CN101450282A - 密闭旋动式滤膜装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密闭旋动式滤膜装置，包含一滤桶、一动力单元、一轴管单元与多个滤膜单元。该滤桶具有一密闭腔室、一进水口、一出水口以及一控制阀。该轴管单元穿设于该滤桶内部，且至少一端延伸至该滤桶外部，且该轴管单元具有一产水口。该些滤膜单元呈等间隔水密穿设在该轴管单元的外壁面上，该轴管单元受动于该动力单元进而带动该滤膜单元环绕一轴线方向产生旋转，且每一个滤膜单元的薄膜与该轴线方向呈垂直设置。

Description

密闭旋动式滤膜装置

技术领域

本发明涉及一种密闭式的水过滤装置，且尤其涉及一种可忍受较大的污水浊度的密闭旋动式滤膜装置。

背景技术

现有技术的逆渗透膜组包含有多个以一网状物夹置在两个片状物之间的滤膜，以及插置在相邻滤膜之间的一进水网，上述构件并卷绕于一中心管上而呈同心状的管体，该管体再置入一陶瓷管壳中，两端分别再以一塞盖封阻限位，而构成一螺旋包迭式(spiral-wound)的膜管，其中片状物仅为水分子可透析的薄膜(常见的为RO膜)，该滤膜借着网状物的分隔，使得内部形成一产水通道，同样地，相邻的滤膜则因进水网的夹设，形成一平行于管壳轴向的进水信道。

这种逆渗透膜组在使用上是以约5～75bar的水压驱动饲水进入管壳中，使饲水沿着该进水网的间隙泵送入该进水通道，该进水网的作用除了形成进水通道外，也可使饲水在导入进水通道时形成乱流，以抑制水中固体沉积于滤膜的膜面，接着，饲水中的水份子会透析入该产水通道内，再由中心管汇集出管壳外储用，而原饲水中的固体则仍留存在进水通道中，并逐渐形成高固体密度的浓缩废液，再排放出该管壳。

这种螺旋包迭式的逆渗透膜组因为采用高装填密度(high packingdensity)，虽然在单位体积内具有较高的截污表面积，但却有以下的缺点：

一、因须面对不同水体中的悬浮固体及胶羽，使得滤膜容易阻塞，所以必须要有良好的前处理流程及设备，而且，为了提高造水的流通量，只能通过膜管的增设来提高水的流通量，造成膜管设备体积庞大与成本的增加。

二、其次，造水时所形成的浓缩废液，也必须再经过多道的再过滤及化学处理后，才能达到排放标准，除了处理成本的高昂，也衍生出更严重的环保问题。

三、另外，进水网也会减少可让水体透析过滤膜的面积，加上进水网自身的小间隙也形成积聚固体、淤泥等有机物的空间，大幅缩减了饲水进入该进水通道的空间，进而造成滤液流速的衰减，严重影响滤膜的过滤成效。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种密闭旋动式滤膜装置，以动力源带动密闭腔室内的滤膜单元做旋转运动，使饲水可用正压来驱动过滤，除了滤膜可忍受较大的污水浊度，并避免浓度极化现象，进而提高造水量。

本发明的另一目的就是在提供一种密闭旋动式滤膜装置，以控制阀控制密闭腔室内水体进行循环再过滤，以获得废水零排放，且符合环境效益。

本发明的又一目的就是在提供一种密闭旋动式滤膜装置，使原来呈稳定流的饲水经过扰动构件的阻隔后，进而产生径向与轴向的扰流交互冲击，以降低膜面污堵，增加滤膜的使用周期性。

根据本发明所提出的一种密闭旋动式滤膜装置，包含一滤桶、一动力单元、一轴管单元以及多个滤膜单元。该滤桶具有一密闭腔室、一进水口、一远离于该进水口的出水口，以及一接设在该出水口的控制阀。该动力单元，安置于该滤桶外部。该轴管单元，穿设于该滤桶内部，且至少一端延伸至该滤桶外部，且该轴管单元具有一产水口。每一个滤膜单元，呈等间隔水密穿设在该轴管单元的外壁面上，该轴管单元受动于该动力单元进而带动该滤膜单元环绕一轴线方向产生旋转，且每一个滤膜单元的薄膜与该轴线方向呈垂直设置。

据上所述，本发明的密闭旋动式滤膜装置，通过动力源带动密闭腔室内的滤膜单元做旋转运动，除可忍受较大污浊度，避免浓度极化现象，更采以正压方式驱动水体，以提高造水量。而通过回水管路接设在该滤桶的进水口与出水口之间，辅以控制阀作阀控，以作腔室水体的循环再过滤，以获得废水零排放，而符合环保效益。此外，旋动中的滤膜单元可使饲水产生径向与轴向的交互冲击扰流有效降低膜面污堵，增加滤膜单元的使用周期。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明第一实施例的密闭旋动式滤膜装置的组合图；

图2为该第一实施例之局部剖视图；

图3为图2中线条3-3的剖视图；

图4为该第一实施例进行水体循环再过滤的示意图；

图5为该滤桶与该些滤膜单元的局部剖视图；

图6为本发明的第二实施例的密闭旋动式滤膜装置中该导水盘的侧视图；

图7为该第二实施例的滤桶的立体图；

图8为该第二实施例的局部剖视图，说明本发明的密闭旋动式滤膜装置产生扰流的水体流向示意。

其中，附图标记：

100：滤桶                    101：内壁面

102：环形凸肋                110：桶身

120：外盖                    130：密闭腔室

140：进水口                  150：出水口

160：控制阀                  170：前轴孔

180：后轴孔                  190：凸肋

191：凸肋                    200：动力单元

210：链条                    300：滤膜单元

310：滤膜组                  320：中央孔

330：导水盘                  331：环状本体

332：搅动肋                  400：轴管单元

410：中空轴                  411：锁接件

412：卡接块                  413：螺孔

420：第一外轴段              421：嵌合部

430：第二外轴段              440：锁接杆

450：产水口                  460：锁接组件

461：锁接盘                  462：耐磨环块

463：外锁环                  464：锁接件

470：排气管                  500：轴承座

600：支撑脚            700：外接管路座

具体实施方式

参照图1，本发明的密闭旋动式滤膜装置的第一实施例，包含一滤桶100、一动力单元200、多个滤膜单元300、一轴管单元400、二轴承座500与一支撑脚座600。

该滤桶100具有由一水平设置的桶身110与一外盖120所界定出的一密闭腔室130、一位于该桶身110左上方的进水口140、一远离于该进水口140的出水口150，以及一接设在该出水口150的控制阀160(见图4)。

该动力单元200安置于该滤桶100外部。在此该动力单元200是一减速机，此减速机通过一链条210传动该轴管单元400。

参照图2，每一个滤膜单元300，呈等间隔水密穿设在该轴管单元400的外壁面上。此些滤膜单元300分别具有一滤膜组310、一中央孔320、二正对于该中央孔320并且夹置在该些滤膜组310一侧的导水盘330。且每一个滤膜单元300的滤膜组310的薄膜与该轴线方向呈垂直设置。

此滤膜组310包含一支撑网、二呈三明治夹置于该支撑网两侧的夹网，以及二呈三明治夹置于该些夹网一侧的薄膜所构成，此滤膜组310非本案主要重点，所以不再详述，而此滤膜组的构造已详载于申请案号第095123220号“可旋动式水处理装置”的发明专利申请案中。此外，该滤膜单元300的薄膜是采用纳米过滤(nanofiltration)的薄膜，且为了降低膜面吸附胶体及悬浮微粒的附着，因此可在滤膜的表面添加—OH基或—SO₃H基…等亲水性基团的材料或天然素材，使膜面亲水化，借以降低膜面的吸附。

该轴管单元400，水平地穿设于该滤桶100内部，且两端都延伸至该滤桶100外部。该轴管单元400具有一置于该密闭腔室130且穿锁在该滤膜单元300上的中空轴410、分别轴设于该中空轴410两端且延伸穿出该滤桶100外的一第一外轴段420与一第二外轴段430、一穿伸于该第一外轴段420内部以锁固该中空轴410的锁接杆440，以及一与该中空轴410及第二外轴段430中央形成连通的产水口450。

该中空轴410穿伸于该滤膜单元300的中央孔320中，且配合多数个锁接件411予以锁固。且该中空轴410一端设有一卡接块412，用以与该第一外轴段420形成嵌卡轴接。

该第一外轴段420配合一锁接组件460轴枢在该滤桶100的一前轴孔170，且具有一伸设入该密闭腔室130的嵌合部421，该卡接块412沿轴线方向卡固于该嵌合部421上，再借该锁接杆440锁设入该卡接块412上的一螺孔413中，使该中空轴410固接于该第一外轴段420。

续参图3，在本实施例中，该卡接块412与该嵌合部421以矩形为例，当两者以轴线方向相互嵌卡后，再通过锁接杆440予以锁结。

该第二外轴段430配合另一锁接组件460轴枢在该滤桶100的一后轴孔180，且该第二外轴段430配合锁接件锁固于该中空轴410的另一端。

前述用以将该第一外轴段420与该第二外轴段430相互轴固的该些锁接组件460，还分别包含一固设于该滤桶100的锁接盘461、一环套于该第一外轴段420或第二外轴段430与该锁接盘461之间的耐磨环块462，以及一抵接于该耐磨环块462且锁固在该锁接盘461上的外锁环463。此外，该耐磨环块462为一耐磨耗的材质(如橡胶)，用以作为第一、二外轴段420、430相对于桶身110旋转运动时的衬垫，以避免两者间的磨损而产生漏水。当该耐磨环块462已产生磨耗现象，只要再将锁接件464更进一步锁固于该锁接盘461，使外锁环463推抵该耐磨环块462而产生变形，以消除已磨耗所产生的间隙(Gap)。

参照图4，进一步地，本发明还包含一回水管路700，此回水管路700连接在该滤桶100的进水口140与出水口150之间，通过该控制阀160可将该密闭腔室130内的浓缩饲水，采间歇定时或连续排放模式下由该出水口150再回流进入该进水口140，使密闭腔室130内的水体循环再过滤，以达成废水零排放的目的。

另外，该轴管单元400还具有一连通于该产水口450的排气管470，此排气管470是供原存于中空轴410及第二外轴段430内的空气排放至滤桶100外，以避免饲水无法透析入滤膜组310中，而产生气阻现象。

参照图1与图4，该支撑脚座600用以架撑滤桶100、动力单元200、轴管单元300、滤膜单元400以及轴承座500等，而该些轴承座500设在该轴管单元400两端，以承受旋转运动的动力负荷。当该动力单元200带动该轴管单元400与该些滤膜单元300同步运转(包含连续运转以及间歇性正转/反转)，该些滤膜单元300处于该滤桶100作旋转运动，转动速率约30～80rpm，借此旋转运动，以防止水体中的淤泥积附在薄膜所造成的浓度极化现象进而产生滤饼，再与传统的RO膜相较下，本发明的密闭旋动式滤膜装置的薄膜不易产生污堵，故在相同的操作时间下，造水量将大幅提升。

参照图5，此外，另该滤桶100的一内壁面101设有多个凸肋190、191，相邻的该些凸肋190、191其截面长度设成参差不齐，而形成有一落差d。而且此些凸肋190、191不触及该滤膜单元300的滤膜组310，并与该滤膜单元300的滤膜组310交错设置，可使水体产生沿轴向呈水波流动的效果。借此，当滤膜单元300产生旋转运动，导致水体产生沿径向抛甩流动时(如虚线所示的箭头流向)，径向流动的水体将与沿轴向呈水波流动的水体产生交互扰动的效果。因此，本发明除了通过动力单元200的旋动而使密闭腔室130(见图1)的水体产生扰动之外，更辅以滤桶100的凸肋190、191所产生水波状流动，两个方向的水体交互冲击进而获得非稳定的乱流扰动的使用效果，有效地降低膜面的污堵及滤饼的形成，该滤膜组310可忍受较高的污水浊度，避免浓度极化现象、并增加运转周期。

参照图6、图7与图8，本发明的密闭旋动式滤膜装置的第二实施例，大致结构都与第一实施例相同，不予赘述。此第二实施例不同的地方在于，该导水盘330具有一环状本体331以及多数个自该环状本体331沿径向延伸的搅动肋332。而该滤桶100具有一沿轴线方向延伸连续回绕于内壁面101的环形凸肋102。至于该导水盘330其它的细部结构非本案重点，不再赘述；此导水盘的细部结构已详载于中国台湾专利申请案号第095123220号“可旋动式水处理装置”的发明专利申请案中。

参照图8，当该滤膜单元300产生旋转运动，导致水体产生沿径向抛甩流动时，该导水盘330的搅动肋332扰动水体以产生圆周运动，此时，圆周运动的水体撞击至该些搅动肋332表面，再沿着该些搅动肋332的表面产生径向水流，使得径向流动的水体与圆周运动的水体产生交互冲击扰动，另外，抛甩至该滤桶100的内壁面101的水体，再沿着螺旋状的环形凸肋102轴向扰动，以增加扰动效用。

经由上述说明，本发明的密闭旋动式滤膜装置具有以下功效：

一、通过动力源带动密闭腔室130内的滤膜单元300做旋转运动，可忍受较大污浊度，更避免淤泥积附在薄膜表面，除不易产生膜污堵之外，饲水可采用正压方式驱动过滤，以提高造水量。

二、通过回水管路700接设在该滤桶100与进水口140与出水口150之间，辅以控制阀160适时作阀控，使腔室水体产生循环再过滤，以获得废水零排放，而符合环保效益。

三、本发明利用滤桶100内壁面101的凸肋190、191或环型凸肋102，加上导水盘330外缘搅动肋332的增设，使滤膜组310在转动时，滤桶100内的水体可产生径向及轴向两种不同方向的扰流，此径向与轴向两种水体交互冲击之下，将饲水原来的稳定流改变成非稳定的乱流扰动，可有效降低膜面污堵，并提高滤膜组310的使用周期。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，包含有：

一滤桶，具有一密闭腔室、一进水口、一远离于该进水口的出水口，以及一接设在该出水口的控制阀；

一动力单元，安置于该滤桶外部；

一轴管单元，穿设于该滤桶内部，且至少一端延伸至该滤桶外部，且该轴管单元具有一产水口；以及

多个滤膜单元，呈等间隔水密穿设在该轴管单元的外壁面上，该轴管单元受动于该动力单元进而带动该滤膜单元环绕一轴线方向产生旋转，且每一个滤膜单元的薄膜与该轴线方向呈垂直设置。

2.根据权利要求1所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，该轴管单元具有一置于该密闭腔室且穿锁在该滤膜单元上的中空轴、分别轴设于该中空轴两端且延伸穿出该滤桶外的一第一外轴段与一第二外轴段，以及一穿伸于该第一外轴段内部以锁固该中空轴的锁接杆。

3.根据权利要求2所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，该中空轴一端设有一卡接块；该第一外轴段配合一锁接组件轴枢在该滤桶的一前轴孔，且具有一伸设入该密闭腔室的嵌合部，该卡接块沿轴线方向卡固于该嵌合部上，以借该锁接杆锁固；该第二外轴段配合一锁接组件轴枢在该滤桶的一后轴孔，受驱动的该轴管单元将带动处于该密闭腔室的滤膜单元做旋转动作。

4.根据权利要求3所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，用以锁固该第一外轴段与该第二外轴段的该些锁接组件分别包含一固设于该滤桶的锁接盘、一环套于该第一外轴段或第二外轴段与该锁接盘之间的耐磨环块，以及一抵接于该耐磨环块且锁固在该锁接盘上的外锁环。

5.根据权利要求1所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，还包含一回水管路，此回水管路连接在该滤桶的进水口与出水口之间，以借该控制阀将该密闭腔室内由该出水口循环进入该进水口。

6.根据权利要求1所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，该滤桶具有多个形成于一内壁面的凸肋，且此些凸肋不触及该滤膜单元，并与该滤膜单元的滤膜组交错设置，而且，相邻靠的该些凸肋其截面长度形成有一落差。

7.根据权利要求1所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，该滤膜单元具有一滤膜组、一中央孔、二正对该中央孔并且夹置在该些滤膜组一侧的导水盘，以及多个自该导水盘沿着一径向延伸的搅动肋，而该滤桶具有一沿轴线方向延伸连续回绕于一内壁面的环形凸肋。

8.根据权利要求1所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，该轴管单元还具有一连通于该产水口的排气管。

9.根据权利要求1所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，还包含多个轴承座与一支撑脚座，该轴管单元套设在该些轴承座上，而该轴承座与该滤桶载置于该支撑脚座上。

10.根据权利要求1所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，该滤桶还具有一桶身及一外盖，该外盖盖合于该桶身的一开放口，并通过多个锁接件予以锁固。

11.根据权利要求1所述的密闭旋动式滤膜装置，其特征在于，该动力单元是一减速机，该减速机通过一链条传动该轴管单元。

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