一种基于管状分离膜的膜组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于管状陶瓷膜元件的膜组件，包括固定架和管状膜元件，将所述管状膜元件安装在所述固定架中，所述固定架内设有进水口、水通道和连通所述水通道与管状膜的出水口，在同样空间占有率情况下，本实用新型专利技术的膜组件具有大得多的表面积；其工艺难度低，因此可较低成本地实现产业化；工程装置的占地面积小；该设备兼有斜板滑沉和微滤分离除固体粒子杂质功能，还可以附加其他功能，例如催化、杀菌等，尤其适于城市自来水厂的高效水净化工序应用。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于水处理设备，具体涉及一种基于管状分离膜的膜组件。
技术介绍
现阶段对居民饮用水的处理和供应是重大课题，例如我国从“十一五”开始的国家水处理科技专项，其中水处理改造方面的目标是将当前饮用水标准36项指标提高到新饮用水标准的106项指标。这不仅需要发展和采用各种新技术，特别还需要效率高、占地面积小和多功能的新技术。现有常规水处理工艺流程主要包括氧化絮凝、平流沉淀、斜板沉淀和快滤等步骤。 其中氧化、絮凝和沉淀等是核心工艺，但现有沉淀池技术效率低，占地面积大，而且难以改造。一种可取的方案是采用平板式陶瓷分离膜取代斜板沉淀池的斜板，通过膜分离技术可以提高单位面积的水处理量，而且可以把曝气、氧化、杀菌、过滤等多个过程同时完成，并同时去除各种固体粒子和菌体。然而，用平板式陶瓷分离膜取代斜板沉淀池的斜板具有设计缺欠和实用上的困难一方面，由于其单位体积表面积小，为了实现“斜板功能”则必须加大膜板面积且保证足够的机械强度，将增大建设投入和占地。另一方面。这种平板式膜的制造难度高，要制造大面积的高平整度陶瓷板就不容易，而要制成多孔陶瓷支撑体，再涂制和烧成细孔分离膜层，技术难度将更大和高成本，从而迄今并无商品化产品供应。可以预示， 即使形成产品，也会由于成本高、效果差而加大水厂建设成本。此外，这种简单地模仿平板式斜板的结构，实际上难以通过有效的振动或曝气技术将表面上积存的沉积物去除，从而并不便于使用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种易于制造和使用的新构型、多功能的水处理装置用膜分离组件。这种膜组件可以在自来水处理工程中作为斜板沉淀池的斜板，具有更大的单位体积表面积和使用耐久性，特别是可同时直接完全滤除水源中的泥沙颗粒、细菌和油污及其他固体物质，还可以作为载体附加其他功能，例如催化剂和除菌剂等，这就大大简化了水处理工艺，为提高水质和降低成本提供了可能。为了实现上述目的本专利技术采用如下技术方案基于管状分离膜的膜组件，包括固定架和管状膜，其特征在于将所述管状膜安装在所述固定架中，所述固定架内设有进水口、多个水通道和出水口，所述的管状膜元件之间通过水通道相互串或并联构成平板式大面积膜组件，膜组件的进水端与出水端分别接入所述的进水口、出水口。所述的基于管状分离膜的膜组件，其特征在于所述管状膜为陶瓷分离膜，是在管状多孔陶瓷支撑体的外表面上有一层或多层细孔分离膜层，在整个支撑体上附着一层除菌、催化的涂层。所述的基于管状分离膜的膜组件，其特征在于所述管状膜的横截面形状可以为圆形、椭圆形，或者两端为圆弧、中段平直的类椭圆形，或者多支圆形管构成的管束，或具有更大外表面形状的管状件。所述的基于管状分离膜的膜组件，其特征在于所述管状膜是中空纤维膜，或者是利用l_3mm的管状膜构成的组件。本技术的有益效果(1)在同样空间占有率情况下，本技术的膜组件具有大得多的表面积。对于直径等于板厚的圆管膜构成的膜组件与平板膜相比，其膜面积为平板的1.52倍，而空间占有容积比后者小18% ；(2)管状或宽度较小的扁管状支撑体和外涂分离膜的制造工艺难度低，因此可成本较低地实现产业化。另外，管状膜的力学强度比同尺寸的板状膜更大，这意味着对工艺参数和材质的要求均可以有所降低，从而具有使造价比现有膜管进一步降低的潜力；(3)所采用的管状膜比较容易制成大长度元件，实际应用时可以进一步减小工程装置的占地面积，还可附加各种现有的辅助组件以提高其分离效果和实施再生清洗等，设备适应性好；例如可以通过设计成管间留有空隙的方式提高曝气或氧化操作的作用效果。 也可以设计成不同形式的阵列，以适应不同的工艺需要。这些设计上的灵活性和方便度在后面的实施例中将进一步说明和有所体现。(4)圆管状或扁管状陶瓷膜元件的制造工艺，是先用挤压成型法制造和烧结成多孔支撑体，然后在其外表面用通常的陶瓷浆料技术涂制上一层或多层陶瓷分离膜，其顶层膜的孔径可以按去除杂质的要求加以控制。同时，这种多孔陶瓷分离膜孔径中还可以用溶液浸渍法涂制具有其他功能的表面涂层，例如杀菌功能和催化降阶有机物功能等。附图说明图1为本技术的总装图的主视图。图2为本技术的总装图的左视图。图3本技术实施例1的结构示意图。具体实施方式实施例1 基于园管状陶瓷分离膜的组件设计与加工如图3所示，直径为2r (cm)和长度为L(cm)的圆管型陶瓷分离膜元件2并列排布封接在不锈钢材的固定架条1中，架条内有水通道4和水出口 5、进水口 3，以及与其他组件组合到一起的螺孔7。圆管陶瓷分离膜元件2与固定架条1之间一般可以用粘合密封剂 (例如，环氧树脂)进行封接与密封，膜管之间可以按一定间隔d排布，作为曝气气泡的通道和便于膜管外表面集尘粒子的下滑与沉降。为了使组件结构稳定，架条1之间可以附加如图所示的拉杆式固定条6构成。多个组件单片可用通常方式组装成三维结构的分离膜组件，以获得更大的分离膜表面积。由m个η支园膜管构成的组件单片构成的三维膜组件模块，其膜表面总面积为，S = m.n. (2 π rL) (cm2)，组件片间距为D的三维组件模块的总体积为V = m(2r+D). η (2r+d). L，可以按照水处理工程设计需要选择适当S和V值的组件，从而设计选择膜管直径(r)和间隔(d)以及组件片间距离(D)。一般的，圆管状膜管采用挤压成型-烧结工艺制造，其直径可在3-15mm中变化，管的壁厚大约0. 5_2mm。直径小于3mm的单管，其机械强度较小而难以直接应用，而直径太大又会降低分离膜的空间密度，加大了成本。商品化的高分子材料制成的管状多孔膜元件，原则上也可以用于上述组件的组装，但其结构强度较小，管径也较大，可以按实际情况需要选用。实施例2采用扁管状膜元件的设计和组装图3中的圆管状膜元件完全可以用宽度为W、厚度为2r、两端为半径r的园弧状的扁管替代，扁管在构成组件片时，管间也可留有空隙以利于曝气搅动震落沉积物。这种扁管状元件的可能优点是提供了一个斜板式的滑移表面。按目前的挤压成型工艺水平，扁管的厚度最小可以4-6mm，太厚会浪费空间，宽度以20_60mm，长度以500-1500mm为宜。太短浪费膜材，太长工艺难度大。实施例3采用中空纤维陶瓷膜微管构成组件中空纤维陶瓷膜是新近发展的一种微管状陶瓷膜，是由制造高聚物中空纤维膜的所谓相转移法制造的，其外径大约为1. 5-3mm,内径为0. 8_2mm.这种微管陶瓷膜可以具有比一般管状膜管大得多的单位体积膜面积，从而具有潜力进一步减小水处理工程场地，并提高效率，降低工程造价。鉴于单支中空纤维陶瓷膜机械强度低，在构成膜组件时，把多层纤维管平铺后固定在框架内。也可以将中空纤维微管先捆扎成束，再封装到固定支架中。以这种微管束替代圆管膜构成组件片，预期可以有如下优点(1)单位空间场地可容纳更大的分离膜表面积。例如，以7支(呈梅花状截面)直径2. 3mm微管形成的管束，IOOcm长度，具有大约5000cm2的膜面积，两束就是1平米。而同样直径(6.9mm)的单管相应的只有2168cm2膜面积，且占有稍大的空间；(2)由于中空纤维膜直径小膜壁薄，具有较大的水渗透通量和较好的机械稳定性；(3)这种束状结构的长处是，待处理水中的大部分沉积物被阻隔在梅花状的外表面，因而整体上具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于管状分离膜的膜组件，包括固定架和管状膜，其特征在于将所述管状膜安装在所述固定架中，所述固定架内设有进水口、多个水通道和出水口，所述的管状膜元件之间通过水通道相互串或并联构成平板式大面积膜组件，膜组件的进水端与出水端分别接入所述的进水口、出水口。2.根据权利要求1所述的基于管状分离膜的膜组件，其特征在于所述管状膜为陶瓷分离膜，是在管状多孔陶瓷支撑体的外表面上有一层...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟广耀，
申请(专利权)人：合肥长城新元膜科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：