專利名稱：一種基于管狀分離膜的膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水處理設(shè)備，具體涉及一種基于管狀分離膜的膜組件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段對(duì)居民飲用水的處理和供應(yīng)是重大課題，例如我國從“十一五”開始的國家水處理科技專項(xiàng)，其中水處理改造方面的目標(biāo)是將當(dāng)前飲用水標(biāo)準(zhǔn)36項(xiàng)指標(biāo)提高到新飲用水標(biāo)準(zhǔn)的106項(xiàng)指標(biāo)。這不僅需要發(fā)展和采用各種新技術(shù)，特別還需要效率高、占地面積小和多功能的新技術(shù)。現(xiàn)有常規(guī)水處理工藝流程主要包括氧化絮凝、平流沉淀、斜板沉淀和快濾等步驟。 其中氧化、絮凝和沉淀等是核心工藝，但現(xiàn)有沉淀池技術(shù)效率低，占地面積大，而且難以改造。一種可取的方案是采用平板式陶瓷分離膜取代斜板沉淀池的斜板，通過膜分離技術(shù)可以提高單位面積的水處理量，而且可以把曝氣、氧化、殺菌、過濾等多個(gè)過程同時(shí)完成，并同時(shí)去除各種固體粒子和菌體。然而，用平板式陶瓷分離膜取代斜板沉淀池的斜板具有設(shè)計(jì)缺欠和實(shí)用上的困難一方面，由于其單位體積表面積小，為了實(shí)現(xiàn)“斜板功能”則必須加大膜板面積且保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度，將增大建設(shè)投入和占地。另一方面。這種平板式膜的制造難度高，要制造大面積的高平整度陶瓷板就不容易，而要制成多孔陶瓷支撐體，再涂制和燒成細(xì)孔分離膜層，技術(shù)難度將更大和高成本，從而迄今并無商品化產(chǎn)品供應(yīng)。可以預(yù)示， 即使形成產(chǎn)品，也會(huì)由于成本高、效果差而加大水廠建設(shè)成本。此外，這種簡(jiǎn)單地模仿平板式斜板的結(jié)構(gòu)，實(shí)際上難以通過有效的振動(dòng)或曝氣技術(shù)將表面上積存的沉積物去除，從而并不便于使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種易于制造和使用的新構(gòu)型、多功能的水處理裝置用膜分離組件。這種膜組件可以在自來水處理工程中作為斜板沉淀池的斜板，具有更大的單位體積表面積和使用耐久性，特別是可同時(shí)直接完全濾除水源中的泥沙顆粒、細(xì)菌和油污及其他固體物質(zhì)，還可以作為載體附加其他功能，例如催化劑和除菌劑等，這就大大簡(jiǎn)化了水處理工藝，為提高水質(zhì)和降低成本提供了可能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案基于管狀分離膜的膜組件，包括固定架和管狀膜，其特征在于將所述管狀膜安裝在所述固定架中，所述固定架內(nèi)設(shè)有進(jìn)水口、多個(gè)水通道和出水口，所述的管狀膜元件之間通過水通道相互串或并聯(lián)構(gòu)成平板式大面積膜組件，膜組件的進(jìn)水端與出水端分別接入所述的進(jìn)水口、出水口。所述的基于管狀分離膜的膜組件，其特征在于所述管狀膜為陶瓷分離膜，是在管狀多孔陶瓷支撐體的外表面上有一層或多層細(xì)孔分離膜層，在整個(gè)支撐體上附著一層除菌、催化的涂層。所述的基于管狀分離膜的膜組件，其特征在于所述管狀膜的橫截面形狀可以為圓形、橢圓形，或者兩端為圓弧、中段平直的類橢圓形，或者多支圓形管構(gòu)成的管束，或具有更大外表面形狀的管狀件。所述的基于管狀分離膜的膜組件，其特征在于所述管狀膜是中空纖維膜，或者是利用l_3mm的管狀膜構(gòu)成的組件。本實(shí)用新型的有益效果(1)在同樣空間占有率情況下，本實(shí)用新型的膜組件具有大得多的表面積。對(duì)于直徑等于板厚的圓管膜構(gòu)成的膜組件與平板膜相比，其膜面積為平板的1.52倍，而空間占有容積比后者小18% ；(2)管狀或?qū)挾容^小的扁管狀支撐體和外涂分離膜的制造工藝難度低，因此可成本較低地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。另外，管狀膜的力學(xué)強(qiáng)度比同尺寸的板狀膜更大，這意味著對(duì)工藝參數(shù)和材質(zhì)的要求均可以有所降低，從而具有使造價(jià)比現(xiàn)有膜管進(jìn)一步降低的潛力；(3)所采用的管狀膜比較容易制成大長度元件，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以進(jìn)一步減小工程裝置的占地面積，還可附加各種現(xiàn)有的輔助組件以提高其分離效果和實(shí)施再生清洗等，設(shè)備適應(yīng)性好；例如可以通過設(shè)計(jì)成管間留有空隙的方式提高曝氣或氧化操作的作用效果。 也可以設(shè)計(jì)成不同形式的陣列，以適應(yīng)不同的工藝需要。這些設(shè)計(jì)上的靈活性和方便度在后面的實(shí)施例中將進(jìn)一步說明和有所體現(xiàn)。(4)圓管狀或扁管狀陶瓷膜元件的制造工藝，是先用擠壓成型法制造和燒結(jié)成多孔支撐體，然后在其外表面用通常的陶瓷漿料技術(shù)涂制上一層或多層陶瓷分離膜，其頂層膜的孔徑可以按去除雜質(zhì)的要求加以控制。同時(shí)，這種多孔陶瓷分離膜孔徑中還可以用溶液浸漬法涂制具有其他功能的表面涂層，例如殺菌功能和催化降階有機(jī)物功能等。

圖1為本實(shí)用新型的總裝圖的主視圖。圖2為本實(shí)用新型的總裝圖的左視圖。圖3本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 基于園管狀陶瓷分離膜的組件設(shè)計(jì)與加工如圖3所示，直徑為2r (cm)和長度為L(cm)的圓管型陶瓷分離膜元件2并列排布封接在不銹鋼材的固定架條1中，架條內(nèi)有水通道4和水出口 5、進(jìn)水口 3，以及與其他組件組合到一起的螺孔7。圓管陶瓷分離膜元件2與固定架條1之間一般可以用粘合密封劑 (例如，環(huán)氧樹脂)進(jìn)行封接與密封，膜管之間可以按一定間隔d排布，作為曝氣氣泡的通道和便于膜管外表面集塵粒子的下滑與沉降。為了使組件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，架條1之間可以附加如圖所示的拉桿式固定條6構(gòu)成。多個(gè)組件單片可用通常方式組裝成三維結(jié)構(gòu)的分離膜組件，以獲得更大的分離膜表面積。由m個(gè)η支園膜管構(gòu)成的組件單片構(gòu)成的三維膜組件模塊，其膜表面總面積為，S = m.n. (2 π rL) (cm2)，組件片間距為D的三維組件模塊的總體積為V = m(2r+D). η (2r+d). L，可以按照水處理工程設(shè)計(jì)需要選擇適當(dāng)S和V值的組件，從而設(shè)計(jì)選擇膜管直徑(r)和間隔(d)以及組件片間距離(D)。一般的，圓管狀膜管采用擠壓成型-燒結(jié)工藝制造，其直徑可在3-15mm中變化，管的壁厚大約0. 5_2mm。直徑小于3mm的單管，其機(jī)械強(qiáng)度較小而難以直接應(yīng)用，而直徑太大又會(huì)降低分離膜的空間密度，加大了成本。商品化的高分子材料制成的管狀多孔膜元件，原則上也可以用于上述組件的組裝，但其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較小，管徑也較大，可以按實(shí)際情況需要選用。實(shí)施例2采用扁管狀膜元件的設(shè)計(jì)和組裝圖3中的圓管狀膜元件完全可以用寬度為W、厚度為2r、兩端為半徑r的園弧狀的扁管替代，扁管在構(gòu)成組件片時(shí)，管間也可留有空隙以利于曝氣攪動(dòng)震落沉積物。這種扁管狀元件的可能優(yōu)點(diǎn)是提供了一個(gè)斜板式的滑移表面。按目前的擠壓成型工藝水平，扁管的厚度最小可以4-6mm，太厚會(huì)浪費(fèi)空間，寬度以20_60mm，長度以500-1500mm為宜。太短浪費(fèi)膜材，太長工藝難度大。實(shí)施例3采用中空纖維陶瓷膜微管構(gòu)成組件中空纖維陶瓷膜是新近發(fā)展的一種微管狀陶瓷膜，是由制造高聚物中空纖維膜的所謂相轉(zhuǎn)移法制造的，其外徑大約為1. 5-3mm,內(nèi)徑為0. 8_2mm.這種微管陶瓷膜可以具有比一般管狀膜管大得多的單位體積膜面積，從而具有潛力進(jìn)一步減小水處理工程場(chǎng)地，并提高效率，降低工程造價(jià)。鑒于單支中空纖維陶瓷膜機(jī)械強(qiáng)度低，在構(gòu)成膜組件時(shí)，把多層纖維管平鋪后固定在框架內(nèi)。也可以將中空纖維微管先捆扎成束，再封裝到固定支架中。以這種微管束替代圓管膜構(gòu)成組件片，預(yù)期可以有如下優(yōu)點(diǎn)(1)單位空間場(chǎng)地可容納更大的分離膜表面積。例如，以7支(呈梅花狀截面)直徑2. 3mm微管形成的管束，IOOcm長度，具有大約5000cm2的膜面積，兩束就是1平米。而同樣直徑(6.9mm)的單管相應(yīng)的只有2168cm2膜面積，且占有稍大的空間；(2)由于中空纖維膜直徑小膜壁薄，具有較大的水滲透通量和較好的機(jī)械穩(wěn)定性；(3)這種束狀結(jié)構(gòu)的長處是，待處理水中的大部分沉積物被阻隔在梅花狀的外表面，因而整體上具有更好的防賭塞效能；(4)這種中空纖維陶瓷微管的材質(zhì)是均一的，不含耐腐蝕性差的助燒結(jié)劑等，因而可能具有更長的使用壽命。
權(quán)利要求1.一種基于管狀分離膜的膜組件，包括固定架和管狀膜，其特征在于將所述管狀膜安裝在所述固定架中，所述固定架內(nèi)設(shè)有進(jìn)水口、多個(gè)水通道和出水口，所述的管狀膜元件之間通過水通道相互串或并聯(lián)構(gòu)成平板式大面積膜組件，膜組件的進(jìn)水端與出水端分別接入所述的進(jìn)水口、出水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于管狀分離膜的膜組件，其特征在于所述管狀膜為陶瓷分離膜，是在管狀多孔陶瓷支撐體的外表面上有一層或多層細(xì)孔分離膜層，在整個(gè)支撐體上附著一層除菌、催化的涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于管狀分離膜的膜組件，其特征在于所述管狀膜的橫截面形狀可以為圓形、橢圓形，或者兩端為圓弧、中段平直的類橢圓形，或者多支圓形管構(gòu)成的管束，或具有更大外表面形狀的管狀件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于管狀分離膜的膜組件，其特征在于所述管狀膜是中空纖維膜，或者是利用1 一 3mm的管狀膜構(gòu)成的組件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于管狀陶瓷膜元件的膜組件，包括固定架和管狀膜元件，將所述管狀膜元件安裝在所述固定架中，所述固定架內(nèi)設(shè)有進(jìn)水口、水通道和連通所述水通道與管狀膜的出水口，在同樣空間占有率情況下，本實(shí)用新型的膜組件具有大得多的表面積；其工藝難度低，因此可較低成本地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；工程裝置的占地面積??；該設(shè)備兼有斜板滑沉和微濾分離除固體粒子雜質(zhì)功能，還可以附加其他功能，例如催化、殺菌等，尤其適于城市自來水廠的高效水凈化工序應(yīng)用。
文檔編號(hào)C02F1/44GK202237814SQ201120056679
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者孟廣耀 申請(qǐng)人:合肥長城新元膜科技有限責(zé)任公司