一种外压式中空纤维膜组件的制作方法

本实用新型涉及一种用于饮用水净化、海水淡化、生活污水、工业污水深度净化回用等水处理工艺的膜分离设备，尤其是涉及一种外压式中空纤维膜组件，属于液体分离膜的技术领域。

背景技术：

随着我国经济的高速发展，城市用水量和排水量都在不断增加，加剧了用水的紧张和水质的污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。面对如此严峻的形势，有效地提高污水净化度、提高水资源再生利用率是解决当前水危机的重要措施。传统的污水处理技术存在着出水质量不高、占地面积大、稳定性差等缺点，已无法满足新的要求。膜分离技术是近年来兴起的一种污水深度净化处理技术，具有净化率高、产水水质好、装置体积小、易操作、不产生二次污染等特点，是资源、能源、环境等领域的共性技术，已成为节能减排，特别是水处理领域最受关注的核心技术。

超滤技术是一种重要的膜分离技术，以超滤膜为过滤介质、以压力为驱动力，当原水在一定压力下流过膜表面时，水和小分子溶质可以透过膜壁，而原水中尺寸较大的溶质分子和其它杂质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩水，从而实现对原水的净化。超滤膜因其膜壁密布微孔，孔隙大小约0.01～0.1微米，对大分子有机物、胶体、藻类、细菌、病毒、悬浮物颗粒等杂质具有超高的去除效率。

中空纤维膜目前是超滤膜的主要形式，一般是采用胶粘剂将几百到几万根膜丝粘接在一起，密封在筒状的壳体中，并将其两侧的端部粘接固定在壳体的内壁上，制成中空纤维超滤膜组件。在对两端部进行封装时，中空纤维超滤膜组件可封装为内压式和外压式两大类。外压式膜组件由于被截留的污染物汇集在膜丝外部，易于清洗，因此，更适用于生活污水、工业废水等污染物含量较高的水处理环境中。

然而，目前应用的外压式中空纤维膜组件几乎都是原水从侧端进水口进入组件内部，这样导致了膜丝长期遭受进水冲击，而且膜表面水流分布不均，产生偏流。同时，由于外压式膜组件在膜丝装填时不会装填得很密，会在膜丝之间预留一定的空间，以便于空气擦洗和膜丝摆动，清除膜丝外表面的污染物，这样，膜组件在长期使用过程中，膜丝会被逐渐拉长，在过滤和冲洗的交替作用下，膜丝之间会相互交叉缠绕，而且膜丝会随水流被拉进浓缩水排出口或清洗液排水口而造成损伤。

技术实现要素：

本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种结构合理、便于制造的外压式中空纤维膜组件及其制备方法，进一步提升超滤设备运行的可靠性和稳定性。

为实现上述目标，本实用新型采取的技术方案为：一种外压式中空纤维膜组件，包括壳体、上下两个端盖及附属的进出水口、中空纤维膜丝、以及上下两块多孔膜丝分配板，其特征在于：所述中空纤维膜丝被均匀分成若干束中空纤维膜丝束；所述中空纤维膜丝束两端用胶粘剂分别胶封在两截塑料短管里，浇注成型；所述两截塑料短管分别固定在所述上下两块多孔膜丝分配板的大孔内；所述固定有中空纤维膜丝束的多孔膜丝分配板与所述壳体以及上下两个端盖通过抱箍密封连接，该连接方式为可拆卸连接；所述下端盖的中心位置处设有原水进口，所述上端盖的中心位置处设有净水出口，所述壳体的上端侧面设有一个浓缩水出口。

进一步地，所述中空纤维膜丝束两端在塑料短管里浇注成型后，用刀具切割上端头膜丝，使上端头的膜丝孔完全打开，而下端头的膜丝孔保持封口。

进一步地，所述上下两块多孔膜丝分配板构造不同，上端的多孔膜丝分配板仅设有用于固定所述中空纤维膜丝束的大孔，而下端的多孔膜丝分配板上除了设有用于固定所述中空纤维膜丝束的大孔外，还设有若干直径较小的导流孔。

进一步地，所述导流孔孔径的大小与所述多孔膜丝分配板的尺寸相适合，作为优选，所述导流孔的直径为5～10 mm，所述多孔膜丝分配板上导流孔的开孔率为5%～20%。

进一步地，所述浓缩水出口处设置有多孔状布水器，以防过滤或冲洗过程中，流体流速过快，将膜丝带出膜壳而导致膜丝被拉断。

本实用新型具有下述技术效果：（1）传统的中空纤维膜组件封装方法通常是采用胶粘剂将近万根中空纤维膜丝粘接在一起，大量胶粘剂的交联反应会产生较高的热量，使膜丝变色，甚至会烧坏膜丝根部，交联反应还会引起脱壳与爆聚等后果。本实用新型通过设置多孔膜丝分配板，采用中空纤维膜丝分束式封装工艺，将膜丝的浇注小批量分开进行，降低了膜丝浇注过程中的温升，避免了中空纤维膜丝被烧坏的风险。

（2）本实用新型采用分束式封装工艺，不仅可以避免传统的封装工艺存在的膜丝之间相互交叉缠绕现象，而且使封装端头处的污染物易于清洗，消除了清洗死区，死角的问题，有利于延长膜组件的使用寿命。

（3）与常规外压式中空纤维膜组件侧端进液相比，本实用新型通过在下端的多孔膜丝分配板上设置导流孔，实现了原料液进液方向与膜丝排布方向一致，这有利于保护膜丝不受流体垂直冲击，而且，原料液从下端的导流孔进入膜组件，可以使原料液均匀分布，从而有效提高膜丝的过滤效率。

（4）对于外压式中空纤维膜组件而言，由于需要给膜丝留有一定的摆动空间，膜丝一般不会装填得很密，而且，膜丝在使用过程中会由于拉伸、膜丝本身溶胀等原因，而出现伸长，在浓排和清洗过程中，会随水流被拉进浓排水出口而被拉断，本实用新型通过在浓排水出口处设置多孔状布水器，避免了出口处流体流速过快，膜丝被带出膜壳而被拉断。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种外压式中空纤维膜组件的结构示意图。

图2为中空纤维膜丝束示意图。

图3为膜组件上端多孔膜丝分配板示意图。

图4为膜组件下端多孔膜丝分配板示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型所述的一种外压式中空纤维膜组件的结构示意图如图1所示，包括壳体6、上端盖10、下端盖2及附属的原水进口1、净水出口11、中空纤维膜丝5、以及上下两块多孔膜丝分配板3、9。所述中空纤维膜丝5的封装采用分束式封装方法，即将一定数量的中空纤维膜丝两端预先用胶粘剂分别浇注在一截塑料短管4里，形成一束中空纤维膜丝束（如图2所示）。所述塑料短管4外部设有密封圈12，可以与所述上下两块多孔膜丝分配板3、9密封连接，所述上下两块多孔膜丝分配板的示意图分别如图3、图4所示。所述固定有中空纤维膜丝束的多孔膜丝分配板3、9与所述壳体6以及上下两个端盖2、10通过抱箍进行连接，该连接方式为可拆卸连接。

进一步地，所述原水进口1位于所述下端盖2的中心位置处，所述净水出口11位于所述上端盖10的中心位置处，所述壳体6的上端侧面，设有浓水出口8。

进一步地，所述中空纤维膜丝束两端在所述塑料短管4里浇注成型后，用刀具切割上端头膜丝，使上端头的膜丝孔完全打开，而下端头的膜丝孔保持封口。

进一步地，所述上下两块多孔膜丝分配板3、9构造不同，上端多孔膜丝分配板9仅设有用于固定所述中空纤维膜丝束的大孔13，而下端多孔膜丝分配板3上除了设有用于固定所述中空纤维膜丝束的大孔13外，还设有若干直径较小的导流孔14。

进一步地，所述导流孔14孔径的大小与所述多孔膜丝分配板3的尺寸相适合，作为优选，所述导流孔的直径为5～10 mm，所述多孔膜丝分配板上导流孔的开孔率为5%～20%。

进一步地，所述浓缩水出口8处设置有多孔状布水器7，以防浓排或清洗过程中，流体流速过快，将膜丝带出膜壳而导致膜丝被拉断。

在本实施例中，原水从膜组件底部的原水进口1经下端多孔膜丝分配板上的导流孔14进入膜组件，在压力驱动下，净水透过中空纤维膜丝壁进入膜丝内侧，由膜丝束上端的膜丝孔汇入上端盖10，经净水出口11输送至产水管路。不能透过中空纤维膜丝壁的大分子污染物被截留在膜丝外侧，随水流由膜组件下端流至膜组件上端，最后从浓水出口8排出。为了防止浓排和清洗过程中，膜丝被拉进浓排水出口而被拉断，在浓水出口8处设置有多孔状布水器7。

本实用新型的中空纤维膜组件，通过设置导流孔，使得原水能够顺着膜丝方向进入膜组件，这有利于原水在膜组件中均匀分布、提高膜丝过滤效率，而且保护膜丝不受进水垂直冲击、延长膜组件的使用寿命。同时，由于采用了外压式浇注工艺，被截留的污染物汇集在膜丝外部，易于清洗，而且纳污量大、对进水水质要求低、清洗周期较长，更适用于生活污水、工业废水等污染物含量较高的水处理环境中。