一种用于水处理的免冲洗管式膜组件制造技术

一种用于水处理的免冲洗管式膜组件，它涉及一种用于水处理的免冲洗管式膜组件。本发明专利技术是要解决现有进口免冲洗DF膜直径大，壁厚，单位质量的原料制备的膜过滤面积小、膜丝充填密度低、膜孔隙率低、运行压力高，从而使能耗增加的问题。用于水处理的免冲洗管式膜组件由封头、膜管和金属卡箍组成；所述封头由水流端口、封头螺盖和密封圈组成；所述膜管由若干个芯管、封头螺筒、清水端口、膜壳筒体和管式膜丝组成。本发明专利技术可取代进口的DF膜组件，实现在废水处理与回用、物料分离和浓缩、代替传统的沉淀池或过滤池等领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水处理的免冲洗管式膜组件
本专利技术属于净水
，尤其是涉及一种用于水处理的免冲洗管式膜组件。
技术介绍
随着社会的不断发展，环境污染问题越来越受到大家的关注。工业污染、生活污水的不断排放对水资源产生了巨大的威胁，水资源短缺问题不断突出。膜处理技术作为21世纪饮用水处理的优选技术，与常规水处理技术比较，具有能耗低、分离效率高、工艺简单、无需投加添加剂、不影响人体健康等优点，在水处理、资源保护、化工分离等领域得到广泛应用。由于浓差极化和膜污染等问题的存在，导致膜的渗透通量随运行时间的延长而下降，能耗增加，严重阻碍了微孔膜(包括微滤和超滤)技术的更大规模的工业应用。由于产生膜污染的原因很多，膜污染现象比较复杂，因此没有适用于各种膜污染情况的通用的方法。在膜的应用过程中产生膜的污染是很难完全避免的，需要针对不同的膜污染情况采取相应的措施来减小膜的污染程度，使浓差极化和膜污染的影响减小到最低程度。作为膜污染的防治方法概括起来有化学方法和物理方法。化学方法中有被处理液的前处理、开发低吸附性能的膜材料、膜表面改良以及药物清洗等。物理方法有逆洗等联机清洗，操作条件的优化，利用电泳或Taylor旋涡的装置，流态控制等。国内外的研究在开发高性能膜材料方面开展了大量的研究，研发出大量的亲水性膜材料，为膜技术的发展和大规模应用起到了积极推动作用。但在使用过程中存在反复冲洗、清洗和药洗等过程，需要一定的操作周期和药剂消耗，膜冲洗过程费时、费力，还会削弱膜丝的强度和分离性能，从而影响分离效果。2003年，美国Duraflow公司JosephLander和WilliamMatheson制造出新一代的免冲洗DF膜，并开展用于废水处理领域。该膜的过滤是基于压力和速度来达到固液分离的,运行时得到20％的滤液，80％浓液实现回流，运行压力为0.35～0.42MPa，通过高速水流的剪切作用避免膜表面形成污染，从而达到免冲洗的目的。该膜具有强度高、寿命长、不需要反冲洗，只是在通量衰减到50％时进行正向清洗，清洗药剂选择低浓度硫酸或次氯酸钠，清洗后能恢复通量、清洗周期可以是1～2周到两个月等特点；与传统的分离膜相比较，可节省药剂、操作简便。已应用于废水处理和回用、取代沉降池等领域。但根据美国Duraflow提供的相关数据显示，该DF膜目前采用烧结法制备，制备的管式膜直径为2.5cm左右，壁较厚，单位质量的原料制备的膜过滤面积小、膜组件充填膜丝密度低(以最大尺寸的DF～415为例，充填面积为1.395m2，膜管材质为高密度聚乙烯，使用pH条件为7.0～12.5)。此外膜的孔隙率低、运行压力高(0.35～0.42MPa)，从而使能耗增加。经分析研究发现，高水流速度下，膜污染在水流剪切力作用下可以得到缓解，从而可以实现膜的免冲洗。但免冲洗对膜丝的要求高：强度大，在组件里保持竖直等。小尺寸的膜管可更加有效地抑制膜表面污染。而目前非溶剂相转化法制备的膜丝多为中空纤维膜难以满足要求。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有进口免冲洗DF膜直径大，壁厚，单位质量的原料制备的膜过滤面积小、膜丝充填密度低、膜孔隙率低、运行压力高，从而使能耗增加的问题，而提供一种用于水处理的免冲洗管式膜组件。本专利技术一种用于水处理的免冲洗管式膜组件由封头、膜管和金属卡箍组成；所述封头由水流端口、封头螺盖和密封圈组成；所述膜管由若干个芯管、封头螺筒、清水端口、膜壳筒体和管式膜丝组成；所述管式膜丝均匀封装在芯管内部；所述封头螺筒设置在芯管的两端，封头螺筒的内部设置有预留孔道，芯管两端的封头螺筒内的预留孔道对称设置，若干根芯管的两端均对应封装在预留孔道内；所述封头螺筒的外侧与封头螺盖对接，封头螺筒与封头螺盖之间设置有密封圈，所述封头螺筒与封头螺盖的外圆周通过金属卡箍固定；所述封头螺盖的外侧连通设置有水流端口；所述膜管设置在膜壳筒体内，所述膜壳筒体的外圆周上设置有清水端口。本专利技术的有益效果是：本专利技术与国外目前的进口DF免冲洗膜组件比较，具有以下优势：1、膜丝制备工艺简单，易于实现膜的生产。本专利技术采用低温热致相相转化法或非溶剂相转化法实现，溶液配制与纺丝工艺成熟，易于实现；而进口的DF免冲洗膜采用烧结法制备，生产效率低，膜质量不容易控制。本专利技术组件中的膜丝直径为2.0～8.0mm，远小于进口DF膜的直径(约2.5cm)，因此充填密度高，膜有效面积大，提高产水能力；同时可提高原材料制备出膜的有效过滤面积；提高原材料的利用率；此外，还可以提高膜表面附面层的湍流程度，避免污染物积累和堵塞。以最大尺寸的进口DF-415膜组件为例，充填面积为1.395m2，膜管材质为高密度聚乙烯，使用pH条件为7.0～12.5，进水率为8m3/h，出水率为1.14m3/h。本专利技术组件充填面积为5～10m2，膜管材质为聚偏氟乙烯，使用pH条件为1.0～11，处理能力：进水率为20～40m3/h，出水率为4～8m3/h。2、本专利技术免冲洗膜组件可在低压下运行，可显著降低膜在水处理和分离过程的能耗，同时降低了膜的污染程度，延长清洗时间。3、本专利技术免冲洗膜组件中由于采用低温热致相相转化法或非溶剂相转化法制备膜丝，可制备更小孔径的膜，提高膜的截留能力，进一步减轻膜污染。因此，本专利技术可取代进口的DF膜组件，实现在废水处理与回用、物料分离和浓缩、代替传统的沉淀池或过滤池等领域的应用。附图说明图1为用于水处理的免冲洗管式膜组件的结构示意图；图2为封头的分解示意图；图3为膜管的截面示意图；图4为芯管的结构示意图；图5为芯管的截面示意图。具体实施方式具体实施方式一：如图1～图5所示，本实施方式一种用于水处理的免冲洗管式膜组件由封头1、膜管2和金属卡箍3组成；所述封头1由水流端口4、封头螺盖5和密封圈6组成；所述膜管2由若干个芯管7、封头螺筒8、清水端口9、膜壳筒体10和管式膜丝11组成；所述管式膜丝11均匀封装在芯管7内部；所述封头螺筒8设置在芯管7的两端，封头螺筒8的内部设置有预留孔道，芯管7两端的封头螺筒8内的预留孔道对称设置，若干根芯管7的两端均对应封装在预留孔道内；所述封头螺筒8的外侧与封头螺盖5对接，封头螺筒8与封头螺盖5之间设置有密封圈6，所述封头螺筒8与封头螺盖5的外圆周通过金属卡箍3固定；所述封头螺盖5的外侧连通设置有水流端口4；所述膜管2设置在膜壳筒体10内，所述膜壳筒体10的外圆周上设置有清水端口9。本实施方式所述膜组件运行方式为从一侧端口进水，从另一侧端口出水，膜滤后水通过清水端口9流出，运行压力0.1～0.3MPa，安装膜面积5～10m2，处理能力：进水率为20～40m3/h，出水率为4～8m3/h。本实施方式所述封头螺筒8是PVC材质。本实施方式将芯管7封装在膜管2内是将芯管7一端涂抹PVC胶后，插入封头螺筒8的预留孔道，端口与封头螺筒8外侧平齐，固定。封头螺筒8一端全部封好后，插入涂抹好胶的膜壳筒体10，固化后，将胶涂抹到膜壳筒体10和芯管7的另一端，然后将封头螺筒8安装到膜壳筒体10和芯管7的另一端，即完成封装。本实施方式通过调整膜壳筒体10的直径，控制装填芯管的数量。本实施方式通过调整膜壳筒体10的长度，控制装填膜丝的有效面积。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述管式膜丝1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水处理的免冲洗管式膜组件，其特征在于用于水处理的免冲洗管式膜组件由封头(1)、膜管(2)和金属卡箍(3)组成；所述封头(1)由水流端口(4)、封头螺盖(5)和密封圈(6)组成；所述膜管(2)由若干个芯管(7)、封头螺筒(8)、清水端口(9)、膜壳筒体(10)和管式膜丝(11)组成；所述管式膜丝(11)均匀封装在芯管(7)内部；所述封头螺筒(8)设置在芯管(7)的两端，封头螺筒(8)的内部设置有预留孔道，芯管(7)两端的封头螺筒(8)内的预留孔道对称设置，若干根芯管(7)的两端均对应封装在预留孔道内；所述封头螺筒(8)的外侧与封头螺盖(5)对接，封头螺筒(8)与封头螺盖(5)之间设置有密封圈(6)，所述封头螺筒(8)与封头螺盖(5)的外圆周通过金属卡箍(3)固定；所述封头螺盖(5)的外侧连通设置有水流端口(4)；所述膜管(2)设置在膜壳筒体(10)内，所述膜壳筒体(10)的外圆周上设置有清水端口(9)。

【技术特征摘要】
1.一种用于水处理的免冲洗管式膜组件，其特征在于用于水处理的免冲洗管式膜组件由封头(1)、膜管(2)和金属卡箍(3)组成；所述封头(1)由水流端口(4)、封头螺盖(5)和密封圈(6)组成；所述膜管(2)由若干个芯管(7)、封头螺筒(8)、清水端口(9)、膜壳筒体(10)和管式膜丝(11)组成；所述管式膜丝(11)均匀封装在芯管(7)内部；所述封头螺筒(8)设置在芯管(7)的两端，封头螺筒(8)的内部设置有预留孔道，芯管(7)两端的封头螺筒(8)内的预留孔道对称设置，若干根芯管(7)的两端均对应封装在预留孔道内；所述封头螺筒(8)的外侧与封头螺盖(5)对接，封头螺筒(8)与封头螺盖(5)之间设置有密封圈(6)，所述封头螺筒(8)与封头螺盖(5)的外圆周通过金属卡箍(3)固定；所述封头螺盖(5)的外侧连通设置有水流端口(4)；所述膜管(2)设置在膜壳筒体(10)内，所述膜壳筒体(10)的外圆周上设置有清水端口(9)。2.根据权利要求1所述的一种用于水处理的免冲洗管式膜组件，其特征在于所述管式膜丝(11)是通过非溶剂相转化法或低温热致相转化法制备的免冲洗PVDF管式微孔膜；所述管式膜丝(11)的性能：OD/ID为2.0～8.0mm/1.4～6mm；孔隙率为70～95％；膜单丝强度大于7N；在0.1～0.3MPa下实现免冲洗运行，膜表面平均孔径控制在0.001～0.5μm；运行通量为300～2000L/m2·h，连续运行20～30天后清洗1次，经清洗后的膜通量恢复率在96％以上。3.根据权利要求2所述的一种用于水处理的免冲洗管式膜组件，其特征在于采用非溶剂相转化法制备管式膜丝具体是按以下步骤进行：一、按重量份数称取10～30份PVDF、50～100份分散介质、0.1～20份有机添加剂和0.1～10份无机添加剂；所述分散介质为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮和丙酮中的一种或其中几种的混合物；所述有机添加剂为聚乙二醇、聚丙烯腈PAN、阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、丙酮、乙醇、甘油和不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：马玉新，张军，韩帮军，贾学斌，赵文军，马维超，廉金鹏，申雯，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23