CN111905570A - 一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种错流‑终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，包括罐体，罐体包括一下一上设置的罐体下部、罐体上部，罐体下部与罐体上部之间设有金属膜组件，罐体上部通过金属膜组件与罐体下部相连通；罐体上部的顶部设有终端过滤进水管，罐体上部的两侧分别设有错流过滤进水管及浓水出水管，罐体上部的内部设有隔板区，罐体下部设有出水管。与现有技术相比，本发明设计简单，膜滤芯安装方便快捷，配水集水更加均匀，可以很好地实现金属膜的终端过滤和错流过滤两种过程，并且金属膜在错流‑终端两种过滤方式之间能够灵活切换，方便研究金属膜在不同过滤方式下滤后水质各项参数以及膜污染情况的比较分析。

Description

一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置

技术领域

本发明属于水处理设备技术领域，涉及一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置。

背景技术

目前，中国95％左右的地表水水源均遭受了不同程度的污染，再加之部分地区的水处理技术不达标，难以彻底清除水体中的有害物质，进而会给人们的身体健康带来十分不利的影响。目前，中国大约有3亿左右的人口正面临着饮用水安全问题的威胁。水质的好坏逐渐成为人类生存的重要指标，因此水处理技术的革新发展也成为当今热门趋势。

相对于传统的水处理技术而言，膜技术是21世纪革命性的水处理技术，在最近40来年的时间里得到了快速的发展，在水处理领域得到了重要的应用，与传统水处理技术相比具有节能、投资小、简单易操作、高效等优势。

近些年来，金属膜作为一种新技术在水处理领域中越来越受到重视。金属膜作为无机膜之一，具有机械强度高、孔径分布均匀、长期耐用、较高的热稳定性(>200摄氏度)、在极端pH条件下的化学稳定性、经济且可大量生产等优点。

目前国内外对于金属膜的应用主要有以下两种技术：

(1)错流过滤

在错流过滤时，液体从一端进入膜通道内再从另外一端流出，因为膜通道内流体的流速很高，在过滤的同时浓缩液体可以扫流一部分附着在膜表面的附着物一同流出，膜通道内表面附着的截留物较少，因此错流过滤反冲洗频率较低。但是由于错流过滤液体从一端进入膜通道内再从另外一端流出，流体在膜通道内基本上是水平方向的推动力，垂直作用于膜表面的推动力(压力)很小，原料液向膜外渗透力较弱，单位时间获得的过滤液量较少，回收率较低(30％～40％)。错流过滤反冲洗频率较低，操作较简单，特别适合需长期运行的大型过滤设备，国内普遍采用这种过滤技术。

(2)终端过滤

终端过滤时因为一端封闭，原料液由一端进入膜通道内后呈静止受压状态，原料液以一定的推动力(静压力)向膜外渗透，过滤速度快，出水回收率高可达95％。但在过滤过程中，膜内表面上不断有悬浊粒子被截流，不断被截流的固形悬浮粒子增厚形成滤饼层，使过滤膜阻力增大，过滤速度减小。为了减少过滤阻力，恢复膜过滤状态，需要对过滤膜洗涤，因此终端过滤反冲洗频率较高，操作较繁琐，不适合长期运行的大型过滤设备，因此国内目前比较少使用这种过滤技术。

由于各地的水质情况不尽相同，并且金属膜在不同的过滤方式(终端、错流)下运行，滤后水质指标也会有所不同。因此，如何方便快速检验金属膜在不同过滤方式下的过滤过程和滤后水质以及膜污染情况是保证在生产生活中金属膜可靠运行的一项基本要求，也是金属膜在水处理领域更进一步应用重要基础。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，可以很好地实现金属膜的终端过滤和错流过滤两种过程，方便研究金属膜在不同过滤方式下滤后水质各项参数以及膜污染情况的比较分析。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，该装置包括罐体，该罐体包括一下一上设置的罐体下部、罐体上部，所述的罐体下部与罐体上部之间设有金属膜组件，所述的罐体上部通过金属膜组件与罐体下部相连通；所述的罐体上部的顶部设有终端过滤进水管，所述的罐体上部的两侧分别设有错流过滤进水管及浓水出水管，所述的罐体上部的内部设有隔板区，所述的罐体下部设有出水管。金属膜组件密封安装在罐体下部与罐体上部之间，并将罐体下部与罐体上部分隔开，罐体上部内的水穿过金属膜组件后进入罐体下部。浓水出水管略高于金属膜组件，并位于金属膜组件上方一侧。

优选地，所述的错流过滤进水管、终端过滤进水管、浓水出水管、出水管处均设有阀门及压力表。

进一步地，所述的罐体上部的内部还设有进水稳定室及浓水出水稳定室，所述的隔板区位于进水稳定室与浓水出水稳定室之间，所述的错流过滤进水管与进水稳定室相连通，所述的浓水出水管与浓水出水稳定室相连通。进水稳定室及浓水出水稳定室保证配水均匀，使得进入隔板区的压力一致。

进一步地，所述的隔板区内设有多个相互平行的隔板，所述的隔板沿竖直方向设置，将隔板区分隔为多个错流孔道，所述的错流孔道的一端与进水稳定室相连通，另一端与浓水出水稳定室相连通，顶部与终端过滤进水管相连通，底部通过金属膜组件与罐体下部相连通。隔板平行于错流过滤进水管和浓水出水管的轴向。

进一步地，所述的错流过滤进水管与浓水出水管位于不同的高度。

优选地，浓水出水管低于错流过滤进水管。

进一步地，所述的金属膜组件包括设置在罐体下部与罐体上部之间的金属膜以及环绕设置在金属膜外侧的防渗环。

优选地，所述的金属膜的直径介于罐体上部/罐体下部的内外径之间。

进一步地，所述的金属膜组件还包括设置在罐体上部与金属膜之间的上橡胶垫圈以及设置在罐体下部与金属膜之间的下橡胶垫圈。

优选地，所述的上橡胶垫圈/下橡胶垫圈的内径小于金属膜的直径，外径大于金属膜的直径。

进一步地，所述的上橡胶垫圈及下橡胶垫圈的内部均设有与隔板区相适配的分隔带。分隔带的数量和排布与隔板区内隔板的数量和排布相对应。

进一步地，所述的罐体下部包括集水底座以及设置在集水底座顶部的下法兰环，所述的罐体上部的底部设有与下法兰环相适配的上法兰环，所述的下法兰环及上法兰环的内部均设有过水孔区，所述的出水管设置在集水底座的一侧。通过下法兰环与上法兰环将罐体下部与罐体上部对接固定在一起。集水底座便于控制出水流量。

进一步地，所述的集水底座的内部设有多个排水细管及导流槽，所述的过水孔区通过多个排水细管与导流槽相连通，所述的出水管与导流槽的一端相连通。经金属膜过滤后的水穿过下法兰环内部的过水孔区后，分别经各个排水细管进入导流槽中，之后由出水管排出。

进一步地，所述的下法兰环及上法兰环上均开设有螺丝孔，采用螺栓结构(螺栓和螺帽)固定连接。

优选地，所述的罐体采用不锈钢材料制成，并设置观察窗方便观察；或者采用透明钢化玻璃制成，可在保证结构稳定的同时又直观地反应两种过滤方式下的过滤过程及污染状况。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明过滤装置可以很好地实现金属膜的终端过滤和错流过滤两种过程，并且金属膜在错流-终端两种过滤方式之间能够灵活切换，方便研究金属膜在不同过滤方式下滤后水质各项参数以及膜污染情况的比较分析。

2)本发明过滤装置设计简单，膜滤芯安装方便快捷，配水集水更加均匀。

3)本发明过滤装置的罐体具有高耐压性，上、下部分可以很好地承受金属膜所需操作压力强度，装置结构简单，装卸方便，可快速更换所需使用的金属膜。

4)本发明过滤装置在罐体下部设有可控制出水流量的集水底座，内部设有多个排水细管，并在下方汇集成导流槽，并与出水管相连接，保证了配水均匀，可以使膜渗透液更加快速和均匀地经过排水细管进入导流槽，最终由出水口流出，减少膜通量测定误差。

5)本发明过滤装置的隔板区设有多个隔板(例如6个)，将其分成多个错流孔道(例如7个)，增大错流过滤面积，从而可以更好地发挥错流过滤膜的功能。

附图说明

图1为本发明的主视分解结构示意图；

图2为本发明中的罐体上部的俯视剖视结构示意图；

图3为本发明中的罐体上部的左视剖视结构示意图；

图4为本发明中上橡胶垫圈及下橡胶垫圈的俯视剖视结构示意图；

图中标记说明：

1—罐体、2—隔板、3—错流孔道、4—终端过滤进水管、5—错流过滤进水管、6—浓水出水管、7—过水孔区、8—下法兰环、9—螺丝孔、10—金属膜、11—上橡胶垫圈、12—防渗环、13—上法兰环、14—下橡胶垫圈、15—出水管、16—集水底座、17—进水稳定室、18—浓水出水稳定室、19—隔板区、20—罐体上部、21—罐体下部、22—排水细管、23—导流槽、24—分隔带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，包括罐体1，该罐体1包括一下一上设置的罐体下部21、罐体上部20，罐体下部21与罐体上部20之间设有金属膜组件，罐体上部20通过金属膜组件与罐体下部21相连通；罐体上部20的顶部设有终端过滤进水管4，罐体上部20的两侧分别设有错流过滤进水管5及浓水出水管6，罐体上部20的内部设有隔板区19，罐体下部21设有出水管15。

其中，罐体上部20的内部还设有进水稳定室17及浓水出水稳定室18，隔板区19位于进水稳定室17与浓水出水稳定室18之间，错流过滤进水管5与进水稳定室17相连通，浓水出水管6与浓水出水稳定室18相连通。错流过滤进水管5与浓水出水管6位于不同的高度。

如图2、图3所示，隔板区19内设有多个相互平行的隔板2，隔板2沿竖直方向设置，将隔板区19分隔为多个错流孔道3，错流孔道3的一端与进水稳定室17相连通，另一端与浓水出水稳定室18相连通，顶部与终端过滤进水管4相连通，底部通过金属膜组件与罐体下部21相连通。

金属膜组件包括设置在罐体下部21与罐体上部20之间的金属膜10以及环绕设置在金属膜10外侧的防渗环12。金属膜组件还包括设置在罐体上部20与金属膜10之间的上橡胶垫圈11以及设置在罐体下部21与金属膜10之间的下橡胶垫圈14。

如图4所示，上橡胶垫圈11及下橡胶垫圈14的内部均设有与隔板区19相适配的分隔带24。

罐体下部21包括集水底座16以及设置在集水底座16顶部的下法兰环8，罐体上部20的底部设有与下法兰环8相适配的上法兰环13，下法兰环8及上法兰环13的内部均设有过水孔区7，出水管15设置在集水底座16的一侧。集水底座16的内部设有多个排水细管22及导流槽23，过水孔区7通过多个排水细管22与导流槽23相连通，出水管15与导流槽23的一端相连通。下法兰环8及上法兰环13上均开设有螺丝孔9。

本过滤装置可以实现两种过滤模式，分别为终端过滤和错流过滤。

其中，终端过滤的操作为：装置按照上述结构安装固定后，关闭错流过滤进水管5和浓水出水管6，从终端过滤进水管4进水，当水充满后，用加压泵连接终端过滤进水管4，使得气体压进上部，可以形成金属膜10终端过滤过程，最后从出水管15取样进行研究分析。

错流过滤的操作为：装置按照上述结构安装固定后，关闭终端过滤进水管4，打开浓水出水管6，然后用泵从错流过滤进水管5压力进水，使得原水进入进水稳定室17，调节浓水出水管6上阀门，改变金属膜10表面的剪切流动速度，以此调节膜表面污染情况，可以形成金属膜10错流过滤过程，最后从出水管15取水样分析研究，浓水在经过浓水出水稳定室18后由浓水出水管6排出。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，该装置包括罐体(1)，该罐体(1)包括一下一上设置的罐体下部(21)、罐体上部(20)，所述的罐体下部(21)与罐体上部(20)之间设有金属膜组件，所述的罐体上部(20)通过金属膜组件与罐体下部(21)相连通；

所述的罐体上部(20)的顶部设有终端过滤进水管(4)，所述的罐体上部(20)的两侧分别设有错流过滤进水管(5)及浓水出水管(6)，所述的罐体上部(20)的内部设有隔板区(19)，所述的罐体下部(21)设有出水管(15)。

2.根据权利要求1所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的罐体上部(20)的内部还设有进水稳定室(17)及浓水出水稳定室(18)，所述的隔板区(19)位于进水稳定室(17)与浓水出水稳定室(18)之间，所述的错流过滤进水管(5)与进水稳定室(17)相连通，所述的浓水出水管(6)与浓水出水稳定室(18)相连通。

3.根据权利要求2所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的隔板区(19)内设有多个相互平行的隔板(2)，所述的隔板(2)沿竖直方向设置，将隔板区(19)分隔为多个错流孔道(3)，所述的错流孔道(3)的一端与进水稳定室(17)相连通，另一端与浓水出水稳定室(18)相连通，顶部与终端过滤进水管(4)相连通，底部通过金属膜组件与罐体下部(21)相连通。

4.根据权利要求1所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的错流过滤进水管(5)与浓水出水管(6)位于不同的高度。

5.根据权利要求1所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的金属膜组件包括设置在罐体下部(21)与罐体上部(20)之间的金属膜(10)以及环绕设置在金属膜(10)外侧的防渗环(12)。

6.根据权利要求5所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的金属膜组件还包括设置在罐体上部(20)与金属膜(10)之间的上橡胶垫圈(11)以及设置在罐体下部(21)与金属膜(10)之间的下橡胶垫圈(14)。

7.根据权利要求6所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的上橡胶垫圈(11)及下橡胶垫圈(14)的内部均设有与隔板区(19)相适配的分隔带(24)。

8.根据权利要求1所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的罐体下部(21)包括集水底座(16)以及设置在集水底座(16)顶部的下法兰环(8)，所述的罐体上部(20)的底部设有与下法兰环(8)相适配的上法兰环(13)，所述的下法兰环(8)及上法兰环(13)的内部均设有过水孔区(7)，所述的出水管(15)设置在集水底座(16)的一侧。

9.根据权利要求8所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的集水底座(16)的内部设有多个排水细管(22)及导流槽(23)，所述的过水孔区(7)通过多个排水细管(22)与导流槽(23)相连通，所述的出水管(15)与导流槽(23)的一端相连通。

10.根据权利要求8所述的一种错流-终端过滤多用金属膜罐式过滤装置，其特征在于，所述的下法兰环(8)及上法兰环(13)上均开设有螺丝孔(9)。

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