专利名称：一种柱式中空纤维膜组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种污水处理装置，更具体而言涉及一种柱式中空纤维膜组件。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，水资源的消耗已成倍增加，一方面造成了水资源的紧缺，同时也增加了污水的产生，加大了社会和环境可持续发展的压力，为此有关方面投入大量的资金对污水进行处理并使其资源化再利用。膜分离技术和装置近年来已被广泛应用于生物、化工、医药、食品、市政等污水 处理领域中。为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合液中各组分的分离，这类装置称为膜组件。中空纤维膜组件因其装填密度高、造价相对较低、寿命较长以及膜耐压性能好而得到了广泛应用。目前现有的柱式中空纤维膜组件10(如图I所示)，在膜壳11上设置有进水口 12、产水口 13、进气口 14及浓缩液排放口 15，膜壳11内固定有进水端树脂浇注固定层32和产水端树脂浇注固定层34，进水端树脂浇注固定层32内设有多个气液导流孔23a，产水端树脂浇注固定层34内又连接有浓缩液排放管16，进水端树脂浇注固定层32和产水端树脂浇注固定层34之间固定有多根中空纤维膜丝35。现有的中空纤维柱式膜组件主要存在下述问题第一，现有的柱式中空纤维膜组件是用树脂将中空纤维膜丝和膜壳浇注固定在一起，在制作大型中空纤维膜组件时造成操作不便，降低生产效率。第二，因进水端树脂浇注固定层内气液导流孔的结构设计不合理导致该固定层整体强度下降，同时单位体积树脂量下降也降低了中空纤维膜丝之间的粘接强度。第三，因气液导流孔数量受树脂固定层强度限制使得中空纤维膜丝分布密疏不均，降低中空纤维膜丝抗污染能力，影响柱式中空纤维膜组件的清洗效果，缩短使用寿命。第四，现有的柱式中空纤维膜组件是用树脂将中空纤维膜丝和膜壳浇注固定在一起，运行中当局部中空纤维膜丝损坏时只能报废整支膜组件，造成资源浪费，增加投入成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高抗污染性能、长使用寿命、低替换成本的柱式中空纤维膜组件。本发明是通过以下技术方案实现的—种柱式中空纤维膜组件，包括膜壳和固定在膜壳内的中空纤维膜单兀，在中空纤维膜单元下部的膜壳上设有进水口和进气口，在中空纤维膜单元上部的膜壳上设有产水口和浓缩液排放口 ；在中空纤维膜单元上部的膜壳内设有浓缩液排放管，其特征在于所述的中空纤维膜单元包括多个中空纤维膜元件、进水端中心管和产水端中心管；每个中空纤维膜元件由进水端膜盒、进水端树脂浇注固定层、产水端膜盒、产水端树脂浇注固定层以及固定在进水端树脂浇注固定层和产水端树脂浇注固定层之间的多根中空纤维膜丝组成，相邻的两个进水端膜盒之间留有间隙形成气液导流通道，每个进水端膜盒内部还设有多个气液导流孔；每个中空纤维膜元件分别通过进水端膜盒和产水端膜盒与进水端中心管和产水端中心管相连。本发明所述的中空纤维膜单元通过上压板、密封垫、下压板、定位卡簧和多个紧固螺钉固定在膜壳内。所述的中空纤维膜单元由2 12个中空纤维膜元件组成，呈圆周等间距排列或圆周非等间距排列。所述的进水端膜盒和产水端膜盒的截面形状为扇形、圆形或多边形所述的进水端树脂浇注固 定层和产水端树脂浇注固定层采用环氧树脂、聚氨酯或硅橡胶体。所述的进水端膜盒和产水端膜盒的材料采用UPVC材料、ABS材料或不锈钢材料。所述的膜壳外径优选为90mm至450mm ;所述的进水端膜盒内部气液导流孔的数量为I个至6个,每个气液导流孔截面面积是5mm2至2000mm2。本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果第一、本发明所述的柱式中空纤维膜组件由多个中空纤维膜元件通过进水端中心管、产水端中心管、上压板、密封垫、下压板和紧固螺钉固定在膜壳内而构成，运行中当局部中空纤维膜丝出现损坏时只需替换该中空纤维膜丝所在的中空纤维膜元件，无需报废整支柱式中空纤维膜组件，大大减少了资源浪费，降低了投入成本。第二、本发明所述的柱式中空纤维膜组件的制备方法是将多根中空纤维膜丝、进水端膜盒及产水端膜盒通过树脂浇注固定形成为中空纤维膜元件，再将多个中空纤维膜元件通过进水端中心管和产水端中心管连接组装成中空纤维膜单元，再将该中空纤维膜单元通过上压板、密封垫、下压板和紧固螺钉固定在膜壳内形成柱式中空纤维膜组件。整个生产过程的70%以上都是组装，操作简单方便，大大提高生产效率。第三、本发明所述的柱式中空纤维膜组件的气液导流孔由两部分组成，一部分是进水端膜盒在注塑成型时内部设有的多个气液导流孔，另一部分是在装配时相邻两中空纤维膜元件的进水端膜盒之间留有间隙形成气液导流通道；气液导流孔的这种设计可以让膜盒内部膜丝分布密疏均匀，提高与增强中空纤维膜丝的抗污染能力和清洗效果，延长柱式中空纤维膜组件的整体使用寿命；同时因有膜盒侧壁作为支撑使得该柱式中空纤维膜组件进水端头整体强度得到加强，中空纤维膜丝之间粘接强度也会大大加强。
图I为现有技术的柱式中空纤维膜组件的结构原理示意图。图2a、图2b和图2c为本发明的柱式中空纤维膜组件结构原理示意图，其中图2b为图2a的A-A剖视图，图2c为图2a的B-B剖视图。图3a、图3b和图3c为本发明的中空纤维膜单元的结构原理示意图，其中图3b为图3a的A向视图，图3c为图3a的B向视图。图4为本发明的中空纤维膜元件的立体图。图中10_柱式中空纤维膜组件，11-膜壳；12-进水口 ； 13-产水口 ； 14-进气口 ；15-浓缩液排放口 ；16_浓缩液排放管；17_下压板；18_定位卡簧；19_紧固螺钉；20_中空纤维膜单元；21-产水端中心管；22-进水端中心管；23a-气液导流孔；23b_气液导流通道；24-上压板；25-密封垫；26-产水端头；27-进水端头；30_中空纤维膜元件；31_进水端膜盒；32_进水端树脂浇注固定层；33_产水端膜盒；34_产水端树脂浇注固定层；35_中空纤维膜丝。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步说明，以便彻底地理解本发明的技术方案。图2a、图2b和图2c为本发明柱式中空纤维膜组件10的结构原理示意图。如图2a、图2b和图2c所示，柱式中空纤维膜组件10包括膜壳11和固定在膜壳11内的中空纤维膜单元20，在中空纤维膜单元20下部的膜壳11上设有进水口 12和进气口 14，在中空纤维膜单元20上部的膜壳11上设有产水口 13和浓缩液排放口 15 ;在中空纤维膜单元20上部的膜壳11内设有浓缩液排放管16 ;所述的中空纤维膜单元20包括多个中空纤维膜元件30、进水端中心管22和产水端中心管21。中空纤维膜单元20在膜壳11内的固定方式，可以采用胶粘接在膜壳11内，或是通过本领域技术人员所熟知的任意适合的连接方式连接固定，优选采用以下固定连接方式通过上压板24、密封垫25、下压板17、定位卡簧18和多个紧固螺钉19固定在膜壳11内，即进水端头27通过多个定位卡簧18与下压板17相连，下压板17通过多个紧固螺钉19固定在膜壳11内；产水端头26通过多个紧固螺钉19依次与密封垫25和上压板24相连，上压板24通过多个紧固螺钉19固定在膜壳11内。膜壳11的截面直径一般为90mm-450mm，可以选用诸如PVC材料或玻璃钢材料等。图3a、图3b和图3c为本发明中空纤维膜单元20的结构原理示意图。如图3a、图3b和图3c所示，中空纤维膜单元20是由2个至12个中空纤维膜元件30分别通过进水端膜盒31和产水端膜盒33与进水端中心管22和产水端中心管21相连接固定而成，且进水端膜盒31和产水端膜盒33分别圆周等距或圆周非等距排列在进水端中心管22和产水端中心管21的周围，相邻的两个进水端膜盒31之间留有间隙形成气液导流通道23b。进水端膜盒31和产水端膜盒33与进水端中心管22和产水端中心管21的连接方式，可以采用紧固螺钉连接，或是通过本领域技术人员所熟知的任意适合的连接方式连接固定，优选采用以下连接方式进水端膜盒31和产水端膜盒33采用卡扣方式与进水端中心管22和产水端中心管21连接固定，即多个中空纤维膜元件30的进水端膜盒31上的卡勾与进水端中心管22上的卡槽相互卡紧锁死构成进水端头27，多个中空纤维膜元件30的产水端膜盒33上的卡勾与产水端中心管21上的卡槽相互卡紧锁死构成产水端头26。图4为本发明中空纤维膜元件30的立体图。如图4所示，中空纤维膜元件30由进水端膜盒31、进水端树脂浇注固定层32、产水端膜盒33、产水端树脂浇注固定层34以及固定在进水端树脂浇注固定层32和产水端树脂浇注固定层34之间的多根中空纤维膜丝35组成，每个进水端膜盒31内部还设有多个气液导流孔23a。中空纤维膜元件30的进水端膜盒31和产水端膜盒33截面形状是扇形、圆形或多边形，其材料为UPVC材料、ABS材料或不锈钢材料；进水端树脂浇注固定层32和产水端树脂浇注固定层34的材料采用环氧树脂、聚氨酯或硅橡胶体。由上述可知，进水端膜盒31内部设有的多个气液导流孔23a可以让进水端膜盒31内部中空纤维膜丝35分布密疏均匀，大大提高了中空纤维膜丝的抗污染能力和清洗效果，延长了该柱式中空纤维膜组件10的整体使用寿命；气液导流通道23b因有相邻的两个进水端膜盒31上的侧壁作为支撑使得该柱式中空纤维膜组件10的进水端头27整体强度得到加强，中空纤维膜丝35之间粘接强度也得到了加强。在使用时，由于每个中空纤维膜元件30都相互独立，即使局部中空纤维膜丝35出现损坏只需替换该中空纤维膜丝35所在的中空纤维膜元件30，无需报废整支柱式中空纤维膜组件10，大大减少了资源浪费，降低了投入成本。在生产时，将中空纤维膜丝35固定在专用支架上，确定中空纤维膜丝35的长度，切除多余部分并封堵其一端。固定进水端膜盒31，将中空纤维膜丝35未封堵的一端装填进该膜盒内，向进水端膜盒31内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向进水端膜盒31内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至树脂固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成进水端树脂浇注固定层32。固定产水端膜盒33，将中空纤维膜丝35已封堵的一端装填进该膜盒内，向产水端膜盒33内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向产水端
膜盒33内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成产水端树脂浇注固定层34，至此中空纤维膜元件30浇注完成。切除中空纤维膜元件30的产水端膜盒33和产水端树脂浇注固定层34的端面直至中空纤维膜丝35露出内部孔隙。将多个中空纤维膜元件30的产水端膜盒33上的卡勾分别插入产水端中心管21周围的卡槽内并卡紧锁死行成产水端头26，在产水端头26上依次安装密封垫25和上压板24并用紧固螺钉19固定。将多个中空纤维膜元件30的进水端膜盒31上的卡勾分别插入进水端中心管22周围的卡槽内并卡紧锁死行成进水端头27，至此中空纤维膜单元20组装完成。将中空纤维膜单元20按照先进水端头27后产水端头26的次序装入膜壳11内，在进水端头27上安装下压板17并用定位卡簧18固定。用紧固螺钉19分别将中空纤维膜单元20的进水端头27和产水端头26固定在膜壳11内，至此中空纤维柱式膜组件10生产完成。由上述所知，整个生产过程的70%以上都是组装过程，操作简单方便，可以大大提高生产效率。本发明公开的中空纤维柱式膜组件具有较高的抗污染能力和较长的使用寿命，且替换成本低，可以在较恶劣的水质条件下工作，产水量稳定且水质优良，适用于大型反渗透治水系统的预处理。
权利要求
1.一种柱式中空纤维膜组件(10)，包括膜壳(11)和固定在膜壳(11)内的中空纤维膜单元(20)，在中空纤维膜单元(20)下部的膜壳(11)上设有进水口( 12)和进气口( 14)，在中空纤维膜单元(20)上部的膜壳(11)上设有产水口(13)和浓缩液排放口(15);在中空纤维膜单元(20)上部的膜壳(11)内设有浓缩液排放管(16)，其特征在于所述的中空纤维膜单元(20)包括多个中空纤维膜元件(30)、进水端中心管(22)和产水端中心管(21);每个中空纤维膜元件(30 )由进水端膜盒(31)、进水端树脂浇注固定层(32 )、产水端膜盒(33 )、产水端树脂浇注固定层(34)以及固定在进水端树脂浇注固定层(32)和产水端树脂浇注固定层(34)之间的多根中空纤维膜丝(35)组成，相邻的两个进水端膜盒(31)之间留有间隙形成气液导流通道(23b)，每个进水端膜盒(31)内部还设有多个气液导流孔(23a);每个中空纤维膜元件(30)分别通过进水端膜盒(31)和产水端膜盒(33)与进水端中心管(22)和产水端中心管(21)相连。
2.如权利要求I所述的一种柱式中空纤维膜组件(10)，其特征在于所述的中空纤维膜单元(20)通过上压板(24)、密封垫(25)、下压板(17)、定位卡簧(18)和多个紧固螺钉(19)固定在膜壳(11)内。
3.如权利要求I所述的一种柱式中空纤维膜组件(10)，其特征在于所述的中空纤维膜单元(20)由2 12个中空纤维膜元件(30)组成，呈圆周等间距排列或圆周非等间距排列。
4.如权利要求I所述的一种柱式中空纤维膜组件(10)，其特征在于所述的进水端膜盒(31)和产水端膜盒(33)的截面形状为扇形、圆形或多边形。
5.如权利要求I所述的一种柱式中空纤维膜组件(10)，其特征在于所述进水端树脂浇注固定层(32)和产水端树脂浇注固定层(34)采用环氧树脂、聚氨酯或硅橡胶体。
6.如权利要求I所述的一种柱式中空纤维膜组件(10)，其特征在于所述进水端膜盒(31)和产水端膜盒(33)的材料采用UPVC材料、ABS材料或不锈钢材料。
7.如权利要求I所述的一种柱式中空纤维膜组件(10)，其特征在于所述的膜壳(11)外径为90_至450mm。
8.如权利要求I所述的一种柱式中空纤维膜组件(10)，其特征在于所述进水端膜盒(31)内部气液导流孔(23a)的数量为I个至6个，每个气液导流孔(23a)截面面积是5mm2至 2000mm2。
全文摘要
一种柱式中空纤维膜组件，包括膜壳和固定在膜壳内的中空纤维膜单元，在中空纤维膜单元下部的膜壳上设有进水口和进气口，在中空纤维膜单元上部的膜壳上设有产水口和浓缩液排放口，在中空纤维膜单元上部的膜壳内设有浓缩液排放管；中空纤维膜单元包括多个中空纤维膜元件、进水端中心管和产水端中心管。中空纤维膜元件由进水端膜盒、进水端树脂浇注固定层、产水端膜盒、产水端树脂浇注固定层以及固定在两树脂浇注固定层之间的多根中空纤维膜丝组成，相邻的两个进水端膜盒之间留有间隙形成气液导流通道，每个进水端膜盒内部还设有多个气液导流孔；每个中空纤维膜元件分别通过进水端膜盒和产水端膜盒与进水端中心管和产水端中心管相连。
文档编号B01D63/04GK102872722SQ20121025428
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者林亚凯, 徐大明, 赵杰, 王大新, 田野 申请人:北京赛诺膜技术有限公司