CN113368689B - 浸入式中空纤维膜元件、膜组器及膜组器系统和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸入式中空纤维膜元件包含上下端盖、膜壳、多根中空纤维膜丝和上下端部密封固定层；本发明也公开了采用所述浸入式中空纤维膜元件的中空纤维膜组器，含有箱体、浓水收集器、快装紧固件、产水封盖、吊装件、密封件、隔板、多支浸入式中空纤维膜元件、进水封盖和布气器；本发明还公开了采用所述浸入式中空纤维膜组器的中空纤维膜组器系统，包含多个浸入式中空纤维膜组器、进水/排污管路、进气管路、浓水管路和产水管路。本发明结构简单、高抗污染和清洗效果、可互换性高、长使用寿命、投入低成本、运输方便、便于安装及维护、节省系统占地及工程费用。

Description

浸入式中空纤维膜元件、膜组器及膜组器系统和制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理装置技术领域，更具体地说是涉及一种浸入式中空纤维膜元件、膜组器及膜组器系统和制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，水资源的消耗已成倍增加，一方面造成了水资源的紧缺，同时也增加了污水的产生，加大了社会和环境可持续发展的压力，为此有关方面投入大量的资金对污水进行处理并使其资源化再利用。水源污染的复杂化使得实际水源水质与水质需求之间的矛盾日趋突出，从而对水质净化处理及其技术支持提出了更高、更新的迫切需求。为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合液中各组分的分离，这类装置称为中空纤维膜组器。其中浸入式中空纤维膜组器因具有产水量高、能耗低、便于与其他工艺相结合等优势而得到广泛应用。目前水处理领域中，浸入式中空纤维膜元件、膜组器和膜组器系统，目前，在水处理领域中现有技术所使用的中空纤维膜元件、膜组器及系统，生产工艺复杂，生产效率低，工程应用时需要额外新建独立膜池，结构复杂，安装维护不便，可替换性低，系统占地大，投入成本高。

因此，如何提供一种结构设计简单合理、高抗污染能力和清洗效果、可互换性高、长使用寿命、投入低成本的浸入式中空纤维膜元件及该膜元件的制备方法是本领域亟需解决的技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了提供一种结构设计简单合理、高抗污染能力和清洗效果、可互换性高、长使用寿命、投入低成本的浸入式中空纤维膜元件及其制备方法；本发明还提供一种包含所述浸入式中空纤维膜元件的、结构简单、运输方便、便于安装及维护、节省系统占地、工程投入费用低的浸入式中空纤维膜组器及膜组器系统。

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

一种浸入式中空纤维膜元件及膜组器，包括：所述膜元件包含下端盖、膜壳、多根中空纤维膜丝、上端盖、上端部密封固定层和多个下端部密封固定层；

所述膜壳上下端部分别固定有上端盖和下端盖；所述下端盖内部设置有定位挡板、多个注胶膜盒和多个固定环；所述定位挡板可在所述下端盖内部浮动；每个所述注胶膜盒通过一固定环与所述定位挡板装配定位且可上下滑动；所述膜壳内部还设有多根中空纤维膜丝，多根所述中空纤维膜丝均匀划分为多个中空纤维膜丝束；每个所述中空纤维膜丝束上端部均通过所述上端部密封固定层整体密封固定于所述上端盖内部，且每根所述中空纤维膜丝开口位于所述上端部密封固定层的上端面；每个所述中空纤维膜丝束下端部分别通过所述下端部密封固定层与所述注胶膜盒密封固定，且每根所述中空纤维膜丝下端口密闭。

优选地，所述注胶膜盒均布于所述下端盖内部，且其底部设置有定位凸台和气液导流孔；所述气液导流孔贯穿所述下端部密封固定层且与所述膜壳内腔连通；

所述的注胶膜盒截面形状为扇形、圆形或多边形的一种或多种；所述气液导流孔截面形状为扇形、圆形或多边形的一种或多种。

优选地，所述定位挡板采用镂空穿孔设计并设置有多个导向通道，该导向通道与所述注胶膜盒中定位凸台装配配合且定位凸台仅可做上下滑动，所述的定位挡板外径为20mm-450mm。

优选地，所述膜壳外径为20mm-450mm，所述膜壳表面设置有多个气液导流孔，该气液导流孔截面形状为扇形、圆形或多边形。

优选地，所述上端盖周边设置有多个定位卡槽。

优选地，所述上端部密封固定层和下端部密封固定层均分为硬性密封固定层和柔性密封保护层，其中硬性密封固定层采用环氧树脂材料、聚氨酯材料或硬性橡胶；柔性密封保护层采用环氧树脂材料、聚氨酯材料、硅胶或柔性橡胶。

本发明还提供了一种浸入式中空纤维膜元件的中空纤维膜组器：所述浸入式中空纤维膜组器含有箱体、浓水收集器、多个快装紧固件、产水封盖、吊装件、多个密封件、隔板、多支浸入式中空纤维膜元件、进水封盖和布气器；所述的产水封盖通过多个快装紧固件密封固定于箱体顶部；所述的吊装件分别固定连接箱体和产水封盖，所述的产水封盖在吊装件支撑作用下可做上下升降和左右圆周平移运动；所述的进水封盖密封固定于箱体底部且其内腔与箱体内腔保持畅通；所述箱体外侧上下端部分别设置有浓水口和进气口；所述箱体内部上下端部分别固定有浓水收集器和布气器，所述的浓水口与浓水收集器内腔保持畅通，所述的进气口与布气器内腔保持畅通；所述的隔板通过多个密封件密封固定于箱体和产水封盖之间且位于浓水收集器上方，该隔板把箱体内腔和产水封盖内腔完全隔离开；所述的多支浸入式中空纤维膜元件通过隔板等间距的密封固定于箱体内部且下端部位于布气器上方，每支浸入式中空纤维膜元件中的中空纤维膜丝开口于产水封盖内腔且与其保持畅通。

优选地，所述浓水收集器由环形收集管和网式收集槽构成，所述网式收集槽下表面开口成倒U型设计，所述网式收集槽内腔与所述环形收集管内腔保持畅通。

优选地，所述布气器包括环形布气管和多个布气槽，每个所述布气槽上表面设置有多个布气孔，下表面开口成倒U型设计；每个所述布气槽内腔与所述环形布气管内腔保持畅通。

优选地，所述隔板含有多个密封导向筒和多个定位块；每个所述密封导向筒在使用时与所述浸入式中空纤维膜元件中的所述上端盖密封配合，对其起到密封和导向作用；多个所述定位块均布于每个所述密封导向筒周围，在使用时与所述浸入式中空纤维膜元件中的所述上端盖周围的定位卡槽配合固定。

优选地，所述产水封盖内外部分别设有多个液体导流孔和产水口，所述的产水口通过多个液体导流孔与产水封盖内腔连通；

所述进水封盖内外部分别设有涡流成型器、挡水板和进水/排污口，所述进水/排污口通过所述涡流成型器与所述进水封盖内腔连通。

优选地，所述箱体横截面为方形，在其底部设置有固定支撑底座。

本发明还提供了一种浸入式中空纤维膜组器的中空纤维膜组器系统，所述中空纤维膜组器系统包含多个所述浸入式中空纤维膜组器、进水/排污管路、进气管路、浓水管路和产水管路；所述进水/排污管路与每个所述浸入式中空纤维膜组器中的进水/排污口内腔连通；所述进气管路与每个浸入式中空纤维膜组器中进气口内腔保持畅通；所述浓水管路与每个所述浸入式中空纤维膜组器中的浓水口内腔连通；所述产水管路与每个所述浸入式中空纤维膜组器中的产水口内腔连通。

同时，本发明还提供了一种浸入式中空纤维膜元件的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)使用粘接剂分别将所述上端盖和所述下端盖与所述膜壳粘接固定；

2)将所述中空纤维膜丝固定在专用支架上，确定所述中空纤维膜丝的长度，切除多余部分并封堵其一端；

3)固定所述注胶膜盒，将所述中空纤维膜丝未封堵的一端装填进该膜盒内，向所述注胶膜盒内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向所述注胶膜盒内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至树脂固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成所述下端部密封固定层；

4)将固定有所述中空纤维膜丝的所述注胶膜盒通过所述固定环与所述定位挡板定位装配；

5)将固定有多个所述中空纤维膜丝束的所述定位挡板装入所述膜壳内部；

6)固定膜壳，在所述上端盖端面安装浇注胎具，将所述中空纤维膜丝已封堵的一端装填进该浇注胎具内，向浇注胎具内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向浇注胎具内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成所述上端部密封固定层，至此所述浸入式中空纤维膜元件浇注完成；

7)拆卸浇注胎具，切除所述浸入式中空纤维膜元件中所述上端盖和所述上端部密封固定层的端面直至所述中空纤维膜丝露出内部孔隙；

8)对切割后的所述浸入式中空纤维膜元件进行气密性检测和通量测试，至此所述浸入式中空纤维膜元件完成制备。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1)、本发明所述的浸入式中空纤维膜元件中定位挡板采用镂空穿孔设计并设置有多个导向通道，该膜元件气液导流通道由两部分组成，一部分是注胶膜盒在注塑成型时内部设有的气液导流孔，另一部分是在装配时相邻两注胶膜盒之间留有间隙形成气液导流通道；所述的定位挡板在下端盖内部浮动，所述的每个注胶膜盒通过固定环与定位挡板装配定位且可做上下滑动；该浮动结构及气液导流孔的这种设计可以让膜盒内部膜丝分布密疏均匀，同时使得布气更均匀和排污更彻底，提高与增强中空纤维膜丝的抗污染能力和清洗效果，延长浸入式中空纤维膜元件的整体使用寿命；浸入式中空纤维膜元件采用滤芯式设计，便于安装及后期维护，后期当局部中空纤维膜丝出现损坏时只需替换该浸入式中空纤维膜元件，无需报废整个浸入式中空纤维膜组器，大大减少了资源浪费，降低了投入成本；

2)、本发明所述的浸入式中空纤维膜组器中多支浸入式中空纤维膜元件、产水封盖、箱体、进水封盖、浓水收集器、布气器和隔板都是采用独立模块化设计，后期只需简单装配即可组装成浸入式中空纤维膜组器，结构简单，运输方便，便于安装及后期维护；所述的箱体与产水封盖固定方式采用多个快装紧固件连接，且设置有吊装件辅助产水封盖做升降和平移运动，所述的隔板中设置有多个定位块，该定位块与浸入式中空纤维膜元件中上端盖的定位卡槽相互配合定为固定，这些人性化设计更是大大提高了浸入式中空纤维膜组器安装及维护的便捷性；所述的浓水收集器由环形收集管和网式收集槽构成，所述的网式收集槽下表面开口成倒U型设计，网式收集槽内腔与环形收集管内腔保持畅通，在浸入式中空纤维膜组器正常运行或反洗时，箱体内部的浓缩液或气体污水混合液可以完全无死角的通过网式收集槽汇集至环形收集管中，通过浓水口排出箱体外部；所述的布气器包括环形布气管和多个布气槽，每个布气槽上表面设置有多个布气孔，下表面开口成倒U型设计，所述的每个布气槽内腔与环形布气管内腔保持畅通，在浸入式中空纤维膜组器反洗时，从进气口进来的气体经环形布气管、多个布气槽和多个布气孔均匀的进入到箱体内腔，可有效的对每支浸入式中空纤维膜元件进行充分的曝气；所述的产水封盖内外部分别设有多个液体导流孔和产水口，所述的产水口通过多个液体导流孔与产水封盖内腔保持畅通，在浸入式中空纤维膜组器反洗时，反洗水在多个液体导流孔的作用下均匀的进入产水封盖内腔，可有效的对每支浸入式中空纤维膜元件进行充分的反冲洗；所述进水封盖内外部分别设有涡流成型器、挡水板和进水/排污口，所述的进水/排污口通过涡流成型器与进水封盖内腔保持畅通，浸入式中空纤维膜组器正常运行或反洗时，在进水封盖内部的涡流成型器和挡水板综合作用下，液体在箱体内腔充分形成大涡流，避免内腔局部有死角进而出现积泥现象；这些设计可以有效改善运行及反洗效果，增加系统整体稳定性，延长浸入式中空纤维膜元件的使用寿命；

3)、本发明所述的浸入式中空纤维膜组器系统采用外置式且每个浸入式中空纤维膜组器中的箱体横截面为方形，该系统相比传统系统无需新建膜池且相邻两个浸入式中空纤维膜组器中的箱体间距做到很小，大大减少系统占地，节省工程投入费用；

4)、本发明所述的浸入式中空纤维膜元件的制备方法是先将中空纤维膜丝分束独立浇注，进水端采用机械结构装配，产水端采用整体浇注，这种生产制备方法既提高了浸入式中空纤维膜元件结构可靠性和密封性，也简化了生产工艺，大大提高生产效率。

附图说明

图1为本发明一种浸入式中空纤维膜元件的结构示意图；

图2为本发明一种浸入式中空纤维膜元件的仰视结构示意图；

图3为本发明一种浸入式中空纤维膜元件的俯视结构示意图；

图4为本发明一种浸入式中空纤维膜元件中注胶膜盒的结构示意图；

图5为本发明一种浸入式中空纤维膜元件中定位挡板的结构示意图；

图6为本发明一种浸入式中空纤维膜组器的局部剖视结构示意图；

图7为本发明一种浸入式中空纤维膜组器中浓水收集器的结构示意图；

图8为本发明一种浸入式中空纤维膜组器中布气器的结构示意图；

图9为本发明一种浸入式中空纤维膜组器中隔板的结构示意图；

图10为本发明一种浸入式中空纤维膜组器中产水封盖的结构示意图；

图11为本发明一种浸入式中空纤维膜组器中进水封盖的结构示意图；

图12为本发明一种浸入式中空纤维膜组器系统的结构示意图。

图中：10、浸入式中空纤维膜元件；101、下端盖；102、膜壳；103、中空纤维膜丝；104、上端盖；105、上端部浇注固定层；106、下端部浇注固定层；107、固定环；20、注胶膜盒；201、气液导流孔；30、定位挡板；40、浸入式中空纤维膜组器；401、箱体；402、浓水口；403、快装紧固件；404、吊装件；405、密封件；406、进气口；50、浓水收集器；501、环形收集管；502、网式收集槽；60、布气器；601、环形布气管；602、布气槽；603、布气孔；70、隔板；701、密封导向筒；702、定位块；80、产水封盖；801、产水口；802、液体导流孔；90、进水封盖；901、进水/排污口；902、涡流成型器；903、挡水板；100、浸入式中空纤维膜组器系统；1001、进水/排污管路；1002、进气管路；1003、浓水管路；1004、产水管路。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-图5：一种浸入式中空纤维膜元件10包含下端盖101、膜壳102、多根中空纤维膜丝103、上端盖104、上端部密封固定层105和多个下端部密封固定层106；在所述的膜壳102上下端部分别固定有上端盖104和下端盖101；在所述的下端盖101内部设置有定位挡板30、多个注胶膜盒20和多个固定环107，所述的定位挡板30在下端盖101内部浮动，所述的每个注胶膜盒20通过固定环107与定位挡板30装配定位且可做上下滑动；在所述的膜壳102内部设有多根中空纤维膜丝103，所述的多根中空纤维膜丝103均匀划分为多个中空纤维膜丝束，每个中空纤维膜丝束上端部通过上端部密封固定层105整体密封固定于上端盖104内部且每根中空纤维膜丝103开口于上端部密封固定层105上端面，每个中空纤维膜丝束下端部分别通过下端部密封固定层106与注胶膜盒20密封固定且每根中空纤维膜丝103下端口密闭；

所述注胶膜盒20均匀的分布于下端盖101内部，在该注胶膜盒20底部设置有定位凸台和气液导流孔201，所述的气液导流孔201贯穿下端部密封固定层106且与膜壳102内腔保持畅通，所述的注胶膜盒20截面形状为扇形、圆形或多边形，所述的气液导流孔201截面形状为扇形、圆形或多边形。所述膜壳102外径为20mm至450mm，所述膜壳102表面设置有多个气液导流孔，该气液导流孔截面形状为扇形、圆形或多边形。所述定位挡板30采用镂空穿孔设计并设置有多个导向通道，该导向通道与所述的注胶膜盒20中定位凸台装配配合且定位凸台仅可做上下滑动，所述的定位挡板30外径为20mm至450mm。所述上端盖104周边设置有多个定位卡槽，该定位卡槽与权利要求11所述的隔板70中的定位块702装配固定。所述上端部密封固定层105和下端部密封固定层106均分为硬性密封固定层和柔性密封保护层，其中硬性密封固定层采用环氧树脂材料、聚氨酯材料或硬性橡胶；柔性密封保护层采用环氧树脂材料、聚氨酯材料、硅胶或柔性橡胶。

请参阅图6-图11：采用一种浸入式中空纤维膜元件10的中空纤维膜组器40含有箱体401、浓水收集器50、多个快装紧固件403、产水封盖80、吊装件404、多个密封件405、隔板70、多支浸入式中空纤维膜元件10、进水封盖90和布气器60；所述的产水封盖80通过多个快装紧固件403密封固定于箱体401顶部；所述的吊装件404分别固定连接箱体401和产水封盖80，所述的产水封盖80在吊装件404支撑作用下可做上下升降和左右圆周平移运动；所述的进水封盖90密封固定于箱体401底部且其内腔与箱体401内腔保持畅通；所述箱体401外侧上下端部分别设置有浓水口402和进气口406；所述箱体401内部上下端部分别固定有浓水收集器50和布气器60，所述的浓水口402与浓水收集器50内腔保持畅通，所述的进气口406与布气器60内腔保持畅通；所述的隔板70通过多个密封件405密封固定于箱体401和产水封盖80之间且位于浓水收集器50上方，该隔板70把箱体401内腔和产水封盖80内腔完全隔离开；所述的多支浸入式中空纤维膜元件10通过隔板70等间距的密封固定于箱体401内部且下端部位于布气器60上方，每支浸入式中空纤维膜元件10中的中空纤维膜丝103开口于产水封盖80内腔且与其保持畅通；

所述箱体401横截面为方形，在其底部设置有固定支撑底座。所述浓水收集器50由环形收集管501和网式收集槽502构成，所述的网式收集槽502下表面开口成倒U型设计，网式收集槽502内腔与环形收集管501内腔保持畅通。所述布气器60包括环形布气管601和多个布气槽602；每个布气槽602上表面设置有多个布气孔603，下表面开口成倒U型设计；所述的每个布气槽602内腔与环形布气管601内腔保持畅通。所述隔板70含有多个密封导向筒701和多个定位块702；所述的每个密封导向筒701在使用时与浸入式中空纤维膜元件10中的上端盖104密封配合，对其起到密封和导向作用；所述的多个定位块702均匀分布于每个密封导向筒701周围，在使用时与浸入式中空纤维膜元件10中的上端盖104周围的定位卡槽配合固定，对其起到定位和紧固作用。所述产水封盖80内外部分别设有多个液体导流孔802和产水口801，所述的产水口801通过多个液体导流孔802与产水封盖80内腔保持畅通。所述进水封盖90内外部分别设有涡流成型器902、挡水板903和进水/排污口901，所述的进水/排污口901通过涡流成型器902与进水封盖90内腔保持畅通。

请参阅图12，采用一种浸入式中空纤维膜组器40的中空纤维膜组器系统100包含多个浸入式中空纤维膜组器40、进水/排污管路1001、进气管路1002、浓水管路1003和产水管路1004；所述的进水/排污管路1001与每个浸入式中空纤维膜组器40中进水/排污口901内腔保持畅通；所述的进气管路1002与每个浸入式中空纤维膜组器40中进气口406内腔保持畅通；所述的浓水管路1003与每个浸入式中空纤维膜组器40中浓水口402内腔保持畅通；所述的产水管路1004与每个浸入式中空纤维膜组器40中产水口801内腔保持畅通。

一种浸入式中空纤维膜元件10的制备方法，包括以下步骤：

1)使用粘接剂分别将上端盖104和下端盖101与膜壳102粘接固定；

2)将中空纤维膜丝103固定在专用支架上，确定中空纤维膜丝103的长度，切除多余部分并封堵其一端；

3)固定注胶膜盒20，将中空纤维膜丝103未封堵的一端装填进该膜盒内，向注胶膜盒20内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向注胶膜盒20内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至树脂固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成下端部密封固定层106；

4)将固定有中空纤维膜丝103的注胶膜盒20通过固定环107与定位挡板30定位装配；

5)将固定有多个中空纤维膜丝束的定位挡板30装入膜壳102内部；

6)固定膜壳102，在上端盖104端面安装浇注胎具，将中空纤维膜丝103已封堵的一端装填进该浇注胎具内，向浇注胎具内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向浇注胎具内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成上端部密封固定层105，至此浸入式中空纤维膜元件10浇注完成；

7)拆卸浇注胎具，切除浸入式中空纤维膜元件10中上端盖104和上端部密封固定层105的端面直至中空纤维膜丝103露出内部孔隙；

8)对切割后的浸入式中空纤维膜元件10进行气密性检测和通量测试，至此浸入式中空纤维膜元件10完成制备。

由上述可知，本发明所述的浸入式中空纤维膜元件中定位挡板30采用镂空穿孔设计并设置有多个导向通道，该膜元件气液导流通道由两部分组成，一部分是注胶膜盒20在注塑成型时内部设有的气液导流孔201，另一部分是在装配时相邻两注胶膜盒20之间留有间隙形成气液导流通道；所述的定位挡板30在下端盖101内部浮动，所述的每个注胶膜盒20通过固定环107与定位挡板30装配定位且可做上下滑动；该浮动结构及气液导流孔的这种设计可以让膜盒内部膜丝分布密疏均匀，同时使得布气更均匀和排污更彻底，提高与增强中空纤维膜丝的抗污染能力和清洗效果，延长浸入式中空纤维膜元件10的整体使用寿命；

本发明所述的浸入式中空纤维膜元件10采用滤芯式设计，便于安装及后期维护，后期当局部中空纤维膜丝出现损坏时只需替换该浸入式中空纤维膜元件，无需报废整个浸入式中空纤维膜组器，大大减少了资源浪费，降低了投入成本。浸入式中空纤维膜组器40中多支浸入式中空纤维膜元件10、产水封盖80、箱体401、进水封盖90、浓水收集器50、布气器60和隔板70都是采用独立模块化设计，后期只需简单装配即可组装成浸入式中空纤维膜组器40，结构简单，运输方便，便于安装及后期维护；所述的箱体401与产水封盖80固定方式采用多个快装紧固件403连接，且设置有吊装件404辅助产水封盖80做升降和平移运动，所述的隔板70中设置有多个定位块702，该定位块702与浸入式中空纤维膜元件10中上端盖104的定位卡槽相互配合定为固定，这些人性化设计更是大大提高了浸入式中空纤维膜组器40安装及维护的便捷性；所述的浓水收集器50由环形收集管501和网式收集槽502构成，所述的网式收集槽502下表面开口成倒U型设计，网式收集槽502内腔与环形收集管501内腔保持畅通，在浸入式中空纤维膜组器40正常运行或反洗时，箱体401内部的浓缩液或气体污水混合液可以完全无死角的通过网式收集槽502汇集至环形收集管501中，通过浓水口402排出箱体401外部；所述的布气器60包括环形布气管601和多个布气槽602，每个布气槽602上表面设置有多个布气孔603，下表面开口成倒U型设计，所述的每个布气槽602内腔与环形布气管601内腔保持畅通，在浸入式中空纤维膜组器40反洗时，从进气口406进来的气体经环形布气管601、多个布气槽602和多个布气孔603均匀的进入到箱体401内腔，可有效的对每支浸入式中空纤维膜元件10进行充分的曝气；所述的产水封盖80内外部分别设有多个液体导流孔802和产水口801，所述的产水口801通过多个液体导流孔802与产水封盖80内腔保持畅通，在浸入式中空纤维膜组器40反洗时，反洗水在多个液体导流孔802的作用下均匀的进入产水封盖80内腔，可有效的对每支浸入式中空纤维膜元件10进行充分的反冲洗；所述进水封盖90内外部分别设有涡流成型器902、挡水板903和进水/排污口901，所述的进水/排污口901通过涡流成型器902与进水封盖90内腔保持畅通，浸入式中空纤维膜组器40正常运行或反洗时，在进水封盖90内部的涡流成型器902和挡水板903综合作用下，液体在箱体401内腔充分形成大涡流，避免内腔局部有死角进而出现积泥现象；这些设计可以有效改善运行及反洗效果，增加系统整体稳定性，延长浸入式中空纤维膜元件10的使用寿命。

本发明所述的浸入式中空纤维膜组器系统100采用外置式且每个浸入式中空纤维膜组器中的箱体401横截面为方形，该系统相比传统系统无需新建膜池且相邻两个浸入式中空纤维膜组器中的箱体401间距做到很小，大大减少系统占地，节省工程投入费用。

本发明所述的浸入式中空纤维膜元件10的制备方法是先将中空纤维膜丝分束独立浇注，进水端采用机械结构装配，产水端采用整体浇注，这种生产制备方法既提高了浸入式中空纤维膜元件10结构可靠性和密封性，也简化了生产工艺，大大提高生产效率。

工程项目运行时，常温常压下，从二沉池输出的原水在重力作用下进入浸入式中空纤维膜组器系统100中的进水/排污管路1001内腔，经进水/排污管路1001中的各支管路均匀分配后，进入到每个浸入式中空纤维膜组器40中的进水/排污口401内部，原水在进水封盖90中涡流成型器902和挡水板903的双重作用下形成大涡流，均匀无死角的进入到浸入式中空纤维膜组器40内腔，经浸入式中空纤维膜元件10中膜壳102表面的多个气液导流孔和该膜元件10底部的多个气液导流通道进入浸入式中空纤维膜元件10内腔，膜壳102表面的多个气液导流孔和该膜元件10底部的多个气液导流通道可以使得进入浸入式中空纤维膜元件10中膜壳102内腔的原水分布均匀无死角；同时输出泵在每支中空纤维膜组器系统100中的产水管路1004内腔产生负压，从而使得浸入式中空纤维膜组器40内腔内的原水经中空纤维膜元件10中的中空纤维膜丝103过滤而汇集至产水封盖80内腔，该内腔内的滤过水通过产水口801汇集至产水管路1004中，最后经输出泵持续输出；过滤剩下的混合液经浓水收集器50中网式收集槽502完全的汇集至环形收集管501内腔，经浓水口402进入浓水管路1003内腔，最终排出到浸入式中空纤维膜组器系统100的外部，浓水收集器50中网式收集槽502和环形收集管501可以使得过滤剩下的混合液可以均匀有效的排出到浸入式中空纤维膜组器40外部，无积存死角现象。当中空纤维膜丝103出现污堵时，反洗泵输出的大流量反洗水经产水管路1004中产水支管路均匀分配进入每个浸入式中空纤维膜组器40中的产水口801内部，经产水封盖80内部的多个液体导流孔802均匀的进入产水封盖80内腔，最终进入每根中空纤维膜丝103内腔，在外力驱动下使得大流量反洗水经中空纤维膜丝103进入浸入式中空纤维膜组器40内腔，在大流量反洗水透过中空纤维膜丝103过程中冲刷掉污堵在中空纤维膜丝103微孔内及外表面的污染物；同时，风机输出的压缩空气经进气管路1002进入每个浸入式中空纤维膜组器40中的进气口406内部，再经布气器60中的环形布气管601均匀的进入到每根布气槽602内部，最后经均匀分布在布气槽602表面的多个布气孔603进入中空纤维膜元件10底部，经该膜元件底部的多个气液导流通道和气液导流孔201进入浸入式中空纤维膜元件10内部，进而对每根中空纤维膜丝103进行曝气。在气水混合体的扰动下，中空纤维膜丝103在水中随气水流摆动，可以很好的将附着在中空纤维膜丝103表面上的的污染物抖落掉，由于中空纤维膜丝10下端固定的注胶膜盒20可沿着定位挡板30中的导向通道做上下滑动且定位挡板30在下端盖101内部呈浮动状态，使得中空纤维膜丝103在水中可以大幅度地随气水流摆动并且不容易发生断裂，气流也能够很容易充分冲刷中空纤维膜丝103表面，并且没有冲刷死角。气水混合液经浓水收集器50中网式收集槽502完全的汇集至环形收集管501内腔，经浓水口402进入浓水管路1003内腔，最终排出到浸入式中空纤维膜组器系统100的外部，浓水收集器50中网式收集槽502和环形收集管501可以使得气水混合液可以均匀有效的排出到浸入式中空纤维膜组器40外部，无积存死角现象。在气水联合反洗结束后，浸入式中空纤维膜元件10内腔残留的气水混合液经膜壳102表面的多个气液导流孔和该膜元件10底部的多个气液导流通道进入到浸入式中空纤维膜组器40内腔，膜壳102表面的多个气液导流孔和该膜元件10底部的多个气液导流通道可以使得浸入式中空纤维膜元件10中膜壳102内腔的气水混合液完全无死角的排出到浸入式中空纤维膜元件10外部；每个浸入式中空纤维膜组器40内腔残留的气水混合液在进水封盖90中的涡流成型器902和挡水板903的共同作用下产生大的涡流，完全的通过进水/排污口901进入到进水/排污管路1001内部，最后排出到浸入式中空纤维膜组器系统100外部。

浸入式中空纤维膜元件10生产加工时，使用粘接剂分别将上端盖104和下端盖101与膜壳102粘接固定；将中空纤维膜丝103固定在专用支架上，确定中空纤维膜丝103的长度，切除多余部分并封堵其一端；固定注胶膜盒20，将中空纤维膜丝103未封堵的一端装填进该膜盒内，向注胶膜盒20内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向注胶膜盒20内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至树脂固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成下端部密封固定层106；将固定有中空纤维膜丝103的注胶膜盒20通过固定环107与定位挡板30定位装配；将固定有多个中空纤维膜丝束的定位挡板30装入膜壳102内部；固定膜壳102，在上端盖104端面安装浇注胎具，将中空纤维膜丝103已封堵的一端装填进该浇注胎具内，向浇注胎具内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向浇注胎具内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成上端部密封固定层105，至此浸入式中空纤维膜元件10浇注完成；拆卸浇注胎具，切除浸入式中空纤维膜元件10中上端盖104和上端部密封固定层105的端面直至中空纤维膜丝103露出内部孔隙；对切割后的浸入式中空纤维膜元件10进行气密性检测和通量测试，至此浸入式中空纤维膜元件10完成制备。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种浸入式中空纤维膜元件，其特征在于，包括：所述膜元件(10)包含下端盖(101)、膜壳(102)、多根中空纤维膜丝(103)、上端盖(104)、上端部密封固定层(105)和多个下端部密封固定层(106)；

所述膜壳(102)上下端部分别固定有上端盖(104)和下端盖(101)；所述下端盖(101)内部设置有定位挡板(30)、多个注胶膜盒(20)和多个固定环(107)；所述定位挡板(30)可在所述下端盖(101)内部浮动；每个所述注胶膜盒(20)通过一固定环(107)与所述定位挡板(30)装配定位且可上下滑动；所述膜壳(102)内部还设有多根中空纤维膜丝(103)，多根所述中空纤维膜丝(103)均匀划分为多个中空纤维膜丝束；每个所述中空纤维膜丝束上端部均通过所述上端部密封固定层(105)整体密封固定于所述上端盖(104)内部，且每根所述中空纤维膜丝(103)开口位于所述上端部密封固定层(105)的上端面；每个所述中空纤维膜丝束下端部分别通过所述下端部密封固定层(106)与所述注胶膜盒(20)密封固定，且每根所述中空纤维膜丝(103)下端口密闭；

所述注胶膜盒(20)均布于所述下端盖(101)内部，且其底部设置有定位凸台和气液导流孔(201)；所述气液导流孔(201)贯穿所述下端部密封固定层(106)且与所述膜壳(102)内腔连通；所述膜壳(102)表面设置有多个气液导流孔所述的注胶膜盒(20)截面形状为扇形、圆形或多边形的一种或多种；所述气液导流孔(201)截面形状为扇形、圆形或多边形的一种或多种；

所述定位挡板(30)采用镂空穿孔设计并设置有多个导向通道，该导向通道与所述注胶膜盒(20)中定位凸台装配配合且定位凸台仅可做上下滑动，所述的定位挡板(30)外径为20mm-450mm。

2.采用如权利要求1所述的一种浸入式中空纤维膜元件的浸入式中空纤维膜组器(40)，其特征在于：所述浸入式中空纤维膜组器(40)含有箱体(401)、浓水收集器(50)、多个快装紧固件(403)、产水封盖(80)、吊装件(404)、多个密封件(405)、隔板(70)、多支浸入式中空纤维膜元件(10)、进水封盖(90)和布气器(60)；所述产水封盖(80)通过多个所述快装紧固件(403)密封固定于所述箱体(401)顶部；所述吊装件(404)分别与所述箱体(401)和所述产水封盖(80)固定连接，所述产水封盖(80)在所述吊装件(404)支撑作用下可做上下升降和左右圆周平移运动；所述进水封盖(90)密封固定于所述箱体(401)底部，且其内腔与所述箱体(401)内腔连通；所述箱体(401)外侧上下端部分别设置有浓水口(402)和进气口(406)；所述箱体(401)内部上下端部分别固定有浓水收集器(50)和布气器(60)，所述浓水口(402)与所述浓水收集器(50)内腔连通，所述进气口(406)与所述布气器(60)内腔连通；所述隔板(70)通过多个所述密封件(405)密封固定于所述箱体(401)和所述产水封盖(80)之间将箱体(401)内腔和产水封盖(80)内腔完全隔离开，且其位于浓水收集器(50)上方；多支所述浸入式中空纤维膜元件(10)通过所述隔板(70)等间距的密封固定于所述箱体(401)内部，且其下端部位于所述布气器(60)上方；每支所述浸入式中空纤维膜元件(10)中的所述中空纤维膜丝(103)开口伸入所述产水封盖(80)内部，且与其连通。

3.根据权利要求2所述的一种浸入式中空纤维膜组器，其特征在于，所述浓水收集器(50)由环形收集管(501)和网式收集槽(502)构成，所述网式收集槽(502)下表面开口成倒U型设计，所述网式收集槽(502)内腔与所述环形收集管(501)内腔保持畅通。

4.根据权利要求2所述的一种浸入式中空纤维膜组器，其特征在于，所述布气器(60)包括环形布气管(601)和多个布气槽(602)，每个所述布气槽(602)上表面设置有多个布气孔(603)，且其下表面开口成倒U型设计；每个所述布气槽(602)内腔与所述环形布气管(601)内腔连通。

5.根据权利要求2所述的一种浸入式中空纤维膜组器，其特征在于，所述隔板(70)含有多个密封导向筒(701)和多个定位块(702)；每个所述密封导向筒(701)在使用时与所述浸入式中空纤维膜元件(10)中的所述上端盖(104)密封配合，对其起到密封和导向作用；多个所述定位块(702)均布于每个所述密封导向筒(701)四周，在使用时与所述浸入式中空纤维膜元件(10)中的所述上端盖(104)四周的定位卡槽配合固定；多个所述定位块(702)分别与所述上端盖(104)的多个定位卡槽相适配。

6.根据权利要求2所述的一种浸入式中空纤维膜组器，其特征在于，所述产水封盖(80)内外部分别设有多个液体导流孔(802)和产水口(801)，所述产水口(801)通过多个所述液体导流孔(802)与所述产水封盖(80)内腔连通；

所述进水封盖(90)内外部分别设有涡流成型器(902)、挡水板(903)和进水/排污口(901)，所述进水/排污口(901)通过所述涡流成型器(902)与所述进水封盖(90)内腔连通。

7.采用如权利要求6所述一种浸入式中空纤维膜组器的中空纤维膜组器系统，其特征在于：所述中空纤维膜组器系统(100)包含多个所述浸入式中空纤维膜组器(40)、进水/排污管路(1001)、进气管路(1002)、浓水管路(1003)和产水管路(1004)；所述进水/排污管路(1001)与每个所述浸入式中空纤维膜组器(40)中的所述进水/排污口(901)内腔连通；所述进气管路(1002)与每个浸入式中空纤维膜组器(40)中所述进气口(406)内腔连通；所述浓水管路(1003)与每个所述浸入式中空纤维膜组器(40)中的所述浓水口(402)内腔连通；所述产水管路(1004)与每个所述浸入式中空纤维膜组器(40)中的所述产水口(801)内腔连通。

8.一种如权利要求1所述浸入式中空纤维膜元件的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)使用粘接剂分别将所述上端盖(104)和所述下端盖(101)与所述膜壳(102)粘接固定；

2)将所述中空纤维膜丝(103)固定在支架上，确定所述中空纤维膜丝(103)的长度，切除多余部分并封堵其一端；

3)固定所述注胶膜盒(20)，将所述中空纤维膜丝(103)未封堵的一端装填进该膜盒内，向所述注胶膜盒(20)内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向所述注胶膜盒(20)内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至树脂固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成所述下端部密封固定层(106)；

4)将固定有所述中空纤维膜丝(103)的所述注胶膜盒(20)通过所述固定环(107)与所述定位挡板(30)定位装配；

5)将固定有多个所述中空纤维膜丝束的所述定位挡板(30)装入所述膜壳(102)内部；

6)固定膜壳(102)，在所述上端盖(104)端面安装浇注胎具，将所述中空纤维膜丝(103)已封堵的一端装填进该浇注胎具内，向浇注胎具内注入硬性树脂和固化剂的混合物，等待至其固化形成硬性树脂固定层后再次向浇注胎具内注入柔性树脂和固化剂的混合物，静置至固化形成柔性树脂固定层，该柔性树脂固定层和硬性树脂固定层共同组成所述上端部密封固定层(105)，至此所述浸入式中空纤维膜元件(10)浇注完成；

7)拆卸浇注胎具，切除所述浸入式中空纤维膜元件(10)中所述上端盖(104)和所述上端部密封固定层(105)的端面直至所述中空纤维膜丝(103)露出内部孔隙；

8)对切割后的所述浸入式中空纤维膜元件(10)进行气密性检测和通量测试，至此所述浸入式中空纤维膜元件(10)完成制备。

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