CN104998547A

CN104998547A - 一种外压式中空纤维膜组件

Info

Publication number: CN104998547A
Application number: CN201510490717.3A
Authority: CN
Inventors: 沈秋
Original assignee: Wuxi Qingyang Machinery Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Wuxi Qingyang Machinery Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2015-10-28

Abstract

本发明公开了一种外压式中空纤维膜组件，包括膜组件壳柱体，中空纤维膜束，第一液体分布器，第二液体分布器，第一环氧树脂体，第二环氧树脂体，中空纤维膜束的两端分别位于膜组件壳柱体长度方向的两端，一端与设置在第一环氧树脂体内部的第一液体分布器相连接，另一端与设置在第二环氧树脂体内部的第二液体分布器相连接，中空纤维膜束的两端与膜组件壳柱体的内侧壁使用粘结剂粘结成一体并密封，第一、第二液体分布器分别与外界流体源相连，壳柱体顶部和底部均设有料液出口；在中空纤维膜组件的底部的膜丝中间设有专用的气冲部件，所述的气冲部件采用穿孔曝气管、微孔曝气管或微孔曝气头；所述膜组件壳柱体的高径比为5～30:1，所述中空纤维膜束的中空纤维膜的长径比为50～300:1，内部整个长度范围内保持畅通。

Description

一种外压式中空纤维膜组件

技术领域

本发明涉及一种中空纤维膜组件，更具体的，涉及一种外压式中空纤维膜组件。

背景技术

膜技术是上世纪六十年代在国际上蓬勃开展起来的一项跨学科的新技术领域，由于其具有常温下操作，无相态变化，有明显节能效果，生产过程不产生污染，被净化的介质可回用等特点，因此在各个工业领域得到迅速的推广和应用。

目前，中空纤维已经广泛用于对水或者液体的过滤或者净化处理。使用中空纤维作为过滤材料的组件主要构造包括承压容器、中空纤维束，中空纤维束两端被固定。容器中的原水在一定压力作用下，透过中空纤维膜的微孔渗透而成为净水。使用中，原水中的胶体、悬浮微粒等物质不断集中于中空纤维表面，造成效率降低，因此需要进行清洗。

对于一个膜分离过程，选择什么样的膜组件取决于两个方面：一个是膜本身的性质，另一个是过程的特殊性。在膜过滤器中，由于处理的对象是污泥，膜污染是不可避免的，而且比较严重，同时污水的量都比较大，因此应该选择耐污染、膜通量大的组件形式。随着膜分离过程的进行，溶液中的大分子物质、溶解物质被吸附到膜表面，进而进入膜孔内部堵塞膜孔以及颗粒物质在膜表面的沉积现象称为膜污染，膜污染后即表现为膜阻力的增加和膜通量的下降。一般来说，在膜生物反应器中，使膜造成污染的主要有两大类物质。一类是溶液中的大分子物质、溶解性物质，这类物质会被吸附到膜表面形成凝胶层，或者进而进入膜孔内部堵塞膜孔，称为不可逆污染。另一类物质是颗粒状的物质，随着膜分离过程的进行，这类物质会在膜表面沉积形成滤饼层，这样发展起来的膜污染往往在膜污染总阻力中占有较大的比例，但是这种污染一般是可逆的，称为可逆污染，如何采用有效的物理手段控制可逆污染的发展是膜过滤装置中控制膜污染的关键。

根据膜组件的设置位置，膜过滤装置可分为分置式膜过滤装置和一体式(或浸入式、内置式)膜过滤装置两大类。传统的外置式膜过滤装置一般采用柱式膜组件，并采取单相错流过滤的水动力操作模式，靠循环泵提供的正压形成膜的驱动压力的出水方式。它有膜通量大、膜清洗方便二个主要的优点。但是，为了有效地控制膜污染，往往需要比较大的膜面流速，所需的流量和扬程较大，能耗也较大。传统的一体式膜过滤装置一般采用帘式膜组件，利用气提原理，形成一个气水二相流在升流区和降流区循环，对膜表面进行冲刷，控制膜污染。采用的抽吸泵抽吸真空形成膜的驱动压力的出水方式。它的主要优点是能耗较外置式相对为低，用地较省，但其膜清洗不方便，膜清洗成本较高，膜通量也相对较小。而且，由于气提的是整个反应器里的悬浮液，气水二相流的流体断面也较大，如何降低其能耗依然是人们的一个重要关注点。

而在饮水过滤方面，目前市场上的饮水机由于没有设置有效的常温除菌装置，水斗中的水与大气直接相通，空气中的细菌自由进入饮水机水斗，有的虽然也设置了空气过滤装置，但过滤精度不高，不能彻底阻止细菌进入，这就造成饮水机水斗中的水产生二次污染。有的在饮水机水斗中加入杀菌、抑菌材料，这种方法在产品使用初期有相当的效果，但随着抑菌材料在水中的不断析出，其杀菌、抑菌功能很快消失，有的其杀菌功能甚至不能维持一个星期。所以，饮水机这种产品急需技术创新，确保冷水龙头出水水质符合卫生指标。其中，比较高档的饮水机专用净水器已经开始使用中空纤维超滤膜，使用超滤膜的净水器，可以可靠地去除水中的细菌，并且水中不增加任何化学物质，确保出水水质符合卫生指标。如中国专利号为200420090487.9《一种中空纤维超滤膜组件》就提供了这样一种用于饮水机专用净水器上的中空纤维超滤膜组件，它在壳体内设有众多折成两头朝下的中空纤维超滤膜丝，超滤膜丝的下部相互粘结并与壳体下部内壁粘成一体。但是，市场上这类产品中使用的超滤膜，至今仍是全部从国外进口，成本很高，市场价格高，难以在我国中低收入家庭中推广使用。

随着膜技术在化工、生化制药、食品饮料、环境保护等各个领域的应用日益广泛，市场对大尺寸中空纤维膜组件的需求也越来越多。但是，对于外压式中空纤维膜组件，随着膜组件直径和长度尺寸的增大，其流体分布均匀性难度也相应增大，尤其是，对于外压式中空纤维膜，有效的清洗流程中一般都包含有空气清洗过程，要求清洗空气在膜组件壳内尽可能均匀分布，使外压中空纤维膜丝均匀抖动，实现预期的清洗效果。目前工业应用的膜组件大多采用在膜组件下端设置气液进入口，上侧口排出口，上端口膜丝开孔，出滤过液的方式。在膜组件的下浇铸端上，膜丝流道封闭，在浇铸环氧树脂上开有多个孔，作为气液进入膜组件的流道。但这种膜丝单端出水的方式对膜组件的产水量影响很大，试验结果表明，当膜丝长度大于1.5米时，膜丝长度效应显著，如当膜丝内径为0.6mm、长度为1.8米时，两端出水的膜组件产水量约比单端出水膜组件的产水量高出50～100％，因此，有必要进一步开发两端出水的大型外压式中空纤维膜组件及其相应的使用工艺方法。目前，用于外压操作模式的中空纤维膜组件存在料液分布不均，气液清洗效果欠佳，对膜的冲击较大，膜的过滤性能难以完全恢复，从而造成膜的使用寿命降低，而能否设计出新型的膜组件，使其具有能耗低、通量大、膜污染发展缓慢，膜清洗方便的特点也是人们面临的一大问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种料液分布均匀、通量大、膜污染发展缓慢、气液清洗效果好且使用寿命长的外压式中空纤维膜组件。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种外压式中空纤维膜组件，包括：膜组件壳柱体，中空纤维膜束，第一液体分布器，第二液体分布器，第一环氧树脂体，第二环氧树脂体。中空纤维膜束的两端分别位于膜组件壳柱体长度方向的两端，一端与设置在第一环氧树脂体内部的第一液体分布器相连接，另一端与设置在第二环氧树脂体内部的第二液体分布器相连接，中空纤维膜束的两端与膜组件壳柱体的内侧壁使用粘结剂粘结成一体并密封。

其中，第一、第二液体分布器分别与外界流体源相连，壳柱体顶部和底部均设有料液出口。在中空纤维膜组件的底部的膜丝中间设有专用的气冲部件，所述的气冲部件采用穿孔曝气管、微孔曝气管或微孔曝气头。

所述膜组件壳柱体的高径比为5～20:1。

所述中空纤维膜束的中空纤维膜的长径比为50～300:1，内部整个长度范围内保持畅通。

本发明具有如下技术效果：

1、该膜组件中采用合适的长径比，使料液的分布比较均匀；同时具有上下两个料液出口，水的处理能力大，产水量高；

2、该膜组件中含有专用的气冲部；能够对中空纤维膜进行有效的冲洗，减少膜污染。

具体实施方式

实施例1

所述膜组件壳柱体的高径比为5:1。

所述中空纤维膜束的中空纤维膜的长径比为80:1。

实施例2

所述膜组件壳柱体的高径比为10:1。

所述中空纤维膜束的中空纤维膜的长径比为150:1。

实施例3

所述膜组件壳柱体的高径比为20:1。

所述中空纤维膜束的中空纤维膜的长径比为300:1。

本发明已经通过具体实施方式对其进行了详细阐述，但是，本专业普通技术人员应该明白，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形式和细节的变化，均属于本发明所要保护的范围。

Claims

1.一种外压式中空纤维膜组件，其特征在于，包括膜组件壳柱体，中空纤维膜束，第一液体分布器，第二液体分布器，第一环氧树脂体，第二环氧树脂体，中空纤维膜束的两端分别位于膜组件壳柱体长度方向的两端，一端与设置在第一环氧树脂体内部的第一液体分布器相连接，另一端与设置在第二环氧树脂体内部的第二液体分布器相连接，中空纤维膜束的两端与膜组件壳柱体的内侧壁使用粘结剂粘结成一体并密封，第一、第二液体分布器分别与外界流体源相连，壳柱体顶部和底部均设有料液出口；在中空纤维膜组件的底部的膜丝中间设有专用的气冲部件，所述的气冲部件采用穿孔曝气管、微孔曝气管或微孔曝气头；所述膜组件壳柱体的高径比为5～30:1，所述中空纤维膜束的中空纤维膜的长径比为50～300:1，内部整个长度范围内保持畅通。