一种狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜装置的制作方法

本实用新型涉及一种狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜装置，属于水处理技术领域。

背景技术：

超滤膜是水过滤材料，是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能透过小于孔径的水分子，以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于10纳米的颗粒。用来制造超滤的材质很多，包括：聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚砜(PS)、聚丙稀腈(PAN)、聚氯乙稀(PVC)等。由于聚偏氟乙烯超滤性能更优良，现在已经被广泛地应用于水处理行业。成为目前使用最多的超滤膜材料。

目前水处理使用的超滤膜主要由中空纤维膜和平板膜两种。平板膜又分为平板式和卷式两种。

随着社会的发展，生态环境日益恶化，原来的环保技术远远不能满足人们需求，超滤膜已经成为水处理工艺中重要手段。超滤膜有中空纤维膜丝与平板膜以及卷式等三种类型。

卷式膜由于简单高效的成型方式，已成为水过滤用反渗透以及超滤膜的主流滤芯结构。卷式超滤膜元件是将由产水导流网、超滤膜片、进水导流网以一定方式叠加构成的超滤膜片单元，缠绕在中心产水管上而形成。卷制过程中需要对超滤膜片进行折叠，进水导流网位于超滤膜片折叠后的外表面之间构成的进水流道中，所述产水导流网位于超滤膜片折叠后的内表面之间构成的产水流道中。这种卷式超滤膜元件是将产水流道的断面两侧边和远离中心产水管的一侧边用胶水粘合，使产水流道具有面向中心产水管的开口的口袋，超滤膜片单元在缠绕中心产水管后，外表面用外胶带包裹密封，制成一个圆柱形的卷式超滤膜元件。

卷式超滤膜元件在运行过程中，原水从元件的一端面的流入进水流道中，在压力的作用下，一部分水经超滤膜片过滤成为产水，进入超滤膜单元的口袋内，产水在超滤单元口袋内沿着导流网螺旋流动，最后进入中心产水管内。剩下未过滤的水，不断浓缩形成的浓水沿着进水流道中的进水导流网从元件的另一端面流出。

由于这种卷式超滤膜元件的进水方向和浓水排除的方向是一致的，流道宽，流程短，进水在流道中的速度较慢，对超滤膜表面的冲刷力很小，膜片表面的泥饼不易脱落，造成膜污染。同时，进水流道中设置由经纬线构成的格网，污染物质容易挂在进水导流格网上，越积越多，堵塞进水流道。因此，导致膜表面容易污染，使得超滤膜元件产水量降低，寿命缩短。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜装置。

一种狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜装置，含有狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件，狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件的结构为：将若干数量有一定长度的中空纤维超滤膜丝平行排列在台面上，中空纤维超滤膜丝为单层，中空纤维超滤膜丝之间不留缝隙，众多的中空纤维超滤膜丝紧密排列，形成一个中空纤维膜帘，中空纤维超滤膜丝的一端密封，中空纤维超滤膜丝的另一端开口并植入中心管中，中空纤维膜帘的上部叠合三角形波纹板，三角形波纹板的纹路与中空纤维膜帘的方向垂直，三角形波纹板的大小与中空纤维膜帘大小一致，以中心管为圆心，将中空纤维膜帘与三角形波纹板叠合形成的平面膜组件，平面膜组件螺旋缠绕到中心管上，多圈环绕，直到中空纤维膜帘与三角形波纹板全部缠绕到中心管，形成一个圆柱体，三角形波纹板在中空纤维膜帘之间构成进水通道，狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件连接在管状的压力容器的内腔中，压力容器下部内腔有橡胶的微孔曝气盘，压力容器盘底部连接进气口，微孔曝气盘上部为进水室，进水室的侧面有进水口，进水室上部为狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件，狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件上部为浓水室，浓水室侧面有溢流口，浓水室的中心为中心集水管，中心集水管的底部连接进水室的顶面。

三角形波纹板替换为圆弧波纹板或者水平平直波纹板。中空纤维超滤膜丝的内腔为清水流道。

本实用新型的优点是:

1、膜的面积大，平板膜的面积为膜的长x宽，考虑到卷式中空纤维膜帘的半圆形波浪，其面积为：长x宽x3.14/2＝长x宽x1.57.即卷式中空纤维膜的膜面积比卷式平板膜面积大1.57倍。

2、卷式中空纤维膜的表面为波浪形，水流摩擦系数大，水流在其表面容易形成紊流，增加对膜表面的冲刷强度，减少膜表面污染。

3、卷式中空纤维膜比卷式平板膜少一层纯水格网，不需要涂胶，所以卷制工艺更简单。

4、由于中空纤维膜的工艺更成熟，所以卷式中空纤维膜成本更低。

5、卷式中空纤维膜平行紧密排列，运行时毛发等纤维物质不会积累到膜面上。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中：

图1为本实用新型的狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件截面结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型的中空纤维膜帘结构示意图。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

实施例1：如图1、图2、图3所示，一种狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜装置,含有狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11，

如图1、图3所示，狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11的结构为：中空纤维超滤膜丝1的内腔为清水流道2，将若干数量有一定长度的中空纤维超滤膜丝1平行排列在台面上，中空纤维超滤膜丝1为单层，中空纤维超滤膜丝1之间不留缝隙，众多的中空纤维超滤膜丝1紧密排列，形成一个中空纤维膜帘，以增加中空纤维膜帘的表面积，中空纤维超滤膜丝1的一端密封，中空纤维超滤膜丝1的另一端开口并植入中心管5中，中空纤维膜帘的上部叠合三角形波纹板3，三角形波纹板3的纹路与中空纤维膜帘的方向垂直，三角形波纹板3的大小与中空纤维膜帘大小一致，然后，以中心管5为圆心，将中空纤维膜帘与三角形波纹板3叠合形成的平面膜组件，平面膜组件螺旋缠绕到中心管上，多圈环绕，直到中空纤维膜帘与三角形波纹板3全部缠绕到中心管5，形成一个圆柱体，三角形波纹板3在中空纤维膜帘之间构成进水通道4，

用塑料布卷好的膜卷包扎牢固，防止松捆，一个狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11制造完成。

在膜卷内是二层的中空纤维超滤膜丝1之间有一层三角形波纹板3，形成进水通道4，中空纤维膜帘与波纹板间隔排列，中空纤维超滤膜丝1呈弧形，其弧形半径不断增大，为一个螺旋线。

与卷式平板膜比较，其清水通道就是中空纤维膜丝的内腔，进水通道4就是波纹板与中空纤维膜丝之间的形成的三角形空隙。

狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11安装入一个管状的压力容器6的内腔中，压力容器6下部内腔有橡胶的微孔曝气盘7，压力容器6盘底部连接进气口8，微孔曝气盘7上部为进水室9，进水室9的侧面有进水口10。

进水室9上部为狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11，

狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11上部为浓水室12，浓水室12侧面有溢流口13，浓水室的中心为中心集水管14，中心集水管14的底部连接进水室9的顶面。

实施例2：如图1、图2、图3所示，一种狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜装置,狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜,进水格网由平面格网改为三角形波纹板；中空纤维超滤膜丝1为空腔形成一个超滤膜的清水流道2。三角形波纹板3放入中空纤维超滤膜帘式片1之间构成进水通道4。三角形波纹板3将进水流道4分隔为无数个小流道，每一个小流道的断面为一个等边三角形，等边三角形的底边为超滤膜，等边三角形另两个侧边为波纹板。等边三角形结构稳定，三角形波纹板的顶点支撑两侧空纤维超滤帘式膜片1，即不遮挡膜表面，又将进水流道4细分隔为数个互不联通的小流道。由于三角形波纹板3支撑，超滤膜的结构更加牢固，使对平板膜进行反冲洗成为可能。由等边三角形构成的小流道即为狭缝，狭缝结构的特征是增加了水流的阻力，使膜元件由小阻力配水向大阻力配水转变。众所周知，大阻力配水使元件内的水流速度分布的更加均匀。减少超滤膜柱内水流的短路与沟流现象，使所有超滤膜表面都能够受到水流的均匀剪切和冲刷，防止膜表面的流速不一，局部超滤膜表面因为水流速度过低而导致的泥饼积累。其次与常规的进水网格比较，三角形波纹板3表面光滑，污染物质在三角形波纹板3表面无法生根和积累，很容易被水流冲出膜单元外部，所以该狭缝结构更加抗膜污染。

常规的卷式超滤膜元件运行时一般为水平放置，采用高速水流冲刷膜表面而去除膜污染。与常规卷式超滤膜不同，狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜运行时膜元件为直立安装，去除污染的方式除水流冲刷外，还采用狭缝曝气技术冲刷超滤膜表面，去除膜表面吸附的污泥。

狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11安装在管状的压力容器6内，压力容器6下部橡胶的微孔曝气盘7，压力容器6的底部连接进气口8，微孔曝气盘7上部为进水室9，进水室9的侧面有进水口10。进水室9上部为狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11。狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11上部为浓水室12，浓水室12侧面有溢流口13。浓水室12的中心为中心集水管14。

狭缝曝气卷式卷式中空纤维超滤膜运行时，原水由底部的进水室9侧的进水口10进入压力容器6，水流向上流动，进入狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11。水沿进水流道4的等边三角形的狭缝中向上流动，水与中空纤维超滤帘式膜片1接触，在中心集水管14抽吸泵的抽吸压力作用下，清水透过中空纤维超滤帘式膜片1，进入卷式中空纤维超滤膜空腔的清水流道2内部，清水在卷式中空纤维空腔内部绕中心集水管14螺旋流动，最后进入中心集水管14，在中心集水管14内水流继续向上流动，进入抽吸泵。随着清水透过中空纤维超滤帘式膜片1，原水在等边三角形狭缝中不断被浓缩，逐渐转变为浓水，从狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件11上部流出，进入浓水室12，从溢流口13流出。

实施例3：如图1、图2、图3所示，一种狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜,具体地说是涉及水处理狭缝曝气中空纤维卷式超滤膜元件。

卷式中空纤维膜元件其结构为将若干数量有一定长度的中空纤维超滤膜丝平行排列在台面上，膜丝为单层，膜丝之间不留缝隙，以增加膜丝的表面积，众多的膜丝紧密排列，形成一个膜丝帘(见图3)。膜丝的一端密封，膜丝的另一端开口并植入中心管中。膜丝帘的上部叠合一张波纹板，波纹板的纹路与中空纤维膜帘的方向垂直，波纹板的大小与膜帘大小一致。然后，以中心管为圆心，将中空纤维膜帘与波纹板叠合形成的平面膜组件，螺旋缠绕到中心管上，多圈环绕，直到膜帘与波纹板全部缠绕到中心管，形成一个圆柱体，用塑料布卷好的膜卷包扎牢固，防止松捆，一个中空纤维卷式超滤膜制造完成。

在膜卷内是二层中空纤维膜丝之间有一层波纹板，形成浓水通道，中空纤维膜帘与波纹板间隔排列，中空纤维膜丝呈弧形，其弧形半径不断增大，为一个螺旋线。与卷式平板膜比较，其清水通道就是中空纤维膜丝的内腔，浓水通道就是波纹板与中空纤维膜丝之间的形成的三角形空隙。

卷式卷式中空纤维超滤膜运行一段时间以后，膜表面积累一层泥饼，导致超滤膜过滤阻力加大，出水流量减小。这时需要对超滤膜进行曝气与反冲洗，以去除膜表面的泥饼。恢复超滤膜的过滤性能。与传统的超滤膜穿孔管曝气方式不同，狭缝曝气卷式超滤膜的曝气是采用微孔曝气，曝气盘表面的膜片材质为橡胶，在橡胶膜片上采用激光打孔技术打出条状微孔，该微孔为可变微孔，平时微孔关闭，防止微孔堵塞。曝气时，空气进入橡胶膜片的下部，使橡胶膜片膨胀，微孔张开。空气以微气泡形式溢出，向上进入超滤膜元件的狭缝，微气泡在狭缝中继续向上流动，众多的微气泡不规则的运动，接触碰撞，不断集合，形成大气泡。大气泡浮力大，上升速度快，在等边三角形的狭缝流道中形成活塞流，推动大气泡顶部的水流加速流动。连续不断生成的大气泡，将狭缝中的连续流水流分隔为断续流，即狭缝中向上流动的一段是水流一段是气流，交错上升。膜表面的泥饼反复受到水流冲刷与气流冲刷，受到水流与气流的周期性扰动。特别是气泡的弹性变形，使卷式中空纤维超滤膜表面形成为微振动，当气泡的驱动频率与膜面的自振频率一致时，形成共振。加速泥饼表面开裂，脱落。泥饼被冲出狭缝，流出膜元件，从而达到超滤膜去除污染的目的。

膜表面的脱落泥饼与原水混合，构成超滤膜的浓水，浓水由狭缝进入上部的浓水室，通过浓水室侧边的浓水溢流口外排。

本实用新型的卷式超滤膜进水室位于微孔曝气盘的上部，形成一个密闭的空间，空气的唯一出路是进入超滤膜元件，没有向外逃逸的出口，所有空气被强制通过膜元件的狭缝充分利用了空气的冲刷作用。与穿孔管曝气比较，微孔曝气盘的水头损失大，到达0.3米水柱。微孔曝气盘阻力大的结果是各个膜元件之间的曝气量比较均匀，对膜元件安装的水平精度要求低。

狭缝曝气卷式卷式中空纤维超滤膜反冲洗的操作是：关闭进水阀，开启反冲洗泵，反冲洗水由膜元件中心产水管反向流入膜元件内。在超滤膜单元口袋内部螺旋向外流动，透过超滤膜片，进入进水流道的狭缝，将吸附在膜表面的泥饼冲脱。一般情况下，反冲洗同时进行曝气，在狭缝中形成活塞流，驱动膜振动，加速超滤膜表面泥饼脱落。反冲洗结束后，关闭反冲洗水泵与曝气管进气阀门，停止反冲洗与曝气，打开下部与进水管并联的排水阀门，将压力容器内的污水排空。

进水格网由平面格网改为三角形波纹板。三角形波纹板放入两个超滤膜单元之间，构成进水通道。三角形波纹板将进水流道分隔为无数个小流道，每一个小流道的断面为一个等边三角形。

由等边三角形构成的小流道即为狭缝，狭缝结构的特征是增加了水流的阻力，使膜元件由小阻力配水向大阻力配水转变。减少超滤膜单元内水流的短路与沟流现象。

狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜运行时膜元件为直立安装，去除污染的方式除水流冲刷外，还采用狭缝曝气技术冲刷超滤膜表面。

卷式超滤膜进水室位于微孔曝气盘的上部，形成一个密闭的空间。与穿孔管曝气比较，微孔曝气盘的水头损失大，到达0.3米水柱。微孔曝气盘阻力大的结果是各个膜元件之间的曝气量比较均匀，对膜元件安装的水平精度要求低。

狭缝曝气卷式超滤膜可以进行反冲洗的操作。一般情况下，反冲洗同时进行曝气，在膜元件内的狭缝中形成活塞流，驱动超滤膜片振动，加速超滤膜表面泥饼脱落。

与中空纤维柱式膜组器比较，狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件，克服了中空纤维容易断丝，同时膜丝根部容易积泥的缺点。延长了超滤膜组器的使用寿命。

与平板膜组器比较，狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜元件，单位体积内膜面积大，产水量高。其次为采用微孔曝气，膜元件内形成很多狭缝。使曝气更加均匀。卷式中空纤维超滤膜可以进行反冲洗。克服平板膜不能反冲洗的弊端。

狭缝曝气卷式中空纤维超滤膜效率高，寿命长，是一种最先进的水处理设备。

本实用新型的狭缝超滤膜三角形波纹板，可以是圆弧波纹板，水平平直波纹板等。

如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。