CN117959936A - 浸没式中空纤维膜组件及过滤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及中空纤维膜技术领域，具体涉及一种浸没式中空纤维膜组件及过滤方法，膜组件包括上端盖、下端盖和过滤膜束，其中，所述下端盖的下方设有曝气盘，所述下端盖上开设有多个气泡引导口，所述曝气盘产生的气泡能够通过所述气泡引导口被引导至多个所述中空纤维膜之间的间隙内，使所述过滤膜束内部产生扰动所述中空纤维膜的气泡流，所述下端盖的一周设有多个曝气管，所述曝气管的曝气孔孔径大于所述曝气盘的曝气孔孔径；在管曝气时，过滤膜束的一周能够产生的大气泡流，而曝气盘产生的为小气泡流，在压力差的作用下，过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物受到向外侧流动的引力，从而将污染物向外引出，避免污染物堆积，维持过滤效率。
Description
技术领域
本发明涉及中空纤维膜技术领域，具体而言涉及一种浸没式中空纤维膜组件及过滤方法。
背景技术
中空纤维膜外形像纤维状，具有自支撑作用的膜，中空纤维膜是以聚砜、二甲基乙酰胺为原料加工成中空内腔的纤维丝，它是非对称膜的一种，其致密层可位于纤维的外表面，也可位于纤维的内表面，原液在一定压力下通过膜的一侧，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被膜截留，达到物质分离及浓缩的目的，广泛应用于制药、酿造、餐饮、化工、市政污水回用、医院、小区污水回用、造纸等生产生活污水处理。
根据膜过滤系统的结构形式不同，可以分为壳体加压式膜系统和浸没式膜系统，其中浸没式膜系统对预处理的要求较低、耐冲击负荷能力强，因此应用于污染较严重的水质处理和规模较大工程时，更具优势，浸没式膜系统均采用多组中空纤维膜组合的方式，以提高过滤效率，为了维持膜过滤效率，浸没式膜系统中一般还带有用于扰动膜丝去除膜丝表面污染物的曝气结构。
目前，膜丝组在曝气扰动的过程中，内部脱落的污染物在随气泡流上升至端盖后，再向四周扩散排出，但会出现一个问题，既膜丝组内部脱落的污染物受膜丝的影响，向外侧排出时受阻，脱落的污染物在随气泡上升至顶部端盖后，容易造成堆积，从而对膜丝的上端根部造成堵塞，影响过滤效率。
发明内容
针对现有技术中中空过滤膜存在的技术问题，本发明的第一方面提出一种浸没式中空纤维膜组件，包括：
上端盖，所述上端盖设置为内部具有集液腔的圆形壳体，所述上端盖的顶部设有与所述集液腔连通的排水端；
下端盖；
过滤膜束，包括多个呈环形分布中空纤维膜，所述中空纤维膜的第一端连接到所述上端盖上，且端部延伸至所述集液腔内，并与所述集液腔连通，所述中空纤维膜的第二端密封连接到所述下端盖上；
其中，所述下端盖的下方设有曝气盘，所述下端盖上开设有多个气泡引导口，所述曝气盘产生的气泡能够通过所述气泡引导口被引导至多个所述中空纤维膜之间的间隙内，使所述过滤膜束内部产生扰动所述中空纤维膜的气泡流，用于去除表面污染物；
所述下端盖的一周设有多个曝气管，所述曝气管的曝气孔孔径大于所述曝气盘的曝气孔孔径，使所述过滤膜束的一周能够产生大气泡流，用于将所述过滤膜束内的小气泡流向外引出。
优选的，包括与所述曝气管数量相对应的控制阀，多个所述曝气管被所述控制阀独立控制，通过所述控制阀控制多个所述曝气管间隔曝气，并在所述过滤膜束外侧形成螺旋气泡流。
优选的，所述曝气管的曝气孔孔径至少为所述曝气盘曝气孔孔径的5倍。
优选的，所述曝气盘的曝气孔孔径为0.1-0.5mm，所述曝气管的曝气孔孔径为0.5-4.0mm。
优选的，所述上端盖的底面开设有与所述中空纤维膜对应的封胶通孔，所述中空纤维膜的第一端由所述封胶通孔延伸至所述集液腔内。
优选的，所述下端盖的顶面开设有与所述中空纤维膜对应的封胶盲孔，所述中空纤维膜的第二端密封连接到所述封胶盲孔内。
优选的，所述中空纤维膜的两端均设有封胶部，用于密封所述中空纤维膜与所述上端盖、下端盖连接处的间隙。
优选的，所述封胶部的材料采用聚氨酯树脂。
优选的，所述下端盖的外侧设有安装环，所述安装环上开设有与所述曝气管数量对应的安装槽，所述曝气管安装在所述安装槽内。
本发明第二方面提出一种技术方案，一种浸没式中空纤维膜组件的过滤方法，使用上述的浸没式中空纤维膜组件，包括以下步骤：
步骤S1、连接管路，所述排水端与外部产水管连接，所述曝气盘与外部供气管连接，所述曝气管通过所述控制阀与外部供气管连接；
步骤S2、过滤产水，外部产水管抽吸，利用负压使污水由所述中空纤维膜外侧向所述中空纤维膜内侧渗透，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被截留在所述中空纤维膜外侧；
步骤S3、曝气清理，外部供气管向所述曝气盘供气，并由所述曝气盘曝气，所述曝气盘产生的气泡通过所述气泡引导口被引导至多个所述中空纤维膜之间的间隙内，产生气泡流，使所述过中空纤维膜扰动，从而抖落所述中空纤维膜表面的污染物；
步骤S4、污染物引流，外部供气管向所述曝气管供气，由于所述曝气管的曝气孔孔径大于所述曝气盘的曝气孔孔径，所述曝气管曝气时，能够在所述过滤膜束的一周产生大气泡流，且大气泡的上浮速度大于小气泡的上浮速度，利用压力差，能够将所述过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物向外引流；
其中，在步骤S4中，通过所述控制阀控制多个所述曝气管间隔曝气，使得所述曝气管产生的气泡流为螺旋状，能加剧小气泡流的横向湍流，提高清洁效果。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、过滤膜束的外侧一周分布多个曝气管，且曝气管的曝气孔孔径大于曝气盘的曝气孔孔径，在曝气盘和多个曝气管曝气时，过滤膜束的一周能够产生的大气泡流，而曝气盘产生的为小气泡流，由于大气泡的上浮速度大于小气泡的上浮速度，因此，大气泡流处的压力小，在压力差的作用下，过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物受到向外侧流动的引力，从而将过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物向外引出，避免污染物堆积在中空纤维膜的顶端根部，从而维持中空纤维膜的过滤效率。
2、通过设置与曝气管数量相对应的控制阀，通过控制阀控制多个曝气管沿过滤膜束的一周依次间隔曝气，使得曝气管产生的气泡流为螺旋状，能加剧小气泡流的横向湍流，提高清洁效果。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1是本发明所示的浸没式中空纤维膜组件的结构示意图；
图2是本发明所示的浸没式中空纤维膜组件中的中空纤维膜和曝气管位置分布示意图；
图3是本发明所示的浸没式中空纤维膜组件中小气泡流上浮过程中横向流动示意图；
图4是图1中A处放大示意图；
图5是本发明所示的浸没式中空纤维膜组件中上端盖的局部剖切示意图；
图6是本发明所示的浸没式中空纤维膜组件中的曝气管与控制阀连接示意图。
图中：1、上端盖；101、集液腔；11、排水端；102、封胶通孔；2、下端盖；21、安装环；211、安装槽；201、气泡引导口；202、封胶盲孔；3、过滤膜；31、封胶部；32、抗菌涂层；4、曝气盘；5、曝气管；6、控制阀。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
目前，膜丝组在曝气扰动的过程中，内部脱落的污染物在随气泡流上升至端盖后，再向四周扩散排出，但会出现一个问题，既膜丝组内部脱落的污染物受膜丝的影响，向外侧排出时受阻，脱落的污染物在随气泡上升至顶部端盖后，容易造成堆积，从而对膜丝的上端根部造成堵塞，因此，如何将这部分堆积的污染物向外侧引流，以保证中空纤维膜组件的持续过滤能力是亟待解决的问题。
结合图1-6所示实施例的浸没式中空纤维膜组件，包括上端盖1、下端盖2、过滤膜束和曝气盘4。
进一步的，上端盖1设置为内部具有集液腔101的圆形壳体，上端盖1的顶部设有与集液腔101连通的排水端11，排水端11为具有连接法兰的圆形管，通过连接法兰与外部产水管路连接。
其中，过滤膜束包括多个呈环形分布中空纤维膜3，中空纤维膜3的第一端连接到上端盖1上，且端部延伸至集液腔101内，并与集液腔101连通，中空纤维膜3的第二端密封连接到下端盖2上，且多个中空纤维膜3之间均留有间隙，以供气泡及其裹挟的污染物穿过。
在具体的实施例中，上端盖1的底面开设有与中空纤维膜3对应的封胶通孔102，中空纤维膜3的第一端由封胶通孔102延伸至集液腔101内，下端盖2的顶面开设有与中空纤维膜3对应的封胶盲孔202，中空纤维膜3的第二端密封连接到封胶盲孔202内。
在可选的实施例中，过滤膜3的内、外两侧均设有抗菌涂层32，能够起到抑制细菌繁殖的作用，优选抗菌涂层32为银离子抗菌涂层。
结合图4所示，中空纤维膜3的两端均设有封胶部31，中空纤维膜3的第一端与封胶通孔102之间的间隙通过封胶部31进行密封，避免待滤液由封胶通孔102进入集液腔101内，中空纤维膜3的第二端与封胶盲孔202之间的间隙通过封胶部31进行密封，避免待滤液由中空纤维膜3的第二端端部进入内部，保持中空纤维膜3和集液腔101的密封性。
在可选的实施例中，封胶部31的材料采用聚氨酯树脂。
如此，外部产水管路连接用于抽取滤液抽水泵，并使中空纤维膜3内部形成负压，待滤液在压力差的作用下，由中空纤维膜3外侧渗透至中空纤维膜3内部，溶剂及小分子溶质透过膜壁形成滤出液，并被抽出，而大分子溶质被截留在中空纤维膜3外侧。
结合图1和图2所示，下端盖2的下方设有曝气盘4，曝气盘4设置为与下端盖2形状对应的圆形，且曝气盘4的曝气面积能够完全覆盖下端盖2。
在具体的实施例中，下端盖2上开设有多个气泡引导口201，曝气盘4产生的气泡能够通过气泡引导口201被引导至多个中空纤维膜3之间的间隙内，使过滤膜束内部产生扰动中空纤维膜3的气泡流，从而去除中空纤维膜3表面附着的污染物，维持过滤效率。
结合图1和图2所示，下端盖2的一周设有多个曝气管5，下端盖2的外侧设有安装环21，安装环21上开设有与曝气管5数量对应的安装槽211，安装槽211沿安装环21一周均匀分布，曝气管5安装在安装槽211内，使多个曝气管5沿过滤膜束的一周成圆形均匀分布，多个曝气管5在曝气时，能够形成覆盖过滤膜束侧面一周的圆形气泡流。
进一步的，曝气管5的曝气孔孔径大于曝气盘4的曝气孔孔径，且曝气管5的曝气孔孔径至少为曝气盘4曝气孔孔径的5倍。
在曝气盘4和多个曝气管5曝气时，过滤膜束的一周能够产生的大气泡流，而曝气盘4产生的为小气泡流。
如此，由于大气泡的上浮速度大于小气泡的上浮速度，因此，大气泡流处的压力小，在压力差的作用下，过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物受到向外侧流动的引力，从而将过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物向外引出，避免污染物堆积在中空纤维膜3的顶端根部，从而维持中空纤维膜3的过滤效率。
进一步的，曝气盘4的曝气孔孔径为0.1-0.5mm，曝气管5的曝气孔孔径为0.5-4.0mm，优选曝气盘4的曝气孔孔径为0.3mm，曝气管5的曝气孔孔径为2.0mm，在保证对中空纤维膜3扰动效率的同时，使大气泡流和小气泡流之间能够产生足够的压力差，完成引流作用。
结合图1、图3和图6所示，本方案还包括与曝气管5数量相对应的控制阀6，多个曝气管5被控制阀6独立控制，通过控制阀6控制多个曝气管5间隔曝气，并控制曝气间隔的时间，使多个曝气管5曝气产生的气泡流成螺旋状上浮。
如此，控制阀6分别控制多个曝气管5间隔曝气产生的螺旋状的气泡流，螺旋状的气泡流能够对过滤膜束内的小气泡流产生横向引力，能加剧过滤膜束内小气泡流的横向湍流，从而提高清洁效果。
在优选的实施例中，控制阀6采用电磁阀。
【浸没式中空纤维膜组件的过滤方法】
本发明第二方面提出一种浸没式中空纤维膜组件的过滤方法，使用上述的浸没式中空纤维膜组件，包括以下步骤：
S1、连接管路，排水端11与外部产水管连接，曝气盘4与外部供气管连接，曝气管5通过控制阀6与外部供气管连接；
S2、过滤产水，外部产水管抽吸，利用负压使污水由中空纤维膜3外侧向中空纤维膜3内侧渗透，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被截留在中空纤维膜3外侧；
S3、曝气清理，外部供气管向曝气盘4供气，并由曝气盘4曝气，曝气盘4产生的气泡通过气泡引导口201被引导至多个中空纤维膜3之间的间隙内，产生气泡流，使过中空纤维膜3扰动，从而抖落中空纤维膜3表面的污染物；
S4、污染物引流，外部供气管向曝气管5供气，由于曝气管5的曝气孔孔径大于曝气盘4的曝气孔孔径，曝气管5曝气时，能够在过滤膜束的一周产生大气泡流，且大气泡的上浮速度大于小气泡的上浮速度，利用压力差，能够将过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物向外引流；
其中，在步骤S4中，通过控制阀6控制多个曝气管5间隔曝气，使得曝气管5产生的气泡流为螺旋状，能加剧小气泡流的横向湍流，提高清洁效果。
在具体的实施例中，一个控制阀6能够同时控制多个中空纤维膜组件中相同位置的曝气管5，既一个过滤池内的多个中空纤维膜组件均由一组控制阀6控制。
结合以上实施例，将多个中空纤维膜3成环形分布，组成环形的过滤膜束，且曝气盘4产生的气泡通过气泡引导口201被引导至多个中空纤维膜3之间的间隙内，使过滤膜束内部产生扰动中空纤维膜3的气泡流，从而去除中空纤维膜3表面附着的污染物，维持过滤效率；
过滤膜束的外侧一周分布多个曝气管5，且曝气管5的曝气孔孔径大于曝气盘4的曝气孔孔径，在曝气盘4和多个曝气管5曝气时，过滤膜束的一周能够产生的大气泡流，而曝气盘4产生的为小气泡流，由于大气泡的上浮速度大于小气泡的上浮速度，因此，大气泡流处的压力小，在压力差的作用下，过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物受到向外侧流动的引力，从而将过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物向外引出，避免污染物堆积在中空纤维膜3的顶端根部，从而维持中空纤维膜3的过滤效率；
通过设置与曝气管5数量相对应的控制阀6，通过控制阀6控制多个曝气管5沿过滤膜束的一周依次间隔曝气，使得曝气管5产生的气泡流为螺旋状，能加剧小气泡流的横向湍流，提高清洁效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (10)
1.一种浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，包括：
上端盖(1)，所述上端盖(1)设置为内部具有集液腔(101)的圆形壳体，所述上端盖(1)的顶部设有与所述集液腔(101)连通的排水端(11)；
下端盖(2)；
过滤膜束，包括多个呈环形分布中空纤维膜(3)，所述中空纤维膜(3)的第一端连接到所述上端盖(1)上，且端部延伸至所述集液腔(101)内，并与所述集液腔(101)连通，所述中空纤维膜(3)的第二端密封连接到所述下端盖(2)上；
其中，所述下端盖(2)的下方设有曝气盘(4)，所述下端盖(2)上开设有多个气泡引导口(201)，所述曝气盘(4)产生的气泡能够通过所述气泡引导口(201)被引导至多个所述中空纤维膜(3)之间的间隙内，使所述过滤膜束内部产生扰动所述中空纤维膜(3)的气泡流，用于去除表面污染物；
所述下端盖(2)的一周设有多个曝气管(5)，所述曝气管(5)的曝气孔孔径大于所述曝气盘(4)的曝气孔孔径，使所述过滤膜束的一周能够产生大气泡流，用于将所述过滤膜束内的小气泡流向外引出。
2.根据权利要求1所述的浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，包括与所述曝气管(5)数量相对应的控制阀(6)，多个所述曝气管(5)被所述控制阀(6)独立控制，通过所述控制阀(6)控制多个所述曝气管(5)间隔曝气，并在所述过滤膜束外侧形成螺旋气泡流。
3.根据权利要求1所述的浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，所述曝气管(5)的曝气孔孔径至少为所述曝气盘(4)曝气孔孔径的5倍。
4.根据权利要求1所述的浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，所述曝气盘(4)的曝气孔孔径为0.1-0.5mm，所述曝气管(5)的曝气孔孔径为0.5-4.0mm。
5.根据权利要求1所述的浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，所述上端盖(1)的底面开设有与所述中空纤维膜(3)对应的封胶通孔(102)，所述中空纤维膜(3)的第一端由所述封胶通孔(102)延伸至所述集液腔(101)内。
6.根据权利要求1所述的浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，所述下端盖(2)的顶面开设有与所述中空纤维膜(3)对应的封胶盲孔(202)，所述中空纤维膜(3)的第二端密封连接到所述封胶盲孔(202)内。
7.根据权利要求1所述的浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，所述中空纤维膜(3)的两端均设有封胶部(31)，用于密封所述中空纤维膜(3)与所述上端盖(1)、下端盖(2)连接处的间隙。
8.根据权利要求7所述的浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，所述封胶部(31)的材料采用聚氨酯树脂。
9.根据权利要求1所述的浸没式中空纤维膜组件，其特征在于，所述下端盖(2)的外侧设有安装环(21)，所述安装环(21)上开设有与所述曝气管(5)数量对应的安装槽(211)，所述曝气管(5)安装在所述安装槽(211)内。
10.一种浸没式中空纤维膜组件的过滤方法，其特征在于，使用权利要求1-9中任意一项所述的浸没式中空纤维膜组件，包括以下步骤：
步骤S1、连接管路，所述排水端(11)与外部产水管连接，所述曝气盘(4)与外部供气管连接，所述曝气管(5)通过所述控制阀(6)与外部供气管连接；
步骤S2、过滤产水，外部产水管抽吸，利用负压使污水由所述中空纤维膜(3)外侧向所述中空纤维膜(3)内侧渗透，溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液，而大分子溶质被截留在所述中空纤维膜(3)外侧；
步骤S3、曝气清理，外部供气管向所述曝气盘(4)供气，并由所述曝气盘(4)曝气，所述曝气盘(4)产生的气泡通过所述气泡引导口(201)被引导至多个所述中空纤维膜(3)之间的间隙内，产生气泡流，使所述过中空纤维膜(3)扰动，从而抖落所述中空纤维膜(3)表面的污染物；
步骤S4、污染物引流，外部供气管向所述曝气管(5)供气，由于所述曝气管(5)的曝气孔孔径大于所述曝气盘(4)的曝气孔孔径，所述曝气管(5)曝气时，能够在所述过滤膜束的一周产生大气泡流，且大气泡的上浮速度大于小气泡的上浮速度，利用压力差，能够将所述过滤膜束内的小气泡流及其裹挟的污染物向外引流；
其中，在步骤S4中，通过所述控制阀(6)控制多个所述曝气管(5)间隔曝气，使得所述曝气管(5)产生的气泡流为螺旋状，能加剧小气泡流的横向湍流，提高清洁效果。
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| CN202410250104.1A CN117959936A (zh) | 2024-03-05 | 2024-03-05 | 浸没式中空纤维膜组件及过滤方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117959936A true CN117959936A (zh) | 2024-05-03 |
Family
ID=90859532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410250104.1A Pending CN117959936A (zh) | 2024-03-05 | 2024-03-05 | 浸没式中空纤维膜组件及过滤方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
2024
- 2024-03-05 CN CN202410250104.1A patent/CN117959936A/zh active Pending
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