WO2007104208A1 - Module de membranes à fibres creuses à structure fixe - Google Patents

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WO2007104208A1
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membrane module
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Inventor
Lianggang Chen
Man Chen
Qing Chen
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Shanghai Litree Purifying Equipment Co., Ltd.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/034—Lumen open in more than two directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/14—Specific spacers

Definitions

  • the present invention relates to a filtering apparatus, and more particularly to a hollow fiber membrane module with a fixed structure. Background technique
  • Hollow fiber membranes have been widely used in water treatment, biological separation, air filtration, etc., and hollow fiber membrane modules are typically constructed by incorporating a bundle of hollow fiber membranes into a pressure-bearing casing and then the ends of the membrane bundles. The head is fixed. This manner of directly loading the film bundle into the outer casing tends to cause the fiber membrane to be knotted and turbulent.
  • the directly fixed membrane module has been improved.
  • Some of the film bundles are covered with a mesh-like protective layer, and some are divided into several bundles by a separator. These methods can all protect the film, but it is easy to cause damage to the film bundle, and it is not very A good solution to the distribution of water flow and the collection of water production often leads to the breakage of the membrane filament and the low filtration efficiency. Especially when the diameter and length of the membrane module are large, the problem is more prominent.
  • the present invention solves the problems in the prior art by using a method of adding a fixed structure to a hollow fiber membrane module.
  • the present invention provides a hollow fiber membrane module with a fixed structure comprising a pressure-bearing outer casing, a water inlet, a water inlet, a water producing port, a center tube and a hollow fiber membrane wire, the hollow fiber membrane wire, the center
  • the tube and the pressure-bearing outer casing are fixed together, the water inlet is disposed at one end of the hollow fiber membrane filament, the concentrated water outlet is disposed at the other end of the hollow fiber membrane filament, and the water producing port is disposed at the central tube One end or both ends, the side wall of the center tube is drilled with a small hole, wherein the assembly further includes at least one partition fixing ring for fixing the hollow fiber membrane wire, and the partition fixing ring is fixed at the On the central tube, the hollow fiber membrane filaments are connected in parallel by the partition fixing ring.
  • the partitioning ring when the partitioning ring is one, it is disposed in the middle of the center tube. Position; when the plurality of separation fixing rings are plural, they are equally spaced on the center tube.
  • both ends of the hollow fiber membrane filament are integrally joined to the central tube by an adhesive material and then inserted into the pressure-bearing outer casing.
  • the hollow fiber membrane filament, the central tube and the pressure-bearing outer shell are directly joined together by a bonding material.
  • the outer edge of the partitioning ring is provided with an outer ring, an inner ring is disposed therein, and a plurality of radial ribs are equidistantly disposed between the outer ring and the inner ring;
  • the hollow fiber membrane filaments and the like are installed in an annular space formed by the outer ring, the inner ring and the radial ribs of the partition fixing ring, and the hollow fiber membrane filaments are parallel to the center tube.
  • the outer ring is provided with a through hole, and the inner ring is fixed on the central tube, and the radial rib has a length of 5 mm, a width of 2 mm, and a thickness of 2 mm ;
  • the corresponding radial ribs on each of the dividing fixing rings are distributed on the same plane.
  • the outer ring is integral with the radial rib.
  • the outer ring has a plurality of split bodies respectively inserted on the radial ribs, the number of the split bodies being at least two, and at most the radial ribs The number is equal.
  • the split body is bonded to the radial ribs, or the split body is fastened to the radial ribs, and the split body can be from the radial direction Separate the ribs.
  • the present invention provides a filter comprising the above hollow fiber membrane module.
  • Figure 1 is a cross-sectional view showing a hollow fiber membrane module with a fixed structure according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 2 is a schematic view showing the structure of the partition fixing ring in the preferred embodiment. detailed description
  • the inventors of the present invention have conducted extensive and intensive research and found that by adding a fixed structure such as a partitioning ring to a hollow fiber membrane module, a reasonable structure, a water flow distribution, and a water production collection are more reasonable and efficient.
  • Figure 1 is a cross-sectional view showing a hollow fiber membrane module with a fixed structure according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the hollow fiber membrane module is a cylindrical structure.
  • the center tube 1 is also cylindrical and has an aperture 11 drilled in its outer wall.
  • the partitioning ring 2 is fixed equidistantly on the center tube 1 for separating and fixing the hollow fiber membrane wire 6.
  • the radial ribs 3 corresponding to each of the partitioning rings 2 form a plane along the axis of the center tube 1.
  • the hollow fiber membrane filament 6 is also in the form of a cylinder, placed in parallel with the central tube 1, and its end is fixed to the central tube 1.
  • These hollow fiber membrane filaments 6 are connected in parallel by partitioning the retaining rings 2.
  • the above-mentioned member consisting of the center tube 1, the hollow fiber membrane filament 6 and the partition fixing ring 2 is inserted into the pressure-receiving casing 7, and the end edge of the membrane wire and the pressure-receiving casing 7 are sealed.
  • the membrane filament end, the central tube 1 and the pressure-bearing outer casing 7 may be directly fixed together by means of a bonding material.
  • the ring when there is only one partitioning ring 2, the ring is placed in the middle of the center tube 1.
  • the working principle of the hollow fiber membrane module is as follows: When the ultrafiltration membrane is an inner pressure membrane, the raw water flows from the water inlet 8 disposed at the end of the hollow fiber membrane filament 6 , and the filtered product water passes through the center tube through the interval between the membrane bundles.
  • the through hole in 1 flows into the central pipe 1 and then flows out through the water producing port 9 at both ends of the central pipe 1; the unfiltered raw water flows through the inner wall of the membrane wire to the other end of the membrane wire 6, forming concentrated water and flowing out through the concentrated water port 10;
  • the water inlet port 9 can be disposed only at one end of the center pipe 1.
  • the ultrafiltration membrane is an external pressure membrane
  • the water inlet 8 and the concentrated water outlet 10 become water producing ports, and the water producing port 9 becomes an aeration port, and the produced water flows out from the outer walls of the membrane from 8 and 10.
  • Fig. 2 shows the structure of the partition fixing ring 2 in this embodiment.
  • the partitioning retaining ring 2 is composed of an outer ring 4, an inner ring 5, and a radial rib 3 disposed equidistantly between the two.
  • the outer ring 4 has a plurality of through holes 12, and the inner ring 5 is fixed on the center tube 1.
  • the length of the radial ribs 3 is generally 5 mm, the width is 2 mm, and the thickness is 2111111.
  • the assembly can be integrated, or the outer ring 4 can be made into a plurality of separate bodies, which are respectively inserted into the radial ribs 3.
  • the number of splits is at least two, which can be equal to the number of radial ribs 3.
  • the split body may be bonded to the radial ribs 3 or may be fastened to the radial ribs 3. If the fastening is used, the split body can also be easily removed from the radial ribs 3.
  • the hollow fiber membrane filaments are mounted in an equal amount in the annular space formed by the outer ring 4, the inner ring 5 and the radial ribs 3 of the partitioning ring.
  • Separating the retaining rings secures the bundle of membranes and separates the bundles of membranes while forming a flow path between the bundles of membranes, thereby greatly reducing the resistance of the filaments to water flow.
  • the raw water flows in from the water inlet, and the membrane wall of the hollow membrane penetrates into the hollow membrane to form the produced water, and the raw water flows to the other end of the inner wall of the membrane to form concentrated water.
  • Produced water through the above-mentioned separation ring The formed flow passage can be smoothly collected to the water production port, and the concentrated water is discharged from the concentrated water outlet, which greatly improves the working efficiency of the membrane wire.
  • the structure of the present invention can maintain the orderly arrangement and efficient working state of the membrane filament, and ensure the collection and smooth flow of the produced water.

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

带有固定结构的中空纤维膜组件 技术领域
本发明涉及一种过滤设备， 更具体地说，涉及一种带有固定结构的中空纤维膜组 件。 背景技术
中空纤维膜已被广泛的应用到水处理、 生物分离、 空气过滤等场所， 而中空纤维 膜组件典型的结构方式是将一束中空纤维膜装入到承压外壳中，然后将膜束的端头固 定。 这种直接将膜束装入外壳内的方式容易造成纤维膜打结、 紊乱。
于是， 对直接固定的膜组件进行了改进。 有的将膜束的外面套上网状保护层， 有 的用隔板将膜分成几束， 这些方法都能对膜起一定的保护作用， 但还是很容易造成对 膜束的损害， 也不能很好的解决水流的分布和产水的收集， 往往造成膜丝的断裂， 过 滤效率低。 尤其是当膜组件的直径和长度较大时， 问题更加突出。
而针对这类问题有人还提出在膜束的端部加上布水装置， 分散布水并将布水器、 膜束和外壳粘接固定在一起， 但这样仍然存在布水不均匀的情况。
因此,本领域迫切需要开发出一种结构合理、水流分布和产水收集更为合理高效、 中空膜丝利用效率提高、 且过滤效率高的中空纤维膜组件。 发明内容
本发明釆用在中空纤维膜组件中添加固定结构的方法，解决了现有技术中存在的 问题。
一方面， 本发明提供了一种带有固定结构的中空纤维膜组件， 它包括承压外壳、 进水口、 浓水口、 产水口、 中心管和中空纤维膜丝， 所述中空纤维膜丝、 中心管和承 压外壳固定在一起， 所述进水口设置在所述中空纤维膜丝的一端， 所述浓水口设置在 所述中空纤维膜丝的另一端， 所述产水口设置在所述中心管的一端或两端， 所述中心 管的侧壁上钻有小孔， 其中， 所述组件还包括至少一个分隔固定环， 用于固定所述中 空纤维膜丝， 所述分隔固定环固定在所述中心管上， 所述中空纤维膜丝通过所述分隔 固定环并联在一起。
在一个优选的实施方式中，所述分隔固定环为 1个时， 设置在所述中心管的中间 位置； 所述分隔固定环为多个时， 在所述中心管上等距离分布。
在另一个优选的实施方式中，所述中空纤维膜丝的两端通过粘接材料和所述中心 管连成一体， 然后插入在所述承压外壳内。
在另一个优选的实施方式中，所述中空纤维膜丝、中心管和承压外壳通过粘接材 料直接连成一体。
在另一个优选的实施方式中， 所述分隔固定环的外缘设有外环， 内部设有内环， 在所述外环和内环之间等距设置多个径向筋板；所述中空纤维膜丝等数量安装在所述 分隔固定环的外环、 内环和径向筋板所形成的环状空间内， 所述中空纤维膜丝与所述 中心管平行。
在另一个优选的实施方式中，所述外环上开有通孔，所述内环固定在所述中心管 上， 所述径向筋板的长度 5mm、 宽度 2mm、 厚度 2mm; 所述分隔固定环为多个 时， 每个分隔固定环上对应的径向筋板分布在同一平面上。
在另一个优选的实施方式中， 所述外环与所述径向筋板连成一体。
在另一个优选的实施方式中，所述外环有多个分体，分别插接在所述径向筋板上， 所述分体的数量最少为 2个， 最多与所述径向筋板的数量相等。
在另一个优选的实施方式中，所述分体与所述径向筋板粘接在一起，或者所述分 体与所述径向筋板扣接， 所述分体可从所述径向筋板上分开。
另一方面， 本发明提供了一种过滤器， 所述过滤器包含上述中空纤维膜组件。 附图说明
图 1是本发明的一个较佳实施方式的带有固定结构的中空纤维膜组件的剖面图。 图 2是该较佳实施方式中的分隔固定环的结构示意图。 具体实施方式
本发明的发明人在进行了广泛而深入的研究之后发现，通过釆用在中空纤维膜组 件中添加固定结构如分隔固定环的方法， 可以得到结构合理、 水流分布和产水收集更 为合理高效、 中空膜丝利用效率提高、 且过滤效率高的中空纤维膜组件。 基于上述发 现， 本发明得以完成。
下面结合附图对本发明作进一步的描述，但是应理解， 它们仅用于说明本发明而 不用于限制本发明的范围。
图 1 示出了本发明的一个较佳实施方式的带有固定结构的中空纤维膜组件的剖 面图。 如图 1所示， 所述中空纤维膜组件是一个圆柱体结构。 中心管 1也呈圆柱体， 其外壁上钻有小孔 11。 分隔固定环 2等距固定在中心管 1上， 用于分隔并固定中空 纤维膜丝 6。 每个分隔固定环 2对应的径向筋板 3沿中心管 1的轴线形成一个平面。 中空纤维膜丝 6也呈圆柱体， 与中心管 1平行放置， 其端头与中心管 1固定在一起。 这些中空纤维膜丝 6通过分隔固定环 2并联在一起。 上述由中心管 1、 中空纤维膜丝 6和分隔固定环 2组成的部件插入到承压外壳 7中， 使膜丝的端头外缘和承压外壳 7 之间密封。 在另一个实施方式中， 可以釆用粘接材料将膜丝端头、 中心管 1和承压外 壳 7直接固定为一体。 在另一个实施方式中， 当只有一个分隔固定环 2时， 将该环设 置在中心管 1的正中间。
该中空纤维膜组件工作原理如下： 当超滤膜为内压膜时， 原水从设置在中空纤维 膜丝 6—端的进水口 8流入，过滤后的产水通过膜束之间的间隔经中心管 1上的通孔 流入中心管 1内， 然后经中心管 1两端的产水口 9流出； 没有过滤的原水经膜丝内壁 流到膜丝 6的另一端， 形成浓水并经浓水口 10流出； 其中， 产水口 9可以只设置在 中心管 1的一端。 当超滤膜为外压膜时， 进水口 8和浓水口 10成为产水口， 产水口 9成为曝气口， 产水经膜外壁从 8和 10流出。
图 2示出了该实施方式中的分隔固定环 2的结构。 如图 2所示， 分隔固定环 2 由外环 4、 内环 5、 以及两者之间等距设置的径向筋板 3组成。 外环 4上开有多个通 孔 12， 内环 5固定在中心管 1上， 径向筋板 3的长度一般 5mm、 宽度 2mm、 厚 度 2111111。 在外环 4与径向筋板 3的装配上， 可以一体化装配， 也可以将外环 4制成 多个分体， 这些分体分别插接在径向筋板 3上。 分体的数量最少是 2个， 最多可与径 向筋板 3的数量相等。 分体可与径向筋板 3粘接在一起， 也可以与径向筋板 3扣接。 如采用扣接的方式， 分体也可方便地从径向筋板 3上拆卸。 中空纤维膜丝等数量地安 装在分隔固定环的外环 4、 内环 5和径向筋板 3所形成的环状空间内。
本发明的主要优点在于：
分隔固定环将膜束固定， 并将膜束相对分开， 同时在膜束之间形成流道， 从而大 大降低了膜丝对水流的阻力。原水从进水口流入， 经过中空膜丝的膜壁渗透到中空膜 丝外形成产水， 而原水流到膜丝内壁的另一端形成浓水。产水经过上述由分隔固定环 形成的流道， 可以通畅的汇集到产水口， 而浓水则从浓水口排出， 这大大提高了膜丝 的工作效率。因此当膜组件的直径和长度较大时本发明的结构仍能保持'膜丝的有序排 列和高效工作状态， 保证产水的汇集和畅通。 虽然为了清楚和理解的目的， 已对本发明进行了详细的描述，但是在阅读了本申 请说明书之后， 本领域技术人员将会明白， 在不偏离本发明的精神和实质的前提下， 可以对本发明进行各种修改和改变，这些修改和改变均落入所附权利要求书及其等价 内容所包括的范围之内。

Claims

权 利 要 求
1. 一种带有固定结构的中空纤维膜组件， 它包括承压外壳 （7) 、 进水口 （8 ) 、 浓水口 （10) 、 产水口 （9) 、 中心管 （1 ) 和中空纤维膜丝 （6) ， 所述中空纤维膜 丝 （6) 、 中心管 （1 ) 和承压外壳 （7) 固定在一起， 所述进水口 （8) 设置在所述中 空纤维膜丝（6)的一端， 所述浓水口 （10)设置在所述中空纤维膜丝（6) 的另一端， 所述产水口 （9) 设置在所述中心管 （1 ) 的一端或两端， 所述中心管 （1 ) 的侧壁上 钻有小孔 （11 ) ， 其特征在于， 所述组件还包括至少一个分隔固定环 （2) ， 用于固 定所述中空纤维膜丝 （6) ， 所述分隔固定环 （2) 固定在所述中心管 （1 ) 上， 所述 中空纤维膜丝 （6) 通过所述分隔固定环 （2) 并联在一起。
2. 根据权利要求 1 所述的中空纤维膜组件， 其特征在于， 所述分隔固定环为 1 个时， 设置在所述中心管的中间位置； 所述分隔固定环为多个时， 在所述中心管上等 距离分布。
3. 根据权利要求 1所述的中空纤维膜组件， 其特征在于， 所述中空纤维膜丝的 两端通过粘接材料和所述中心管连成一体， 然后插入在所述承压外壳内。
4. 根据权利要求 1所述的中空纤维膜组件， 其特征在于， 所述中空纤维膜丝、 中心管和承压外壳通过粘接材料直接连成一体。
5. 根据权利要求 2所述的中空纤维膜组件， 其特征在于， 所述分隔固定环的外 缘设有外环， 内部设有内环， 在所述外环和内环之间等距设置多个径向筋板； 所述中 空纤维膜丝等数量安装在所述分隔固定环的外环、内环和径向筋板所形成的环状空间 内， 所述中空纤维膜丝与所述中心管平行。
6. 根据权利要求 5所述的中空纤维膜组件， 其特征在于， 所述外环上开有通孔， 所述内环固定在所述中心管上， 所述径向筋板的长度 5mm、 宽度 2mm、 厚度 2mm; 所述分隔固定环为多个时， 每个分隔固定环上对应的径向筋板分布在同一平面 上。
7. 根据权利要求 5所述的中空纤维膜组件， 其特征在于， 所述外环与所述径向 筋板连成一体。
8. 根据权利要求 5所述的中空纤维膜组件， 其特征在于， 所述外环有多个分体, 分别插接在所述径向筋板上， 所述分体的数量最少为 2个， 最多与所述径向筋板的数 量相等。
9. 根据权利要求 8所述的中空纤维膜组件， 其特征在于， 所述分体与所述径向 筋板粘接在一起， 或者所述分体与所述径向筋板扣接， 所述分体可从所述径向筋板上 分开。
10. 一种过滤器，其特征在于， 它包含权利要求 1-9中任一项的中空纤维膜组件。
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