中空纤维膜组件在雨水处理领域的应用及雨水处理装置的制作方法

本发明属于雨水处理领域，具体涉及中空纤维膜组件在雨水处理领域的应用。

背景技术：

城市规模的不断扩大、城市人口的急剧增加和经济的迅速发展，导致需水量不断增加，同时产生大量污水,造成了水体污染,加剧了水资源的短缺。污水回用、海水淡化、雨水利用均成为城市解决水资源短缺的重要途径。其中雨水是继中水、海水之后，作为“第三水源”加以开发利用的。

由于城市雨水在降落过程中，携带了一定浓度的溶解性气体、悬浮物及溶解性固体等，并且在形成径流过程中受到屋面材料、道路路面等因素的影响，致使水质变差。雨水回用一般用做冲厕、洗车、空调、灌溉和景观用水等方面。生活杂用应符合城市杂用水水质标准现有技术中通常使用的非膜法工艺的产水水质较低，同时常规膜法工艺则能耗较高，造成资源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的非膜法工艺的产水水质较低，同时常规膜法工艺则能耗较高，造成资源的浪费的缺陷，提供一种中空纤维膜组件在雨水处理领域的应用。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案为：

一种中空纤维膜组件在雨水处理领域的应用，所述的中空纤维膜组件为内衬增强型中空纤维膜组件，且采用下述方法制得：1)调配铸膜液：其中，所述的铸膜液由高分子聚合物、溶剂、以及亲水性高分子致孔剂组成；且所述的高分子聚合物的质量百分比含量为25-35％，溶剂的质量百分比为30-50％，亲水性高分子致孔剂的质量百分比为25-35％；2)将步骤1)得到的铸膜液涂覆于致密编织管表面并利用非溶剂致相分离法形成功能层；即可得到分离孔径为0.2-0.3微米的大孔径内衬增强型中空纤维超滤膜；3)将步骤2)得到的中空纤维超滤膜浇注形成无外壳的大孔径内衬增强型中空纤维膜组件，且得到的所述的中空纤维膜组件的一端为进水端，一端为产水端。

所述的高分子聚合物为聚偏氟乙烯、聚砜、醋酸纤维素或聚醚砜中的一种或是几种的混合；所述溶剂为二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜中的一种或是几种的混合；所述的亲水性高分子致孔剂为为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮或聚氯乙烯中的一种或是几种的混合。

将所述的中空纤维膜组件放入水池中，且所述的进水端开口向上，所述的产水端开口向下。

所述的高分子聚合物为质量百分数30％的聚砜；所述的溶剂为质量分数40％的二甲基乙酰胺；所述的亲水性高分子致孔剂为质量分数30％的聚乙二醇。

本发明还包括一种雨水处理装置，包括雨水池、大孔径内衬增强型中空纤维膜组件以及产水池；所述的大孔径内衬增强型中空纤维膜组件置于所述的雨水池内，且其进水端开口向上，产水端开口向下；所述的产水端与所述的产水池连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于雨水中含有大量尘土及泥沙等杂质，且下雨时雨水冲刷速度较快，具有大颗粒的高速流体对于过滤膜的力学性能及膜表面的耐磨性能提出了较高的要求。本发明通过使用的空纤维膜组件以致密编织管为膜增强体，大大提升了膜丝的拉伸强力，并以具有水溶性大分子的高固含量高分子聚合物体系制备表面功能层，有效增加了功能层厚度，提升膜表面耐磨性，与此同时高固含量的高分子聚合物体系粘度更高，在功能层涂覆过程中与编织管的粘和性更好，能够形成界面稳定、不易剥离的功能层；亲水性高分子致孔剂的加入能够确保制得的功能层具有较大的表面孔径及较高的孔隙率，提升过滤效率。

由于在产水过程中雨水会冲刷中空纤维微滤膜表面，产生的冲力令被过滤的污染物难于静态累积在膜表面，而是在膜丝周围形成一层类似与滤饼的动态过滤层，进一步增强膜产品的分离能力。

雨水为季节性产物，本发明提供的膜组件能够于雨季进行产水，休雨季进行清理，实现组件的间歇式运行，方便维护。

由于本发明采用的致密编织管编织密度高、模量大，避免了休雨期时附着于编织管上的功能层因表面干燥发生收缩，继而导致膜孔闭合和通量损失的不利情况发生。

膜技术处理雨水，可极大提高雨水水质，避免雨水简单收集所带来的水安全问题，可为后续高品质用水需求打下基础。

将膜组件产水端开口向下浸没于雨水蓄集池内，随着雨水量的增加，雨水池内雨水的自重可提供过滤压力，从而雨水通过中空纤维膜组件的进水端进入膜内的中空部，并通过产水端排出汇流收集后进入产水池；由于依靠重力过滤，本发明提供的中空纤维膜组件不需要外加动力源，大大降低运行能耗和成本。

附图说明

图1是本发明的大孔径内衬增强型中空纤维超滤膜的结构示意图。

图2是本发明的大孔径内衬增强型中空纤维膜组件的结构示意图。

图3是本发明的雨水处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明进行论述。

实施例1：一种中空纤维膜组件在雨水处理领域的应用，所述的中空纤维膜组件为内衬增强型中空纤维膜组件，且采用下述方法制得：

1)调配铸膜液：所述的铸膜液为聚砜30kg，二甲基乙酰胺40kg，聚乙二醇30kg均匀混合并静置24h脱泡处理。

2)将步骤1)得到的铸膜液涂覆于致密编织管表面并利用非溶剂致相分离法形成功能层；即可得到分离孔径为0.2-0.3微米的大孔径内衬增强型中空纤维超滤膜5；如图1示出，包括致密编织管1以及功能层2。

3)将步骤2)得到的中空纤维超滤膜浇注形成无外壳的大孔径内衬增强型中空纤维膜组件，如图2示出，所述的中空纤维膜组件包括进水端3、产水端4以及大孔径内衬增强型中空纤维超滤膜5。

实施例2：中空纤维膜组件的制备过程与实施例1相同，区别仅为步骤1)中的所述的铸膜液为聚醚砜25kg，二甲基乙酰胺50kg，聚乙二醇25kg均匀混合并静置24h脱泡处理。

实施例3：中空纤维膜组件的制备过程与实施例1相同，区别仅为步骤1)中的所述的铸膜液为聚偏氟乙烯35kg，N-甲基吡咯烷酮30kg，聚乙烯基吡咯烷酮35kg均匀混合并静置24h脱泡处理。

实施例1-3均能得到本发明的实施效果，其中以实施例1的实施效果最佳，以实施例1为例，进行叙述。

将实施例1得到的中空纤维膜组件与雨水池7、以及产水池8构成雨水处理装置，将所述的中空纤维膜组件置于所述的雨水池内，且其进水端开口向上，产水端开口向下；所述的产水端与所述的产水池连通。当雨水蓄积到超过中空纤维膜组件的进水端后，例如本实施例中超过水面6时，雨水池内雨水的自重可提供过滤压力，从而雨水通过中空纤维膜组件的进水端进入膜内的中空部，并通过产水端排出汇流收集后进入产水池。

总之，由于雨水中含有大量尘土及泥沙等杂质，且下雨时雨水冲刷速度较快，具有大颗粒的高速流体对于过滤膜的力学性能及膜表面的耐磨性能提出了较高的要求。本发明通过使用的空纤维膜组件以致密编织管为膜增强体，大大提升了膜丝的拉伸强力，并以具有水溶性大分子的高固含量高分子聚合物体系制备表面功能层，有效增加了功能层厚度，提升膜表面耐磨性，与此同时高固含量的高分子聚合物体系粘度更高，在功能层涂覆过程中与编织管的粘和性更好，能够形成界面稳定、不易剥离的功能层；亲水性高分子致孔剂的加入能够确保制得的功能层具有较大的表面孔径及较高的孔隙率，提升过滤效率。

由于在产水过程中雨水会冲刷中空纤维微滤膜表面，产生的冲力令被过滤的污染物难于静态累积在膜表面，而是在膜丝周围形成一层类似与滤饼的动态过滤层，进一步增强膜产品的分离能力。

雨水为季节性产物，本发明提供的膜组件能够于雨季进行产水，休雨季进行清理，实现组件的间歇式运行，方便维护。

由于本发明采用的致密编织管编织密度高、模量大，避免了休雨期时附着于编织管上的功能层因表面干燥发生收缩，继而导致膜孔闭合和通量损失的不利情况发生。

膜技术处理雨水，可极大提高雨水水质，避免雨水简单收集所带来的水安全问题，可为后续高品质用水需求打下基础。

将膜组件产水端开口向下浸没于雨水蓄集池内，随着雨水量的增加，雨水池内雨水的自重可提供过滤压力，从而雨水通过中空纤维膜组件的进水端进入膜内的中空部，并通过产水端排出汇流收集后进入产水池；由于依靠重力过滤，本发明提供的中空纤维膜组件不需要外加动力源，大大降低运行能耗和成本。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。