CN111408274A - 无机陶瓷膜组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机陶瓷膜组件，包括滤筒、位于所述滤筒上端的上端盖以及位于所述滤筒下端的下端盖，所述滤筒下端的侧面开设有进液口，所述滤筒上端的侧面开设有出液口，所述上端盖上开设有产水口，所述下端盖上开设有排污口，所述滤筒为圆柱体，所述滤筒内设置有无机陶瓷膜元件，所述无机陶瓷膜元件包括位于中间位置的平板膜片组以及位于平板膜片组侧面的弧形膜片，所述平板膜片组和弧形膜片的长度延伸方向与所述滤筒的延伸方向相同。本发明的无机陶瓷膜组件，利用该组件，可以将板式陶瓷膜运用于超滤系统内，充分利用陶瓷膜优势，实现低成本、大面积替换现有中空纤维膜组件，从而达到提升系统稳定、降低运行成本、延长设备运行寿命的目的。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种可替换有机纤维膜的组合式无机平板陶瓷超滤膜组件。
背景技术
目前，市场上应用较为普遍的超滤装置膜元件采用有机中空纤维膜，由于材质的局限性，使其在处理物料时的pH范围、温度及使用寿命等方面受到一定的限制，在实际使用时需要严格的预处理且清洗困难、受温度影响大、运行能耗高，膜丝易断，这些普遍存在的问题制约了有机膜产品市场的发展。
无机陶瓷膜是一种新型高效多孔道膜，它采用氧化铝、氧化锆、氧化钛和氧化硅等无机材料制成多孔结构的支撑体，再经表面涂膜工艺制备功能膜层，最后经高温烧制而成，其本身具有不对称分布的多孔结构。在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体）)被膜截留而达到分离、浓缩、纯化等目的。与有机膜相比，具有耐高温、耐化学侵蚀、机械强度好、抗微生物能力强、渗透通量大、可清洗性强、孔径分布窄、使用寿命长等优点。正是由于其独特的材料特性优势、先进的工艺性能，呈现出卓越的行业竞争优势，使得近几年陶瓷膜的发展十分迅速，在废水治理、污水处理、海水淡化等领域不断拓展运用。但是目前市场上缺少一种可直接替代有机纤维膜组件的无机陶瓷膜组件，这对于有产品升级需求，对工期、场地、成本要求较高的用户来说，升级改造难度很大。
目前市场上成熟的无机陶瓷膜产品主要有管式和板式两种结构。管式陶瓷膜主要应用于精细化工行业，以小孔径为主，装填密度较低，而大口径管式陶瓷膜由于其烧结工艺特点导致其成品率低，进而导致造价昂贵无法实现大面积工业化应用。板式陶瓷膜较管式易成型、成品率高、造价低，目前被广泛应用于MBR（Membrane Bio-Reactor，膜生物反应器）工艺，但由于其平板特性以及现有工艺设计需要膜池结构。
由于无机陶瓷膜产品结构较为单一，与已投入运行的有机膜组件不兼容，造成升级改造周期长、成本高等问题，在很大程度上限制了无机陶瓷膜替换有机纤维膜的应用市场。因此亟需开发一种桶式平板陶瓷膜组件结构，无需更换原有机架及管路系统，直接替换有机膜组件，最小化升级改造成本，实现最优化运行。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷以及达到上述目的，本发明的目的是提供一种可直接替代有机纤维膜组件的无机陶瓷膜组件。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种无机陶瓷膜组件，包括滤筒、位于所述滤筒上端的上端盖以及位于所述滤筒下端的下端盖，所述滤筒下端的侧面开设有进液口，所述滤筒上端的侧面开设有出液口，所述上端盖上开设有产水口，所述下端盖上开设有排污口，所述滤筒为圆柱体，所述滤筒内设置有无机陶瓷膜元件，所述无机陶瓷膜元件包括位于中间位置的平板膜片组以及位于平板膜片组侧面的弧形膜片，所述平板膜片组和弧形膜片的长度延伸方向与所述滤筒的延伸方向相同。进液口和出液口位于滤筒的同一侧，产水口与膜片内的通道相连通，进液口和出液口与膜片外和滤筒之间相连通。
优选地，所述平板膜片组包括多个平板膜片，多个平板膜片沿平板膜片的厚度方向相互叠加贴合形成所述平板膜片组，所述平板膜片组的截面宽度沿平板膜片组的厚度方向由中间向两侧逐渐减小。
更加优选地，所述弧形膜片包括与所述平板膜片组中最外侧的平板膜片相贴合的平面部以及与所述滤筒内壁相配合的弧面部，所述平面部的宽度与所述最外侧的平板膜片的宽度相匹配。
优选地，所述下端盖与所述无机陶瓷膜元件之间还设置有曝气装置，所述曝气装置包括进气口以及与所述进气口相连通的出气头，所述出气头均匀分布在同一圆周上。
优选地，所述无机陶瓷膜元件的下端设置有膜端盖，所述滤筒内设置有与所述膜端盖相匹配的固定机构，所述固定机构包括通气孔以及用于卡接所述膜端盖的下卡扣。
更加优选地，所述下卡扣与所述膜端盖之间设置有密封垫圈，所述密封垫圈设置在膜端盖的下表面。
优选地，所述无机陶瓷膜元件的上端设置有膜密封环，所述滤筒内设置有与所述膜密封环相匹配的上卡扣，所述上卡扣与所述膜密封环之间设置有固定环，所述固定环套设在所述膜密封环的外侧。
更加优选地，所述膜密封环包括具有镂空孔的顶板以及用于将所述平板膜片和弧形膜片紧固到一起的侧板。
更加优选地，所述无机陶瓷膜元件的底端与所述膜端盖之间具有胶黏层，所述胶黏层的成分为环氧树脂胶黏剂。
优选地，所述滤筒的上端和下端设置有外螺纹，所述上端盖和下端盖对应所述外螺纹设置有内螺纹，所述滤筒与上端盖以及下端盖通过所述外螺纹和内螺纹连接在一起。
由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的有益之处在于：本发明的无机陶瓷膜组件，其结构设计合理，通过在滤筒内设置平板膜片组和弧形膜片，使得无机陶瓷膜元件形成与滤筒相匹配的形状，增大了膜片的覆盖面积，利用该组件，可以将板式陶瓷膜运用于超滤系统内，充分利用陶瓷膜优势，实现低成本、大面积替换现有中空纤维膜组件，从而达到提升系统稳定、降低运行成本、延长设备运行寿命的目的。将本发明的无机陶瓷膜组件应用在目前的有机膜组件中，无需更换原有机架及管路系统，缩短改造周期、降低改造成本，实现最优运行性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例，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为本发明实施例的无机陶瓷膜组件的截面示意图；
图2为本发明实施例的无机陶瓷膜元件的截面示意图；
图3为本发明实施例的无机陶瓷膜元件中平板膜片和弧形膜片的截面示意图；
图4为本发明实施例的无机陶瓷膜组件中曝气装置的出气头分布示意图；
其中：滤筒-1，上端盖-2，下端盖-3，无机陶瓷膜元件-4，排污口-5，进气口-6，进液口-7，出液口-8，曝气装置-9，出气头-91，下卡扣-10，胶黏层-11，膜端盖-12，密封垫圈-13，固定环-14，上卡扣-15，产水口-16，膜密封环-17，螺纹卡口-18，弧形膜片-19，平板膜片-20。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参见附图1-4，本实施例的无机陶瓷膜组件，包括滤筒1、位于滤筒1上端的上端盖2、位于滤筒1下端的下端盖3、设置在滤筒1内的无机陶瓷膜元件4以及设置在无机陶瓷膜元件4和下端盖3之间的曝气装置9，滤筒1下端的侧面开设有进液口7，滤筒1上端的侧面开设有出液口8，上端盖2的中心位置上开设有产水口16，下端盖3的中心位置上开设有排污口5，滤筒1为圆柱体，进液口7和出液口8位于滤筒1的同一侧，产水口16与膜片内的通道相连通，进液口7和出液口8与膜片外和滤筒1之间相连通。
滤筒1的上端和下端设置有外螺纹，上端盖2和下端盖3对应外螺纹设置有内螺纹，滤筒1与上端盖2以及下端盖3通过外螺纹和内螺纹形成的螺纹卡口18连接在一起。
无机陶瓷膜元件4的下端设置有膜端盖12，滤筒1内设置有与膜端盖12相匹配的固定机构，固定机构包括通气孔以及用于卡接膜端盖12的下卡扣10。下卡扣10与膜端盖12之间设置有密封垫圈13，密封垫圈13设置在膜端盖12的下表面。
无机陶瓷膜元件4的上端设置有膜密封环17，膜密封环17包括具有镂空孔的顶板以及用于将平板膜片20和弧形膜片19紧固到一起的侧板。滤筒1内设置有与膜密封环17相匹配的上卡扣15，上卡扣15与膜密封环17之间设置有固定环14，固定环14套设在膜密封环17的外侧。
无机陶瓷膜元件4的底端与膜端盖12之间具有胶黏层11，胶黏层11的成分为环氧树脂胶黏剂，即无机陶瓷膜元件4的底端采用环氧树脂类的胶黏剂与膜端盖12进行密封。本实施例中，无机陶瓷膜元件4的上端与膜密封环17也采用环氧树脂类的胶黏剂进行密封。
曝气装置9包括进气口6以及与进气口6相连通的出气头91，出气头91均匀分布在同一圆周上，进气口6设置在下端盖3的侧面上，其水平位置低于进液口7。如图4所示，本实施例中的曝气装置9采用圆形分布式曝气，持续曝气产生的气泡透过膜元件底端的固定机构的通气孔，作用于膜片表面，有助于附着在膜片表面的污染物与膜脱离，从而延长膜清洗周期，减少运营成本。
无机陶瓷膜元件4包括位于中间位置的平板膜片组以及位于平板膜片组侧面的弧形膜片19，平板膜片组和弧形膜片19的长度延伸方向与滤筒1的延伸方向相同。其中，平板膜片组包括多个平板膜片20，多个平板膜片20沿平板膜片20的厚度方向相互贴合形成平板膜片组，平板膜片20的截面宽度沿平板膜片组的厚度方向由中间向两侧逐渐减小。弧形膜片19包括与平板膜片组中最外侧的平板膜片20相贴合的平面部以及与滤筒1内壁相配合的弧面部，平面部的宽度与最外侧的平板膜片20的宽度相匹配。如图2和3所示，本实施例中的平板膜片为多个3mm厚的尺寸递减的陶瓷膜片叠装式安装，且为适应圆柱形的滤桶尺寸，增加膜元件的填充量，无机陶瓷膜元件4的两端采用弧形陶瓷膜片。在其他的一些实施例中，可将陶瓷膜片拆分和整合，以适应不同尺寸的滤筒1，膜片的厚度也可以为4mm或其他选择。
以下简述本实施例中的无机陶瓷膜组件的工作过程：
无机陶瓷膜组件在正常运行时，废水从滤筒1下部的进液口7进入滤筒1内，经陶瓷膜元件过滤，产水汇集到上端盖2内，通过无机陶瓷膜组件顶端的出液口8流出，过滤完的浓缩液通过滤筒1上部侧面的出液口8排除。
运行期间曝气装置9持续曝气，使得滤筒1内大颗粒污染物不易附着于膜片表面，积聚于曝气装置9底端的污物沉积区，排污阀由控制系统定时排污，将污物由排污口5及时排除。
随着运行时间的延长，膜片表面不易洗脱的小颗粒污染物逐渐积累，当陶瓷膜元件内外压差达到一定程度时，需要进行反洗。反洗时，反洗水从滤筒1上部的出液口8进入，从无机陶瓷膜元件4的内部向膜片外部冲洗，将膜片外部小颗粒污染物剥离，随着水流从进水口排除。
本发明采用如下的技术方案：无机陶瓷膜组件包括滤筒1、滤筒1底部侧面设置有进气口6，滤筒1底部设置有曝气装置9，定期曝气洗脱膜片表面的污物；曝气底端设有排污口5定期排污；进水方式采用错流进水，下端盖3下部侧面设置有原水进液口7，上端盖2上部侧面设置有浓缩液出液口8，上端盖2顶部中心处设置有纯水出液的产水口16；滤筒1内部的无机陶瓷膜元件4，采用尺寸递减的3mm陶瓷膜片叠装式安装，为适应圆形滤桶尺寸，膜片递减两端采用弧形陶瓷膜片；平板陶瓷膜底端采用环氧树脂加密封垫圈13固定，顶端为出液口8，采用固定环14固定；上端盖2与下端盖3与滤筒1的连接处均设置有密封圈，与滤筒1之间采用内外螺纹的螺纹卡口18固定。
本发明的无机陶瓷膜组件，针对水处理、废水深度处理提供一种组合式平板陶瓷超滤膜组件，利用该组件，可以将板式陶瓷膜运用于超滤系统内，充分利用陶瓷膜片的优势，实现低成本、大面积替换现有中空纤维膜组件，从而达到提升系统稳定、降低运行成本、延长设备运行寿命的目的。本发明的目的是为了解决已应用有机膜组件的用户升级改造为无机膜组件，无需更换原有机架及管路系统，缩短改造周期、降低改造成本，实现最优运行性能。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无机陶瓷膜组件，包括滤筒、位于所述滤筒上端的上端盖以及位于所述滤筒下端的下端盖，所述滤筒下端的侧面开设有进液口，所述滤筒上端的侧面开设有出液口，所述上端盖上开设有产水口，所述下端盖上开设有排污口，其特征在于，所述滤筒为圆柱体，所述滤筒内设置有无机陶瓷膜元件，所述无机陶瓷膜元件包括位于中间位置的平板膜片组以及位于平板膜片组侧面的弧形膜片，所述平板膜片组和弧形膜片的长度延伸方向与所述滤筒的延伸方向相同。
2.根据权利要求1所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述平板膜片组包括多个平板膜片，多个平板膜片沿平板膜片的厚度方向相互叠加贴合形成所述平板膜片组，所述平板膜片组的截面宽度沿平板膜片组的厚度方向由中间向两侧逐渐减小。
3.根据权利要求2所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述弧形膜片包括与所述平板膜片组中最外侧的平板膜片相贴合的平面部以及与所述滤筒内壁相配合的弧面部，所述平面部的宽度与所述最外侧的平板膜片的宽度相匹配。
4.根据权利要求1所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述下端盖与所述无机陶瓷膜元件之间还设置有曝气装置，所述曝气装置包括进气口以及与所述进气口相连通的出气头，所述出气头均匀分布在同一圆周上。
5.根据权利要求1所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述无机陶瓷膜元件的下端设置有膜端盖，所述滤筒内设置有与所述膜端盖相匹配的固定机构，所述固定机构包括通气孔以及用于卡接所述膜端盖的下卡扣。
6.根据权利要求5所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述下卡扣与所述膜端盖之间设置有密封垫圈，所述密封垫圈设置在膜端盖的下表面。
7.根据权利要求1所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述无机陶瓷膜元件的上端设置有膜密封环，所述滤筒内设置有与所述膜密封环相匹配的上卡扣，所述上卡扣与所述膜密封环之间设置有固定环，所述固定环套设在所述膜密封环的外侧。
8.根据权利要求7所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述膜密封环包括具有镂空孔的顶板以及用于将所述平板膜片和弧形膜片紧固到一起的侧板。
9.根据权利要求5所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述无机陶瓷膜元件的底端与所述膜端盖之间具有胶黏层，所述胶黏层的成分为环氧树脂胶黏剂。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的无机陶瓷膜组件，其特征在于，所述滤筒的上端和下端设置有外螺纹，所述上端盖和下端盖对应所述外螺纹设置有内螺纹，所述滤筒与上端盖以及下端盖通过所述外螺纹和内螺纹连接在一起。
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