[发明专利]一种模块化外压式中空纤维膜组件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种模块化外压式中空纤维膜组件，并且提供了组件组装与拆卸的方法。膜组件由外壳、顶盖、底盖、中空纤维膜束、卡箍、波纹状螺旋导流件以及T型密封圈组成。组件组装方法：首先，将嵌套有波纹状螺旋导流件的中空纤维膜束置于组件外壳内部；其次，将T型密封圈置于中空纤维膜束与组件外壳的环隙处；最后，用卡箍将组件外壳与顶盖及底盖进行连接，组件的拆卸采用与组装相反的步骤即可。本发明根据有机中空纤维膜组件的特点，提出一种模块化外压式中空纤维膜组件。模块化组件的制备方法普适性较高，简单易行，适用于有机中空纤维膜组件的制备。

技术领域

本发明涉及水处理设备领域，具体地说，涉及一种模块化外压式中空纤维膜组件及其制备方法。

背景技术

膜分离技术是上世纪六十年代在国际上蓬勃发展起来的一项跨学科的新技术，随着膜分离技术在化工、环保、制药等领域的广泛应用，市场对于各种类型膜组件的需求日益旺盛。

中空纤维膜以其较高的比表面积、处理量大、强度高等优点已经广泛的应用于水处理等液体分离领域。中空纤维膜组件主要形式有：帘式中空纤维膜组件、柱式中空纤维膜组件。柱式中空纤维膜组件以其装填密度大、操作压力低、产水量高等特点在水处理、物料分离等领域得到广泛应用。柱式中空纤维膜组件又分为内压式中空纤维膜组件和外压式中空纤维膜组件两种，由于外压柱式中空纤维膜组件流道较宽，水流阻力较小，同时可以采用曝气手段，减缓膜丝污染进程和强化膜面传质，得到了更广泛的应用。

在强化膜面传质和气擦洗的实际操作过程中，组件内部流体分布均匀性直接影响膜面滤饼层和浓差极化现象的形成，从而影响到整支组件的性能，是组件性能的关键指标之一。在实际使用中，在膜壳中对膜丝无论是气擦洗还是反冲洗，不可避免的难以清洗靠近组件两端的膜丝，从而产生清洗“死区”。

目前，外压柱式中空纤维膜组件的操作模式多采用“死端”过滤的方式运行，即外压柱式中空纤维膜组件多采用底端进料，通过气液分布器的曝气孔将进料导流至膜丝区域。

近年来，中国专利“CN 104815558 A”公开了一种中空纤维膜组件，其特征在于中空纤维膜丝下端封于集束头内，集束头与多根中空纤维膜丝下端一同在组件内部沿轴向可自由移动，曝气时，气体由集束头之间间隙，集束头与组件外壳之间的间隙进入，集束头在气水的浮力作用下沿组件内部轴向运动，增大膜丝抖动幅度，但是不足在于活动式的集束头在组件的生产安装过程中增加工艺难度，集束头与集束头以及与膜壳之间的间隙难以对气液起到均匀分布的作用；中国专利“CN202199270U”公开了一种具有湍流促进器结构的外压式中空纤维膜组件，其特征在于膜壳内部至少有一个湍流促进器，且湍流促进器穿插设置在多根中空纤维膜丝之间，降低过滤过程中浓差极化现象，有效控制膜污染，但是不足之处在于，多个湍流促进器的加入减少了膜丝的填充密度；中国专利“CN102658032A”公开了一种外压式中空纤维膜组件，其特征在于膜丝区域内的中心集水管外侧均匀分布有多条呈辐射状的矩形出水槽，每条矩形出水通道通过开设于中心集水管内腔连通，环形集水槽以沿径向切割每一条矩形出水通道相连，多条流道的设计有利于流体与膜丝的接触以及污染物的及时排除，但是多条水槽的加入大大减少了单支组件的膜面积。

因此，开发一种有利于在膜丝壁面产生均匀分布的壁面切应力，便于调节膜丝与曝气孔排布使流体分布均匀，且可快速拆卸换洗组装的模块化外压式膜组件，对于拓宽有机中空纤维膜组件的工业应用范围具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在过滤过程中，有利于流体在膜丝区域均匀分布并产生均匀分布的壁面切应力且可快速拆卸换洗组装的模块化外压式中空纤维膜组件。

本发明采用下述技术方案：