中空纖維超濾膜過濾器和中空纖維超濾膜過濾器組件的製作方法
2023-10-11 23:21:44
中空纖維超濾膜過濾器和中空纖維超濾膜過濾器組件的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種中空纖維超濾膜過濾器，該中空纖維超濾膜過濾器包括上下兩端均封閉的濾筒、超聲波換能器和設置在濾筒內部的多根中空纖維超濾膜絲，其中，所述超聲波換能器的振動面位於所述濾筒的內部。本實用新型還提供一種中空纖維超濾膜過濾器組件。在利用所述中空纖維超濾膜過濾器在對中空纖維超濾膜絲進行清洗時，超聲波換能器產生的超聲波直接傳入清洗液中，損失較小，因此可以對中空纖維超濾膜絲進行有效的清洗。
【專利說明】中空纖維超濾膜過濾器和中空纖維超濾膜過濾器組件
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水處理設備，具體地，涉及一種中空纖維超濾膜過濾器和一種中空纖維超濾膜過濾器組件。
【背景技術】
[0002]超濾是一種常用的膜分離技術，可在壓力的驅動下將溶液分離、淨化或濃縮。目前常採用的超濾技術為採用中空纖維超濾膜過濾器對溶液進行超濾。
[0003]中空纖維超濾膜過濾器是包括濾筒和設置在濾筒內部的多根細小的中空纖維超濾膜絲。根據進水方式的不同，中空纖維超濾膜過濾器分為外壓式和內壓式。外壓式的中空纖維超濾膜過濾器在運行中，進水溶液在壓力驅動下，沿著中空纖維超濾膜絲徑向由外向內滲透過中空纖維超濾膜，溶液中雜質、膠體和大分子物質被膜表面密布的微孔截留在中空纖維超濾膜絲的外側，而水和一些小分子溶質則能夠透過超濾膜而進入中空纖維超濾膜絲內側，從而得到過濾淨化的透過液。
[0004]隨著過濾的進行，溶液中的雜質或汙染物在中空纖維超濾膜絲表面積累而引起濃差極化，在膜孔內吸附、沉積而造成膜孔堵塞或變小，形成膜汙染，增大了水透過超濾膜的阻力，降低膜通量，嚴重影響中空纖維超濾膜絲的過濾效能。為了保證中空纖維超濾膜過濾器的穩定運行，需要對中空纖維超濾膜絲進行清洗。
[0005]目前常採用的清洗方法為超聲波清洗、水清洗和化學清洗。中國專利CN201676644U、中國專利 CN201161167、中國專利 CN200991639 和中國專利 CN102423640A 中均公開了利用超聲技術實現膜汙染在線監測與控制的組件。但是上述組件對中空纖維超濾膜絲的清洗效果並不理想。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於提供一種中空纖維超濾膜過濾器和一種中空纖維超濾膜過濾器組件，對該中空纖維超濾膜過濾器和中空纖維超濾膜過濾器組件的中空纖維超濾膜絲進行清洗時，可以實現較好的清洗效果。
[0007]為了實現上述目的，作為本實用新型的一個方面，提供一種中空纖維超濾膜過濾器，該中空纖維超濾膜過濾器包括上下兩端均封閉的濾筒、超聲波換能器和設置在濾筒內部的多根中空纖維超濾膜絲，其中，所述超聲波換能器的振動面位於所述濾筒的內部。
[0008]優選地，所述濾筒包括本體和可拆卸地設置在該本體下端的下端蓋，該下端蓋用於將所述本體的下端封閉，所述下端蓋上設置有安裝孔，所述超聲波換能器的一部分穿過所述安裝孔，以使所述超聲波換能器的振動面位於所述濾筒的內部。
[0009]優選地，所述安裝孔中設置有密封件，該密封件位於所述安裝孔的孔壁和所述超聲波換能器之間。
[0010]優選地，所述中空纖維超濾膜過濾器還包括設置在所述濾筒內的套筒，該套筒包括底壁和環繞該底壁設置的側壁，所述底壁與所述振動面貼合，所述多根中空纖維超濾膜絲的至少一部分位於所述套筒內，所述套筒的側壁與所述濾筒的本體相隔開。
[0011]優選地，所述中空纖維超濾膜絲的下端面與所述套筒的底壁的上端面之間的距離為 2mm 至 10mnin
[0012]優選地，所述套筒的側壁的高度不小於所述中空纖維超濾膜絲的長度。
[0013]優選地，所述套筒的側壁上設置有多個通孔以與外部流體相通。
[0014]優選地，所述本體或所述下端蓋上設置有排汙口，該排汙口與所述套筒內部相通。
[0015]優選地，所述濾筒還包括設置在所述本體上端的上端蓋，該上端蓋用於將所述本體的上端封閉。
[0016]優選地，所述上端蓋或所述本體上設置有進水口與出水口，所述進水口與所述中空纖維超濾膜絲的外部相通，所述出水口與所述中空纖維超濾膜絲的內部相通。
[0017]優選地，所述中空纖維超濾膜過濾器包括多個所述超聲波換能器。
[0018]作為本實用新型的另一方面，提供一種中空纖維超濾膜過濾器組件，包括:
[0019]濾筒；
[0020]用於封閉所述濾筒的端蓋，該端蓋與所述濾筒連接；
[0021]置於所述濾筒內的過濾元件；
[0022]超聲波換能器元件，該超聲波換能器元件的振動面構造為用於定期清洗所述過濾元件，
`[0023]置於所述濾筒內的金屬套筒，該金屬套筒用以容納所述過濾元件，所述金屬套筒與超聲波換能器元件連接，其特徵在於，所述超聲波換能器元件的振動面設置在所述端蓋內。
[0024]優選地，所述端蓋與所述濾筒螺紋連接或焊接相連。
[0025]在本實用新型所公開的中空纖維超濾膜過濾器中，將所述超聲波換能器的振動面設置在所述濾筒的內部。在對中空纖維超濾膜絲進行清洗時，超聲波換能器產生的超聲波直接傳入清洗液中，損失較小，因此可以對中空纖維超濾膜絲進行有效的清洗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中:
[0027]圖1是展示本實用新型所提供的中空纖維超濾膜過濾器的一種實施方式的半剖示意圖；
[0028]圖2是展示本實用新型所提供的中空纖維超濾膜過濾器的另一種實施方式的半剖示意圖；
[0029]圖3是圖1和圖2中所示的中空纖維超濾膜過濾器的下端蓋的剖視圖；
[0030]圖4是圖1和圖2中的I處的放大圖；
[0031]圖5是圖1和圖2中所示的中空纖維超濾膜過濾器的超聲波換能器的示意圖。
[0032]附圖標記說明
[0033]10:濾筒11:本體
[0034]12:下端蓋13:上端蓋
[0035]20:超聲波換能器 21:振動面[0036]30:中空纖維超濾膜絲40:套筒
[0037]41:套筒的底壁42:套筒的側壁
[0038]50:密封件61:排汙口
[0039]62:進水口63:出水口
[0040]12a:安裝孔42a:通孔
【具體實施方式】
[0041]以下結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。
[0042]在本實用新型中，方位詞「上、下」均是指圖1中的「上、下」方向。
[0043]如圖1和圖5所示，本實用新型提供一種中空纖維超濾膜過濾器，該中空纖維超濾膜過濾器包括上下兩端均封閉的濾筒10、超聲波換能器20和設置在濾筒10內部的多根中空纖維超濾膜絲30，其中，超聲波換能器20的振動面21位於所述濾筒10的內部。
[0044]應當理解的是，超聲波換能器20與電源(通常為市電)電連接，超聲波換能器20可以將電源發出的電信號轉換為超聲波，振動面21可以將超聲波換能器20產生的超聲波傳送至超聲波換能器20周圍的環境中。通過控制電源可以控制超聲波換能器20的開關和持續開啟時間。
[0045]容易理解的是，在本實用新型中，對超聲波換能器20通過超聲波發生器與電源電連接，超聲波發生器用於將電源的頻率轉換為與超聲波換能器20相匹配的頻率。通常，所述超聲波發生器的頻率可以在20KHz至50KHz之間。
[0046]在對中空纖維超濾膜絲30進行清洗時，超聲波換能器20將電信號轉化成超聲波，由振動面21直接傳入清洗液中，從而連續不斷地形成大量微小的氣泡，氣泡的運動產生強大的機械力，不斷衝擊待清洗的中空纖維超濾膜絲30的表面，破壞中空纖維超濾膜絲30的表面對汙染物的吸附，使中空纖維超濾膜絲30表面上的汙垢迅速剝落，從而達到清洗的目的。
[0047]在本實用新型所提供的中空纖維超濾膜過濾器中，超聲波換能器20產生的超聲波直接通過振動面21進入清洗液中，傳入清洗液中的超聲波並損失較小，因此提高了清洗中空纖維超濾膜絲30的效率。
[0048]本實用新型所提供的中空纖維超濾膜過濾器可以對中空纖維超濾膜絲30進行在線清洗，防止中空纖維超濾膜絲30在過濾分離的過程中發生堵塞，可以有效地減輕中空纖維超濾膜絲30的汙染，降低濃差極化，恢復中空纖維超濾膜絲30的膜通量，降低對中空纖維超濾膜絲30進行清洗的頻率，從而可以降低所述中空纖維超濾膜過濾器的運行成本。並且，本實用新型所提供的中空纖維超濾膜過濾器結構簡單，實用性強。
[0049]此外，在本實用新型中，對清洗時間也沒有特殊的要求，可以根據待清洗的中空纖維超濾膜絲30的表面狀況確定清洗時間。通常，可以將清洗時間設定為5min至15min。可以通過人為地控制與超聲波換能器20電連接的電源來控制清洗時間，也可以將超聲波換能器20與PLC相連，通過PLC控制超聲波換能器20的開啟時間。
[0050]可以將超聲波換能器20全部設置在濾筒10中(帶電部分不能放水裡)，也可以將超聲波換能器20的一部分設置在濾筒10中，只要使得超聲波換能器20的振動面21位於濾筒10內部即可。在本實用新型的圖1所示出的實施方式中，超聲波換能器20的一部分設置在濾筒10內，另一部分設置在濾筒10外。
[0051]在本實用新型中，對中空纖維超濾膜絲30的材料並沒有特殊的要求，作為本實用新型的一種實施方式，中空纖維超濾膜絲30可以由聚偏氟乙烯(PVDF)製成。
[0052]濾筒10可以是整體成型的。為了便於設置位於濾筒10內部的各個部件，優選地，濾筒10可以包括本體11和可拆卸地設置在該本體11下端的下端蓋12，該下端蓋12用於將所述本體11的下端封閉。如圖3中所示，可以在下端蓋12上設置安裝孔12a。在安裝超聲波換能器20時，使該超聲波換能器20的一部分穿過安裝孔12a，以使超聲波換能器20的振動面21位於濾筒10的內部。
[0053]在安裝超聲波換能器20時，先將超聲波換能器20安裝在安裝孔12a中，然後將下端蓋12與本體11連接。在本實用新型中，可以通過螺紋連接將下端蓋12固定在本體11上。例如，在下端蓋12上設置內螺紋，並且在本體11上設置外螺紋，從而通過螺紋連接將下端蓋12固定在本體11上。
[0054]為了防止濾筒10內的液體洩漏，優選地，如圖1、圖2和圖4中所示，還可以在安裝孔12a中設置密封件50，該密封件50位於安裝孔12a的孔壁和超聲波換能器20之間。
[0055]密封件50可以為本領域常見的用於密封的元件，例如，可以是由橡膠製成的O型密封圈。
[0056]為了使超聲波換能器20產生的超聲波更好地傳遞至清洗液，並使得超聲波更充分地覆蓋中空纖維超濾膜絲30，優選地，所述中空纖維超濾膜過濾器還可以包括設置在所述濾筒10內的套筒40，該套筒40包括底壁41和環繞該底壁41設置的側壁42，所述底壁41與振動面21貼合，多根中空纖維超濾膜絲30的至少一部分位於套筒40內，套筒40的側壁42與濾筒10的側壁相隔開。
[0057]通常超聲波在固體中的傳播速度大於超聲波在液體中的傳播速度，因此，由超聲波換能器20產生的超聲波可以先通過套筒40的底壁41迅速傳遞至套筒40的側壁42，然後，超聲波再由套筒40的側壁42傳遞至位於濾筒10上部的清洗液中，從而可以對中空纖維超濾膜絲30的上部造成較好的清洗效果，從而更有利於空纖維超濾膜絲30的膜通量的恢復。在本實用新型中，可以利用粘結劑將套筒40固定在超聲波換能器20的振動面21上。
[0058]套筒40的底壁41的下端面的形狀可以與振動面21的形狀相同，以使底壁41完全覆蓋振動面21。通常，振動面21為圓形，因此，底壁41的下端面的形狀也可以為圓形。此時，套筒40形成為圓柱形的套筒。
[0059]超聲波在金屬中具有較高的傳播速度，因此，優選地，可以利用金屬材料(例如，不鏽鋼)製造套筒40。
[0060]如上所述，可以將中空纖維超濾膜絲30的一部分設置在套筒40內，也可以將中空纖維超濾膜絲30全部設置在套筒40中。
[0061]在本實用新型中，為了便於超聲波換能器20產生的超聲波在清洗時氣泡的生成和擴散，優選地，中空纖維超濾膜絲30的下端面與套筒40的底壁41的上端面之間可以存在一定的距離。優選地,該距離可以為2mm至10mm。
[0062]在清洗中空纖維超濾膜絲30時，優選地，可以將濾筒10中的部分液體排出，以使得濾筒10並未被液體充滿，從而可以降低在清洗的過程中，中空纖維超濾膜絲30受到的壓力，有利於產生氣泡，並且有利於氣泡在液體內的擴散。優選地，可以利用清水清洗中空纖維超濾膜絲30，並且，如上所述，在清洗中空纖維超濾膜絲30時，優選地，清水並未充滿整個濾筒10。
[0063]如上文中所述，中空纖維超濾膜絲30可以全部設置在套筒40中，在這種情況下，套筒40的側壁42的高度大於或等於中空纖維超濾膜絲30的長度。如圖2所示，為了保證中空纖維超濾膜過濾器能夠處理(過濾)較多的溶液，優選地，可以在套筒40的側壁42上設置多個通孔42a。套筒40的內部和套筒40的外部通過通孔42a流體相通。
[0064]如圖1所示，可以在本體11上設置排汙口 61，該排汙口 61與套筒40內部相通。排汙口 61的主要作用在於，當對通入濾筒10中的溶液處理完畢後，濾筒10內會產生濃度較高的廢液。通過排汙口 61可以將廢液排出濾筒10。
[0065]在本實用新型中，對排汙口的具體設置並沒有特殊要求，只要可以在清洗完畢或過濾完畢後，將廢液排出濾筒即可，例如，還可以將排汙口設置在下端蓋12上。
[0066]由於套筒40的內部和套筒40的外部通過通孔42a流體相通，因此，套筒40內部的流體也可以通過排汙口 61排出濾筒10。
[0067]在本實用新型中，本體11的上部也是封閉的。如圖1所示，濾筒10還可以包括設置在本體11上端的上端蓋13，該上端蓋13用於將本體11的上端封閉。
[0068]上端蓋13可以與本體11整體成型，或者上端蓋13可以與本體11互相獨立地製造，然後通過例如焊接或螺紋連接等方式將上端蓋13和本體11互相連接。
[0069]如圖1所示，可以在上端蓋13上設置進水口 62與出水口 63。通過進水口 62向濾筒10內注入待處理的溶液或清洗液，通過出水口 63將處理完畢的液體從濾筒10中取出。在本實用新型中，對進水口和出水口的具體設置並沒有特殊要求，只要可以通過進水口向濾筒內注入待處理的溶液或清洗液，通過出水口 63將處理完畢的液體從濾筒中取出即可，例如，還可以將進水口與出水口設置在本體11上。
[0070]在本實用新型中，所述中空纖維超濾膜過濾器既可以是內壓式也可以是外壓式。在圖1中所示的實施方式中，所述纖維超濾膜過濾器為外壓式，即進水口 62與中空纖維超濾膜絲30的外部相通，出水口 63與所述中空纖維超濾膜絲30的內部相通。
[0071]應當理解的是，圖1中僅示意性地示出了進水口 62和出水口 63設置方式，而非進水口 62和出水口 63的真實設置方式。
[0072]為了達到更好的清洗效果，優選地，所述中空纖維超濾膜過濾器可以包括多個超聲波換能器20。
[0073]作為本實用新型的另一個方面，提供一種中空纖維超濾膜過濾器組件，該中空纖維超濾膜過濾器組件包括:濾筒；用於封閉所述濾筒的端蓋，該端蓋與所述濾筒連接；置於所述濾筒內的過濾元件；超聲波換能器元件，該超聲波換能器元件的振動面構造為用於定期清洗所述過濾元件，置於所述濾筒內的金屬套筒，該金屬套筒用以容納所述過濾元件，所述金屬套筒與超聲波換能器元件連接，其中，所述超聲波換能器元件的振動面設置在所述端蓋內，以使得所述超聲波換能器元件產生的振動可以在第一時間到達所述金屬套筒，從而對該金屬套筒內的過濾元件進行清理。
[0074]優選地，所述端蓋與所述濾筒通過螺紋連接。或者，所述端蓋可以通過焊接與所述濾筒相連。[0075]在本實用新型所公開的中空纖維超濾膜過濾器中，將所述超聲波換能器的振動面設置在所述濾筒的內部。在對中空纖維超濾膜絲進行清洗時，超聲波換能器產生的超聲波直接傳入清洗液中，損失較小，因此可以對中空纖維超濾膜絲進行有效的清洗。
[0076]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本實用新型的原理而採用的示例性實施方式，然而本實用新型並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本實用新型的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種中空纖維超濾膜過濾器，該中空纖維超濾膜過濾器包括上下兩端均封閉的濾筒、超聲波換能器和設置在所述濾筒內部的多根中空纖維超濾膜絲，其特徵在於，所述超聲波換能器的振動面位於所述濾筒的內部。
2.根據權利要求1所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，所述濾筒包括本體和可拆卸地設置在該本體下端的下端蓋，該下端蓋用於將所述本體的下端封閉，所述下端蓋上設置有安裝孔，所述超聲波換能器的一部分穿過所述安裝孔，以使所述超聲波換能器的振動面位於所述濾筒的內部。
3.根據權利要求2所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，所述安裝孔中設置有密封件，該密封件位於所述安裝孔的孔壁和所述超聲波換能器之間。
4.根據權利要求2所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，該中空纖維超濾膜過濾器還包括設置在所述濾筒內的套筒，該套筒包括底壁和環繞該底壁設置的側壁，所述底壁與所述振動面貼合，所述多根中空纖維超濾膜絲的至少一部分位於所述套筒內，所述套筒的側壁與所述濾筒的本體相隔開。
5.根據權利要求4所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，所述中空纖維超濾膜絲的下端面與所述套筒的底壁的上端面之間的距離為2mm至10mm。
6.根據權利要求4所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，所述套筒的側壁的高度不小於所述中空纖維超濾膜絲的長度。
7.根據權利要求4所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，所述套筒的側壁上設置有多個通孔以與外部流體相通。
8.根據權利要求4所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，所述本體或所述下端蓋上設置有排汙口，該排汙口與所述套筒內部相通。
9.根據權利要求2至8中任意一項所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，所述濾筒還包括設置在所述本體上端的上端蓋，該上端蓋用於將所述本體的上端封閉。
10.根據權利要求9所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，所述上端蓋或所述本體上設置有進水口與出水口，所述進水口與所述中空纖維超濾膜絲的外部相通，所述出水口與所述中空纖維超濾膜絲的內部相通。
11.根據權利要求1至8中任意一項所述的中空纖維超濾膜過濾器，其特徵在於，該中空纖維超濾膜過濾器包括多個所述超聲波換能器。
12.—種中空纖維超濾膜過濾器組件，包括: 濾筒； 用於封閉所述濾筒的端蓋，該端蓋與所述濾筒連接； 置於所述濾筒內的過濾元件； 超聲波換能器元件，該超聲波換能器元件的振動面構造為用於定期清洗所述過濾元件， 置於所述濾筒內的金屬套筒，該金屬套筒用以容納所述過濾元件，所述金屬套筒與超聲波換能器元件連接，其特徵在於，所述超聲波換能器元件的振動面設置在所述端蓋內。
13.根據權利要求12所述的中空纖維超濾膜過濾器組件，其特徵在於，所述端蓋與所述濾筒螺紋連接或焊接相連。
【文檔編號】B01D63/02GK203507824SQ201320490566
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年8月12日 優先權日:2013年8月12日
【發明者】趙豔, 張術偉, 張國軍, 張蕾, 王巍 申請人:3M材料技術（廣州）有限公司