CN102389710B - 一种立式压浸复合式膜滤系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立式压浸复合式膜滤系统，包括至少一个压力容器和封闭在压力容器内的膜元件组件，膜元件组件设置至少两个膜元件，膜元件相互平行，膜元件组件与压力容器之间留有间隙，每列膜元件组件的上下端部设有端板，上下两个膜元件之间通过连接件密封连接，两个端板将压力容器内空间隔开为各自封闭的端部腔和中间腔，膜元件包括内部膜丝和包设在膜丝外部的外表面支撑固定装置，压力容器设有端部进出水口，压力容器上设置一个中部进出水口，各压力容器相互平行设置。本发明的立式压浸复合式膜滤系统可采用压力式亦可采用浸入式膜元件，使用多个膜元件同时进行过滤，有效提高过滤系统的过滤效率，可以有多种运行方式，适用性大大提高。

Description

一种立式压浸复合式膜滤系统
技术领域
本发明涉及一种膜过滤系统，特别是涉及一种立式压浸复合式膜滤系统。
背景技术
现有立式压力式膜过滤系统一般是由在压力容器内的带壳的中空纤维膜元件、进水管(总管及支管)、产水管(总管及支管)、浓水管(总管及支管)、膜架组成，膜元件并联连接在管道两侧，系统复杂。而且由于单支膜元件处理量小，系统采用膜元件数量多，成本高且故障隐患大。而且压力式膜过滤系统与浸没式膜过滤系统不能够兼容使用，不利于系统的兼容。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、可以设置一层或两层膜元件组、一个压力容器内使用多个膜元件同时进行过滤，有效提高过滤系统的过滤效率，可以有多种运行方式，适用性大大提高的立式压浸复合式膜滤系统。
本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统，包括铅垂设置的端部封闭的压力容器和封闭在所述压力容器内的设置至少一层膜元件组件，每层膜元件组件铅垂设置至少两个膜元件，每层膜元件组件中的膜元件相互平行，所述膜元件组件与所述压力容器之间留有间隙，所述每列膜元件组件的上下端部设有端板，所述两个端板将压力容器内空间隔开为各自封闭的上下两端的端部腔和位于所述两个端部腔之间的中间腔，所述膜元件包括内部膜丝和包设在所述膜丝外部的外表面支撑固定装置，水从所述外表面支撑固定装置渗出或渗入，所述压力容器位于两个端部腔外部均设有端部进出水口，所述压力容器上位于所述中间腔外部设置一个中部进出水口，所述各压力容器相互平行设置。
本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统还可以是：
所述压力容器内封闭设置两层膜元件组件，所述两层膜元件组件中的上下两个膜元件之间通过连接件密封连接。
所述压力容器的上下端分别可拆卸设置密封所述压力容器的上盖和下盖。
所述膜元件还包括位于膜丝两端的封头和位于所述封头外部的端头，所述封头设置在所述膜丝端部，所述端头将所述封头、所述膜丝和所述外表面支撑固定装置固定在一起。
所述端板上设置与所述端头形状一致的固定孔，所述膜元件上端的上端头边缘密封地固定在上部端板的固定孔内，所述膜元件下端的下端头边缘密封地固定在下部端板的固定孔内。
所述上端板上的固定孔尺寸大于所述下端板上的固定孔的尺寸，所述上端板的固定孔与所述膜元件上端的上端头外壁固定，所述下端板的固定孔与所述膜元件下端的下端头内壁固定。
所述封头和所述端头、所述外表面支撑固定装置和所述固定孔形状一致。
所述封头、所述端头或所述外表面支撑固定装置形状均为方形或均为圆形。
所述外表面支撑固定装置包括外表面支撑网或外表面支撑架。
所述压力容器是由金属或混凝土材料制成。
所述压力容器建于地面上或所述压力容器的下半部分位于地面下。
所述两个端部出水口分别位于所述压力容器的相同侧。
所述两个端部出水口和所述中部进出水口分别位于所述压力容器的相同侧。
所述中部进出水口位于所述中间腔上的最高点位置。
本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统，由于其包括铅垂设置的端部封闭的压力容器和封闭在所述压力容器内的设置至少一层膜元件组件，每层膜元件组件铅垂设置至少两个膜元件，每层膜元件组件中的膜元件相互平行，所述膜元件组件与所述压力容器之间留有间隙，所述每列膜元件组件的上下端部设有端板上，所述两个端板将压力容器内空间隔开为各自封闭的上下两端的端部腔和位于所述两个端部腔之间的中间腔，所述膜元件包括内部膜丝和包设在所述膜丝外部的外表面支撑固定装置，水从所述外表面支撑固定装置渗出或渗入，所述压力容器位于两个端部腔外部均设有端部进出水口，所述压力容器上位于所述中间腔外部设置一个中部进出水口，所述各压力容器相互平行设置。这样结构的立式压浸复合式膜滤系统相对于现有技术而言具有的优点是膜元件的膜丝外部包设的具有透水性外表面支撑固定装置，水不但可以从膜元件两端通进入膜丝内进行过滤后从膜元件外排出，还可以将水从膜元件外部过滤至膜元件两端后排出，即可以使用内压膜也可以使用外压膜，扩大了膜滤系统的适用性。另外，由于可以设置一层或两层膜元件组件，每层膜元件组件又是由至少两个膜元件构成，因此，压力容器内可以设置多个膜元件，多个膜元件同时作用对水进行过滤，大大提高了膜滤系统的过滤效率，而且，各膜元件组件都是密封设置在端板上，在维修过程中不需要更换所有的膜元件，只需要更换损坏的那个膜元件即可，维修方便，延长整体膜滤系统的使用寿命，同时由于膜元件以及端板的结构均比较简单，因此制造更加容易，整体的立式压浸复合式膜滤系统的制造成本大大降低。而且可以设置平行的多个压力容器同时进行过滤，进一步提高过滤效率。
附图说明
图1为本发明立式压浸复合式膜滤系统具体实施例示意图。
图2为本发明立式压浸复合式膜滤系统的另一实施例示意图。
图3为本发明立式压浸复合式膜滤系统的又一实施例示意图。
图4为本发明立式压浸复合式膜滤系统的变体实施例示意图。
图5为本发明立式压浸复合式膜滤系统的膜元件径向剖面图。
图6为本发明立式压浸复合式膜滤系统的膜元件轴向剖视图。
图7为本发明立式压浸复合式膜滤系统的膜元件另一实施例示意图。
图8为本发明立式压浸复合式膜滤系统上端板的平面图。
图9为本发明立式压浸复合式膜滤系统下端板的平面图。
图10为本发明立式压浸复合式膜滤系统两个压力容器连接示意图。
图11为本发明立式压浸复合式膜滤系统四个压力容器连接示意图。
图号说明
1…压力容器     2…膜元件      3…间隙       4…上盖
5…下盖         6…端板        7…连接件     8…端部腔
9…中间腔    10…膜丝   11…外表面支撑固定装置  12…固定孔
13…端部进出水口      14…中部进出水口          15…封头
16…端头
具体实施方式
下面结合附图的图1至图11对本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统作进一步详细说明。
具体实施例一
本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统，请参考图1至图11，包括至少一个铅垂设置的端部封闭的压力容器1和封闭在所述压力容器1内的设置至少一层膜元件组件，每层膜元件组件铅垂设置至少两个膜元件2，每层膜元件组件中的膜元件2相互平行，所述膜元件组件与所述压力容器1之间留有间隙3，所述每列膜元件组件的上下端部设有端板6，所述两个端板6将压力容器1内空间隔开为各自封闭的上下两端的端部腔8和位于所述两个端部腔8之间的中间腔9，所述膜元件2包括内部膜丝10和包设在所述膜丝10外部的外表面支撑固定装置，水从所述外表面支撑固定装置渗出或渗入，所述压力容器1位于两个端部腔8外部均设有端部进出水口13，所述压力容器1上位于所述中间腔9外部设置一个中部进出水口14，所述各压力容器1相互平行设置。进一步优选的技术方案为所述两层膜元件组件中的上下两个膜元件2之间通过连接件7密封连接，即多加一层膜元件组件，提高过滤的效率。具体的立式压浸复合式膜滤系统的运行方式如下：
A.内压全流过滤：如图1所示，在过滤阶段，污水从压力容器1的两个端部腔8外的端部进出水口13进入端部腔8内，在压力作用下，由与端部腔8接触的膜元件2的膜丝10孔进入膜元件2内部并进行过滤，然后在压力的作用下由膜元件2的外壁上的外表面支撑固定装置渗出，而过滤后的过滤水主要集中在压力容器1和膜丝10之间，而其余的则通过位于边缘的膜元件2上的膜丝10流出膜元件2过滤，而污水通过膜元件2内膜丝10的过滤后从外表面支撑固定装置渗出进入中间腔9，之后由于压力的作用从中部进出水口14产出过滤后的水。在清洗阶段，干净水从中间进出水口进入中间腔9内，然后在压力的作用下反向进入膜元件2内部，即反向进入膜丝10孔，将膜丝10孔表面的污染物清理干净，然后冲洗的水和污染物从膜丝10和膜元件2的端部排出至端部腔8内，然后在压力的作用下被排出压力容器1内，进而将膜元件2和压力容器1冲洗干净，以便进行后续的过滤工序。如图4所示，则为在压力容器内设置两层的膜元件组件，两层膜元件组件上下的膜元件通过连接件密封连接，保证水在膜元件中直接输送并过滤，避免与中间腔内的水混。在图4所示的实施例中，过滤时两端部进入膜元件内的水对通过连接件7进入另外一个膜元件2内进行过滤，进一步提高过滤效率。
B.外压全流过滤：如图2所示，污水从中部进出水口14进入压力容器1的中间腔9内，然后在压力的作用下渗入膜元件2的膜丝10内进行过滤，然后由与端部腔8接触的膜元件2的端部排出至端部腔8内，然后在压力的作用下由端部进出水口13产出过滤水。在清洗阶段，干净水从端部进出水口13进入压力容器1的端部腔8内，然后从膜元件2端部进入各膜元件2的膜丝10内冲洗膜丝10表面，并将冲洗后的污水和污物从中间进出水口排出，进而将膜元件2和压力容器1冲洗干净。
C.内压错流过滤：如图3所示，在过滤阶段，污水从下部的端部进出水口13进入压力容器1的下部端部腔8内，污水的一部分由与端部腔8接触的膜元件2进入膜丝10内进行过滤，而其余的则通过膜元件2后直接进入下一个膜元件2内进行过滤，另一部分则进入膜元件2内并排出至上端的端部腔8内然后由上端的端部进出水口13(即浓水口)排出，而污水通过膜元件2内膜丝10的过滤后从外表面支撑固定装置渗出进入中间腔9，之后由于压力的作用从中部进出水口14产出过滤后的水。在清洗阶段，进行反洗，即清水从中部进出水口14进入压力容器1的中间腔9内，然后冲洗膜元件2表面，并渗透入膜丝10中，并最终在压力的作用下从膜丝10端部渗出或渗入输水管内冲洗膜丝10表面的污物并从膜元件2的端部排至端部腔8内，在压力作用下通过端部进出水口13排出，达到进一步清洗膜元件2和过滤系统的目的。
因此，这样结构的立式压浸复合式膜滤系统相对于现有技术而言具有的优点是膜元件2的膜丝10外部包设的具有透水性外表面支撑固定装置，水不但可以从膜元件2两端通进入膜丝10内进行过滤后从膜元件2外排出，还可以将水从膜元件2外部过滤至膜元件2两端后排出，即可以使用内压膜也可以使用外压膜，扩大了膜滤系统的适用性。另外，由于可以设置一层或两层膜元件组件，每层膜元件组件又是由至少两个膜元件2构成，因此，压力容器1内可以设置多个膜元件2，多个膜元件2同时作用对水进行过滤，大大提高了膜滤系统的过滤效率，而且，各膜元件组件都是密封设置在端板6上，在维修过程中不需要更换所有的膜元件2，只需要更换损坏的那个膜元件2即可，维修方便，延长整体膜滤系统的使用寿命，同时由于膜元件2以及端板6的结构均比较简单，因此制造更加容易，整体的历史压浸复合式膜滤系统的制造成本大大降低。而且可以设置平行的多个压力容器1同时进行过滤，进一步提高过滤效率。立式压浸复合式膜滤系统除了可按压力式运行即进水时加压，产生高压进水；还可以按浸没式运行，即进水自流进入压力容器1内，通过产水泵抽吸加压进行过滤。当进水为活性污泥混合液，系统即按MBR(即膜生物反应器)技术运行。
具体实施例二
本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统，请参考图1至图11，在具体实施例一的基础上，还可以是所述压力容器1的上下端分别可拆卸设置密封所述压力容器1的上盖4和下盖5。设置上盖4和下盖5的优点是封闭压力容器1，而且在维修的时候可以将上盖4或下盖5打开，便于维修和养护。当然还可以仅仅设置上盖4，而底部被封住的。压力容器1可以是混凝土浇筑的池子，也可以是其他的密封容器，只要是可以打开上部将膜元件2和端板6安装即可。另外，压力容器1也可以多个连接，如两个连接或四个连接或更多的连接组成大型的膜滤系统，且一层的膜元件组件中包含至少两个膜元件2，一般可以包含三、四个到七个，大型的可以包含三十个。另外，所述外表面支撑固定装置包括外表面支撑网或外表面支撑架。只要是能够将膜丝10过滤的水渗出并固定膜丝10即可。
具体实施例三
本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统，请参考图1至图11，在具体实施例一或具体实施例二基础上，还可以是所述膜元件2还包括位于膜丝10两端的封头15和位于所述封头15外部的端头16，所述封头15设置在所述膜丝10端部，所述端头16将所述封头15、所述膜丝10和所述外表面支撑固定装置固定在一起。这样的膜元件2才能实现内压渗透和外压渗透均适用的情况，扩大了膜滤系统的适用性，当然膜元件2还可以采用其他的结构，只要是膜元件2外部可以渗水即可。更进一步优选的技术方案为所述端板6上设置与所述端头16形状一致的固定孔12，所述膜元件2上端的上端头16边缘密封地固定在上部端板6的固定孔12内，所述膜元件2下端的下端头16边缘密封地固定在下部端板6的固定孔12内。这样就可以将膜元件2密封固定在中间腔9内，使得端部腔8和中间腔9的水不会混合在一起，影响过滤的效果。更进一步优选的技术方案为所述上端板6上的固定孔12尺寸大于所述下端板6上的固定孔12的尺寸，所述上端板6的固定孔12与所述膜元件2上端的上端头16外壁固定，所述下部端板6的固定孔12与所述膜元件2下端的下端头16内壁固定。这样设置的优点是下端固定孔的尺寸小于膜元件2下端头的尺寸，因此可以有效支撑膜元件，而不需要另外设置固定装置。另外，所述封头15和所述端头16、所述外表面支撑固定装置和所述固定孔12形状一致，这样才能保证端板6将膜元件2边缘密封固定在中间腔9内。进一步优选的技术方案是所述封头15、所述端头16、所述外表面支撑固定装置和所述固定孔12形状均为方形或均为圆形。这样制造工艺比较简单、成本低。
本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统，请参考图1至图11，在具体实施例一或具体实施例二或具体实施例三或具体实施例四的基础上，还可以是所述外表面支撑固定装置11包括外表面支撑网或外表面支撑架。其中如果膜元件2外轮廓形状为圆形，那么外表面支撑固定装置11为包裹在所述膜元件2外部的支撑网，而如果是膜元件2外轮廓形状为方形，那么外表面支撑固定装置11为位于四个棱边固定支撑的支撑架。当然，外表面支撑固定装置11可以是其他形式的，只要是能够在将膜元件2支撑固定即可。另外，所述压力容器1是由金属或混凝土材料制成。压力容器1由金属材料制成的优点是安装方便，密封性好。而压力容器1由金属材料制成，那么优点是成本低，受雨水和空气的腐蚀影响小。另外，所述压力容器1建于地面上或所述压力容器的下半部分位于地面下。这样压力容器1半埋在地下可以降低系统提升扬程、大大节约能耗。
具体实施例四
本发明的一种立式压浸复合式膜滤系统，请参考图1至图11，在具体实施例一或具体实施例二或具体实施例三的基础上，还可以是所述两个端部出水口分别位于所述压力容器1的相同侧。这样的优点是配管方便、管路简单，降低成本。更进一步优选的技术方案为所述两个端部出水口和所述中部进出水口14分别位于所述压力容器1的相同侧，这样的优点是配管方便、管路简单，降低成本。最优选的技术方案为所述压力容器整体位于地面上或所述压力容器的下半部分位于地面下。
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：包括至少一个铅垂设置的端部封闭的压力容器和封闭在所述压力容器内的设置至少一层膜元件组件，每层膜元件组件铅垂设置至少两个膜元件，每层膜元件组件中的膜元件相互平行，所述膜元件组件与所述压力容器之间留有间隙，所述每列膜元件组件的上下端部设有端板，所述两个端板将压力容器内空间隔开为各自封闭的上下两端的端部腔和位于所述两个端部腔之间的中间腔，所述膜元件包括内部膜丝和包设在所述膜丝外部的外表面支撑固定装置，水从所述外表面支撑固定装置渗出或渗入，所述压力容器两个端部腔外部均设有端部进出水口，所述压力容器上位于所述中间腔外部设置一个中部进出水口，所述各压力容器相互平行设置。
2.根据权利要求1所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述压力容器内封闭设置两层膜元件组件，所述两层膜元件组件中的上下两个膜元件之间通过连接件密封连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述压力容器的上下端分别可拆卸设置密封所述压力容器的上盖和下盖。
4.根据权利要求1或2所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述膜元件还包括位于膜丝两端的封头和位于所述封头外部的端头，所述封头设置在所述膜丝端部，所述端头将所述封头、所述膜丝和所述外表面支撑固定装置固定在一起。
5.根据权利要求4所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述端板上设置与所述端头形状一致的固定孔，所述膜元件上端的上端头边缘密封地固定在上部端板的固定孔内，所述膜元件下端的下端头边缘密封地固定在下部端板的固定孔内。
6.根据权利要求5所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述上端板上的固定孔尺寸大于所述下端板上的固定孔的尺寸，所述上端板的固定孔与所述膜元件上端的上端头外壁固定，所述下端板的固定孔与所述膜元件下端的下端头内壁固定。
7.根据权利要求6所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述封头和所述端头、所述外表面支撑固定装置和所述固定孔形状一致。
8.根据权利要求7所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述封头、所述端头或所述外表面支撑固定装置形状均为方形或均为圆形。
9.根据权利要求1或2所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述外表面支撑固定装置包括外表面支撑网或外表面支撑架。
10.根据权利要求1或2所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述压力容器是由金属或混凝土材料制成。
11.根据权利要求1或2所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，所述压力容器建于地面上或所述压力容器的下半部分位于地面下。
12.根据权利要求1或2所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述两个端部进出水口分别位于所述压力容器的相同侧。
13.根据权利要求12所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述两个端部进出水口和所述中部进出水口分别位于所述压力容器的相同侧。
14.根据权利要求13所述的一种立式压浸复合式膜滤系统，其特征在于：所述中部进出水口位于所述中间腔上的最高点位置。
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