CN213725813U - 一种规整排布的帘式膜组件及制备其所用的自动灌注装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及了一种规整排布的帘式膜组件，包括集水管、若干通过软胶层规整排布的中空纤维膜片，还包括将膜片连带全部或部分软胶层灌封在集水管内的灌封层，膜片出水口端位于软胶层和灌封层之外。本实用新型还公开了一种自动灌注装置，包括两个料筒组、若干灌注执行机构，每个灌注执行机构包括两个计量装置、混合胶枪、多点注射器和灌注位移装置，两个计量装置出口均连接到混合胶枪进口，混合胶枪出口连接到多点注射器，灌注位移装置连接到多点注射器，两个计量装置的进口分别连接到两个料筒组的出口。本实用新型的一种规整排布的帘式膜组件，膜丝排布整齐，膜出水口不易堵塞；自动灌注装置效率高，灌注效果好。

Description

一种规整排布的帘式膜组件及制备其所用的自动灌注装置

技术领域

本实用新型涉及膜分离水处理技术领域，尤其涉及一种规整排布的帘式膜组件及制备其所用的自动灌注装置。

背景技术

中空纤维帘式膜生物反应器是一种由中空纤维膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以中空纤维帘式膜组件取代二沉池并在生化反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，它具有处理效率高、出水水质好、设备紧凑、占地面积小、易实现自动控制、运行管理简单等特点。现己广泛应用于市政、电力、钢铁、石化、纺织、食品等领域的污水处理。

在中空纤维帘式膜组件的制备过程中，必须将大量的中空纤维膜丝端部固定在集水管中，并灌封成组件，使得膜的外表面相对于集水管的外部完全密封，但膜的中空内孔相对于集水管的内腔是敞开的。之后，集水管再通过管路与泵连接，通过负压抽吸或压力源形成跨膜压差，实现膜分离。

现有的中空纤维帘式膜的制备方式主要是通过将捆扎成束的膜丝自然散开，再用夹具整理成片，最后灌胶封装。封装工艺程序多，包括一次封装、切头、封装盒与集水盒粘结、二次封装、加软胶。封装盒的使用降低了中空纤维膜在给水管中的装填面积。另外，这种封装方式对胶水流动性要求较高。捆扎成束状的膜丝灌胶封装易出现胶水渗透不均，流动不到位的现象。无序散开的膜束会阻碍胶水的流动，胶水注入速度慢，生产效率低。最后，膜丝夹紧成片灌胶封装时，手工辅助分散膜丝的封装方式对人工一致性要求较高，质量难保证。

现有的帘式膜及其制备方法有以下缺点：

1、膜丝无序排列，在实际使用过程中膜丝易积泥，抗污染能力低；

2、膜丝的封装工序多，生产效率低下，产品品质不稳定；

3、膜丝在灌胶封装后易出现胶水流动不均，流动不到位的现象，生产不良品率高；

4、人工成本高，生产品质无法保证。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种规整排布、灌封封装时胶水能快速流动并粘接住所有膜丝，且不堵塞中空纤维膜出水口，极大地简化灌胶封装工序，且提升膜组件的完整性和抗污染性，生产效率高的帘式膜及制备其所用的自动灌注装置。

为实现上述发明目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种规整排布的帘式膜组件，包括集水管、若干中空纤维膜片，所述中空纤维膜片通过软胶层规整排布，还包括灌封层，所述灌封层将若干中空纤维膜片连带全部或部分软胶层灌封在集水管内，中空纤维膜片出水口端位于软胶层和灌封层之外。膜丝规整排布，在使用过程中不易堆积污泥，抗污染能力强。软胶层可以让膜丝在使用过程中移动，更好地承受冲击力，不会因为冲击力让膜丝发生断裂。

作为优选，所述的灌封层分为上灌封层、下灌封层，其中上灌封层远离中空纤维膜片出水口端，上灌封层硬度小于60邵A。在软胶层高度较小，且中空纤维膜片材料为容易发生脆断的情况下，分两层灌封，既保证了下层灌封层的硬度要求，又使上灌封层硬度较小，可以让膜丝在使用过程中移动，更好地承受冲击力，不会因为冲击力让膜丝发生断裂。

作为优选，所述灌封层高度10~80mm，软胶层嵌入灌封层中深度为3~20mm，中空纤维膜片位于灌封层4之外的长度为3~20mm，中空纤维膜片出水口距离集水管底部距离2~15mm。

作为优选，灌封层材料为脲醛树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂或有机硅中的一种或两种。

作为优选，所述的中空纤维膜片由10~2000根、0.1~3m长的中空纤维膜规整排布而成，相邻两根膜丝间距0.1~10mm，中空纤维膜片堆叠层数为1~60层，软胶层高度为1~50mm，厚度为0.2-5mm，软胶层材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯嵌段弹性体、聚烯烃、聚酰胺、聚酯中的一种。

作为优选，还包括夹块，夹块夹紧在软胶层外，夹块被灌封层灌封在集水管内或独立于灌封层。在软胶层高度较小的情况下，夹块会灌封在集水管内，保证持续的定位，软胶层高度较高时，夹块可以独立于灌封层，制备完成后可取下进行循环使用。

一种规整排布的帘式膜组件的制备方法，包括如下步骤：

1）膜片装夹：将若干中空纤维膜片两端分别堆叠整齐成块状并通过夹块夹紧，中空纤维膜片已经通过软胶层凝胶规整排布，中空纤维膜片出水口向下并位于软胶层之外；通过固定夹块保证中空纤维膜片与集水管的相对位置。

2）膜片定位：使用支撑液注射装置将支撑液注入集水管管底静置流平，再缓慢将装夹好的中空纤维膜片端头塞入集水管中，静置至集水管中的支撑液高于中空纤维膜片出水口并流平，实现支撑液浸没堵孔；支撑液的使用，可以保护中空纤维膜片出水口不被灌封胶水堵塞，且使灌封胶水底部齐平。

3）膜片灌胶：使用自动灌胶装置以适宜的灌封速度注入灌封液体，然后静置流平并固化形成灌封层；胶水能快速流动并粘接住所有膜丝。

4）膜片通孔：待灌封层固化后，将集水管中的支撑液流出，使中空纤维膜片出水口露出通孔。

可以将中空纤维膜片两端分别进行上述步骤，也可以将中空纤维膜片弯成U形，两端分别向下，同时进行上述步骤。

灌封封装时胶水能快速流动并粘接住所有膜丝，且不堵塞中空纤维膜出水口，极大地简化灌胶封装工序，且提升膜组件的完整性和抗污染性。

作为优选，步骤2）中所述支撑液顶部低于软胶层下部0~50mm。

作为优选，步骤2）中所述支撑液室温粘度大于5000 mPa·s，材料为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸甲酯、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、水性聚氨酯、聚多糖、聚氧乙烯等的一种或两种的溶液。保证支撑液7不会沿中空纤维膜片爬升。

作为优选，步骤3）的灌胶过程可为上、下层两次灌胶，上层灌胶的料液硬度小于下层料液。

一种实现规整排布的帘式膜组件制备方法的自动灌注装置，包括第一料筒组、第二料筒组、若干个灌注执行机构，每个灌注执行机构包括第一计量装置、第二计量装置、混合胶枪、多点注射器和灌注位移装置，第一计量装置、第二计量装置出口均连接到混合胶枪进口，混合胶枪出口连接到多点注射器，灌注位移装置连接到多点注射器，第一计量装置、第二计量装置的进口分别连接到第一料筒组、第二料筒组的出口。

料筒用于存储料液；计量装置用于控制料液注入的速度和用量；混合胶枪用于控制灌注执行机构的开与关，并将不同计量装置提供的多组分原料混合均匀；多点注射器用于将料液分散到不同的点位，灌注位移装置可将多点注射器移动到预设的工位进行灌注。可用于支撑液和灌封液的注入。

作为优选，所述的第一料筒组、第二料筒组分别有1-2个料筒，第一料筒组的料筒均与第一计量装置连接，第二料筒组的料筒均与第二计量装置连接。设置多个料筒，可以需要时切换料筒，保证不停料。

作为优选，所述的灌注执行机构数量为1-10个。可应对需要多个同时灌注的情况。

作为优选，所述多点注射器点位数可分为2~10个，每个点位有单独的可调节流道，通过调节流道的大小实现不同的料液量分配，第一计量装置、第二计量装置可多段非等速出液。可按要求分别调节，实现液体的自流平，快速均匀。

作为优选，灌注支撑液时，第一料筒组、第二料筒组可分别注入不同粘度的支撑液；灌注灌封液时，第一料筒组、第二料筒组可分别注入灌封液的不同组分。可将使用后的支撑液继续回到料筒，形成不同粘度的支撑液循环使用。双料筒组方便双组份灌封液的使用。

本实用新型的一种规整排布的帘式膜组件，膜丝排布整齐，膜出水口不易堵塞，膜组件的完整性好，抗污染性强；所用自动灌注装置具有结构简单可控，效率高，灌注效果好的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例1一种规整排布的帘式膜组件的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1带软胶层的中空纤维膜片的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1一种规整排布的帘式膜组件的制备示意图。

图4为本实用新型实施例1自动灌注装置的结构示意图。

图5为本实用新型实施例2一种规整排布的帘式膜组件的制备示意图。

图6为本实用新型实施例3一种规整排布的帘式膜组件的制备示意图。

图中：1、集水管；2、中空纤维膜片；3、软胶层；4、灌封层； 5、夹块；6、自动灌注装置；7、支撑液； 9、第一料筒组；10、第二料筒组；11、灌注执行机构；12、第一计量装置；13、第二计量装置；14、混合胶枪；15、多点注射器；16、灌注位移装置；17、料筒；41、下灌封层；42、上灌封层。

具体实施方式

下面结合图 1-6与具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

实施例1

一种规整排布的帘式膜组件，如附图1所示，包括集水管1、若干中空纤维膜片2，如附图2所示，所述中空纤维膜片2通过软胶层3规整排布，还包括灌封层4，所述灌封层4将若干中空纤维膜片2连带部分软胶层3灌封在集水管1内，中空纤维膜片2出水口端位于软胶层3和灌封层4之外。

中空纤维膜片2选用热致相法制备的PVDF中空纤维均质膜膜丝制备，每个中空纤维膜片2由200根、直径为1.3mm，1m长的中空纤维膜丝规整排布而成，相邻两根膜丝间距0.7mm，中空纤维膜片2堆叠层数为12层，软胶层3高度为40mm，厚度为2.7mm，软胶层3材料选用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

所述灌封层4高度45mm，软胶层3嵌入灌封层4中深度为15mm，中空纤维膜片2位于灌封层4之外的长度为15mm，中空纤维膜片2出水口距离集水管1底部距离10mm。

灌封层4材料选用双组分的环氧树脂，包括环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂两种组分。

一种规整排布的帘式膜组件的制备方法，包括如下步骤：

1）膜片装夹：将若干中空纤维膜片2两端分别堆叠整齐成块状并通过夹块5夹紧，中空纤维膜片2已经通过软胶层3凝胶规整排布，中空纤维膜片2出水口向下并位于软胶层3之外，如附图3所示，夹块5位于集水管1外，将中空纤维膜片2弯成U形，两端分别向下，同时进行下述步骤；

2）膜片定位：使用自动灌注装置6将支撑液7注入集水管1管底静置流平，流平后悬浮支撑液7高25mm，再缓慢将装夹好的中空纤维膜片2端头塞入集水管1中，静置至集水管1中的支撑液7高于中空纤维膜片2出水口并流平，实现支撑液7浸没堵孔，中空纤维膜片2延伸入支撑液15mm，出水口距离集水管1底部距离10mm；

3）膜片灌胶：使用另一自动灌注装置6以适宜的灌封速度注入灌封液体，然后静置流平并固化形成灌封层4；

多点注射器15随注胶执行机构16移动至集水管1上方，自动灌注装置6中多点注射器15点位数为5个，且第一计量装置12、第二计量装置13分二段灌封速度注入环氧树脂，首段灌胶速度较快，保证灌封过程中支撑液下沉高度小于15mm，二段灌胶速度较慢保证环氧树脂不会漫出集水管1。然后恒温恒湿室中静置流平并固化形成灌封层4，灌封层4高度45mm，中空纤维膜软胶层3嵌入灌封层4中15mm，支撑液7顶部低于软胶层3下部30mm，灌封层4顶部低于夹块5底部，完成整个步骤后，夹块5可以松脱后循环使用；

4）膜片通孔：待灌封层4固化后，将集水管1中的支撑液7流出，使中空纤维膜片2出水口露出通孔。

步骤2）中所述支撑液7室温粘度大于5000 mPa·s，选用聚乙烯吡咯烷酮。

如附图4所示，一种实现规整排布的帘式膜组件制备方法的自动灌封装置6，包括第一料筒组9、第二料筒组10、两个灌注执行机构11，每个灌注执行机构11包括第一计量装置12、第二计量装置13、混合胶枪14、多点注射器15和灌注位移装置16，第一计量装置12、第二计量装置13出口均连接到混合胶枪14进口，混合胶枪14出口连接到多点注射器15，灌注位移装置16连接到多点注射器15，第一计量装置12、第二计量装置13的进口分别连接到第一料筒组9、第二料筒组10的出口。

所述的第一料筒组9、第二料筒组10分别有两个料筒17，第一料筒组9的料筒17均与第一计量装置12连接，第二料筒组10的料筒17均与第二计量装置13连接。

所述多点注射器15点位数可分为5个，每个点位有单独的可调节流道，通过调节流道的大小实现不同的料液量分配，第一计量装置12、第二计量装置13可多段非等速出液。

灌注支撑液7时，第一料筒组9、第二料筒组10分别注入不同粘度的支撑液7，其中部分支撑液7是步骤4）中使用过的支撑液7进行循环使用；灌注灌封液时，第一料筒组9、第二料筒组10分别注入环氧树脂的两种组分。

实施例2

一种规整排布的帘式膜组件、制备方法及实现该制备方法所用的自动灌注装置其他部分如实施例1所示，不同之处在于：

一种规整排布的帘式膜组件，中空纤维膜片2选用涂覆法制备的聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜丝制备，每个中空纤维膜片2由43根、直径为2mm，2m长的中空纤维膜丝规整排布而成，相邻两根膜丝间距1mm，中空纤维膜片2堆叠层数为20层，软胶层3高度为15mm，厚度为3.5mm，软胶层3材料选用苯乙烯嵌段弹性体。

如附图5所示，所述的灌封层4分为上灌封层42、下灌封层41，其中上灌封层42远离中空纤维膜片2出水口端，上灌封层42硬度约30-40邵A。下灌封层41选用双组份的聚氨酯，上灌封层42选用双组份的有机硅。上灌封层42、下灌封层41将中空纤维膜片2连带全部软胶层3灌封在集水管1内。

还包括夹块5，夹块5夹紧在软胶层3外并被上灌封层42、下灌封层41灌封在集水管1内。

下灌封层41高度30mm，软胶层3嵌入下灌封层41中深度为5mm，上灌封层42高度为15mm，软胶层3嵌入上灌封层42中深度为5mm，夹块5高度为5mm。

中空纤维膜片2位于下灌封层41灌封层4之外的长度为10mm，中空纤维膜片2出水口距离集水管1底部距离5mm。

一种规整排布的帘式膜组件的制备方法，与实施例1不同之处在于：

步骤2）中支撑液7选用聚丙烯酸钠。

步骤3）膜片灌胶：使用一个自动灌注装置6以适宜的灌封速度注入下层灌封液体聚氨酯，该自动灌注装置6的第一料筒组9、第二料筒组10分别注入聚氨酯的两种组分（主剂和固化剂），然后静置流平并固化形成下灌封层41，之后再使用一个自动灌注装置6注入有机硅，静置流平并固化形成上灌封层42，该自动灌注装置6的第一料筒组9、第二料筒组10分别注入有机硅的两种组分（主剂和固化剂）；

多点注射器15随注胶执行机构16移动至集水管1上方，自动灌胶装置8中多点注射器12点位数为5个，且第一计量装置12、第二计量装置13以固定速度注入聚氨酯，保证灌封过程中支撑液下沉高度小于10mm，然后恒温恒湿室中静置流平并固化形成下灌封层41，下灌封层41高度30mm，中空纤维膜软胶层3嵌入下灌封层41中5mm，再以固定速度注入有机硅，灌胶速度较慢保证有机硅不会漫出集水管1，然后恒温恒湿室中静置流平并固化形成上灌封层42，上灌封层42高度15mm，软胶层3嵌入上灌封层42中5mm，支撑液7顶部低于软胶层3下部25mm，夹块5灌封到集水管1内，保证膜片与集水管1的相对位置。

实施例3

一种规整排布的帘式膜组件、制备方法及实现该制备方法所用的支撑液注射装置、自动灌胶装置其他部分如实施例1所示，不同之处在于：

一种规整排布的帘式膜组件，中空纤维膜片2选用绕包法制备的聚四氟乙烯（PTFE）中空纤维膜丝制备，每个中空纤维膜片2由100根、直径为2mm，2.5m长的中空纤维膜丝规整排布而成，相邻两根膜丝间距0.5mm，中空纤维膜片2堆叠层数为9层，软胶层3高度为40mm，厚度为2.7mm，软胶层3材料选用聚乙烯。如附图6所示，灌封层4将中空纤维膜片2连带全部软胶层3灌封在集水管1内。还包括夹块5，夹块5夹紧在软胶层3外并被灌封层4灌封在集水管1内。

所述灌封层4高度35mm，软胶层3嵌入灌封层4中深度为15mm，中空纤维膜片2位于灌封层4之外的长度为10mm，中空纤维膜片2出水口距离集水管1底部距离5mm。

灌封层4材料选用双组分的环氧树脂，包括环氧树脂主剂和环氧树脂固化剂两种组分。

一种规整排布的帘式膜组件的制备方法，与实施例1不同之处在于：

步骤2）中支撑液7选用羟丙基甲基纤维素和水性聚氨酯。

步骤3）膜片灌胶：使用自动灌注装置6以适宜的灌封速度注入灌封液体，然后静置流平并固化形成灌封层4；

第一料筒组9注入环氧树脂主剂、第二料筒组10注入环氧树脂固化剂。

多点注射器12随注胶执行机构14移动至集水管1上方，自动灌注装置6中多点注射器12点位数为5个，且第一计量装置12、第二计量装置13分二段灌封速度分别注入环氧树脂主剂与环氧树脂固化剂，首段灌胶速度较快，保证灌封过程中支撑液下沉高度小于10mm，二段灌胶速度较慢保证环氧树脂不会漫出集水管1。然后恒温恒湿室中静置流平并固化形成灌封层4，灌封层4高度35mm，中空纤维膜软胶层3嵌入灌封层4中15mm，支撑液7顶部低于软胶层3下部10mm，夹块5灌封到集水管1内，保证膜片与集水管1的相对位置。

基于聚四氟乙烯（PTFE）中空纤维膜丝不易脆断的特性，灌封层4上层不需要硬度很小，可以与下层同一个硬度，将全部软胶层3连带夹块5一起灌封在内，保持稳定性。

综上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围，凡依本申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims (10)

1.一种规整排布的帘式膜组件，包括集水管（1）、若干中空纤维膜片（2），所述中空纤维膜片（2）通过软胶层（3）规整排布，其特征在于：还包括灌封层（4），所述灌封层（4）将若干中空纤维膜片（2）连带全部或部分软胶层（3）灌封在集水管（1）内，中空纤维膜片（2）出水口端位于软胶层（3）和灌封层（4）之外。

2.根据权利要求1所述的一种规整排布的帘式膜组件，其特征在于：所述的灌封层（4）分为上灌封层（42）、下灌封层（41），其中上灌封层（42）远离中空纤维膜片（2）出水口端，上灌封层（42）硬度小于60邵A。

3.根据权利要求1所述的一种规整排布的帘式膜组件，其特征在于：所述灌封层（4）高度10~80mm，软胶层（3）嵌入灌封层（4）中深度为3~20mm，中空纤维膜片（2）位于灌封层（4）之外的长度为3~20mm，中空纤维膜片（2）出水口距离集水管（1）底部距离2~15mm。

4.根据权利要求1所述的一种规整排布的帘式膜组件，其特征在于：灌封层（4）材料为脲醛树脂、聚醋酸乙烯树脂、聚丙烯酸树脂、聚氨酯、环氧树脂或有机硅中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的一种规整排布的帘式膜组件，其特征在于：所述的中空纤维膜片（2）由10~2000根、0.1~3m长的中空纤维膜规整排布而成，相邻两根膜丝间距0.1~10mm，中空纤维膜片（2）堆叠层数为1~60层，软胶层（3）高度为1~50mm，厚度为0.2-5mm，软胶层（3）材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯嵌段弹性体、聚烯烃、聚酰胺、聚酯中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种规整排布的帘式膜组件，其特征在于：还包括夹块（5），夹块（5）夹紧在软胶层（3）外，夹块（5）被灌封层（4）灌封在集水管（1）内或独立于灌封层（4）。

7.一种制备如权利要求1-6中任一种所述的规整排布的帘式膜组件的自动灌注装置，其特征在于：包括第一料筒组（9）、第二料筒组（10）、若干个灌注执行机构（11），每个灌注执行机构（11）包括第一计量装置（12）、第二计量装置（13）、混合胶枪（14）、多点注射器（15）和灌注位移装置（16），第一计量装置（12）、第二计量装置（13）出口均连接到混合胶枪（14）进口，混合胶枪（14）出口连接到多点注射器（15），灌注位移装置（16）连接到多点注射器（15），第一计量装置（12）、第二计量装置（13）的进口分别连接到第一料筒组（9）、第二料筒组（10）的出口。

8.根据权利要求7所述的自动灌注装置，其特征在于：所述的第一料筒组（9）、第二料筒组（10）分别有1-2个料筒（17），第一料筒组（9）的料筒（17）均与第一计量装置（12）连接，第二料筒组（10）的料筒（17）均与第二计量装置（13）连接，所述第一料筒组（9）、第二料筒组（10）内装不同粘度的支撑液，或灌封液的不同组分。

9.根据权利要求7所述的自动灌注装置，其特征在于：所述的灌注执行机构（11）数量为1-10个。

10.根据权利要求7所述的自动灌注装置，其特征在于：所述多点注射器（15）点位数可分为2~10个，每个点位有单独的可调节流道，通过调节流道的大小实现不同的料液量分配，第一计量装置（12）、第二计量装置（13）可多段非等速出液。

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