一种层流式中空纤维过滤膜组器论文和设计

全文摘要

本实用新型属于过滤膜技术领域，具体涉及一种层流式中空纤维膜组器。所述的层流式中空纤维过滤膜组器包括层流式中空纤维过滤膜片，膜组器支架和曝气管，所述的层流式中空纤维过滤膜片固定在膜组器支架内，曝气管位于膜组器支架的底部。本实用新型的层流式中空纤维过滤膜组器气洗效率更高，运行更稳定。

主设计要求

1.一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，所述的层流式中空纤维过滤膜组器包括层流式中空纤维过滤膜片，膜组器支架和曝气管，所述的层流式中空纤维过滤膜片固定在所述膜组器支架内，所述曝气管位于膜组器支架的底部。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，所述的层流式中空纤维过滤膜片包括，膜壳、胶水和膜丝，所述膜壳包括膜丝封装槽、集水管和产水口，所述膜丝通过所述封装胶水封装在所述膜丝封装槽内，所述膜丝封装槽通过膜壳粘接胶水与所述集水管粘接在一起，所述集水管和所述产水口相连通，所述集水管的中间设有空气导流口。

3.根据权利要求2所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，所述的层流式中空纤维过滤膜片中有两个膜壳，所述膜壳分别位于层流式中空纤维过滤膜片的上端和下端，所述膜丝的两端通过所述封装胶水分别封装在上端的膜壳和下端的膜壳中间；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在所述膜组器支架中，两个膜壳分别位于所述膜组器支架的上方和下方，每一片层流式中空纤维过滤膜片的正下方都设有一根曝气管，所述曝气管的位置在垂直方向上正对着层流式中空纤维过滤膜片下端的空气导流口。

4.根据权利要求2所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，

所述的层流式中空纤维过滤膜片中有一个膜壳，所述膜壳位于层流式中空纤维过滤膜片的一端，所述膜丝整体弯曲成U型，所述膜丝的两端都通过封装胶水封装在同一个膜壳中；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在膜组器支架中，所述膜壳位于膜组架支架的上方，U型的膜丝朝下，每一片层流式中空纤维过滤膜片中U型膜丝的中间有一根曝气管从U型膜丝中穿过，所述曝气管位于膜片中靠近U型的地方并和膜壳平行排列。

5.根据权利要求2所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，

所述的层流式中空纤维过滤膜片中有一个膜壳，所述膜壳位于层流式中空纤维过滤膜片的一端，膜丝整体弯曲成U型，所述膜丝的两端都通过胶水封装在同一个膜壳中；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在膜组器支架中，所述膜壳位于膜组架支架的下方，U型的膜丝朝上，每一片层流式中空纤维过滤膜片中U型膜丝的中间有一根圆管从U型膜丝中穿过，所述曝气管位于层流式中空纤维过滤膜片的下方。

6.根据权利要求1所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，

所述的曝气管的里层为硬质管材，表面为柔性材料，所述曝气管上均匀分布着2mm~5mm的曝气孔；或所述的曝气管为橡胶软管，所述橡胶软管的表面分布着0.2um~2um的微孔曝气孔。

7.根据权利要求2所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，

所述的集水管上设置有透明的观察口。

8.根据权利要求1所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，所述的层流式中空纤维过滤膜膜片包含和膜壳的产水口配套的承插件，

所述承插件的外部为与所述产水口内径匹配的承插管；所述承插管上设有安装密封圈的密封圈安装槽；所述承插件的内径设有螺纹丝口。

9.根据权利要求1所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，所述的层流式中空纤维过滤膜片上设有产水口，每一片层流式中空纤维过滤膜片的产水口与膜组器支架中方管相连接，并通过膜支架上的方管汇总到总产水口；每一片层流式中空纤维过滤膜片下方都对应设有一根曝气管，每一根曝气管与膜支架中的方管相连接，汇总到总进气口。

10.根据权利要求1所述的一种层流式中空纤维过滤膜组器，其特征在于，所述的层流式中空纤维过滤膜组器的顶端设有水平方向均匀排列的空气滞留槽。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于过滤膜技术领域，具体涉及一种层流式中空纤维膜组器。

背景技术

2010年至2018年期间，我国膜产值年均增长量超过20%。膜生物反应器污水处理技术是我国目前重点推广的污水处理先进技术。而中空纤维过滤膜是膜生物反应器系统的核心部件。

中空纤维过滤膜膜片的结构形式主要包括以下几种。如日本三菱丽阳株式会社在CN105536544中公开了一种中空纤维膜片，所述的中空纤维膜片由上下集水用的膜壳及中部的膜丝组成，特点是不受使用用途的限制、且可用简单的构造提高中空纤维膜片的耐压强度。该中空纤维过滤膜片是目前市场上常见的膜片产品。

LG 电子株式会社在WO2013\/105795中公布了一种中空纤维膜片，包括中空纤维膜，支撑部，集水器，延伸管和空气扩散单元。用空气扩散单元引导空气扩散更加多样化，目的是更加有效的去除中空纤维膜的污染物。但是该空气扩散单元在垂直的方向上进行分布排列，实际应用过程中由于水压的关系，高度方向上距离水面近的空气扩散管由于水压较小，空气更容易排出，而高度方向上距离水面远的空气扩散管由于水压较大，而气压不够，往往空气较难排出，这样容易导致曝气不均匀从而影响实际对污染物的去除效果。

日本东丽株式会社在PCT\/JP2014\/061641中公布了一种筒式中空纤维膜片，由壳体、收容于壳体内的中空纤维膜、固定部、保持部、密封部等组成。可以抑制交叉流过滤时，空气洗涤时中空纤维膜的浮起。

通过对市场上销售的产品及相关文献资料的记载，现有的中空纤维过滤膜片存在曝气对膜丝的擦洗效率不高，膜壳整体强度较低，膜壳的粘接处容易漏水，且对泄漏点检测困难等问题。

中国专利CN204342505U公开了一种MBR膜组器，能有效去除毛发纤维为代表的固体污染物，该专利公布的膜组器也是目前常规的膜组器的结构之一，这种结构存在气洗效率相对较低，膜片中间容易藏泥，运行不稳定的缺点。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种膜片结构合理，膜丝、膜片、膜组器整体强度高，耐反冲洗，膜组器曝气效果均匀，曝气效率高、通量衰减慢，不容易藏泥，整体抗污染能力强，维护方便的层流式中空纤维过滤膜组器。

本实用新型的技术方案如下：

膜组器部分

一种层流式中空纤维过滤膜组器，所述的层流式中空纤维过滤膜组器包括层流式中空纤维过滤膜片，膜组器支架和曝气管，所述的层流式中空纤维过滤膜片固定在所述膜组器支架内，所述曝气管位于膜组器支架的底部。

优选的，所述的层流式中空纤维过滤膜片包括，膜壳、胶水和膜丝，所述膜壳包括膜丝封装槽、集水管和产水口，所述膜丝通过所述封装胶水封装在所述膜丝封装槽内，所述膜丝封装槽通过膜壳粘接胶水与所述集水管粘接在一起，所述集水管和所述产水口相连通，所述集水管的中间设有空气导流口。

在一个优选的实施方案中，所述的层流式中空纤维过滤膜片中有两个膜壳，所述膜壳分别位于层流式中空纤维过滤膜片的上端和下端，所述膜丝的两端通过所述封装胶水分别封装在上端的膜壳和下端的膜壳中间；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在所述膜组器支架中，两个膜壳分别位于所述膜组器支架的上方和下方，每一片层流式中空纤维过滤膜片的正下方都设有一根曝气管，所述曝气管的位置在垂直方向上正对着层流式中空纤维过滤膜片下端的空气导流口。

每一片层流式中空纤维过滤膜片的正下方都设有一根曝气管，曝气管的位置在垂直方向上正对着层流式中空纤维过滤膜片下端的空气导流口，这样设计的优点是，使得曝气管在工作过程中喷出的气体能从层流式中空纤维过滤膜片的空气导流口进入层流式中空纤维过滤膜片内部，使得膜丝的抖动更均匀，膜丝表面的污染物得到更有效的冲刷。

通常情况下，膜组器上设有膜产水用的总产水口，和供气用的总进气口，作为膜组器实施方案的一种变形，总产水口和总进气口也可以另外单独设置，包含在膜组器中。

在一个优选的实施方案中，总进气口处设有反洗水入口。

反洗水入口的目的是，可以将膜组器的产水通过反洗水入口定期打入曝气管中，对曝气管进行清洗，避免曝气管堵塞，提升系统运行的稳定性。

在一个优选的实施方案中，所述的层流式中空纤维过滤膜片中有一个膜壳，所述膜壳位于层流式中空纤维过滤膜片的一端，所述膜丝整体弯曲成U型，所述膜丝的两端都通过封装胶水封装在同一个膜壳中；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在膜组器支架中，所述膜壳位于膜组架支架的上方，U型的膜丝朝下，每一片层流式中空纤维过滤膜片中U型膜丝的中间有一根曝气管从U型膜丝中穿过，所述曝气管位于膜片中靠近U型的地方并和膜壳平行排列。

这样设计的优点是，层流式中空纤维过滤膜片的下端没有膜壳，因此避免了膜片在运行过程中下端膜壳处容易堆积污泥的情况，减少了膜丝与膜壳连接部位根部的污染，提升了膜丝的使用效率，也即同样多的膜丝利用率更大。同时每一片层流式中空纤维过滤膜片配套的曝气管位于膜片的膜丝的中间，此时曝气管兼顾了两个作用，其一是曝气管充当了膜丝的固定杆，防止膜丝在曝气的过程中随意摆动纠缠在一起，其二是曝气管起到曝气作用，且曝气作用比传统的结构形式的曝气作用更加强。曝气孔正对下方，曝气过程中气流直接冲刷U型膜丝的底部，将堆积的污泥冲散掉落，然后由于浮力的作用向上冲刷膜片U型两侧的膜丝，气洗效率更高更充分。

在一个优选的实施方案中，所述的层流式中空纤维过滤膜片中有一个膜壳，所述膜壳位于层流式中空纤维过滤膜片的一端，膜丝整体弯曲成U型，所述膜丝的两端都通过胶水封装在同一个膜壳中；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在膜组器支架中，所述膜壳位于膜组架支架的下方，U型的膜丝朝上，每一片层流式中空纤维过滤膜片中U型膜丝的中间有一根圆管从U型膜丝中穿过，所述曝气管位于层流式中空纤维过滤膜片的下方。

这样设计的优点是，层流式中空纤维过滤膜片的上端没有膜壳，因此避免了膜片在运行过程中上端膜壳处容易堆积密度比水轻的污泥的情况，减少了膜丝与膜壳连接部位根部的污染，提升了膜丝的使用效率，也即同样多的膜丝利用率更大。同时每一片层流式中空纤维过滤膜片膜壳中间设置有空气导流口，曝气管位于层流式中空纤维过滤膜片的下方，曝气时气体从空气导流口向上冒出直接冲刷层流式中空纤维过滤膜片的膜丝，由于层流式中空纤维过滤膜片上方没有膜壳，膜丝随着气体摆动时自由度更大，摆动更加剧烈，更容易使膜丝上附着的污染物被气体冲洗下来，从而提升整体膜组器运行的稳定性。

优选的，所述的曝气管的里层为硬质管材，表面为柔性材料，曝气管上均匀分布着2mm~5mm的曝气孔。

优选的，所述的硬质管材选自不锈钢管材，PVC管材，PET管材，ABS管材中的一种或一种以上。

优选的，所述的柔性材料为聚氨酯树脂，环氧树脂，硅胶等材料。

优选的，所述的曝气管为橡胶软管，所述橡胶软管的表面分布着0.2um~2um的微孔曝气孔。

优选的，所述的橡胶软管选自PTFE软管、丁晴橡胶软管、三元乙丙橡胶软管中的一种或一种以上。

优选的，所述的层流式中空纤维过滤膜膜片包含和膜壳的产水口配套的承插件，

所述承插件的外部为与所述产水口内径匹配的承插管；所述承插管上设有安装密封圈的密封圈安装槽；所述承插件的内径设有螺纹丝口。

优选的，所述的层流式中空纤维过滤膜片包含和所述膜壳的产水口配套的密封挂件；

所述密封挂件的一端为与所述产水口内径匹配的密封管，所述密封管的另一端设有安装块，所述安装块上设有用于固定所述密封挂件的螺栓孔。

优选的，所述的层流式中空纤维过滤膜片与膜组器支架的连接方式为，膜组器支架上设有和层流式中空纤维过滤膜片产水口内径相匹配的承插件，承插件上设有密封圈，层流式中空纤维过滤膜片一端的产水口与膜组器支架通过承插式接口连接，并由密封圈密封，层流式中空纤维过滤膜片另一端由密封挂件堵住并固定在膜组器支架上。

优选的，所述的层流式中空纤维过滤膜片上设有产水口，每一片层流式中空纤维过滤膜片的产水口与膜组器支架中方管相连接，并通过膜支架上的方管汇总到总产水口；每一片层流式中空纤维过滤膜片下方都对应设有一根曝气管，每一根曝气管与膜支架中的方管相连接，汇总到总进气口。

优选的，所述的层流式中空纤维过滤膜组器的顶端设有水平方向均匀排列的空气滞留槽。

膜片部分：

优选的本实用新型所述的层流式中空纤维过滤膜组器中安装的层流式中空纤维过滤膜片选自下列层流式中空纤维过滤膜片中的一种或一种以上：

一种层流式中空纤维过滤膜片，所述的层流式中空纤维过滤膜片包括，膜壳、封装胶水和膜丝，所述膜壳包括膜丝封装槽、集水管和产水口，所述膜丝通过封装胶水封装在所述膜丝封装槽内，所述膜丝封装槽通过膜壳粘接胶水与所述集水管粘接在一起，所述集水管和所述产水口相连通，所述集水管的中间设有空气导流口。

优选的，所述的膜壳包括两排平行排列的膜丝封装槽，所述的空气导流口位于两排膜丝封装槽的中间，将两排膜丝封装槽隔断，所述膜丝通过封装胶水封装在两排膜丝封装槽中。

在一个优选的实施方案中，所述的膜壳包括2-5排平行排列的膜丝封装槽。

优选的，所述的层流式中空纤维过滤膜片中有两个膜壳，所述膜壳分别位于所述层流式中空纤维过滤膜片的上端和下端，所述膜丝的两端通过所述封装胶水分别封装在上端的膜壳和下端的膜壳中间。

优选的，所述的层流式中空纤维过滤膜片中有一个膜壳，所述膜壳位于所述层流式中空纤维过滤膜片的一端，所述膜丝整体弯曲成U型，所述膜丝的两端都通过所述封装胶水封装在同一个膜壳中。

在一个优选的实施方案中，在膜片内部靠近U型膜丝弯曲的一端设有与膜壳平行的曝气管。优选的，曝气管的曝气孔正对着U型膜丝的底端。

优选的，所述的膜丝通过两层封装胶水封装在所述膜丝封装槽内，其中底层胶水为用于将膜丝和膜壳固定在一起的硬胶，表层胶水为用于保护膜丝根部的软胶。

优选的，所述的封装胶水为聚氨酯胶水或环氧胶水。

优选的，所述的膜壳为ABS材质、PET材质或PVC材质。

优选的，所述的膜壳粘接胶水为ABS胶水、PET胶水或PVC胶水。

在一个优选的实施方案中，层流式中空纤维过滤膜膜片的封装分为四步，第一步，用硬胶将膜丝封装在膜丝封装槽中，胶水凝之后切割出膜端孔，第二步，将膜丝封装槽用膜壳粘接胶水粘接到集水管中，第三步在集水管中灌硬胶进一步固定膜丝封装槽、膜丝和集水管，第四步，在硬胶表面灌装软胶。

优选的，所述的膜丝通过封装胶水封装在膜丝封装槽内，膜丝在膜丝封装槽内横向方向上并排的膜丝排数为2~5排；优选的，膜丝在膜丝封装槽内横向方向上并排的膜丝排数为3~4排。

优选的，所述的膜丝为高强度膜丝，膜丝的爆破水压大于0.8MPa，拉伸强度大于150N，优选的膜丝的爆破水压大于1.5MPa，拉伸强度大于400N。进一步优选的，膜丝的爆破水压大于2MPa。

优选的，所述的膜丝由增强层和过滤层组成，所述的增强层整体为网格状的中空纤维管，中空纤维管中分布着细小的毛细纤维，过滤层将增强层完全包裹并与中空纤维管中的毛细纤维紧密结合在一起。

所述的膜丝通过结构的改变，从而产生更大的爆破水压。

进一步优选的所述的过滤层材质为PVDF材料，中空纤维管材质为PVDF材料或PET材料中的一种或一种以上。

在一个优选的实施方案中，所述的集水管上设置有透明的观察口。

所述透明观察口下方设有用于清洁所述透明观察口的活动转轮。

优选的所述转轮的叶片为柔性材质，所述柔性材质选自硅胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或一种以上。

在一个优选的实施方案中，所述的活动转轮中心安装在固定在透明观察口下方的轴上。

设置活动转轮的作用是，层流式中空纤维过滤膜在产水时，膜壳内部会滋生细菌从而挡住透明观察口，从而使之失去观察的作用，设置活动转轮后，当层流式中空纤维过滤膜产水时，水流驱动活动转轮转动，活动转轮的叶片在透明观察口上擦拭，保证透明观察口的洁净。

优选的，所述的透明观察口的材质为钢化玻璃，有机玻璃，聚碳酸酯中的一种或一种以上。

设置观察口可以更方便的检查膜片是否安装完整是否有泄露，膜片的膜丝是否有损坏或泄露，显著降低了后期问题排查的难度。

在一个优选的实施方案中，所述的层流式中空纤维过滤膜膜片包含和膜壳的产水口配套的承插件，

所述承插件的外部为与所述产水口内径匹配的承插管；所述承插管上设有安装密封圈的密封圈安装槽；所述承插件的内径设有螺纹丝口。

优选的，所述承插件与用来固定膜片的金属膜架上的金属产水管通过焊接在产水管上的螺纹丝口连接，并通过生胶带或胶水密封。

在一个优选的实施方案中，所述的层流式中空纤维过滤膜片包含和所述膜壳的产水口配套的密封挂件；

所述密封挂件的一端为与所述产水口内径匹配的密封管，所述密封管的另一端设有安装块，所述安装块上设有用于固定所述密封挂件的螺栓孔。

密封挂件上设有螺栓孔，用于将膜壳和金属膜架通过螺栓进行定位和固定。

和现有技术相比，层流式中空纤维过滤膜片的效果是：

1.在同一个膜片中膜丝的排布被分成两排或多排排列，每排膜丝中间被位于膜壳上的空气导流口分割开来。在使用过程中，用于擦洗膜丝的空气从空气导流口进入膜片，在层流式中空纤维过滤膜片的内部形成气体和液体层流，从而对膜片的膜丝进行更加充分有效的清洗。这样设计不仅节约了空间，而且空气更容易被膜丝封闭在相对封闭的膜丝内部进行更充分的曝气和擦洗。

2.层流式中空纤维过滤膜片中，封装在膜壳内的膜丝被位于膜壳中间的空气导流口分为平行排列的两排，这样将膜丝的纵向排布根数将更少，市面上膜片产品的单个膜丝封装槽内膜丝的纵向排布根数普遍在8根或8根以上，常见的普遍为10-12根甚至更多，而层流式中空纤维过滤膜片通过空气导流口将膜丝封装槽分为平行的两排或多排之后，单排膜丝封装槽内的膜丝在纵向排列方向上膜丝根数为5根、4根、3根、2根或1根。

为更清晰的解释本专利文件，所述的横向和纵向两个方向的定义是将膜壳放在水平面上，其中较长的方向为纵向，较短的方向为横向。

3.整体强度更高，首先膜壳本身的结构强度比现有技术的膜壳要高，其次层流式中空纤维过滤膜片的膜壳密封采用了四道封胶工艺，膜丝与膜壳的结合强度更高，第三膜丝的爆破强度更高，目前现有技术的膜丝爆破强度为0.4~0.8MPa，本实用新型膜丝爆破强度最高达到2.0MPa，多个方面加强之后，膜片的整体强度和稳定性进一步提升，同时可以用超高的反洗压力进行反冲洗。

膜壳部分：

优选的本实用新型层流式中空纤维过滤膜片中所述的膜壳选自下列层流式中空纤维过滤膜膜壳中的一种或一种以上。

一种层流式中空纤维过滤膜膜壳，所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳包括产水口、集水管和膜丝封装槽，

所述的膜丝封装槽位于集水管内部，所述的产水口位于所述集水管上，所述的集水管中间设有空气导流口。

优选的，所述的集水管包括左侧管和右侧管，

其中，所述左侧管和所述右侧管之间通过加强筋连接；并以所述空气导流口呈对称分布。

左侧管和右侧管之间的加强筋能保证膜壳的整体强度，使膜壳长期在复杂的污水环境中运行时不产生形变。

优选的，所述的产水口位于所述集水管的两端设置，所述产水口的内部和所述集水管的内部相互连通。

所述的空气导流口的宽度为5-20mm，优选的，所述的空气导流口的宽度为12-16mm。

空气导流口的宽度对本膜壳实使用效果的影响非常大，空气导流口宽度过小，曝气效果差，同时空气导流口处容易集泥导致膜片运行不稳定，空气导流口宽度过大，同样会影响曝气的气体对膜丝的冲刷，同时会降低膜壳的强度。通过多次试验证明12-16mm的空气导流口在本实用新型中，会取得更好的效果。

优选的，所述的集水管包含多个侧管，所述的侧管之间设有空气导流口，空气导流口与侧管平行设置。

在另一个优选的实施方案中，所述的集水管具有平行排列的3~10个侧管，所述侧管与所述空气导流口平行设置。

所述的侧管通过同一个产水管进行连接。连通的产水口和集水管形成中空纤维膜的产水流道。

在一个优选的实施方案中，所述的集水管上设置有透明的观察口。

所述透明观察口下方设有用于清洁所述透明观察口的活动转轮。

优选的所述转轮的叶片为柔性材质，所述柔性材质选自硅胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或一种以上。

在一个优选的实施方案中，所述的活动转轮中心安装在固定在透明观察口下方的轴上。

优选的，所述的透明观察口的材质为钢化玻璃，有机玻璃，聚碳酸酯中的一种或一种以上。

设置透明观察口可以更方便的检查膜片是否安装完整是否有泄露，膜片的膜丝是否有损坏或泄露，显著降低了后期问题排查的难度。

在一个优选的实施方案中，所述的产水口位于集水管的一端进行产水，另一端为封闭状态。

优选的，膜壳中处于封闭状态的一端，采用与膜壳材质相同的塑料件进行封闭，同时该塑料件上设有用于固定膜片的固定口。

优选的，所述的膜丝封装槽与所述集水管为分体式结构，所述膜丝封装槽中先封装好膜丝，再通过胶水将所述膜丝封装槽与所述集水管粘接成为一体。

优选的，所述的膜丝封装槽中设有横向加强筋。

优选的，所述的膜丝封装槽的内壁设有增强摩擦力的竖条纹。

优选的，所述的膜壳材质为工程塑料或纤维增强工程塑料。

进一步优选的，所述的工程塑料为ABS、HIPS、PA或PET。

在一个优选的实施方案中，所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳包含和膜壳的产水口配套的承插件，

所述承插件的外部为与所述产水口内径匹配的承插管；所述承插管上设有安装密封圈的密封圈安装槽；所述承插件的内径设有螺纹丝口。

所述承插件与用来固定膜片的金属膜架上的金属产水管通过焊接在产水管上的螺纹丝口连接，并通过生胶带或胶水密封。

在一个优选的实施方案中，所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳包含和所述层流式中空纤维过滤膜膜壳的产水口配套的密封挂件；

所述密封挂件的一端为与所述产水口内径匹配的密封管，所述密封管的另一端为安装块，所述安装块上设有用于固定所述密封挂件的螺栓孔。

所述的密封挂件通过胶水与所述层流式中空纤维过滤膜膜壳的一个产水口粘接在一起并封堵该产水口，密封挂件上设有螺栓孔，用于将膜壳和金属膜架通过螺栓进行定位和固定。

本实用新型的有益效果是：

1.层流式中空纤维膜壳与市场上常见的膜壳完全不同。层流式中空纤维膜壳在集水管中间设有空气导流口，空气导流口的作用是让膜组件底部曝气过程中产生的空气，通过膜壳上的空气导流口有序的进入的膜组件的内部，使空气产生的气泡分布更加均匀，从而对膜丝的清洗更加均匀有效。

2.层流式中空纤维膜壳的设计可以使膜系统的曝气效率更高，空气从膜组件内部向上上升的过程中，由于导流口的宽度比较小，空气被导流口左右两侧的膜丝围拢在一片膜片内部相对密闭的空间内，空气在上升过程中形成气泡，对膜丝由内而外进行冲洗，减少了空气的无效上升，最大程度上利用了空气上升过程中的冲击力，对膜丝表面进行冲洗。

3.层流式中空纤维膜壳的整体强度大幅度提升，比现有膜壳的强度提升了3倍以上，由于膜组器维护施工过程中，工人经常踩踏膜壳，往往导致膜壳变形甚至膜片报废，本实用新型中的膜壳强度提升后，施工过程中可以任意踩踏而不用担心产品被踩坏。

4.层流式中空纤维膜壳包含与之匹配的承插件和密封挂件，当承插件和密封挂件一起使用时，膜壳的安装和固定更加方便。相比传统膜壳采用活接连接，采用PVC塑料管材连接或采用膜壳本体上设置密封圈与膜架的金属管内壁密封连接而言，本实用新型的采用承插件与金属膜架通过螺纹丝口连接密封，再沟通过承插件上的密封圈与膜壳产水口的内壁进行密封的连接和安装方式，不仅拥有密封性能好，可能产生漏水的故障点更少，可靠性更高，安装更加方便，材料成本和安装成本更加低，拆卸和维修也更加方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型中层流式中空纤维过滤膜膜壳的结构示意图；

图2是本实用新型中层流式中空纤维过滤膜膜壳的结构示意图爆炸图；

图3是本实用新型实施例3中层流式中空纤维过滤膜片的主视图；

图4是本实用新型实施例3中层流式中空纤维过滤膜片的左视图；

图5是本实用新型实施例3中层流式中空纤维过滤膜片的俯视图；

图6是本实用新型实施例3中层流式中空纤维过滤膜片的结构示意图；

图7是本实用新型实施例4中层流式中空纤维过滤膜片的主视图；

图8是本实用新型实施例4中层流式中空纤维过滤膜片的左视图；

图9是本实用新型实施例4中层流式中空纤维过滤膜片的俯视图；

图10是本实用新型实施例4中层流式中空纤维过滤膜片的结构示意图；

图11是本实用新型实施例5中层流式中空纤维过滤膜组器的结构示意图；

图12是本实用新型实施例6中层流式中空纤维过滤膜组器的结构示意图；

图13是本实用新型实施例7中层流式中空纤维过滤膜组器的结构示意图；

图14是本实用新型实施例8中层流式中空纤维过滤膜组器的结构示意图；

其中1为产水口，2为集水管，3为膜丝封装槽，4为空气导流口，5为左侧管，6为右侧管，7为加强筋，8为横向加强筋，9为竖条纹，10为承插件，11为承插管，12为密封圈安装槽、13为螺纹丝口，14为密封挂件，15为密封管，16为安装块，17为螺栓孔，18为观察口；

21为膜壳、22为封装胶水、23为膜丝；

31为层流式中空纤维过滤膜片，32为膜组器支架，33为曝气管，34为总产水口，35为总进气口，36为圆管。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明，实施例中除特殊说明外，含量均为重量份。

实施例1

如附图1所示，一种层流式中空纤维过滤膜膜壳，所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳包括产水口1、集水管2和膜丝封装槽3，所述的膜丝封装槽3位于集水管2内部，所述的产水口1位于集水管2上，所述的集水管2中间设有空气导流口4。其中，所述的集水管2被中间的空气导流口4分为左侧管5和右侧管6，左侧管5和右侧管6之间通过加强筋连接。左侧管5和右侧管6之间的加强筋7能保证膜壳的整体强度，使膜壳长期在复杂的污水环境中运行时不产生形变。

所述的产水口1位于集水管2的两端，产水口1内部和集水管2内部连通，连通的产水口1和集水管2形成中空纤维膜的产水流道。

所述的空气导流口4的宽度为20mm，所述的膜丝封装槽3与集水管2为分体式，膜丝封装槽3中先封装好膜丝再通过胶水将膜丝封装槽3与集水管2粘接成为一体，所述的膜丝封装槽3中设有横向加强筋8；所述的膜丝封装槽3的内壁设有增强摩擦力的竖条纹9。所述的膜壳材质为ABS材质。

实施例2

如附图2所示，一种层流式中空纤维过滤膜膜壳，所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳包括产水口1、集水管2和膜丝封装槽3，所述的膜丝封装槽3位于集水管2内部，所述的产水口1位于集水管2上，所述的集水管2中间设有空气导流口4。其中，所述的集水管2被中间的空气导流口4分为左侧管5和右侧管6，左侧管5和右侧管6之间通过加强筋连接。左侧管5和右侧管6之间的加强筋7能保证膜壳的整体强度，使膜壳长期在复杂的污水环境中运行时不产生形变。

所述的产水口1位于集水管2的两端，产水口1内部和集水管2内部连通，连通的产水口1和集水管2形成中空纤维膜的产水流道。

所述的集水管上设置有透明的观察口18，透明的观察口18的材质为聚碳酸酯。

所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳包含和膜壳的产水口1配套的承插件10，所述承插件10的外部为与所述产水口内径匹配的圆形承插管11；所述圆形承插管11上设有安装密封圈的密封圈安装槽12；所述承插件10的内径设有螺纹丝口13。

所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳包含和所述层流式中空纤维过滤膜膜壳的产水口1配套的密封挂件14；所述密封挂件14外部为与所述产水口内径匹配的密封管15，所述密封管15的另一端为安装块16，所述安装块16上设有用于固定所述密封挂件14的螺栓孔17。

实施例3

如附图1、图3、图4、图5和图6所示，一种层流式中空纤维过滤膜片，所述的层流式中空纤维过滤膜片包括，膜壳21、封装胶水22和膜丝23，膜壳21包括膜丝封装槽3、集水管2和产水口1，膜丝23通过封装胶水22封装在膜丝封装槽3内，膜丝封装槽3通过膜壳粘接胶水与集水管2粘接在一起，集水管2和产水口1相连通，集水管2的中间设有空气导流口4。

所述的膜壳21包括两排平行排列的膜丝封装槽3，所述的空气导流口5位于两排膜丝封装槽3的中间，将两排膜丝封装槽3隔断，膜丝23通过封装胶水22封装在两排膜丝封装槽3中。

所述的膜片中有两个膜壳21，膜壳21分别位于层流式中空纤维过滤膜片的上端和下端，膜丝23的两端通过胶水分别封装在上端的膜壳21和下端的膜壳21中间。

所述的膜丝23通过两层封装胶水22封装在膜丝封装槽内3，其中底层胶水为用于将膜丝和膜壳固定在一起的聚氨酯硬胶，表层胶水为用于保护膜丝根部的聚氨酯软胶。

所述的膜壳为ABS材质，所述的膜壳粘接胶水为ABS胶水。

层流式中空纤维过滤膜膜片的封装分为四步，第一步，用硬胶将膜丝23封装在膜丝封装槽3中，胶水凝之后切割出膜端孔，第二步，将膜丝封装槽3用膜壳粘接胶水粘接到集水管2中，第三步在集水管2中灌硬胶进一步固定膜丝封装槽3、膜丝23和集水管2，第四步，在硬胶表面灌装软胶。

优选的膜丝在膜丝封装槽3内横向方向上并排的膜丝排数为4排；

所述的膜丝23由增强层和过滤层组成，所述的增强层整体为网格状的中空纤维管，中空纤维管中分布着细小的毛细纤维，过滤层将增强层完全包裹并与中空纤维管中的毛细纤维紧密结合在一起，从而使得膜丝23的整体爆破水压为1.6MPa，拉伸强度为420N。

所述的膜丝23中，过滤层材质为PVDF材料，中空纤维管材质为PET材料。本实施例中的膜壳采用实施例1中所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳。

实施例4

如图2、图7、图8、图9和图10所示，一种层流式中空纤维过滤膜片，所述的层流式中空纤维过滤膜片包括，膜壳21、封装胶水22和膜丝23，膜壳21包括膜丝封装槽3、集水管2和产水口1，膜丝23通过封装胶水22封装在膜丝封装槽3内，膜丝封装槽3通过膜壳粘接胶水与集水管2粘接在一起，集水管2和产水口1相连通，集水管2的中间设有空气导流口4。

所述的膜片中有一个膜壳21，膜壳21位于层流式中空纤维过滤膜片的一端，膜丝23整体弯曲成U型，膜丝23的两端都通过封装胶水22封装在同一个膜壳21中。

所述的膜丝23通过两层封装胶水22封装在膜丝封装槽3内，其中底层胶水为用于将膜丝和膜壳固定在一起的环氧胶水硬胶，表层胶水为用于保护膜丝根部的聚氨酯胶水软胶。

所述的膜壳为ABS材质，所述的膜壳粘接胶水为ABS胶水。

所述的膜丝23在膜丝封装槽3内横向方向上并排的膜丝排数为3排；所述的膜丝23为高强度膜丝，膜丝23的爆破水压为0.8MPa，拉伸强度为150N。所述的膜丝23由增强层和过滤层组成，所述的过滤层材质为PVDF材料，中空纤维管材质为PET材料。

所述的层流式中空纤维过滤膜片包含和膜壳的产水口配套的承插件，所述的承插件的外部为与产水口内径匹配的承插管11，承插件10上设有用于密封产水口与承插件的密封圈，承插件10的内径带有螺纹丝口13，承插件10与用来固定膜片的金属膜架上的金属产水管通过焊接在产水管上的螺纹丝口连接，并通过生胶带或胶水密封。

本实施例中的膜壳采用实施例2中所述的层流式中空纤维过滤膜膜壳。

实施例5

如图11所示一种层流式中空纤维过滤膜组器，所述的层流式中空纤维过滤膜组器包括层流式中空纤维过滤膜片31，膜组器支架32和曝气管33，所述的层流式中空纤维过滤膜片31固定在膜组器支架32内，曝气管33位于膜组器支架32的底部。

所述的层流式中空纤维过滤膜片31包括，膜壳21、封装胶水22和膜丝23，膜壳21包括膜丝封装槽3、集水管2和产水口1，膜丝23通过封装胶水22封装在膜丝封装槽3内，膜丝封装槽3通过膜壳粘接胶水与集水管2粘接在一起，集水管2和产水口1相连通，集水管2的中间设有空气导流口4。

层流式中空纤维过滤膜片31固定在膜组器支架32中，两个膜壳分别位于膜组器支架32的上方和下方，每一片层流式中空纤维过滤膜片31的正下方都设有一根曝气管33，曝气管33的位置在垂直方向上正对着层流式中空纤维过滤膜片31下端的空气导流口4。

所述的曝气管的里层为PVC硬质管材，表面为聚氨酯树脂柔性材料，曝气管上均匀分布着5mm的曝气孔。

所述的层流式中空纤维过滤膜片31与膜组器支架32的连接方式为，膜组器支架上32设有和层流式中空纤维过滤膜片产水口内径相匹配的承插件10，承插件10上设有密封圈，层流式中空纤维过滤膜片31一端的产水口1与膜组器支架通过承插式接口10连接，并由密封圈密封，层流式中空纤维过滤膜片31另一端由密封挂件14堵住并固定在膜组器支架上32。

所述的层流式中空纤维过滤膜片上设有产水口1，产水口1与膜组器支架32中方管相连接，并通过膜支架上的方管汇总到总产水口34；每一片层流式中空纤维过滤膜片下方都对应设有一根曝气管，曝气管与膜支架中的方管相连接，汇总到总进气口35。

实施例6

如图12所示，一种层流式中空纤维过滤膜组器，所述的层流式中空纤维过滤膜组器包括层流式中空纤维过滤膜片31，膜组器支架32和曝气管33，所述的层流式中空纤维过滤膜片31固定在膜组器支架32内，曝气管33位于膜组器支架32的底部。所述的层流式中空纤维过滤膜片31包括，膜壳21、封装胶水22和膜丝23，膜壳21包括膜丝封装槽3、集水管2和产水口1，膜丝23通过封装胶水22封装在膜丝封装槽3内，膜丝封装槽3通过膜壳粘接胶水与集水管2粘接在一起，集水管2和产水口1相连通，集水管2的中间设有空气导流口4。

所述的层流式中空纤维过滤膜片为实施例4中所述的层流式中空纤维过滤膜片。所述的层流式中空纤维过滤膜片31中有一个膜壳21，所述膜壳21位于层流式中空纤维过滤膜片31的一端，所述膜丝23整体弯曲成U型，所述膜丝23的两端都通过封装胶水22封装在同一个膜壳21中；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在膜组器支架32中，所述膜壳21位于膜组架支架的上方，U型的膜丝23朝下，每一片层流式中空纤维过滤膜片中U型膜丝的中间有一根曝气管33从U型膜丝23中穿过，所述曝气管33位于膜片中靠近U型的地方并和膜壳21平行排列。

实施例7

如图13所示，一种层流式中空纤维过滤膜组器，所述的层流式中空纤维过滤膜组器包括层流式中空纤维过滤膜片31，膜组器支架32和曝气管33，所述的层流式中空纤维过滤膜片31固定在膜组器支架32内，曝气管33位于膜组器支架32的底部。所述的层流式中空纤维过滤膜片31包括，膜壳21、封装胶水22和膜丝23，膜壳21包括膜丝封装槽3、集水管2和产水口1，膜丝23通过封装胶水22封装在膜丝封装槽3内，膜丝封装槽3通过膜壳粘接胶水与集水管2粘接在一起，集水管2和产水口1相连通，集水管2的中间设有空气导流口4。

所述的层流式中空纤维过滤膜片为实施例4中所述的层流式中空纤维过滤膜片。所述的层流式中空纤维过滤膜片31中有一个膜壳21，所述膜壳21位于层流式中空纤维过滤膜片31的一端，所述膜丝23整体弯曲成U型，所述膜丝23的两端都通过封装胶水22封装在同一个膜壳21中；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在膜组器支架32中，所述膜壳21位于膜组架支架32的下方，U型的膜丝23朝上，每一片层流式中空纤维过滤膜片中U型膜丝的中间有一根圆管36从U型膜丝23中穿过，所述曝气管33位于层流式中空纤维过滤膜片的下方。

由于层流式中空纤维过滤膜片31倒着安装在膜组器支架32内，圆管36的主要作用是固定膜丝，使膜丝在运行过程中不至于纠缠在一起。

实施例8

如图14所示，一种层流式中空纤维过滤膜组器，所述的层流式中空纤维过滤膜组器包括层流式中空纤维过滤膜片31，膜组器支架32和曝气管33，所述的层流式中空纤维过滤膜片31固定在膜组器支架32内，曝气管33位于膜组器支架32的底部。所述的层流式中空纤维过滤膜片31包括，膜壳21、封装胶水22和膜丝23，膜壳21包括膜丝封装槽3、集水管2和产水口1，膜丝23通过封装胶水22封装在膜丝封装槽3内，膜丝封装槽3通过膜壳粘接胶水与集水管2粘接在一起，集水管2和产水口1相连通，集水管2的中间设有空气导流口4。

所述的层流式中空纤维过滤膜片为实施例4中所述的层流式中空纤维过滤膜片。所述的层流式中空纤维过滤膜片31中有一个膜壳21，所述膜壳21位于层流式中空纤维过滤膜片31的一端，所述膜丝23整体弯曲成U型，所述膜丝23的两端都通过封装胶水22封装在同一个膜壳21中；所述层流式中空纤维过滤膜片固定在膜组器支架32中，所述膜壳21位于膜组架支架的上方，U型的膜丝23朝下，每一片层流式中空纤维过滤膜片中U型膜丝的中间有一根圆管从U型膜丝23中穿过，所述曝气管33位于膜片下方并和膜壳21平行排列。

通过将实施例1中的膜壳和市场上的通用膜壳封装成膜片之后在同等的条件下进行运行，膜片的运行通量提升了4.5倍，且能适应更高的污泥负荷。

通过实验室测试，本实用新型实施例3中的层流式中空纤维过滤膜片，整体抗爆破压力大于1.6MPa，当膜片设计通量为40升每平米每小时时，采用200升每平米每小时的反洗水量间歇式冲洗10000次以上膜片整体无破损。

同时通过我司打样制作各种膜片进行试验确定，当所述的集水管具有和空气导流口平行设置，平行排列的3个侧管时，所述层流式中空纤维过滤膜膜壳制作的膜片的抗污染能力最强，膜片运行通量是普通膜片的8.6倍，同时兼具最优的结构强度。

本实用新型实施例中层流式中空纤维过滤膜组器的稳定运行通量相比现有单层的膜片，整体高出3.7倍。

以上所述实施例只是本实用新型的较佳实例，并非来限制本实用新型实施范围，故凡依本实用新型申请专利范围所述的原理所做的等效变化或修饰，均应在本实用新型专利申请范围内。

设计图

一种层流式中空纤维过滤膜组器论文和设计

一种层流式中空纤维过滤膜组器论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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