CN104190261A - 一种高填装密度中空纤维膜组件以及膜单元 - Google Patents

Abstract

本发明所设计一种高填装密度中空纤维膜组件，包括膜组件本体，所述膜组件本体包括集水塑件、中空纤维膜丝、大密封圈和小密封圈；所述集水塑件包括集水接口、塑件壳体、间筋、支撑舌头以及膜组件安装孔：其中所述集水接口采用双台阶设计，每个台阶上设置2个密封圈槽，分别装配所述大密封圈和小密封圈；所述中空纤维膜丝为等间距均匀排列。该膜组件抗污能力得到提高且省去膜组件自支撑结构的同时确保了密封性更加可靠。本发明还提供了一种膜单元，是所述膜组件成批量组装构成的膜单元。实现膜单元模块化组装。根据设计规格需求，自定义装配模块数量，膜单元设计更加灵活多变。

Description

一种高填装密度中空纤维膜组件以及膜单元

技术领域

本发明涉及膜分离水处理设备，属于水处理技术领域，具体地涉及一种高填装密度中空纤维膜组件以及膜单元。

背景技术

随着膜技术的发展，膜生物反应器MBR在废水处理中的应用备受关注。中空纤维超滤膜组件因其填装密度大、过滤效果好、使用寿命长、维护成本低等特点被广泛应用于MBR废水处理系统中。

目前，市场上已经形成多种样式的中空纤维膜组件，其中空纤维膜丝多呈束状或片状排列，单束或单片内膜丝随机排列，故膜丝间隙不均，无法实现膜组件填装密度最大化。疏密不均的膜丝排列进一步导致膜组件抗污染能力下降，膜丝排列紧密的区域极易积累污染物且不易清洗。

受到膜丝注封工艺的限制，多数膜组件集水塑件采用分体式结构。这种分体式集水塑件结构虽然能够简化膜组件注封工艺，但塑件粘结面极易造成断裂和泄漏，膜组件可靠性大打折扣，甚至影响产水水质。

膜组件的安装与密封形式多样，早期膜组件多采用端面密封、活结装配，虽密封可靠但安装方式复杂。之后诞生了以三菱丽阳为代表的具备自支撑结构的膜组件，集水接口采用快插式、周向密封，安装方便快捷。该膜组件自带支撑管结构占用了膜组件空间，降低了膜组件填装密度。但如果去除自支撑管结构，周向密封结构可靠性降低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种高填装密度中空纤维膜组件以及膜单元，该膜组件中空纤维膜丝采用等间距均匀排丝工艺提高填装密度，使膜组件抗污能力得到提高，且省去膜组件自支撑结构的同时确保密封性能更加可靠。

为了达到上述目的，本发明所设计一种高填装密度中空纤维膜组件，包括膜组件本体，所述膜组件本体包括集水塑件、中空纤维膜丝、大密封圈和小密封圈；所述集水塑件包括集水接口、塑件壳体、间筋、支撑舌头以及膜组件安装孔：其中所述集水接口采用双台阶设计，每个台阶上设置2个密封圈槽，分别装配所述大密封圈和小密封圈；所述中空纤维膜丝为等间距均匀排列，并用热熔胶进行注封定型，经排列定型的中空纤维膜丝以端面开口的形式装入所述集水塑件的塑料壳体内，分别用高硬度聚氨酯或环氧树脂胶和低硬度聚氨酯或环氧树脂胶注封；所述高硬度聚氨酯或环氧树脂胶在所述中空纤维膜丝的端面与所述热熔胶之间，确保所述中空纤维膜丝在所述集水塑件壳体内的注封强度；所述低硬度聚氨酯或环氧树脂胶在所述高硬度聚氨酯或环氧树脂胶和所述热熔胶之间，使得所述中空纤维膜丝与所述集水塑件之间存在软连接，为所述中空纤维膜丝提供缓冲保护。

作为优选，所述集水塑件为一体成型式整体塑料结构。

作为又一优选，所述中空纤维膜丝的排列间距为可调节结构。

进一步地，所述多个膜组件本体之间进行组合得到膜组件装配模块，所述膜组件装配模块由4个所述膜组件、集水六通塑件、集水五通塑件和竖直集水管构成。

更近一步地，所述集水六通塑件包含顶部集水口、下部集水口、4个膜组件装配孔、加强筋以及螺钉安装孔；所述顶部集水口、下部集水口和膜组件装配孔构成内部集水通路。

更近一步地，所述集水五通塑件包含上部集水口、4个膜组件装配孔、加强筋以及螺钉安装孔；所述上部集水口和膜组件装配孔构成内部集水通路。

本发明还提供了一种膜单元，是所述膜组件成批量组装构成的膜单元，由吊挂板、水平支撑钢架、竖直支撑钢架、马鞍弧面接头、总集水管闷盖、总集水圆管、集水三通、集水弯头、集水变径、总集水接口、曝气接口、曝气活结、曝气软管、曝气弯头、曝气总管、曝气三通和曝气支管构成；其中所述马鞍弧面接头连通所述总集水圆管和所述集水六通塑件的顶部集水口，使膜组件装配模块的集水通路与总集水管路连通；所述总集水管路通过集水管抱箍固定在所述水平支撑钢架上；所述曝气总管通过大管夹固定在所述水平支撑钢架上；所述曝气支管通过小管夹固定在所述水平支撑钢架上；所述曝气支管的数量与所述膜单元中装配的膜组件的数量对应，曝气支管通过所述曝气三通与所述曝气总管连通；所述膜单元设置2个所述曝气接口，可从所述曝气总管两侧同时进气，亦可对所述曝气支管进行分别进气，实现错流曝气；所述曝气支管上表面均布曝气小孔，下面表面均布排泥孔；所述集水六通塑件和所述集水五通塑件分别采用安装螺钉通过所述螺钉安装孔和安装固定在所述水平支撑钢架上；所述膜组件采用紧固件通过所述膜组件安装孔安装固定在所述水平支撑钢架上。

进一步地，所述膜单元中吊挂板、水平支撑钢架和竖直支撑钢架均采用不锈钢材质。

进一步地，所述膜单元中集水管路和曝气管路采用UPVC或ABS塑料材质，亦可采用不锈钢材质。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、所述膜组件膜丝采用特殊工艺进行排布，使膜丝排列整齐、间距均匀。通过调整膜丝排列间距，最大限度提高膜组件填装密度。均匀的排丝方式使膜组件在应用中获得均匀高效的曝气擦洗，膜组件抗污染能力得到提高；2、所述膜组件采用整体式集水塑件，一次注封成型，组件结构强度更高；3、所述膜组件采用热熔胶以及低硬度聚氨酯或环氧树脂对所述中空纤维膜丝进行柔性注封，为所述中空纤维膜丝提供双重缓冲保护；4、所述膜组件出水接口采用双台阶密封设计，独有的支撑舌头设计，省去膜组件自支撑结构的同时确保密封性能更加可靠；5、专门设计的集水六通塑件和集水五通塑件将四个膜组件整合为一个装配模块，实现膜单元模块化组装。根据设计规格需求，自定义装配模块数量，膜单元设计更加灵活多变。

附图说明

图1为本发明高填装密度中空纤维膜组件的结构示意图；

图2为集水塑件的结构示意图；

图3为膜组件注封剖视图的结构示意图；

图4为膜组件装配模块的结构示意图；

图5为集水六通塑件的结构示意图；

图6为集水五通塑件的结构示意图；

图7为膜组件装配细节的结构示意图；

图8为膜单元的结构示意图；

图9为曝气支管剖视图的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

本发明为一种高填装密度中空纤维膜组件，如图1所示，该膜组件10由集水塑件6、中空纤维膜丝7、大密封圈8和小密封圈9构成。

如图2所示，所述集水塑件6为整体式塑料结构件，包括集水接口1、塑件壳体2、间筋3、支撑舌头4和膜组件安装孔5等结构。所述集水接口1采用双台阶设计，每个台阶上设置2个密封圈槽，分别装配所述大密封圈8和小密封圈9。所述支撑舌头4是本发明专利独有结构，该支撑舌头4能承载所述膜组件10的全部重量，避免所述大密封圈8和所述小密封圈9受所述膜组件10自重影响发生局部变形而导致密封不可靠。所述间筋3能增强所述塑件壳体2的强度。

所述膜组件10包含2个所述集水塑件6，故所述膜组件10包含2个所述集水接口1。

如图3所示，所述中空纤维膜丝7采用特殊制程工艺等间距均匀排列，并用热熔胶11进行注封定型，所述中空纤维膜丝7的排列间距可根据需求调整，所述热熔胶11除了对排列膜丝起到定型作用，还能对所述中空纤维膜丝7起到缓冲保护作用。经排列定型的中空纤维膜丝7以端面开口的形式装入所述集水塑件6的壳体内，分别用高硬度聚氨酯或环氧树脂胶13和低硬度聚氨酯或环氧树脂胶12注封。所述高硬度聚氨酯或环氧树脂胶13在所述中空纤维膜丝7的端面与所述热熔胶11之间，以确保灌注强度。所述低硬度聚氨酯或环氧树脂胶12在所述高硬度聚氨酯或环氧树脂胶13和所述热熔胶11之间，使所述中空纤维膜丝7与所述集水塑件6之间存在软连接，以确保所述中空纤维膜丝7根部得到双重缓冲保护。

因所述中空纤维膜丝已有热熔胶11作为缓冲保护，故所述低硬度聚氨酯或环氧树脂胶12亦可用高硬度聚氨酯或环氧树脂胶13替代。

如图4所示，由4个所述膜组件10、集水六通塑件20、集水五通塑件25和竖直集水管26构成一个膜组件装配模块。

如图5所示，集水六通塑件20包含顶部集水口15、下部集水口17、4个膜组件装配孔16、加强筋18以及螺钉安装孔19。所述顶部集水口15、下部集水口17和膜组件装配孔16构成内部集水通路。

类似的，如图6所示，集水五通塑件25包含上部集水口21、4个膜组件装配孔22、加强筋23以及螺钉安装孔24。所述上部集水口21和膜组件装配孔22构成内部集水通路。

如图4所示，所述集水六通塑件20的下部集水口17与所述集水五通塑件25的上部集水口21通过所述竖直集水管26连接构成封闭集水通路。所述膜组件10的2个集水接口1分别与所述集水六通塑件20的膜组件装配孔16和所述集水五通塑件25的膜组件装配孔22密封连接构成封闭集水通路。

如图7所示，所述集水六通塑件20的膜组件装配孔16同样采用双台阶设计，与所述膜组件集水接口1的双台阶紧密配合。所述大密封圈8和小密封圈9分别在两个台阶面形成周向双重密封，确保内部集水通路可靠密封。类似的，所述集水五通塑件25的膜组件装配孔22同样采用双台阶设计，并实现类似的装配方式和密封效果。

如图8所示，所述膜组件10成批量组装构成膜单元50。所述膜单元50由吊挂板27、水平支撑钢架28、竖直支撑钢架29、马鞍弧面接头30、总集水管闷盖31、总集水圆管32、集水三通33、集水弯头34、集水变径35、总集水接口36、曝气接口38、曝气活结40、曝气软管41、曝气弯头42、曝气总管43、曝气三通44和曝气支管45构成。

所述马鞍弧面接头30连通所述总集水圆管32和所述集水六通塑件20的顶部集水口15，使膜组件装配模块的集水通路与总集水管路连通。所述总集水管路通过集水管抱箍37固定在所述水平支撑钢架28上。

所述曝气总管43通过大管夹39固定在所述水平支撑钢架28上。所述曝气支管45通过小管夹46固定在所述水平支撑钢架28上。所述曝气支管45的数量与所述膜单元50中装配的膜组件10的数量对应。所述曝气支管45通过所述曝气三通44与所述曝气总管43连通。

所述膜单元50设置2个所述曝气接口38，可从所述曝气总管43两侧同时进气，亦可对所述曝气支管45进行分别进气，实现错流曝气。

如图9所示，所述曝气支管45上表面均布曝气小孔48，下面表面均布排泥孔49。

如图8所示，所述集水六通塑件20和所述集水五通塑件25分别采用安装螺钉通过所述螺钉安装孔19和24安装固定在所述水平支撑钢架28上。所述膜组件10采用紧固件47通过所述膜组件安装孔5安装固定在所述水平支撑钢架28上。由此，所述膜组件10被可靠固定在所述膜单元50中。

所述膜单元50中，吊挂板27、水平支撑钢架28和竖直支撑钢架29均采用不锈钢材质，规格牌号根据结构强度要求与防腐要求确定。

所述集水管路和曝气管路采用UPVC或ABS塑料材质，亦可采用不锈钢材质。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高填装密度中空纤维膜组件，包括膜组件本体(10)，其特征在于，所述膜组件本体包括集水塑件(6)、中空纤维膜丝(7)、大密封圈(8)和小密封圈(9)；

所述集水塑件包括集水接口(1)、塑件壳体(2)、间筋(3)、支撑舌头(4)以及膜组件安装孔(5)：其中所述集水接口采用双台阶设计，每个台阶上设置2个密封圈槽，分别装配所述大密封圈和小密封圈；

所述中空纤维膜丝为等间距均匀排列，并用热熔胶(11)进行注封定型，经排列定型的中空纤维膜丝以端面开口的形式装入所述集水塑件的塑料壳体内，分别用高硬度聚氨酯或环氧树脂胶(13)和低硬度聚氨酯或环氧树脂胶(12)注封；所述高硬度聚氨酯或环氧树脂胶在所述中空纤维膜丝的端面与所述热熔胶之间，所述低硬度聚氨酯或环氧树脂胶在所述高硬度聚氨酯或环氧树脂胶和所述热熔胶之间，使得所述中空纤维膜丝与所述集水塑件之间存在软连接。

2.根据权利要求1所述的一种高填装密度中空纤维膜组件，其特征在于，所述集水塑件为一体成型式整体塑料结构。

3.根据权利要求1所述的一种高填装密度中空纤维膜组件，其特征在于，所述中空纤维膜丝的排列间距为可调节结构。

4.根据权利要求1所述的一种高填装密度中空纤维膜组件，其特征在于，所述多个膜组件本体之间进行组合得到膜组件装配模块，所述膜组件装配模块由4个所述膜组件(10)、集水六通塑件(20)、集水五通塑件(25)和竖直集水管(26)构成。

5.根据权利要求4所述的一种高填装密度中空纤维膜组件，其特征在于，所述集水六通塑件(20)包含顶部集水口(15)、下部集水口(17)、4个膜组件装配孔(16)、加强筋(18)以及螺钉安装孔(19)；所述顶部集水口、下部集水口和膜组件装配孔构成内部集水通路。

6.根据权利要求4所述的一种高填装密度中空纤维膜组件，其特征在于，所述集水五通塑件(25)包含上部集水口(21)、4个膜组件装配孔(22)、加强筋(23)以及螺钉安装孔(24)；所述上部集水口和膜组件装配孔构成内部集水通路。

7.一种膜单元，其特征在于，是所述膜组件成批量组装构成的膜单元，由吊挂板(27)、水平支撑钢架(28)、竖直支撑钢架(29)、马鞍弧面接头(30)、总集水管闷盖(31)、总集水圆管(32)、集水三通(33)、集水弯头(34)、集水变径(35)、总集水接口(36)、曝气接口(38)、曝气活结(40)、曝气软管(41)、曝气弯头(42)、曝气总管(43)、曝气三通(44)和曝气支管(45)构成；其中所述马鞍弧面接头连通所述总集水圆管和所述集水六通塑件的顶部集水口，使膜组件装配模块的集水通路与总集水管路连通；

所述总集水管路通过集水管抱箍固定在所述水平支撑钢架上；

所述曝气总管通过大管夹(39)固定在所述水平支撑钢架上；

所述曝气支管通过小管夹(46)固定在所述水平支撑钢架上；所述曝气支管的数量与所述膜单元中装配的膜组件的数量对应，曝气支管通过所述曝气三通与所述曝气总管连通；

所述膜单元设置2个所述曝气接口，可从所述曝气总管两侧同时进气，亦可对所述曝气支管进行分别进气，实现错流曝气；

所述曝气支管上表面均布曝气小孔(48)，下面表面均布排泥孔(49)；

所述集水六通塑件和所述集水五通塑件分别采用安装螺钉通过所述螺钉安装孔和安装固定在所述水平支撑钢架上；

所述膜组件采用紧固件(47)通过所述膜组件安装孔安装固定在所述水平支撑钢架上。

8.根据权利要求7所述的一种膜单元，其特征在于，所述膜单元中吊挂板、水平支撑钢架和竖直支撑钢架均采用不锈钢材质。

9.根据权利要求7所述的一种膜单元，其特征在于，所述膜单元中集水管路和曝气管路采用UPVC或ABS塑料材质，亦可采用不锈钢材质。