CN104817135A - 一种超滤膜过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超滤膜过滤装置，包括：壳体，其为绕制成阿基米德螺线状平面结构的中空管体，壳体的外部一端设置有第一开口，壳体的内部一端设置有第二开口；中心管，其为阿基米德螺线状结构中空管体，中心管同轴设置在壳体内部，中心管的外部一端从第一开口穿出以引入污水，中心管的内部一端封闭，中心管管壁设置有多个通孔；多根膜丝，对于任意一根膜丝，其为阿基米德螺线状结构，所述膜丝设置于壳体与中心管的间隙中，膜丝的外部一端封闭，膜丝的内部一端从第二开口穿出以引出净水；多个超声波探头，其固定于壳体的外表面上，所述多个超声波探头分别通过引线与超声波发生器连接。本发明结构紧凑，空间利用率高，污水处理效率高。
Description
技术领域
本发明涉及超滤膜。更具体地说，本发明涉及一种用于水处理的超滤膜过滤装置。
背景技术
超滤膜过滤装置作为新型的流体分离技术，能够有效地去除水中的颗粒物，降低水浊度，并能去除大分子有机污染物，几乎100％的截留两虫、水蚤、红虫、藻类、细菌甚至病毒等微生物。而且超滤膜过滤装置可在常温下操作、无相变。
但是目前的超滤膜过滤装置存在结构不够紧凑、抗压性差、耗能高、占用空间大，而且长时间使用会造成膜污染，透液量大幅度降低，导致水处理质量和效率下降。另外，长时间使用后还会产生超滤膜难以清洗等问题。因此，亟待设计一种新型超滤膜过滤装置来解决上述难题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种超滤膜过滤装置，其采用阿基米德螺线状壳体，结构紧凑，占用空间小，水的过滤量大，其将超声波运用到过滤过程和清洗过程中，使过滤效果大幅度提高，清洗难度大幅度减小。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种超滤膜过滤装置，包括：
壳体，其为绕制成阿基米德螺线状平面结构的中空管体，所述壳体内径为180-200毫米，所述壳体的外部一端设置有第一开口，所述壳体的内部一端设置有第二开口；
中心管，其为阿基米德螺线状结构中空管体，所述中心管同轴设置在所述壳体内部，所述中心管的内径为18-20毫米，所述中心管的外部一端从所述第一开口穿出以引入污水，所述中心管的内部一端封闭，所述中心管管壁设置有多个通孔，且每个通孔中均设置有筛网，所述通孔的孔径为2-5毫米，所述筛网的孔径为0.02-0.05毫米；
多根膜丝，对于任意一根膜丝，其为阿基米德螺线状结构，所述膜丝设置于所述壳体与所述中心管的间隙中，所述膜丝的外部一端封闭，所述膜丝的内部一端从所述第二开口穿出以引出净水，所述膜丝的截面呈十字形，所述膜丝内沿轴向开有五个孔芯，所述五个孔芯的截面均为圆形且内径为0.5-1毫米，一个孔芯位于十字形结构的中心，其余四个孔芯分别位于十字形结构的四个端部；
多个超声波探头，其固定于所述壳体的外表面上，所述多个超声波探头分别通过引线与超声波发生器连接，所述超声波发生器与电源电连接，所述超声波发生器产生的超声波的频率为80-100kHz；
其中，所述中心管的外部一端穿出所述第一开口处填充有密封胶，所述膜丝的内部一端穿出所述第二开口处填充有密封胶。
优选的是，所述的超滤膜过滤装置，还包括：
滤水管，其为阿基米德螺线状结构中空管体，所述滤水管同轴设置于所述中心管内部，所述滤水管的内部一端封闭，所述滤水管靠近外部一端的管壁向外延伸出一封闭所述中心管的外部一端的环状挡块，所述滤水管的外部一端依次从所述中心管的外部一端和所述第一开口穿出以引入污水，所述滤水管的侧壁设置有多条宽度为0.1-0.2毫米的割缝，且相邻两割缝的间距相等。
优选的是，所述的超滤膜过滤装置，还包括：
多个浓水出口，其设置于所述壳体侧壁，且均位于所述第一开口和第二开口之间。
优选的是，所述的超滤膜过滤装置，所述第二开口的开口方向垂直于所述壳体所在的平面。
优选的是，所述的超滤膜过滤装置，所述多个通孔在所述中心管管壁上分为多组，每组通孔均匀环设于所述中心管上，且位于同一平面，相邻两组通孔的间距由第一开口向第二开口方向逐渐减小，每个通孔的出水方向与所述中心管的管壁呈20-80度夹角，且夹角由第一开口向第二开口方向依次增大。
优选的是，所述的超滤膜过滤装置，所述膜丝由以下重量份的原料制成：聚丙烯50-60份、聚偏氟乙烯20-30份、乙烯-四氟乙烯共聚物10-15份、聚氨酯丙烯酸树脂8-15份、钢纤维3-5份、二氧化钛粉末1-2份和银粉1-3份。
优选的是，所述的超滤膜过滤装置，一个超声波探头设置于所述壳体外表面中心，其余超声波探头依次环设在中心超声波探头的周围呈多个同心圆状分布，且相邻两个同心圆的半径差依次增大。
优选的是，所述的超滤膜过滤装置，所述超声波发生器与电源之间还设置有变频器，以使电源频率在0-50Hz间变化。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明采用螺旋状壳体和中心管，与相同长度的直线式壳体和中心管相比，结构更紧凑，材料用量少，空间利用率高，在较小的空间即可组建过滤量大的过滤装置。而且本发明的螺旋状管体和中心管均为阿基米德螺线状，相比于其它螺旋线，水在其中的流动阻力小，流速均匀，具有良好的节能效果。
(2)本发明中还在壳体上设置了超声波探头，向壳体内部发射80-100kHz的超声波，当污水在管体中流动时，超声波强大的机械能使污水中的粒子均匀分散在污水中，便于过滤。当粒子到达膜丝表面时，超声波可以使粒子远离膜丝，避免粒子堵塞膜丝，增大膜通量，提高了过滤效率。在清洗过程中，超声波也可以帮助堵塞膜丝的污水粒子从膜丝空隙中脱落，提高清洗效果。而且由于变频器的设置，超声波发生器可以产生不同强度的超声波，用户可以根据需要改变超声波频率。
(3)本发明中，膜丝的截面为十字形结构，并包括五个孔芯，这样使膜丝与污水有充分的接触面积，污水能够顺畅地被膜丝过滤，而且由于通路较多，得到的纯净水也能够快速通过膜丝，使过滤效果明显增强。
(4)本发明的膜丝由聚丙烯50-60份、聚偏氟乙烯20-30份、乙烯-四氟乙烯共聚物10-15份、聚氨酯丙烯酸树脂8-15份、钢纤维3-5份、二氧化钛粉末1-2份和银粉1-3份制成，聚偏氟乙烯和乙烯-四氟乙烯共聚物保证了膜丝具有足够大的支撑强度，较好的拉伸性能，钢纤维的加入进一步增强了膜丝的强度，满足了膜丝在高压下运用的要求，1-2份二氧化钛粉末和1-3份银粉的加入，除了使膜丝具有一定的杀菌作用，提高出水的纯净度，而且这两种粉末可以填补聚合物中的孔径较大的间隙，增强膜丝的过滤效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的结构示意图一；
图2为本发明的结构示意图二；
图3为本发明中中心管的结构示意图一；
图4为本发明中中心管的结构示意图二；
图5为本发明中膜丝的结构示意图；
图6为本发明中滤水管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1、图2、图3、图4和图5示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：
壳体1，其为绕制成阿基米德螺线状平面结构的中空管体，所述壳体1内径为180-200毫米，所述壳体1的外部一端设置有第一开口2，所述壳体1的内部一端设置有第二开口3；
中心管4，其为阿基米德螺线状结构中空管体，所述中心管4同轴设置在所述壳体1内部，所述中心管4的内径为18-20毫米，所述中心管4的外部一端从所述第一开口2穿出以引入污水，所述中心管4的内部一端封闭，所述中心管4管壁设置有多个通孔9，且每个通孔9中均设置有筛网，所述通孔9的孔径为2-5毫米，所述筛网的孔径为0.02-0.05毫米；
多根膜丝5，对于任意一根膜丝5，其为阿基米德螺线状结构，所述膜丝5设置于所述壳体1与所述中心管4的间隙中，所述膜丝5的外部一端封闭，所述膜丝5的内部一端从所述第二开口3穿出以引出净水，所述膜丝5的截面呈十字形，所述膜丝5内沿轴向开有五个孔芯10，所述五个孔芯10的截面均为圆形且内径为0.5-1毫米，一个孔芯10位于十字形结构的中心，其余四个孔芯10分别位于十字形结构的四个端部；
多个超声波探头6，其固定于所述壳体1的外表面上，所述多个超声波探头6分别通过引线与超声波发生器8连接，所述超声波发生器8与电源电连接，所述超声波发生器8产生的超声波的频率为80-100kHz；
其中，所述中心管的外部一端穿出所述第一开口处填充有密封胶，所述膜丝的内部一端穿出所述第二开口处填充有密封胶。
在上述方案中，壳体1、中心管4和膜丝5均设置为阿基米德螺线状，这样与同样长度的直线结构相比，结构更紧凑，空间利用率更大，材料的用量更少，而且较易组装成大型超滤膜过滤装置，而相比与其他螺旋结构，水在阿基米德螺线状结构中的流速较均匀，阻力较小，更加节能，另外形成阿基米德螺线状平面结构后，超声波探头6安装在壳体1平面，也增强了超声波的利用率。本发明中壳体1内径为180-200毫米，中心管4的内径为18-20毫米和孔芯10内径为0.5-1毫米，这样的比例设置中心管4的出水速度和膜丝5的过滤速度最为匹配，过滤的效率最高。本发明中，中心管4的通孔9中设置有筛网，筛网对污水起到粗过滤的作用，避免大粒径污水粒子黏附到膜丝5上，降低清洗难度。本发明中，膜丝5的截面为十字形结构，并包括五个孔芯10，这样使膜丝5与污水有充分的接触面积，污水能够顺畅地被膜丝5过滤，而且由于通路较多，得到的纯净水也能够快速通过膜丝5，使过滤效果明显增强。由于超滤膜的过滤过程实在高压下进行的，污水粒子很容易进入膜丝5的空隙中堵塞空隙，降低膜丝5的通透性，本发明使用的超声波频率为80-100kHz，这种频率的超声波能量较高，当污水在管体中流动时，超声波强大的机械能使污水中的粒子均匀分散在污水中，便于过滤。当粒子到达膜丝5表面时，超声波可以使粒子远离膜丝5，避免粒子堵塞膜丝5，增大膜通量，提高了过滤效率。在清洗过程中，超声波也可以帮助堵塞膜丝5的污水粒子从膜丝5空隙中脱落，提高清洗效果。密封胶13主要用于将膜丝5与壳体1壁粘结起来，并保持壳体1内有较大压力，便于污水被膜丝5壁过滤。
本发明的工作过程：在高压下，污水从中心管4的外部一端进入，经过中心管4上的通孔9中的筛网一次过滤后进入壳体1内，然后进一步在高压的作用下被膜丝5壁过滤，净水进入孔芯10，并从壳体1的第二开口3流出，完成过滤；在此过程中，超声波探头6向壳体1内发射超声波，帮助污水过滤。
在另一种实施方案中，如图6所示，所述的超滤膜过滤装置，还包括：
滤水管11，其为阿基米德螺线状结构中空管体，所述滤水管11同轴设置于所述中心管4内部，所述滤水管11的内部一端封闭，所述滤水管11靠近外部一端的管壁向外延伸出一封闭所述中心管4的外部一端的环状挡块，所述滤水管11的外部一端依次从所述中心管4的外部一端和所述第一开口2穿出以引入污水，所述滤水管11的侧壁设置有多条宽度为0.1-0.2毫米的割缝12，且相邻两割缝12的间距相等。滤水管11侧壁设置有0.1-0.2毫米的割缝12，割缝12的宽度要大于筛网的孔径，当污水从滤水管11进入后，可以用割缝12隔离较大粒径的污物，用在污水中有较大污物的情况。
在另一种实施方案中，如图2所示，所述的超滤膜过滤装置，还包括：
多个浓水出口7，其设置于所述壳体1侧壁，且均位于所述第一开口2和第二开口3之间。浓水出口7用于排出被过滤后含污物较多的浓水，在过滤过程中关闭，过滤完成后打开浓水出口7，排出浓水。
在另一种实施方案中，如图2所示，所述的超滤膜过滤装置，所述第二开口3的开口方向垂直于所述壳体1所在的平面。第二开口3与壳体1所在的平面垂直，即与壳体1中的水流方向垂直，这样可以方便将净水排出。
在另一种实施方案中，如图3所示，所述的超滤膜过滤装置，所述多个通孔9在所述中心管4管壁上分为多组，每组通孔9均匀环设于所述中心管4上，且位于同一平面，相邻两组通孔9的间距由第一开口2向第二开口3方向逐渐减小，每个通孔9的出水方向与所述中心管4的管壁呈20-80度夹角，且夹角由第一开口2向第二开口3方向依次增大。由于离中心管4的外部一端越远，水在中心管4中的压力越小，因此通孔9组的间距也由外到内依次减小，而通孔9的出水方向也由外到内逐渐增大，这样可以保证污水可以均匀进入壳体1内，提高过滤效率和效果。
在另一种实施方案中，所述的超滤膜过滤装置，所述膜丝5由以下重量份的原料制成：聚丙烯50-60份、聚偏氟乙烯20-30份、乙烯-四氟乙烯共聚物10-15份、聚氨酯丙烯酸树脂8-15份、钢纤维3-5份、二氧化钛粉末1-2份和银粉1-3份。聚偏氟乙烯和乙烯-四氟乙烯共聚物保证了膜丝5具有足够大的支撑强度，较好的拉伸性能，钢纤维的加入进一步增强了膜丝5的强度，满足了膜丝5在高压下运用的要求，1-2份二氧化钛粉末和1-3份银粉的加入，除了使膜丝5具有一定的杀菌作用，提高出水的纯净度，而且这两种粉末可以填补聚合物中的孔径较大的间隙，增强膜丝5的过滤效果。
在另一种实施方案中，如图2所示，所述的超滤膜过滤装置，一个超声波探头6设置于所述壳体1外表面中心，其余超声波探头6依次环设在中心超声波探头6的周围呈多个同心圆状分布，且相邻两个同心圆的半径差依次增大。由于壳体1、中心管4和膜丝5均为阿基米德螺线状结构，水的流动也是要经过几个圆弧路径，因此超声波探头6的分布与水流路径对应可以增强超声效果，提高超声波的利用率。
在另一种实施方案中，所述的超滤膜过滤装置，所述超声波发生器8与电源之间还设置有变频器14，以使电源频率在0-50Hz间变化。由于变频器14的设置，可以改变电源的频率，使超声波发生器8可以产生不同强度的超声波，用户可以根据需要改变超声波频率。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种超滤膜过滤装置，其特征在于，包括：
壳体，其为绕制成阿基米德螺线状平面结构的中空管体，所述壳体内径为180-200毫米，所述壳体的外部一端设置有第一开口，所述壳体的内部一端设置有第二开口；
中心管，其为阿基米德螺线状结构中空管体，所述中心管同轴设置在所述壳体内部，所述中心管的内径为18-20毫米，所述中心管的外部一端从所述第一开口穿出以引入污水，所述中心管的内部一端封闭，所述中心管管壁设置有多个通孔，且每个通孔中均设置有筛网，所述通孔的孔径为2-5毫米，所述筛网的孔径为0.02-0.05毫米；
多根膜丝，对于任意一根膜丝，其为阿基米德螺线状结构，所述膜丝设置于所述壳体与所述中心管的间隙中，所述膜丝的外部一端封闭，所述膜丝的内部一端从所述第二开口穿出以引出净水，所述膜丝的截面呈十字形，所述膜丝内沿轴向开有五个孔芯，所述五个孔芯的截面均为圆形且内径为0.5-1毫米，一个孔芯位于十字形结构的中心，其余四个孔芯分别位于十字形结构的四个端部；
多个超声波探头，其固定于所述壳体的外表面上，所述多个超声波探头分别通过引线与超声波发生器连接，所述超声波发生器与电源电连接，所述超声波发生器产生的超声波的频率为80-100kHz；
其中，所述中心管的外部一端穿出所述第一开口处填充有密封胶，所述膜丝的内部一端穿出所述第二开口处填充有密封胶。
2.如权利要求1所述的超滤膜过滤装置，其特征在于，还包括：
滤水管，其为阿基米德螺线状结构中空管体，所述滤水管同轴设置于所述中心管内部，所述滤水管的内部一端封闭，所述滤水管靠近外部一端的管壁向外延伸出一封闭所述中心管的外部一端的环状挡块，所述滤水管的外部一端依次从所述中心管的外部一端和所述第一开口穿出以引入污水，所述滤水管的侧壁设置有多条宽度为0.1-0.2毫米的割缝，且相邻两割缝的间距相等。
3.如权利要求1所述的超滤膜过滤装置，其特征在于，还包括：
多个浓水出口，其设置于所述壳体侧壁，且均位于所述第一开口和第二开口之间。
4.如权利要求1所述的超滤膜过滤装置，其特征在于，所述第二开口的开口方向垂直于所述壳体所在的平面。
5.如权利要求1所述的超滤膜过滤装置，其特征在于，所述多个通孔在所述中心管管壁上分为多组，每组通孔均匀环设于所述中心管上，且位于同一平面，相邻两组通孔的间距由第一开口向第二开口方向逐渐减小，每个通孔的出水方向与所述中心管的管壁呈20-80度夹角，且夹角由第一开口向第二开口方向依次增大。
6.如权利要求1所述的超滤膜过滤装置，其特征在于，所述膜丝由以下重量份的原料制成：聚丙烯50-60份、聚偏氟乙烯20-30份、乙烯-四氟乙烯共聚物10-15份、聚氨酯丙烯酸树脂8-15份、钢纤维3-5份、二氧化钛粉末1-2份和银粉1-3份。
7.如权利要求1所述的超滤膜过滤装置，其特征在于，一个超声波探头设置于所述壳体外表面中心，其余超声波探头依次环设在中心超声波探头的周围呈多个同心圆状分布，且相邻两个同心圆的半径差依次增大。
8.如权利要求1所述的超滤膜过滤装置，其特征在于，所述超声波发生器与电源之间还设置有变频器，以使电源频率在0-50Hz间变化。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |