CN103623710B - 用于动态颗粒膜的支撑骨架网及动态颗粒膜组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于动态颗粒膜的支撑骨架网及动态颗粒膜组件，其中，该支撑骨架网用于在其至少一个侧面上形成颗粒膜，该支撑骨架网在第一方向上呈现出刚性，而在第二方向上呈现出预定的柔性，所述第一方向与所述第二方向相反。通过采用根据本发明的支撑骨架网和动态颗粒膜组件，可以使得支撑骨架网在反洗时进行预定程度的柔性变形，由此使得沉积于该骨架网上的动态颗粒膜开裂，导致该动态颗粒膜可以容易从骨架网上脱落，改善了反洗效率。另外，由于该支撑骨架网在操作时呈现出刚性，因此，可以节省采用支撑板等附加支撑元件，降低了整个动态颗粒膜组件的成本。

Description

用于动态颗粒膜的支撑骨架网及动态颗粒膜组件

技术领域

本发明涉及给水或污水处理领域，并尤其涉及在给水或污水处理领域中使用的动态颗粒膜组件以及用于该动态颗粒膜的支撑骨架网。

背景技术

为了提供清洁的生活用水等并且也为了对工业废水、生活污水等进行处理以防止这些废水对环境造成污染，需要对给水或废水进行过滤处理，以滤掉水中的污染物。

动态颗粒膜作为一种较为新颖的过滤工具越来越受到重视。动态颗粒膜是通过在滤网上的反复镀膜来实现预定的过滤能力，因此，动态颗粒膜具有普通高分子材料制成的微滤膜和超滤膜所不具备的优势。

在给水或污水中通常包含有大量的固体颗粒杂质，这些固体颗粒杂质通过过滤，而从水中分离出，而这些分离出的杂质有可能会沉积在过滤膜的表面上由此造成过滤膜的污堵。一般高分子材料制成的膜，一旦发生膜的污堵，就需要清洗，或在线或离线清洗，如果膜通量难以恢复时，则需要换膜。不论是清洗还是换膜，高分子材料膜的成本都很高。而动态颗粒膜一旦发生污堵，即可将动态颗粒膜连同其截留的污物一同反洗出系统，并在滤网上重新镀膜。在滤网上重新涂布动态颗粒膜的成本远低于更换普通高分子材料膜。此外，动态颗粒膜除了成膜成本很低外，其过滤能耗也比普通高分子材料膜低很多。因此，动态颗粒膜在很多领域都可以成为普通高分子材料膜的替代产品。

为使动态颗粒膜具有理想的过滤面积，需要使用骨架支撑，以使柔性的滤网表现出刚性。目前实际中采用的骨架都是全刚性的，这种骨架不论何方受力，都不会发生变形。例如在中国发明专利CN101555047中，公开了一种动态颗粒膜支撑体。该动态颗粒膜支撑体包括框架式的骨架及平板式的支撑层，支撑动态颗粒膜的滤网及基网固定在该平板式支撑层上。平板式支撑层通常由金属制成，其中包括三维方向孔道，以便于过滤前的水在其中流动。动态颗粒膜的支撑网通过焊接固定在该平板式支撑层的两侧上，并且在该支撑网上进行镀膜，构成最终的过滤膜组件。通过将动态颗粒膜的支撑网焊接到支撑层上，使得动态颗粒膜保持预定的刚性，使其能够承受正压给水和负压抽水时的压力。

尽管这种刚性的支撑层在过滤时提供了很多优点，但是，如上所述，在动态颗粒膜污堵时，需要对动态颗粒膜进行反洗，而刚性的支撑层导致动态颗粒膜在反洗时不能变形，因此为使滤网清洗干净，就需要较高的反洗水压和较多的反洗水量。不利于节水节能和提高反洗效率。另外，由于需要在动态颗粒膜的基网内提供平板式支撑层，并且平板式支撑层具有复杂的三维结构，也提高了整个过滤膜组件的制造成本。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明的目的就是要制作出一种单向柔性的骨架，并使骨架和基网合二为一，成为具有单向柔性的骨架网，由此可以节省材料成本，而且增加了单向柔性的功能。单向柔性功能在滤网反洗时十分重要，这是由于反洗时骨架网的变形，使附着在滤网表面的动态颗粒膜发生变形、破损，从而更容易从滤网上脱落。这样，对反洗水压和水量都会有较为可观的降低和节省，因而达到节能降耗的目的。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种用于动态颗粒膜的支撑骨架网，该支撑骨架网用于在其至少一个侧面上形成颗粒膜，该支撑骨架网在第一方向上呈现出刚性，而在第二方向上呈现出预定的柔性，所述第一方向与所述第二方向相反。

优选的是，所述支撑骨架网包括基网和设置在所述基网的一个侧面上的限位元件。

所述基网为经线和纬线构成的丝网。

所述限位元件为设置在所述丝网的一个侧面上的限位杆。

所述限位杆沿着所述丝网的纬线随机地固定在所述丝网的一个侧面上。

另外，所述限位元件可以为设置在所述丝网的一个侧面上的限位凸。

所述限位凸包括多个在经线方向上相邻排列的元件，该元件在垂直于纬线的方向上的截面为梯形，并且该元件沿着纬线方向的边固定到所述纬线上。

所述经线和纬线由金属丝形成。

可选择的是，所述基网由板状元件构成，且该板状元件上形成有多个孔或开口。

所述限位元件为随机设置到所述板状元件的一个侧面上的筋板。

所述限位元件为通过冲压在所述板状元件上一体形成的筋板，所述筋板上沿短轴方向开有隙槽。

所述板状元件为金属板。

作为另一种实施方式，所述支撑骨架网由线材编织而成的基网构成，所述线材编织成使得所述基网在第一方向上呈现出刚性，而在第二方向上呈现出预定柔性。

所述基网包括多行线材，每一行线材包括彼此相邻且沿相反方向弯折的上环和下环，其中一行线材中的下环压在与其相邻的另一行的线材的上环上。

所述环的形状可以是圆形、矩形、三角形、椭圆形、多边形或其他异形。

根据本发明的另一方面，提供了一种动态颗粒膜组件，该动态颗粒膜组件包括支撑骨架网、附着于支撑骨架网上的滤网和沉积于该滤网的动态颗粒膜，所述支撑骨架网是上述任一种的支撑骨架网。

通过采用根据本发明的支撑骨架网和动态颗粒膜组件，可以使得支撑骨架网在反洗时进行预定程度的柔性变形，由此使得沉积于该滤网上的动态颗粒膜开裂，导致该动态颗粒膜可以容易从滤网上脱落，改善了反洗效率。另外，由于该支撑骨架网在操作时呈现出刚性，因此，可以节省采用支撑板等附加支撑元件，降低了整个动态颗粒膜组件的成本。

附图说明

本发明的上面和其他目的、特征和优点将通过下面参照附图对本发明的优选实施方式的详细描述中变得更清楚，图中：

图1是示出了在现有技术中使用的动态颗粒膜支撑体组件的示意图；

图2A和2B是示出根据本发明的第一实施方式的动态颗粒膜支撑骨架网的示意图；

图3A和3B是解释图2所示的动态颗粒膜支撑骨架网工作原理的示意图；

图4A和4B是示出根据本发明的第二实施方式的动态颗粒膜支撑骨架网的示意图；

图5A和5B是解释图4所示的动态颗粒膜支撑骨架网工作原理的示意图；

图6是示出根据本发明的第三实施方式的动态颗粒膜支撑骨架网的示意图；

图7A和7B是解释图6所示的动态颗粒膜支撑骨架网工作原理的示意图；

图8A和8B是示出根据本发明的第四实施方式的动态颗粒膜支撑骨架网的示意图；以及

图9A和9B是解释图8A和8B所示的动态颗粒膜支撑骨架网工作原理的示意图。

具体实施方式

下面，参照附图详细描述根据本发明的优选实施方式。要指出的是，为了清楚描述本发明，附图进行夸张表示，而并非是按照比例绘制，因此，本发明并不局限于附图所示的技术方案。

首先，描述现有技术中的情况，图1是示出现有技术的动态颗粒膜支撑体组件。如图1所示，动态颗粒膜支撑体组件包括平板式支撑层101和设置于平板式支撑层101周围的框架103，框架103可以通过焊接方式与平板式支撑层101连接，用以固定支撑层（网）。支撑基网115、支撑中网113和面网111依次叠置地设置在该平板式支撑层101的两个侧面上。配水通道105设置在框架103内，并且通过多个连通孔117与平板式支撑层101的内部连通，用以实现水的流动。其中上出水口107设置于配水通道105的上侧。

在使用时，将上述支撑体组件的支撑网上预先涂抹预涂剂，如活性炭等。涂抹之后的支撑体组件放置到污水池中，使得污水浸没实现给水/污水处理的动态颗粒膜支撑体组件。使用泵对动态颗粒膜支撑体的上出水口107进行抽水，因涂抹有预涂剂的支撑网具有吸附作用，使污水经过支撑网时，其中的颗粒集聚在支撑网上，形成动态颗粒膜。

动态颗粒膜成型后，开始对污水进行过滤，使泵从上出水口107抽出净水。经过一段时间之后，动态颗粒膜的膜面上的间隙被污水中的杂质堵塞时，需要对动态颗粒膜支撑体105进行反洗操作。可以使得泵对上出水口107进行送水，将整个动态颗粒膜从支撑网上冲下。

但是，在上述动态颗粒膜支撑体组件中，包括基网115、中网113和面网111的支撑网固定到平板式支撑层101上，并且被平板式支撑层101刚性支撑而不能变形，由此在反洗时需要很长时间和很大的压力才能将动态颗粒膜从支撑网上冲下。另外，如图1所示，该动态颗粒膜支撑体组件包括框架103和网格形式的平板式支撑层101，这些部件的制造困难，并且制造成本高，使得动态颗粒膜支撑体组件的整个成本升高。

本申请的发明人经过研究，提出了一种新型的动态颗粒膜支撑骨架网，该动态颗粒膜支撑骨架网本身不仅可以起到上述支撑网以及平板式支撑层的作用，并且该支撑骨架网在一个方向上呈现刚性，而在相对方向上呈现一定的柔性，由此，在动态颗粒膜支撑骨架网的反洗操作中，该支撑骨架网柔性变形，使得附着在骨架网上的滤网及其沉积在滤网上的动态颗粒膜变形、破损开裂，并易于从滤网上剥离脱落，由此，不需要很大的压力就可以将动态颗粒膜从支撑层上冲下来，并且该反洗可以在很短时间内完成。

（第一实施方式）

下面参照图2A、2B、图3A和图3B，详细描述根据本发明的第一优选实施方式的动态颗粒膜支撑骨架网。

如图2A和2B所示，骨架网10包括金属丝编织而成的基网100和固定在基网100四周的框架（未示出），该基网由纬线101和经线102编织而成，纬线101和经线102以预定的密度编织，以形成预定的开口尺寸，以作为动态颗粒膜的承载基网。

在基网的一侧上，设置有一些限位杆103，该限位杆103沿着经线102设置，并且随机设置在基网上。该限位杆103仅与其所经过的多根纬线101中的一根（如图3A和3B中附图标记101A所指示的）例如通过焊接、捆扎等方式固定，而与其他纬线不连接。如此形成的骨架网可以如上面描述的那样，在它的一个侧面上沉积颗粒，由此形成动态颗粒膜（未示出）。

如图3A和3B所示，图3A和3B示出在如图2所示的骨架网受到外力作用时的状态的局部放大视图。

如图3A所示，在骨架网10受到沿图3A箭头A所示的方向（从右向左）的压力时，也就是，对应于在动态颗粒膜正常工作情况下，未过滤的水在泵的压力作用下从骨架网100的右侧向左侧流动时，基网100受到向左的压力，由此，基网100存在向左突出变形的趋势，例如，与限位杆101相固定的纬线101A相对于其相邻的纬线存在向左移动的趋势。但是由于设置在基网100的右侧面上的限位杆103，该限位杆103固定在该纬线101A上并且由此与该纬线101A同样具有向左移动的趋势。但是，由于该限位杆103的长度使得其跨在至少两根纬线101上，使得该限位杆103抵靠在其他纬线上，由此它的向左移动被其他纬线阻止，进而与该限位杆103相固定的纬线101A的移动趋势被阻止。由此，基网100呈现出刚性，保证未过滤的水平稳流过动态颗粒膜。

在经过一段时间的使用后，而且是在动态颗粒膜被堵塞的情况下，施加相反方向的水流对动态颗粒膜进行反洗。如图3B所示，即，骨架网10受到如图3B中箭头B所示的方向（从左向右方向）的水流压力，由此，基网100向图中的右向突出变形。例如，与限位杆103相固定的纬线101A相对于其相邻纬线向右移动，由于在这个方向上其他纬线对限位杆不起阻挡作用，因此，基网100可以在这个方向上变形，呈现出一定的柔性。基网100的变形导致沉积在基网100上的动态颗粒膜（未示出）也变形，并发生开裂，由此，容易与基网100分离。因此，不需要很大的压力就能够快速将动态颗粒膜冲下。经过反洗之后的骨架网10然后可以重新进行镀膜处理，以在其上形成新的动态颗粒膜。

骨架网的金属丝的粗细程度、限位杆的粗细程度以及长短等级，以及限位杆的布置密度等可以根据在进行过滤时骨架网需要承受的压强和要求的刚度来考虑，而没有特殊限制。

如上所述，由于骨架网10本身在过滤方向上具有刚性，因此，不必在骨架网10的内侧提供支撑板，由此，节省了材料成本并简化了结构。另外，骨架网10可以按照需要做成圆筒状或平板状。

基网100的经线和纬线可以由金属丝构成，但是，基网和限位杆的材料不局限于金属，也可以采用树脂等。

（第二实施方式）

下面，参照图4A、4B和图5A、5B，描述根据本发明的动态颗粒膜支撑骨架网的第二实施方式，其中相同的附图标记用于表示相同的部件，并且省略重复的描述。

第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于，利用限位凸104替代第一实施方式中的限位杆，如图4A所示，该限位凸104在截面上为多个并列的梯形1041，并且可以由片状材料，如金属板弯折而成。限位凸104可以通过钢丝缠绕、焊接等多种方式固定在基网100上，并由其可以固定到基网100的纬线101上。另外，为了保证过水，在限位凸104上形成有多个开孔或者狭缝等（图中未示出）。

如图5A和5B所示，在根据第二实施方式的骨架网10受到如图5A中的箭头A所示的方向的力作用时，限位凸104中的相邻两列梯形1041之间的开口闭合，由此相邻两列梯形1041彼此抵靠，而阻止了基网100变形。相反，如图5B所示，在沿着图5B中箭头B所示的方向的力施加到骨架网10上时，限位凸104中的相邻两列梯形1041之间的开口张开，由此，不会阻止基网100变形，使得骨架网10在这个方向上呈现出一定的柔性。

（第三实施方式）

下面，参照图6和图7A、7B，描述根据本发明动态颗粒膜支撑骨架网的第三实施方式。

第三实施方式与第一和第二实施方式的不同之处在于：第三实施方式是通过基网自身的编织方法来实现的，而没有另外设置如限位杆或限位凸的限位元件。

如图6所示，根据第三实施方式的骨架网10是利用线材，如金属丝编织而成。在编织时，使得在相邻的两行中，例如在附图标记101表示的第一行和附图标记102表示的第二行中，第一行101中的下环101B压在与其相邻并位于其上的第二行102的上环102A上，而第二行102中的下环102B则压在第三行103的上环103A上，也就是说，该基网编织成其中一行的下环压在相邻行的上环上。由此，在承受从外指向图6的纸面内的压力时，如图7A所示，整个骨架网的各行之间彼此扣紧，从而限制彼此之间相对转动，由此，使得整个骨架网呈现刚性。而在承受相反的压力时，也就是反洗时，如图7B所示，各环之间的相对转动不再受到限制，由此，骨架网表现出柔性。

编织型骨架网的线材的粗细以及编织方式没有特别限制，其可以根据过滤时骨架网需要承受的压强和要求的刚度来考虑。并且也可以采用其他的编织方式，只要能够使得骨架网的各行或各列在承受一个方向的压力时彼此扣紧，而在承受相反方向的压力时，彼此相对偏转即可。

尽管如图所示，该线材的上环和下环的形状为圆环形，但是，本发明不局限于此，环的形状可以是圆形、矩形、三角形、椭圆形、多边形或其他异形。

（第四实施方式）

参照图8A、8B、图9A和图9B，描述根据本发明第四实施方式的骨架网10。该第四实施方式的骨架网10与上述实施方式的骨架网的不同之处在于，第四实施方式的骨架网中的基网是通过一定厚度的板材通过冲压、钻孔等处理而形成的。该板材可以为金属板或者其他材料的板材，但优选为金属板。

具体地说，如图8A和8B所示，金属板构成的基板100通过冲压、钻孔等形成有多个孔110，孔的尺寸和数量是根据最终形成的动态颗粒膜所要求的过水能力来决定的。在基板100的一个侧面上，随机地设置有多根筋板120。该筋板120可以通过冲压在基板100上形成，或者可以通过焊接等将单独形成的筋板固定到基板100上。筋板120上形成有狭缝121，并且该筋板仅设置在基板100的一侧上，因此使得基板的两个侧面的刚度有所差异。通过改变筋板的设置方向、长度、高度和密度等，可以调节所形成的基板100的柔性。

如图9A所示，基板100在受到图中箭头A所示的方向上的压力时，由于筋板120的存在，而阻止基板100变形。而相反，在基板100受到图中箭头B所示的方向上的压力时，由于在基板100的受力面上不存在筋板120且筋板120内的狭缝121张开，因此，基板100呈现出一定的柔性。

基板的厚度、开孔率以及筋板的高度、长度、分布方向和密度等可以根据过滤时骨架网需要承受的压强和要求的刚性来确定。另外，也可以将骨架网形成为圆筒形或平板型。

上面，参照附图，详细描述了根据本发明的多个优选实施方式，但是，要指出的是，上面的描述仅为示例性的，而不应构成对本发明的限制。在不背离本发明的精髓前提下，本领域技术人员可以对上述实施方式作出多种修改、替换或者变型，这些修改、替换和变型都应落入如所附的权利要求书限定的本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种用于动态颗粒膜的支撑骨架网，该支撑骨架网用于在其至少一个侧面上支撑滤网以形成颗粒膜，其特征在于，该支撑骨架网在第一方向上呈现出刚性，而在第二方向上呈现出预定的柔性，所述第一方向与所述第二方向相反。

2.如权利要求1所述的支撑骨架网，其特征在于，所述支撑骨架网包括基网和设置在所述基网的一个侧面上的限位元件。

3.如权利要求2所述的支撑骨架网，其特征在于，所述基网为经线和纬线构成的丝网。

4.如权利要求3所述的支撑骨架网，其特征在于，所述限位元件为设置在所述丝网的一个侧面上的限位杆。

5.如权利要求4所述的支撑骨架网，其特征在于，所述限位杆沿着所述丝网的纬线随机地固定在所述丝网的一个侧面上。

6.如权利要求3所述的支撑骨架网，其特征在于，所述限位元件为设置在所述丝网的一个侧面上的限位凸。

7.如权利要求6所述的支撑骨架网，其特征在于，所述限位凸包括多个在经线方向上相邻排列的元件，该元件在垂直于纬线的方向上的截面为梯形，并且该元件沿着纬线方向的边固定到所述纬线上。

8.如权利要求3至7中任一项所述的支撑骨架网，其特征在于，所述经线和纬线由金属丝形成。

9.如权利要求2所述的支撑骨架网，其特征在于，所述基网由板状元件构成，且该板状元件上形成有多个孔或开口。

10.如权利要求9所述的支撑骨架网，其特征在于，所述限位元件为随机设置到所述板状元件的一个侧面上的筋板，该筋板上设置有狭缝。

11.如权利要求9所述的支撑骨架网，其特征在于，所述限位元件为通过冲压在所述板状元件上一体形成的筋板，该筋板上设置有狭缝。

12.如权利要求9至11中任一项所述的支撑骨架网，其特征在于，所述板状元件为金属板。

13.如权利要求1所述的支撑骨架网，其特征在于，所述支撑骨架网由线材编织而成的基网构成，所述线材编织成使得所述基网在第一方向上呈现出刚性，而在第二方向上呈现出预定柔性。

14.如权利要求13所述的支撑骨架网，其特征在于，所述基网包括多行线材，每一行线材包括彼此相邻且沿相反方向弯折的上环和下环，其中一行线材中的下环压在与其相邻的另一行的线材的上环上。

15.如权利要求14所述的支撑骨架网，其特征在于，所述环的形状为圆形、矩形、三角形、椭圆形、多边形或其他异形。

16.一种动态颗粒膜组件，包括支撑骨架网和沉积于该支撑骨架网上的动态颗粒膜，其特征在于，所述支撑骨架网是如权利要求1至15中任一项所述的支撑骨架网。