专利名称：导流式中空纤维膜组件及包含其的过滤设备的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理技术和膜分离技术领域，涉及一种中空纤维膜组件。更具体地说，本发明涉及一种导流式中空纤维膜组件。本发明还涉及包含该导流式中空纤维膜组件的过滤设备。
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。常见的以中空纤维膜丝为核心构成的膜组件按过滤系统结构不同分为外置式膜组件和浸入式膜组件。过滤时依靠中空纤维膜丝内外两侧的压力差使待过滤液从中空纤维膜丝内侧或外侧渗透至其外侧或内侧达到分离的目的。依过滤方向的不同又分为内压膜组件和外压膜组件，其中外压膜组件过滤时待过滤液从中空纤维膜丝外侧渗透至中空纤维膜丝内侧，再汇至集液腔输出， 悬浮颗粒或浓缩液被截留在中空纤维膜丝外侧表面。外压膜组件常用于过滤分离悬浮颗粒多、浓度高的待过滤液，大量的悬浮颗粒或浓缩液不断聚集停留在中空纤维膜丝外侧表面，造成膜组件污染过滤能力降低，为此需要经常对膜丝进行清洗。外压膜组件一般通过气、液流动擦洗中空纤维膜丝外侧表面来达到清洗的目的，擦洗气泡在膜组件内的中空纤维膜丝间窜动时会选择阻力相对较小的位置先通过，在待过滤液里的中空纤维膜丝由于其本身的柔韧性会无规则地漂移偏摆，中空纤维膜丝间的间隙也会大小不同，从而造成擦洗气泡分布不均，同时悬浮颗粒或浓缩液在中空纤维膜丝间流动时也会受其间隙影响而不能顺利有效的排走，这样造成膜组件被污染损坏，加速使用寿命的缩短。迄今为止，本领域尚未开发出一种能够有效地降低膜组件的污染，防止膜丝断裂， 延长膜组件的使用寿命的中空纤维膜组件。因此，本领域迫切需要开发出一种能够有效地降低膜组件的污染，防止膜丝断裂， 延长膜组件的使用寿命的中空纤维膜组件。
发明内容
本发明提供了一种新颖的导流式中空纤维膜组件，从而解决了现有技术中存在的问题。—方面，本发明提供了一种导流式中空纤维膜组件，它包括中空纤维膜丝、端头、 端盖、导流壳体和曝气装置，其中，所述多根中空纤维膜丝末端以树脂浇铸在端头内固定； 所述导流壳体罩在中空纤维膜丝外并与端头固定；所述导流壳体的轴向中心线位置设有与导流壳体长度不同的导流管，所述导流管在中空纤维膜丝间构成气液流动通道；所述导流管由径向筋板与导流壳体连接固定，所述径向筋板将导流壳体内的多根中空纤维膜丝分隔限位，使被分隔的中空纤维膜丝间形气液流动通道；所述曝气装置位于中空纤维膜丝的正下方，在曝气时气体擦洗中空纤维膜丝表面，并把悬浮颗粒从导流壳体周壁的通孔带出，在导流壳体外沉淀。
在一个优选的实施方式中，所述导流壳体内连接固定导流管的径向筋板的数量是至少两个，所述径向筋板将多根中空纤维膜丝等份分隔。在另一个优选的实施方式中，所述导流壳体分为周壁无孔和周壁多通孔两种结构，所述周壁无孔和周壁多通孔的导流壳体以不等个数交错串连组合构成一整体罩在中空纤维膜丝外并与端头固定。在另一个优选的实施方式中，所述膜组件的中空纤维膜丝的固定方式有以下两种中空纤维膜丝一端以树脂浇铸在端头内，另一端封闭并呈自由状散开的形式；中空纤维膜丝两端均为树脂浇铸的形式。在另一个优选的实施方式中，在导流壳体外装有压力壳体以构成外置式中空纤维膜组件，或者所述导流式中空纤维膜组件直接浸入待滤液中以构成浸入式中空纤维膜组件。另一方面，本发明提供了一种过滤设备，它包括上述导流式中空纤维膜组件。
图1是根据本发明的一个实施方式的一种导流式中空纤维膜组件的主视示意图。图2是图1所示的导流式中空纤维膜组件的纵剖示意图。图3是图1所示的导流式中空纤维膜组件的横剖示意图。图4是根据本发明的另一个实施方式的导流式中空纤维膜组件的纵剖示意图。图5是根据本发明的再一个实施方式的导流式中空纤维膜组件的纵剖示意图。图6是根据本发明的又一个实施方式的导流式中空纤维膜组件的纵剖示意图。
具体实施例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，当中空纤维膜组件采用导流壳体时，周壁无孔和周壁多通孔两种结构的导流壳体交错串连组合构成一整体，可以有效地防止气泡完全外逸而不能充分擦洗；导流壳体轴向中心线上的导流管，在曝气时，对部分气体进行分流，使部分气体直接从内向外通过筋板间的气液通道对膜丝进行擦洗，则一部分气体通过导流管顺利向上扩散到更上层进行曝气，使得曝气擦洗更均勻；中空纤维膜丝间夹杂停留的大量悬浮颗粒或浓缩液沿此气液通道流动至周壁多通孔的导流壳体迅速排走，这样就有效地降低了膜组件的污染，延长了膜组件的使用寿命；并且，导流壳体内至少两个的径向筋板将多根中空纤维膜丝等份分隔，在筋板间形成气液通道，而且这样的分隔对中空纤维膜丝起限位保护作用，能避免中空纤维膜丝在待过滤液中受擦洗曝气冲击摆动时纠结织绞，同时对中空纤维膜丝摆动的幅度、空间做一定限位，避免过度的摆动牵引至中空纤维膜丝根部长期疲劳受力而断丝损坏。基于上述发现，本发明得以完成。在本发明的一个方面，提供了一种导流式中空纤维膜组件，它包括中空纤维膜丝 1、端头2、端盖3、导流壳体4和曝气装置5，其中，多根中空纤维膜丝末端以树脂浇铸在端头内固定；导流壳体有周壁无孔和周壁多通孔两种，两种导流壳体交错串连组合后罩在中空纤维膜丝外并与端头固定；导流壳体的轴向中心线位置有与导流壳体长度不同的导流管 7，所述导流管在中空纤维膜丝间构成气液流动通道；所述导流管由径向筋板8与导流壳体连接固定，径向筋板将导流壳体内的多根中空纤维膜丝分隔限位，被分隔的中空纤维膜丝间形气液流动的通道；所述曝气装置位于中空纤维膜丝正下方，在曝气时气体擦洗膜丝表面，并把污泥从壳体周壁的通孔带出，在壳体外沉淀。在本发明中，所述导流壳体内连接固定导流管的径向筋板数量是至少两个，径向筋板将多根中空纤维膜丝等份分隔。在本发明中，所述导流壳体有周壁无孔和周壁多通孔两种结构，周壁无孔和周壁多通孔的导流壳体以不等个数交错串连组合构成一整体。在本发明中，所述膜组件的中空纤维膜丝固定方式有以下两种一端以树脂浇铸在端头内，另一端封闭并呈自由状散开的形式；以及两端均有树脂浇铸的形式。在本发明中，可以在导流壳体外装一压力壳体9以构成外置式中空纤维膜组件， 也可以直接将导流式中空纤维膜组件直接浸入待滤液中以构成浸入式中空纤维膜组件。在本发明的另一个方面，提供了一种过滤设备，它包括上述导流式中空纤维膜组件。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是根据本发明的一个实施方式的一种导流式中空纤维膜组件的主视示意图。 如图1所示，所述导流式中空纤维膜组件包括多根中空纤维膜丝、端头2、端盖3、导流壳体 4和曝气装置5。图2是图1所示的导流式中空纤维膜组件的纵剖示意图。如图2所示，中空纤维膜丝1 一端以树脂浇铸在端头2内，装配端盖3后构成集液腔，中空纤维膜丝1的另一端封闭并呈自由状散开，呈自由状散开的一端向下；周壁无孔和周壁多通孔两种结构串连组合的导流壳体4罩在中空纤维膜丝1外，导流壳体4与端头2固定，导流壳体4内轴向中心线位置有导流管7，径向筋板8将导流管7与导流壳体4连接固定，至少是两个的径向筋板8 将多根中空纤维膜丝1分隔，导流管7和径向筋板8与中空纤维膜丝1之间的间隙构成气液流动的通道；当膜组件曝气时，曝气装置5逸出的气体在导流壳体4内一部分沿径向筋板 8由内向外逐渐扩散，一部分经导流管7分流到上一级；气泡不断上逸擦洗着中空纤维膜丝 1，中空纤维膜丝1之间夹杂停留的大量悬浮颗粒或浓缩液沿此气液通道流动至周壁多通孔的导流壳体迅速排走。图3是图1所示的导流式中空纤维膜组件的横剖示意图。如图3所示，至少是两个的径向筋板8将多根中空纤维膜丝1分隔，导流管7和径向筋板8与中空纤维膜丝1之间的间隙构成气液流动的通道。图4是根据本发明的另一个实施方式的导流式中空纤维膜组件的纵剖示意图。如图4所示，所述导流式中空纤维膜组件包括多根中空纤维膜丝1、端头2、端盖3、导流壳体 4和曝气装置，其中，中空纤维膜丝1 一端以树脂浇铸在端头2内，装配端盖3后构成集液腔，集液腔位于下部，中空纤维膜丝1的另一端封闭并呈自由状散开，呈自由状散开的一端向上；周壁无孔和周壁多通孔两种结构串连组合的导流壳体4罩在中空纤维膜丝1外，导流壳体4与端头2固定，导流壳体4内轴向中心线位置有导流管7，径向筋板8将导流管7与导流壳体4连接固定，至少是两个的径向筋板8将多根中空纤维膜丝1分隔，导流管7和径向筋板8与中空纤维膜丝1之间的间隙构成气液流动的通道；并且在端盖3上留有曝气通道6。
图5是根据本发明的再一个实施方式的导流式中空纤维膜组件的纵剖示意图。如图5所示，所述导流式中空纤维膜组件包括多根中空纤维膜丝1、端头2、端盖3、导流壳体4 和曝气装置，其中，中空纤维膜丝1上下两端均有树脂浇铸，上端装配端盖3后构成集液腔； 周壁无孔和周壁多通孔两种结构串连组合的导流壳体4罩在中空纤维膜丝1外，导流壳体 4与端头2固定，导流壳体4内轴向中心线位置有导流管7，径向筋板8将导流管7与导流壳体4连接固定，至少是两个的径向筋板8将多根中空纤维膜丝1分隔，导流管7和径向筋板8与中空纤维膜丝1之间的间隙构成气液流动的通道；并且在膜组件底部留有曝气通道 6。图6是根据本发明的又一个实施方式的导流式中空纤维膜组件的纵剖示意图。如图6所示，所述导流式中空纤维膜组件包括多根中空纤维膜丝1、端头2、端盖3、导流壳体4 和曝气装置，其中，中空纤维膜丝1 一端以树脂浇铸在端头2内，装配端盖3后构成集液腔， 中空纤维膜丝1的另一端封闭并呈自由状散开，呈自由状散开的一端向上；周壁无孔和周壁多通孔两种结构串连组合的导流壳体4罩在中空纤维膜丝1外，导流壳体4与端头2固定，导流壳体4内轴向中心线位置有导流管7，径向筋板8将导流管7与导流壳体4连接固定，至少是两个的径向筋板8将多根中空纤维膜丝1分隔，导流管7和径向筋板8与中空纤维膜丝1之间的间隙构成气液流动的通道；并且在导流壳体4外增加一压力壳体9以构成外置式膜组件，压力壳体9与端头2密封装配，压力壳体9底部有至少一个接口 10用于进待滤液及擦洗气，压力壳体9侧壁有至少一个接口 11用于排气和排悬浮颗粒或浓缩液。本发明的主要优点在于本发明的导流式中空纤维膜组件能够有效地降低膜组件的污染，防止膜丝断裂， 延长膜组件的使用寿命。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。
权利要求
1.一种导流式中空纤维膜组件，它包括中空纤维膜丝(1)、端头O)、端盖(3)、导流壳体(4)和曝气装置(5)，其特征在于所述多根中空纤维膜丝末端以树脂浇铸在端头内固定；所述导流壳体罩在中空纤维膜丝外并与端头固定；所述导流壳体的轴向中心线位置设有与导流壳体长度不同的导流管(7)，所述导流管在中空纤维膜丝间构成气液流动通道； 所述导流管由径向筋板( 与导流壳体连接固定，所述径向筋板将导流壳体内的多根中空纤维膜丝分隔限位，使被分隔的中空纤维膜丝间形气液流动通道；所述曝气装置位于中空纤维膜丝的正下方，在曝气时气体擦洗中空纤维膜丝表面，并把悬浮颗粒从导流壳体周壁的通孔带出，在导流壳体外沉淀。
2.根据权利要求1所述的导流式中空纤维膜组件，其特征在于所述导流壳体内连接固定导流管的径向筋板的数量是至少两个，所述径向筋板将多根中空纤维膜丝等份分隔。
3.根据权利要求1所述的导流式中空纤维膜组件，其特征在于所述导流壳体分为周壁无孔和周壁多通孔两种结构，所述周壁无孔和周壁多通孔的导流壳体以不等个数交错串连组合构成一整体罩在中空纤维膜丝外并与端头固定。
4.根据权利要求1所述的导流式中空纤维膜组件，其特征在于所述膜组件的中空纤维膜丝的固定方式有以下两种中空纤维膜丝一端以树脂浇铸在端头内，另一端封闭并呈自由状散开的形式；中空纤维膜丝两端均为树脂浇铸的形式。
5.根据权利要求1所述的导流式中空纤维膜组件，其特征在于在导流壳体外装有压力壳体(9)以构成外置式中空纤维膜组件，或者所述导流式中空纤维膜组件直接浸入待滤液中以构成浸入式中空纤维膜组件。
6.一种过滤设备，它包括权利要求1-5中任一项所述的导流式中空纤维膜组件。
全文摘要
本发明涉及导流式中空纤维膜组件及包含其的过滤设备，提供了一种导流式中空纤维膜组件，它包括中空纤维膜丝(1)、端头(2)、端盖(3)、导流壳体(4)和曝气装置(5)，其中，所述多根中空纤维膜丝末端以树脂浇铸在端头内固定；所述导流壳体罩在中空纤维膜丝外并与端头固定；所述导流壳体的轴向中心线位置设有与导流壳体长度不同的导流管(7)，所述导流管在中空纤维膜丝间构成气液流动通道；所述导流管由径向筋板(8)与导流壳体连接固定，所述径向筋板将导流壳体内的多根中空纤维膜丝分隔限位，使被分隔的中空纤维膜丝间形气液流动通道；所述曝气装置位于中空纤维膜丝的正下方，在曝气时气体擦洗中空纤维膜丝表面，并把悬浮颗粒从导流壳体周壁的通孔带出，在导流壳体外沉淀。还提供了一种包含上述导流式中空纤维膜组件的过滤设备。
文档编号B01D63/02GK102371121SQ20101055046
公开日2012年3月14日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年8月19日
发明者吕鹏飞, 陈清, 陈漫, 陈良刚 申请人:苏州立升净水科技有限公司