水端中心管；23a-氣液導流孔；23b_氣液導流通道；24-上壓板；25-密封墊；26-產(chǎn)水端頭；27-進水端頭；30_中空纖維膜元件；31_進水端膜盒；32_進水端樹脂澆注固定層；33_產(chǎn)水端膜盒；34_產(chǎn)水端樹脂澆注固定層；35_中空纖維膜絲。
具體實施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明，以便徹底地理解本發(fā)明的技術方案。圖2a、圖2b和圖2c為本發(fā)明柱式中空纖維膜組件10的結構原理示意圖。如圖2a、圖2b和圖2c所示，柱式中空纖維膜組件10包括膜殼11和固定在膜殼11內(nèi)的中空纖維膜單元20，在中空纖維膜單元20下部的膜殼11上設有進水口 12和進氣口 14，在中空纖維膜單元20上部的膜殼11上設有產(chǎn)水口 13和濃縮液排放口 15 ;在中空纖維膜單元20上部的膜殼11內(nèi)設有濃縮液排放管16 ;所述的中空纖維膜單元20包括多個中空纖維膜元件30、進水端中心管22和產(chǎn)水端中心管21。中空纖維膜單元20在膜殼11內(nèi)的固定方式，可以采用膠粘接在膜殼11內(nèi)，或是通過本領域技術人員所熟知的任意適合的連接方式連接固定，優(yōu)選采用以下固定連接方式通過上壓板24、密封墊25、下壓板17、定位卡簧18和多個緊固螺釘19固定在膜殼11內(nèi)，即進水端頭27通過多個定位卡簧18與下壓板17相連，下壓板17通過多個緊固螺釘19固定在膜殼11內(nèi)；產(chǎn)水端頭26通過多個緊固螺釘19依次與密封墊25和上壓板24相連，上壓板24通過多個緊固螺釘19固定在膜殼11內(nèi)。膜殼11的截面直徑一般為90mm-450mm，可以選用諸如PVC材料或玻璃鋼材料等。圖3a、圖3b和圖3c為本發(fā)明中空纖維膜單元20的結構原理示意圖。如圖3a、圖3b和圖3c所示，中空纖維膜單元20是由2個至12個中空纖維膜元件30分別通過進水端膜盒31和產(chǎn)水端膜盒33與進水端中心管22和產(chǎn)水端中心管21相連接固定而成，且進水端膜盒31和產(chǎn)水端膜盒33分別圓周等距或圓周非等距排列在進水端中心管22和產(chǎn)水端中心管21的周圍，相鄰的兩個進水端膜盒31之間留有間隙形成氣液導流通道23b。進水端膜盒31和產(chǎn)水端膜盒33與進水端中心管22和產(chǎn)水端中心管21的連接方式，可以采用緊固螺釘連接，或是通過本領域技術人員所熟知的任意適合的連接方式連接固定，優(yōu)選采用以下連接方式進水端膜盒31和產(chǎn)水端膜盒33采用卡扣方式與進水端中心管22和產(chǎn)水端中心管21連接固定，即多個中空纖維膜元件30的進水端膜盒31上的卡勾與進水端中心管22上的卡槽相互卡緊鎖死構成進水端頭27，多個中空纖維膜元件30的產(chǎn)水端膜盒33上的卡勾與產(chǎn)水端中心管21上的卡槽相互卡緊鎖死構成產(chǎn)水端頭26。圖4為本發(fā)明中空纖維膜元件30的立體圖。如圖4所示，中空纖維膜元件30由進水端膜盒31、進水端樹脂澆注固定層32、產(chǎn)水端膜盒33、產(chǎn)水端樹脂澆注固定層34以及固定在進水端樹脂澆注固定層32和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層34之間的多根中空纖維膜絲35組成，每個進水端膜盒31內(nèi)部還設有多個氣液導流孔23a。中空纖維膜元件30的進水端膜盒31和產(chǎn)水端膜盒33截面形狀是扇形、圓形或多邊形，其材料為UPVC材料、ABS材料或不銹鋼材料；進水端樹脂澆注固定層32和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層34的材料采用環(huán)氧樹脂、聚氨酯或硅橡膠體。由上述可知，進水端膜盒31內(nèi)部設有的多個氣液導流孔23a可以讓進水端膜盒31內(nèi)部中空纖維膜絲35分布密疏均勻，大大提高了中空纖維膜絲的抗污染能力和清洗效果，延長了該柱式中空纖維膜組件10的整體使用壽命；氣液導流通道23b因有相鄰的兩個進水端膜盒31上的側壁作為支撐使得該柱式中空纖維膜組件10的進水端頭27整體強度得到加強，中空纖維膜絲35之間粘接強度也得到了加強。在使用時，由于每個中空纖維膜元件30都相互獨立，即使局部中空纖維膜絲35出現(xiàn)損壞只需替換該中空纖維膜絲35所在的中空纖維膜元件30，無需報廢整支柱式中空纖維膜組件10，大大減少了資源浪費，降低了投入成本。在生產(chǎn)時，將中空纖維膜絲35固定在專用支架上，確定中空纖維膜絲35的長度，切除多余部分并封堵其一端。固定進水端膜盒31，將中空纖維膜絲35未封堵的一端裝填進該膜盒內(nèi)，向進水端膜盒31內(nèi)注入硬性樹脂和固化劑的混合物，等待至其固化形成硬性樹脂固定層后再次向進水端膜盒31內(nèi)注入柔性樹脂和固化劑的混合物，靜置至樹脂固化形成柔性樹脂固定層，該柔性樹脂固定層和硬性樹脂固定層共同組成進水端樹脂澆注固定層32。固定產(chǎn)水端膜盒33，將中空纖維膜絲35已封堵的一端裝填進該膜盒內(nèi)，向產(chǎn)水端膜盒33內(nèi)注入硬性樹脂和固化劑的混合物，等待至其固化形成硬性樹脂固定層后再次向產(chǎn)水端
膜盒33內(nèi)注入柔性樹脂和固化劑的混合物，靜置至固化形成柔性樹脂固定層，該柔性樹脂固定層和硬性樹脂固定層共同組成產(chǎn)水端樹脂澆注固定層34，至此中空纖維膜元件30澆注完成。切除中空纖維膜元件30的產(chǎn)水端膜盒33和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層34的端面直至中空纖維膜絲35露出內(nèi)部孔隙。將多個中空纖維膜元件30的產(chǎn)水端膜盒33上的卡勾分別插入產(chǎn)水端中心管21周圍的卡槽內(nèi)并卡緊鎖死行成產(chǎn)水端頭26，在產(chǎn)水端頭26上依次安裝密封墊25和上壓板24并用緊固螺釘19固定。將多個中空纖維膜元件30的進水端膜盒31上的卡勾分別插入進水端中心管22周圍的卡槽內(nèi)并卡緊鎖死行成進水端頭27，至此中空纖維膜單元20組裝完成。將中空纖維膜單元20按照先進水端頭27后產(chǎn)水端頭26的次序裝入膜殼11內(nèi)，在進水端頭27上安裝下壓板17并用定位卡簧18固定。用緊固螺釘19分別將中空纖維膜單元20的進水端頭27和產(chǎn)水端頭26固定在膜殼11內(nèi)，至此中空纖維柱式膜組件10生產(chǎn)完成。由上述所知，整個生產(chǎn)過程的70%以上都是組裝過程，操作簡單方便，可以大大提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明公開的中空纖維柱式膜組件具有較高的抗污染能力和較長的使用壽命，且替換成本低，可以在較惡劣的水質(zhì)條件下工作，產(chǎn)水量穩(wěn)定且水質(zhì)優(yōu)良，適用于大型反滲透治水系統(tǒng)的預處理。
權利要求
1.一種柱式中空纖維膜組件(10)，包括膜殼(11)和固定在膜殼(11)內(nèi)的中空纖維膜單元(20)，在中空纖維膜單元(20)下部的膜殼(11)上設有進水口( 12)和進氣口( 14)，在中空纖維膜單元(20)上部的膜殼(11)上設有產(chǎn)水口(13)和濃縮液排放口(15);在中空纖維膜單元(20)上部的膜殼(11)內(nèi)設有濃縮液排放管(16)，其特征在于所述的中空纖維膜單元(20)包括多個中空纖維膜元件(30)、進水端中心管(22)和產(chǎn)水端中心管(21);每個中空纖維膜元件(30 )由進水端膜盒(31)、進水端樹脂澆注固定層(32 )、產(chǎn)水端膜盒(33 )、產(chǎn)水端樹脂澆注固定層(34)以及固定在進水端樹脂澆注固定層(32)和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層(34)之間的多根中空纖維膜絲(35)組成，相鄰的兩個進水端膜盒(31)之間留有間隙形成氣液導流通道(23b)，每個進水端膜盒(31)內(nèi)部還設有多個氣液導流孔(23a);每個中空纖維膜元件(30)分別通過進水端膜盒(31)和產(chǎn)水端膜盒(33)與進水端中心管(22)和產(chǎn)水端中心管(21)相連。
2.如權利要求I所述的一種柱式中空纖維膜組件(10)，其特征在于所述的中空纖維膜單元(20)通過上壓板(24)、密封墊(25)、下壓板(17)、定位卡簧(18)和多個緊固螺釘(19)固定在膜殼(11)內(nèi)。
3.如權利要求I所述的一種柱式中空纖維膜組件(10)，其特征在于所述的中空纖維膜單元(20)由2 12個中空纖維膜元件(30)組成，呈圓周等間距排列或圓周非等間距排列。
4.如權利要求I所述的一種柱式中空纖維膜組件(10)，其特征在于所述的進水端膜盒(31)和產(chǎn)水端膜盒(33)的截面形狀為扇形、圓形或多邊形。
5.如權利要求I所述的一種柱式中空纖維膜組件(10)，其特征在于所述進水端樹脂澆注固定層(32)和產(chǎn)水端樹脂澆注固定層(34)采用環(huán)氧樹脂、聚氨酯或硅橡膠體。
6.如權利要求I所述的一種柱式中空纖維膜組件(10)，其特征在于所述進水端膜盒(31)和產(chǎn)水端膜盒(33)的材料采用UPVC材料、ABS材料或不銹鋼材料。
7.如權利要求I所述的一種柱式中空纖維膜組件(10)，其特征在于所述的膜殼(11)外徑為90_至450mm。
8.如權利要求I所述的一種柱式中空纖維膜組件(10)，其特征在于所述進水端膜盒(31)內(nèi)部氣液導流孔(23a)的數(shù)量為I個至6個，每個氣液導流孔(23a)截面面積是5mm2至 2000mm2。
全文摘要
一種柱式中空纖維膜組件，包括膜殼和固定在膜殼內(nèi)的中空纖維膜單元，在中空纖維膜單元下部的膜殼上設有進水口和進氣口，在中空纖維膜單元上部的膜殼上設有產(chǎn)水口和濃縮液排放口，在中空纖維膜單元上部的膜殼內(nèi)設有濃縮液排放管；中空纖維膜單元包括多個中空纖維膜元件、進水端中心管和產(chǎn)水端中心管。中空纖維膜元件由進水端膜盒、進水端樹脂澆注固定層、產(chǎn)水端膜盒、產(chǎn)水端樹脂澆注固定層以及固定在兩樹脂澆注固定層之間的多根中空纖維膜絲組成，相鄰的兩個進水端膜盒之間留有間隙形成氣液導流通道，每個進水端膜盒內(nèi)部還設有多個氣液導流孔；每個中空纖維膜元件分別通過進水端膜盒和產(chǎn)水端膜盒與進水端中心管和產(chǎn)水端中心管相連。
文檔編號B01D63/04GK102872722SQ20121025428
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年7月20日
發(fā)明者林亞凱, 徐大明, 趙杰, 王大新, 田野 申請人:北京賽諾膜技術有限公司