CN112774444B - 一种自由浮球式气液分离超滤膜组件 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自由浮球式气液分离超滤膜组件，包括气水分离膜组件，所述气水分离膜组件包括端盖、筒体、浇筑层和膜丝，还包括浓水装置和排气装置，所述浓水装置包括浓水管体，浓水管体贯穿浇筑层和浇筑层对应的端盖，从而连通端盖外侧与筒体内侧，所述排气装置包括套筒、排气管和浮球，所述套筒嵌入安装在浇筑层内，套筒连通浇筑层的两侧，套筒远离筒体的一端通过排气管与端盖外侧连通，套筒靠近筒体的一端开口内设有浮球腔体，浮球嵌入在浮球腔体内，浮球腔体为球形腔体，浮球腔体的直径大于浮球直径，浮球腔体的顶部设有圆形第一开口，浮球腔体的下方设有第二开口。本发明能够实现在具有曝气功能的膜组件中实现气液分离排放。

Description

一种自由浮球式气液分离超滤膜组件

技术领域

本发明涉及超滤膜组件技术领域，尤其涉及一种自由浮球式气液分离超滤膜组件。

背景技术

超滤膜是一种利用个微孔膜进行固液分离的结构，该技术能够有效截留液体中的悬浮物、胶体、大分子物质、微生物甚至病毒。因此超滤膜被广泛应用于纯化水、污水处理、废水处理、中水回用、浓缩分离、医药除热源等领域，而由于超滤膜在经过一定时间的工作后，表面会聚集污染物，影响超滤膜的工作性能，因此需要设置曝气结构对其进行表面清洁。

目前对于具有曝气结构的超滤膜组件而言，组件的排气口与排水口共用，这样一来，气水混合在一起进行排放时，气水的相互干扰和阻碍，容易导致膜组件的排水和排气不通畅，排气量波动较大，不利于膜组件的运行监控，同时气水混合造成的水锤作用也容易损坏排放的管道结构，对膜组件的系统稳定运行造成威胁。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种能够有效进行气液分离，防止破坏外围管道的自由浮球式气液分离超滤膜组件。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种自由浮球式气液分离超滤膜组件，包括气水分离膜组件，所述气水分离膜组件包括端盖、筒体、浇筑层和膜丝，膜丝为一端封堵结构，膜丝开口的一端贯穿浇筑层并与浇筑层的表面连通，浇筑层固定安装在筒体的一端部，膜丝开口一端朝向筒体外侧，膜丝封堵的一端位于筒体内侧，筒体的两端均设有端盖，靠近浇筑层的一端端盖上开设有产水出口，远离浇筑层的一端端盖上开设有进水口和进气口，还包括浓水装置和排气装置，所述浓水装置包括浓水管体，浓水管体贯穿浇筑层和浇筑层对应的端盖，从而连通端盖外侧与筒体内侧，所述排气装置包括套筒、排气管和浮球，所述套筒嵌入安装在浇筑层内，套筒连通浇筑层的两侧，套筒远离筒体的一端通过排气管与端盖外侧连通，套筒靠近筒体的一端开口内设有浮球腔体，浮球嵌入在浮球腔体内，浮球腔体为球形腔体，浮球腔体的直径大于浮球直径，浮球腔体的顶部设有圆形第一开口，第一开口的直径小于浮球直径，浮球腔体的下方设有第二开口，第二开口的面积小于浮球的最大截面积。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括密封垫圈，所述密封垫圈固定安装在第一开口的周围，密封垫圈的厚度小于浮球腔体与浮球之间的半径差值。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括牵引绳，所述牵引绳的一端与浮球固定连接，牵引绳的另一端与浮球腔体内壁固定连接，牵引绳的长度不小于浮球腔体与浮球之间的直径差值。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述浓水装置还包括隔板和集水管，所述隔板固定安装在浓水管体靠近筒体一端的开口处，集水管安装在隔板靠近筒体的一面，集水管连通隔板的两侧，所述集水管远离隔板的一端开口正对隔板。

在以上技术方案的基础上，优选的，集水管包括主管和弯管，主管垂直安装在隔板上，主管连通隔板的两侧，主管远离隔板的一端与弯管连通，弯管的开口方向正对隔板。

更进一步优选的，隔板到膜丝开口一端的距离小于第二开口到膜丝开口一端的距离。

在以上技术方案的基础上，优选的，浓水装置还包括整流筒体，所述整流筒体套接在浓水管体靠近筒体的一端，整流筒体的两端开口，整流筒体的侧面阵列开设有若干通孔。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述集水管的开口位于整流筒体内侧。

本发明的自由浮球式气液分离超滤膜组件相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明的自由浮球式气液分离超滤膜组件，利用浮球式阀门结构，对液体进行阻挡，防止液体进入排气装置排出，气体从排气装置排出后，液体则从浓水装置排出，实现气液分离；

(2)为了进一步提高气液分离效果，本发明对浓水装置进行改进，在浓水装置上设置开口朝上的集水管结构，利用气液密度差使气体从开口朝上的管体中分离，液体则排向集水管，从而进一步提高了气液分离效果；

(3)本发明还在集水管的周围设置整流用的筒体结构，从而是气液混合物能够实现进行整流稳定，避免湍流状态的气液混合物影响分离效果，本发明结构简单，能够让汽水分离膜组件具有良好的气液分离效果，避免气蚀现象损坏外围管路，具有良好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自由浮球式气液分离超滤膜组件的主视局部剖视图；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为本发明自由浮球式气液分离超滤膜组件中浓水装置的主视剖视图；

图4为本发明自由浮球式气液分离超滤膜组件中排气装置的主视剖视图。

图中：1-端盖、2-筒体、3-浇筑层、4-膜丝、5-浓水装置、6-排气装置、11-产水出口、51-浓水管体、52-隔板、53-集水管、54-整流筒体、531-主管、532-弯管、541-通孔、61-套筒、62-排气管、63-浮球、64-浮球腔体、65-第一开口、66-第二开口、67-密封垫圈、68-牵引绳。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，结合图1-4，本发明的自由浮球式气液分离超滤膜组件，其包括气水分离膜组件，以及安装在气水分离膜组件中的浓水装置5和排气装置6，其中气水分离膜组件包括端盖1、筒体2、浇筑层3和膜丝4，筒体2的两端均盖设有端盖1，筒体2的其中一端部通过浇筑层3密封，浇筑层3上阵列安装有若干膜丝4，膜丝4的一端封闭，另一端开口，开口的一端贯穿浇筑层3并与浇筑层3和端盖1形成的腔体连通，浇筑层3对应的端盖1上开设有产水出口11，膜丝4封闭的一端位于筒体2内部并处于自由悬挂状态，浓水装置5包括浓水管体51，浓水管体51贯穿浇筑层3并连通筒体2内侧和端盖1外侧，排气装置6包括套筒61、排气管62和浮球63，套筒61嵌入安装在浇筑层3内，套筒61连通浇筑层3的两侧，套筒61远离筒体2的一端通过排气管62与端盖1外侧连通，套筒61靠近筒体2的一端开口内设有浮球腔体64，浮球63嵌入在浮球腔体64内，浮球腔体64为球形腔体，浮球腔体64的直径大于浮球63的直径，浮球腔体64的顶部设有圆形的第一开口65，第一开口65的直径小于浮球63的直径，浮球腔体64的下方设有第二开口66，第二开口66的面积小于浮球63的最大截面积，第二开口66的形状不为圆形，可以是方形、椭圆形或其他多边形，第二开口66的开设位置优选的为浮球腔体64的下方侧面，当浮球63自然停放时，浮球63不堵塞第二开口66。

以上实施方式中，气水分离膜组件在工作状态下为竖直放置，下方端盖分别输入待处理的污水和曝气的气体，污水经过膜丝4过滤后排向上端端盖1与浇筑层3之间的空腔内，并最终从产水出口11排出，经过过滤处理后的高浓度污水从浓水管体51排出，为了对气体进行单独排放，利用浮球阀门对气体进行排放，筒体2内部上端充斥气体时，浮球63则位于浮球腔体64的底部，此时第一开口65未被遮挡，气体可以从第二开口66进入，并从第一开口65排出，实现排气，当筒体2内的液体过多时，浮球因密度小于水而上升，最终堵塞第一开口65，从而避免筒体2内液体过多时从排气装置6排出，造成气水混合排放，对排放管路造成损伤。

在具体实施方式中，浓水管体51下端的开口到膜丝4开口一端的距离大于浮球腔体64的底部到膜丝4开口一端的距离。

以上实施方式中，气体的密度更低因此，绝大部分气体优先进入浮球腔体64，从而实现气液分离。

在具体实施方式中，说书排气装置6还包括密封垫圈67，密封垫圈67固定安装在第一开口65的周围，密封垫圈67的厚度小于浮球腔体64与浮球63之间的半径差值。

以上实施方式中，在第一开口65靠近浮球63的一面周围设置密封垫圈67，就可以让浮球63与浮球腔体64的内壁之间的密封效果更好，避免液体进入到套筒61内，最终进入排气管62。

在具体实施方式中，还包括牵引绳68，牵引绳68的一端与浮球63固定连接，牵引绳68的另一端与浮球腔体64的内壁固定连接，牵引绳68的长度不小于浮球腔体64与浮球63之间的直径差值。

在具体实施方式中，浓水装置5还包括隔板52和集水管53，隔板52固定安装在浓水管体51靠近筒体2一端的开口处，集水管53安装在隔板52靠近筒体2的一面，集水管53连通隔板52的两侧，集水管53远离隔板52的一端开口正对隔板52。

在以上实施方式中，集水管53采用开口向上的设计，使进水能够再次实现气液分离，集水管53开口向上的一段空间内，若有气水混合物进入到管体中，则因为气体密度更低，会向上漂浮，从而使气体排出，液体则进入集水管53内。

在具体实施方式中，所述集水管53开口距离膜丝4开口一端的距离大于浮球腔体64的底部到膜丝4开口的距离。

以上实施方式中，气水混合物中的气体会优先进入到浮球腔体64内，从而尽可能减少气体进入到集水管53中。

在具体实施方式中，所述集水管53包括主管531和弯管532，主管531垂直安装在隔板52上，主管531连通隔板52的两侧，主管531远离隔板52的一端与弯管532连通，弯管532的开口方向正对隔板52。

以上实施方式中，，曝气后气液混合物位于浇筑层3的下方，气体比液体的密度小，因此更容易上浮，液体下沉，由于弯管532的开口位于浮球腔体64的下方，因此气液混合物优先进入弯管532，而由于弯管532的开口朝上，气液混合物在进入时，气体上浮从弯管532排出，液体则排向集水管53内并最终从浓水管51排向端盖1外部，分离出的气体则通过排气管62排出，实现气液分离。

在具体实施方式中，隔板52到膜丝4开口一端的距离小于第二开口66到膜丝4开口一端的距离。

以上实施方式中，气水混合物进一步的优先排向第二开口66，从而减少进入到集水管3中气体的量，实现更好的气液分离。

在具体实施方式中，浓水装置5还包括整流筒体54，所述整流筒体54套接在浓水管体51靠近筒体2的一端，整流筒体54的两端开口设计，整流筒体54的侧面阵列开设有若干通孔541。

以上实施方式中，由于曝气过程中，气液混合物的流动状态是无序紊乱的，因此混乱的流动可能会导致弯管532对气体的过滤效果变差，因此为了保证进入到弯管532的气液混合物尽量有序，无紊流，在集水管53的外部设置一圈整流筒体，从而实现简单的过滤整流作用，挡板上设置通孔541是用于排放气体，实现内部和外部的气压平衡。

在具体实施方式中，所述集水管53的开口位于整流筒体54内侧。

以上实施方式中，通过整流筒体54对企业混合物进行整流后再排入集水管53，可以有效提高气液分离的效率，避免气体进入浓水装置5。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自由浮球式气液分离超滤膜组件，其包括气水分离膜组件，所述气水分离膜组件包括端盖(1)、筒体(2)、浇筑层(3)和膜丝(4)，膜丝(4)为一端封堵结构，膜丝(4)开口的一端贯穿浇筑层(3)并与浇筑层(3)的表面连通，浇筑层(3)固定安装在筒体(2)的一端部，膜丝(4)开口一端朝向筒体(2)外侧，膜丝(4)封堵的一端位于筒体(2)内侧，筒体(2)的两端均设有端盖(1)，靠近浇筑层(3)的一端端盖(1)上开设有产水出口(11)，远离浇筑层(3)的一端端盖(1)上开设有进水口和进气口，其特征在于：还包括浓水装置(5)和排气装置(6)，所述浓水装置(5)包括浓水管体(51)，浓水管体(51)贯穿浇筑层(3)和浇筑层(3)对应的端盖(1)，从而连通端盖(1)外侧与筒体(2)内侧，所述排气装置(6)包括套筒(61)、排气管(62)和浮球(63)，所述套筒(61)嵌入安装在浇筑层(3)内，套筒(61)连通浇筑层(3)的两侧，套筒(61)远离筒体(2)的一端通过排气管(62)与端盖(1)外侧连通，套筒(61)靠近筒体(2)的一端开口内设有浮球腔体(64)，浮球(63)嵌入在浮球腔体(64)内，浮球腔体(64)为球形腔体，浮球腔体(64)的直径大于浮球(63)直径，浓水管体(51)下端的开口到膜丝(4)开口一端的距离大于浮球腔体(64)的底部到膜丝(4)开口一端的距离，浮球腔体(64)的顶部设有圆形第一开口(65)，第一开口(65)的直径小于浮球(63)直径，浮球腔体(64)的下方设有第二开口(66)，第二开口(66)的面积小于浮球(63)的最大截面积，第二开口(66)的开设位置为浮球腔体(64)的下方侧面。

2.如权利要求1所述的自由浮球式气液分离超滤膜组件，其特征在于，还包括密封垫圈(67)，所述密封垫圈(67)固定安装在第一开口(65)的周围，密封垫圈(67)的厚度小于浮球腔体(64)与浮球(63)之间的半径差值。

3.如权利要求1所述的自由浮球式气液分离超滤膜组件，其特征在于，还包括牵引绳(68)，所述牵引绳(68)的一端与浮球(63)固定连接，牵引绳(68)的另一端与浮球腔体(64)内壁固定连接，牵引绳(68)的长度不小于浮球腔体(64)与浮球(63)之间的直径差值。

4.如权利要求1所述的自由浮球式气液分离超滤膜组件，其特征在于，所述浓水装置(5)还包括隔板(52)和集水管(53)，所述隔板(52)固定安装在浓水管体(51)靠近筒体(2)一端的开口处，集水管(53)安装在隔板(52)靠近筒体(2)的一面，集水管(53)连通隔板(52)的两侧，所述集水管(53)远离隔板(52)的一端开口正对隔板(52)。

5.如权利要求4所述的自由浮球式气液分离超滤膜组件，其特征在于，所述集水管(53)包括主管(531)和弯管(532)，主管(531)垂直安装在隔板(52)上，主管(531)连通隔板(52)的两侧，主管(531)远离隔板(52)的一端与弯管(532)连通，弯管(532)的开口方向正对隔板(52)。

6.如权利要求4所述的自由浮球式气液分离超滤膜组件，其特征在于，隔板(52)到膜丝(4)开口一端的距离小于第二开口(66)到膜丝(4)开口一端的距离。

7.如权利要求4所述的自由浮球式气液分离超滤膜组件，其特征在于，浓水装置(5)还包括整流筒体(54)，所述整流筒体(54)套接在浓水管体(51)靠近筒体(2)的一端，整流筒体(54)的两端开口，整流筒体(54)的侧面阵列开设有若干通孔(541)。

8.如权利要求7所述的自由浮球式气液分离超滤膜组件，其特征在于，所述集水管(53)的开口位于整流筒体(54)内侧。

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