CN103826730B - 用于过滤膜的集流管和包括该集流管的过滤膜组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集流管以及包括该集流管的过滤膜组件，所述集流管可以防止集流管中用于固定过滤膜的固定层与集流管发生分离。本发明的过滤膜组件包括：过滤膜，集流管，所述集流管包括在上部具有开口的壳体和将壳体的内部空间分隔成用于插入过滤膜的第一空间和用于固定过滤膜的第二空间的隔板，以及固定层。所述过滤膜封装于固定层中，该固定层与壳体一起在第一空间中形成滤液收集空间。所述隔板具有通孔。所述固定层存在于第一空间的至少一部分、第二空间以及隔板的通孔中。

Description

用于过滤膜的集流管和包括该集流管的过滤膜组件

技术领域

本发明涉及一种用于过滤膜的集流管(header)和包括该集流管的过滤膜组件，更具体而言，涉及一种可以防止集流管中用于固定过滤膜的固定层与该集流管发生分离的集流管，以及包括该集流管的过滤膜组件。

背景技术

用于水处理的分离方法包括加热或相变法、过滤膜法等。根据过滤膜法，可以通过控制过滤膜微孔的尺寸来获取所需质量的水，该方法有利地提高了过程的可靠性。此外，由于过滤膜法不需要加热过程，因此该方法可以有利地应用于受热可能产生不利影响的利用微生物的水处理中。

在过滤膜法中，包括一种使用其中排布有一束中空纤维膜的中空纤维膜组件的方法。按照常规，中空纤维膜组件广泛用于精密过滤领域中，例如制备无菌水、饮用水或超纯水等。然而最近，中空纤维膜组件的应用领域正在向污/废水处理、污水处理池中固体的分离、工业废水中悬浮固体(SS)的去除、流动水的过滤、工业用水的过滤和泳池水的过滤等进行扩展。

通常而言，使用中空纤维膜的过滤装置具有一束特定长度的中空纤维膜，并且根据其运作方式而分类为浸没式和加压式。

在加压式过滤装置的情况下，在对待处理液体加压时，只有纯的液体能够渗入中空纤维膜并进入其中空部分，而污染物例如杂质或污泥则仍留在膜的外面。虽然需要额外的流体循环设施，但加压式过滤装置的优势在于，其可以在单位时间内制造出比浸没式过滤装置更多的滤液。

另一方面，在浸没式过滤装置的情况下，将中空纤维膜组件浸入含有待处理液体的浴器中。当在中空纤维膜内部施加负压时，只有纯的液体能够渗入膜并进入其中空部分，而污染物例如杂质或污泥则仍留在膜的外面。虽然在单位时间内制造出的滤液少于加压式过滤装置，但浸没式过滤装置的优势在于，其可以降低建立设施及其运行的成本，因为该装置不需要任何的流体循环设施。

加压式和浸没式过滤装置两者都可以分类为双端收集型(通过其两端收集渗入中空纤维膜并进入其中空部分的滤液)和单端收集型(仅通过中空纤维膜的一端收集滤液)。

加压式和浸没式过滤装置中的任何一种都需要用于收集已渗入中空纤维膜并进入其中空部分的滤液的滤液收集空间，以及将滤液收集空间与待处理液体进行空间分离的装置。所述将滤液收集空间与待处理液体进行空间分离的装置通常称作固定层，因为其也起到在集流管中固定一束中空纤维膜的作用。该束中空纤维膜封装于所述固定层中。

在进行过滤过程时，待处理液体中存在的杂质附着在过滤膜的表面上，从而造成污垢问题，即过滤膜的污染。膜的污垢会降低过滤膜的过滤效率。因此，有必要在过滤过程中清洁过滤膜。通常而言，在过滤过程中进行曝气清洁以清洁过滤膜。根据曝气清洁法，排布在过滤膜组件下面的曝气管强有力地喷射出气泡，这些气泡与过滤膜进行碰撞从而去除附着于其表面上的杂质。

然而，所述曝气清洁造成过滤膜的振动，减弱集流管和其中封装有过滤膜的固定层之间的粘合，并最终导致固定层与集流管分离。

发明内容

技术问题

因此，本发明涉及一种用于过滤膜的集流管，以及包括该集流管的过滤膜组件，所述用于过滤膜的集流管和过滤膜组件能够防止相关技术中的这些限制和缺陷。

本发明的一方面提供一种用于过滤膜的集流管，该集流管可以防止集流管中用于固定过滤膜的固定层与该集流管发生分离。

本发明的另一方面提供一种过滤膜组件，该过滤膜组件可以防止集流管中用于固定过滤膜的固定层与该集流管发生分离。

本发明另外的优势、目标和特征，部分将在接下来的说明书中进行描述，而部分对于本领域的普通技术人员而言将在检查下文时变得显而易见或可以从本发明的实践中得到学习。本发明的目标和其它优势可以通过在说明书及其权利要求书中所特别指出的结构得以实现和获得。

技术方案

根据本发明的一方面，提供一种用于过滤膜的集流管，所述集流管包括：在上部具有开口的壳体，和隔板，所述隔板将所述壳体的内部空间分隔成用于插入过滤膜的第一空间和用于固定过滤膜的第二空间，其中所述隔板具有通孔，并且，其中所述第一和第二空间的通过所述通孔液体连通。

根据本发明的另一方面，提供一种过滤膜组件，包括：过滤膜，集流管，所述集流管包括在其上部具有开口的壳体、和将所述壳体的内部空间分隔成用于插入过滤膜的第一空间和用于固定过滤膜的第二空间的隔板，以及固定层，所述壳体和所述固定层在所述第一空间中形成滤液收集空间，其中所述过滤膜封装于所述固定层中并具有与所述滤液收集空间液体连通的开口端，其中所述隔板具有通孔，并且，其中所述固定层存在于所述第一空间的至少一部分中、存在于所述第二空间中、并且还存在于隔板的所述通孔中。

提供上述的一般描述和下述的详细描述仅用于对本发明进行举例说明，并且可以解释为对权利要求书中限定的本发明的更为详细的描述。

有益效果

根据本发明，由于用于固定集流管中过滤膜的固定层既不能在垂直方向上也不能在水平方向上进行相对于集流管的移动，因此防止了所述固定层与所述集流管发生分离。

因此，本发明可以提高分离膜组件的耐久性，去除由于在过滤过程中组件损坏而可能造成重大错误的任何可能性，从而提高过滤膜组件的可靠性。

附图说明

从下面与附图一起提供的详细描述中将获得对于本发明的以上及其它目标、特征和其它优势的更为清楚的理解，其中：

图1为示意性地显示了根据本发明的一个实施方案的用于过滤膜的集流管的透视图；

图2为根据本发明的一个实施方案的用于过滤膜的集流管的顶视图；

图3为根据本发明的一个实施方案的用于过滤膜的集流管沿图1和图2中的线I-I′的横截面视图；

图4为示意性地显示了根据本发明的一个实施方案的过滤膜组件的透视图；

图5为根据本发明的一个实施方案的过滤膜组件沿图4中的线I-I′的横截面视图；

图6和图7为示出了制造根据本发明的一个实施方案的过滤膜组件的方法的横截面视图；

图8为根据本发明的另一个实施方案的过滤膜组件的横截面视图；

图9为根据本发明的又另一个实施方案的过滤膜组件的横截面视图。

具体实施方式

本领域的技术人员将会理解，在不背离本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。因此，本发明包括落在权利要求书中所述的本发明范围内的全部替换和修改及其等价物。

在下文中，将参照附图详细地描述根据本发明的实施方案的用于过滤膜的集流管和包括该集流管的过滤膜组件。

虽然本发明的附图示出了作为过滤膜的中空纤维膜，但本发明并不局限于所述中空纤维膜，且可以将任意其它种类的过滤膜例如平膜(即成型为薄膜形状的膜)应用于本发明的集流管和过滤膜组件中。

图1至图3分别为示意性地显示了根据本发明的一个实施方案的用于过滤膜的集流管的透视图、顶视图和沿线I-I′的横截面视图。

如图1至图3中所示，本发明的用于过滤膜的集流管110包括：在上部具有开口的壳体111，和至少一个隔板112，隔板112将壳体111的内部空间分隔成用于插入过滤膜(未显示)的第一空间S1和用于固定过滤膜的第二空间S2。

隔板112具有至少一个通孔H，第一空间S1和第二空间S2通过隔板112的通孔H彼此液体连通。

根据本发明的一个实施方案，壳体111包括底板和侧壁，且第二空间S2位于壳体111侧壁的至少一部分和隔板112之间。可选择地，所述隔板112的高度可以小于与该隔板112一起形成第二空间S2的侧壁部分的高度。即隔板112的高度可以小于壳体111侧壁的高度。

根据本发明的一个实施方案，壳体111在其内侧表面上具有多个槽G。可选择地，多个槽G中的每一个都可以在壳体111的内侧表面上以如下方式形成：每个槽G的形状为朝向该壳体111的外侧表面变大的锥形。

以下，将对如以上所解释的本发明的包括用于过滤膜的集流管110的过滤膜组件100进行详细描述。

图4和图5分别为根据本发明的一个实施方案的过滤膜组件100的透视图和沿线I-I′的横截面视图。

如图4和图5中所示，过滤膜组件100包括过滤膜130和用于过滤膜130的集流管110。如以上所解释的，集流管110包括：在上部具有开口的壳体111和隔板112，隔板112将壳体111的内部空间分隔成用于插入过滤膜130的第一空间S1和用于固定过滤膜130的第二空间S2。第二空间S2位于壳体111侧壁的至少一部分和隔板112之间。

本发明的过滤膜组件100还包括固定层120，壳体111和固定层120在第一空间S1中形成滤液收集空间SS1。过滤膜130封装于固定层120中并具有与滤液收集空间SS1液体连通的开口端。

隔板112具有通孔H，固定层120存在于第一空间S1的至少一部分(即第一空间S1除滤液收集空间SS1以外的其余部分)、第二空间S2以及隔板112的通孔H中。

隔板112和固定层120存在于第一空间S1的一部分以及第二空间S2中的部分之间的相互作用，可以阻止固定层120在水平方向(即与固定层120的上表面平行的方向)上发生相对于集流管110的移动。

此外，隔板112和固定层120存在于隔板112的通孔H中的部分之间的相互作用，可以阻止固定层120在垂直方向(即与固定层120的上表面垂直的方向)上发生相对于集流管110的移动。

因此，根据本发明，隔板112作为组成集流管110的部件之一可以阻止固定层120和集流管110在水平和垂直两个方向上的相对移动。因此，可以防止固定层120与集流管110发生分离。

根据本发明的一个实施方案，如图4中所示，壳体111在其内侧表面上具有多个槽G，多个槽G中的每一个的形状都为朝向该壳体111的外侧表面变大的锥形，且固定层120的一部分插入槽G中。

这样，由于槽G和固定层120插入槽G中的部分之间的相互作用，因此可以更强有力地阻止固定层120和集流管110在水平方向上的相对移动。

然而，槽G和固定层120插入槽G中的部分之间的相互作用对于阻止固定层120和集流管110在垂直方向上的相对移动所能够提供的帮助很小。为了在一定程度上有助于阻止固定层120和集流管110在垂直方向上的相对移动，槽G可以在壳体111的内侧表面上以如下方式形成：每个槽G的形状为朝向壳体111的底部变大的锥形。

根据本发明的一个实施方案，如图5中所示，固定层120包括：在第一空间S1中与壳体111一起形成滤液收集空间SS1的第一子固定层121，和在第一子固定层121上的第二子固定层122。在这种情况下，第二子固定层122存在于第一空间S1的至少一部分、第二空间S2以及隔板112的通孔H中。

由于需要使过滤膜130(例如中空纤维膜)保持特定的间隔，而且液体必须不能渗透穿过固定层120，因此以高硬度的材料来形成固定层120是较为理想的。根据本发明的一个实施方案，第一子固定层121和第二子固定层122由相同材料形成。

根据本发明的一个实施方案，隔板112的高度小于壳体111的侧壁的高度，且第二子固定层122的一部分存在于隔板112的正上方。

参见图6和图7，以下将详细地解释根据本发明的一个实施方案的制造过滤膜的方法。出于方便起见，将以中空纤维膜作为所述过滤膜的实例来进行举例说明。

首先，如下制备封装于第一子固定层121中的中空纤维膜130。

用热固性材料密封中空纤维膜130的开口端(通过切割形成)。将中空纤维膜130的密封端浸入封装夹具(pottingjig)中的第一封装材料中。第一封装材料可以包括聚氨酯树脂或环氧树脂而没有限制。第一封装材料可以是硬度相对较高，例如硬度为80至120肖氏A(ShoreA)的材料。在其中浸有中空纤维膜130的第一封装材料硬化以后，去除封装夹具。接下来，将硬化后的第一封装材料在与中空纤维膜130的纵向相垂直的方向上进行切割，从而可以制得封装于第一子固定层121中的中空纤维膜130。此时，将这些中空纤维膜130一起进行切割以使其中空部分重新开口。

然后，如图6中所示，将其中封装有中空纤维膜130的第一子固定层121放置在以特定距离从壳体111的内侧表面突出出来的突出部分上，或在壳体111的内侧表面上所形成的台阶上。第一子固定层121将壳体111中的第一空间S1分隔成滤液收集空间SS1和用于中空纤维膜130的空间SS2。这些中空纤维膜通过其开口端与滤液收集空间SS1液体连通。

接下来，如图7中所示，用第二封装材料填充用于中空纤维膜130的空间SS2、第二空间S2和隔板112的通孔H，然后使第二封装材料硬化而形成第二子固定层122。第二子固定层122将第一子固定层121和中空纤维膜130固定在壳体111中。

正如第一封装材料，第二封装材料可以包括硬度较高，例如硬度为80至120肖氏A的聚氨酯树脂或环氧树脂而没有限制。

参见图8，在下文中将对根据本发明的另一个实施方案的过滤膜组件100进行描述。

如图8中所示，隔板112的高度可以与壳体111的侧壁基本相同，因此第二子固定层122中没有存在于隔板112上方的部分。

在这种情况下，如果隔板112的通孔H尺寸相同，则与隔板112的高度小于壳体111侧壁高度的情况相比，隔板112和第二子固定层122存在于用于中空纤维膜130的空间SS2以及第二空间S2中的部分之间的相互作用最大化，从而能够有效地阻止第二子固定层122和壳体111在水平方向上的相对移动。

在下文中，参见图9，将对根据本发明的又另一个实施方案的过滤膜组件进行解释。

如图9中所示，第二子固定层122具有与待处理的水直接接触的封装表面，且过滤膜组件100还包括在所述封装表面和过滤膜130之间的保护层140，因此第二子固定层122的封装表面并不直接与过滤膜130发生接触。保护层140的硬度低于第二子固定层122。特别是，保护层140由具有10至50肖氏A的较低硬度的例如烯烃、聚氨酯或环氧树脂的较软材料形成。

在过滤过程中，由于过滤膜130在待处理的水中剧烈地震动，因此如果没有保护层140，则过滤膜130中与第二子固定层122的封装表面进行接触的部分会发生损坏。特别是，由于第子二固定层122是由较硬的材料形成的，因此这种损坏的风险将会非常高。

由于以上原因，保护层140设置在第二子固定层122的封装表面和过滤膜130之间，从而使第二子固定层122的封装表面不直接与过滤膜130接触，这可以将过滤膜130损坏的风险降低至最小限度，否则，可能会由于过滤膜130在过滤过程中的剧烈震动而导致该风险。

制造包括所述保护层的过滤膜组件的方法详细地描述于由本申请人提交的韩国专利申请号10-2010-0119996中，该韩国专利申请通过引用而将其整体并入本文，在全部情况下皆如同已在本说明书中进行过充分阐述。

Claims (12)

1.一种用于过滤膜的集流管，所述集流管包括：

在上部具有开口的壳体；和

隔板，该隔板将所述壳体的内部空间分隔成用于插入过滤膜的第一空间和用于固定过滤膜的第二空间，

其中，所述隔板具有通孔，并且

其中，所述第一和第二空间通过所述通孔彼此液体连通。

2.根据权利要求1所述的集流管，其中，所述第二空间位于所述壳体侧壁的至少一部分和所述隔板之间。

3.根据权利要求2所述的集流管，其中，所述隔板的高度小于所述侧壁的高度。

4.根据权利要求1所述的集流管，其中，所述壳体在其内侧表面上具有多个槽，且所述多个槽中的每一个槽的形状都为朝向该壳体的外侧表面变大的锥形。

5.一种过滤膜组件，包括：

过滤膜；

集流管，该集流管包括在上部具有开口的壳体和隔板，该隔板将所述壳体的内部空间分隔成用于插入过滤膜的第一空间和用于固定过滤膜的第二空间；以及

固定层，所述壳体和所述固定层在所述第一空间中形成滤液收集空间，

其中，所述过滤膜封装于所述固定层中并具有与所述滤液收集空间液体连通的开口端，

其中，所述隔板具有通孔，并且

其中，所述固定层存在于所述第一空间的至少一部分、所述第二空间以及所述隔板的通孔中。

6.根据权利要求5所述的过滤膜组件，其中，所述第二空间位于所述壳体侧壁的至少一部分和所述隔板之间。

7.根据权利要求6所述的过滤膜组件，其中，所述隔板的高度小于所述侧壁的高度，且所述固定层的一部分存在于所述隔板的正上方。

8.根据权利要求5所述的过滤膜组件，其中，所述壳体在其内侧表面上具有多个槽，所述多个槽中的每一个槽的形状都为朝向该壳体的外侧表面变大的锥形，且所述固定层的一部分插入所述槽中。

9.根据权利要求5所述的过滤膜组件，其中，所述固定层包括：

第一子固定层，所述壳体和所述第一子固定层在所述第一空间中形成所述滤液收集空间；和

在所述第一子固定层上的第二子固定层，

并且，其中，所述第二子固定层存在于所述第一空间的至少一部分、所述第二空间以及所述隔板的通孔中。

10.根据权利要求9所述的过滤膜组件，其中，所述第一和第二子固定层由相同材料形成。

11.根据权利要求9所述的过滤膜组件，其中，所述第二子固定层具有与待处理的水直接接触的封装表面，且

其中，所述过滤膜组件还包括在所述封装表面和所述过滤膜之间的保护层，从而使所述第二子固定层的封装表面不直接与所述过滤膜接触。

12.根据权利要求11所述的过滤膜组件，其中，所述保护层的硬度低于所述第二子固定层。