一种开放式双通道反渗透膜组件

技术领域

本发明属于污水浓缩、净化反渗透膜组件领域，具体涉及一种开放式流道的双通道膜组件及其在膜组件中的应用。

背景技术

近年来，膜技术发展迅速，在电力、冶金、石油石化、医药、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等领域得到较为广泛的应用，各类工程对膜技术及其装备的需求量更是急速增加。

膜技术大多利用超滤、反渗透和纳米过滤等方法对原水进行处理。利用这种膜技术的装置包括一个基本上耐压的膜壳，在该膜壳中布置了一系列膜元件。该膜壳还包括一个用于将待分离的原水接纳到膜壳中的入口和用于从膜壳中分别排出纯水（或者说渗透液）和截留物。

美国专利US6984321B2公开了一种通过膜过滤和分离流动介质（比如污水）的设备，该设备含有一个具有网格状结构的间隔网，该间隔网由多个第一杆状元件和第二杆状元件组成，而且第一杆状元件的直径大于第二杆状元件，此外第一杆状元与第二杆状元件以直角相交。经过合适的布置，间隔网的第一杆状元件基本上与中心产水管平行，与此同时，流过由膜袋组成的多元件螺旋结构的原水流经第二杆状元件时遭遇到的流动阻力小得可以忽略不计。然而，这种设置的缺点在于间隔网与膜袋表面接触相对较大，被截留的污染物仍有较几率残留在膜袋表面。此外，这种设置还容易出现望远镜现象，不论在膜袋卷制过程中，还是污水处理中，反渗透膜元件内的膜片和膜片之间发生滑落，缠绕成柱的膜筒中间突出，由此造成的后果是反渗透膜元件结构松弛，膜片表面易被刮伤，在膜袋卷制过程中突出的膜片易被带出来，造成的结果就是产品均一性、稳定性较差，成品率较低。

中国专利申请CN201611016142.2在膜袋表面间的进水流道中设置开放式间隔网，开放式间隔网根据流体特性与膜片承压要求，与膜袋表面接触的仅为凸点间隔网，在起支撑作用的同时减少了与膜表面的接触，膜袋由两片膜片正面相背粘接而成，在两片膜片间的产水流道中设置有纯水导流网，过滤得到的渗透液经纯水导流网流出。连接凸点的为菱形间隔网，在与膜袋接触表面的两列凸点间隔网间沿进出水方向形成一条条菱形宽敞的开放式流道，水流在工作时与菱形间隔网成45°角进入流道中。通道中形成极小阻力的水流，膜表面流速较快，从进水中带入的悬浮物杂质，及被截留下的无机盐、有机物不易被阻挡，而是随着浓水的水流排出膜元件，从而有效避免了被截留的污染物附着于进水通道和膜的表面，导致膜的污堵和浓差极化而结垢。然而，如图1所示，该专利申请采用的是传统的菱形间隔网结构，仅适用于低污染体系，不适用于过滤和分离高污染水源，尤其为高盐高有机物水源。在图1中，存在两种常见形式的菱形间隔网结构。不论是哪种菱形间隔网结构，普通菱形网格都是单流道，在过滤高污染水源的过程中，在原水流经的菱形间隔网中，虽然也会产水湍流，但进水流向相同，需经过所有的第一杆状元件与第二杆状元件，阻力损失大且菱形间隔网的四个角容易形成死角，这就使得菱形间隔网出现很多死角区域，污染物容易残留在死角区域，过滤较差，此外也经常需要更换菱形间隔网，产品寿命较差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种开放式双通道反渗透膜组件，包括膜壳、设置在所述膜壳内的产水套、设置在所述产水套内的中心产水管、若干个膜元件以膜袋的形式围绕着所述产水套进行缠绕而形成的膜袋多层螺旋结构和若干个间隔网围绕着所述产水套进行缠绕而形成的间隔网多层螺旋结构，所述膜袋多层螺旋结构的渗透液出口与所述产水套的多个轴向通道连接在一起，离开所述膜袋多层螺旋结构的渗透液出口的渗透液通过所述轴向通道进入所述中心产水管的渗透液入口，然后从所述中心产水管的产水接头排出，所述膜袋多层螺旋结构和所述间隔网多层螺旋结构彼此间的排列应当确保任何相邻的两个膜袋被一个间隔网隔开，每个间隔网是由多个第一杆状元件和多个第二杆状元件相交而形成的上下两层结构，每个间隔网的多个第一杆状元件仅与相邻的两个膜袋中的一个膜袋的边缘接触，每个间隔网的多个第二杆状元件仅与相邻的两个膜袋中的另一个膜袋的边缘接触，从而使得每个间隔网的上下两层结构在相邻的两个膜袋之间形成开放式的双层流道。

进一步地，所述膜袋两个膜元件组成，所述两个膜元件的周边边缘处连接在一起。

进一步地，多个第一杆状元件和多个第二杆状元件以30～60度的角度相交。

进一步地，多个第一杆状元件和多个第二杆状元件以45度的角度相交。

进一步地，每个第一杆状元件和每个第二杆状元件的直径可以相同，也不可以不相同。

进一步地，每个第一杆状元件和每个第二杆状元件采取的形状为圆形，也可以为其他的几何形状。

进一步地，所述膜袋多层螺旋结构和所述间隔网多层螺旋结构的设置使得水流以45°角流进每个间隔网中的双层流道。

进一步地，每个间隔网的长度和宽度基本上与每个膜袋相同。

进一步地，每个间隔网是由弹性材料制成的。

进一步地，所述膜壳的进水口一端设置有上接头，所述膜壳的进水口一端还设置有承压上法兰，所述承压上法兰内侧设置有过水上法兰，所述上接头依次穿过承压上法兰和过水上法兰，与膜元件的中心导流管前端对接。

进一步地，所述膜壳的出水口一端设置有下接头，所述膜壳的水口一端还设置有承压下法兰，承压下法兰内侧设置有过水下法兰，所述下接头依次穿过承压下法兰和过水下法兰，与膜元件的中心导流管末端对接。

本发明的有益效果为：（1）本发明的开放式双通道反渗透膜组件中，每个间隔网是由多个第一杆状元件和多个第二杆状元件相交而形成的上下两层结构，每个间隔网的上下两层结构在相邻的两个膜袋之间形成开放式的双层流道，可确保流经间隔网的水流产生湍流和冲刷力，尽可能少地污染物在膜袋表面上沉积；（2）本发明的开放式双通道反渗透膜组件中，每个间隔网是由多个第一杆状元件和多个第二杆状元件相交而形成的上下两层结构，每个间隔网的第一杆状元件和第二杆状元件尺寸相同，可确保在卷制时，膜元件之间不会因存在错位、松弛而出现刮伤，从而使得膜元件处于原位，从而提高产品均一性、稳定性和成品率；（3）普通的菱形间隔网是单流道，虽然也会产水湍流，但进水流向相同，需经过所有的第一杆状元件和第二杆状元件，阻力损失大且菱形间隔网的四个角容易形成死角，仅适用于低污染水源处理，在处理高污染水源时，菱形间隔网出现很多死角区域，为此，本发明的每个间隔网每个间隔网的上下两层结构在相邻的两个膜袋之间错开，形成上下交叉、水流方向不同的开放式的两层流道，这两层流道中的水流互不干扰，从一开始进水，水流就只在单一的某一层流道中流动，可有效避免死角区域出现，可用于处理高污染水源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是两种常见形式的菱形间隔网结构；

图2是本发明的开放式网管流道反渗透膜组件的剖视图；

图3是膜组件的径向截面图；

图4是间隔网的放大比例的平面图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

如图1所述，一种开放式双通道反渗透膜组件，包括膜壳1、设置在膜壳1内的产水套2、设置在产水套2内的中心产水管3，和围绕产水套2布置的若干个膜元件4，所述膜壳1进水口一端设置有上接头5，所述膜壳1出水口一端设置有下接头6。

所述膜壳1进水口一端设置有承压上法兰7，承压上法兰7内侧设置有过水上法兰8，承压上法兰7和过水上法兰8与膜壳1之间设置有密封圈。所述上接头5接入原水，依次穿过承压上法兰7和过水上法兰8，与膜元件4的中心导流管前端对接。上接头5与过水上法兰8之间设有密封圈。中心产水管3和产水套2沿着开放式双通道反渗透膜组件的轴向进行延伸。当需要使用时，将中心产水管3插入到产水套2的内部空间211中。当中心产水管3出现问题时，可将中心产水管3从产水套2中取出，进行维修或更换。

所述膜壳1出水口一端设置有承压下法兰9，承压下法兰9内侧设置有过水下法兰10，承压下法兰9和过水下法兰10与膜壳4之间设置有密封圈，所述下接头6依次穿过承压下法兰9和过水下法兰10，与膜元件4的中心导流管末端对接。下接头6与过水下法兰10之间设有密封圈。原水在过滤过程中产生的浓水通过下接头6排出。

所述中心产水管3的一端对应穿过过水上法兰8和承压上法兰7向外延伸出来，并且通过第一支撑螺母11和第一承压螺母12将中心产水管3与承压上法兰7固定在一起，第一支撑螺母11与第一承压螺母12相邻且位于第一承压螺母12的外侧，第一承压螺母12与承压上法兰7之间设有中心轴垫片13。所述中心产水管3的另一端对应穿过过水下法兰10和承压下法兰9向外延伸出来，并且通过第二支撑螺母14和第二承压螺母15将中心产水管3与承压下法兰9固定在一起，第二支撑螺母14与第二承压螺母15相邻且位于第二承压螺母15的外侧。中心产水管3暴露于过水上法兰8和过水下法兰10以外的部分为产水接头16，原水在过滤过程中产生的渗透液通过产水接头16排出。

在卷制过程中，若干个膜元件4以膜袋41的形式围绕着产水套2进行缠绕，形成膜袋多层螺旋结构42，此外，若干个间隔网17围绕着产水套2进行缠绕，形成间隔网多层螺旋结构43。

如图3所示，膜袋多层螺旋结构42共包括18个膜袋41，当然可根据实际需要调整膜袋41的数量。膜袋多层螺旋结构42的渗透液出口421与产水套2的轴向通道210连接在一起。离开膜袋多层螺旋结构42的渗透液出口421的渗透液流进产水套2的轴向通道210中，进而通过这些轴向通210道进入中心产水管3的渗透液入口310，然后从产水接头16排出。在产水套2设置着多个轴向通道210，轴向通道210的数量可根据膜袋41的长度加以调整，确保将离开膜袋41的渗透液均匀排出。每个膜袋41由两个膜元件4组成，这两个膜元件4以已知的方式在它们的周边边缘处连接，比如可通过超声波处理或通过合适的胶粘剂连接。

如图3所示，间隔网多层螺旋结构43包括18个间隔网17，间隔网17的数量与膜袋41的数量相匹配，当然可根据实际需要调整间隔网17的数量。间隔网17用虚线表示，膜袋41用实线进行表示。在卷制过程中，膜袋多层螺旋结构42和间隔网多层螺旋结构43彼此间的排列应当确保任何相邻的两个膜袋41被一个间隔网17隔开。每个间隔网17的长度和宽度基本上与膜袋41相同。

如图4所示，每个间隔网17的结构具有晶格状的结构。每个间隔网17的晶格状结构是由多个第一杆状元件171和多个第二杆状元件172形成的，第二杆状元件172设置于第一杆状元件171之上，它们以以30～60度（优选为45度）相交，因而形成上下两层结构。第一杆状元件171的直径与第二杆状元件172的直径相同。第一杆状元件171和第二杆状元件172大体上是圆形的，当然也可采取其他的形状，只要流经膜袋多层螺旋结构42中膜袋41的水流产生湍流即可。间隔网17是由弹性材料制成的，比如弹性体树脂。

如图4所示，在间隔网17和膜袋41的卷制过程结束后，应确保设置于相邻膜袋41之间的间隔网17与邻近膜袋41的边缘接触，从而阻止相邻膜袋41直接接触。鉴于每个间隔网17是上下两层结构，在任何相邻的两个被一个间隔网17隔开的膜袋41中，该间隔网17的多个第一杆状元件171仅与其中的一个膜袋41的边缘接触，该间隔网17的多个第二杆状元件172仅与剩下的一个膜袋41的边缘接触，因此每个间隔网17的上下两层结构在相邻膜袋41之间形成开放式的双层流道。膜袋多层螺旋结构42和间隔网多层螺旋结构43的设置应确保水流以45°角流进间隔网17中的双层流道，即流经间隔网17中的水流一部分沿着第一杆状元件171流动，即第一流道18，流经间隔网17中的水流一部分沿着第二杆状元件172流动，即第二流道19，这种设置可确保流经间隔网17的水流产生湍流和冲刷力，尽可能少地污染物在膜袋41表面上沉积。每个间隔网17的上下两层结构错开，形成上下交叉、水流方向不同的两层流道，从一开始进水，水流就只在单一的某一流道中流动，不同流道中的水流互不干扰，这就克服了单流道的普通菱形网格中进水流向相同，需经过所有的第一杆状元件与第二杆状元件，阻力损失大且容易形成死角的问题。流经第一流道18和第二流道19的渗透液通过膜袋多层螺旋结构42的渗透液出口421，流进产水套2的轴向通道210中，进而通过这些轴向通道210进入中心产水管3的渗透液入口310，然后从产水接头16排出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。