专利名称：膜模块和膜模块组件以及包括其的浸入式膜分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种膜模块、膜模块组件以及浸入式膜分离装置，更具体而言，涉及一种厚度减小的膜模块、膜模块之间的间隔减小且膜模块能够易于联接的膜模块组件、以及具有其的浸入式膜分离装置。
背景技术：
膜涉及能够基于利用膜的物理化学性质使分子材料与混合物分离的原理让特定成分与气体、液体、固体或者它们的混合物分离的过程。在水处理领域，根据结构将膜分为多孔膜、微孔膜和同质膜，而根据用途将膜分为微滤膜、超滤膜、反滲透膜、气体分离膜和渗透汽化膜等。一般而言，很难单独使用膜，而且制造能在分离过程中使用膜的设备来使用膜，并 且将包括膜的设备被称为模块。板和框架模块、管状模块、空心纤维膜模块等已经在商业上被使用。空心纤维膜模块包括两种模块压カ式空心纤维膜模块和吸入式(浸入式)空心纤维膜模块。就管状膜而言，使用压カ式管状膜。压カ式空心纤维膜和压カ式管状膜应该保持一定水平或更高的膜内线速度，以便减少导致高功耗的膜污染。至于吸入式空心纤维膜，其表面与水下的气泡相撞以減少污染，在这种情况下，膜可能与纤维上的污染物交织在一起，损坏膜本身。分离膜是指形成在平面或片材上的膜。此膜具有污染物几乎不能粘住膜，以及能够容易地除去附着在膜上的污染物的优点，而且较之空心纤维膜，分离膜在操作过程中被损坏的可能性很小。然而与空心纤维膜不同的是，分离膜存在不能通过反冲洗被洗涤的缺陷。在膜充填速率、可容许的原水混浊浓度、物理净化容差、清除效率等的条件下选择膜模块。由于膜模块的使用寿命和膜模块的处理次数极大地受到膜本身的结构和強度，甚至膜模块的设计和构造的影响，因此，应在膜模块的设计和构造中考虑到这些因素。与此同时，可通过将塑性支承件、无纺织物和膜联接至框架来构造上述膜模块，从而增大膜模块的厚度。联接这些部件的框架的厚度増大可能会増加膜模块的整体厚度。
发明内容
因此，本发明的目的是提供厚度减小的膜模块、膜模块之间的间隔减小且膜模块易于联接的膜模块组件、以及具有其的浸入式膜分离装置。 根据本发明的一方面，提供ー种膜模块，包括一个或多个膜单元，所述膜单元覆盖支承件并且包括至少ー侧被熔合的膜，其中，每个膜単元的与膜的ー侧垂直的两侧被模塑，以分别与第一框架和第二框架联接。膜可以包括第一膜和第二膜，第一膜和第二膜可以覆盖支承件的每个面，而且第一膜和第二膜的彼此相対的两侧可以被熔合。
膜可以以通道状的形状覆盖支承件，并且膜的彼此接触的两侧可以被熔合。膜被模塑的模塑部分的长度可以是膜的长度的O. 1%至10%。第一框架可以包括排出ロ，并且第二框架可以被密封地封闭。支承件可以是具有网状结构的间隔器。第一框架和第二框架可以分别包括形成在其ー个表面上的多个突起以及形成在其另ー个表面上的多个凹陷。支承件的厚度可以在从O. 5mm至3mm的范围内。根据本发明的另一方面，提供ー种包括第一膜模块和第二膜模块的膜模块组件，第一膜模块和第二膜模块包括一个或多个膜单元，所述膜模块覆盖支承件并且包括至少ー侧被熔合的膜，其中，每个膜単元的与膜的ー侧垂直的两侧被模塑以分别与第一框架和第ニ框架联接，其中，第一膜模块和第二膜模块包括位于其ー个表面上的多个突起，第一膜模块和第二膜模块包括具有与多个突起挤压配合的形状的多个凹陷，且突起和凹陷分别被联接从而紧固第一膜模块和第二膜模块。多个突起和多个凹陷可以分别位于第一膜模块和第二膜模块的第一框架和第二框架中。多个突起可以具有其中间部分比上部窄的形状。多个突起可以具有呈研钵形状的截面。多个突起可以具有中间部分和上部，该中间部分具有倾斜面，并且上部具有球形形状。多个突起和多个凹陷可以以线性形状位于第一框架和第二框架上。第一膜模块的支承件与第二膜模块的支承件之间的间隔可以在从6mm至IOmm的范围内。
第一膜模块的膜与第二膜模块的膜之间的间隔可以在从3mm至8mm的范围内。在第一膜模块和第二膜模块中的支承件的厚度和覆盖支承件的膜的厚度之和在从Imm至3. 5mm的范围内。根据本发明的另一方面，提供ー种浸入式膜分离装置，包括膜模块组件，该膜模块组件包括膜模块，该膜模块包括一个或多个膜单元，膜単元覆盖支承件且包括至少ー侧被熔合的膜，其中，每个膜単元的与膜的ー侧垂直的两侧被模塑以分别与第一框架和第二框架联接；外壳，膜模块组件被容纳在该外壳中；以及扩散器，所述扩散器被设置在外壳的下部处。膜模块组件可以包括第一膜模块和第二膜模块，第一膜模块和第二膜模块包括位于其ー个表面上的多个突起，第一膜模块和第二膜模块包括具有与多个突起挤压配合的形状的多个凹陷，并且突起和凹陷分别被联接从而紧固第一膜模块和第二膜模块。根据本发明的实施例，膜模块、膜模块组件以及浸入式膜分离装置具有如下优点能够减小膜厚度，且也能够减小膜模块之间的间隔。而且，膜模块能够容易地被联接。
图I是示出根据本发明实施例的膜模块的视图。图2和图3是示出根据本发明实施例的膜和支承件的视图。
图4是示出根据本发明另ー个实施例的膜模块的视图。图5至图9是示出根据本发明实施例的通过联接膜模块的突起和凹陷而形成的膜模块的视图。图10是示出包括膜模块组件的浸入式膜分离装置的视图。图11是示出根据本发明实施例的膜模块组件的视图。
具体实施例方式下面将參照附图详细描述本发明的实施例。
图I是示出根据本发明实施例的膜模块的视图。图2和图3是示出根据本发明实施例的膜和支承件的视图。參照图I，根据本发明实施例的膜模块100包括一个或多个膜单元110，膜单元110覆盖支承件111并包括至少ー侧被熔合的膜115。每个膜単元110的与膜115的所述ー侧垂直的两侧被模塑而分别与第一框架130和第二框架140联接。详细地讲，膜単元110可包括支承件111和膜115。支承件111可具有网状结构，而且可被构造成厚度在从O. 5mm至3_的范围内的薄板。由于网状结构支承件111可以具有挠性。支承件111可以被膜115覆盖，并且可以是支承膜115的间隔器。可通过支承件111的网状结构来形成水流通道。覆盖支承件111的膜115可以在其整体上具有均匀形成的微小细孔，从而仅允许液体和具有指定尺寸或更小尺寸的固体经过。形成在膜115上的孔的直径可在从IOnm至10 μ m的范围内，并且拣选出超过该直径范围的漂浮物，如杂质等。另外，孔的直径根据膜形成方法可以是IOOnm或者更小。參照图2和图3，上述膜115可具有覆盖支承件111以密封支承件111的结构，而且膜115的至少ー侧可以被熔合。详细地讲，下面将參照图2(a)和图2(b)描述覆盖支承件111的膜115的结构及其制造方法。如图2(a)所不,膜115可包括第一膜115a和第二膜115b。支承件111被置于第一膜115a与第二膜115b之间以允许支承件111的各个面被第一膜115a和第二膜115b覆盖，并且覆盖支承件111的第一膜115a和第二膜115b的两个面对侧均被熔合以密封支承件 111。这里，可使用热熔法来熔合第一膜115a和第二膜115b。可以熔合第一膜115a和第二膜115b使得熔合部分118的面积最小。与此同时，下面将參照图3(a)和图3(b)描述覆盖支承件11的膜115的不同结构及其制造方法。如图3 (a)所示，制备具有足以覆盖支承件111的两侧的尺寸的膜115，并将该膜弯曲成如通道状的形状，以将支承件111覆盖在膜115内。如图3(b)所示，覆盖支承件111的膜115的接触的两侧被热熔以密封支承件111。因此，与图2的结构不同的是，由于仅熔合膜115的ー侧，从而，熔合部分118可以形成在膜115的一侧处。与塑性支承件和无纺织物被置于膜115之间的现有技术不同的是，在根据本发明实施例的膜模块中，只将具有网状结构的挠性支承件形成在膜115之间，从而有利地减小膜单元110的厚度。再次參照图1，对具有上述结构的膜单元110而言，的膜单元110的与膜115的熔合部分118所在侧垂直的两侧被模塑为与第一框架130和第二框架140联接。详细地讲，可将包括支承件111和膜115的膜単元110插入带有ー侧开ロ并具有长方体形状的第一框架130中，然后，可对第一框架130的内部的一部分填充环氧树脂，并使其硬化以模塑膜単元110。接着，可将还没有模塑的膜単元110的另ー侧插入第二框架140中，然后，可对第二框架140的内部的一部分填充环氧树脂，并使其硬化以模塑膜単元110。由此，模塑部分160可以形成在膜単元110的两侧处以便与第一框架130和第二框架140联接。这里，模塑部分160的长度dl可以是膜115的长度d2的O. 1%至10%。如果模塑部分160的长度dl为膜115的长度d2的O. I %或更大，则能在膜115与框架130、140之 间实现优良的粘结力，而且当模塑部分160的长度dl小于膜115的长度d2的10%时，能够防止实质上处理废水的膜115的有效面积减小。与图I的上述结构不同，參照图4，其示出根据本发明另ー个实施例的膜模块，两个或更多个膜单元IlOa和IlOb可以与第一框架130和第二框架140联接。也就是说，将两个或更多个膜单元IIOa和IlOb插入第一框架130中，而且对第一框架130的内部的一部分填充环氧树脂，并使其硬化而模塑膜単元IlOa和110b。接着，可将还没有模塑的膜単元IlOa和IlOb的另ー侧插入第二框架140中，然后，可对第二框架140的内部的一部分填充环氧树脂，并使其硬化以模塑膜単元IlOa和110b。因此，由于通过将两个或更多个膜单元联接至各个框架来形成膜模块，与仅将ー个膜单元联接至框架的膜模块相比，膜単元的数量増加，从而提高水净化效率。再次參照图1，第一框架130可包括排出ロ 150，该排出口用于通过第一框架130将其杂质已被膜単元Iio分离的水[wl]排出到外界。第二框架140可以具有密封封闭结构，而不具有上述排出ロ 150。由此，从膜単元110引入的水可利用排出ロ 150移动至第一框架，而且可通过连接至排出ロ 150的排出管(未示出)被排出到外界，因此供应净化水。与此同时，膜模块100的第一框架130和第二框架140包括形成在其ー个表面上的多个突起170，以及包括多个凹陷180，这些凹陷具有允许其与突起170挤压配合的相应形状。突起170和凹陷180可以位于框架130和140中的每ー个的ー个表面的边缘处或中心部分处，但本发明不限于此，突起170和凹陷180可以位于框架130和140的表面的任何部分。突起170可具有圆柱形形状，在该形状中中间部分比其上部更窄，或者在该形状中上部具有球形而中间部分具有向下倾斜面。凹陷180可具有与突起170挤压配合的形状，即，允许突起170插入凹陷180而使其联接的形状。因此，凹陷180可具有与突起170相反的形状，借此，膜模块100的突起170可以与另ー个膜模块的凹陷固定地联接。图5至图9是示出根据本发明实施例通过联接膜模块的突起和凹陷而形成的膜模块的视图。下面将详细描述通过联接上述膜模块而形成的膜组件。參照图5，联接第一膜模块270和第二膜模块280来构造膜模块组件200。第一膜模块270和第二膜模块280分别包括突起271、281和凹陷272、282。这里，第二膜模块280的突起281可以以插入的方式联接在第一膜模块270的凹陷272中。详细地讲，第一膜模块270的凹陷272具有允许第二膜模块280的突起281挤压配合在其中的形状。这里，突起271和281可具有圆柱形形状，并且凹陷272和282可具有允许突起271和281挤压配合在其中的圆柱形形状。
參照图6，突起271和281被构造成中间部分比上部更窄，且上部具有球形，并且中间部分具有向下倾斜的面。例如，如图6所示，突起271和282可具有带有平坦底部的不倒翁玩偶的形状。这里，尽管凹陷272的入口很窄，但其具有弾性。因此，在第二膜模块280的突起281被插入其中吋，当将一定水平或更高的強度施加到突起281吋，该突起281可以被释放。与此同时，參照图7，示出具有与上述突起和凹陷结构不同的突起和凹陷的膜模块270。沿膜模块270的第一框架270a和第二框架270b的纵向方向，多个突起271可以位于膜模块270的第一框架270a和第二框架270b的上部分和下部分上。而且，多个凹陷272可以位于第一框架270a和第二框架270b的另ー个表面上，使得它们对应于膜模块270的突起271。这里，突起271的中间部分可以窄于突起271的上部，并且中间部分的下部可具有向下倾斜的三角形形状。例如，如图7所示，突起271的截面可具有研钵或沙漏形状。凹陷272可具有与突起271挤压配合的形状，即，具有允许突起271被插入并联接在凹陷272中的形状。由此，凹陷272具有与突起271相反的形状，从而允许突起271固定地联接在其中。具体而言，參照图8，联接第一膜模块270和第二膜模块280以构造膜模块组件200。第一膜模块270和第二膜模块280分别包括突起271、281和凹陷272、282。这里，第二膜模块280的突起281可以以插入的方式被联接在第一膜模块270的凹陷272中。详细地讲，第一膜模块270的凹陷272具有允许第二膜模块280的突起281挤压配合在其中的形状。在本实施例中，可以以滑动方式联接第一膜模块270和第二膜模块280。也就是说，可将第一膜模块270的凹陷272和第二膜模块280的突起281定位为彼此相对应且推入彼此中，如图8中所示。因此，由于突起271、281和凹陷272、282位于各个膜模块270和280的上部和下部，所以能够牢固地联接第一膜模块和第二膜模块。由此，如图9所示，能够根据具有各种形状的突起和凹陷的结构联接多个膜模块，因此完成膜模块组件200。在如上所述的前一个实施例中，由于将突起和凹陷形成在膜模块上，并且膜模块被联接，因此能够容易地联接膜模块，而且由于未使用膜联接框架，因此，能够减小単位成本和单位体积，因此能够提高效率。图10是示出包括膜模块组件的浸入式膜分离装置的视图。
參照图10，可将上述膜模块组件320设置在浸入式膜分离装置300中。详细地讲，浸入式膜分离装置300可包括形成本体的外壳310、膜模块组件320、以及设置在外壳310的下部的扩散器350。分别将吸入管330联接至膜模块325，以允许将已经被膜模块325膜分离和净化的水通过吸入管330排出到外界。扩散器350可以与和外界连接的空气管连接，来允许空气扩散并移动至外壳310的上側。具有上述结构的浸入式膜分离装置300通过以下操作来浄化在曝气池内的废水。当从浸入式膜分离装置300的下部引入废水时，废水与扩散器350的空气一同移动至膜模块组件320。废水在设置于膜模块组件320中的多个膜模块325中被膜分离，从而被浄化。并且，通过与膜模块325联接的吸入管330将被净化的水供应到外界，因此净化废水。图11是示出根据本发明实施例的膜模块组件400的视图。 參照图11，根据本发明的上述实施例，能够将分别设置在第一膜模块410和第二膜模块420中的支承件411、421的厚度与覆盖支承件411、421的膜412、422的厚度之和Tl减小到Imm至3. 5mm的范围内。因此，由于将膜联接的框架的厚度减小，所以能够将第一膜模块410的支承件411与第二膜模块420的支承件421之间的间隔T2减小到6mm至IOmm的范围内。另外，能够将第一膜模块410的膜412与第二膜模块420的膜422之间的间隔T3减小到3mm至8mm的范围内。因此，由于将膜联接的框架的厚度减小，所以能够增加被插入浸入式膜分离装置中的膜模块的数量。尽管已经结合当前被认为是实用示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不局限于公开的实施例，相反，本发明g在覆盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同布置。由于在不背离示例性实施例的特征的前提下可以以各种形式实现这些实施例，因此，还应理解的是，除非另作说明，上述实施例不受以上描述的任何细节限定，而应在所附权利要求中限定的范围内对它们进行广泛性解释。因此，落在权利要求范围的各种改变和变型、或者此范围的等同物g在被所附权利要求包含。
权利要求
1.ー种膜模块，包括 一个或多个膜单元，所述膜单元覆盖支承件，并且包括至少ー侧被熔合的膜； 其中，每个膜単元的与所述膜的ー侧垂直的两侧被模塑以分别与第一框架和第二框架联接。
2.根据权利要求I所述的膜模块，其中，所述膜包括第一膜和第二膜，所述第一膜和所述第二膜覆盖所述支承件的每个面，并且所述第一膜和所述第二膜的彼此面对的两侧被熔
3.根据权利要求I所述的膜模块，其中，所述膜以通道状的形状覆盖所述支承件，并且所述膜的彼此接触的两侧被熔合。
4.根据权利要求I所述的膜模块，其中，所述膜被模塑所在的模塑部分的长度为所述膜的长度的O. 1%至10%。
5.根据权利要求I所述的膜模块，其中，所述第一框架包括排出ロ，并且所述第二框架被密封地封闭。
6.根据权利要求I所述的膜模块，其中，所述支承件是具有网状结构的间隔器。
7.根据权利要求I所述的膜模块，其中，所述第一框架和所述第二框架分别包括形成在其ー个表面上的多个突起以及形成在其另ー个表面上的多个凹陷。
8.根据权利要求I所述的膜模块，其中，所述支承件的厚度在从O.5mm至3mm的范围内。
9.ー种膜模块组件，包括 第一膜模块和第二膜模块，所述膜模块包括一个或多个膜单元，所述膜单元覆盖支承件并且包括至少ー侧被熔合的膜，其中，每个膜単元的与所述膜的ー侧垂直的两侧被模塑以分别与第一框架和第二框架联接； 其中所述第一膜模块和所述第二膜模块包括位于其ー个表面上的多个突起， 所述第一膜模块和所述第二膜模块包括多个凹陷，所述多个凹陷具有与所述多个突起挤压配合的形状，并且 所述突起和所述凹陷分别联接，以紧固所述第一膜模块和所述第二膜模块。
10.根据权利要求9所述的膜模块组件，其中，所述多个突起和所述多个凹陷分别位于所述第一膜模块和所述第二膜模块的所述第一框架和所述第二框架中。
11.根据权利要求9所述的膜模块组件，其中，所述多个突起具有其中间部分比其上部窄的形状。
12.根据权利要求11所述的膜模块组件，其中，所述多个突起具有呈研钵形状的截面。
13.根据权利要求9所述的膜模块组件，其中，所述多个突起具有中间部分和上部，所述中间部分具有倾斜面，并且所述上部具有球形形状。
14.根据权利要求13所述的膜模块组件，其中，所述多个突起和所述多个凹陷以线性形状位于所述第一框架和所述第二框架上。
15.根据权利要求9所述的膜模块组件，其中，所述第一膜模块的所述支承件与所述第ニ膜模块的所述支承件之间的间隔在从6_至10_的范围内。
16.根据权利要求9所述的膜模块组件，其中，所述第一膜模块的所述膜与所述第二膜模块的所述膜之间的间隔在从3mm至8mm的范围内。
17.根据权利要求9所述的膜模块组件，其中，在所述第一膜模块和所述第二膜模块中的所述支承件的厚度和覆盖所述支承件的所述膜的厚度之和在从Imm至3. 5mm的范围内。
18.ー种浸入式膜分离装置，包括 膜模块组件，所述膜模块组件包括膜模块，所述膜模块包括一个或多个膜单元，所述膜単元覆盖支承件并且包括至少ー侧被熔合的膜，其中，每个膜単元的与所述膜的ー侧垂直的两侧被模塑以分别与第一框架和第二框架联接； 外壳，所述膜模块组件被容纳在所述外壳中；以及 扩散器，所述扩散器设置在所述外壳的下部处。
19.根据权利要求18所述的浸入式膜分离装置，其中，所述膜模块组件包括第一膜模块和第二膜模块， 所述第一膜模块和所述第二膜模块包括位于其ー个表面上的多个突起， 所述第一膜模块和所述第二膜模块包括多个凹陷，所述多个凹陷具有与所述多个突起挤压配合的形状，并且 所述突起和所述凹陷分别被联接以紧固所述第一膜模块和所述第二膜模块。
全文摘要
根据本发明的一个实施例，膜模块能够包括至少一个膜部分，该膜部分覆盖支承体并且包括其一侧被结合的膜层；以及第一框架和第二框架，膜层的与所述一侧垂直的任一侧被模塑并联接到第一框架和第二框架。
文档编号B01D61/00GK102686303SQ201080024205
公开日2012年9月19日 申请日期2010年3月23日 优先权日2009年11月5日
发明者崔雄, 李沅锡, 金仁喆, 金南斗 申请人:Kored株式会社, Lg 电子株式会社