内接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及膜丝修复技术领域，尤其涉及一种内接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置。


背景技术：

[0002]
中空纤维膜是超滤(简称uf，含压力式与浸没式)及mbr(membranebioreactor，膜生物反应器)最主流的膜结构型式。其中，超滤广泛用于水中悬浮物、胶体的去除以及物料的分离、浓缩；而mbr是将膜分离技术与传统生化工艺有机结合而成的一种新兴的污水处理及回用技术。相对于非膜工艺，膜法水处理技术具有系统占地面积小、产水品质好、自动化程度高、运行连续稳定等突出优势，是极具发展潜力、技术先进的水处理技术。
[0003]
中空纤维膜在运行过程中需要间断或连续空气吹扫，曝气所形成的气水二相流在膜表面形成与过滤流向垂直的持续剪切力，以延缓膜污染，维持膜运行通量。由于非带衬中空纤维膜的机械强度有限(以pvdf材质为例，单丝的断裂强度通常为3～6n)，高强度空气吹扫所形成的轴向拉力以及根部应力的集中极易造成膜丝断裂。膜丝断裂数量超过一定比例将会导致：系统进水或污泥混合液通过膜丝断裂点进入产水收集系统，导致系统产水水质恶化。
[0004]
现有的膜丝简易修复措施会导致膜元件的有效过滤面积减少，则维持额定产水出力需要更高的运行压力。现有技术中的非带衬中空纤维膜丝简易修复方法主要有：
[0005]
1：堵漏：将断裂的膜丝从两端根部封胶处拉断，然后用堵漏针(或竹签)将残留的膜丝“孔洞”封堵:
[0006]
2：打结：在断点处将两段膜丝做打结处理。
[0007]
上述现有技术中的非带衬中空纤维膜丝简易修复方法的缺点为；现有非带衬中空纤维膜元件的堵漏或打结修补措施，会造成膜元件的有效过滤面积减少，增加膜系统的运行压力及能耗，降低膜元件的使用寿命。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型的实施例提供了一种内接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置，以克服现有技术的问题。
[0009]
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。
[0010]
一种内接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置，包括：内支撑部件 (3)、粘接部件(4)、第一中空纤维膜丝(1)及第二中空纤维膜丝 (2)；
[0011]
所述第一中空纤维膜丝(1)、所述第二中空纤维膜丝(2)为待修复的两段中空纤维膜丝，所述内支撑部件(3)的一端插入所述第一中空纤维膜丝 (1)的内腔、另一端插入所述第二中空纤维膜丝(2)的内腔，所述两段中空纤维膜丝在所述内支撑部件(3)的中间位置初步对接并保留一定的间隙，在所述间隙处嵌入粘接部件(4)后使所述两段中空纤维膜丝的端部粘接成一体。
[0012]
优选地，所述内支撑部件(3)为精密管状结构，所述内支撑部件(3) 的外周中间位置设置有定位中线i，外周两端位置分别设置有防脱环ii。
[0013]
优选地，所述内支撑部件(3)为特制一体化部件；或者，简化为外壁光滑的中空纤维毛细管状结构，长度为30～40mm的小段。
[0014]
优选地，所述粘接部件(4)为具有可带水操作且固结后具有柔韧性的瞬间粘接剂。
[0015]
由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例的一种内接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置能够在不损失膜有效过滤面积的前提下，彻底修复膜丝损伤，能够在有效保障膜系统产水水质的同时，提高中空纤维uf及mbr膜的使用寿命。
[0016]
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
[0017]
图1为本实用新型实施例提出的一种内接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置的实施效果图；
[0018]
图2为本实用新型实施例提出的一种内支撑部件的构造图；
[0019]
图3-5为本实用新型实施例提出的一种内接法非带衬中空纤维膜丝无损伤修复的操作过程示意图。
具体实施方式
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下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
[0021]
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，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。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。
[0022]
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
[0023]
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
[0024]
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)具有与本实用新型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。
[0025]
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。
[0026]
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
[0027]
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
[0028]
针对现有的非带衬中空纤维膜丝修复简易措施会造成膜元件结构损伤、膜面积减少的弊端，本实用新型实施例提出了一种内接法非带衬中空纤维膜丝无损伤修复装置，该装置的修复原理是将专用的内支撑部件的两端分别插入两段待修复膜丝内腔，使膜丝在支撑部件中间位置对接，通过专用的瞬间粘结剂将两段膜丝粘结成一体。
[0029]
本实用新型实施例提出的一种内接法非带衬中空纤维膜丝的无损伤修复装置的结构图如图1所示，包括：第一中空纤维膜丝1、第二中空纤维膜丝2、内支撑部件3和粘接部件4。
[0030]
所述第一中空纤维膜丝1、所述第二中空纤维膜丝2为待修复的两段中空纤维膜丝，所述内支撑部件3的一端插入所述第一中空纤维膜丝1的内腔，另一端插入所述第二中空纤维膜丝2的内腔。通过对向移动第一中空纤维膜丝1 和第二中空纤维膜丝2，使得所述两段中空纤维膜丝在所述内支撑部件3的中间位置初步对接并保留一定的间隙，在所述间隙处嵌入粘接部件4后，使两段中空纤维膜丝对接充分，最终，通过粘接部件4将两段中空纤维膜丝的端部粘接成一体。
[0031]
在实际应用中，上述内支撑部件3插入第一中空纤维膜丝和第二空纤维膜丝分的长度均应略小于上述内支撑部件3结构总长度的1/2,以保证两段中空纤维膜丝初步对接并留有适当缝隙、便于后续嵌入粘接剂。
[0032]
本实用新型实施例提出的一种上述内支撑部件3的结构如图2所示，既起到初步固定两段待修复中空纤维膜丝的作用，又完整保留了中空纤维膜丝的内部水流通道。
[0033]
上述内支撑部件3可以为特制的一体化精密部件，加工前需要设置、开模。整体为管状结构，外周中间位置设置有定位中线i，同时，外周两端位置设置有防脱环ii，比如，分别在位于半截部件长度的1/4及3/4处设置一个防脱环ii，整个内支撑部件3上设置有4个防脱环ii和一个定位中线i。其中，定位中线i的作用是便于操作者观察、控制内支撑部件的插入深度，确保两段膜丝在正中间位置对接；防脱环ii的作用是增减内支撑部件与中空纤维膜丝内壁的摩擦力，更有利于粘接前的初步固定，同时，防止自身在被修复的中空纤维膜丝内部移动。
[0034]
在实际应用中，为降低制造成本，也可以将上述内支撑部件3的构造进一步简化为中空纤维毛细管状结构，使用前应将毛细支撑管裁剪成长度约 30～40mm的小段。
[0035]
上述粘接部件4可以采用高强度瞬间粘结剂，具有可带水操作、固化后具有一定柔韧性、粘接强度高、耐久性好等特点，固化时间适中，并且对湿润状态下的被粘接部件也具有良好的粘接力学性能。
[0036]
基于图1和图2所示的装置，图3-图5为本实用新型实施例提出的一种内接法非带衬中空纤维膜丝无损伤修复的操作过程示意图，操作步骤如下：
[0037]
首先，通过完整性检测装置定位元件内部膜丝破损、断裂的具体位置，然后实施修复操作。膜丝修复的操作步骤如下：
[0038]
1、将中空纤维毛细支撑管裁剪成长度30～40mm的小段，当然，也可直接采用上述特制精密一体化部件；
[0039]
2、将内支撑部件的两端分别插入待连接的两段中空纤维膜丝的内腔，直至两段中空纤维膜丝在支撑部件的外侧中间位置形成虚接，对口间隙控制在 0.1～0.2mm，内支撑部件的起定位及初步固定被修复膜丝的作用，同时维持中空纤维膜丝内部的水流通道；
[0040]
3将两段中空纤维膜丝的表面及断面的明水沥干，将专用的低粘度瞬间粘结剂嵌入中空纤维膜丝对接间隙，使之充分渗入膜丝断面间隙，然后将两段膜丝对向移动，使膜丝端面充分接触。
[0041]
4、待粘结剂达到额定粘结强度，既完成该段膜丝修复，本方法所用粘结剂初始固化时间约为5～8秒钟。
[0042]
以上修复技术可以将损伤、断裂的中空纤维膜丝重新连接，且粘接强度超过pvdf中空纤维膜丝本身的断裂强度，同时具有极强的可靠性、耐久性。
[0043]
通过“在线完整性检测
→
元件拆除
→
离线完整性检测
→
断丝修复
→
元件组装及系统恢复”等一系列操作，完成损伤膜元件的中空纤维膜丝修复，经元件组装及系统恢复既可重新投入运行。
[0044]
为充分验证内接法非带衬中空纤维膜丝修复技术的可靠性、耐久性，设置、实施了中空纤维膜丝修复+持续工况运行试验，具体的试验过程如下：
[0045]
⑴
取某品牌帘式mbr膜元件一支，每支膜元件内含pvdf非带衬中空纤维膜丝1450根，有效长度1400mm；
[0046]
⑵
在膜元件宽度方向上的5个不同部位分别取40根膜丝，总计200根膜丝，用壁纸刀将其在距离下端根部120mm处剪断；
[0047]
⑶
用上述内接法将该膜元件的人为断丝全部修复(连接)完好；
[0048]
⑷
将已修复的帘式mbr膜元件，与其另外18支同型号膜元件一起填装到mbr组器中，在工况条件连续运行，mbr曝气强度取较高值：130nm3/m2/h。
[0049]
⑸
每隔3-6个月取出试验膜元件，观察被修复膜丝的完整性，并统计膜丝在修复处的解体数量、损伤状况。
[0050]
试验统计数据如下表：
[0051]
表1已修复膜丝工况运行完整性统计表
[0052][0053][0054]
本试验主要统计不同时间节点被修复膜丝在原断点修复处的解体情况，以此考察修复方法的可靠性、耐久性。
[0055]
该修复方法的试验膜丝数量为200，“自然断丝数”指在非修复部位出现断裂的膜丝数量，由“自然断丝数”计算的自然断丝率是表征非带衬中空纤维膜丝抗拉强度和使用寿命的重要参考指标。
[0056]
膜丝总数:m，m＝200；自然断丝数m；自然断丝率：k1；累计解体根数n；解体率k2
[0057]
则；自然断丝率k1＝m/m；解体率k2＝n/(m-m)。
[0058]
实验数据分析及结论：
[0059]
如表1所示，膜元件运行4.5年后累计自然断丝率为5％。表明非带衬pvdf 中空纤维膜丝本身的抗拉强度及使用寿命均有待提高，同时，也表明中空纤维膜丝修复技术对维持mbr膜系统的持续、稳定运行十分重要；
[0060]
采用内接法修复的200根中空纤维膜丝在试验期间(4.5年内)未出现解体现象，表明该方法的可靠性、耐久性均非常好；该修复技术的粘接强度较高，并且远高于非带衬pvdf中空纤维膜丝本身的断裂强度，通过仪器检测被修复膜丝的断裂强度，并观察、对比断裂点
位置，也能印证这一判断。
[0061]
该内接法能够获得理想的粘接强度，同时，通过工况条件下的持续运行试验，充分验证了该修复方法的可靠性、耐久性，是十分理想的非带衬中空纤维膜丝无损伤修复技术。
[0062]
综上所述，本实用新型实施例的一种内接法非带衬中空纤维膜丝无损伤修复装置能够在不损失膜有效过滤面积的前提下，彻底修复膜丝损伤，能够在有效保障膜系统产水水质的同时，提高中空纤维uf及mbr膜的使用寿命。
[0063]
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
[0064]
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
[0065]
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。