一种中空纤维帘式膜片及膜元件的制作方法

本实用新型涉及膜元件制作技术领域，尤其是涉及一种中空纤维帘式膜片及膜元件。

背景技术：

膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域。分离膜产品一般包括平板膜、中空纤维膜，卷膜等等。膜-生物反应器(mbr)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统，它以超滤或微滤膜组件替代传统活性污泥法中的沉淀池实现泥水分离，中空纤维帘式膜组件是膜-生物反应器的核心组成部分，膜组件的性能和制作成本直接影响了mbr的投资和运行成本以及使用寿命。

目前传统的中空纤维帘式膜元件中，一般是将膜丝捆扎成束；然后将多个成束的膜丝整齐排列，切除两端捆扎位置至需要长度，使膜丝两端排列整齐；再将两端开放的膜丝孔堵住，防止灌胶时胶水渗入，最后将膜丝放入至膜帘塑件中，进行灌胶等后续工作。

例如，在中国专利文献上公开的“一种中空纤维帘式膜元件封胶方法及其封装装置”，其公告号cn106512740a，步骤包括：将若干中空纤维膜丝捆成束状；将中空纤维膜丝束底部捆扎并切平，整体悬挂于工装上；采用堵孔物质将中空纤维膜丝内孔封堵；将盒体水平放置于工装上，将中空纤维膜丝束插入至盒体底部，并将中空纤维膜丝束固定好；将密封胶注入盒体中；重复上述步骤制作另一端；将密封胶固化后的膜元件进行切割，使膜丝孔畅通，再将其插入膜盒腔体内并灌封密封胶粘接。

但传统的中空纤维帘式膜元件中成束的膜丝排列杂乱无章，在实际使用过程中，污泥容易在膜帘膜丝根部堆积，影响膜帘产水效率。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服传统的中空纤维帘式膜元件中成束的膜丝排列杂乱无章，在实际使用过程中，污泥容易在膜帘膜丝根部堆积，影响膜帘产水效率的问题，提供一种中空纤维帘式膜片及膜元件，用膜片代替传统的丝束，使得膜元件使用时膜丝相互之间不产生交叉、缠绕，提高了产水效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种中空纤维帘式膜片，所述膜片由若干两端封口的中空纤维膜丝并列复合而成，所述中空纤维膜丝两端设有封口连接部，各中空纤维膜丝的封口连接部之间通过连接带连接，所述膜片两端封口连接部的内侧分别设有套设在膜片外的熔胶保护部。

作为优选，所述膜片中中空纤维膜丝的外径为2.05~2.3mm。

作为优选，所述膜片中中空纤维膜丝的数量为40~120根。

作为优选，所述膜片的长度为900~2200mm。

一种用上述膜片制成的中空纤维帘式膜元件，包括膜片固定架和设置在膜片固定架内的由若干层叠设置的、切去封口连接部的膜片组成的膜片组；所述膜片组的端部两侧设有第一封胶部，所述膜片固定架包括沿膜片组宽度方向分别套设在膜片组两端外侧的上、下两个集水槽，以及沿膜片组长度方向设置在膜片组两侧、用于连通两个集水槽两端的两个连通管；所述集水槽内设有用于定位膜片组端部的定位台阶，所述膜片组端部卡位于定位台阶靠近集水槽开口处的一侧，膜片组端部与集水槽底面之间形成流动空腔，集水槽开口一侧至膜片组端部的部分内设有第二封胶部，膜片上的熔胶保护部与第二封胶部连接；所述连通管的两端分别与两个集水槽内的流动空腔连通。

本实用新型中的中空纤维帘式膜元件中，用层叠设置的膜片代替传统的丝束，用于污水处理时，各膜片中整齐排列、长度相同的中空纤维膜丝在曝气处理时呈规律摆动，中空纤维膜丝相互之间不会产生交叉、缠绕，由于膜丝缠绕而发生的挂泥和根部积泥现象明显减弱，有效提高了膜元件的产水效率。并且用膜片代替丝束，在膜元件制作过程中，无需在切除两端捆扎部位排列不整齐的膜丝，减少了膜丝的浪费；并且减少了理丝和堵头工序，提高了生产效率；用膜片代替丝束还可以实现定长裁切，膜片长度易于控制和调整，大大提高了生产效率及产品的尺寸稳定性。

膜元件实际使用时，因为膜生物反应器内连续的曝气作用，中空纤维膜丝时刻摆动，根部受到的折弯力较大，一定次的摆动会造成膜丝的疲劳断裂，影响膜元件的使用寿命。因此本实用新型在膜片两端与第二封胶部连接处设置熔胶保护部，增强了膜丝的根部柔软性，减少了膜丝根部的疲劳断裂，有效提高了膜元件的使用寿命。

本实用新型中的中空纤维帘式膜元件使用时，将膜元件竖直浸入膜生物反应器内的污水中，将下集水槽的流动空腔的两端用堵头封堵，并使膜元件中上集水槽的顶部与产水泵连接，通过产水泵进行负压抽吸，在负压抽吸作用下，膜生物反应器中经微生物处理后的洁净水进入各膜片中的中空纤维膜丝内，而污染物和微生物则被阻挡在膜片外，通过膜元件中的中空纤维膜丝的过滤作用，实现膜生物反应器内的固液分离。进入中空纤维膜丝内的产水从膜丝两端的开口流出，进入上、下集水槽的流动空腔内，下集水槽中的产水在产水泵的抽吸作用下沿两侧的连通管流入上集水槽内，与上集水槽内的产水一起从上集水槽流动空腔的两端流出并收集，可得到水质良好的产水。

作为优选，集水槽包括用于与膜片组连接的集水段和位于集水段两侧、用于与连通管连接的连接段，所述集水段内设有定位台阶，集水段内包括流动空腔及第二封胶部，所述连接段对应集水段内定位台阶处设有隔板，所述隔板将连接段分为与集水段的流动空腔连通的出水部以及与集水段的第二封胶部连通的连接部，所述连接部内设有连通管卡槽，所述连通管的端部卡位于连通管卡槽内，所述连通管卡槽与出水部连通。

作为优选，所述下集水槽的集水段的流动空腔与其中一侧连接段的出水部之间设有挡板，上集水槽的集水段的流动空腔与另一侧连接段的出水部之间设有挡板。

在上、下集水槽的不同侧分别设置挡板，将集水槽集水段和其中一侧的连接段分隔，当产水从膜片进入下集水槽内时，由于挡板的作用，下集水槽内的产水会统一沿一侧的连通管向上流至上集水槽同侧的连接段内，然后在上集水槽内的挡板作用下从该侧连接段的出水部流出；而从膜片直接进入上集水槽内的产水，则在挡板作用下从另一侧连接段的出水部流出。通过两个挡板的设置使膜元件上、下两侧产水的流出路径分离，有利于产水的收集。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

（1）在膜片两端设置熔胶保护部，增强了膜丝的根部柔软性，减少了膜丝根部的疲劳断裂，有效提高了膜元件的使用寿命；

（2）在膜元件中用层叠设置的膜片代替传统的丝束，用于污水处理时，各膜片中整齐排列、长度相同的中空纤维膜丝在曝气处理时呈规律摆动，中空纤维膜丝相互之间不会产生交叉、缠绕，由于膜丝缠绕而发生的挂泥和根部积泥现象明显减弱，有效提高了膜元件的产水效率；

（3）在膜元件上、下集水槽的不同侧分别设置挡板，通过两个挡板的设置使膜元件上、下两侧产水的流出路径分离，有利于产水的收集。

附图说明

图1是本实用新型膜片的俯视图。

图2是本实用新型膜片的端部剖视图。

图3是本实用新型制作膜片组时的封胶内槽的截面图。

图4是本实用新型中中空纤维帘式膜元件的主视图。

图5是本实用新型集水槽的集水段的截面图。

图6是本实用新型左侧连通管与上、下集水槽连接段的连接结构示意图。

图7是本实用新型膜片的制作过程工序图。

图中：1膜片、2膜片组、201第一封胶部、3集水槽、301集水段、3011定位台阶、3012流动空腔、3013第二封胶部、302连接段、3021隔板、3022出水部、3023连接部、3024连通管卡槽、4连通管、5熔胶保护部、6挡板、7中空纤维膜丝、8封口连接部、9连接带、10封胶内槽、11移动膜片夹持器、1201上夹头、1202下夹头、1203切刀、1301上施胶头、1302下施胶头、14堵头。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例：

如图1和图2所示，一种中空纤维帘式膜片，由100根外径为2.05mm的两端封口的中空纤维膜丝7并列复合而成，中空纤维膜丝两端设有封口连接部8，各中空纤维膜丝的封口连接部之间通过连接带9连接，膜片两端封口连接部的内侧分别设有套设在膜片外的熔胶保护部5，膜片长度为1300mm。

如图4所示，一种用上述膜片制成的中空纤维帘式膜元件，包括膜片固定架和设置在膜片固定架内的由五组层叠设置的、切去封口连接部的膜片1组成的膜片组2，膜片组的端部两侧设有第一封胶部201。

膜片固定架包括沿膜片组宽度方向分别套设在膜片组两端外侧的上、下两个集水槽3，以及沿膜片组长度方向设置在膜片组两侧、用于连通两个集水槽两端的两个连通管4。集水槽包括用于与膜片组连接的集水段301和位于集水段两侧、用于与连通管连接的连接段302，如图5所示，集水槽内设有用于定位膜片组端部的定位台阶3011，膜片组端部卡位于定位台阶靠近集水槽开口处的一侧，膜片组端部与集水槽底面之间形成流动空腔3012，集水槽开口一侧至膜片组端部的部分内设有第二封胶部3013，膜片上的熔胶保护部与第二封胶部连接。如图6所示，连接段对应集水段内定位台阶处设有隔板3021，隔板将连接段分为与集水段的流动空腔连通的出水部3022以及与集水段的第二封胶部连通的连接部3023，连接部内设有连通管卡槽3024，连通管的端部卡位于连通管卡槽内，连通管卡槽与出水部连通。上集水槽的集水段的流动空腔与左侧连接段的出水部之间设有挡板6，下集水槽的集水段的流动空腔与右侧连接段的出水部之间设有挡板。

本实用新型的中空纤维帘式膜元件的制造方法包括如下步骤：

（a）制作膜片：

如图7所示，制作膜片的装置包括通过plc控制的移动膜片夹持器11、压紧切割装置、施胶装置和连接带铺设装置；移动膜片夹持器夹持在各中空纤维膜丝一端的封口连接部处，移动膜片夹持器可以沿膜片长度方向移动；压紧切割装置包括分别位于中空纤维膜丝两侧的上夹头1201和下夹头1202，上夹头上设有超声波发生器，下夹头上设有切刀1203；施胶装置包括分别位于中空纤维膜丝两侧的上施胶头1301和下施胶头1302，压紧切割装置和施胶装置之间的距离与中空纤维膜丝封口连接部的顶端与相邻熔胶保护部之间的距离相同，连接带铺设装置与压紧切割装置的位置相对应。

制作膜片的方法如图7中所示：

a）将各中空纤维膜丝并列放置，使各中空纤维膜丝一端的封口连接部顶端位于压紧切割装置上、下夹头之间，并将移动膜片夹持器夹持在各中空纤维膜丝的封口连接部处；

b）施胶装置的上、下施胶头夹紧，在中空纤维膜丝两侧施胶后打开，施加的胶水固化后形成熔胶保护部；

c）移动膜片夹持器拉动中空纤维膜丝沿膜片长度方向移动，移动至设定的膜片另一端的熔胶保护部对应处时停止，施胶装置的上、下施胶头再次夹紧，在中空纤维膜丝两侧施胶后打开，施加的胶水固化后形成膜片另一端的熔胶保护部；

d）移动膜片夹持器继续拉动中空纤维膜丝移动，移动至设定的膜片长度后停止，连接带铺设装置将两排连接带沿膜片宽度方向铺设于各中空纤维膜丝上方，两排连接带的中间对准压紧切割装置下夹头上的切刀；

e）压紧切割装置的上、下夹头夹紧，在下夹头上的切刀作用下切断各中空纤维膜丝，并在上夹头上的超声波发生器产生的热量作用下使切刀两侧的中空纤维膜丝端部分别与两排连接带复合并压紧形成封口连接部，压紧切割装置与移动膜片夹持器之间得到所述膜片，压紧切割装置的另一侧得到下一个膜片的一端；

f）压紧切割装置的上、下夹头打开，移动膜片夹持器重新移动至上、下夹头之间，开始下一个膜片的制作。

（b）膜片组装：在各膜片的封口连接部上涂覆胶水，并将各膜片两侧对齐叠放，使各膜片的封口连接部通过胶水粘接。

（c）制作膜片组：如图3所示，将组装好的膜片粘接起来的封口连接部置于封胶内槽10中，然后在封胶内槽中灌入胶水，胶水固化后形成第一封胶部，从封口连接部上方切去封胶内槽底部，使中空纤维膜丝两端开口，得到膜片组。

（d）膜片组安装：将膜片组两端置于上、下集水槽内，使第一封胶部卡位在集水槽内的定位台阶处，然后向集水槽中灌入胶水，待胶水固化后形成第二封胶部，将两侧的连通管安装后得到所述中空纤维帘式膜元件。

本实用新型中的中空纤维帘式膜元件使用时，将膜元件竖直浸入膜生物反应器内的污水中，将下集水槽的流动空腔的两端用堵头14封堵，并使膜元件中上集水槽的顶部与产水泵连接，通过产水泵进行负压抽吸，在负压抽吸作用下，膜生物反应器中经微生物处理后的洁净水进入各膜片中的中空纤维膜丝内，而污染物和微生物则被阻挡在膜片外，通过膜元件中的中空纤维膜丝的过滤作用，实现膜生物反应器内的固液分离。进入中空纤维膜丝内的产水从膜丝两端的开口流出，进入上、下集水槽集水段的流动空腔内，下集水槽中的产水在位于右侧的挡板的阻挡作用和产水泵的抽吸作用下沿左侧的连通管向上流入上集水槽的连接段内，在上集水槽位于左侧的挡板作用下，从上集水槽左侧连接段的出水部流出；进入上集水槽集水段内的产水则在左侧挡板的作用下从右侧连接段的出水部流出，通过两个挡板的设置使膜元件上、下两侧产水的流出路径分离，有利于产水的收集。

本实用新型中的中空纤维帘式膜元件中，用层叠设置的膜片代替传统的丝束，用于污水处理时，各膜片中整齐排列、长度相同的中空纤维膜丝在曝气处理时呈规律摆动，中空纤维膜丝相互之间不会产生交叉、缠绕，由于膜丝缠绕而发生的挂泥和根部积泥现象明显减弱，有效提高了膜元件的产水效率。

并且在制作过程中，无需切除两端捆扎部位排列不整齐的膜丝，减少了膜丝的浪费，并且减少了理丝和堵头工序，提高了生产效率；在制作膜片组时，直接将封胶内槽底部切去，工艺简单便捷，裁切长度易于控制，生产灵活性高；膜片中间体制作时，在plc的控制下，可以通过各装置的配合实现膜片中间体的连续自动化生产；并且可以实现定长裁切，膜片长度易于控制和调整，大大提高了生产效率及产品的尺寸稳定性。