CN109420433A - 一种中空纤维膜组件的运行方法 - Google Patents
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Abstract
一种中空纤维膜组件的运行方法,包括一次侧的正冲洗、原水的膜过滤、二次侧过滤产水的反冲洗,一次侧的正冲洗包含液相流或气、液混相流冲洗。该运行方法保证了组件优异的排浊性的同时可以有效防止膜丝断丝问题。同时组件的构造含有、一次侧正冲洗时从中空纤维膜的外侧流过的流体、向与产水端浇灌充填部下侧的径方向的中心部流动,并从产水浇灌充填部下侧的径方向的中心部向径方向外侧以放射状流动的整流效果。有效预防了一次侧正冲洗时组件上部偏流现象的发生,进一步提升了组件的排浊性能。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种适用于中空纤维膜组件的运行方法及应用于高污浊原水处理的组件。
背景技术
近年来,随着水资源利用要求的提高以及膜技术工艺的发展,中空纤维膜技术以其有省能耗、省空间,过滤水质稳定的特点在水处理领域内的应用越来越得到了重视,特别是在高污浊原水,如高浊地表水、工业废水处理中的应用日益增加。
然而中空纤维膜组件在长期运行以后,无机物、有机物、细菌、生物膜等截留物不可避免地会在膜表面形成污染层或膜孔被污染物堵塞,导致通量下降或跨膜压差上升的问题。
因此,为了恢复膜的过滤性能,在膜组件运行一定时间后须通过逆洗、气洗、正冲洗等方法将膜表面或膜孔内累积的污染物质去除,即所谓的物理冲洗。物理冲洗效果对膜的运行稳定性是非常重要的,如果物理冲洗方法不恰当,效果不佳,污染物在膜表面持续累积,会造成膜***化学清洗频率加大,膜使用寿命的缩减,以及膜***运行成本的提高的问题。
关于膜的物理冲洗,通常研究及专利主要集中在反冲洗的优化方面,然而对于高污浊原水过滤时污染物大量累积的情况,有效的一次侧的正冲洗对于膜的过滤性能恢复也是至关重要的。
通常,如专利文献1的方法,一次侧并没有专门的正向冲洗,只是以较低的流量从组件下端进水到组件的运行方式将原水充满膜组件,然后进行膜过滤或者气冲步骤。这种运行方法主要目的是排除膜组件内的空气,确保膜在完全浸没在液体中的情况下开始过滤过程及气冲步骤。由于进水流速通常较低,因此冲洗效果非常有限。
关于中空纤维膜的正向冲洗方法还有如专利文献2的方法,即浸没式中空纤维膜组件采用长时间持续曝气的方法对膜丝表面进行正冲洗。这种冲洗方法冲洗效果较好,但是只是适用于浸没式的组件,且气量消耗量大,运行费用高。
此外,目前正冲洗水通常作为废水直接排放,而正冲洗通常是跟在反冲洗之后的,因此正冲洗水废水通常水质较好,如果可以将其进行回收利用对于节约水量,提高整个处理***的回收率,同时减少废水量,降低环境负荷具有双重意义。
针对分离膜组件内部部分区域浊质积累的问题,通过膜丝分布的再改善达到避免浊质积累的效果。各生产商通过将膜丝封装成膜束后再浇灌充填于组件内等手段已被广泛应用,寻求再突破空间有限。故如何通过其他途径改善对组件内部局部浊质积累的问题是有必要的。
专利文献1申请号:CN201110069277.6
专利文献2申请号:CN200920056125.0
发明内容
本发明针对以上正冲洗方法存在冲洗效果差、能耗高、没有考虑到废水回收利用等缺陷,结合高污浊原水处理中,中空纤维膜组件的污染物累积特性,提供一种新型的用于中空纤维膜组件的运行方法。具体如下:
本发明为一种中空纤维膜组件的运行方法,包括一次侧的正冲洗、原水的膜过滤、二次侧过滤产水的反冲洗。其中,一次侧的正冲洗包含液相流或气、液混相流冲洗。
如上所述运行方法中的一次侧正冲洗的液相流冲洗线速度优选为 0.05m/s-0.6m/s,根据正冲洗方法不同,冲洗线速度优选范围不同。当单独采用液相流正向冲洗时,为了提高污浊物质与膜表面的分离,特别是当原水为高污浊原水时,虽然经过反冲洗过程中的水力反洗和空气表面擦洗可以去除较大比例膜表面的污染物,但是由于原水浓度较高,膜表面残存的污染物总量还是较多,且这部分污染物是经过常规反冲洗没有去除的,说明其与膜表面的结合力较大,因此需要采用相比常规中空纤维膜进水更高的液相流速对膜表面进行一次侧的正向冲刷。进而单独液相流正冲洗的冲洗线速度的进一步优选范围为0.3m/s-0.6m/s。也可以采用液相与气相混合正冲洗的方法,由于气相流同样具有表面冲刷得效果,气相流加入后,相应液相流速可以适当降低,因此液相与气相混合冲洗时,气液混相流中的液相流速的优选范围是 0.1m/s-0.3m/s。
一次侧气液混相流中正冲洗的气冲流速优选为0.1m/s-0.5m/s,从工程应用的便捷性,优选采用压缩空气,压缩空气由膜组件下部一次侧进入膜组件内,气体在膜表面流动并产生膜丝的冲刷和抖动,因此既考虑到气体可以由下而上充满膜组件实现膜丝的冲刷效果,同时又考虑到过高气冲流速可能会造成膜丝抖动过强而发生断裂的风险,因此膜表面的气冲刷流速进一步优选 0.2-0.4m/s。其中,一次侧的气相冲洗不单独使用,而是与液相混合进行冲洗,一定流速的气体进入组件内,可以使膜丝抖动,并对膜丝表面进行冲刷,有助于膜丝表面污染物的脱落。同时采用气相冲洗后,可以减少液相冲洗的流量,降低原水消耗量,提高***回收率。
由于气相流需要液相流的带动,从而能将产生的气泡从下至上带入整个中空纤维膜组件中。本发明中气、液相混流中气、液流速比优选为0.1-3,进一步优选0.1-1。在此范围内,即能保证气液的充分混合,气相产生的气泡能够对膜表面产生足够的冲刷,达到优异的排浊性能;同时又能保证足够的液相流速将膜表面的污染物质带出膜组件并起到一定的冲刷作用。如果液相比例过高,则***的回收率会降低,如果气相比例过高,则会限制液相流速降低膜表面污染物的冲刷效果及随液相带出组件的效果。
正冲洗时间优选为10s-120s,当原水浊度大于50NTU时,由于膜表面污染累积量高,因此为了实现良好的正冲洗效果,因此,正冲洗时间优选60-120s。当原水浊度小于50NTU,污染累积量较低,考虑到提高***回收率和运转率,正冲洗时间优选10-60s。
由于膜的二次侧的过滤时间越长,膜组件内污染物的累积量越高,因此过滤时间如果过长,则污染物大量累积,过滤压力持续升高,会造成污染物在膜表面紧密结合,导致冲洗效果降低的风险;而如果过滤时间过短,则会造成膜组件的运转率和回收率过低,运行费用升高。因此优选膜二次侧过滤 10min-120min进行一次正冲洗,进一步优选30-60min。可以根据UF进水浊度进行过滤时间的选择。
所述液相流包含高流速冲洗,且高速流冲洗可以为间隔运行。高速流可以为高速液相流也可以为高流速气、液混相流。当原水浊度在50NTU以下时,可以在中空纤维膜组件进行常规运行多个周期后进行一次高流速液相或高流速气、液混相流冲洗。其中,高流速液相的流速优选0.3-0.6m/s,气、液混相流冲洗时气、液比优选0.1-1。同时高流速液相或高流速气、液混相流冲洗频率优选为每5-40个常规进水运行周期后进行一次,进一步优选每10-20周期进行一次。采用这样的冲洗方法可以及时将膜表面多个过滤周期累积的污染物通过高流速气、液混相流或高流速液相流进行强力冲刷,从膜表面剥离,并排出组件,防止污染物的过度累积造成膜过滤压力的过高导致断丝问题的发生;也可以降低化学清洗的频率,降低运行过程中化学的成本。当原水浊度在100NTU以上时,也可以采用在进行了多个周期气、液混合流正冲洗后进行一次高流速液相冲洗,其中高流速液相流的冲洗频率优选为每 5-40个气、液混相流冲洗周期后进行一次,进一步优选每10-20周期一次。这样可以对膜表面的浊度物质进行更加强化的冲洗,提高膜组件的排浊率。
针对高污浊原水处理,优选使用预埋置有整流筒及中空管的中空纤维膜组件,其主要目的是预防冲洗时偏流,防止组件上部排水口的相对侧流量较低而造成悬浮物质的累积,有助于提高组件正冲洗的整体效果,预防组件上端死角的产生。整流筒表面有非均匀分布的贯通整流孔,优选组件整流筒的整流孔开孔面积,并对组件中空管的长度进行了优选,其长度可以是从产水端浇灌充填部的下侧开始长度至壳体侧出水口的内径长度的范围内,其长度也可以是从产水端浇灌充填部下侧到中空管给水端侧下侧为止。组件中空管侧面有一个以上开孔部,从产水端浇灌充填部的下侧开始长度至壳体侧出水口的内径长度的范围内存在的侧面贯通孔叫做第一侧面开口部。为了使产水端浇灌充填部下侧附近的流速向上,在中空管的第一侧面开口部的总开口面积比例进行了优选了。
由于中空纤维膜组件正冲洗洗时易发生偏流导致组件内部局部区域流速过低浊质积累,除了通过冲洗方法的改善外还可以优选上述运行方法使用的中空纤维膜组件不仅包含在纵向的给水端和产水端的桶状壳体、壳体内收纳的多根中空纤维膜丝、将壳体的所述产水端侧的多根中空纤维膜丝端部以开口状态封装于产水端的浇灌充填部、将壳体的所述给水端侧的多根中空纤维膜丝端部封装于给水端的浇灌充填部、另外还有整流构造。该整流构造可以将从所述给水端侧向产水端侧的所述中空纤维膜丝的外侧流过的流体向与产水端浇灌充填部下侧的径方向的中心部流动并从产水端浇灌充填部下侧的径方向的中心部向径方向外侧以放射状流动。该整流构造主要通过中兴管及整流筒部件实施。
由于中空纤维膜组件正冲洗洗时易发生偏流导致组件内部局部区域流速过低浊质积累,除了通过冲洗方法的改善外还可以通过组件本身进行整流的改善,组件整流的改善优选整流构造包括所述产水端浇灌充填部的下侧设置有中空管和整流筒;中空管设置在所述壳体的径向中心部且在产水端浇灌充填部的下侧附近,其侧面有一个以上的侧面开口部;中空管内侧的中空纤维膜丝的充填率比所述中空管外侧的中空纤维膜丝的充填率低;整流筒设置在所述中空纤维膜丝和所述壳体之间,其侧面有一个以上的整流孔;另外在壳体侧面有侧面出水口。
由于中空纤维膜组件的中空管的长短将影响正冲洗时流体的流动方法,所以优选以壳体侧面出水口的内径作为D、从产水端浇灌充填部的下侧起至所述壳体的给水端的长度作为L、中空管的长度是D以上L以下。
由于中空纤维膜组件内各处的中空纤维膜丝的充填率的高低将影响正冲洗时流体的流动方向及流速,所以优选中空管的内测的中空纤维膜丝的充填率作为A1、以中空管的外侧的中空纤维膜丝的充填率作为A2、以在中空管的轴方向垂直截面的截面积作为T1、以在壳体的轴方向垂直截面的面积作为 T2、下述式1流动系数F是1以上8.0以下。
中空管的侧面有一个以上的侧面开口部;所述侧面出水口的内径作为D、从所述产水端浇灌充填部下侧开始长度为D的范围内的中空管侧面有一个以上的第一侧面开孔部;在所述侧面开孔部的总开孔面积中,所述第一侧面开口部的面积占总开口面积的比例R1优选50%以上,进一步优选80%以上。
中空管的所述第一侧面开口部的总开口面积与垂直在壳体的轴方向的垂直截面的截面积的比例R2优选5%以上50%以下,进一步优选10%以上40%以下。原水浊度较高时,特别是浊度在100NTU以上时,过滤过程中可在中空纤维膜组件的原水泵前添加0-10mg/L的与膜表面所带电荷相反的混凝剂,混凝剂优选浓度1-5mg/L。这种运行方法可以有效地将高污浊原水中的浊质及胶体物质脱稳与混凝剂结合形成松散的絮体,且絮体的电性通常是偏电中性的,而中空纤维膜组件通常是负电性的,因此这样的混凝絮体累积在膜的表面可以有效地降低负电性的污染物质直接粘附在膜表面造成较高的运行压力,所以膜组件透水量可以提高,且运行压力可以有效降低。其中混凝剂优选铝盐混凝剂,因为铝盐混凝剂对于高污浊原水处理是可以形成更加松散的混凝絮体,因此冲洗性能较好。
由于中空纤维膜组件整流筒的开孔面积的多少将影响正冲洗时流体的流动方向及流速,所以优选所述整流筒的所述整流孔的总开孔面积与所述壳体的轴方向的垂直截面的截面积的比例R3是5%以上50%以下。
同时正冲洗后的排水可以直接排放,直接排放***及设备操作简单,但是会造成***回收率的降低。也可以回流至原水箱或专门的收集水箱,该收集水箱只用于组件的一次侧的循环正冲洗。
本中空纤维膜组件运行方法中,中空纤维膜组件优选外压式柱形组件,其中组件由膜丝、外壳、布水布气部件、上封装部和下封装部组成。其中下封装部即组件底部预留有一个以上进水贯通孔,贯通孔可以与膜丝平行或者于膜丝保持一个以上角度,贯通孔上部可以有专门的布水部件,以提高水相、气相在膜组件内的流速和分布均匀性,从而降低污浊物在膜表面的吸附及提高冲洗时的浊度物质的排出率。此外,中空纤维膜组件中膜丝的材质优选聚偏氟乙烯,孔径优选0.01-0.1微米。
本中空纤维膜组件的运行方法可以用于高污浊原水处理中,优选原水浊度在30NTU以上或有机物浓度TOC在5mg/L以上。对于这样的高污浊原水,单周期污染物在膜表面的累积量较高,常规的进水过滤模式无法有效地去除组件内累积的大部分污染物,会造成膜的不可逆过滤阻力的升高。因此,采用高流速正冲洗的方法可以有效地提高组件的排污浊性能,能够及时的去除大部分每个过滤周期累积在膜表面上的污染物,从而实现更高通量或更长过滤时间的运行,运行费用可以显著降低。
通过如上所述的中空纤维膜组件的运行方法,首先对于高污浊原水处理,考虑到高污浊原水大量污染物在膜表面的累积会造成过滤压力的大幅升高,本发明充分利用气、液混相流或高流速液相流正冲洗的方法,可以有效地提高膜表面各种污染物清洗剥离效果。同时通过气、液相比例的控制及与高流速液相流冲洗的联合使用,可以进一步提升整个膜组件排浊性能。
此外,同时配合使用组件上端预埋有中空管及整流筒结构的中空纤维膜组件,并通过调整中空管及整流筒表面贯穿孔的开孔位置及开孔面积,达到预防组件正冲洗时偏流的发生,防止浊质积累的组件的死角区域,导致膜面积利用率下降,产水量降低,过滤阻力增加,增加运行能耗,降低组件使用寿命。
附图说明
图1***运行图
1-中空纤维膜组件 2-原水箱 4-产水箱 5-预过滤器 6-原水输送泵 7-给水泵8-反洗泵 9-混凝*** 10-压缩空气 11-原水 12-组件上排水口阀门 13-组件产水阀门14-组件反洗阀门 15-原水箱底排阀门 16- 组件给水阀门 19-排水管道 20-压缩空气控制阀门
图2***运行图
1-中空纤维膜组件 2-原水箱 3-正冲洗水箱 4-产水箱 5-预过滤器 6-原水输送泵 7-给水泵 8-反洗泵 9-混凝*** 10-压缩空气 11-原水 12-组件上排水口阀门 13-组件产水阀门 14-组件反洗阀门 16-组件给水阀门 17-正冲洗水箱回流至给水管阀门 18-正冲洗水箱底排阀门 19-排水管道 20-压缩空气控制阀门
图3***运行图
1-中空纤维膜组件 2-原水箱 4-产水箱 5-预过滤器 6-原水输送泵 7-给水泵8-反洗泵 9-混凝*** 10-压缩空气 11-原水 12-组件上排水口阀门 13-组件产水阀门14-组件反洗水阀门 16-组件给水阀门 19- 排水管道 20-压缩空气控制阀门
图4中空纤维膜组件结构图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 22a-膜壳产水端端盖 22b-膜壳给水端端盖 22c-组件侧面出水口 23-产水端浇灌充填部 24-给水端浇灌充填部 25-组件原水进水口 26-组件侧面出水口 27-组件产水口 28-给水端浇灌充填部贯通孔 29-整流筒 30-整流孔 31-中空管 32-侧面开孔部
图5中空纤维膜组件内流体流动方向图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 22a-膜壳产水端端盖 22b-膜壳给水端端盖 22c-组件侧面出水口 23-产水端浇灌充填部 24-给水端浇灌充填部 25-组件原水进水口 26-组件侧面出水口 27-组件产水口 28-给水端浇灌充填部贯通孔 29-整流筒 30-整流孔 31-中空管 32-侧面开孔部
图6中空纤维膜组件内流体流动方向图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 22a-膜壳产水端端盖 22b-膜壳给水端端盖 22c-组件侧面出水口 23-产水端浇灌充填部 24-给水端浇灌充填部 25-组件原水进水口 26-组件侧面出水口 27-组件产水口 28-给水端浇灌充填部贯通孔 29-整流筒 30-整流孔 31-中空管 32-侧面开孔部
图7中空纤维膜组件结构图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 22a-膜壳产水端端盖 22b-膜壳给水端端盖 22c-组件侧面出水口 23-产水端浇灌充填部 24-给水端浇灌充填部 25-组件原水进水口 26-组件侧面出水口 27-组件产水口 28-给水端浇灌充填部贯通孔 29-整流筒 30-整流孔 31-中空管 32-侧面开孔部
图8无中空管结构的中空纤维膜组件图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 22a-膜壳产水端端盖 22b-膜壳给水端端盖 22c-组件侧面出水口 23-产水端浇灌充填部 24-给水端浇灌充填部 25-组件原水进水口 26-组件侧面出水口 27-组件产水口 28-给水端浇灌充填部贯通孔 29-整流筒 30-整流孔 31-中空管 32-侧面开孔部
图9无整流筒结构的中空纤维膜组件图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 22a-膜壳产水端端盖 22b-膜壳给水端端盖 22c-组件侧面出水口 23-产水端浇灌充填部 24-给水端浇灌充填部 25-组件原水进水口 26-组件侧面出水口 27-组件产水口 28-给水端浇灌充填部贯通孔 29-整流筒 30-整流孔 31-中空管 32-侧面开孔部
图10组件整流筒断面A-A结构图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 22c-组件侧面出水口 26-组件上排水口 29-整流筒30-整流孔 31-中空管 32-侧面开孔部
图11组件整流筒断面A-A流体流动图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 22c-组件侧面出水口 26-组件上排水口 29-整流筒30-整流孔 31-中空管 32-侧面开孔部
图12是组件进水口断面B-B图
21-中空纤维膜丝 22-膜壳 28-给水贯通孔
图13组件封装准备图
22-膜壳 34-棒柱 35-产水端固化封止盖 36-给水端固化封止盖 37-浇灌充填剂加药机
图14组件封装过程图
22-膜壳 34-棒柱 35-产水端固化封止盖 36-给水端固化封止盖 37-浇灌充填剂加药机
图15组件封装完成图
22-膜壳 34-棒柱 35-产水端固化封止盖 36-给水端固化封止盖 37-浇灌充填剂加药机
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
本发明的中空纤维膜的运行方法可用于浊度在0-300NTU的原水处理,优选于浊度在50NTU-200NTU的高浊度原水处理。其具体实施方式为:首先,为了避免高污浊原水中大颗粒物质对中空纤维膜的表面刮擦,原水首先进入如图3所示的预过滤装置(5),过滤精度在100-500微米。然后预过滤后的原水进入到原水箱(2)中,为了降低高污浊原水的过滤压力,在原水输送泵 (6)前的管路上设有混凝剂投加***(9),投加一定量的与膜所带电荷相反的混凝剂,混凝剂优选铝盐混凝剂,投加量为0-10mg/L,优选1-5mg/L。
加入混凝剂的原水由中空纤维膜组件(1)底部的如图2所示的进水贯通孔(28)进入组件内进行过滤,过滤时间根据原水浊度选择,优选30-60min。为了预防正冲洗时偏流的发生,防止高污浊原水中的悬浮物质在膜的出口相对一侧的累积,因此组件可以是含有、整流筒及中空管等整流结构的组件。
如图4所示中空纤维膜组件1是两端开口桶状壳体22、在壳体22内收纳了复数的中空纤维膜丝。壳体22在其上部备有壳体上部产水端盖22a、在其下部备有壳体上部给水端盖22b。壳体上部产水端盖22a是组件产水出口 27,壳体下部给水端盖22b有原液流入口25。
另外、中空纤维膜组件1备有产水端浇灌充填部23及给水端浇灌充填部 24。
壳体上部端盖22a的上部、即过滤液出口27是壳体22的产水端,壳体下部端盖22b的下端部、即原液流入口25是壳体22的给水端。另外、在壳体22的侧面、壳体22的产水端的附近设置有侧面出水口22c,壳体侧面出水口22c设有原液出口26。
另外、壳体侧面出水口22c的内径D是,从正冲洗时压力损失和洗净程度来考察,壳体侧面出水口22c的正冲洗时的流速设定为0.5m/s以上10m/s 以内的范围,优选1m/s以上5m/s以内的范围。
另外、壳体侧面出水口22c的内径D是,从正冲洗时压力损失和洗净程度来考察,壳体侧面出水口22c内正冲洗时的流速设定为0.5m/s以上10m/s 以内的范围,优选1m/s以上5m/s以内的范围。
组件产水端浇灌充填部23由粘结剂形成,中空纤维膜丝21的上侧端部 (相当于中空纤维膜丝产水端),膜丝内部为开口状态、膜丝外表面与壳体 22保持液密封且气密封的状态封装。总之,中空纤维膜丝21是束缚在组件产水端浇灌充填部23且浇灌充填在壳体22的内壁部。
组件给水端浇灌充填部24由粘结剂形成,中空纤维膜丝21的下侧端部 (相当于中空纤维膜丝给水端),膜丝内部为密封状态、且封装在壳体22内。即给水端浇灌充填部24且在壳体22内部,是面对于产水端浇灌充填部23 配置的。因此,在中空纤维膜组件1的给水部,中空纤维膜丝21的内侧中空部是用粘结剂密封的,保持开口被密封的状态。中空纤维膜丝21是束缚在给水浇灌充填部24,且浇灌充填在壳体22的内壁。
在给水端浇灌充填部24有通向产水端浇灌充填部23的下侧的贯通孔28。贯通孔28是承担原液流路和气冲时的空气流路的作用。
图12即图4的中空纤维膜组件1的B-B断面图,以在给水浇灌充填部 24的贯通孔28的配置为例。为了防止正冲洗时原液偏流和气冲时空气偏流,贯通孔28最好是在给水端浇灌充填24上均等配置的。
中空纤维膜组件1根据图5所示,从壳体22的给水端侧向壳体22的产水端侧且在中空纤维膜丝外表面流动的流体,向产水端浇灌充填部23下侧的径方向中心部流动,并且从产水端浇灌充填部23的下侧的径方向中心部向径方向外周围以防蛇状流动的构造。
所述整流构造是备有整流筒29和中空管31。
整流筒29是,配置在壳体22的内侧的筒状部件。整流筒29是配置在产水端浇灌充填部23的下侧。整流筒29的上下为开口状态,在侧面设置有整流孔30。整流筒29是可以从其整流孔30通过液体的结构。
另一方面,中空管31是配置在整流筒29的内测的组件径方向中心部的筒状部件。产水端浇灌充填部23的下侧。中空管31的上侧是浇灌充填在产水端浇灌充填部23,中空管31的下侧是开口状态。并且在中空管31的侧面设置有侧面开口部32。
中空纤维膜组件1的过滤运行是,从原液入口25向组件内供给,从中空纤维膜丝21外侧向内侧被过滤。过滤液是通过中空纤维膜丝21的中空部从膜丝上侧的产水出口27向外部排出。过滤液从中空纤维膜丝21的中空部通过时将发生压力损失,离组件的产水端侧(上侧)越近的膜丝中空部的通液距离越短,压力损失小,过滤流速越大。
总之,中空纤维膜丝21由于产水浇灌充填部23的下侧附近的部位的过滤流速高,在膜表面浊质容易积累。因此如果在高浊度的原液过滤的场合,产水浇灌充填部23的下侧附近的洗净性能向上是极为重要的。
如图8所示,以膜表面容易积累浊质的已有组件作为例,只有整流筒29,中空纤维膜丝21在壳体22均等配置的中空纤维膜组件1的构造。
如图8所示的已有的中空纤维组件1是,正冲洗时从原液流入口25供给原液,从原液出口26排出原液对组件内部洗净,从组件的给水端(下侧)进入的流体是在组件的产水端(上侧)向整流孔30积累,产水端浇灌充填部 23的下侧附近流速低,积累的浊质很难被洗净。产水端浇灌充填部23下侧附近的组件径方向中心位置流速特别低,浊质容易积累。
另外、对于浊质排出必要的流速是根据浊质的粒径、比重、与中空纤维膜丝的相互作用而变化,优选0.05m/s以上,进一步优选0.1m/s以上,更进一步优选0.2m/s以上。
因此,本发明的第一形态是设置有,为了提高产水端浇灌充填部23的下侧附近的正冲洗时的流速达到洗净性向上的整流构造的整流筒9和中空管11。
这个整流构造目的是,在正冲洗时从组件的给水端侧(下侧)向组件的产水端侧(上侧)在中空纤维膜丝21的外侧流动的原液,向产水端浇灌充填部23下侧的组件径方向中心部流动,并从产水端浇灌充填部23下侧的组件径方向中心部向径方向外周围侧以放射状流动,产水端浇灌充填部23的下侧附近的洗净效果向上。
从组件的给水端端侧(下侧)向组件的产水端侧(上侧)流动的原液是通过中空管31的内侧向产水端浇灌充填部23的下侧的组件径方向中心部导入,然后从中空管31的侧面开口部32流出的原液向整流筒29的整流孔30 流动。
基于整流构造产水端浇灌充填部23的下侧附近,从组件径方向中心部向径方向外周围以放射状流动,积累的浊质能够被洗出。另外整流孔30流出的原液是通过根据6所示整流筒29和壳体22之间的流路,从原液出口26排出。
(流动参数F)
正冲洗时为了向中空管31的内侧导入原液,中空管31内侧的中空纤维膜的充填率A1,与中空管31外侧的中空纤维膜的充填率A2相比必须要小。因为中空管31内侧的中空纤维膜的充填率A1与中空管31的外侧的中空纤维膜的充填率A2相比要小所以过滤阻力下降,为了使中空管31的内侧的流速变高。
另外、中空纤维膜的充填率是,在产水端浇灌充填部23和给水端浇灌充填部24之间的在中空纤维膜组件的壳体22的轴方向垂直断面(在图1的左右方向平行且与纸面垂直面,叫做横断面。)、与中空纤维纤维膜所占的垂直断面的比例。壳体22内侧的中空纤维膜丝存在的区域的横断面的断面积是 S1、中空纤维膜丝的横断面的合计断面积为S2、中空纤维膜丝的充填率如下计公式表示(2)。
中空纤维膜丝的充填率
中空纤维纤维膜丝存在的区域是、用中空纤维膜丝存在的一定区域表示。作为区分方法,根据壳体22、整流筒29、中空管31等部件区分,如图6的中空纤维膜组件1的样子根据在浇灌充填部的中空纤维膜丝的浇灌充填进行区分的方法进行列举。
图10中是图4的中空纤维膜组件1的A-A线断面图所示,中空纤维膜丝是整流筒29和中空管31之间存在的。因此图10中,从整流筒29的内侧断面积到中空管31的断面积(基准外径)的差值面积是中空纤维膜丝存在区域的断面积S1。另外、中空纤维膜丝不存在的区域的中空纤维膜丝充填率为0。
另外、壳体22、整流筒29或者中空管31的内侧断面积定义为,本说明书,壳体22、整流筒29或者中空管31的与中空纤维膜组件的轴方向垂直的断面、叫做壳体22、整流筒29或者中空管31的中空部的断面积。壳体22、整流筒29或者中心管31的内侧断面积。
中空纤维膜的横断面的合计面积S2是下记式(3)所示。关于中空纤维膜存在的区域内的中空纤维膜丝10本,测定每个最长方向和短方向的2个方向的外径。合计20个的测定值平均值的作为外径R。使用外径R,中空纤维膜丝的横断面根据假设为正圆型的计算式(3),计算出中空纤维膜丝的横断面的合计断面积S2。另外、如果中空纤维膜丝丝存在区域内存在不足10根的中空纤维膜丝的话,测定在中空纤维膜丝存在区域内存在的中空纤维膜丝的外径,计算出平均值。
中空管31内侧的中空纤维膜丝的充填率A1越低中空管31内的通过液的阻力约小。中心管31内侧的中空纤维膜丝的充填率A1优选是0%以上50%以下,进一步优选0%以上40%以下,再进一步0%以上30%以下。
另一方面,中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率A2是,与中空管31 内侧的中空纤维膜丝的充填率A1相关的参数需要适当进行设定,优选20%以上70%以下,进一步优选30%-60%以下,再进一步优选40%-60%。
另外、中空管31是根据其部位直径发生变化的锥形、在中空管31的第一端侧和第二端侧,测定中空管31的内侧与外侧的中空纤维膜丝的充填率。然后在第一端侧和第二端侧的中空管31的中空纤维膜充填率的平均值作为中空管31内侧的中空纤维膜丝充填率A1。然后在第一端侧和第二端侧中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率的平均值作为中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率A2。
中空管31的断面积(内侧断面积)作为T1、壳体22的断面积(内侧断面积)作为T2,下记式(1)的流动参数优选1.0以上0.8以下。
在式1中中空管31的外侧和内侧的中空纤维膜丝的充填率的差,也表示为中空管31的外侧和内侧的流过液体的阻力差。(A2-A1)越大中空管31的内侧原液流动越方便。另外一方面,T1/T2是表示壳体32的断面积与中空管31的内侧的断面积的比例。T1/T2越大中空管内侧原液流动约容易。
在中空管31的内侧充分导入原液,使组件产水浇灌充填部23的下侧附近的清洗效果向上,流动参数F优选1.0以上8.0以下。进一步优选2.0以上 8.0以下。
流动参数F如不满1.0,因为中空管31的内侧的流速低,产水端浇灌充填部23的下侧附近得不到充分的清洗。另一方面,流动参数F超过8.0,中空管31的外侧的流速大幅降低,在中空管31的外侧的中空纤维膜丝的清洗效果将变低。
另外、中空管31根据其部位直径发生变化的锥形,在中空管31的第一端侧和第二端侧,中空管31的内侧面积的平均值作为中空管31的断面积(内侧端面积)T1。
在第一实施形态的中空纤维膜组件1,中空管31的长度(中空纤维膜组件轴方向),优选壳体侧面出水口2C的内径D以上。进一步优选1.5D,更进一步优选优选2D。中空管31的长度是从产水端浇灌充填部23的下侧到中空管31的给水端侧(下侧)为止。
中空管31的长度是小于壳体侧出水口22C的内径D,从组件给水端侧 (下侧)来的流体在到达中空管31前在组件径方向上分散了,中空管31内侧的流速不能充分增加。另外一方面,从产水端浇灌充填部23的下侧开始到壳体22的给水端(原液流入口5)为止的长度作为L,中空管31的长度是优选L以下,进一步优选60D以下,再进一步优选40D以下。再进一步优选50D以下。
中空管31是贯通给水浇灌充填部24、并延长至壳体22的给水端侧。另外,因为中空管31越长中空管31内侧和外侧的通过液的阻力差越大,所以中空管31内侧的流速增加,产水端浇灌充填部23的下侧附近的洗净效果增加,但是,因为中空管11外侧的流速降低,中空管11外侧的清洗效果降低。
中空管31其侧面有一个以上开孔部32,从产水端浇灌充填部23的下侧开始长度D(壳体侧出水口2C的内径)的范围内存在的侧面开口部32叫做第一侧面开口部。为了使产水端浇灌充填部23下侧附近的流速向上,在中空管31的第一侧面开口部的总开口面积比例优选大的,在中空管31的侧面开口部32的总开口面积中,第一侧面开口部占总开口面积的比例R1(式4) 是优选50%以上,进一步优选80%。
还有,中空管31的第一侧面开口部距离产水端浇灌充填部23的下侧越近,产水端浇灌充填部23的下侧附近的流速越高,第一侧面开口部是优选接近于产水端浇灌充填部23的下侧。
还有,中空管31的第一侧面开口部的总开口面积与壳体22的内侧断面积T2之比R2(式5)是优选5%以上50%以下。进一步优选10%以上40%以下。R2不满5%的话,第一侧面开口部的开口面积过小、在周围流体的扩散不充分。另一方面,R2如果超过50%,第一侧面开口部的开口面积过大,产水端浇灌充填部23的下侧附近的流速降低。
为了使从侧面开口部32以放射状流出,侧面开口部32是优选在中空管 31的周方向均等配置。侧面开口部32如不均等配置,从侧面开口部32的流体将发生偏流,将有流速低的部位。侧面开口部32可以是在中空管31的周围方向上以一定间隔配置,即使千岛配置也可。侧面开口部32的形状不特定限制,可以是圆形、椭圆形、长方形等形状。
还有,在中空管31的周围围绕设置有侧面开口部32。还有,中空管31 是浇灌充填在产水端浇灌充填部23或给水端浇灌充填部24,并根据与整流筒29或壳体22及转动轴的连接浇灌充填方法设置在组件内的。
整流筒29其侧面有一个以上整流孔30。整流孔的总开口面积与壳体22 的内侧断面积T2之比R3(式6)是优选5%以上50%以下的,进一步优选 10%以上40%以下,再进一步优选15%以上30以下。R3小于5%,整流孔的开口面积过小,在整流筒29的内侧发生偏流,有可能有流速过低的部位。另一方面R3大于50%的话,在第一侧面开口部的开口面积过大,产水端浇灌充填部23的下侧附近的流速过低。
另外,在整流孔30中,从产水端浇灌充填部23的下侧开始长度D(壳体侧出水口22c的内径)的范围内存在的整流孔30叫做第一整流孔。为了产水端浇灌充填部23的下侧附近流速向上,第一整流孔的开口面积的比例须增加。在整流孔30的总开口面积中,第一整流孔占总开口面积的比例R4(式 7)优选50%以上,再优选80%以上。还有,第一整流孔离产水端浇灌充填部23的下侧越近,产水端浇灌充填部23的下侧附近的流速越高,所以第一整流孔优选设置在产水端浇灌充填部23的下侧。
为了使整流筒29的内侧以放射状流动,整流孔30是整流筒29的周围均等分布的。整流孔30如果配置不均等,整流筒29内侧会发生偏流及局部低流速的现象。整流孔30可以是整流筒29的周围方向上以一定间隔配置的,也可以是千岛状配置。整流孔30的形状不特定限制,可以是圆形、椭圆形、长方形等形状。
还有,在整流筒31的周围围绕设置有整流孔30。还有,整流筒29是以在产水端浇灌充填部23浇灌充填的方法与壳体22连接设置在组件内的。
为了使产水端浇灌充填部23的下侧附近的流速提高,在整流筒29的第二端侧(下侧)的壳体22之间的距离越小越好。如果整流筒29的第二端侧 (下侧)和壳体22之间有间隔,如图2-5所示,正冲洗时原液从空隙部漏掉,产水端浇灌充填部23的下侧的流速将降低。整流筒29的第二端侧(下侧) 和壳体22之间的空隙所在的中空纤维膜组件的径方向的断面积占整流孔30 的总开口面积优选于50%以下,再优选于20%以下。
如图6所示从整流孔30流出的流体通过整流筒29和壳体22之间的流路,向壳体侧出口22c流动,从原液流出口26排出,流路断面积优选大的。整流筒29和壳体22之间的流路如果较小时,通液时的压力损失过大,导致从壳体侧排口22c开始至整流筒30的距离内的流速过低。结果,整流筒29内侧发生偏流,且有流速过低的部位。总之可能导致壳体侧出口22c的对面侧的流速过低。
在整流筒29和壳体22之间的流路的中空纤维膜组件轴方向的断面积优选,壳体22的内侧断面积T2的3%以上,进一步优选5%以上,再进一步优选10%。还有、为了确保整流筒29和壳体22之间的流路,关于整流筒29 的外周围部分如图7所示的壳体22的直径可扩大。
另外、式1、5、6等,本说明书中壳体22的内侧断面积作为T2记载,图7所示如整流筒29的外周围壳体22直径扩大,壳体22的内侧断面积T2 是,相对整流筒29,以第二端侧(下侧)的部分的壳体22的内径E作为基准计算得出的值来使用的。即扩径前部分壳体22的内径作为基准计算出内侧断面积T2的。
另外、整流筒29的内径应该适当进行设定,整流筒29相对第二端侧的部分的壳体22的内径E,优选80%以上120%以下。进一步90%以上110%以下。中空纤维膜丝为了充填在中空纤维膜整流筒29的内侧,如果整流筒 29的内径的E的80%不足的话,充填的中空纤维膜丝的根数减少,中空纤维膜组件的膜面积也减少。整流筒29的内径的E的120%超过的话,壳体22 的第一端侧必须扩大直径,制作成本将上升。
<中空纤维膜组件制作方法>
中空纤维膜丝用胶水束缚部分叫做浇灌充填部。浇灌充填的方法是使用离心力将中空纤维膜丝浸透与浇灌充填胶水后经过固化的离心浇灌充填方法,液态浇灌充填剂用定量泵的头部输送自然流动,使中空纤维膜丝浸泡后硬化静止的浇灌充填方法作为具有代表性的方法进行举例。离心浇灌充填是根据离心力使中空纤维膜丝更容易浸泡于浇灌充填剂,可以使用高粘度的浇灌充填剂。
使用图13,14,15,说明了中空纤维膜组件的离心制作的例子。如图13 所示在壳体22装填有整流筒或中心管、中空纤维膜丝等的部件材、在第一端侧设置有产水端固化封止盖35,在第2端侧设置有给水端固化封止盖36,这时候中空纤维膜丝的给水端端侧为了防止浇灌充填溶剂浸入中空部,预先对膜丝进行了封止处理。还有在给水端浇灌充填帽36为了形成有贯通孔28,预先***柱棒34。
接下来如图14所示,用浇灌充填溶剂的加药机37,向中空纤维膜丝的产水端侧和给水端侧输送浇灌充填溶剂。浇灌充填溶剂是依赖离心力在中空纤维膜组件旋转输送,直到浇灌充填溶剂硬化停止旋转。中空纤维膜丝的给水端侧浇灌充填溶剂浸入膜丝中空部,膜丝中空部是封止的。
浇灌充填剂硬化后将柱棒34拔出形成贯通孔28,将给水端固化封止盖 35和产水端固化封止盖36拆下,图15的C-C线图切断浇灌充填溶剂使中空纤维膜丝的中空部能够敞开。最后壳体上部盖22a和壳体下部盖22b,密封 (气密/液密)安装,完成中空纤维膜组件制作。
使用的浇灌充填剂的种类没有被限定,如环氧树脂、聚氨基甲酸酯、聚硅酮树脂等都可以使用。
本实施形态的中空纤维膜组件、作为中空纤维膜丝分离膜使用。中空纤维膜丝一般比平板膜比表面积大、在单位时间的能够过滤液体量要多。中空纤维膜丝的构造可以是全体膜的孔径是一致的,也可以是在膜的厚度方向上孔径发生变化的非对称膜、为了保持强度支撑层和对象物质的分离用的分离机能层的复合膜。
中空纤维膜丝的平均孔径根据分离对象适当进行选择,以微生物的分离作为目的的话,优选10nm以上1000nm以下。平均孔径不满10nm的话透水性将变低,超过1000nm的话,微生物等有可能泄漏。另一方面,如果是分离低分子量的蛋白质,平均孔径优选使用2nm以上20nm的中空纤维膜丝。本发明最小的致密层的孔径作为平均孔径。
中空纤维膜丝的材质没有特别限定,如含有聚四氟乙烯,聚偏氟乙烯,聚氟乙烯,四氟化乙烯、六氟丙烯共聚物,乙烯·四氟化乙烯共聚物等的氟树脂,醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素,乙酸丁酸纤维素等的纤维素酯、聚砜、聚醚砜等的聚砜系列树脂、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚丙烯等的树脂都可以使用。特别是氟化物树脂和聚砜系樹脂组成的分离膜是因为耐热性、物理强度、化学耐久性高,可以更好地用于中空纤维膜组件。
还有,中空纤维膜丝是优先使用含有氟树脂和ポリスルホン系樹脂、亲水性树脂。如亲水性树脂,中空纤维膜丝的亲水性变高,膜的透水性变高。亲水性树脂优选能够赋予分离膜亲水性的树脂,具体化合物没有限定,如纤维素酯、乙烯酯脂肪酸、乙烯吡咯烷酮、环氧乙烷、环氧丙烯、聚甲基丙烯酸酯系的树脂及聚丙烯酸脂系的树脂等都可以很好的使用。
制作中空纤维膜组件时,在浇灌充填盖内充填中空纤维膜丝,用浇灌充填剂进行浇灌充填。这时,操作性能较好,为了防止粘结不良,预先准备的中空纤维膜丝是干燥的。但是大量中空纤维膜丝因为干燥引起收缩、透水性降低,所以使用甘油浸泡后的干燥膜。如果用甘油水溶液浸泡干燥的话,因甘油等溶质将残留在细孔内,能够防止因干燥而收缩,之后用乙醇等溶质进行浸泡处理使透水性恢复。
上述组件过滤后产水进入产水箱(4)中,优选过滤30-60min后对中空纤维膜组件进行反冲洗,然后再进行正向冲洗。然后再进行过滤、反冲洗及正向冲洗的循环运行。正向冲洗包含液相流或气、液混相流对膜丝表面进行冲洗。当原水浊度在0-100NTU时,优选采用气、液混相流的冲洗方法,具体实施方式为压缩空气与预过滤后原水分别通过膜组件底部开起的压缩空气控制阀门(20)和进水阀门(16)进入膜组件内,并通过膜组件上侧部开起上排阀门(12)排出;或者先开启进水阀门和上排阀门将组件充填满水再开启压缩空气控制阀门,正冲洗阀门可以间歇性开启或关闭。其中,气液混相流冲洗时间优选60-120s。其中气相流速优选0.2m/s-0.4m/s,液相流速优选 0.1-0.3m/s,气、液相比例优选0.1-1。当原水浊度在50NTU以下时,也可以采用常规进水10-20个周期,后进行一次高流速正冲洗或气、液混相流正冲洗。
对于浊度高于100NTU的原水,在采用气、液混相流的冲洗基础上,会在每运行一定过滤、反洗、正冲洗周期后进行一次的高流速液相冲洗,优选 10-20周期,,其中高流速液相冲洗流速优选0.3-0.5m/s,冲洗时间优选90-120s。
正冲洗后的排水可以如图1进入原水箱(2),也可以如图2回流至专门的收集水箱(3),收集水箱与原水箱和收集水箱会定期排空,去除沉淀污泥。或者如图3直接排入排水管道中(19)。
(参考例1)
制作球状构造的中空纤维膜丝,先制作平均重量分子量41.7万的氟化聚偏氯乙烯纤维均聚合物38质量部和γ-丁内酯62质量部混合后用160度溶解的高分子溶液。这个高分子溶液、用重量比85%γ-丁内酯水溶液作为中空部形成液体从双重管道的盖子喷出,在盖子的30mm下方设置有温度20 的用重量比85%γ-丁内酯水溶液组成的冷却浴中凝固。
其次、将平均重量分子量28.4万氟化聚偏氯乙烯纤维均聚合物14质量部、醋酸丙酸纤维素(イーストマンケミカル社製、CAP482-0.5) 1质量部、N-甲基-2-吡咯烷酮77质量部、山梨醇酐聚氧乙烯脂肪酸酯(三洋化成工業(株)製、“イオネット”(登録商標)T-20C)5质量部、水3 质量部混合,在95度溶解制作成高分子溶液(制膜原液)。
实施例1
(中空纤维膜组件制作)
参考例1的中空纤维膜丝用重量比30%甘油水溶液浸泡1小时后风干。这个中空纤维膜丝的一端用聚硅酮胶水(東レ·ダウコーニング社製、SH 850A/B胶,按两者重量比1:1的比例混合)封止。
聚氯乙烯树脂制的壳体22(内径77mm、整流筒外周部内径90mm、长度1900mm、壳体侧排出口内径24mm)、整流筒29(外径75mm、内径71mm)、中空管31(外径24mm、内径20mm)的表面,用浇灌充填剂粘结的区域,预先用砂纸(#80)锉平,并用乙醇脱脂。
向在壳体22的组件上部侧的产水端部(图13右侧端部)封止侧的端部配置中空纤维膜丝,另外安装着产水端固化盖35。在组件下部侧的给水端部(图13左侧端部)的底部安装有36个贯通孔的给水端固化盖36。
然后,向给水端固化盖36的底部的贯通孔***36根柱棒子34并浇灌充填。棒子34的位置如图15的贯通孔相同配置。在组件两端的固化盖间安装的组件设置于离心成型机内。
优化聚乙烯MDI(Huntsman社製、Suprasec5025)、聚丁橡胶系聚合物(Cray Valley社製、Krasol LBH 3000)及2-乙基-1,3-己二醇,以质量比57:100:26比例进行混合。得到混合物(总之聚氨基甲酸脂树脂液),投入浇灌充填剂投加器37。
然后用离心成型机旋转,使浇灌充填剂在两端的浇灌充填盖内充填形成产水浇灌充填部23及给水浇灌充填部24。浇灌充填剂投入器37区分为两个方向,用离心力向组件上部侧(产水端部)及组件下部侧(给水端侧)注入聚氨基甲酸脂树脂液。离心成型机内的温度是35度,离心时间是4小时。
离心后,取出产水固化盖35、给水固化盖36及柱子34,另外放在室温 24小时使浇灌充填剂固化。然后,壳体22的组件上部侧(第一端部测)的外侧的浇灌充填剂部分(如图15所示C-C面)用刀面割掉,使中空纤维膜丝的端面敞开。然后在壳体22的两端安装壳体上部盖22a,壳体下部盖22b,得到中空纤维膜组件1。
然后向中空纤维膜组件1输送乙醇,中空纤维膜丝的细孔内充满乙醇。然后用RO水向组件内输送液体,用RO水置换乙醇。另外、从产水端浇灌充填部23的下侧至给水端浇灌充填部24的上侧的长度是1776mm。
在产水端浇灌充填部23的下侧的位置还浇灌充填有整流筒,整流筒均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔30个。整流筒9和壳体 12之间的流路宽度7.5mm,轴向高度是50mm。
(排浊率评价)
中空纤维膜组件100F的排浊性能通过以下方法评价。
原水为浊度为100NTU的高浊水、聚合氯化铝加药量0mg/L、PH=7的悬浊液,经过1小时以上搅拌均匀。采用0.6m/s高流速液相正冲洗。正冲洗时间为60s。正冲洗水回流至原水箱。正冲洗结束后进行通量80LMH,过滤时间30min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行 0.6m/s高流速液相正冲洗、过滤、反冲的循环运行。
回收反洗和正冲洗从膜组件外部排出的排出液并测定悬浊物的质量、根据式9对洗净的排浊率进行计算。
供给悬浊物物质质量及排出悬浊物物质质量是用以下方法算得的。
悬浊液1L用1um孔径的滤膜过滤,在110度干燥3小时后,测定质量,减去预先测定的滤膜的质量得到1L悬浊液的悬浊物的质量,得到悬浊液浓度(g/L)。或者将悬浊液摇匀,使用浊度仪测试悬浊液浊度(NTU)。
供给悬浊物质量式如式10所示,通过悬浊液浓度(悬浊液浊度)乘以供给液量(过滤液与正冲洗液的总和)求得。排出悬浊液质量如式11所示,用于洗净从外部排出的排出液的悬浊液浓度(悬浊液浊度)乘以排出液量(反洗液量与正冲洗液量的总和)求得。
按上述方法,中空纤维膜组件的排浊率可以达到93%,具体见表1所示。
实施例2
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。采用0.2m/s液相和0.2m/s 的气相混合正冲洗的方法。正冲洗时间为120s。正冲洗水流向至原水箱。正冲洗结束后进行通量80LMH,过滤时间120min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行0.2m/s液相和0.2m/s的气相混合正冲洗、过滤、反冲的循环运行,其他同实施例1,中空纤维膜组件的排浊率可以达到93%,具体见表1所示。
实施例3
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。采用0.2m/s液相和0.2m/s 的气相混合正冲洗的方法。正冲洗时间为60s。正冲洗水流向至原水箱。正冲洗结束后进行通量80LMH,过滤时间30min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行0.2m/s液相和0.2m/s的气相混合正冲洗、过滤、反冲的循环运行,其他同实施例1,中空纤维膜组件的排浊率可以达到95%,具体见表1所示。
实施例4
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。采用0.2m/s液相和0.1m/s 的气相混合正冲洗的方法。正冲洗时间为60s。正冲洗水流向至原水箱。正冲洗结束后进行通量80LMH,过滤时间30min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行0.2m/s液相和0.1m/s的气相混合正冲洗、过滤、反冲的循环运行,其他同实施例1,中空纤维膜组件的排浊率可以达到93%。具体见表1所示。
实施例5
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。原水为浊度为100NTU 的高浊水,其中空纤维膜组件内膜丝为聚偏氟乙烯超滤膜,膜孔径在0.01微米。采用0.1m/s液相和0.2m/s的气相混合正冲洗的方法。正冲洗时间为60s。正冲洗水流向至原水箱。正冲洗结束后进行通量80LMH,过滤时间30min 的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行0.1m/s液相和0.2m/s的气相混合正冲洗、过滤、反冲的循环运行,其他同实施例1,中空纤维膜组件的排浊率可以达到87%。具体见表1所示。
实施例6
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔18个。气、液混合正冲洗中液相流速为0.3m/s,气相流速也为0.3m/s;其他运行条件与实施例3相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到98%。具体见表1所示。
实施例7
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔18个。气、液混合正冲洗中液相流速为0.2m/s,气相流速为0.6m/s;其他运行条件与实施例3相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到88%。具体排浊率效果见表1所示。
实施例8
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面筒均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。除气、液混合正冲洗中液相流速也为0.5m/s,其他运行条件与实施例3相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到88%。具体见表1所示。
实施例9
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 10mm,宽2mm(长方形)的第一整流孔12个。气、液混合正冲洗中液相流速为0.1m/s,气相流速为0.1m/s;其他运行条件与实施例3相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到87%。具体见表1所示。
实施例10
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 5mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。气、液混合正冲洗中液相流速为0.05m/s,气相流速为0.3m/s;其他运行条件与实施例3相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到85%。具体见表1所示。
实施例11
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔18个。气、液混合正冲洗中液相流速为0.7m/s,气相流速为0.05m/s;其他运行条件与实施例3相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到95%。具体见表1所示。
实施例12
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔36个。采用液相高流速液相正冲洗,除正冲洗液相流速为0.7m/s,其他运行条件与实施例1相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到90%。具体见表1所示。
实施例13
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 1.5mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。采用液相高流速液相正冲洗,除正冲洗液相流速为0.1m/s,其他运行条件与实施例1相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到83%。具体见表1所示。
实施例14
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔18个。除气、液混合正冲洗时间为10s,过滤时间为10min,中空纤维膜组件上端整流筒的开孔面积比例为30%,其他运行条件与实施例3相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到 92%。具体见表1所示。实施例15
实施例15
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。除气、液混合正冲洗中液相流速为0.5m/s,气相流速为0.05m/s外其他运行条件与实施例3相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到95%。具体见表1所示。
实施例16
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高 10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。原水为浊度为200NTU的高浊水,其中空纤维膜组件内膜丝为聚偏氟乙烯超滤膜,膜孔径在0.01微米。在中空纤维膜组件的给水泵前投加3mg/L聚合氯化铝混凝剂。正冲洗方法采用0.2m/s液相和0.2m/s的气相混合正冲洗,正冲洗时间为60s,正冲洗水回流至原水箱。正冲洗结束后进行通量80LMH,过滤时间30min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行0.2m/s液相和0.2m/s 的气相混合正冲洗、过滤、反冲的循环运行。当循环周期达到40次时,进行一次流速为0.6m/s的高流速液相正冲洗。然后再进行气液混合正冲洗、过滤、反冲的循环,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到93%。具体见表1 所示。
实施例17
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。正冲洗、过滤、反冲的循环周期达到20次时进行一次流速为0.6m/s的高流速液相正冲洗外其他运行条件与实施例16相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到95%。具体见表1所示。
实施例18
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12个。正冲洗、过滤、反冲的循环周期达到5次时进行一次流速为0.6m/s的高流速液相正冲洗外其他运行条件与实施例16相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到95%。具体见表1所示。
实施例19
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔18个。原水为浊度为100NTU 的高浊水,其中空纤维膜组件内膜丝为聚偏氟乙烯超滤膜,膜孔径在0.01微米。此中空纤维膜组件采用0.04m/s液相流速对组件进行原水充填,无高流速正向冲洗。进水充填结束后进行通量80LMH,过滤时间30min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行进水充填、过滤、反冲的循环运行。当循环周期达到20次时,进行一次流速为0.6m/s的高流速液相正冲洗,正冲洗后排水回流至原水箱。然后再进行进水充填、过滤、反冲的循环,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到85%。具体见表1所示。
实施例20
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔18个。以0.04m/s液相流速对组件进水充填、过滤、反冲的循环周期达到40次时进行一次液相流速0.3m/s 和气相流速0.3m/s的高流速气液混相流冲洗。其他运行条件与实施例19相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到80%。具体见表1所示。
实施例21
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔18个。以0.04m/s液相流速对组件进水充填、过滤、反冲的循环周期达到20次时进行一次液相流为0.3m/s 和气相流为0.3m/s的高流速气液混相流冲洗。其他运行条件与实施例19相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到85%。具体见表1所示。
实施例22
在组件产水端浇灌充填部23下侧浇灌充填的整流筒的表面均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔18个。以0.04m/s液相流速对组件进水充填、过滤、反冲的循环周期达到5次时进行一次流速为0.6m/s的高流速气相冲洗。其他运行条件与实施例19相同,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到88%。具体见表1所示。
实施例23
参考例1的中空膜丝用重量比30%甘油水溶液浸泡1小时后风干。这个中空膜丝的一端用聚硅酮胶水(東レ·ダウコーニング社製、SH850 A/B胶,按两者重量比1:1的比例混合)封止。
聚氯乙烯树脂制的壳体22(内径77mm、整流筒外周部内径90mm、长度1900mm、壳体侧排出口内径24mm)、整流筒9(外径75mm、内径71mm)、中空管31(外径24mm、内径20mm)的表面,用浇灌充填剂粘结的区域,预先用砂纸(#80)锉平,并用乙醇脱脂。
然后,前记的中空膜丝的膜束,充填在壳体22及整流筒29内。这时中空管31内侧的中空纤维膜丝的充填率A1是0,中空管31的外侧的中空纤维膜丝的充填率A2是50%。
向在壳体22的组件上部侧的产水端部(图13右侧端部)封止侧的端部配置中空纤维膜丝,另外安装着产水端固化盖35。在组件下部侧的给水端部(图13左侧端部)的底部安装有36个贯通孔的给水端固化盖36。
然后,向给水端固化盖36的底部的贯通孔***36根柱棒子34并浇灌充填。棒子34的位置如图12的贯通孔相同配置。在组件两端的固化盖间安装的组件设置于离心成型机内。
优化聚乙烯MDI(Huntsman社製、Suprasec502 5)、聚丁橡胶系聚合物(CrayValley社製、Krasol L BH3000)及2-乙基-1,3-己二醇,以质量比57:100:26比例进行混合。得到混合物(总之聚氨基甲酸脂树脂液),投入浇灌充填剂投加器37。
然后用离心成型机旋转,使浇灌充填剂在两端的浇灌充填盖内充填形成产水端浇灌充填部23及给水端浇灌充填部24。浇灌充填剂投入器37区分为两个方向,用离心力向组件上部侧(产水端部)及组件下部侧(给水端侧) 注入聚氨基甲酸脂树脂液。离心成型机内的温度是35度,离心时间是4小时。
离心后,取出产水固化盖35、给水固化盖36及柱子34,另外放在室温 24小时使浇灌充填剂固化。然后,壳体22的组件上部侧(第一端部测)的外侧的浇灌充填剂部分(如图15所示C-C面)用刀面割掉,使中空纤维膜丝的端面敞开。然后在壳体22的两端安装壳体上部盖22a,壳体下部盖22b,得到中空纤维膜组件1。
然后向中空纤维膜组件1输送乙醇,中空纤维膜丝的细孔内充满乙醇。然后用RO水向组件内输送液体,用RO水置换乙醇。另外、从产水端浇灌充填部23的下侧至给水端浇灌充填部24的上侧的长度是1776mm。
在产水端浇灌充填部23的下侧的位置还浇灌充填有整流筒,整流筒均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔30个。整流筒9和壳体 12之间的流路宽度7.5mm,轴向高度是50mm。
中空纤维膜组件1的中空管31的长度是12mm。还有连接中空管31的产水端浇灌充填部23下侧位置,均匀配置有高12mm,宽14.8mm(长方形) 的第一侧面开口部4个。在产水端浇灌充填部23的下侧的位置还浇灌充填有整流筒,整流筒均匀配置有高10mm,宽8mm(长方形)的第一整流孔12 个。整流筒9和壳体12之间的流路宽度7.5mm,轴向高度是50mm。
中空纤维膜组件1流动参数F根据上记式1计算得到,第一侧面开口部占总开口面积的比例R1根据上记式4计算得到,中空管31的第一开口部的总开口面积与壳体22的内侧断面积T2的比R2根据上记式5计算得到, 整流孔的开口面积与壳体22的内侧断面积T2根据上记式6计算得到,整流孔30的总开口面积中、第一整流孔占总开口面积的比例R4根据上记式7 计算得到。结果如表1所示。
中空纤维膜组件100F的排浊性能通过以下方法评价。
原水为浊度为100NTU的高浊水、聚合氯化铝加药量0mg/L、PH=7的悬浊液,经过1小时以上搅拌均匀。采用0.1m/s液相和0.1m/s的气相混合正冲洗的方法。正冲洗时间为60s。正冲洗水流向至原水箱。正冲洗结束后进行通量80LMH,过滤时间30min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行0.1m/s液相和0.1m/s的气相混合正冲洗、过滤、反冲的循环运行。
回收反洗和正冲洗从膜组件外部排出的排出液并测定悬浊物的质量、根据式9对洗净的排浊率进行计算。
供给悬浊物物质质量及排出悬浊物物质质量是用以下方法算得的。
悬浊液1L用1um孔径的滤膜过滤,在110度干燥3小时后,测定质量,减去预先测定的滤膜的质量得到1L悬浊液的悬浊物的质量,得到悬浊液浓度(g/L)。或者将悬浊液摇匀,使用浊度仪测试悬浊液浊度(NTU)。
供给悬浊物质量式如式10所示,通过悬浊液浓度(悬浊液浊度)乘以供给液量(过滤液与正冲洗液的总和)求得。排出悬浊液质量如式11所示,用于洗净从外部排出的排出液的悬浊液浓度(悬浊液浊度)乘以排出液量(反洗液量与正冲洗液量的总和)求得。
按上述方法,中空纤维膜组件的排浊率可以达到91%,具体见表1所示。
实施例24
中空管31的长度是72mm(3*D),中空管31内侧的中空纤维膜丝的充填率A1是10%,其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到96%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例25
中空管31内侧的中空纤维膜丝的充填率A1是20%,其他按照同实施例 23相同的方法制作的中空纤维膜组件1。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到96%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例26
中空管31内侧的中空纤维膜丝的充填率A1是30%,其他按照同实施例 23相同的方法制作的中空纤维膜组件。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到94%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例27
中空管31的长度是72mm(3*D),内径12mm,外径16mm,第一侧面开口部的宽度为8.6mm,其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到94%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例28
中空管31的长度是72mm(3*D),内径28mm,外径32mm,第一侧面开口部的宽度为21.1mm,中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率A2是60%外,其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到97%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例29
中空管31的长度是72mm(3*D),中空管31的产水端浇灌充填3的下侧连接位置,在周方向平均配置了高度12mm,宽度14.8mm(长方形)的侧面开口部4个。另外在中空管31的从给水端侧开始向产水端侧5mm-8mm的范围内,在周方向平均配置了高度3mm,宽度14.8(长方形)的侧面开口部 12共4个。其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到96%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例30
中空管31的长度是72mm(3*D),中空管31的产水端浇灌充填部23 的下侧连接位置,在周方向平均配置了高度12mm,宽度14.8mm(长方形) 的第一侧面开口部4个。另外在中空管31的从给水端侧开始向产水端侧 5mm-17mm的范围内,在周方向平均配置了高度12mm,宽度14.8mm(长方形)的侧面开口部12共4个。其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到 95%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例31
中空管31的长度是72mm(3*D),中空管31的产水端浇灌充填部23 的下侧连接位置,在周方向平均配置了高度12mm,宽度14.8mm(长方形) 的第一侧面开口部4个。另外在中空管31的从给水端侧开始向产水端侧 5mm-17mm的范围内,在周方向平均配置了高度12mm,宽度14.8mm(长方形)的侧面开口部12共4个,从中空管31的从给水端侧开始向产水端侧25mm-37mm的范围内,在周方向平均配置了高度12mm,宽度14.8mm(长方形)的侧面开口部12共4个。其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到 92%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例32
组件中空管31的长度是72mm(3*D),内径28mm,外径32mm,第一侧面开口部的宽度为21.1mm,中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率A2 是60%。采用0.2m/s液相和0.2m/s的气相混合正冲洗的方法。正冲洗时间为 60s。正冲洗水流向至原水箱。正冲洗结束后进行通量80LMH,过滤时间30min 的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行0.2m/s液相和0.2m/s的气相混合正冲洗、过滤、反冲的循环运行。他按照与实施例23 一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到99%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例33
组件中空管31的长度是1560mm(65*D),内径28mm,外径32mm,第一侧面开口部的宽度为21.1mm,中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率 A2是50%。他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到94%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例34
组件中空管31的长度是72mm(3*D),内径28mm,外径32mm,第一侧面开口部的宽度为21.1mm,中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率A2 是63%,使参数F达到8.3。其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到95%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例35
组件中空管31的长度是72mm(3*D),内径28mm,外径32mm,第一侧面开口部的宽度为4mm,中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率A2是 50%。其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到91%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例36
组件中空管31的长度是72mm(3*D),内径28mm,外径32mm,均匀配置有高12mm,宽14.8mm(长方形)的侧面开口部27个,其中第一侧面开口部14个,中空管31外侧的中空纤维膜丝的充填率A2是50%。其他按照与实施例23一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到87%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
实施例37
组件中空管31的长度是72mm(3*D),内径28mm,外径32mm,均匀配置有高12mm,宽14.8mm(长方形)的第一侧面开口部4个,中空管31 外侧的中空纤维膜丝的充填率A2是50%。组件整流筒的整流孔的总开孔面积与壳体的轴方向的垂直截面的截面积的比例60%。其他按照与实施例23 一样的方法制作及评价。用前记的方法得到了中空纤维膜组件的排浊率的评价结果,排浊率达到86%。
计算得到流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3及比例R4。结果如表1所示。
比较例1
原水为浊度为100NTU的高浊水,其中空纤维膜组件内膜丝为聚偏氟乙烯超滤膜,膜孔径在0.01微米。中空纤维膜组件上端没有整流筒及中空管结构。此中空纤维膜采用以0.04m/s液相流速对组件进水充填的方式,无高流速正向冲洗。进水充填结束后进行通量80LMH,过滤时间30min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行进水充填、过滤、反冲的循环运行。同时整个***的排水直接排入排水管道,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到70%。本运行方法具体见表1所示。
比较例2
中空纤维膜组件1的中空管31的长度是72mm(3*D)。还有连接中空管31的产水端浇灌充填部23下侧位置,均匀配置有高12mm,宽1.8mm(长方形)的第一侧面开口部4个。如图9所示在产水端浇灌充填部23的下侧的位置没有整流筒,其他参数与实施例23相同。中空纤维膜组件1流动参数F 根据上记式1计算得到,第一侧面开口部占总开口面积的比例R1根据上记式4计算得到,中空管31的第一开口部的总开口面积与壳体22的内侧断面积T2的比R2根据上记式5计算得到。
原水为浊度为100NTU的高浊水,其中空纤维膜组件内膜丝为聚偏氟乙烯超滤膜,膜孔径在0.01微米。中空纤维膜组件上端没有整流筒结构。此中空纤维膜采用以0.04m/s液相流速对组件进水充填的方式,无高流速正向冲洗。进水充填结束后进行通量80LMH,过滤时间30min的膜过滤,过滤后进行反冲洗。反冲洗后排空组件内液体再进行进水充填、过滤、反冲的循环运行。同时整个***的排水直接排入排水管道,该工况下中空纤维膜组件的排浊率可以达到78%。本运行方法具体见表1所示。
表1各种运行条件、组件构型、实施效果汇总
表1-续1
表1-续2
表1-续3
表1-续4
原水浊度 | PAC | 正冲洗排水回收 | 排浊率 | 回收率 | |
实施例1 | 100NTU | 0ppm | 有 | 93% | 98% |
实施例2 | 100NTU | 0ppm | 有 | 93% | 98% |
实施例3 | 100NTU | 0ppm | 有 | 95% | 98% |
实施例4 | 100NTU | 0ppm | 有 | 93% | 98% |
实施例5 | 100NTU | 0ppm | 有 | 87% | 98% |
实施例6 | 100NRU | 0ppm | 有 | 98% | 98% |
实施例7 | 100NTU | 0ppm | 有 | 88% | 98% |
实施例8 | 100NTU | 0ppm | 有 | 88% | 98% |
实施例9 | 100NTU | 0ppm | 有 | 87% | 98% |
实施例10 | 100NTU | 0ppm | 有 | 85% | 98% |
实施例11 | 100NTU | 0ppm | 有 | 95% | 98% |
实施例12 | 100NTU | 0ppm | 有 | 90% | 98% |
实施例13 | 100NTU | 0ppm | 有 | 83% | 98% |
实施例14 | 100NTU | 0ppm | 有 | 92% | 98% |
实施例15 | 100NTU | 0ppm | 有 | 95% | 98% |
实施例16 | 200NTU | 3ppm | 有 | 93% | 98% |
实施例17 | 200NTU | 3ppm | 有 | 95% | 98% |
实施例18 | 200NTU | 3ppm | 有 | 95% | 98% |
实施例19 | 100NTU | 0ppm | 有 | 85% | 98% |
实施例20 | 100NTU | 0ppm | 有 | 80% | 98% |
实施例21 | 100NTU | 0ppm | 有 | 85% | 98% |
实施例22 | 100NTU | 0ppm | 有 | 88% | 98% |
实施例23 | 100NTU | 0ppm | 有 | 91% | 98% |
实施例24 | 100NTU | 0ppm | 有 | 96% | 98% |
实施例25 | 100NTU | 0ppm | 有 | 96% | 98% |
实施例26 | 100NTU | 0ppm | 有 | 94% | 98% |
实施例27 | 100NTU | 0ppm | 有 | 94% | 98% |
实施例28 | 100NTU | 0ppm | 有 | 97% | 98% |
实施例29 | 100NTU | 0ppm | 有 | 96% | 98% |
实施例30 | 100NTU | 0ppm | 有 | 95% | 98% |
实施例31 | 100NTU | 0ppm | 有 | 92% | 98% |
实施例32 | 100NTU | 0ppm | 有 | 99% | 98% |
实施例33 | 100NTU | 0ppm | 有 | 94% | 98% |
实施例34 | 100NTU | 0ppm | 有 | 95% | 98% |
实施例35 | 100NTU | 0ppm | 有 | 91% | 98% |
实施例36 | 100NTU | 0ppm | 有 | 87% | 98% |
实施例37 | 100NTU | 0ppm | 有 | 86% | 98% |
比较例1 | 100NTU | 0ppm | 无 | 70% | 93% |
比较例2 | 100NTU | 0ppm | 无 | 78% | 93% |
Claims (14)
1.一种中空纤维膜组件的运行方法,包括一次侧的正冲洗、原水的膜过滤、二次侧过滤产水的反冲洗,其特征在于:一次侧的正冲洗包含液相流或气、液混相流冲洗。
2.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:正冲洗的液相流速或气液混相流中的液相流速为0.05m/s-0.6m/s。
3.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:正冲洗的气液混相流中的气相流速为0.1m/s-0.5m/s。
4.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:气、液混相流中的气相流速与液相流速之比为0.1-3。
5.根据权利要求1中任一项所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:正冲洗的时间为10s-120s。
6.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:膜二次侧过滤10min-120min进行一次正冲洗。
7.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:所述液相流包含高速流冲洗,且高速流冲洗可以为间隔运行。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:所述运行方法使用的中空纤维膜组件包含在纵向的给水端和产水端的桶状壳体、所述壳体内收纳的多根中空纤维膜丝、将所述壳体的所述产水端侧的多根中空纤维膜丝端部以开口状态封装于产水端的浇灌充填部、将所述壳体的所述给水端侧的多根中空纤维膜丝端部封装于给水端的浇灌充填部、以及将从所述给水端侧向所述产水端侧的所述中空纤维膜丝的外侧流过的流体向与所述产水端浇灌充填部下侧的径方向的中心部流动并从所述产水端浇灌充填部下侧的径方向的中心部向径方向外侧以放射状流动的整流构造。
9.根据权利要求8所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:所述整流构造包括所述产水端浇灌充填部的下侧设置有中心管和整流筒;所述中心管设置在所述壳体的径向中心部且在所述产水端浇灌充填部的下侧附近,其侧面有一个以上的侧面开口部,所述中心管内侧的中空纤维膜丝的充填率比所述中心管外侧的中空纤维膜丝的充填率低;所述整流筒设置在所述中空纤维膜丝和所述壳体之间,其侧面有一个以上的整流孔;在所述壳体侧面有侧面出水口。
10.根据权利要求9所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:所述侧面出水口的内径作为D、从所述产水端浇灌充填部的下侧起至所述壳体的给水端的长度作为L、所述中心管的长度是D以上L以下。
11.根据权利要求9所述的一种中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:以所述中心管的内测的中空纤维膜的充填率作为A1、以所述中心管的外侧的中空纤维膜的充填率作为A2、以在所述中心管的轴方向垂直截面的截面积作为T1、以在所述壳体的轴方向垂直截面的面积作为T2、下述式1流动系数F是1以上8.0以下。
F=(A2-A1)×T1/T2…式1。
12.根据权利要求9-11中任意项所述的中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:所述中心管的侧面有一个以上的侧面开口部;所述侧面出水口的内径作为D、从所述产水端浇灌充填部下侧开始长度为D的范围内的中心管侧面有一个以上的第一侧面开孔部;在所述侧面开孔部的总开孔面积中,所述第一侧面开口部的面积占总开口面积的比例R1是50%以上。
13.根据权利要求12所述的中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:所述中心管的所述第一侧面开口部的总开口面积与垂直在所述壳体的轴方向的垂直截面的截面积的比例R2是5%以上50%以下。
14.根据权利要求9-11中任意一项所述的中空纤维膜组件的运行方法,其特征在于:所述整流筒的所述整流孔的总开孔面积与所述壳体的轴方向的垂直截面的截面积的比例R3是5%以上50%以下。
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