[发明专利]卷式膜组件

说明书

技术领域

本发明涉及水处理用卷式膜组件。

背景技术

公知技术的卷式反渗透膜组件通常由一组或两组净水膜片组缠绕在中心产水管上形成，所述净水膜片组由一张原水导流网、两张片状反渗透膜和一张产水导流网叠加构成；两张片状反渗透膜的内侧为原水流道并在其中设置原水导流网，两张片状反渗透膜的外侧为产水流道并在产水流道中设置产水导流网；产水流道在面向中心产水管的侧边设有开口，该开口连通中心产水管内部，产水流道的其余三个侧边用胶水粘结密封；原水流道的与中心产水管轴线平行的两个侧边闭合密封，其余两个侧边开口；净水膜片组在缠绕中心产水管后，整个外侧表面用胶带缠绕密封。

从上述结构中可知，原水流道的长度就是中心管被缠绕部份的轴向长度，原水流道的宽度就是将缠绕状的原水流道展开后在缠绕方向上的长度；产水流道的长度就是将缠绕状的产水流道展开后在缠绕方向上的长度，产水流道的宽度就是中心管被缠绕部份的轴向长度。通常，所述原水流道展开后在缠绕方向上的长度显著大于中心管被缠绕部份的轴向长度，即原水流道的宽度显著大于其长度，以50GDP的家用型卷式反渗透膜组件为例，原水流道展开后在缠绕方向上的长度大致是860毫米，中心管被缠绕部份的轴向长度大致是260毫米。

上述膜组件结构如用在家用反渗透净水机中，存在如下问题：

1.原水流道的宽度太宽，导致反渗透膜越容易堵塞。

在原水流道的厚度一定时，其宽度越宽就意味着横截面积越大；在原水流量一定时横截面积越大则水的流速就越小；水的流速越小，则水中容易堵塞反渗透膜的物质越容易在膜表面沉积，即反渗透膜越容易堵塞。

2.原水流道的长度太短，导致能量利用率太低。

首先，家用反渗透净水机中一般只安装一支反渗透膜组件，难以通过串接膜组件的方法来延长原水流道的长度，由于原水流道太短，故原水流道内的水压在顺水流方向几乎没有下降；其次，要使反渗透膜不易堵塞，必须维持原水以较大的流速在流动，在原水流道的横截面积也很大时，则必须要求原水流量也很大才能获得较大流速；第三，根据反渗透膜制造企业的建议，单位流道长度上水的回收率不宜太高，否则容易堵塞反渗透膜，通常建议在单支膜组件的长度范围内水的回收率在15％左右为宜，对于家用机也不宜大于25％，回收率太高是以牺牲反渗透膜寿命为代价的，即原水在流过原水流道一个膜组件的长度这一过程中，透过反渗透膜的产品水所占原水的比例以15％左右为宜，对于家用机也不宜大于25％；第四，要克服反渗透膜的渗透压，原水流道内的水压必须足够高。综合上述四点，可得出如下结论：流入原水流道之前的原水，要有较大的水压，也要有较大的流量；流出原水流道之后的(浓)水(在公知技术条件下)仍然维持和原来几乎一样高的水压，并且流量减小得也不多，不会大于25％，这就是说，原水中约75％的能量没有得到有效利用，这部分内含较高能量的浓缩水通常是在经过节流装置(俗称废水比)降压后放空排放，其中的能量也就白白浪费了。

3.废水排放量太大。

要使反渗透膜有足够长的使用寿命，就必须使反渗透膜原水侧有足够大的水流速度，在原水流道宽度一定时，也就是必须保证足够大的废水排放量，因传统膜组件结构的原水流道太宽，所以其排放的浓缩水就很多，浪费水资源。

4.原水在膜组件内的流速越流越小，使反渗透容易堵塞。

原水在原水流道内的流动过程中，其流速会顺着水流方向越来越小，因为原水流道的横截面积在水流方向(即原水流道的长度方向)上是均匀不变的，而原水的流量由于有部份水流不断透过反渗透膜成为产品水流入产水流道而不断减小之故。原水流速越来越小，将导致水中容易堵塞反渗透膜的物质越来越容易沉积在反渗透膜表面，最终使得反渗透膜堵塞而报废。

5.产水流道的长度太长，宽度太窄

当产水流量较大时，这种产水流道就会有明显的水流阻力，水流阻力越大，背压就越大，原水就越不易透过反渗透膜，即影响反渗透膜组件的产水量。换句话说，产水流道的长度太长且宽度太窄的结构是一种浪费能量的结构。