[实用新型]一种卷式膜组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种卷式膜组件。

背景技术

目前市场上大量使用的家用卷式反渗透膜，尽管其过滤精度非常高，形象地说，就是除氢离子和氢氧根离子之外，其它任何离子几乎都不能穿透，所以经反渗透膜过滤的出水称为纯水，如果使用方式正确，通常使用寿命都很长，不易堵塞。不易堵塞的本质原因之一，就是原水流经反渗透膜表面时的水流速度足够高，原水在膜表面边过滤边流动，水中的颗粒物顺着水流方向滑过反渗透膜表面，使得不能在膜表面沉积或积聚，所以反渗透膜不易堵塞。所以，原水在膜表面的切向流速是一个关键的运行参数。由于原水在膜表面的实际切向流速是以速度场形式分布的，严格地说可能是处处都不相同，为了便于分析问题，我们定义一个原水在膜表面切向流动的最小计算流速V：

V＝Q/A，

式中：V为水流在膜表面切向流动的最小计算流速，单位为m/s；Q为卷式反渗透膜运行时的浓缩水排放流量，单位为m³/s；A为卷式反渗透膜原水流道的横截面积，单位为m²。

可以认为该流速相当于原水在膜表面的实际切向流速的特征值，能够在一定程度上反应真实水流速度的大小。以家用反渗透净水机中使用最多的50GPD的卷式反渗透膜组件为例，其原水导流网的厚度为0.7mm，原水流道的长度为305mm，原水流道的宽度为820mm，运行时的浓缩水排放流量为390mL/min，则有

Q＝390(mL/min)＝390×10^-6/60(m³/S)＝65×10^-6(m³/S)；

A＝0.7×10^-3×820×10^-3＝5.74×10^-4(m²)；

V＝Q/A＝(65×10^-6)/(5.74×10^-4)＝1.132×10^-2(m/S)＝11.32(mm/S)。

即原水在膜表面切向流动的最小计算流速V为11.32mm/S，这是目前市面上大量使用的家用50GPD反渗透膜组件运行时保证不易堵塞的在膜表面切向流动的原水最小计算流速，其中50GPD的含义是每天产水50加仑，是产水的流量，也可以表示为130mL/min。

虽然上述参数对于反渗透膜的稳定运行被证明是比较可靠的，反渗透膜的使用寿命也比较长。但是，浓缩水流量为390mL/min，纯水流量为130mL/min(50GPD的含义)，即运行时纯水和浓缩水的流量之比为1比3，而浓缩水基本上作为废水排向下水道，原水利用率只有25％，导致大量的水资源浪费，这是难以接受的，所以家用净水机行业内迫切希望有更好的技术：既不显著降低反渗透膜的使用寿命，又能够显著地减小浓缩水的排放量。

另一个问题是，反渗透膜组件正常运行时，为了克服渗透压，原水侧的压力通常都在0.42MPa～0.60MPa范围内，即水压较高，这样的高压水通过一个节流阀(业内也称为废水比)就将压力彻底卸掉，这部分压力能没有得到利用，排浓缩水的流量越大，浪费的压力能越多。对于工业上大型反渗透系统，比较先进的方案是通过一个能量回收装置将这部分压力能回收再利用的，然而，在家用净水机中，不能承受增加能量回收装置的成本压力，所以这部分能量就白白浪费了。虽然单个家用反渗透净水机这部分压力能的数量不大，但是家用反渗透净水机的数量非常庞大，目前我国正在使用的家用反渗透净水机，最保守的估计也超过2千万台，如果单台机器一年浪费2度电，全国每年就浪费4千万度电，这是一个非常大的浪费。所以，家用反渗透净水机的节能问题也是不能忽视的大问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种节水效果显著、不易堵塞、节能效果显著的卷式膜组件，特别适合在家用反渗透净水机中使用，也可以在类似用途的场合使用。