CN109621728A - 一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布，浓水流道布安装于反渗透膜元件的膜袋外层，浓水流道布厚度从膜袋末端处至中心管处变薄，浓水流道布中的水流道宽度从膜袋末端处至中心管处变窄。采用本发明的浓水流道布得到的膜元件，可以使得污染物不易附着，减少了膜元件的污染情况。

Description

一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布

技术领域

本发明涉及反渗透膜技术领域，尤其涉及减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布。

背景技术

膜分离技术是当今水处理中常用的处理技术，其中纳滤及反渗透膜分离技术由于其具有对小分子有机物和无机盐离子的良好分离性能，以及具有安全、环保和稳定性好的优点，成为目前通过膜分离技术进行水处理的关键技术之一。

在实际应用过程中,膜污染是反渗透膜元件所面临的最大问题,现有技术对膜污染的成因及其机理的研究注重于反渗透膜片的改性及表面处理或反渗透流程及前处理上,而通过浓水流道布也可有效减少卷式膜元件污染，现有技术中还没有关于反渗透元件结构对膜污染的影响的实质性进展，因此，亟需一种可有效减少卷式膜元件污染的浓水流道布。

发明内容

本发明提供了一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布，以有效减少卷式膜元件污染，延长元件使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明提供了一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布，所述的浓水流道布安装于反渗透膜元件的膜袋外层，其特征在于，所述的浓水流道布厚度从膜袋末端处至中心管处变薄，所述的浓水流道布的水流道宽度从膜袋末端处至中心管处变窄。

进一步地，浓水流道布的厚度为400～1000um，所述的浓水流道布的流道宽度为200um～500um。

进一步地，中心管处的浓水流道布厚度为400～500um，膜袋末端处的浓水流道布为900～1000um。

进一步地，浓水流道布的网眼目数为20～40目。

进一步地，浓水流道布的入水角度为75°～90°。

进一步地，浓水流道布采用的材料为聚丙烯材料。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明的浓水流道布，使得污染物不易附着，大大减少了膜元件的污染情况，延长了一倍以上的膜元件使用寿命，可一定程度上节约使用成本。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例的应用效果对比图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布示意图；

图2为现有技术中的反渗透膜元件结构图；

图3为采用本发明实施例2的浓水流道布与常规浓水流道布的家用膜元件自来水运行通量变化对比图；

图4为采用本发明实施例2的浓水流道布与常规浓水流道布的家用膜元件自来水长期运行脱盐率变化对比图；

图5为采用本发明实施例2的浓水流道布与常规浓水流道布的工业膜元件实际水体长期运行通量变化对比图；

图6为采用本发明实施例2的浓水流道布与常规浓水流道布的工业膜元件实际水体长期运行脱盐率变化对比图。

附图说明：

1进水端 2浓水流道布 3原水流向 4纯水流道布

5反渗透膜 6中心管 7纯水口 8浓水口

9膜袋

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例的浓水流道布，旨在将其应用于卷式反渗透膜元件时，有效的减少对元件的污染。

实施例1

图1为本发明实施例的一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布示意图，参照图1，浓水流道布安装于反渗透膜元件的膜袋9外层，所述的浓水流道布厚度从膜袋9末端处至中心管6处逐渐变薄，所述的浓水流道布的流道宽度从膜袋9末端处至中心管6处逐渐变窄。可以有效的增加靠近中心管处膜片表面的原水流速及错流量，使得污染物及盐分不易附着，增加膜袋末端浓水流道布厚度及流道宽度，还可合理分配膜元件进水量，均匀膜元件内膜片运行通量，延长使用寿命。

图2为现有技术中的反渗透膜元件结构图，参照图2，通过对污染后的或者长期运行过的卷式反渗透膜元件进行大量解剖后发现，污染物以及大量的盐分主要分布在膜元件的中心管6处，越靠近中心管或中心管集水孔，膜污染现象越为严重。经过查阅相关文献以及验证后发现，卷式反渗透膜元件的膜袋长度对于膜片通量的衰减有很大影响，膜元件中膜片的通量在靠近中心管处最大，并延膜片向外呈指数级递减。

这种现象的具体原因为：卷式反渗透膜元件是由多个膜袋组成，一个膜袋由两层反渗透膜及纯水流道布组成，一个膜袋的末端为中心管，另一端为密封的袋子，当把膜袋卷起后靠近中心管的膜片位于元件的中心处，而远离中心管的膜片位于元件的外侧。当未经处理的原水从膜元件的进水端1进入元件后，会由于浓水流道布2的导流作用形成错流，在水压的作用下原水中的水分透过反渗透膜5，进入膜袋中间层，在中间的纯水流道布4的导流作用下流向中心管6，最后从纯水口7流出。纯水过滤后剩余的浓水从元件的另一侧浓水口8流出，这就完成了反渗透膜元件的制水过程。

当水透过膜袋流向中心管时，越远离中心管的纯水通向中心管的距离要长，受到的靠近中心管附近的纯水阻力以及纯水流道布的阻力大，所以透过远离中心管膜片的水量要明显低于靠近中心管膜片的水量。所以膜袋越短，产水量越均匀。

产水量越大，运行通量越高，也就意味着单位时间内透过膜片的水分越多，而且残留在膜片表面的污染物以及盐分也越多，这就造成了越靠近中心管处的膜片污染越严重，而远离中心管处的膜片污染程度较小，也就出现了之前所说中心管处污染严重的问题。

本发明的浓水流道布厚度从膜袋末端处至中心管处逐渐变薄，浓水流道布的流道宽度从膜袋末端处至中心管处逐渐变窄。可以有效的增加靠近中心管处膜片表面的原水流速及错流量，使得污染物及盐分不易附着，增加膜袋末端浓水流道布厚度及流道宽度，可合理分配膜元件进水量，均匀膜元件内膜片运行通量，延长使用寿命。优选地，浓水流道布的厚度为400～1000um，所述的浓水流道布的流道宽度为200～500um所述的浓水流道布厚度从中心管处至膜袋末端逐渐变厚，进一步地，中心管处的浓水流道布厚度为400～500um，膜袋末端处的的浓水流道布厚度为900～1000um。

优选地，浓水流道布的入水角度为75°～90°。

优选的，浓水流道布的网眼目数为20～40目。

优选地，浓水流道布采用的材料为聚丙烯材料。由于高厚度下膜片极易受损，故此流道布采用聚丙烯材料，减少对膜片的损失的同时又具备一定的抗拉伸力。

实施例2

本发明实施例提供了一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布，浓水流道布厚度从中心管处至膜袋末端成逐渐上升，中心管处厚度为500um，膜袋末端处为900um；浓水流道布的流道宽度为200～400um，浓水流道布的入水角度为90°；浓水流道布的网眼目数为20目；浓水流道布采用的材料为聚丙烯材料。

应用对比例1：

采用本发明实施例2的减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布进行卷制1812型膜元件，与厚度为800um(无变化)的流道布卷制的相同膜面积元件进行自来水长期运行实验对比，运行条件为：市政自来水，进水压力60psi，回收率70％，水温25±2℃，pH值7.0，平行样品各两支，数据取平均值并且已进行温度修正换算。

因需对比两种流道布的抗污染及抗结垢能力，故采用了高回收率下连续运行进行对比测试，图3为采用本发明实施例2的浓水流道布与常规浓水流道布的膜元件自来水运行通量变化对比图；图4为采用本发明实施例2的浓水流道布与常规浓水流道布的膜元件自来水长期运行脱盐率变化对比图，参照图3和图4，测试结果显示，在高回收率下，厚度为800um的常规流道布所制膜元件前8h内通量下降幅度较大，脱盐率有所提升，为干膜运行后的压密及稳定时间等原因导致，但连续运行250h内通量及脱盐率持续下降，对运行后的膜元件解剖后发现膜元件内部有大量的盐结晶析出，性能的下降与盐分的析出堆积有直接的关系。而采用本发明的厚度有差异的浓水流道布卷制的膜元件性能稳定，通量下降幅度很小，脱盐率也很稳定，对运行后的膜元件解剖后，膜表面无结晶盐分，故其对于解决家用膜元件污染及结垢的优势显而易见，并且可以使得家用膜元件运行寿命提高1倍以上。

本领域技术人员应能理解，采用本发明的浓水流道布进行膜元件的应用类型仅为举例，其他现有的或今后可能出现的膜元件的应用类型如可适用于本发明实施例，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。

应用对比例2：

采用本发明实施例2的浓水流道布和采用常规的浓水流道布对于工业膜元件的应用进行验证对比，元件形式采用8040-400膜元件，膜片采用碧水源ULP膜片，膜元件中有效膜片面积37㎡，元件运行中使用的原水为北京翠湖再生水厂中经过前处理后的MBR产水，单支膜元件回收率为15％，采用浓水外排方式控制系统回收率为90％，在1Mpa下进行连续运行，运行一个月后使用酸碱进行清洗，后继续运行一个月，观察元件性能变化情况。

图5为采用本发明实施例2的浓水流道布与常规浓水流道布的工业膜元件实际水体长期运行通量变化对比图；图6为采用本发明实施例2的浓水流道布与常规浓水流道布的工业膜元件实际水体长期运行脱盐率变化对比图，参照图5和图6，常规流道布所制的工业膜元件由于系统回收率高，膜元件污染严重，造成通量及脱盐率下降幅度很大，在清洗之后虽然性能有所恢复，但没有达到初始性能水平，并且运行稳定后的通量及脱盐率较未清洗时有所下降，证明膜元件的污染已经造成了膜片不可恢复的损坏；而使用本发明的浓水流道布后的工业膜元件在运行过程中通量及脱盐率十分稳定，性能下降幅度不大，并且在清洗后性能也可以恢复初始性能，其抗污染能力明显优于常规浓水流道布。

综上所述，本发明实施例通过将浓水流道布的厚度和流道宽度进行设计，使浓水流道布应用于膜元件时有更优的通量和脱盐率，减少对卷式反渗透膜元件的污染，极大的提高膜元件的使用寿命，降低反渗透系统的运行成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种减少卷式反渗透膜元件污染的浓水流道布，所述的浓水流道布安装于反渗透膜元件的膜袋外层，其特征在于，所述的浓水流道布厚度从膜袋末端处至中心管处变薄，所述的浓水流道布的水流道宽度从膜袋末端处至中心管处变窄。

2.根据权利要求1所述的浓水流道布，其特征在于，所述的浓水流道布的厚度为400～1000um，所述的浓水流道布的流道宽度为200um～500um。

3.根据权利要求2所述的浓水流道布，其特征在于，所述的中心管处的浓水流道布厚度为400～500um，膜袋末端处的浓水流道布为900～1000um。

4.根据权利要求1所述的浓水流道布，其特征在于，所述的浓水流道布的网眼目数为20～40目。

5.根据权利要求1所述的浓水流道布，其特征在于，所述的浓水流道布的入水角度为75°～90°。

6.根据权利要求1所述的浓水流道布，其特征在于，所述的浓水流道布采用的材料为聚丙烯材料。