一種新型柱狀外壓式超濾膜組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種新型柱狀外壓式膜組件，包括外部粗濾單元、上封頭單元、下封頭單元以及設(shè)于外部粗濾單元內(nèi)的超濾膜簇組合過濾單元、曝氣孔；所述外部粗濾單元兩端分別與上封頭單元、下封頭單元連接；所述上封頭單元上設(shè)有上出水管、排氣管和超聲裝置接口，所述下封頭單元上設(shè)有下出水管、進(jìn)氣管；超濾膜簇組合過濾單元兩端的出水口分別與上出水管、下出水管連接；氣孔分別設(shè)置于上封頭單元的排氣管底部和下封頭單元的進(jìn)氣管頂部。該超濾膜組件結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、使用方便、運(yùn)行靈活、適用范圍廣，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
【專利說明】 一種新型柱狀外壓式超濾膜組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，特別涉及一種新型柱狀外壓式超濾膜組件。
【背景技術(shù)】
[0002]超濾膜工藝近期在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用逐步受到人們關(guān)注，而外壓式超濾膜作為一種工藝形式已經(jīng)被廣泛使用，其中包括柱狀超濾膜組件，例如無錫中橋水廠的15萬m3/d超濾膜后處理工程。為避免超濾膜組件的污染，常需在超濾膜組件前設(shè)置保安過濾器之類的預(yù)處理措施來確保膜組件的正常過濾。雖然此種方式可以保證超濾膜系統(tǒng)的長期運(yùn)行，但也在一定程度上限制了超濾膜與其它工藝組合的可能性，使超濾工藝的應(yīng)用效能及處理領(lǐng)域受到一定的影響。
[0003]在實(shí)際應(yīng)用中，超濾工藝常需與混凝、預(yù)氧化、粉末活性炭吸附等工藝結(jié)合形成組合工藝。為充分利用膜池的水力停留時間，常需在膜池內(nèi)投加一定的水處理藥劑、材料(例如混凝劑、氧化劑以及粉末活性炭)來改善超濾出水的基本水質(zhì)，取得了較好的處理效果，但是由此也帶來了超濾膜過濾負(fù)荷的顯著增加；常需通過劇烈的曝氣攪動來確保超濾的過水水量，但應(yīng)用結(jié)果仍然不太理想，容易造成膜的損傷和膜污染問題。因此，迫切需要研發(fā)一種新的浸沒式超濾膜過濾的裝置或方法，以便能夠有效適應(yīng)這一新的應(yīng)用環(huán)境，從而進(jìn)一步拓展超濾膜工藝的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服目前外壓式超濾膜組件存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可用于高懸浮物條件下的新型外壓式柱狀超濾膜組件。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種新型柱狀外壓式超濾膜組件，包括外部粗濾單元、上封頭單元、下封頭單元以及設(shè)于外部粗濾單元內(nèi)的超濾膜簇組合過濾單元、曝氣孔；所述外部粗濾單元兩端分別與上封頭單元、下封頭單元連接；所述上封頭單元上設(shè)有上出水管、排氣管和超聲裝置接口，所述下封頭單元上設(shè)有下出水管、進(jìn)氣管；超濾膜簇組合過濾單元兩端的出水口分別與上出水管、下出水管連接；氣孔分別設(shè)置于上封頭單元的排氣管底部和下封頭單元的進(jìn)氣管頂部。
[0006]作為改進(jìn)，所述外部粗濾單元為孔徑為2-10微米的316L不銹鋼濾布。
[0007]作為另一種改進(jìn)，所述超濾膜簇組合過濾單元由5-100組相互獨(dú)立的超濾膜簇組成。
[0008]作為另一種改進(jìn)，所述超濾膜簇由100-500根膜絲密封在直徑為20-40mm的UPVC或PPR管內(nèi)制成，膜絲長度在2000mm以內(nèi)。
[0009]作為另一種改進(jìn)，所述外部粗濾單元過濾面積與過濾單元膜絲總面積比值為1:50 ?1:1000。
[0010]作為另一種改進(jìn)，氣孔直徑介于l_5mm，進(jìn)氣管上設(shè)置脈沖進(jìn)氣裝置。
[0011]作為另一種改進(jìn)，超聲輔助沖洗系統(tǒng)采用振幅桿式，通過超聲裝置接口與膜組件連接；超聲頻率控制在20-160KHZ，振幅桿長度與膜組件等長，可采用兩端相對布置的方式，且振幅桿采用周邊輻射的形式。
[0012]有益效果:本發(fā)明提供的新型柱狀外壓式超濾膜組件結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、使用方便、運(yùn)行靈活、適用范圍廣，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
[0013]具體而言，本發(fā)明通過在超濾膜組件的外側(cè)設(shè)置一層不銹鋼濾布，從而可以實(shí)現(xiàn)膜組件進(jìn)水的初步過濾，將水中的大部分較大的顆粒物進(jìn)行初步截留，從而降低了進(jìn)入后續(xù)超濾膜的過濾負(fù)荷；根據(jù)目前超濾膜前處理的基本形式及作用，本發(fā)明選用了質(zhì)量較好的316L不銹鋼濾布，并且優(yōu)選了其孔徑范圍，從而可以較好的滿足超濾膜對進(jìn)水水質(zhì)的要求，延長超濾膜的反洗周期。
[0014]本發(fā)明將不銹鋼濾布與封頭單元采用密閉連接，形成一完整整體，從而可以利用超濾膜的抽吸泵實(shí)現(xiàn)濾布、超濾膜的雙重過濾，降低了能耗。
[0015]本發(fā)明的超濾膜部分采用各自獨(dú)立的膜簇形式以及單簇膜的膜絲數(shù)量，從而極大可能地避免了少量進(jìn)入穿透外側(cè)粗濾單元的顆粒物在膜絲中間粘結(jié)、進(jìn)而導(dǎo)致膜污染；此外單簇設(shè)置并且設(shè)置有活動接口的超濾膜有利于后續(xù)針對特定條件下的斷裂膜絲的更換或修補(bǔ)。
[0016]本發(fā)明利用超濾膜簇中間的空隙來進(jìn)行空氣氣洗即充分利用了空間，又更能充分發(fā)揮空氣反洗的作用，有效減輕超濾膜的污染。
[0017]本發(fā)明結(jié)合超濾過濾的基本特性，在超濾膜正常過濾過程中采用了脈沖式的空氣沖洗方式，從而在確保沖洗效果的同時有效降低了空氣清洗的能耗；此外，可根據(jù)膜污染的變化情況及時調(diào)整脈沖頻率，進(jìn)一步滿足超濾膜過濾要求。
[0018]本發(fā)明在反洗和過濾過程中，還額外設(shè)置了超聲輔助清洗裝置，且根據(jù)膜組件形式設(shè)置成了可拆卸式，從而可以多組膜組件共用一個超聲清洗裝置，顯著降低費(fèi)用。
[0019]本發(fā)明針對膜過濾系統(tǒng)及反洗系統(tǒng)的改進(jìn)，可以通過增加組合膜簇的數(shù)量來顯著增加單個膜組件的總膜絲數(shù)量(理論上膜簇?cái)?shù)量可以超過100個)，從而顯著增加單個膜組件的處理能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明新型一種新型柱狀外壓式膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明新型一種新型柱狀外壓式膜組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明新型一種新型柱狀外壓式膜組件的縱截面圖。
[0023]圖4為本發(fā)明新型一種新型柱狀外壓式膜組件的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明新型一種新型柱狀外壓式膜組件做出進(jìn)一步說明。
[0025]新型柱狀外壓式超濾膜組件，見圖1至圖4，包括外部粗濾單元1、上封頭單元2、下封頭單元3以及設(shè)于外部粗濾單元I內(nèi)的超濾膜簇組合過濾單元4、曝氣孔5 ;所述外部粗濾單元I兩端分別與上封頭單元3、下封頭單元4連接；所述上封頭單元2上設(shè)有上出水管21、排氣管22和超聲裝置接口 23，所述下封頭單元3上設(shè)有下出水管31、進(jìn)氣管32 ;超濾膜簇組合過濾單元4兩端的出水口分別與上出水管21、下出水管31連接；曝氣孔5分別與排氣管32、進(jìn)氣管32連接。
[0026]所述外部粗濾單元I為孔徑為2-10微米的316L不銹鋼濾布；所述超濾膜簇組合過濾單元4由5-100組相互獨(dú)立的超濾膜簇組成，所述超濾膜簇由100-500根膜絲密封在直徑為20-40mm的UPVC或PPR管內(nèi)制成，膜絲長度在2000mm以內(nèi)；所述外部粗濾單元I過濾面積與過濾單元2膜絲總面積比值為1:50~I:1000 ;所述曝氣孔5直徑介于l-5mm，與之相連的空氣管路設(shè)置脈沖控制器；所述超聲輔助沖洗系統(tǒng)采用振幅桿式，通過超聲裝置接口 23與膜組件連接；超聲頻率控制在20-160KHZ，振幅桿長度與膜組件等長，可采用兩端相對布置的方式，且振幅桿采用周邊輻射的形式。
[0027]該裝置在使用時，包括以下步驟:
[0028](I)過濾:將超濾膜組件置于待處理水中，待處理水經(jīng)外部粗濾單元I粗濾后進(jìn)入組件內(nèi)部，并經(jīng)超濾膜簇組合過濾單元4過濾后，由上出水管21、下出水管31流出；
[0029](2)反沖洗:利用氣洗、水洗、超聲輔助清洗三部分協(xié)同反沖洗；其中，水沖洗利用水泵將水泵入超濾膜組件內(nèi)，氣沖利用脈沖控制器控制空氣通入進(jìn)氣管32中脈沖沖洗，超聲輔助沖洗是將振幅桿式超聲裝置插入超聲裝置接口 23內(nèi)，振幅桿長度與膜組件等長，超聲頻率控制在20-160KHZ。
[0030]為驗(yàn)證本發(fā)明超濾膜組件的效能，在南京某水廠進(jìn)行了相關(guān)的效能驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)分別取用原水、沉后水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了驗(yàn)證其效能，分別在水中額外添加典型微量物質(zhì)(阿特拉津)使其含量為50 μ g/L左右，并在膜池內(nèi)投加濃度為200mg/L的粉末活性炭，實(shí)驗(yàn)期間進(jìn)出水水質(zhì)情況(試驗(yàn)期間原水的水質(zhì)情況如表1所示)。
[0031]通過采用不同的參數(shù)設(shè)置，驗(yàn)證水處理效果，該裝置運(yùn)行參數(shù)見表2。
[0032]表1新型柱狀外壓式超濾膜組件運(yùn)行參數(shù)
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種新型柱狀外壓式超濾膜組件，其特征在于:包括外部粗濾單元(I)、上封頭單元(2)、下封頭單元(3)以及設(shè)于外部粗濾單元(I)內(nèi)的超濾膜簇組合過濾單元(4)、氣孔(5);所述外部粗濾單元(I)兩端分別與上封頭單元(3)、下封頭單元(4)連接；所述上封頭單元(2)上設(shè)有上出水管(21)、排氣管(22)和超聲裝置接口(23)，所述下封頭單元(3)上設(shè)有下出水管(31)、進(jìn)氣管(32);超濾膜簇組合過濾單元(4)兩端的出水口分別與上出水管(21)、下出水管(31)連接；氣孔(5)分別設(shè)置于上封頭單元(2)的排氣管(32)底部和下封頭單元(3)的進(jìn)氣管(32)頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柱狀外壓式超濾膜組件，其特征在于:所述外部粗濾單元(I)為孔徑為2-10微米的316L不銹鋼濾布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柱狀外壓式超濾膜組件，其特征在于:所述超濾膜簇組合過濾單元(4)由5-100組相互獨(dú)立的超濾膜簇組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型柱狀外壓式超濾膜組件，其特征在于:所述超濾膜簇由100-500根膜絲密封在直徑為20-40mm的UPVC或PPR管內(nèi)制成，膜絲長度在2000mm以內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柱狀外壓式超濾膜組件，其特征在于:所述外部粗濾單元(I)過濾面積與過濾單元(2)膜絲總面積比值為1:50?1:1000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柱狀外壓式超濾膜組件，其特征在于:氣孔(5)直徑介于1-5_，進(jìn)氣管(32)上設(shè)置脈沖進(jìn)氣裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型柱狀外壓式超濾膜組件，其特征在于:超聲裝置借口(23)中接入振幅桿式超聲裝置，超聲頻率為20-160KHZ，振幅桿長度與膜組件等長，振幅桿采用周邊輻射的形式。
【文檔編號】B01D63/00GK104028106SQ201410180639
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】劉成, 陳衛(wèi), 崔彪, 汪晨倩, 王杰, 胡偉 申請人:河海大學(xué)