一种卷式膜元件的制作方法

本发明涉及水处理，具体而言，涉及可用于海水淡水化、苦咸水脱盐、超纯水的制造以及废水处理等的卷式分离膜元件。

背景技术：

1、在物料分离中，膜分离技术因其高效、节能、设备简单、操作方便等特点，在水处理领域中的应用越来越广泛。分离膜从其孔径、分离功能的角度被分类为微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜以及正渗透膜。这些膜被广泛应用于海水淡水化、苦咸水脱盐、超纯水的制造以及废水处理等领域，并根据分离成分与分离性能的不同目的被分开使用。

2、分离膜元件，其配合用途、目的具有卷式膜元件、中空丝线型、平板型、旋转平膜型等各种形状，其中卷式膜元件是目前反渗透、纳滤膜的主要型式。卷式膜元件具备集水管、缠绕于集水管的周围的分离膜单元。分离膜单元由原水流路间隔件隔开。

3、原水流路间隔件在膜元件中除了起到隔开分离膜形成原水流道的作用外，还通常用于使原水扰流，促进流体混合，从而达到减少膜面浓差极化，提高膜元件脱盐率的作用。为增加原水扰流作用，通常会采用增加膜面流速的手段，但伴随着流速增加，与之相对的与水流方向垂直的断面流路面积会减少，从而造成系统压差增加，并且极易导致原水中的杂质、微生物堆积，使流路闭塞，膜元件性能下降。另一方面，追求低压差设计使得水流方向垂直的断面流路面积增大，会导致原水流路间隔件自身支撑强度降低，导致膜元件在运行过程中出现物理损伤。

4、专利文献(cn201980033403.7)提出通过改变原水流路间隔件的丝线排列，来达到增加扰乱并且不影响与水流方向垂直的断面流路面积的效果。但该构型会影响网丝的排布密度，特别是丝线排列较疏处容易造成膜形变而影响原水流路，造成部分地方闭塞情况，从而使膜元件压差增加。

技术实现思路

1、本发明旨在不影响膜元件脱盐率的情况下，减少原水侧流动阻力，同时减少膜元件运行过程中的物理损伤。

2、所述目的可通过如下所述的本发明而实现。

3、本发明公开了一种卷式膜元件，至少包括集水管、分离膜、原水流路间隔件、透过侧流路间隔件。所述原水流路间隔件被配置于所述分离膜的两个面之间，形成原水流路，所述原水流路间隔件由沿一方向排列的丝线a与丝线b构成的多个丝线列x、以及沿所述不同方向排列的由丝线c与丝线d构成的多个丝线列y互相立体交叉形成有交点的网形状，原水沿所述丝线列x与丝线列y相交的角平分线方向流动，所述丝线列x中丝线a与丝线b具有不同与原水流动方向垂直的截面积，且丝线a截面积大于丝线b，所述丝线列y中丝线c与丝线d具有不同与原水流动方向垂直的截面积，且丝线c截面积大于丝线d，沿所述原水流动方向观察，原水流路面积率为70％～97％。沿原水流动方向观察，原水流路面积率是指与原水流动方向垂直的流道截面中，格网之外空隙所占面积百分比。本发明通过不影响格网丝线分布的情况下，减少一部分丝线截面积以达到增加原水流路面积的效果。在格网相同角度构造的情况下原水流路面积率越小，相同流量下流速越大，会造成膜元件阻力大，压力损失高，不利于省能源。另一方面，原水流路面积率越大，原水流路间隔件的自身强度降低，易导致膜变形或运行过程中原水流路间隔件冲出等问题，故优选原水流路面积率为74％～95％。

4、优选所述丝线列x中丝线a与丝线b具有不同厚度或不同与原水流动方向垂直的截面形状，所述丝线列y中丝线c与丝线d具有不同厚度或不同与原水流动方向垂直的截面形状。

5、优选所述丝线a与丝线b以及丝线c与丝线d的与原水流动方向垂直的截面积比为1.3～4.5，进一步优选1.5～3.5。当截面积比较小时，原水流路面积率增加量有限，对减小阻力改善有限；当截面积比较大时，丝线b与丝线d处强度降低，膜元件运行过程中可能导致膜变形或丝线被流体冲破导致膜元件物理损伤。

6、优选所述丝线a与丝线b及丝线c与丝线d的厚度比为1～2，进一步优选1.2～1.8。当厚度比过大时，丝线交点处高度差过大，容易导致膜元件卷制时起伏不平，使得厚度小的丝线处流路闭塞从而使膜元件压差上升。

7、优选所述丝线a、丝线b、丝线c或丝线d的与原水流动方向垂直的截面形状可以为圆形、椭圆、半圆、三角、菱形或与分离膜接触面为扁平形中的一种或多种。

8、优选所述丝线列x与丝线列y沿原水流动方向的交叉角度为30°至75°，进一步优选40°至60°，角度越小，原水流动受到的阻力越小，膜元件压差越小，但同时单位横截面中的丝线数会增加，使原水流路面积率减小，导致原水中的杂质、微生物堆积，使流路闭塞，膜元件性能下降。故而所述丝线列x与丝线列y沿原水流动方向的交叉角度优选30°至75°，更优选40°至60°。

9、优选所述丝线列x沿丝线列y方向的丝线间的间隔以及所述丝线列y沿丝线列x方向的丝线间的间隔为3～7mm，进一步优选4～6.5mm。当丝线间隔过小时，原水流路面积率较小，原水流动阻力较大，导致膜元件压差过大；当丝线间隔过大时，虽然能增大原水流路面积率，但同样会导致丝线过于稀疏，原水流路间隔件自身强度下降，从而引起运行过程中出现物理损伤。故而所述丝线列x沿丝线列y方向的丝线间的间隔以及所述丝线列y沿丝线列x方向的丝线间的间隔优选3～7mm，进一步优选4～6.5mm。

10、优选所述丝线a、丝线b、丝线c、丝线d在交点处沿原水流动方向垂直的截面积大于或等于非交点处截面积，且交点处截面积比与非交点处截面积比为1-3。使丝线在非交点处截面积减少，能减少非交点处原水流路面积率，进一步减少原水流动阻力。

11、优选所述丝线a和丝线c在交点处沿原水流动方向垂直的截面上与膜面的接触宽度在0.3-1.2mm，进一步的，优选丝线a和丝线c在交点处沿原水流动方向垂直的截面上与膜面的接触宽度在0.4-0.9mm。丝线a与丝线c为分离膜主要支撑丝线，因此丝线a与丝线c在交点处接触宽度过小，容易导致交点处的膜面受压过大造成较深压痕，并且更容易在运行过程中导致膜元件物理损伤；而丝线a与丝线c在交点处接触宽度过大，会减少原水流路面积率，导致流动阻力过大，同时会使原水流路中的死区增多，导致原水中的杂质、微生物极易堆积，使运行中的膜元件压差增加。故所述丝线a和丝线c在交点处沿原水流动方向垂直的截面上与膜面的接触宽度优选0.3-1.2mm，更进一步优选0.4-0.9mm。

12、优选所述丝线a与丝线b以及丝线c与丝线d数目比为1：3～1：7，且多根丝线a相互之间以及多根丝线c相互之间不相邻。当所述数目比过小或截面积较大的复数丝线a以及b相互直接排列过近时，会更容易导致原水中的杂质、微生物堆积，从而使运行中的膜元件压差增加；当所述数目比过大时，由于非主要支撑的丝线b与丝线d数量过大，会使原水流路间隔件自身强度降低，容易导致运行中的膜元件发生物理损伤。

13、同时，本发明公开了一种液体过滤方法，该过滤方法采用了上述卷式膜元件。

14、同时，本发明还公开了一种膜过滤装置，包括膜元件，所述膜元件包括如上所述的卷式膜元件。

15、本发明公开的卷式膜元件，能够在不影响膜元件脱盐率的情况下，减少原水侧流动阻力，降低膜元件压差，此外，通过控制丝线与膜面的接触宽度，能抑制对于分离膜的膜面造成损伤，同时减少膜元件运行过程中的物理损伤。

16、本发明公开的过滤方法，能够在不影响膜元件脱盐率的情况下，降低过滤系统压差，提高了过滤的稳定性，降低系统能耗。

17、本发明公开的过滤装置，能有效降低系统压差，增强装置的抗污染能力，降低装置的能耗。