CN209188529U - 一种高使用寿命的超滤膜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水处理技术领域。传统超滤膜系统使用寿命较短，针对现有技术中的问题，本实用新型公开了一种高使用寿命的超滤膜系统，包括超滤膜组件、沉淀池和超滤清洗箱；超滤膜组件包括膜壳、设于膜壳两端的上端盖和下端盖、曝气膜片、支撑柱；上端盖的侧部设有净水口，净水口通过净水管连接至超滤清洗箱；下端盖的侧部设有进水口，进水口通过连接管与进水管相连；膜壳内设有集水器和分配器，集水器的中心管与顶端设有浓水口的出水管相通，浓水口通过浓水管连接至沉淀池，分配器的中心管与进水口相通；沉淀池通过清液管与超滤清洗箱相连，超滤清洗箱通过清水管与连接管相连，清水管、进水管与连接管的连接处设有双向阀。本实用新型使用寿命高。

Description

一种高使用寿命的超滤膜系统

技术领域

本实用新型涉及一种超滤膜系统，具体涉及一种高使用寿命的超滤膜系统，属于水处理技术领域。

背景技术

近些年来，随着工业化的不断发展，水污染情况愈发严重。根据世界卫生调查显示，全世界80％的疾病与生活饮用水水质不良有关。在生活水平显著提高的今天，人们对水处理的要求也越来越高，超滤是一种能将溶液进行净化和分离的膜分离技术，利用超滤膜可以使得溶液中的溶剂(如水分子)、小分子有机物透过，从而将溶液中的悬浮物、蛋白质和微生物等大分子物质截留，以达到净化和分离的目的。目前，一般采用超滤膜系统对目标水进行净水处理。

超滤膜系统通常包括用于对原水进行过滤的超滤膜组件和用于对超滤膜组件进行清洗的清洗结构，现有超滤膜系统中的超滤膜组件，如图1所示，从进水口进入的原水通常是通过位于膜壳中心位置处的中心管上的小孔进入超滤膜丝与膜壳之间，膜壳内各区间的水流常常存在分布不均匀的情况，易导致膜壳内各区间的运行负荷大小不一，拉大各区间内膜丝污染速度和污染程度的差异，增大膜丝的清洗难度，影响膜组件的平均使用寿命从而降低超滤膜系统的使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种高使用寿命的超滤膜系统，以延长超滤膜系统的使用寿命。

为实现以上技术目的，本实用新型的技术方案是：

一种高使用寿命的超滤膜系统，包括超滤膜组件、沉淀池和超滤清洗箱；所述超滤膜组件包括膜壳、上端盖、下端盖、中空纤维超滤膜丝和曝气部分；所述上端盖设于膜壳的顶端，上端盖的侧部设有净水口，所述净水口通过净水管连接至超滤清洗箱，净水管上设有净水泵；所述下端盖设于膜壳的底端，下端盖的侧部设有进水口，进水口通过连接管与进水管相连，下端盖的底部设有进气口，所述下端盖的内壁上设有环形卡槽和凹槽，其中，凹槽位于环形卡槽下方；所述膜壳内的顶端和底端分别设有集水器和分配器，所述集水器包括中心管，中心管具有呈放射状排列的多个翼，翼的内部具有液体流道，其中，液体流道的一端与中心管内腔相连通，另一端与膜壳内腔相连通；所述集水器的中心管与出水管相连通，出水管的顶端设有浓水口，浓水口通过浓水管连接至沉淀池，浓水管上设有浓水泵；所述分配器的结构与集水器相同，分配器的中心管与进水口相通；所述中空纤维超滤膜丝设于上端盖与下端盖之间且位于中心管与相邻两翼之间形成的扇形区域内，中空纤维超滤膜丝的上端与上端盖内腔相通，下端用环氧树脂封堵；所述曝气部分包括曝气膜片、支撑柱和连接头，所述曝气膜片设于下端盖内腔内且与环形卡槽卡接，曝气膜片上设有均匀分布的微孔；所述支撑柱设于下端盖内腔内且位于曝气膜片下方，支撑柱与凹槽通过过盈配合连接，支撑柱用于支撑曝气膜片；所述连接头为双外螺纹连接头，其中，连接头的上端外螺纹与设于下端盖底部的内螺纹相配合，下端外螺纹与压缩空气管道相连；所述沉淀池通过清液管与超滤清洗箱相连，所述超滤清洗箱通过清水管与连接管相连，清水管上设有清洗泵，用于将超滤清洗箱内的清水输送至进水口，清水管、进水管与连接管的连接处设有双向阀。

本实用新型超滤膜系统结构简单，使用寿命长。通过设置沉淀池和超滤清洗箱，膜组件浓水口出水经沉淀池沉淀后由清液管进入超滤清洗箱内，并和经净水管流回至超滤清洗箱的膜组件净水口出水一起作为超滤膜组件的清洗水对膜组件进行循环冲洗，可以减少清洗水用量，提高清洗效果，延长膜组件的使用寿命从而提高超滤膜系统的使用寿命；通过改进超滤膜组件的结构可以进一步提高超滤膜系统的使用寿命，其中，通过在膜壳内底端设置分配器，原水由进水口进入分配器的中心管后再分到每个翼的液体流道中，这样可以使膜组件底部的进水分布更均匀，减少沟流和纤维膜成束，大大降低过滤过程中的浓差极化现象，一方面可以使得膜组件对原水的过滤更加均匀，提高过滤效果，一方面还能改善超滤膜组件中各膜丝污染不均的情况，延缓膜组件的污染速度和使用寿命；通过在膜壳内顶端设置集水器，膜组件在清洗过程中，气水流在膜组件的顶端由集水器每个翼的的液体流道汇集到集水器的中心管后流出，不会产生气堵盲区，清洗面积更大，清洗效果更好，可以进一步提高膜组件的使用寿命；通过设置曝气膜片，利用曝气膜片上均匀分布的微孔进行曝气可以使压缩空气与进水口进水均匀混合从而提高超滤膜组件在运行过程中膜壳内空气分布的均匀性，均匀混合的气液能够在中空纤维膜之间形成均匀震荡，一方面使净水处理过程中的污染物不易在超滤膜丝表面聚集，可以进一步延缓膜丝的污染速度，另一方面使清洗过程中沉积在超滤膜丝表面的污染物易于剥落并被清洗水带走，可以进一步提高清洗效果，另外，还可以防止超滤膜组件在清洗过程中发生水锤现象，进一步延长超滤膜组件的寿命；通过设置对曝气膜片起支撑作用的支撑柱可以防止曝气膜片在停止曝气时因回弹过度而造成的损坏，延长曝气膜片的使用寿命从而提高超滤膜组件的寿命。

作为优选方案，所述超滤膜系统还包括清洗剂罐，清洗剂罐通过清洗剂管与超滤清洗箱相连通，清洗剂管上设有加药泵和流量调节阀。本实用新型通过设置清洗剂罐可以在超滤清洗箱内清洗水中加入化学清洗剂，以进一步提高对超滤膜组件的清洗效果，延长膜组件及膜系统的使用寿命。

作为优选方案，所述翼的外径与膜壳的内径相匹配，并具有用于和膜壳相粘结的外周面。如此设置可以进一步提高膜组件底部的进水的均匀性，增大膜组件的清洗面积，从而进一步提高膜组件及膜系统的使用寿命。

作为优选方案，所述中空纤维超滤膜丝通过环氧树脂封固在上端盖与下端盖之间，其中，处于上端的环氧树脂将膜壳内腔与上端盖内腔隔开，处于下端的环氧树脂将膜壳内腔与下端盖内腔隔开。

作为优选方案，所述微孔形状为S形。本实用新型通过将曝气膜片上的微孔由现有线形气孔改进为“S”形弧线气孔，一处弧线气孔破裂不会造成曝气膜片出现整体撕裂，此外，由于橡胶膜的弹性扭力作用，在气压作用下弧线微孔打开后弧线微孔的弯弧部分呈现内口大外口小的形状，能够增大微孔曝气面积，减小曝气阻力。

作为优选方案，所述曝气部分还包括逆止阀，逆止阀设于进气口处。本实用新型通过设置逆止阀可以有效防止不曝气或停止曝气时水流通过曝气膜片回流至进气管路及空压机内。

附图说明

图1是现有超滤膜组件的结构示意图；

图2是本实用新型超滤膜系统的结构示意图；

图3是本实用新型超滤膜组件的结构示意图；

图4是本实用新型中超滤膜组件的局部放大图；

图5是本实用新型中曝气膜片的结构示意图；

图6是本实用新型中集水器的结构示意图；

附图标记：

1.超滤膜组件 100.上端盖 110.净水口 200.膜壳 210.集水器 211.中心管212.翼 2121.液体流道 213.出水管 2131.浓水口 220.分配器 230.中空纤维超滤膜丝240.环氧树脂 300.下端盖 310.进水口 320.进气口 330.环形卡槽 340.凹槽 410.曝气膜片 411.微孔 420.支撑柱 430.连接头 440.逆止阀 500.连接管 510.双向阀 520.进水管 600.浓水管 610.浓水泵 620.浓水流量调节阀 7.沉淀池 800.超滤清洗箱 810.清液管 820.净水管 821.净水泵 822.净水流量调节阀 830.清水管 831.清洗泵 900.清洗剂罐 910.清洗剂管 911.加药泵 912.流量调节阀

具体实施方式

结合图1至图6，详细说明本实用新型的一个具体实施例，但不对本实用新型的权利要求做任何限定。

如图1至图6所示，一种高使用寿命的超滤膜系统，包括超滤膜组件1、沉淀池7、超滤清洗箱800、清洗剂罐900；

所述超滤膜组件1包括膜壳200、上端盖100、下端盖300、中空纤维超滤膜丝230和曝气部分；

所述上端盖100设于膜壳200的顶端，上端盖100的侧部设有净水口110；所述净水口110通过净水管820连接至超滤清洗箱800，净水管820上设有净水泵821和净水流量调节阀822，其中，净水泵821用于将净水从净水口输送至超滤清洗箱800中；所述下端盖300设于膜壳200的底端，下端盖300的侧部设有进水口310，进水口310通过连接管500与进水管520相连，下端盖300的底部设有进气口320，所述下端盖300的内壁上设有环形卡槽330和凹槽340，其中，凹槽340位于环形卡槽330下方；

所述膜壳200内的顶端和底端分别设有集水器210和分配器220，所述集水器210包括中心管211，中心管211具有呈放射状排列的多个翼212，翼212的内部具有液体流道2121，其中，液体流道2121的一端与中心管211内腔相连通，另一端与膜壳200内腔相连通；所述集水器210的中心管与出水管213相连通，出水管213的顶端设有浓水口2131，浓水口211通过浓水管600连接至沉淀池7，浓水管600上设有浓水泵610和浓水流量调节阀620，其中，浓水泵610用于将浓水从浓水口211输送至沉淀池7中，所述分配器220的结构与集水器210相同，分配器220的中心管与进水口310相通；

所述中空纤维超滤膜丝230通过环氧树脂240封固在上端盖100与下端盖300之间，且位于中心管211与相邻两翼212之间形成的扇形区域内，其中，处于上端的环氧树脂240将膜壳200内腔与上端盖100内腔隔开，处于下端的环氧树脂240将膜壳200内腔与下端盖300内腔隔开，中空纤维超滤膜丝230的上端与上端盖100内腔相通，下端用环氧树脂240封堵；

所述曝气部分包括曝气膜片410、支撑柱420、连接头430和逆止阀440，所述曝气膜片410设于下端盖300内腔内且与环形卡槽330卡接，曝气膜片410上设有均匀分布的微孔411，微孔411形状为S形；所述支撑柱420设于下端盖300内腔内且位于曝气膜片410下方，支撑柱420与凹槽340通过过盈配合连接，支撑柱420用于支撑曝气膜片410；所述连接头430为双外螺纹连接头430，其中，连接头430的上端外螺纹与设于下端盖300底部的内螺纹相配合，下端外螺纹与压缩空气管道相连；所述逆止阀440设于进气口320处，用于防止不曝气或停止曝气时水流通过曝气膜片410回流至进气管路及空压机内；

所述沉淀池7通过清液管810与超滤清洗箱800相连，所述超滤清洗箱800通过清水管830与连接管500相连，清水管830上设有清洗泵831，用于将超滤清洗箱800内的清水输送至进水口，清水管830、进水管520与连接管500的连接处设有双向阀510；

所述清洗剂罐900通过清洗剂管910与超滤清洗箱800相连通，清洗剂管910上设有加药泵911和流量调节阀912，其中，加药泵911用于将清洗剂罐900内的化学清洗剂通过清洗剂管910输送到超滤清洗箱800中，流量调节阀912用于调节流经清洗剂管910的化学清洗剂的流量。

为实现超滤膜系统的自动化操作，所述超滤膜系统还包括控制器，控制器与净水流量调节阀822、浓水流量调节阀620、流量调节阀912和双向阀510电连接。

工作原理：

利用双向阀510，将超滤膜系统调节成清洗模式，化学清洗剂在加药泵911的作用下由清洗剂罐900进入超滤清洗箱800内和超滤清洗箱800内的清洗水混合，混合后的清洗水在清洗泵831的作用下由超滤清洗箱800经清水管830进入进水口310，然后经分配器的中心管进入每个翼的液体流道后再均匀进入膜壳内对膜丝进行冲洗，一部分进水透过中空纤维超滤膜丝230成为透过液由膜丝内腔经净水口110流回至超滤清洗箱800，未透过膜丝的浓水由浓水口211排出至沉淀池7沉淀后由清水管830也进入超滤清洗箱800内，以实现对膜组件的循环冲洗。在混合清洗水进入进水口的同时压缩空气由逆止阀进入下端盖内，在曝气膜片410下方的空间内迅速扩散充满后使曝气膜片410鼓起，曝气膜片410上的微孔411在压力作用下打开，空气通过微孔411向进水中鼓出微小而均匀的气泡，从而使得空气与原水在膜组件中充分且均匀的混合，均匀混合的气液能够在中空纤维超滤膜丝230之间形成均匀震荡，使沉积在超滤膜丝表面的污染物易于剥落并被清洗水带走。

清洗完成后，利用双向阀510，将超滤膜系统调节成过滤模式继续对原水进行过滤：原水从进水口310进入分配器的中心管，进入分配器中心管的原水通过每个翼212的液体流道2121均匀进入膜壳内的中空纤维超滤膜丝之间，一部分原水透过膜丝成为透过液由膜丝内腔经净水口流回至超滤清洗箱800，未透过膜丝的浓水由浓水口2131排出至沉淀池7沉淀后由清水管830也进入超滤清洗箱内800。在进水的同时压缩空气由逆止阀进入下端盖内，在曝气膜片410下方的空间内迅速扩散充满后使曝气膜片410鼓起，曝气膜片410上的微孔411在压力作用下打开，空气通过微孔向进水中鼓出微小而均匀的气泡，从而使得空气与原水在膜组件中充分且均匀的混合，均匀混合的气液能够在中空纤维超滤膜丝之间形成均匀震荡，使净水过滤处理过程中的污染物不易在超滤膜丝表面聚集。

停止曝气时，曝气膜片410上的微孔411在回弹力作用下迅速收缩闭合以防止污水逆流渗于下端盖内，膜片紧贴在膜片支撑圆管表面，逆止阀关闭以防止污水通过曝气膜片回流至进气管路及空压机内。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型超滤膜组件结构简单，使用寿命长。其中，通过设置沉淀池和超滤清洗箱，膜组件浓水口出水经沉淀池沉淀后由清液管进入超滤清洗箱内，并和经净水管流回至超滤清洗箱的膜组件净水口出水一起作为超滤膜组件的清洗水对膜组件进行循环冲洗，可以减少清洗水用量，提高清洗效果，延长膜组件的使用寿命从而提高超滤膜系统的使用寿命；通过改进超滤膜组件的结构可以进一步提高超滤膜系统的使用寿命。

2.本实用新型通过在膜壳内底端设置分配器，原水由进水口进入分配器的中心管后再分到每个翼的液体流道中，这样可以使膜组件底部的进水分布更均匀，减少沟流和纤维膜成束，大大降低过滤过程中的浓差极化现象，一方面可以使得膜组件对原水的过滤更加均匀，提高过滤效果，一方面还能改善超滤膜组件中各膜丝污染不均的情况，延缓膜组件的污染速度和使用寿命；通过在膜壳内顶端设置集水器，膜组件在清洗过程中，气水流在膜组件的顶端由集水器每个翼的的液体流道汇集到集水器的中心管后流出，不会产生气堵盲区，清洗面积更大，清洗效果更好，可以进一步提高膜组件及膜系统的使用寿命。

3.本实用新型通过设置曝气膜片，利用曝气膜片上均匀分布的微孔进行曝气可以使压缩空气与进水口进水均匀混合从而提高超滤膜组件在运行过程中膜壳内空气分布的均匀性，均匀混合的气液能够在中空纤维膜之间形成均匀震荡，一方面使净水处理过程中的污染物不易在超滤膜丝表面聚集，可以进一步延缓膜丝的污染速度，另一方面使清洗过程中沉积在超滤膜丝表面的污染物易于剥落并被清洗水带走，可以进一步提高清洗效果，另外，还可以防止超滤膜组件在清洗过程中发生水锤现象，进一步延长超滤膜组件的寿命；通过设置对曝气膜片起支撑作用的支撑柱可以防止曝气膜片在停止曝气时因回弹过度而造成的损坏，延长曝气膜片的使用寿命从而提高超滤膜系统的寿命。

4.现有曝气膜片上的微孔均呈线形气孔，在气压作用下线孔打开后呈喇叭状，内口小外口大，容易引起气阻造成气压损失，此外，一处线孔破裂往往会造成曝气膜片整体撕裂，本实用新型通过将曝气膜片上的微孔改进为“S”形弧线气孔，一处弧线气孔破裂不会造成曝气膜片出现整体撕裂，此外，由于橡胶膜的弹性扭力作用，在气压作用下弧线微孔打开后弧线微孔的弯弧部分呈现内口大外口小的形状，微孔曝气面积增大，曝气阻力减小。

5.本实用新型通过设置逆止阀可以有效防止不曝气或停止曝气时水流通过曝气膜片回流至进气管路及空压机内。

6.本实用新型通过设置清洗剂罐可以在超滤清洗箱内清洗水中加入化学清洗剂，以进一步提高对超滤膜组件的清洗效果，延长膜组件及膜系统的使用寿命。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高使用寿命的超滤膜系统，其特征在于，一种高使用寿命的超滤膜系统，包括超滤膜组件、沉淀池和超滤清洗箱；所述超滤膜组件包括膜壳、上端盖、下端盖、中空纤维超滤膜丝和曝气部分；所述上端盖设于膜壳的顶端，上端盖的侧部设有净水口，所述净水口通过净水管连接至超滤清洗箱，净水管上设有净水泵；所述下端盖设于膜壳的底端，下端盖的侧部设有进水口，进水口通过连接管与进水管相连，下端盖的底部设有进气口，所述下端盖的内壁上设有环形卡槽和凹槽，其中，凹槽位于环形卡槽下方；所述膜壳内的顶端和底端分别设有集水器和分配器，所述集水器包括中心管，中心管具有呈放射状排列的多个翼，翼的内部具有液体流道，其中，液体流道的一端与中心管内腔相连通，另一端与膜壳内腔相连通；所述集水器的中心管与出水管相连通，出水管的顶端设有浓水口，浓水口通过浓水管连接至沉淀池，浓水管上设有浓水泵；所述分配器的结构与集水器相同，分配器的中心管与进水口相通；所述中空纤维超滤膜丝设于上端盖与下端盖之间且位于中心管与相邻两翼之间形成的扇形区域内，中空纤维超滤膜丝的上端与上端盖内腔相通，下端用环氧树脂封堵；所述曝气部分包括曝气膜片、支撑柱和连接头，所述曝气膜片设于下端盖内腔内且与环形卡槽卡接，曝气膜片上设有均匀分布的微孔；所述支撑柱设于下端盖内腔内且位于曝气膜片下方，支撑柱与凹槽通过过盈配合连接，支撑柱用于支撑曝气膜片；所述连接头为双外螺纹连接头，其中，连接头的上端外螺纹与设于下端盖底部的内螺纹相配合，下端外螺纹与压缩空气管道相连；所述沉淀池通过清液管与超滤清洗箱相连，所述超滤清洗箱通过清水管与连接管相连，清水管上设有清洗泵，用于将超滤清洗箱内的清水输送至进水口，清水管、进水管与连接管的连接处设有双向阀。

2.如权利要求1所述的一种高使用寿命的超滤膜系统，其特征在于，所述超滤膜系统还包括清洗剂罐，清洗剂罐通过清洗剂管与超滤清洗箱相连通，清洗剂管上设有加药泵和流量调节阀。

3.如权利要求1所述的一种高使用寿命的超滤膜系统，其特征在于，所述翼的外径与膜壳的内径相匹配，并具有用于和膜壳相粘结的外周面。

4.如权利要求1所述的一种高使用寿命的超滤膜系统，其特征在于，所述膜丝固定管通过环氧树脂封固在上端盖与下端盖之间，其中，处于上端的环氧树脂将膜壳内腔与上端盖内腔隔开，处于下端的环氧树脂将膜壳内腔与下端盖内腔隔开。

5.如权利要求1所述的一种高使用寿命的超滤膜系统，其特征在于，所述微孔形状为S形。

6.如权利要求1所述的一种高使用寿命的超滤膜系统，其特征在于，所述曝气部分还包括逆止阀，逆止阀设于进气口处。