外接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置的制作方法

本实用新型涉及膜丝修复技术领域，尤其涉及一种外接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置。

背景技术：

中空纤维膜是超滤(简称uf，含压力式与浸没式)及mbr(membranebioreactor，膜生物反应器)最主流的膜结构型式。其中，超滤广泛用于水中悬浮物、胶体的去除以及物料的分离、浓缩；而mbr是将膜分离技术与传统生化工艺有机结合而成的一种新兴的污水处理及回用技术。相对于非膜工艺，膜法水处理技术具有系统占地面积小、产水品质好、自动化程度高、运行连续稳定等突出优势，是极具发展潜力、技术先进的水处理技术。

中空纤维膜在运行过程中需要间断或连续空气吹扫，曝气所形成的气水二相流在膜表面形成与过滤流向垂直的持续剪切力，以延缓膜污染，维持膜运行通量。由于非带衬中空纤维膜的机械强度有限(以pvdf材质为例，单丝的断裂强度通常为3～6n)，高强度空气吹扫所形成的轴向拉力以及根部应力的集中极易造成膜丝断裂。膜丝断裂数量超过一定比例将会导致：系统进水或污泥混合液通过膜丝断裂点进入产水收集系统，导致系统产水水质恶化。

现有的膜丝简易修复措施会导致膜元件的有效过滤面积减少，则维持额定产水出力需要更高的运行压力。现有技术中的非带衬中空纤维膜丝简易修复方法主要有：

1：堵漏：将断裂的膜丝从两端根部封胶处拉断，然后用堵漏针(或竹签)将残留的膜丝“孔洞”封堵:

2：打结：在断点处将两段膜丝做打结处理。

上述现有技术中的非带衬中空纤维膜丝简易修复方法的缺点为；现有非带衬中空纤维膜元件的堵漏或打结修补措施，会造成膜元件的有效过滤面积减少，增加膜系统的运行压力及能耗，降低膜元件的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供了一种外接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置，以克服现有技术的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。

本实用新型提供了如下方案：

一种外接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置，包括：热缩套件(3)、第一中空纤维膜丝(1)和第二中空纤维膜丝(2)；

所述第一中空纤维膜丝(1)和所述第二中空纤维膜丝(2)为待修复连接的两段中空纤维膜丝，将所述两段中空纤维膜丝的一端分别插入所述热缩套件(3)的内腔，使所述两段中空纤维膜丝的插入端在热缩套件的内腔中间位置对接，在所述热缩套件(3)加热、收缩和冷却后，所述两段中空纤维膜丝固定连接成一体。

优选地，所述热缩套件(3)为管状结构，所述热缩套件(3)的内壁中间位置设置有定位中线i，内壁两端位置分别设置有加强筋ii。

优选地，所述热缩套件(3)为一体化部件；或者，为中空纤维毛细管状结构，长度为50～60mm。

由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例的一种外接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置能够在不损失膜有效过滤面积的前提下，彻底修复膜丝损伤，能够在有效保障膜系统产水水质的同时，提高中空纤维uf及mbr膜的使用寿命。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型实施例提出的一种外接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提出的一种上述热缩套件的结构图；

图3-5为本实用新型实施例提出的一种外接法非带衬中空纤维膜丝无损伤修复的操作过程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

针对现有的非带衬中空纤维膜丝修复简易措施会造成膜元件结构损伤、膜面积减少的弊端，本实用新型实施例提出了一种外接法非带衬中空纤维膜丝无损伤修复装置，该装置的修复原理是将两段待修复膜丝分别插入专用热缩套件的内腔，并在热缩套件中间位置对接，加热套件使之均匀收缩，最终将两段膜丝连接成一体。

本实用新型实施例提出的一种外接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置的结构图如图1所示，包括：热缩套件3、第一中空纤维膜丝1和第二中空纤维膜丝2。

第一中空纤维膜丝1、第二中空纤维膜丝2为待连接的两段中空纤维膜丝，将两段空纤维膜丝的一端分别插入热缩套件3的内腔，使两段中空纤维膜丝的插入端在热缩套件的内腔中间位置对接，采用热风枪4加热热缩套件，待套件收缩、冷却后即可将第一中空纤维膜丝与第二中空纤维膜丝固定、连接成一体。

本实用新型实施例提出的热缩套件3整体为中空纤维管状结构，其即可以是如图2所示的精密一体化管状构件，其内壁中间位置设计了定位中线i，并在内壁两端位置分别设计有加强筋ii，比如，分别在位于半截套件长度的1/4及3/4处设置一个加强筋ii，整个内支撑部件3上设置有4个加强筋ii和一个定位中线i。定位中线的作用是便于操作者控制膜丝的插入深度，并使对接点尽量处于热缩套管正中间；加强筋的作用是提高套管对中空纤维膜丝的握持力，以获得更高的机械连接强度。

上述热缩套件3也可以进一步简化为中空纤维毛细管状结构，以降低制造难度及成本，操作前需要将其裁剪成长度为50～60mm的小段。

基于图1和图2所示的装置，图3-图5为本实用新型实施例提出的一种外接法非带衬中空纤维膜丝无损伤修复的操作过程示意图，操作步骤如下：

1、首先，通过完整性检测装置定位元件内部膜丝破损、断裂的具体位置，再实施修复操作。

2、准备专用热缩性套件，将热缩性套管裁剪成长度50～60mm的小段；

3、将两段待连接的膜丝端部分别插入热缩性套管的内腔，使两段膜丝在套件的中间位置对接；

4、保持套管与两段膜丝之间的相对位置，启动热风枪，待出口空气温度达到90～120℃后，吹扫热缩套管，直至套管均匀收缩到位。

5、自然冷却，利用专用热缩套件的热收缩功能连接、固定被修复膜丝，使断裂的中空纤维膜丝重新连接为一体。

以上修复技术可以将损伤、断裂的膜丝重新连接，且连接强度接近pvdf非带衬中空纤维膜丝本身的断裂强度，同时具有极强的可靠性、耐久性。

通过“在线完整性检测→元件拆除→离线完整性检测→断丝修复→元件组装及系统恢复”等一系列操作，完成损伤膜元件的中空纤维膜丝修复，经元件组装及系统恢复即可重新投入运行。

为充分验证外接法非带衬中空纤维膜丝修复技术的可靠性、耐久性，设计、实施了中空纤维膜丝修复+持续工况运行试验，具体的试验过程如下：

⑴取某品牌帘式mbr膜元件一支，每支膜元件内含pvdf非带衬中空纤维膜丝1450根，有效长度1400mm；

⑵在膜元件宽度方向上的5个不同部位分别取40根膜丝，总计200根膜丝，用剪刀将其在距离下端根部120mm处剪断；

⑶用上述外接法将该膜元件的人为断丝全部修复(连接)完好；

⑷将已修复的帘式mbr膜元件，与其另外18支同型号膜元件一起填装到mbr组器中，在工况条件连续运行，mbr曝气强度取较高值：130nm3/m2/h。

⑸每隔3～6个月取出试验膜元件，观察被修复膜丝的完整性，并统计膜丝在修复处的解体数量、损伤状况。

试验统计数据如下表：

表1已修复膜丝工况运行完整性统计表

本试验主要统计不同时间节点被修复膜丝在原断点修复处的解体情况，以此考察修复方法的可靠性、耐久性。

该修复方法的试验膜丝数量为200，“自然断丝数”指在非修复部位出现断裂的膜丝数量，由“自然断丝数”计算的自然断丝率是表征非带衬中空纤维膜丝抗拉强度和使用寿命的重要参考指标。

膜丝总数:m，m＝200；自然断丝数m；自然断丝率：k1；累计解体根数n；解体率k2，则；自然断丝率k1＝m/m；解体率k2＝n/(m-m)。

实验数据分析及结论：

如表1所示，膜元件运行4.5年后累计自然断丝率为5.5％。表明非带衬pvdf中空纤维膜丝本身的抗拉强度及使用寿命均有待提高，同时，也表明中空纤维膜丝修复技术对维持mbr膜系统的持续、稳定运行十分重要；

采用外接法修复的200根中空纤维膜丝在试验期间(4.5年内)现解体膜丝的数量为1根，解体率为0.5％。表明该方法的可靠性、耐久性均较好；该修复技术的连接强度较高，并且接近于非带衬pvdf中空纤维膜丝本身的断裂强度，通过仪器检测被修复膜丝的断裂强度，并观察、对比断裂点位置，也能印证这一判断。

该外接法能够获得较为理想的连接强度，同时，通过工况条件下的持续运行试验，充分验证了该修复方法的可靠性、耐久性，是比较理想的非带衬中空纤维膜丝无损伤修复技术。

综上所述，本实用新型实施例的一种外接法非带衬中空纤维膜丝无损伤修复装置能够在不损失膜有效过滤面积的前提下，彻底修复膜丝损伤，能够在有效保障膜系统产水水质的同时，提高中空纤维uf及mbr膜的使用寿命。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。