一种超滤膜组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及一种超滤膜组件。
【背景技术】
[0002]高浊度水是常见的河流污染类型，长江与黄河的总输沙量占据世界上十三条大河总输沙量的第一位。近年来，地震、山洪、泥石流等自然灾害频发，也造成供水系统破坏，饮用水源受到泥沙的污染，生活饮用水难以保障，饮用水安全备受关注。针对这一问题，如果不能及时采取防御措施，对生态环境和人民生命财产安全将构成巨大威胁。
[0003]对于含沙量较高的高浊度水，传统处理一般采用加药混凝的方法。高分子及复合混凝剂的开发使得处理效果提升显著，但整体来说，混凝及沉淀构筑物占地较大，处理过程伴随一定化学试剂的加入，操作管理较为复杂。近年来，膜技术因其操作简单，处理效果显著等在饮用水处理应用中发展迅速，其中，超滤对悬浮物、浊度有较好的去除效果。
[0004]为减缓膜污染，超滤对进水有一定要求，一般在10NTU以内。在应急状况下，往往浊度较高(几百甚至上千)，因此，研宄高效的针对高浊度水的水处理技术也日益备受关注。
[0005]目前市场上用于水处理的超滤膜基本上以中空纤维为主，中空纤维膜组件可以做到非常小型化，由于不用支撑体，在组件内能装几十万到上百万根中空纤维，装填密度大，产水量高，但缺点是膜面除垢较困难，膜一旦损坏无法更新。通常用的中空纤维超滤膜组件，是在筒体内设置中心管，将超滤膜置于筒内壁与中心管之间，并在筒体两端用树脂对其进行固定。这种结构一般是等距并排设置的，布局不够合理，易产生清洁死角，且易使膜丝受损变形、分布不均。同时，随着膜组件使用时间的延长会在膜组件内产生杂质残留，需进行定期清理。可见，目前中空纤维超滤膜在应用中面临的主要难题是膜污染和断丝问题，这些问题不仅增加了投资和运行维护负担，也限制了超滤技术的应用领域。
[0006]针对已出现的问题，一些人提出了不同的解决办法，比如专利200820011362提供一种新型超滤膜组件，是将超滤膜丝组成芯件置于管状耐压外壳内，在反洗液进口管口内侧安装多孔挡板，用密封胶将各间隙密封将各组件粘结为一体，以此来降低断丝率、提高反洗过程的膜过滤能力、改善反洗恢复效果。专利201120552759提供一种具有抗污染结构的外压式中空纤维膜超滤组件，其是沿中空纤维超滤膜丝长度方向穿插设置有多个变截面式湍流促进器，使得膜污染和浓差极化现象得到有效控制，提高了过滤效率，延长了膜组件的使用寿命。专利201120517955提供是一种改进中心导管结构的中空纤维超滤膜组件，其是将出水孔在中心导管表面上交错布置，不易产生污垢死角，增强清洗效果。专利201110179385涉及一种带格栅的中空纤维超滤膜组件，其是在中心导管轴向上固定有格栅板，对固定在承压外壳内部的纤维超滤膜起到一定的固定和支撑补强作用，可减少反冲洗时膜的变形，延长膜的使用寿命。专利201110179369提供一种带补强板的中空纤维超滤膜组件，其特点在于将一中心挡板固定在膜组件内壁，膜壳内的中心挡板对膜丝有加强垂直度的作用，在膜组件正常运行表面不容易产生污垢残留和增强清洗效果。
[0007]但是所提出的优化方案都是针对膜清洗、延长膜寿命某一方面而言的，优化改进还有进一步的发展空间。因此，研宄开发高浊度应急条件下进行膜清洗、延长膜寿命全面改进的超滤膜组件具有重要意义，符合市场要求，有很好的发展前景。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型提供了一种超滤膜组件，该超滤膜组件易拆卸、抗污性能强且不易造成污堵。
[0009]一种超滤膜组件，包括外壳和滤芯，所述滤芯由膜丝和膜封盖组成，所述膜封盖将外壳内腔分为产水腔和过滤腔上、下两部分，所述膜丝位于过滤腔内部，两端固定在膜封盖上，且与产水腔连通；所述外壳上设有与产水腔连通的产水口，以及与过滤腔连通的进水口和浓水出口 ；所述浓水出口设于外壳顶部，并通过穿过膜封盖的中心管与过滤腔连通，所述进水口设于外壳的底部。
[0010]所述超滤膜组件将进水口设置于外壳底部，产水口设于外壳上部，可以配合气洗，显著提高了超滤膜组件的抗污性能，且不易造成污堵，可去除膜丝外周的颗粒、胶体、细菌等污染物。所述膜丝的两端均固定在膜封盖上，形成U字型，使膜丝在超滤过程中随水流波动产生振动，促使附着在膜丝外表面污垢脱落，可降低超滤膜组件出现污堵的概率。超滤膜组件内部形成错流过滤运行模式，使滤膜表面不易产生浓差极化现象和结垢问题，过滤透过率衰减较慢。
[0011]所述外壳由端盖和本体组成，端盖与本体通过抱箍固定，端盖与本体的衔接处设有环形凹槽，相应的膜封盖外周上设有相配合的环形凸起，便于超滤膜组件的拆卸和清洗。膜封盖外周还设有环形密封圈，用于膜封盖与端盖、本体接触处的密封。
[0012]所述的膜丝为聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜材料，该材料强度高、抗污染性能好，可降低膜丝断裂率、延长使用寿命；膜丝也可采用PP、PES、PVC中空纤维膜材料或碳纤维滤柱。
[0013]所述膜封盖设有供中心管通过的中心孔，所述中心管为两段式结构，分别为连接段和主体段，其中连接段连接浓水出口和中心孔，主体段一端插入中心孔，另一端延伸至过滤腔内。未能通过膜丝的浓水经压力泵作用从中心管中排出。
[0014]所述过滤腔的底部设有布水板，布水板均匀设有布水孔。布水孔的形状无严格要求，作为优选，采用长条形；原水经过布水孔后分布均匀，利于后续的超滤过程。作为优选，所述布水孔与水平面的夹角为60?90度，更优选60?70度。将布水孔设计成倾斜，水流易形成湍流，不仅提高水流冲刷膜丝外周污染物质的效果，还可避免因水流过于集中而造成的膜丝冲散或冲断。
[0015]所述中心管延伸至布水板处，自由端端部封闭，靠近膜封盖的区域开有浓水进口。未能穿过超滤膜的而残留下来的浓水可通过浓水进口进入中心管中，并经压力泵排出膜组件外。
[0016]本实用新型还提供了一种利用所述超滤膜组件处理高浊度水的方法，从进水口通入原水，通过加压使原水进入过滤腔中进行膜超滤，获得产水和浓水，产水经膜丝内腔流出，浓水经中心管流出。
[0017]作为优选，控制过滤腔内水的流速为0.05?0.095m/so该流速的原水经布水板均匀布水后，不仅可以使原水均匀分布于膜丝周围，还能够保证不会因水流过大而造成膜丝冲散或断裂。所述产水与浓水的错流比为1: 0.5?3。所述产水与浓水的错流比是指本实用新型超滤膜组件中产水口处流速与浓水出口处流速的比值。
[0018]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0019](I)本实用新型采用U型膜丝设计的超滤膜组件进行高浊水处理时从外壳下端进水，从外壳上端产水，实现气水联合冲洗，显著提高了超滤膜组件的抗污性能，且不易造成污堵，可去除膜丝外周的颗粒、胶体、细菌等污染物，适于应急用高浊度