[实用新型]集散型中空纤维膜柱式膜组件滤芯

说明书

【技术领域】

本实用新型属于水处理设备，更具体地，本实用新型涉及一种水处理中使用的中空纤维柱式膜组件滤芯，可用于污水处理的中水回用及净水生产。

【背景技术】

近年来随着膜行业的发展，膜技术的应用越来越多的引起人们的关注。中空纤维膜组件因其独特的结构特点，如装填密度大、自支撑体系等已被广泛的应用于污水处理、废水回用等诸多领域。但是在应用过程中尤其是在高浊度的水处理应用中，不可避免会出现膜污染问题，影响组件过滤效率和使用寿命。因此，为了降低膜污染，提高膜组件的过滤效率，延长使用寿命，改善水流均匀性，膜组件优化，尤其是核心部分滤芯的优化设计日益突显。

现有中空纤维柱式膜组件的过滤滤芯一般有两种形式：双端浇注形成出水端树脂固定层和进水端树脂固定层，这种膜组件至少有一端开口；“U”形单端开口浇注形成出水端树脂固定层。这两种结构存在以下缺陷：

第一、双端浇注的过滤滤芯两侧分别是进水端树脂固定层和出水端树脂固定层，中空纤维膜丝被固定在其间。使用时极易对膜丝根部造成损伤，大大降低了膜组件的使用寿命。

第二、双端浇注的压力式膜组件滤芯中的纤维间水流道较为狭窄，极易形成死角，导致堵塞造成膜污染。同时也为膜组件的清洗带来不便。

第三、“U”形单端浇注滤芯中的水流道弯曲，同时受部分水流剪切作用和水流冲击应力集中的影响，减少膜组件的使用寿命。

第四、树脂浇注时，无论是双端浇注还是“U”形单端浇注，都会由于聚合物的爬杆效应使得树脂沿纤维丝外壁爬升，使得纤维丝变脆，而固化后的树脂固定层的高度低于树脂沿纤维丝外壁爬升的高度，纤维丝在水处理过程中产生晃动，纤维丝根部易折断，膜组件的使用寿命短。

针对上述问题，有不少专利或专利申请或通过优化膜组件浇注方法、或通过改变组件端头的设计、流道设计等，一定程度地提高了中空纤维膜丝的耐污染性，延长了组件的使用寿命和运行周期。例如中国专利申请200510015346.X、200910110831.3的方法，或ZL 200520027729.4公开的采用在中空纤维根部实施二次浇注形成保护层，防止纤维膜的破损，提高了出水质量和膜组件的使用寿命。但是其膜组件制备和设计优化繁琐复杂，不能很好的兼顾膜元件的维护保养和膜丝的耐污染以及整个膜过滤装置的产水质量的技术问题。

又如美国专利申请US5248424公布的在集水基板之间设置“拱形”无壳也无约束的中空膜组件，膜丝呈浮游状态，可自由摆动。该技术一定程度地提高了膜丝的自由度，改善了水处理性能，但是膜丝布置呈大幅面的屏幕状，膜丝受力不均匀，影响膜组件的使用寿命和产水水质。

【发明内容】

本发明的目的是为了改进现有柱式膜组件在使用过程中易受污染，膜组件需频繁清洗、使用寿命短等不足，提供一种集散型中空纤维柱式膜组件滤芯。

为了实现上述发明目的，本实用新型提供一种集散型中空纤维柱式膜组件滤芯，包括中空纤维膜膜丝2和安设在多根所述中空纤维膜膜丝2一端外部的膜丝保护套3，其中，将多组安设了所述中空纤维膜膜丝2的膜丝保护套3安装在树脂固定层1中，所述中空纤维膜膜丝2在树脂固定层1中的一端为出水端，所述中空纤维膜膜丝2的另一端封堵为离散式自由端。

根据上述集散型中空纤维柱式膜组件滤芯的一种优选的具体实施方式，其中所述中空纤维膜膜丝2的自由端是以单根中空纤维膜封堵形成的，或以多根中空纤维膜封堵形成的。

本实用新型中，所述中空纤维膜是孔径为0.01-10μm的聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)或聚醚砜树脂(PES)中空纤维膜。

根据另一种优选的具体实施方式，所述膜丝保护套3是以包裹、贴附、粘着或填充固定材料的方式安设在所述中空纤维膜膜丝2端部的。

本实用新型的膜丝保护套3所选用的材质为树脂材料，范围广泛，例如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和ABS树脂等均可。

本实用新型的集散型中空纤维柱式膜组件滤芯具有下述有益效果：

1、由于采用单端浇注的集-散模式(即一端为自由端，另一端为离散端)，可以有效调整膜组件内部中空纤维膜的长短，使组件形式和制作工艺简单化；

2、本实用新型的滤芯一端的呈离散式，一方面有利于水力分配，克服进水水流不均匀的问题，减少对中空纤维膜膜丝的损坏；另一方面增宽进水流道，当膜束处于离散悬浮抖动状态时，可减少污染物的沉积，使其抗污堵能力增强，保证采用该滤芯在过滤高浊度水时仍具有较高的通量，而且滤芯更易于清洗；