一种中空纤维帘式膜元件封胶方法及其封装装置与流程

本申请涉及一种中空纤维帘式膜元件封胶方法以及由该方法形成的封装装置，其可广泛地应用于制药、酿造、餐饮、化工、市政污水回用、医院、小区污水回用、造纸等生产生活污水处理领域中。

背景技术：

我国是一个严重缺水的国家，人均水资源拥有量仅为世界人均拥有量的1/4，目前我国工业污水的再生回用率仅为6％，远远低于发达国家水平，市政污水的回用率更低。膜技术作为上世纪六十年代末发展起来的跨学科新技术，其是一种广泛应用于溶液或气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。膜壁微孔密布，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被膜截留，达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程，大分子溶质被膜壁阻隔，随浓缩液流出，膜不易被堵塞，可连续长期使用。过滤过程可在常温、低压下运行，无相态变化，高效节能。膜分离技术具有高效节能、环保无污染、过滤后的物质可直接回用等优良特点，使其在国内外各领域得到广泛的推广与应用。分离膜产品一般包括中空纤维微虑膜(MF)、中空纤维超滤膜(UF)、中空纤维反渗透膜(RO)、中空纤维帘式膜(FPM)。

在处理污水的应用中，有一种将膜分离技术与污水生物处理技术有机结合的技术，来取代传统活性污泥法工艺中的二沉池和后续絮凝过滤系统，形成一种新型的、高效的污水处理系统，称为膜生物反应器(MBR)，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用膜分离设备截留水中的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000～10,000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。

膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。

膜生物反应器应用中膜技术的实现方式是以膜组件浸没在污水中，通过负压抽吸将物质分离。其中膜组件是由膜壳、中空纤维膜、灌封胶组成，中空纤维膜与膜壳之间用灌封胶密封。现有封胶方法为：

比如中国专利申请(CN103495344A)披露了一种中空纤维帘式膜组件的封装方法，其工艺步骤为：(1)按公知方法将若干长度一致的中空纤维膜丝悬挂于封头工装机架上，并切除多余膜丝；(2)将中空纤维膜丝伸入MBR集水管中，并依次加入封装物、硬胶以及软胶；(3)待胶水完全硬化后，旋转封头工装机架并重复步骤(1)(2)，对中空纤维膜丝的另一端进行封装。

比如中国专利申请(CN104437094A)披露了一种中空纤维帘式膜封装装置与方法，其中的中空纤维帘式膜封装工艺方法为：输液管内循环通热水，液态封装介质倒入；循环通冷水，插入膜丝，膜丝孔下端伸进封装介质内，封装介质开始快速结晶；持续冷水循环，待封装介质完全固化，加入环氧树脂胶水；静置待胶水完全固化，打开并持续热水循环，恢复成液态封装介质，取出输液管，将液态封装介质引流并清洗，完成封装。

上述封胶工艺方法有以下缺点：

1、封装介质(如石蜡、醋酸钠溶液)从膜盒内结晶和溶出时间较长，生产效率低。

2、封装介质非溶于水，引流排除时在中空纤维膜丝和产水流道上容易残留，造成产水污染。

3、胶和封装介质容易堵塞膜丝内孔，导致产品品质不稳定。

4、由于中空纤维膜丝深入膜盒产水流道内，故增加了膜盒整体高度，导致成本增加。

5、封装介质无法回收利用或回收成本高，均不便于规模化生产。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有帘式膜组件封胶工艺复杂、生产效率低，提供一种操作简单、低成本、高生产效率、高产品质量以及适合于规模化生产的方法以及由该方法形成的封装装置。本发明所涉及的方法的具体技术方案如下：

一种中空纤维帘式膜元件封胶方法，包括：中空纤维膜丝束、盒体、密封胶和膜盒，其特征在于包括以下步骤：

(1)将若干中空纤维膜丝捆成束状，形成中空纤维膜丝束；

(2)将中空纤维膜丝束底部捆扎并切平；

(3)将中空纤维膜丝束悬挂于工装上；

(4)采用堵孔物质将中空纤维膜丝内孔封堵；

(5)在上述堵孔物质固化后，将盒体水平放置于工装上，将中空纤维膜丝束插入至盒体底部，并将中空纤维膜丝束固定好；

(6)将密封胶注入盒体中，使密封胶充满中空纤维膜丝与盒体之间的空间；

(7)待密封胶固化后进行翻转，重复步骤(1)-(6)制作另一端；

(8)将密封胶固化后的膜元件进行切割，使膜丝孔畅通，再将其插入膜盒腔体内并灌封密封胶粘接。

所述堵孔物质是通过将腻子粉或石膏粉与水按一定比例混合后形成的。它们与水的混合比例为(1.5～3):1，该混合比例能够保证堵孔物质能够有效固化，并且在固化后能够有效封堵中空纤维膜丝内孔。

所述盒体由若干隔板分隔成若干分区，所述的将中空纤维膜丝束插入至盒体底部包括分别将中空纤维膜丝束插入盒体的若干分区中。

所述密封胶选用聚氨酯胶或环氧胶，这种密封胶在使中空纤维膜丝、盒体之间密封的同时还能有一定的支撑强度。

还包括胶贮存器，所述胶贮存器底部通过软管与盒体上的注胶点连接，所述的将密封胶注入盒体中是通过首先将密封胶倒入胶贮存器中，然后密封胶从胶贮存器底部经由所述软管注入盒体中实现。

所述盒体上包括多个注胶点，优选4个。当然注胶点的数量可以根据盒体的尺寸密封胶的粘稠度进行合理选择，以保证密封胶可以以合理的速度均匀地充满中空纤维膜丝与盒体之间的空间。

本发明还涉及一种根据上述方法形成的封装装置。

本发明的优点及有益效果在于：

1、中空纤维膜丝束状，即底部膜丝捆扎，使密封胶的流道增加，密封胶流入更畅通，无需人工拨动中空纤维膜丝束密封胶便能渗透进入间隙。

2、盒体采用分区的形式，便于控制尺寸，入膜盒后减少漏胶风险，产品质量提高。

3、多个注胶点和胶贮存器的方式，使得胶自行流入盒体中，浇注工艺简单，提高了生产效率。

4、无再次溶解或取出填充物质，膜盒产水流道内无填充物质残留，无产水二次污染。

5、盒体固化后再入膜盒的分步式浇注工艺，易于人员操作，产品质量更稳定，适用于批量化生产。

附图说明

为了更容易理解本发明的技术方案和有益的技术效果，通过参照在附图中示出的本发明的具体实施方式来对本申请进行详细的描述。这些附图仅绘出了本申请的典型实施方式，并不构成对本申请的保护范围的限制，其中：

图1是对中空纤维帘式膜元件一端进行封胶的示意图。

图2是中空纤维帘式膜元件插入膜盒腔体内的示意图。

在图1和图2中标示出的附图标记中：1：中空纤维膜丝束；2：盒体；3：密封胶；4：胶贮存器；5：膜盒；6：软管；A、B、C、D：注胶点。

具体实施方式

参照图1和图2，本发明的中空纤维帘式膜元件封胶方法，包括：中空纤维膜丝束1、盒体2、密封胶3、胶贮存器4、膜盒5和软管6，该方法包括以下步骤：

(1)将若干中空纤维膜丝捆成束状，形成中空纤维膜丝束1；

(2)将中空纤维膜丝束1底部捆扎并切平；

(3)将中空纤维膜丝束1悬挂于工装上；

(4)采用堵孔物质将中空纤维膜丝内孔封堵；

(5)在上述堵孔物质固化后，将盒体2水平放置于工装上，将中空纤维膜丝束1插入至盒体2底部，并将中空纤维膜丝束1固定好；

(6)将密封胶3注入盒体2中，使密封胶3充满中空纤维膜丝与盒体2之间的空间；

(7)待密封胶3固化后进行翻转，重复步骤(1)-(6)制作另一端；

(8)将密封胶3固化后的膜元件进行切割，使膜丝孔畅通，再将其插入膜盒5腔体内并灌封密封胶粘接。

所述堵孔物质是由腻子粉或石膏粉与水按(1.5～3):1的比例混合形成的，该混合比例能够保证堵孔物质能够有效固化，并且在固化后能够有效封堵中空纤维膜丝内孔。

所述盒体2由若干隔板分隔成若干分区，所述的将中空纤维膜丝束1插入至盒体2底部包括分别将中空纤维膜丝束1插入盒体2的若干分区中。

所述密封胶3选用为聚氨酯胶或环氧胶，这种密封胶在使中空纤维膜丝、盒体之间密封的同时还能有一定的支撑强度。。

还包括胶贮存器4，所述胶贮存器4底部通过软管6与盒体2上的注胶点A、B、C、D连接，所述的将密封胶3注入盒体2中是通过首先将密封胶3倒入胶贮存器4中，然后密封胶3从胶贮存器4底部经由所述软管6注入盒体2中实现的。

当然注胶点的数量可以根据盒体2的尺寸密封胶的粘稠度进行合理选择，在本实施方式中的注胶点为4个，也可以是4个以上，以保证密封胶可以以合理的速度均匀地充满中空纤维膜丝与盒体之间的空间。

本发明的中空纤维膜丝束状，即底部膜丝捆扎，使密封胶的流道增加，密封胶流入更畅通，无需人工拨动中空纤维膜丝束密封胶便能渗透进入间隙。

本发明盒体采用分区的形式，便于控制尺寸，入膜盒后减少漏胶风险，产品质量提高。

本发明采用多个注胶点和胶贮存器的方式，使得胶自行流入盒体中，浇注工艺简单，提高了生产效率。

本发明的技术方案使得膜盒流道内无填充物质残留，无产水二次污染。

本发明采用盒体固化后再入膜盒的分步式浇注工艺，易于人员操作，产品质量更稳定，适用于批量化生产。

本发明可以以其他具体的形式进行体现，但这并不会脱离本发明的保护范围，本发明的保护范围仅由所附的权利要求限定。