CN105964147A - 一种外压式中空纤维膜组件装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外压式中空纤维膜组件装置，它包括耐压力外壳，进水口，浓水口和产水口以及环氧胶粘剂粘结的中空纤维膜丝束，所述的中空纤维膜丝束填入布水架中，通过环氧胶粘剂将其固定在膜组件的两端，所述的进水口，浓水口和产水口可设置在装置的两端或者一侧，所述的液体进出口均通过可拆卸的进水端盖和产水端盖进行密封连接。本发明的装置具有结构合理、装配和使用简便，材料成本低的特点。该装置在进行过滤时具有过滤通量大，液体流速稳定，方便清洗和使用寿命长等特点，运行压力在0‑0.5MPa范围，特别适用于8英寸以上的大尺寸中空纤维膜组件装置。

Description

一种外压式中空纤维膜组件装置

技术领域

本发明涉及一种中空纤维膜组件结构设计及其使用方法，尤其涉及8英寸以上大尺寸压力式中空纤维膜组件的结构设计。

背景技术

膜技术是二十一世纪具有广阔的应用前景的一项分离新技术，它具有在常温下操作，无相变，能耗低，污染小等特点。随着膜技术在化工、医药、食品饮料和环保等领域的的应用日益广泛，市场对大尺寸中空纤维膜组件的需要也越来越多。但是随着膜组件直径和长度的增加，流体分布均一，膜组件清洗以及延长膜组件寿命的难度也逐渐增大。大尺寸中空纤维膜组件的膜丝束较大，不易填充。此外，大尺寸膜组件端面的面积相比于小尺寸成倍增加，在单位压力作用下，所受负荷成倍增加，因此大尺寸膜组件结构必须受力均一，减少应力集中点。否则大尺寸膜组件在长时间使用过程中容易出现开裂的现象。为此，国内外的企业研究机构对此作了不少努力。例如目前工业上应用的膜组件使用单个塑料环将整体的膜丝束放置在罗筒中，但是该结构不利于水流通过，运行的流体阻力大，而且在塑料环的内外两侧容易形成应力集中点，长时间运行有发生开裂的风险。例如有人提出组装式的结构，布水架有多个结构拼凑而成，将膜丝分成多个膜丝束。虽然该方法解决了大尺寸膜组件端面应力集中的问题，但是膜组件生产成本高，使用耗时耗力，而且不易进行装填膜丝束。总之，有必要开发一种新型大尺寸外压式中空纤维膜组件，该结构满足结构单元少，装填膜丝方便，集布水均匀，流体阻力小，清洗效果佳，使用寿命长等特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构单元简便，装填膜丝方便，集布水均匀，流体阻力小，清洗效果佳，使用寿命长的外压式中空纤维膜组件。

本发明采用以下技术方案得以解决：外压式中空纤维膜组件装置包括耐压力外壳，进水口，浓水口和产水口以及环氧胶粘剂粘结的中空纤维膜丝束。所述的中空纤维膜丝束填入布水架中，通过环氧胶粘剂将其固定在膜组件的两端。所述装置的两个布水架可通过中心管进行连接。所述的进水口，浓水口和产水口可设置在装置的两端或者一侧。所述的进水口、产水口均通过可拆卸的进水端盖(6)和产水端盖(7)进行密封连接。

作为优选，所述的耐压力外壳包括膜管，罗筒和端盖三部分，其材料为UPVC，膜管和罗筒的连接通过PVC胶粘剂进行粘接，端盖和罗筒通过不锈钢抱箍进行连接。

作为优选，所述的新型外压式中空纤维膜组件，其特征在于所述的布水架的结构是一体式，不需要拆装。布水架的中心部位可设置为开孔，用于进原水或者排出浓水，也可设置为封闭型。布水架在膜组件端面方向分为3～6个区域。布水架的外围为带孔的环圈，孔的直径在10～20mm。布水架的材料为ABS。

作为优选，所述新型外压式中空纤维膜组件，其特征在于所述的布水架末端设有连接口，用中心管将膜组件两端的布水架进行连接。所采用的中心管的直径在20～50mm。

作为优选，所述新型外压式中空纤维膜组件，其特征在于所述的环氧胶粘剂具有以下特征:室温条件下粘度为500～2000mPa·S,固化周期为7～15d,邵氏硬度为60～75D。每只膜组件的使用量为4～6kg

作为优选，所述的进水口、浓水口和产水口的位置可根据布水架开孔方式进行设置，当布水架开孔时，可将进水口设置在膜组件一端，浓水口设置在另外一端，产水口均设置在膜组件两侧。当布水架闭孔时，进水口和浓水口设置在两侧，产水口设置在两端。

作为优选，所述新型外压式中空纤维膜组件，其特征在于所述的罗筒具有梯形的凸出台阶。凸出台阶的厚度为6～12mm,长度为15～35mm。在凸出台阶上进行开槽，槽口的宽度为3～6mm,深度为3～4mm。

作为优选，所述新型外压式中空纤维膜组件，其特征在于所述的布水架的横截面积与膜组件端面面积之比为0.8:1～0.9：1。

本发明提供的膜组件适用于外压式中空纤维膜组件单端出水或者双端出水，保证气液均匀，清洗效果好，使用寿命长。膜组件可在0～0.5MPa范围内运行，特别适用于8英寸以上的大尺寸中空纤维膜组件装置。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面结合附图通过举例的方式对本发明作进一步说明，相同的附图标记表示相同的部件。

图1为本发明实施方案的一种外压式双端进水中空纤维膜组件的二维平面图。

图2为本发明实施方案的一种外压式双端进水中空纤维膜组件的布水架的三维立体图。

图3为本发明实施方案的一种外压式双端面进水中空纤维膜组件的罗筒的二维平面图。

图4为本发明实施方案的一种外压式双侧面进水中空纤维膜组件的二维平面图。图5为本发明实施方案的一种外压式双侧面进水中空纤维膜组件的布水架的三维立体图。

图6为本发明实施方案的一种外压式双侧面进水中空纤维膜组件的罗筒的二维平面图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图对本发明的技术发展做进一步的具体说明。

实施列1：

该实施例为一种外压式双端进水中空纤维膜组件。包括耐压力外壳1，进水口2，膜组件的进水口2设置在膜组件的一端，浓水口3设置在膜组件的另外一端。产水口4设置在膜组件两侧。

布水架5外径与罗筒8的内径的比例为0.8:1。布水架5的开孔直径为50mm，作为进水通道和浓水通道。布水架5分隔区域为四个，将整体的膜丝分成四等分。布水架5外围为带孔的塑料圈，孔的直径为20mm。布水架末端带有圆形凹槽，用于粘结外径为30mm的中心管,壁厚为5mm。中心管的长度根据膜组件长度进行确定。

罗筒8具有梯形的凸出台阶。凸出台阶的厚度为6mm，长度为15mm。在凸出台阶上进行开槽，槽口的宽度为3mm，深度为3mm。

膜组件采用的环氧胶粘剂静态浇铸，它具有以下特征:室温条件下粘度为500mPa·S，固化周期为7d，邵氏硬度为60D。每只膜组件的使用量为6kg。

膜组件使用时，原水通过进水端盖6从进水口2进入，通过布水架5的开孔进入膜组件中，进而缓缓流经每根膜中空纤维的间隙。同时中空纤维膜丝的两端渗透出净水，净水汇集在产水端盖7中，经过产水口4排出。过滤的浓水汇合至膜组件的另外一端，通过浓水口排出。当膜组件进行清洗时，可选择从上产水口进水，下进水口排污。

实施列2：

一种外压式双侧面进水，两端产水中空纤维膜组件。包括耐压力外壳1，进水口2，膜组件的进水口2设置在膜组件的下侧，浓水口3设置在膜组件的上侧。产水口4设置在膜组件两端。耐压力外壳1包括膜管、罗筒8和端盖三部分，膜管和罗筒8的连接通过PVC胶粘剂进行粘接，端盖和罗筒8通过不锈钢抱箍9进行连接。

布水架5外径与罗筒8的内径的比例为0.9:1。布水架5的开孔直径为60mm,作为进水通道和浓水通道。布水架5分隔区域为六个，将整体的膜丝分成六等分。布水架外围为带孔的塑料圈，孔的直径为20mm。布水架末端带有圆形凹槽，用于粘结外径为40mm的中心管，壁厚为8mm。中心管的长度根据膜组件长度进行确定。

罗筒8具有梯形的凸出台阶。凸出台阶的厚度为12mm，长度为35mm。在凸出台阶上进行开槽，槽口的宽度为6mm，深度为4mm。

膜组件采用的环氧胶粘剂静态浇铸，它具有以下特征:室温条件下粘度为2000mPa·S，固化周期为15d，邵氏硬度为75D。每只膜组件的使用量为4kg。

膜组件使用时，原水通过进水端盖6从进水口2进入直接进入膜组件中，进而缓缓流经每根膜中空纤维的间隙。同时中空纤维膜丝的两端渗透出净水，净水汇集在产水端盖7中，经过产水口4排出。过滤的浓水汇合至膜组件的另外一端，通过浓水口排出。当膜组件进行清洗时，可选择从上产水口进水，下进水口排污。

实施列3：

该实施列为一种外压式单端产水中空纤维膜组件。包括耐压力外壳1，进水口2，膜组件的进水口2设置在膜组件的一端，浓水口3设置在膜组件的另外一端。膜组件单端产水，产水口设置在膜组件上端一侧。

布水架5外径与罗筒8的内径的比例为0.85:1。布水架5的开孔直径为55mm，作为进水通道和浓水通道。布水架5分隔区域为三个，将整体的膜丝分成三等分。布水架5外围为带孔的塑料圈，孔的直径为10mm。布水架末端带有圆形凹槽，用于粘结外径为35mm的中心管，壁厚为5mm。中心管的长度根据膜组件长度进行确定。

罗筒8具有梯形的凸出台阶。凸出台阶的厚度为8mm，长度为20mm。在凸出台阶上进行开槽，槽口的宽度为4mm，深度为3mm。

膜组件采用的环氧胶粘剂静态浇铸，它具有以下特征:室温条件下粘度为1000mPa·S，固化周期为10d，邵氏硬度为65D。每只膜组件的使用量为5kg。

膜组件使用时，原水通过进水端盖6从进水口2进入，通过布水架5的开孔进入膜组件中，进而缓缓流经每根膜中空纤维的间隙。同时中空纤维膜丝的上端渗透出净水，净水汇集在产水端盖7中，经过产水口排出。过滤的浓水汇合至膜组件的另外一端，通过浓水口排出。当膜组件进行清洗时，可选择从上产水口进水，下进水口排污。

实施列4：

一种外压式中空纤维膜组件装置，包括耐压力外壳1，进水口2，从双侧面进水，单端产水中空纤维膜组件膜组件的进水口2设置在膜组件的一下侧，浓水口3设置在膜组件的上侧。膜组件单端产水，产水口2设置在膜组件上端。

布水架5外径与罗筒8的内径的比例为0.9:1。布水架5的开孔直径为60mm,作为进水通道和浓水通道。布水架5分隔区域为五个，将整体的膜丝分成五等分。布水架5外围为带孔的塑料圈，孔的直径为15mm。布水架5末端带有圆形凹槽，用于粘结外径为40mm的中心管，壁厚为6mm。中心管的长度根据膜组件长度进行确定。

罗筒8具有梯形的凸出台阶。凸出台阶的厚度为10mm，长度为30mm。在凸出台阶上进行开槽，槽口的宽度为4mm，深度为4mm。

膜组件采用的环氧胶粘剂静态浇铸，它具有以下特征:室温条件下粘度为1500mPa·S，固化周期为12d，邵氏硬度为70D。每只膜组件的使用量为5kg。膜组件使用时，原水通过进水端盖6从进水口2进入直接进入膜组件中，进而缓缓流经每根膜中空纤维的间隙。同时中空纤维膜丝的上端渗透出净水，净水汇集在产水端盖7中，经过产水口排出。过滤的浓水汇合至膜组件的另外一端，通过浓水口3排出。当膜组件进行清洗时，可选择从上产水口进水，下进水口排污。

Claims (10)

1.一种外压式中空纤维膜组件装置，包括耐压力外壳(1)，进水口(2)，浓水口(3)和产水口(4)以及环氧胶粘剂粘结的中空纤维膜丝束，其特征在于，所述的中空纤维膜丝束填入布水架(5)中，通过环氧胶粘剂将其固定在膜组件的两端；在装置中有两个布水架通过中心管进行连接；所述的进水口、浓水口和产水口设置在装置的两端或者一侧；所述的进水口、产水口均通过可拆卸的进水端盖(6)和产水端盖(7)进行密封连接。

2.根据权利要求1所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于所述的耐压力外壳包括膜管、罗筒(8)和端盖三部分，膜管和罗筒(8)的连接通过PVC胶粘剂进行粘接，端盖和罗筒(8)通过不锈钢抱箍(9)进行连接。

3.根据权利要求2所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于所述的罗筒(8)具有梯形的凸出台阶；凸出台阶的厚度为6～12mm,长度为15～35mm；在凸出台阶上进行开槽，槽口的宽度为3～6mm,深度为3～4mm。

4.根据权利要求1所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于所述的布水架的结构是一体式，布水架的中心部位设计为开孔，用于进原水或者排出浓水，直径在50～60mm范围；

或者，布水架的结构为封闭型，布水架在膜组件端面方向分为3～6个区域，布水架的外围为带孔的环圈，孔的直径在10～20mm。

5.根据权利要求4所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于，当布水架开孔时，所述的进水口设置在膜组件一端，浓水口设置在另外一端，产水口均设置在膜组件两侧；

当布水架闭孔时，进水口和浓水口设置在两侧，产水口设置在两端。

6.根据权利要求4所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于所述的布水架的横截面积与膜组件端面面积之比为0.8:1～0.9：1；所述的布水架的材料为ABS。

7.根据权利要求1所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于所述的布水架的末端设有连接口，用中心管(10)将膜组件两端的布水架进行连接；所采用的中心管的直径在30～40mm，壁厚为5～8mm。

8.根据权利要求1所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于所述的中空纤维膜丝束装入布水架中，用环氧胶粘剂灌封进入膜组件中，将布水架，中空纤维膜丝束和膜组件壳体粘结成一个整体。

9.根据权利要求1所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于所述的环氧胶粘剂具有以下特征:室温条件下粘度为500～2000mPa·S,固化周期为7～15d,邵氏硬度为60～75D。

10.根据权利要求9所述的一种外压式中空纤维膜组件装置，其特征在于所述的环氧胶粘剂在每只膜组件的使用量为4～6kg。