CN109574149B - 一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，属于反渗透膜组件技术领域。包括膜壳，所述导流盘和膜袋依次循环叠夹，形成反渗透膜，所述反渗透膜套于中心拉杆上，位于所述反渗透膜上方的中心拉杆上套设密封轴套、上端法兰和上支撑终端法兰以及上支撑板，位于所述反渗透膜下方的中心拉杆上套设密封轴套、下端法兰和下支撑板，上、下支撑板位于膜壳之外，上、下支撑板之间通过多根承压拉杆拉紧，多根承压拉杆均匀的布置在所述膜壳外侧，所述中心拉杆两端设置锁紧螺母。本申请延长了膜组件的寿命，降低了生产成本；而且能承受超高压力；降低膜面的浓差极化，导流盘不易刺破膜袋，提高了膜袋使用寿命。

Description

一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件

技术领域

本发明涉及一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，属于反渗透远离的污水浓缩、净化膜组件技术领域。

背景技术

碟管式反渗透膜技术(DTRO)是一种专门针对垃圾渗沥液处理开发的膜分离技术，1988年在德国政府的支持下，由ROCHEM公司研制成功，1989年首次应用于德国Ihlenberg填埋场。近年来，膜分离技术发展迅速，在电力、冶金、石油石化、医药、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等领域得到较为广泛的应用，各类工程对膜分离技术及其装备的需求量更是急速增加。目前在渗滤液和浓盐水零排放应用领域，碟管式反渗透膜组件已得到广泛的应用。但是普通的碟管式膜组件存在以下几个缺陷：

(1)一般的碟管式膜组件的膜壳采用塑料材质制作，承受压力不高，承压效果不佳；而想要承受超高压力，碟管式膜组件的膜壳则需要采用昂贵的316Ti不锈钢压力容器，昂贵的价格使得超高压碟管式膜组件的推广受到限制。此外316Ti不锈钢压力容器在与污水接触时会出现生锈现象，进而缩短了超高压碟管式膜组件的寿命。

(2)传统的碟管式膜组件由于进水接口和浓水口的压力损失较大，经常会出现O型圈被进水冲刷移位，由于进水和产水之间是通过O型密封隔绝的，当O型圈被进水冲刷移位就会产生原水混入产水中，从而导致产水恶化超标。

(3)传统的碟管式膜组件采用八角形膜袋，其在组件内部安放的时候会呈现不同的角度，由于进水是在膜袋的导流盘上不断来回折流往返，此时对膜袋折边冲击力很大，八角形膜袋的焊接直角边受到水利的冲击会产生较为强烈的震动，会导致膜袋被导流板凸起的花纹击穿，因此表现出来的现象就是膜袋的破损及脱盐性能的下降。八角形膜袋在焊接的过程中需要八次超声波焊接，这样导致单片膜袋的焊接时间较长，从而影响单位时间膜袋的焊接速度。八个焊缝之间会存在焊接不均匀的问题，从而会导致膜袋对主要污染物截留率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，解决压力容器易生锈、O型密封圈被冲刷移位、单片膜袋焊接时间长、膜面积小、耐污堵能力差、易造成浓差极化、投资成本高以及耐高压能力差等缺点。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，包括膜壳、设于膜壳内的中心拉杆、导流盘和膜袋，所述导流盘和膜袋依次循环叠夹，形成反渗透膜，所述反渗透膜套于中心拉杆上，中心拉杆的下端作为产水端、连接透过液接头，位于所述反渗透膜上方的中心拉杆上从下至上依次套设密封轴套、上端法兰和上支撑终端法兰以及上支撑板，位于所述反渗透膜下方的中心拉杆上从上而下依次套设密封轴套、下端法兰和下支撑板，上、下支撑板位于膜壳之外，上、下支撑板之间通过多根承压拉杆拉紧，多根承压拉杆均匀的布置在所述膜壳外侧，所述中心拉杆两端设置锁紧螺母，使得整个膜组件固定连接，所述下支撑板上设有原水接头和浓缩液接头。

所述导流盘开设有中心孔，所述导流盘正面向上突出形成若干围绕中心孔环形间隔分布的凸台，相邻的两凸台之间成型为用以收集净化水的净水收集缺口，所述导流盘反面向内凹陷形成若干围绕中心孔环形间隔分布的凹槽，所述凹槽与凸台正反位置对应且尺寸相配合，任一导流盘的凸台能够键入与之相邻的导流盘的凹槽；所述凸台上表面环绕分布有数个定位柱，所述凹槽内设有数个与定位柱相配合的定位孔，所述凸台外缘沿导流盘的轴心径向方向环设有数个浓液槽，所述凸台外缘与浓液槽之间设有环形的O型密封圈槽，用于设置O型密封圈，所述导流盘的正面设有凸点，若干相邻的所述凸点之间形成由内向外间隙逐渐变大的渐开线式辐射状的流道，并同时也形成径向流道，双流道的设置加剧了浓液的湍流；所述导流盘的正面环设有均匀分布的数个支撑点，所述导流盘的反面设有与所述导流盘的正面相对应的支撑点。

所述凸点为线条形状，所述凸点的顶面为半圆柱形，两端为半球状，所述凸点长度沿导流盘轴心的径向方向设置，且由内向外逐步增长。

所述支撑点分别采用NBR丁腈橡胶材料的成型件，所述导流盘采用POM材质的成型件，且凸点材质与导流盘相同。

所述膜袋为圆形结构件。

所述上端法兰和下端法兰上分别设有唇形密封圈，所述上端法兰与支撑终端法兰之间设有密封圈，所述下端法兰与支撑板之间设有密封圈，反渗透膜两端形成双层密封。

所述支撑板、支撑终端法兰和承压拉杆上涂覆PP胶。

所述膜壳为玻璃纤维材质成型件，厚度为14mm～20mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，具有以下优点：

(1)采用玻璃纤维材质的膜壳并将膜元件安全有效的固定其中，与污水接触时不会出现生锈现象，在膜壳上下两端分别设置支撑板、外侧设置4根承压拉杆，4根承压拉杆与两支撑板固定连接，不仅延长了膜组件的寿命，降低了生产成本；而且能够显著提高承受压力。

(2)在导流盘上增加数个采用NBR丁腈橡胶材质的支撑点，膜袋的上下面与支撑点直接接触，膜袋被固定在两个导流盘之间的空腔内，避免了被处理的液体快速流经过滤膜袋上下面时对膜袋的冲击，有效防止了O型密封圈被冲刷移位，从而保证了产水的水质。根据流体动力学的设计，改变了导流盘上凸点的布局以及钝化了凸点，这样加剧了进水的湍流，从而降低膜面的浓差极化，降低膜的污染，导流盘不易刺破膜袋，提高了膜的使用寿命。

(3)采用圆形结构的膜袋，提高了单位时间内膜片的焊接速度，增加了膜袋的有效面积，避免了焊缝不均匀的问题，提高了膜袋对盐分和有机物及氨氮的截留率，保证了碟管式膜组件的稳定运行；圆形结构，水流冲击最小，极大的提高了膜袋在组件内部的稳定性。

(4)支撑板、承压拉杆和支撑终端法兰上均涂覆PP胶，有效防止腐蚀。

(5)在膜元件顶部和底部分别设有双层密封圈，更好地防止膜元件内的水发生泄露。

附图说明

图1为本发明实施例一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件的示意图；

图2为本发明实施例一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件的外部三维示意图；

图3为本发明实施例一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件中导流盘的示意图；

图4为本发明实施例一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件的局部放大图；

图中1上支撑板、2支撑终端法兰、3上端法兰、4导流盘、4.1浓液槽、4.2定位柱、4.3凸台、4.4凸点、4.5支撑点、4.6中心孔、4.7净水收集缺口、4.8O型密封圈槽、5膜袋、6下端法兰、7下支撑板、8中心拉杆、9承压拉杆、10膜壳、11密封圈、12唇形密封圈。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例中的一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，包括厚度为16mm玻璃纤维材质的膜壳10、设于膜壳10内的中心拉杆8、导流盘4和膜袋5，导流盘4和膜袋5依次循环叠夹形成反渗透膜，反渗透膜套于中心拉杆8上，位于反渗透膜上方的中心拉杆8上从下至上依次套设密封轴套、上端法兰3和支撑终端法兰2，位于反渗透膜下方的中心拉杆8上套设下端法兰6，在膜壳10的上下两端设置上支撑板1和下支撑板7，膜壳10外侧还设有4根垂直放置的承压拉杆9，4根承压拉杆9两端分别通过高螺母与上支撑板1和下支撑板7固定连接，使得整个膜组件能够承受超高压力；中心拉杆8两端为螺纹结构，中心拉杆8上端通过中心拉杆垫块和螺母进行锁紧，中心拉杆8下端通过产水收集套和螺母进行锁紧，使得整个膜组件固定连接，膜壳10底部设置原水接头、透过液接头和浓缩液接头，透过液接头与产水收集套连接，使得原水通入膜壳10内经导流盘4和膜袋5逐层过滤后形成产水和浓缩液，产水经产水收集套和透过液接头流出，浓缩液经浓缩液接头流出。

本申请中的导流盘4的中心处开设有中心孔4.6，导流盘4正面向上突出形成若干围绕中心孔4.6环形间隔分布的凸台4.3，相邻的两凸台4.3之间成型为用以收集净化水的净水收集缺口4.7，净水收集缺口4.7设置为6个且均匀分布，导流盘4反面向内凹陷形成若干围绕中心孔4.6环形间隔分布的凹槽，凹槽与凸台4.3正反位置对应且尺寸相配合，任一导流盘4的凸台4.3能够键入与之相邻的导流盘4的凹槽；凸台4.3上表面环绕分布有6个定位柱4.2，凹槽内设有与定位柱4.2数量和大小相配合的定位孔，一个导流盘4的定位柱4.2与另一个导流盘4的定位孔相配合，使得两个导流盘4之间形成一个空腔，凸台4.2外缘沿导流盘4轴心的径向方向环设有数个浓液槽4.1，凸台4.3外缘与浓液槽4.1之间设有环形的O型密封圈槽4.8，用于放置O型密封圈，O型密封圈槽4.8外缘与浓液槽4.1的内缘之间不贯通，浓液无法流入O型密封圈槽4.8，避免了O型密封圈被冲刷移位。

导流盘4的正面设有若干个凸点4.4，凸点4.4为线条形状，凸点4.4长度沿导流盘4轴心的径向方向由内向外逐步变长，若干个相邻的凸点4.4之间形成由内向外间隙逐渐变大的渐开线式辐射状的流道，同时形成径向流道，双流道的设置加剧了浓液的湍流，增加了透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜袋堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜袋5的使用寿命。

导流盘4采用POM材质，凸点4.4材质与导流盘4相同，韧性更好，抗震性更强，其表面形成的凸点4.4在净水过程中有助于保护相邻盘之间的过滤膜袋5。

凸点4.4的顶面为半圆柱形，两端为半球状，使得凸点4.4加以钝化，不会刺破膜袋5。

导流盘4的反面设有若干个大小一致的第一凸点，第一凸点也加以钝化，第一凸点的分布密度小于导流盘4的正面凸点4.4的分布密度。

导流盘4的正面环设有均匀分布的6个支撑点4.5，导流盘4的反面设有与导流盘4的正面相对应的支撑点4.5，支撑点4.5分别采用NBR丁腈橡胶材料。当2个导流盘4贴合在一起时，支撑点4.5对膜袋5起到支撑作用。将膜袋5放于两片导流盘4之间，一个导流盘4正面的定位柱4.2插入另一个的导流盘4反面的定位孔中，膜袋5的上下面与支撑点4.5直接接触，从而膜袋5被固定在两个导流盘4之间的空腔内，这样避免了膜袋5与导流盘4的凸点4.4接触，而且凸点4.4已经被钝化，不会将膜袋5刺破，大大提高膜袋5的使用寿命。

本申请的膜袋5为圆形结构件，提高了单位时间内膜袋5的焊接速度，增加了膜袋5的有效面积，避免了焊缝不均匀的问题，提高了膜袋5对盐分和有机物及氨氮的截留率，保证了碟管式膜组件的稳定运行；圆形结构，水流冲击最小，极大的提高了膜袋5在组件内部的稳定性。

另外，上端法兰3和下端法兰6上分别设有唇形密封圈12，上端法兰3与支撑终端法兰2之间还设有密封圈11，下端法兰6与下支撑板4之间设有密封圈11，使得反渗透膜两端形成双层密封，有效避免原水过滤时发生泄露。

上支撑板1、下支撑板4、支撑终端法兰2和承压拉杆9上分别涂覆PP胶，防止污水对其腐蚀，提高了使用寿命。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，其特征在于：包括膜壳（10）、设于膜壳（10）内的中心拉杆（8）、导流盘（4）和膜袋（5），所述导流盘（4）和膜袋（5）依次循环叠夹，形成反渗透膜，所述反渗透膜套于中心拉杆（8）上，中心拉杆（8）的下端作为产水端、连接透过液接头，位于所述反渗透膜上方的中心拉杆（8）上从下至上依次套设密封轴套、上端法兰（3）和上支撑终端法兰（2）以及上支撑板（1），位于所述反渗透膜下方的中心拉杆（8）上从上而下依次套设密封轴套、下端法兰（6）和下支撑板（7），上支撑板（1）、下支撑板（7）位于膜壳（10）之外，上支撑板（1）、下支撑板（7）之间通过多根承压拉杆（9）拉紧，多根承压拉杆（9）均匀的布置在所述膜壳（10）外侧，所述中心拉杆（8）两端设置锁紧螺母，使得整个膜组件固定连接，所述下支撑板（7）上设有原水接头和浓缩液接头；

所述导流盘（4）的正面设有凸点（4.4），若干相邻的所述凸点（4.4）之间形成由内向外间隙逐渐变大的渐开线式辐射状的流道，并同时也形成径向流道，双流道的设置加剧了浓液的湍流；

所述凸点（4.4）为线条形状，所述凸点（4.4）的顶面为半圆柱形，两端为半球状，所述凸点（4.4）长度沿导流盘（4）轴心的径向方向设置，且由内向外逐步增长；

所述膜袋（5）为圆形结构件。

2.根据权利要求1所述的一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，其特征在于：所述导流盘（4）开设有中心孔（4.6），所述导流盘（4）正面向上突出形成若干围绕中心孔（4.6）环形间隔分布的凸台（4.3），相邻的两凸台（4.3）之间成型为用以收集净化水的净水收集缺口（4.7），所述导流盘（4）反面向内凹陷形成若干围绕中心孔（4.6）环形间隔分布的凹槽，所述凹槽与凸台（4.3）正反位置对应且尺寸相配合，任一导流盘（4）的凸台（4.3）能够键入与之相邻的导流盘（4）的凹槽；所述凸台（4.3）上表面环绕分布有数个定位柱（4.2），所述凹槽内设有数个与定位柱（4.2）相配合的定位孔，所述凸台（4.3）外缘沿导流盘（4）的轴心径向方向环设有数个浓液槽（4.1），所述凸台（4.3）外缘与浓液槽（4.1）之间设有环形的O型密封圈槽（4.8），用于设置O型密封圈所述导流盘（4）的正面环设有均匀分布的数个支撑点（4.5），所述导流盘（4）的反面设有与所述导流盘（4）的正面相对应的支撑点（4.5）。

3.根据权利要求1所述的一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，其特征在于：所述支撑点（4.5）采用NBR丁腈橡胶材料的成型件，所述导流盘（4）采用POM材质的成型件，且凸点（4.4）材质与导流盘（4）相同。

4.根据权利要求1所述的一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，其特征在于：所述上端法兰（3）和下端法兰（6）上均设有唇形密封圈（12），所述上端法兰（3）与支撑终端法兰（2）之间设有密封圈（11），所述下端法兰（6）与支撑板之间设有密封圈，反渗透膜两端形成双层密封。

5.根据权利要求1所述的一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，其特征在于：所述上支撑板（1）、下支撑板（7）、支撑终端法兰（2）和承压拉杆（9）上均涂覆PP胶。

6.根据权利要求1所述的一种超高压开放式流道碟管式反渗透膜组件，其特征在于：所述膜壳（10）为玻璃纤维材质成型件，厚度为14mm～20mm。

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