[发明专利]一种超滤膜组件及其处理高浊度水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及应急水处理技术领域，尤其涉及一种超滤膜组件及其处理高浊度水的方法。

背景技术

高浊度水是常见的河流污染类型，长江与黄河的总输沙量占据世界上十三条大河总输沙量的第一位。近年来，地震、山洪、泥石流等自然灾害频发，也造成供水系统破坏，饮用水源受到泥沙的污染，生活饮用水难以保障，饮用水安全备受关注。针对这一问题，如果不能及时采取防御措施，对生态环境和人民生命财产安全将构成巨大威胁。

对于含沙量较高的高浊度水，传统处理一般采用加药混凝的方法。高分子及复合混凝剂的开发使得处理效果提升显著，但整体来说，混凝及沉淀构筑物占地较大，处理过程伴随一定化学试剂的加入，操作管理较为复杂。近年来，膜技术因其操作简单，处理效果显著等在饮用水处理应用中发展迅速，其中，超滤对悬浮物、浊度有较好的去除效果。

为减缓膜污染，超滤对进水有一定要求，一般在10NTU以内。在应急状况下，往往浊度较高(几百甚至上千)，因此，研究高效的针对高浊度水的水处理技术也日益备受关注。

目前市场上用于水处理的超滤膜基本上以中空纤维为主，中空纤维膜组件可以做到非常小型化，由于不用支撑体，在组件内能装几十万到上百万根中空纤维，装填密度大，产水量高，但缺点是膜面除垢较困难，膜一旦损坏无法更新。通常用的中空纤维超滤膜组件，是在筒体内设置中心管，将超滤膜置于筒内壁与中心管之间，并在筒体两端用树脂对其进行固定。这种结构一般是等距并排设置的，布局不够合理，易产生清洁死角，且易使膜丝受损变形、分布不均。同时，随着膜组件使用时间的延长会在膜组件内产生杂质残留，需进行定期清理。可见，目前中空纤维超滤膜在应用中面临的主要难题是膜污染和断丝问题，这些问题不仅增加了投资和运行维护负担，也限制了超滤技术的应用领域。

针对已出现的问题，一些人提出了不同的解决办法，比如专利200820011362提供一种新型超滤膜组件，是将超滤膜丝组成芯件置于管状耐压外壳内，在反洗液进口管口内侧安装多孔挡板，用密封胶将各间隙密封将各组件粘结为一体，以此来降低断丝率、提高反洗过程的膜过滤能力、改善反洗恢复效果。专利201120552759提供一种具有抗污染结构的外压式中空纤维膜超滤组件，其是沿中空纤维超滤膜丝长度方向穿插设置有多个变截面式湍流促进器，使得膜污染和浓差极化现象得到有效控制，提高了过滤效率，延长了膜组件的使用寿命。专利201120517955提供是一种改进中心导管结构的中空纤维超滤膜组件，其是将出水孔在中心导管表面上交错布置，不易产生污垢死角，增强清洗效果。专利201110179385涉及一种带格栅的中空纤维超滤膜组件，其是在中心导管轴向上固定有格栅板，对固定在承压外壳内部的纤维超滤膜起到一定的固定和支撑补强作用，可减少反冲洗时膜的变形，延长膜的使用寿命。专利201110179369提供一种带补强板的中空纤维超滤膜组件，其特点在于将一中心挡板固定在膜组件内壁，膜壳内的中心挡板对膜丝有加强垂直度的作用，在膜组件正常运行表面不容易产生污垢残留和增强清洗效果。

但是所提出的优化方案都是针对膜清洗、延长膜寿命的某一方面而言的，优化改进还有进一步的发展空间。因此，研究开发适用于高浊度水处理、对膜清洗、延长膜寿命进行全面改进的超滤膜组件具有重要意义，符合市场要求，有很好的发展前景。

发明内容

本发明提供了一种超滤膜组件及其处理高浊度水的方法，该超滤膜组件易拆卸、抗污性能强且不易造成污堵。

一种超滤膜组件，包括外壳和滤芯，所述滤芯由膜丝和膜封盖组成，所述膜封盖将外壳内腔分为产水腔和过滤腔上、下两部分，所述膜丝位于过滤腔内部，两端固定在膜封盖上，且与产水腔连通；所述外壳上设有与产水腔连通的产水口，以及与过滤腔连通的进水口和浓水出口；所述浓水出口设于外壳顶部，并通过穿过膜封盖的中心管与过滤腔连通，所述进水口设于外壳的底部。

所述超滤膜组件将进水口设置于外壳底部，产水口设于外壳上部，可以配合气洗，显著提高了超滤膜组件的抗污性能，且不易造成污堵，可去除膜丝外周的颗粒、胶体、细菌等污染物。所述膜丝的两端均固定在膜封盖上，形成U字型，使膜丝在超滤过程中随水流波动产生振动，促使附着在膜丝外表面污垢脱落，可降低超滤膜组件出现污堵的概率。超滤膜组件内部形成错流过滤运行模式，使滤膜表面不易产生浓差极化现象和结垢问题，过滤透过率衰减较慢。