WO2021073349A1 - 外压式中空纤维膜组件、过滤膜组件及膜过滤模块 - Google Patents

外压式中空纤维膜组件、过滤膜组件及膜过滤模块 Download PDF

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Definitions

  • it further includes a plurality of hollow fiber membrane bundles arranged in the inner cavity of the housing; in the axial direction perpendicular to the housing, the cross section of the hollow fiber membrane bundle is circular and outer The diameter is less than 60mm.
  • the void channel 131-1 can facilitate the outflow of pollutants outside the hollow fiber membrane filaments, and avoid excessive accumulation of pollutants at the roots of the hollow fiber membrane filaments, thereby ensuring the filtration efficiency of the external pressure hollow fiber membrane module 100-1. Reduce the filtration energy consumption of the external pressure hollow fiber membrane module 100-1.
  • D1 is the width of the water collection channel
  • D2 is the width of the void channel.
  • Table 1 is based on the raw water sludge concentration of 14000mg/L, the product water flux of 30L/m2.h, the water temperature of 25°C, and the size of the end part 130-1 remains unchanged, and the water collection channel 133- Measured under the premise that the number of 1 and the number of gap channels 131-1 remain unchanged.
  • the stopper 123 is in a sealed connection with the housing 110, and the second sealing ring 125 also abuts against the outer surface of the housing 110 at the same time, so as to further improve the sealing effect between the housing 110 and the first end cover 130 .

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Abstract

本公开涉及外压式中空纤维膜组件、过滤膜组件及膜过滤模块，提供了一种外压式中空纤维膜组件，它包括：壳体，具有内腔；以及两个端头部件，分别设于所述壳体内腔的两端；所述端头部件上设有若干个沿所述壳体的轴向贯穿所述端头部件的空隙通道以及若干个相互连通的集水通道；所述空隙通道与所述集水通道交替间隔设置。还提供了过滤膜组件及膜过滤模块。

Description

外压式中空纤维膜组件、过滤膜组件及膜过滤模块 技术领域
本公开涉及膜过滤分离领域，特别是涉及一种外压式中空纤维膜组件、过滤膜组件及膜过滤模块。
背景技术
膜分离技术已广泛应用于水的净化处理或液体的过滤分离等领域。一般地，按过滤方向不同将中空纤维膜组件分为内压式和外压式两种。其中，外压式中空纤维膜组件在工作时，将原水进入压力壳体内中空纤维膜外侧后，透过中空纤维膜至中空纤维膜的内腔以形成过滤液，污染物被截留在中空纤维膜外侧，故外压式中空纤维膜组件可用于含有更高浓度污染物的原水。
然而，当外压式中空纤维膜组件在用于过滤高浓度污染物的原水时，被截留在中空纤维膜外侧的污染物容易堆积在中空纤维膜根部。故需增加外压式中空纤维膜组件的过滤耗能，以保持影响外压式中空纤维膜组件的产水。严重的，甚至减少外压式中空纤维膜组件的过滤效率。
此外，现有技术中通常在过滤膜组件的下端设置输气通道，以通过气压的方式驱使过滤后的脏污或大颗粒物质避免与过滤膜分离。然而，在组装形成包括多个过滤膜组件的膜过滤模块时，由于输气通道的设置，需设置多个与输气通道连通的输气管道，导致膜过滤模块的结构复杂，膜过滤模块空间占用较大。
发明内容
基于此，有必要提供一种可以有效改善中空纤维膜丝根部污染物堆积现象的外压式中空纤维膜组件，以及一种使得组装的膜过滤模块结构简单且空间占用小的过滤膜组件。
一方面，本公开提供了一种外压式中空纤维膜组件，包括：
壳体，具有内腔；以及
两个端头部件，分别设于所述壳体内腔的两端；所述端头部件上设有若干个沿所述壳体的轴向贯穿所述端头部件的空隙通道以及若干个相互连通的集水通道；所述空隙通道与所述集水通道交替间隔设置。
上述外压式中空纤维膜组件，两个端头部件上均设置有空隙通道，从而使得原水或曝气能够顺利的从壳体内腔排出，从而使得中空纤维膜丝外部的污染物可方便的从空隙通道流出，避免污染物在中空纤维膜丝根部过多堆积，从而在能够保证外压式中空纤维膜组件过滤效率的情况下，减少外压式中空纤维膜组件的过滤耗能。
在其中一个实施例中，在垂直于所述壳体轴向方向，所述空隙通道的延伸方向为直线，且若干个所述空隙通道相互平行。
在其中一个实施例中，还包括若干个设于所述壳体内腔的中空纤维膜束；所述中空纤维膜束的宽度小于或等于60mm。
在其中一个实施例中，所述集水通道的宽度与所述空隙通道的宽度的比值小于6。
在其中一个实施例中，还包括若干个设于所述壳体内腔的中空纤维膜束；在垂直于所述壳体的轴向方向，所述中空纤维膜束的横截面呈圆形且外径小于60mm。
在其中一个实施例中，在垂直于所述壳体轴向方向，所述空隙通道的截面呈扇形或扇环形。
在其中一个实施例中，沿所述壳体轴向方向，所述空隙通道垂直于所述壳体轴向的横截面积由外向内逐渐减小。
在其中一个实施例中，还包括与所述壳体的一端密封连接的第一端盖，所述第一端盖的靠近所述壳体内腔的一侧设有脉冲式曝气器。
在其中一个实施例中，所述脉冲式曝气器具有靠近所述端头部件的气流释放孔，且所述气流释放孔与所述脉冲式曝气器共轴线。
另一方面，本公开还提供了一种过滤装置，其包括本公开提供的外压式中空纤维膜组件。
上述过滤装置，两个端头部件上均设置有空隙通道，从而使得原水或曝气能够顺利的从壳体内腔排出，从而使得中空纤维膜丝外部的污染物可方便的从空隙通道流出，避免污染物在中空纤维膜丝根部过多堆积，从而在能够保证外压式中空纤维膜组件过滤效率的情况下，减少外压式中空纤维膜组件的过滤耗能。
另一方面，本公开还提供了一种过滤膜组件，包括：
壳体，具有内腔，以及相对的第一端和第二端；以及
第一端盖，与所述壳体的第一端密封固定连接；所述第一端盖具有与所述壳体的内腔连通且两侧开口的输气通道。
上述过滤膜组件，在组装为膜过滤模块时，相邻过滤膜组件的输气通道对接，避免为每个过滤膜组件分别设置输气管道，即使得组装的膜过滤模块结构简单且空间占用小。
在其中一个实施例中，所述第一端盖还具有与所述壳体的内腔连通且两侧开口的第一水流通道；所述第一水流通道可与另一所述过滤膜组件的水流通道对接；
所述过滤膜组件还包括与所述输气通道的开口和所述第一水流通道的开口均可拆卸连接的连接组件。
在其中一个实施例中，所述连接组件包括两个可拆卸对接的双管口卡箍半体；两个所述双管口卡箍半体对接后可围成两个管口，以分别用以与所述输气通道的开口和所述第一水流通道的开口连接。
在其中一个实施例中，所述输气通道的靠近一个所述开口的外侧壁构成第一对接段，所述输气通道的靠近另一个所述开口的外侧壁构成第二对接段。
在其中一个实施例中，还包括与所述壳体的第二端密封固定连接的第二端盖；所述第一端盖与所述壳体通过密封连接组件密封连接，及/或第二端盖与壳体通过密封连接组件密封连接；所述第一端盖和所述第二端盖均具有可套设于所述壳体上的连接段，所述连接段的外表面设有外螺纹；
所述密封连接组件包括：
螺套，套设在所述壳体上；所述螺套的内表面具有与所述第一端盖的外螺纹匹配的内螺纹以及抵接面；以及
防脱件，套设于所述壳体上的；所述防脱件的外侧面用于与所述螺套的抵接面抵接。
在其中一个实施例中，所述螺套的抵接面为锥面；所述防脱件呈环形断口状；所述防脱件的内侧面为齿面，所述防脱件的硬度大于所述壳体的硬度。
在其中一个实施例中，所述密封连接组件还包括设于所述壳体与所述第一端盖的连接段或所述第二端盖的连接段之间的第二密封圈。
在其中一个实施例中，所述密封连接组件还包括套设于所述壳体上的挡件；所述第一端盖的连接段的内表面具有第一限位面；所述挡件具有与所述第一限位面相对设置的第二限位面；所述第二限位面与所述壳体的轴向不平行，所述第二 密封圈两端分别与所述第一限位面和所述第二限位面抵接；所述挡件的远离所述第二密封圈的一端与所述防脱件抵接。
在其中一个实施例中，所述过滤膜组件还包括中空纤维膜以及与所述壳体的第二端密封固定连接的第二端盖；所述第二端盖上设有第二水流通道和净水水流通道，所述第二水流通道与所述中空纤维膜的外侧连通；所述膜过滤模块还包括与所述第二水流通道连通的增压管道，所述增压管道与所述壳体的第二端的间距大于所述净水水流通道与所述壳体的第二端的间距。
在其中一个实施例中，所述中空纤维膜是本公开提供的外压式中空纤维膜组件。
另一方面，本公开还提供了一种膜过滤模块，其包括：
本公开提供的过滤膜组件；以及
连接组件，用以实现相邻所述过滤膜组件的输气通道的开口的对接。
上述膜过滤模块，便于将相邻过滤膜组件的输气通道对接，避免为每个过滤膜组件分别设置输气管道。即使得组装的膜过滤模块结构简单且空间占用小。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的外压式中空纤维膜组件的结构示意图。
图2为图1中外压式中空纤维膜组件的部分结构示意图。
图3为图1中的端头部件的剖视图。
图4为图1中的脉冲式曝气器的结构示意图。
图5为本发明另一实施例提供的外压式中空纤维膜组件的端头部件的剖视图。
图6为本发明另一实施例提供的外压式中空纤维膜组件的结构示意图。
图7为本发明一实施例提供的过滤膜组件的结构示意图。
图8为图7中过滤膜组件的剖视图。
图9为图7中连接组件的分解结构示意图。
图10为图8中A的局部放大图。
图11为本发明一实施例提供的过滤膜组件的两个输气通道对接部分的结构示意图。
图12为本发明一实施例提供的膜过滤模块的结构示意图。
图13为图12所示膜过滤模块的一种工作方式示意图。
图14为图12所示膜过滤模块的另一种工作方式示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图4所示，本发明一实施例提供的外压式中空纤维膜组件100-1，其包括具有内腔111-1的壳体110-1、以及端头部件130-1。
具体地，端头部件130-1设于壳体110-1内腔111-1的一端。端头部件130-1上设有若干个沿壳体110-1的轴向贯穿端头部件130-1的空隙通道131-1以及若干个相互连通的集水通道133-1。空隙通道131-1与集水通道133-1交替间隔设置。其中，壳体110-1的轴向参图1中虚线所示。
可以理解的是，空隙通道131-1用于排出中空纤维膜丝外部的污染物，故空隙通道131-1的宽度，需能排出中空纤维膜丝外部的污染物。
需要说明的是，空隙通道131-1的个数为若干个，指空隙通道131-1的个数为至少两个。集水通道133-1的个数为若干个，指集水通道133-1的个数也为至少两个。
外压式中空纤维膜组件100-1中，两个端头部件130-1上均设置有空隙通道131-1，从而原水或曝气从进入壳体110-1内腔至从壳体110-1的内腔111-1排出的过程，均从内腔111-1的两端输入或排出。从而在原水或曝气在该进入壳体110-1的内腔111-1过程中或从壳体110-1内腔111-1排出过程中，避免原水或曝气被强行改变流动方向的现象，从而使得原水或曝气能够顺利的从壳体内腔排出。空隙通道131-1 可方便中空纤维膜丝外部的污染物流出，避免污染物在中空纤维膜丝根部过多堆积，从而在能够保证外压式中空纤维膜组件100-1过滤效率的情况下，减少外压式中空纤维膜组件100-1的过滤耗能。
本实施例中，两个端头部件130-1的空隙通道131-1相对设置。换言之，在垂直于壳体110-1轴向的平面，两个端头部件130-1的空隙通道131-1的投影重合。从而使得原水和曝气的输入输出更加顺畅。当然，在另外可行的实施例中，两个端头部件130-1的空隙通道131-1也可以不完全对应设置。
可以理解的是，中空纤维膜丝的内腔与集水通道133-1连通。空隙通道131-1与集水通道133-1交替间隔设置，即若干个集水通道133-1两两间隔设置。另，每个集水通道133-1对应不同的中空纤维膜束。故与每个集水通道133-1对应的中空纤维膜束独立设置。
本实施例中，端头部件130-1上设有至少两个空隙通道131-1，且空隙通道131-1与集水通道133-1间隔设置，从而增大了中空纤维膜束的裸露面积，从而在原水进入壳体110-1的内腔111-1中时，或曝气气体进入壳体110-1的内腔111-1中时，能够与中空纤维膜丝以较大的面积接触，从而更多的将中空纤维膜丝上的污染物冲输掉。
另外，本实施例中，中空纤维膜束的裸露面积增大，减小污染物附着在中空纤维膜束的外表面的厚度，从而使得污染物附着对中空纤维膜束的过滤效率的影响较低，也进而使得中空纤维膜束表面的污染物容易清理，节省外压式中空纤维膜组件100-1的清理时间，进而提高外压式中空纤维膜组件100-1的过滤效率。
可选地，端头部件130-1的材质为材料为塑胶、橡胶、不锈钢或树脂。当端头部件采用树脂材料形成时，端头部件130-1浇注成型，且同时与壳体110-1内壁和中空纤维膜丝浇注在一起，并保持中空纤维膜丝端面开口畅通。
本实施例中，外压式中空纤维膜组件100-1还包括与集水通道133-1连通的集水管150-1。中空纤维膜内腔的过滤液至少部分流至集水通道133-1内，然后排至与集水通道133-1连通的集水中心管150-1内，进而将过滤液排出。
可以理解的是，端头部件130-1上需设有与集水管150-1连接的结构，以使得集水管150-1与集水通道133-1连通。具体到本实施例中，端头部件130-1上设有与集水通道133-1连通，且与集水管150-1匹配的集水管接口135-1。沿壳体110-1的轴向，集水管接口135-1的轴线与端头部件130-1的轴线共线。当然，在另外可行的实施例中，沿壳体的轴向，集水管接口的轴线还可以偏离端头部件的轴线。
本实施例中，端头部件130-1与壳体110-1通过卡箍可拆卸装配。当然，在另外可行的实施例中，端头部件130-1与壳体110-1还可以通过粘接等方式装配连接。
本实施例中，两个端头部件130-1上均设有集水通道133-1，从而使得中空纤维膜丝内腔的过滤液能够顺利的流动至集水通道133-1内，便于过滤液的排出。具体地，在使用过程中，一般两个端头部件130-1在垂直于水平面的方向上具有高度差，从而在重力的作用下，中空纤维膜内腔的过滤液能够顺利的流动至下侧的端头部件130-1的集水通道133-1内。当然，当原水的水压高度高于上侧的端头部件130-1的集水通道133-1的净水的水压高度时，也方便中空纤维膜内腔的过滤液能够顺利的排出至上侧的端头部件130-1的集水通道133-1内。即中空纤维膜内腔的过滤液可以从两端同时排出，从而提高中空纤维膜内腔的过滤液的排出速度，进而提高外压式中空纤维膜组件100-1的过滤效率。
本实施例中，在垂直于壳体110-1轴向方向，空隙通道131-1的延伸方向为直线，且若干个空隙通道131-1相互平行。本实施例中，空隙通道131-1的延伸方向，即空隙通道131-1与集水通道133-1衔接的表面的方向，详参图2中的方向m-m。
相应的，集水通道133-1的延伸方向与空隙通道的延伸方向相同。而中空纤维膜束的结构也与集水通道133-1的结构相应设置，即中空纤维膜束的结构也沿直线延伸。
集水通道133-1两侧均设有空隙通道131-1，从而能够避免中空纤维膜束局部具有污染物堆积现象，也能对中空纤维膜束进行均匀的清洗，避免局部附着在中空纤维膜上的污染物无法被清理的现象。
本实施例中，外压式中空纤维膜组件100-1还包括若干个设于壳体110-1内腔111-1的中空纤维膜束170-1，中空纤维膜束170-1的宽度d小于或等于60mm，从而避免因中空纤维膜束170-1的宽度较大而导致污染物较多的附着在中空纤维膜束170-1表面。
可选地，集水通道133-1的宽度D1与空隙通道131-1的宽度D2的比值小于6。集水通道133-1的宽度D1大于等于中空纤维膜束170-1的宽度d，故中空纤维膜束170-1的宽度d与空隙通道131-1的宽度D2的比值小于6，从而使得体积较大的污染物能够顺利的从空隙通道131-1中通过而被排出，避免体积较大的污染物无法排出而造成空隙通道131-1被堵，导致外压式中空纤维膜组件100-1不能正常工作。另外，在对外压式中空纤维膜组件进行曝气清洗的过程中，更大的气泡也能够顺利的从空隙通道131-1中通过，从而更好地对中空纤维膜束170-1表面的脏污进行清洗。
具体地，本实施例中，集水通道133-1的宽度与空隙通道131-1的宽度的比值可以为6、5.5、5、4.5、4、3、2、1或0.5等。
以下以表1中集水通道133-1的宽度D1与空隙通道131-1的宽度D2的比值不同的外压式中空纤维膜组件100-1运行过程中的跨膜压差进行详细说明。
表1.集水通道133-1的宽度D1与空隙通道131-1的宽度D2比值不同的外压式中空纤维膜组件在运行过程中的跨膜压差
Figure PCTCN2020115881-appb-000001
其中，D1为集水通道的宽度，D2为空隙通道的宽度，详参图3。表1中的数据是在原水污泥浓度为14000mg/L、产水通量为30L/㎡.h、水温25℃的，且端头部件130-1的大小不变、集水通道133-1的个数和空隙通道131-1的个数不变的前提下测得的。
另外，若保持产水通量不变，当中空纤维膜束170-1表面污染物堆积的越来越多时，跨膜压差会变大。相应的，需要运行设备提供提更大的能耗。
根据表1中的数据可知，外压式中空纤维膜组件100-1运行时间相同的情况下，集水通道133-1的宽度D1与空隙通道131-1的宽度D2的比值越小，跨膜压差越小。即集水通道133-1的宽度D1与空隙通道131-1的宽度D2的比值越小，即中空纤维膜束170-1的外表面附着的污染物越少。进一步地，集水通道133-1的宽度D1与空隙 通道131-1的宽度D2的比值越小，集水通道133-1的宽度越小，空隙通道131-1的宽度越大。故中空纤维膜束170-1的宽度越小，空隙通道133-1的宽度越大，跨膜压差越小，中空纤维膜束170-1表面附着的污染物越少。
本实施例中，端头部件130-1上的空隙通道131-1的结构和宽度均相同。可以理解的是，在另外可行的实施例中，空隙通道的宽度也可以不同。同样的，空隙通道的结构可以不同，例如同一个端头部件上可以同时存在矩形和扇形的空隙通道。
本实施例中，外压式中空纤维膜组件100-1还包括与壳体110-1的一端密封连接的第一端盖190-1，第一端盖190-1的靠近壳体110-1内腔111-1的一侧设有脉冲式曝气器180-1。相较于传统的通过输气管直接将气流输送至壳体内腔的连续式曝气的方式，脉冲式曝气器180-1释放的气泡可直接通过空隙通道131-1进入壳体110-1的内腔111-1，从而能够更好的对中空纤维膜束170-1表面的污染物进行清洗。
另外，脉冲式曝气器180-1的气流排出呈脉冲式。具体地，脉冲式曝气器180-1在运行时连续输入气流。脉冲式曝气器180-1可将一定时间的连续气流蓄能后瞬间曝气，形成较大的气泡，从而使得排出的气流的冲击力更大，从而能够进一步更好的对中空纤维膜束170-1的表面的污染物进行清洗。
本实施例中，脉冲式曝气器180-1具有靠近端头部件130-1的气流释放孔181-1，且气流释放孔181-1与脉冲式曝气器180-1共轴线。从而，脉冲式曝气器180-1仅具有一个气流释放孔181-1，从气流释放孔181-1排出的冲击气泡更大，进而给中空纤维膜束170-1的表面一个更大的冲击力，以更好的对中空纤维膜束170-1表面的污染物进行清洗。
本实施例中，第一端盖190-1上设有用以使得脉冲式曝气器180-1输气口183-1与外界连通的开口191-1。当然，在另外可行的实施例中，若脉冲式曝气器的结构发生变化，开口还可以作为输气通道，与脉冲式曝气器的输气口连通。
可以理解的是，本实施例中，第一端盖190-1上设有用于用以向壳体110-1内腔111-1输送原水或排出浓水的水流通道193-1。脉冲式曝气器180-1的设置不能阻挡水流通道193-1与壳体110-1的内腔111-1的连通，且能使使得原水顺利输送至壳体110-1的内腔，或使得浓水顺利从水流通道193-1排出。
可以理解的是，在另外可行的实施例中，空隙通道和集水通道的结构不限于此。相应的，中空纤维膜束的结构也不限于此。例如，在一个可行的实施例中，在垂直于壳体的轴向，中空纤维膜束的横截面呈圆形，且外径小于60mm，以防止较多的污染 物附着在中空纤维膜束的表面。可选地，在垂直于壳体轴向方向，集水通道呈圆形，中空纤维膜束与集水通道呈相同的结构。当然，可以理解的是，在另外可行的实施例中，中空纤维膜束的结构也不限于与集水通道的结构相似。
以下依据表2中外压式中空纤维膜组件运行过程中的跨膜压差进行详细说明。
表2.随着运行时间的增加，不同结构的外压式中空纤维膜组件的跨膜压差
Figure PCTCN2020115881-appb-000002
需要说明的是，传统的外压式中空纤维膜组件，仅一个端头部件上设有空隙通道，且采用连续式曝气的方式。外压式中空纤维膜组件100-1中的脉冲式曝气改为连续式曝气，即去掉外压式中空纤维膜组件100-1中的脉冲式曝气器去掉，采用输气管的方式为壳体的内腔输入冲击气流，以实现中空纤维膜束170-1的冲洗。
表2中的数据是在原水污泥浓度为14000mg/L、产水通量为30L/㎡.h、持续输入空气流2m 3/h、水温25℃，且外压式中空纤维膜组件的尺寸相同的前提下测得的。
根据表2的数据：单独对比每一组数据，如第一组数据C1，可知：随着外压式中空纤维膜组件运行时间越来越久，跨膜压差相应越来越大，即中空纤维膜束表面堆积的污染物也越来越多。
对比第一组数据C1和第二组数据C2，外压式中空纤维膜组件运行时间相同的情况下，C2的跨膜压差较小。故运行相同的时间后，C2中的中空纤维膜束表面堆积 的污染物较少。由此可知，通过在两个端头部件130-1上均设置空隙通道131-1的方式，可以在排出原水的过程中，将部分污染物顺利排出，以减小污染物在中空纤维膜束表面的堆积。
对比第二组数据C2和第三组数据C3，外压式中空纤维膜组件运行时间相同的情况下，C3的跨膜压差较小。故运行相同的时间后，C3中的中空纤维膜束表面堆积的污染物较少。由此可知，在对外压式中空纤维膜组件进行清洗的过程中，利用脉冲式曝气器，可以对中空纤维膜束表面形成更大的冲击，从而对中空纤维膜束表面脏污的清洗更加干净。
可选地，在另外可行的实施例中，在垂直于壳体轴向的方向，空隙通道的截面还可呈扇形或扇环形等规则或不规则的形状，能满足污染物可从空隙通道穿过即可。
进一步地，可选地，端头部件上设有至少四个呈环形阵列分布的空隙通道，避免位于两个空隙通道之间的集水通道的宽度或对应的圆心角较大，即避免与集水通道对应的中空纤维膜束的宽度或对应的圆心角较大，从而避免中空纤维膜束的外表面沉积较多的污染物。
具体地，如图5所示，本发明另一实施例提供的外压式中空纤维膜组件中，在垂直于壳体轴向方向，空隙通道231-1的截面呈扇形。端头部件230-1道上设有六个呈环形阵列分布的空隙通道231-1，集水通道233-1的宽度D1小于60mm。
具体地，本实施例中，壳体的外径为9寸，空隙通道的圆心角a为60°。在垂直于壳体轴向方向，集水通道233-1呈矩形。
表3.随着运行时间的增加，不同宽度D1的集水通道233-1对应的外压式中空纤维膜组件的跨膜压差
Figure PCTCN2020115881-appb-000003
Figure PCTCN2020115881-appb-000004
根据表3中的数据可知，外压式中空纤维膜组件运行时间相同的情况下，集水通道233-1的宽度D1越小，跨膜压差越小。换言之，集水通道的宽度D1越小，空隙通道的截面积越大，从而能更好的减小中空纤维膜束的表面附着的污染物，即能够更好的排出壳体内腔中的污染物。
当然，在另外可行的实施例中，空隙通道的结构不限于此，还可以呈其它任何规则或不规则的形状。
同样的，空隙通道的分布也不限于此，还可以呈矩形阵列式分布等规则或不规则的分布方式。
如图6所示，本发明另一实施例提供的外压式中空纤维膜组件300-1，其中空隙通道331-1与集水通道333-1同样交替间隔设置，但是与外压式中空纤维膜组件100-1不同的是，沿壳体110-1轴向方向，空隙通道331-1垂直于壳体110-1轴向的横截面积由外向内逐渐减小。原水或曝气流经间隙通道331-1至壳体110-1内腔111-1。原水或曝气流经间隙通道331-1的过程中，由于空隙通道331-1垂直于壳体110-1轴向的横截面积由外向内逐渐减小，从而使得原水或曝气的流速增加，即增加了原水或曝气在流出间隙通道时的速度，从而增加原水或曝气对中空纤维膜束根部的冲击力。
一般的，中空纤维膜束由根部向中间，逐渐附着污染物。且中空纤维膜束的根部附着的污染物也较多。增加原水对中空纤维膜束根部的冲击力，可以有效减少附着在中空纤维膜根部的污染物。增加曝气对中空纤维膜束根部的冲击力，可以更快速的清除中空纤维膜束根部的脏污。
本发明一实施例还提供过一种过滤装置，包括本发明提供的外压式中空纤维膜组件。
上述过滤装置，两个端头部件上均设置有空隙通道，从而使得原水或曝气能够顺利的从壳体内腔排出。从而使得中空纤维膜丝外部的污染物可方便的从空隙通道流出，避免污染物在中空纤维膜丝根部过多堆积。从而在能够保证外压式中空纤维膜组件过滤效率的情况下，减少外压式中空纤维膜组件的过滤耗能。
如图7至图10所述，本发明一实施例提供的过滤膜组件100，包括壳体110以及第一端盖130。具体地，壳体110具有内腔111，以及相对的第一端113和第二端115。第一端盖130与壳体110的第一端113密封固定连接。第一端盖130具有与壳体110的内腔连通且两侧开口的输气通道131。输气通道131侧边开口，从而便于输气通道131与另一过滤膜组件100的输气通道131对接。
通过过滤膜组件100组装为膜过滤模块时，相邻过滤膜组件100的输气通道131对接，组装得到的膜过滤模块只需要设置一处输气管道即可，避免为每个过滤膜组件100分别设置输气管道，即使得组装的膜过滤模块结构简单且空间占用小。
通过过滤膜组件100组装为膜过滤模块，可将过滤膜组件100单独搬运或运输，输送至使用环境再进行组装。且通过过滤膜组件100组装为膜过滤模块，无需为每个过滤组件100分别设置输气管道，从而使得膜过滤模块的结构简单，便于输送。
相较于传统的输气通道的开口位于底侧的过滤膜组件，本实施例中，输气通道131的开口位于侧面，故在两个过滤膜组件100的输气通道对接时，操作人员可方便的观测输气通道131的开口位置。可以理解的是，在对接两个输气通道131时，操作位置也在过滤膜组件100的侧边，无需将过滤膜组件顶起或将过滤膜组件翻转即可方便的完成两个输气通道的抵接。
可以理解的是，过滤膜组件100还包括设于壳体内腔的中空纤维膜150。过滤膜组件100采用外压式过滤，输气通道131与中空纤维膜150的外侧连通。当然，在另外的实施例中，若过滤膜组件采用内压式过滤，则输气通道与中空纤维膜的内腔连通。
可以理解的是，输气通道131用以形成曝气输入通道，以对沉积在中空纤维膜150表面的脏污进行清洗。
本实施例中，输气通道131的两个开口相对设置，垂直于输气通道131的开口的两条直线共线或平行。可以理解的是，在另外可行的实施例中，输气通道131的两个开口不限于相对设置，即垂直于输气通道131的两个开口的直线还可以不平行。具体地，可以根据使用具体设置过滤膜组件100的排布方式，进而相应的设置输气通道131的开口位置。
本实施例中，第一端盖130具有壳体110的内腔111连通且两侧开口的第一水流通道133。第一水流通道133可与另一过滤膜组件100的第一水流通道133对接。同样的，在组装为膜过滤模块时，相邻过滤膜组件100的第一水流通道133对接，避免为每个过滤膜组件分别设置进水管道。即使得组装的膜过滤模块结构简单且空间占 用小。
同样的，本实施例中，过滤膜组件100采用外压式过滤，第一水流通道133与中空纤维膜150的外侧连通。当然，在另外的实施例中，若过滤膜组件采用内压式过滤，则第一水流通道133与中空纤维膜的内侧连通。
本实施例中，输气通道131与第一水流通道133平行设置。可以理解的是，在另外可行的实施例中，输气通道与水流通道还可以不平行，且输气通道与水流通道的延伸方向还可以呈非直线。
本实施例中，过滤膜组件100还包括与输气管道131的开口和第一水流通道133的开口均可拆卸连接的连接组件180。换言之，连接组件180用以实现输气通道131与另一过滤膜组件100的输气通道131的对接，以及第一水流通道133与另一过滤膜组件100的第一水流通道133的对接。通过连接组件180同时实现两个过滤膜组件的输气通道和水流通道的对应对接，从而使得两个过滤膜组件100的组装更加简单。
具体地，本实施例中，参图9，连接组件180包括两个可拆卸对接的双管口卡箍半体181。具体地，本实施例中两个双管口卡箍半体181通过的螺栓185对接。两个双管口卡箍半体181对接后围成两个管口182，分别用以与输气管道131的开口和第一水流通道133的开口连接，从而实现两个输气通道131的对接和两个第一水流通道133的对接。
本实施例中，连接组件180还包括两个第一密封圈183。两个第一密封圈183可分别设于两个双管口卡箍半体181锁紧后围成两个管口182内，且分别用以套设在两个输气通道131的对接位置的外侧壁上和两个第一水流通道133的对接位置的外侧壁上，以分别避免气流和液体的泄漏。当然，在另外可行的实施例中，实现两个输气通道131密封连接和两个第一水流通道133密封连接的方式不限于此，如密封胶密封或气流密封等。
本实施例中，第一端盖130与壳体110通过密封连接组件120密封连接。具体地，参图10，第一端盖130具有可套设于壳体110上的连接段135，连接段135的外表面设有外螺纹。具体地，密封连接组件120包括套设在壳体110上的螺套121以及套设于壳体110上的防脱件127。其中，螺套121的内表面具有与所述第一端盖130的外螺纹匹配的内螺纹以及抵接面1211。防脱件127的外侧面用于与螺套121的抵接面1211抵接。可以理解的是，防脱件127的外侧面1271为防脱件127的远离壳体110的表面。可以理解的是，螺套121的内表面与壳体110的外表面之间有第一间隙 10，从而能够使得连接段135能够位于螺套121的内表面和壳体110的外表面之间，即能够实现螺套121与连接段135的螺纹连接。故在连接第一端盖130和壳体110时，摆正第一端盖130与壳体110的相对位置，并通过旋转螺套121即可，可以有效保证第一端盖130与壳体110沿垂直于壳体110的轴向的位置，从而使得两个过滤膜组件100第一端盖130的输气通道131能够顺利对接。可以理解的是，壳体110轴向参图8中虚线所示。
通过密封连接组件120实现第一端盖130与壳体110的装配时，将第一端盖130置于合适的位置，并旋转螺套121即可，结构简单，便于操作。
本实施例中，螺套121的抵接面1211为锥面，从而便于螺套121的与抵接面1211对应的部分套设在防脱件127上。
本实施例中，防脱件127呈环形断口状，从而在防脱件127逐渐套设在防脱件127上时，能够使得防脱件127发生弹性形变而与壳体110抵接，即给壳体110一个垂直于壳体110轴向的压力，从而增大壳体110与防脱件127之间的摩擦力，进而有效防止防脱件相对壳体110沿轴向滑动。同时，防脱件127给螺套121一个垂直于壳体110轴向的力，从而增大螺套121与防脱件127的摩擦力，进而有效防止螺套121相对防脱件127沿壳体110的轴向滑动。从而，有效防止螺套121相对壳体110沿壳体110的轴向滑动，即有效防止螺套121滑脱。
本实施例中，防脱件127的内侧面为齿面，防脱件127的硬度大于壳体110的硬度。故在防脱件127与壳体110之间的压力较大时，可使得壳体110的外表面向内凹陷变形。防脱件127的内侧面的齿陷入壳体110的外表面的凹陷处，从而进一步防止防脱件127相对壳体110沿壳体110的轴向滑动。
本实施例中，密封连接组件120还包括设于壳体110与第一端盖130的连接段135之间的第二密封圈125，以实现壳体110与第一端盖130的密封，防止气流或液体泄漏。
本实施例中，密封连接组件120还包括固定套设于壳体110上的挡件123。具体地，本实施例中，第一端盖130的连接段135的内表面具有第一限位面1351；挡件123具有与第一限位面1351相对设置的第二限位面1231。第二限位面1231与壳体110的轴向不平行，从而在第一限位面1351和第二限位面1231直接或间接抵接时，第一端盖130与挡件123在沿壳体110的轴向方向相对固定，从而使得第一端盖130与壳体110在沿壳体110的轴向方向相对固定。
本实施例中，第二密封圈125两端分别与第一限位面1351和第二限位面1231抵接，从而防止第二密封圈125沿壳体110的轴向向远离挡件123的一侧滑动。进一步地，挡件123的远离第二密封圈125的一端与防脱件127抵接。即挡件123位于防脱件127与密封圈125之间，从而防止第二密封圈125沿壳体110的轴向向防脱件127的一端滑动，从而更好的限定第二密封圈125沿壳体110轴向方向的位置，从而更好的保证壳体110与第一端盖130之间的密封。
本实施例中，第一限位面1351与第二限位面1231均为平面，且与壳体110的轴向垂直。可以理解的是，在另外可行的实施例中，第一限位面和第二限位面不限于与壳体的轴向垂直，第一限位面和第二限位面与壳体的轴向不平行即可。另外，第一限位面和第二限位面也不限于平面，还可以呈曲面或折面等规则或不规则的形状。可以理解的是，当第一限位面和第二限位面呈非平面状时，第二密封圈与第一限位面和第二限位面贴合的表面也均为曲面，从而提高第二密封圈分别与第一限位面和第二限位面的密封效果，即提高壳体与第一端盖之间的密封效果。
本实施例中，第一限位面和第二限位面的形状相同。可以理解的是，在另外可行的实施例中，第一限位面和第二限位面的结构还可以不同，能分别与第二密封圈抵接即可。
本实施例中，挡件123为挡环。可以理解的是，在另外可行的实施例中，挡件123不限于挡环，能限制第二密封圈125沿壳体110轴向的位置即可。
本实施例中，挡件123的远离壳体110的第一端113一端设有螺套限位面1232，螺套121的内侧设有与螺套限位面1232匹配的挡件抵接面1212。本实施例中，螺套限位面1232为平面，且与壳体110的轴向垂直。从而也可以进一步限定挡件沿壳体110轴向的位置，从而使得挡件123能够与第二密封圈125抵接，进而更好的限定第二密封圈125沿壳体110的轴向的位置。可以理解的是，在另外可行的实施例中，螺套限位面1232不限于平面，与壳体110的轴向不垂直即可。
另外，挡件123的设置也进一步限制防脱件127沿壳体110的轴向的位置，以确保防脱件127与抵接面1211抵接，以使得螺套121能够更好的与壳体110相对固定。
本实施例中，挡件123还用以限制第一端盖130沿壳体110轴向的位置，以使得第一端盖130与壳体110组装后相对固定。另外通过挡件限制第一端盖130沿壳体110轴向的位置的过程中，第一端盖130与挡件123抵接，从而使得挡件123至少承 接部分第一端盖130施加在壳体110上的压力，进而有效减小或消除第一端盖130作用在壳体110的端部压力，避免壳体110的端部因受力较大而容易受损。
进一步地，本实施例中，挡件123上还设有与第一端盖130的连接段135的端面1353匹配的第三限位面1233，以缓解第一端盖130作用在挡件123的第二限位面1231上的压力。
当然，可以理解的是，在另外可行的实施例中，实现第一端盖与壳体在沿壳体的轴向方向相对固定的方式不限于此，例如，也可通过壳体的端面直接限制第一端盖沿壳体轴向方向的位置。
可选地，挡件123与壳体110之间密封连接，第二密封圈125还同时与壳体110的外表面抵接，以进一步提高壳体110与第一端盖130之间的密封效果。
当然，在另外可行的实施例中，壳体110与第一端盖130之间密封的方式不限于此，还可以是密封胶密封等。
本实施例中，第一端盖130的连接段135与壳体110之间有第二间隙20，挡件120位于壳体110和第一端盖130的连接段135之间的第二间隙20内。当然，在另外可行的实施例中，挡件也不限于位于第一端盖的连接段和壳体之间的第二间隙内。相应地，壳体和第一端盖的连接段之间的第二间隙也可设置较小，便于连接段能套设在壳体上即可。
本实施例中，过滤膜组件100还包括与壳体110的第二端115密封固定连接的第二端盖170。第二端盖170上设有两个水流通道171，两个水流通道均与壳体110的内腔111连通。具体地，两个水流通道171分别为第二水流通道171b和净水水流通道171a。第二水流通道171b用于输入原水、排出浓水或排出曝气，另一个水流通道171a用于排出过滤水。而过滤膜组件100为外压式，故第二水流通道171b与中空纤维膜150的外侧连通，净水水流通道171a与中空纤维膜150的内腔连通。
本实施例中，第二端盖170与壳体110的密封固定连接方式与第一端盖130与壳体110的密封固定连接方式相同，此处不再赘述。
可以理解的是，在另外可行的实施例中，两个过滤膜组件的输气通道的对接不限于通过连接组件，还可以设置连接结构仅用以实现两个过滤膜组件的输气通道的对接。
当然，在另外可行的实施例中，也可以通过设置输气通道的开口处的外侧壁的机构，直接实现两个过滤膜组件的输气通道的开口的对接。例如，通过两个输气通道 的开口处的外侧壁卡合的方式，实现两个过滤膜组件的输气通道的开口的对接。
如图11所示，为本发明另一实施例提供的两个过滤膜组件的输气通道231对接的方式。具体地，输气通道231的靠近一个开口的外侧壁构成第一对接段232，输气通道231的靠近另一开口的外侧壁构成第二对接段234。第一对接段232可固定密封套设在另一过滤膜组件的第二对接段234上。
具体地，本实施例中，第一对接段232和第二对接段234通过第三密封圈236实现密封连接。当然，在另外可行的实施例中，还可以通过其它方式实现第一对接段和第二对接段的密封连接，如密封胶密封或气流密封等。
本实施例中，第一对接段232和第二对接段234通过过盈配合的方式实现固定连接。可以理解的是，在另外可行的实施例中，第一对接段和第二对接段固定连接的方式不限于此，还可以卡接等。
如图12至图14所示，本发明一实施例提供的膜过滤模块300，包括本发明提供的过滤膜组件100。
膜过滤模块300，相邻过滤膜组件的输气通道对接，避免为每个过滤膜组件分别设置输气管道。即使得组装的膜过滤模块结构简单且空间占用小。
本实施例中，膜过滤模块300还包括与第二水流通道171b连通的增压管道310，增压管道310与壳体110的第二端115的间距大于净水水流通道171a与壳体110的第二端115的间距。一般的，在使用过程中，第二端盖170的高度高于第一端盖130的高度。故增压管道310的设置，可以增加壳体110内腔的水面高度，从而便于净水透过中空纤维膜内150，即能更好的提高膜过滤模块。
可选地，增压管道310与水流通道171a的高度差为200毫米至3000毫米。
可选地，参图13，膜过滤模块300的一种使用方式为：第一水流通道133用以构成原水输入通道和浓水排出通道，水流通道171a构成过滤水排出通道。输气通道131用以输入压缩空气，以实现对中空纤维膜的清洗。清洗完成后，可通过第一水流通道133将壳体110的内腔111内的浓水排出。
当然，当壳体110内的液位增高至增压管道310所在位置时，浓水也可以通过增压管道310排出。
可选地，参图14，过滤膜组件100的另外一种使用方式为：水流通道171b构成原水输入通道，水流通道171a构成过滤水排出通道。即原水从水流通道171b的远离增压管道310一端输入。输气通道131用以输入压缩空气，以实现对中空纤维膜的清 洗。清洗完成后，可通过第一水流通道133将壳体110的内腔111内的浓水排出。当然，当壳体110内的液位增高至增压管道310所在位置时，浓水也可以通过增压管道310排出。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (20)

  1. 一种外压式中空纤维膜组件，其特征在于，包括：
    壳体，具有内腔；以及
    两个端头部件，分别设于所述壳体内腔的两端；所述端头部件上设有若干个沿所述壳体的轴向贯穿所述端头部件的空隙通道以及若干个相互连通的集水通道；所述空隙通道与所述集水通道交替间隔设置。
  2. 根据权利要求1所述的外压式中空纤维膜组件，其特征在于，在垂直于所述壳体轴向方向，所述空隙通道的延伸方向为直线，且若干个所述空隙通道相互平行。
  3. 根据权利要求2所述的外压式中空纤维膜组件，其特征在于，还包括若干个设于所述壳体内腔的中空纤维膜束；所述中空纤维膜束的宽度小于或等于60mm。
  4. 根据权利要求2所述的外压式中空纤维膜组件，其特征在于，所述集水通道的宽度与所述空隙通道的宽度的比值小于6。
  5. 根据权利要求1所述的外压式中空纤维膜组件，其特征在于，还包括若干个设于所述壳体内腔的中空纤维膜束；在垂直于所述壳体的轴向方向，所述中空纤维膜束的横截面呈圆形且外径小于60mm。
  6. 根据权利要求1所述的外压式中空纤维膜组件，其特征在于，在垂直于所述壳体轴向方向，所述空隙通道的截面呈扇形或扇环形。
  7. 根据权利要求1所述的外压式中空纤维膜组件，其特征在于，沿所述壳体轴向方向，所述空隙通道垂直于所述壳体轴向的横截面积由外向内逐渐减小。
  8. 根据权利要求1所述的外压式中空纤维膜组件，其特征在于，还包括与所述壳体的一端密封连接的第一端盖，所述第一端盖的靠近所述壳体内腔的一侧设有脉冲式曝气器。
  9. 根据权利要求8所述的外压式中空纤维膜组件，其特征在于，所述脉冲式曝气器具有靠近所述端头部件的气流释放孔，且所述气流释放孔与所述脉冲式曝气器共轴线。
  10. 一种过滤膜组件，其特征在于，包括：
    壳体，具有内腔，以及相对的第一端和第二端；以及
    第一端盖，与所述壳体的第一端密封固定连接；所述第一端盖具有与所述壳体的内腔连通且两侧开口的输气通道。
  11. 根据权利要求10所述的过滤膜组件，其特征在于，所述第一端盖还具有与所述壳体的内腔连通且两侧开口的第一水流通道；所述第一水流通道可与另一所述过滤膜组件的水流通道对接；
    所述过滤膜组件还包括与所述输气通道的开口和所述第一水流通道的开口均可拆卸连接的连接组件。
  12. 根据权利要求11所述的过滤膜组件，其特征在于，所述连接组件包括两个可拆卸对接的双管口卡箍半体；两个所述双管口卡箍半体对接后可围成两个管口，以分别用以与所述输气通道的开口和所述第一水流通道的开口连接。
  13. 根据权利要求11所述的过滤膜组件，其特征在于，所述输气通道的靠近一个所述开口的外侧壁构成第一对接段，所述输气通道的靠近另一个所述开口的外侧壁构成第二对接段。
  14. 根据权利要求10所述的过滤膜组件，其特征在于，还包括与所述壳体的第二端密封固定连接的第二端盖；所述第一端盖与所述壳体通过密封连接组件密封连接，及/或第二端盖与壳体通过密封连接组件密封连接；所述第一端盖和所述第二端盖均具有可套设于所述壳体上的连接段，所述连接段的外表面设有外螺纹；
    所述密封连接组件包括：
    螺套，套设在所述壳体上；所述螺套的内表面具有与所述第一端盖的外螺纹匹配的内螺纹以及抵接面；以及
    防脱件，套设于所述壳体上的；所述防脱件的外侧面用于与所述螺套的抵接面抵接。
  15. 根据权利要求14所述的过滤膜组件，其特征在于，所述螺套的抵接面为锥面；所述防脱件呈环形断口状；所述防脱件的内侧面为齿面，所述防脱件的硬度大于所述壳体的硬度。
  16. 根据权利要求14所述的过滤膜组件，其特征在于，所述密封连接组件还包括设于所述壳体与所述第一端盖的连接段或所述第二端盖的连接段之间的第二密封圈。
  17. 根据权利要求14所述的过滤膜组件，其特征在于，所述密封连接组件还包括套设于所述壳体上的挡件；所述第一端盖的连接段的内表面具有第一限位面； 所述挡件具有与所述第一限位面相对设置的第二限位面；所述第二限位面与所述壳体的轴向不平行，所述第二密封圈两端分别与所述第一限位面和所述第二限位面抵接；所述挡件的远离所述第二密封圈的一端与所述防脱件抵接。
  18. 根据权利要求10所述的过滤膜组件，其特征在于，所述过滤膜组件还包括中空纤维膜以及与所述壳体的第二端密封固定连接的第二端盖；所述第二端盖上设有第二水流通道和净水水流通道，所述第二水流通道与所述中空纤维膜的外侧连通；所述膜过滤模块还包括与所述第二水流通道连通的增压管道，所述增压管道与所述壳体的第二端的间距大于所述净水水流通道与所述壳体的第二端的间距。
  19. 根据权利要求18所述的过滤膜组件，其特征在于，所述中空纤维膜是权利要求1至9任一项所述的外压式中空纤维膜组件。
  20. 一种膜过滤模块，其特征在于，包括：权利要求10至19任一项所述的过滤膜组件。
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