CN113087076A - 膜板组合件、层叠式膜板组合件、浓缩装置及运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种膜板组合件、层叠式膜板组合件、浓缩装置及运行方法，属于水处理技术领域。其中膜板组合件，包括圆板，圆板的中心处安装有中心管，圆板的两侧端面上均敷设有分离膜，圆板的内部设有流道，中心管的管壁上开设有小孔，中心管的前后端面分别开设有液体流入口和液体流出口。层叠式膜板组合件由膜板组合件组装而成。浓缩装置由层叠式膜板组合件安装在压力容器内，压力容器上安装不同进水方向的进水管，进水管安装有进水阀，压力容器的底部安装有排放阀。浓缩装置的运行方法包括正向运行和反向运行两种模式。本发明允许含有大量悬浮物的原液进入装置内，而无需预处理，可以对原液进行高倍浓缩，直至原液接近饱和。
Description
技术领域
本发明涉及一种膜板组合件、层叠式膜板组合件、浓缩装置及运行方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
目前，水处理采用较多的是卷式膜，进水面积小，处理能力相对较低。在水处理技术中，正渗透技术(FO)作为一种“绿色”技术，是近年来发展起来的一种浓度驱动的新型膜分离技术，其工作原理是：依靠选择性渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程，就像是自然界中植物及树木从土壤中获取水份，输送到树干、树枝及树叶中的过程。
相对于其他膜分离过程，正渗透具有如下等许多优点：
1)、对进水水质要求范围广，水质波动对系统运行影响小；
2)、无需预处理或生化处理，可直接处理渗沥液原液，操作、运行及维护都简单；
3)、最抗污堵、抗磨损；
4)、回收率最高，浓缩减量最具优势；
5)、污染物浓缩倍数最高，浓缩液含盐量远大于其他处理工艺，浓缩效果佳；
6)、低压甚至无压操作，因而能耗低，运行成本低；
7)、化学清洗频率低，膜的使用寿命长；
8)、建设周期短，总投资少。
由于正渗透技术运行管理方便，傻瓜式管理，一键启动即可。其它高压反渗透和碟式反渗透需要复杂的生化反应，对操作人员水平有较高要求。因此，在很多领域尤其是高氨氮、高有机物污水处理领域表现出很好的应用前景。
现有技术对含较高TSS的废水处理时，需要经过絮凝、过滤、膜浓缩、蒸发等几个工艺单元的处理，运行成本高，其结构和操作相对复杂，而且占地面积大，投资成本相对较高。而使用本发明可以完全替代上述工艺单元，操作及运行均大大优化。
发明内容
本发明的目的在于优化了现有技术的不足，提高对废水的处理能力。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：
一种膜板组合件，包括圆板，所述圆板的中心处安装有中心管，圆板的两侧端面上均敷设有分离膜，圆板的内部设有流道，
所述中心管的管壁上开设有连接流道与中心管内腔的小孔，
中心管的前后端面分别开设有若干液体流入口和液体流出口。
进一步，采用正渗透技术时，所述分离膜采用正渗透膜。
上述膜板组合件的分离膜采用正渗透膜时，能够实现原水和汲取液两路水同时进入：其中原水进入容器，在圆板的外侧和正渗透膜接触，汲取液从中心管端面的小孔进入系统，经过膜板组合件内部的流道，均匀分布在圆板和正渗透膜内侧空隙中，原液和汲取液由正渗透膜分隔开，互不接触。工作时，由于原液侧和汲取液侧所含盐分不一样，导致正渗透膜两侧形成浓度差，原液中的水分子会从低浓度原水中经过正渗透膜进入至汲取液侧，从而实现原水的浓缩过程，浓缩液经中心管管壁的小孔汇集到中心管内流出；同时吸收了水份的稀释汲取液经膜板组合件内部的流道出口，从中心管汲取液出口流出。
或者根据其它技术需要，所述分离膜可采用反渗透膜、超滤膜、纳滤膜、微滤膜、离子膜、陶瓷膜等。
本发明还公开了一种层叠式膜板组合件，它由膜板组合件层叠组装而成，相邻膜板组合件之间通过中心管相互连接，相邻膜板组合件间留有间隙。多个膜板组合件拼装能够增加正渗透膜的面积，提高对原水和汲取液的浓缩处理能力。
优选的，层叠式膜板组合件中的圆板的数量为50个，每个膜板组合件的圆板上可以安装的正渗透膜面积为6㎡。整个层叠式膜板组合件可安装的膜面积可达300㎡。当然也可根据需要任意组装原板的数量。
进一步，本发明公开了一种层叠式膜板组合件浓缩装置，它包括压力容器与上述层叠式膜板组合件，所述层叠式膜板组合件安装在压力容器内，
所述压力容器为中空结构，压力容器空腔的截面为具有圆弧面的中心对称图形，层叠式膜板组合件中的中心管位于压力容器空腔的轴线处，
压力容器上固设有两组原水流入通道，两组原水进入通道呈中心对称布置，
每组原水进入通道处各安装有进水管，每根进水管开设两个进水口，两个进水口的进水方向均与压力容器空腔的圆弧面相切，一个进水口的水流方向沿压力容器空腔的顺时针方向进水，另一个进水口的水流方向沿压力容器空腔的逆时针方向进水，
所有进水管均与原水进水管连接，每个进水口上均安装有进水阀，压力容器的底部安装有排放阀，可以根据需要开启，用于排放浓缩污泥或者结晶盐。
上述层叠式膜板组合件浓缩装置的原理是，原水通过两个中心对称方向设置的进水管流入压力容器内腔，通过调节进水阀，实现两股原水都顺着同一流向(顺时针或逆时针方向)沿着压力容器相切圆弧面的方向进流，以高角动量进入容器形成旋流，布满每个膜板组合件的两侧，并从膜板组合件的圆周外侧向中心流动，越往中心流动原水转速越高，保持高速流过整个层叠式膜板组合件的膜表面，实现大面积的高速进水。设置不同方向进水的进水阀，能够调节原水在压力容器内的流向，防止固体在膜表面形成污堵结垢，排放阀用于将浓缩后产生的固体颗粒物排出容器。
优选的，所述压力容器的外形为枣核形，压力容器空腔的截面为圆形，压力容器由铝合金制成。
优选的，为了提高进水量，每组原水流入通道的数量为两个。
进一步，本发明还公开了上述层叠式膜板组合件浓缩装置的运行方法，包括正向运行和反向运行两种模式，
当正向运行时，打开沿逆时针方向进水的两根进水管上的进水阀，同时关闭另外两个进水阀以及排放阀，原水自进水管沿压力容器空腔的切向进入，在压力容器内浓缩减量，最终浓缩原液由中心管排放出，同时浓汲取液自中心管端面孔流入，经过层叠式模板内部流道分配至分离膜内侧，原液中的水分经分离膜进入汲取液，汲取液被稀释后通过中心管侧面的流出通道排出；
当反向运行时，打开沿顺时针方向进水的两根进水管上的进水阀，同时关闭另外两个进水阀以及排放阀，原水自进水管沿压力容器空腔的切向进入，继续在压力容器内浓缩减量，最终浓缩液由中心管排放出，同时浓汲取液自中心管端面孔流入，经过层叠式模板内部流道分配至分离膜内侧，原液中的水分经分离膜进入汲取液，汲取液被稀释后通过中心管侧面的流出通道排出；
经过若干次反复切换后，容器内原液接近饱和或已经到达饱和状态，此时打开底部排放阀，排出饱和晶体盐。
优选的，所述正向运行和反向运行两种模式的每次运行时间由程序设定。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的膜板组合件可单独使用，也可组合形成层叠式膜板组合件使用，改变了现有的进水方式，扩大了液体流入的面积，拆卸及维修简便。特殊的膜板组合设计可以实现原水和汲取液分处正渗透膜两侧，但原水和汲取液自始至终互不掺混。
2、本发明的层叠式膜板组合件利用圆板连接组装，能够大幅增加正渗透膜的面积，提高对原水和汲取液的浓缩处理能力。
3、本发明层叠式膜板组合件浓缩装置巧妙利用压力容器与层叠式膜板组合件，实现原水从两路压力容器内的弧形面沿切向进水形成旋流，运行压力低，小于1Bar，大幅节省能耗。
4、本发明层叠式膜板组合件浓缩装置结构简单，占地面积小，造价低。能够实现运行时原液在压力容器内高速旋流，有效防止膜表面沉积污染物。
5、本发明层叠式膜板组合件浓缩装置的运行方法能够通过不断切换原水进入压力容器的水流方向，提高原水的浓缩效率，并能防止固体在膜表面形成污堵结垢。
6、采用本发明层叠式膜板组合件浓缩装置，对含有较高TSS的废水处理时，无需进行预处理，减少了前端工艺处理单元，缩短了处理工序，节省了投资和生产成本。
附图说明
图1为本发明膜板组合件一优选实施例的结构示意图。
图2为图1的侧视图。
图3为图1的中心管处放大示意图。
图4为本发明层叠式膜板组合件一优选实施例的结构示意图。
图5为图4的侧视图。图中，上下方的箭头表示原水可进入层叠式模板之间；左侧箭头表示浓缩原液自小孔2a流入，右侧箭头表示浓缩原液自中心管汇集流出。
图6为本发明层叠式膜板组合件浓缩装置一优选实施例中，层叠式膜板组合件与压力容器的安装示意图。
图7为本发明层叠式膜板组合件浓缩装置一优选实施例的正向运行示意图。
图8为本发明层叠式膜板组合件浓缩装置一优选实施例的反向运行示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。
一种膜板组合件，包括圆板，所述圆板的中心处安装有中心管，圆板的两侧端面上均敷设有分离膜，根据不同的任务需求，所述分离膜可以采用正渗透膜、反渗透膜、超滤膜、纳滤膜、微滤膜、离子膜、陶瓷膜等等不同类型、不同材质的膜。圆板的内部设有流道，所述中心管的两端伸出圆板外，中心管的管壁上开设有连接流道与中心管内腔的小孔2a，中心管的前后端面分别开设有若干液体流入口2b和液体流出口2c。
结合图1至图3所示，本实施例以圆板两侧端面敷设正渗透膜为优选实施例，说明对较高TSS的废水处理。
一种膜板组合件，包括圆板1，所述圆板1的中心处安装有中心管2，圆板1的两侧端面上均敷设有正渗透膜3，圆板1的内部设有流道1a，用于将汲取液送至正渗透膜和圆板之间，
所述中心管2的两端伸出圆板1外，中心管2的管壁上开设有连接流道与中心管内腔的小孔2a，原液进入容器4(见图6)后，沿着圆板1的切线方向，从正渗透膜3的外侧，逐步旋转着流入内中心管2的侧面小孔2a，汇集到中心管内流出。
中心管2的端面分别开设有若干汲取液流入口2b和汲取液流出口2c，浓汲取液从流入口2b流入，经过圆板1内部的流道流至圆板和正渗透膜之间，再经过圆板1内部的流道，从汲取液流出口2c口流出。
结合图4和图5所示，一种层叠式膜板组合件，它由多个膜板组合件组装而成，相邻膜板组合件之间通过中心管2相互连接，相邻膜板组合件之间留有间隙。
多个膜板组合件拼装能够增加正渗透膜的面积，提高对原水和汲取液的浓缩处理能力。优选的，层叠式膜板组合件中的膜板组合件的数量为50个，每个膜板组合件的圆板上可铺设的正渗透膜面积为6㎡。一个标准设备，所有层叠式膜板组合件的膜面积可达300㎡。
上述层叠式膜板组合件的原理是，能够实现原水和汲取液两路水同时进入：其中原水进入容器，在膜板的外侧和正渗透膜接触，汲取液从中心管端面的小孔进入系统，经过膜板组合件内部的流道，均匀分布在膜板和正渗透膜内侧空隙中，原液和汲取液由正渗透膜分隔开，互不接触。工作时，由于原液侧和汲取液侧所含盐分不一样，导致正渗透膜两侧形成浓度差，原液中的水分子会从低浓度原水中经过正渗透膜进入至汲取液侧，从而实现原水的浓缩过程，浓缩液经中心管侧面的小孔汇集到中心管内流出；同时吸收了水份的稀释汲取液经膜板组合件内部的流道出口，从中心管汲取液出口流出。
结合图6所示，一种层叠式膜板组合件浓缩装置，它包括压力容器4与上述层叠式膜板组合件，所述层叠式膜板组合件安装在压力容器4内，所述压力容器4为中空结构，压力容器空腔4a的截面为具有圆弧面的中心对称图形，层叠式膜板组合件中的中心管2位于压力容器空腔4a的轴线处。压力容器4上固设有两组原水流入通道41，每组原水流入通道41的数量为两个。两组原水进入通道41呈中心对称布置。参考图7与图8，每组原水进入通道41处各安装有进水管5，每根进水管5开设有两个进水口，两个进水口的出水方向均与压力容器空腔4a的圆弧面相切，一个进水口的水流方向沿压力容器空腔4a的顺时针方向进水，另一个进水口的水流方向沿压力容器空腔4a的逆时针方向进水，所有进水管5均与原水进水管7连接，每个进水口上均安装有进水阀6，压力容器4的底部安装有排放阀8。作为优选，所述压力容器4的外形为枣核形，压力容器空腔4a的截面为圆形，压力容器由铝合金制成。
上述层叠式膜板组合件浓缩装置的原理是，原水通过两个中心对称方向设置的进水管流入压力容器内腔，通过调节进水阀，实现两股原水都顺着同一流向(顺时针或逆时针方向)沿着压力容器相切圆弧面的方向进流，以高角动量进入容器形成旋流，布满每个膜板组合件的两侧，并从膜板组合件的圆周外侧向中心流动，越往中心流动原水转速越高，保持高速流过整个层叠式膜板组合件的膜面，实现大面积的高速进水。设置不同方向进水的进水阀，能够调节原水在压力容器内的流向，防止固体在膜表面形成污堵结垢，排放阀用于将浓缩后产生的固体颗粒物排出容器。
本发明还公开了上述层叠式膜板组合件浓缩装置的运行方法，包括正向运行和反向运行两种模式。正向运行和反向运行两种模式的每次运行时间由程序设定，比如，每次设置为20分钟。
结合图7，当正向运行时，打开沿逆时针方向进水的两根进水管5上的进水阀6，同时关闭另外两个进水管上的进水阀6以及排放阀8，原水自进水管沿压力容器空腔4a的切向进入，在压力容器4内浓缩减量，最终浓缩原液由中心管排放出，同时浓汲取液/稀汲取液也通过中心管内不同的流道流出；
结合图8，当反向运行时，打开沿顺时针方向进水的两根进水管5上的进水阀6，同时关闭另外两个进水阀以及排放阀8，原水自进水管沿压力容器空腔4a的切向进入，继续在压力容器4内浓缩减量，最终浓缩液由中心管排放出，同时浓汲取液/稀汲取液也通过中心管内不同的流道流出；
经过若干次反复切换后，容器内原液接近饱和或已经到达饱和状态，此时打开底部排放阀，排出饱和晶体盐。
以上所述，仅是本发明优选实施例的描述说明，并非对本发明保护范围的限定，显然，任何熟悉本领域的技术人员基于上述实施例，可轻易想到替换或变化以获得其他实施例，都可以配合浓缩装置进行相关水处理，这些均应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种膜板组合件，其特征在于：
包括圆板，所述圆板的中心处安装有中心管，圆板的两侧端面上均敷设有分离膜，圆板的内部设有流道，
所述中心管的管壁上开设有连接流道与中心管内腔的小孔，
中心管的前后端面分别开设有若干液体流入口和液体流出口。
2.根据权利要求1所述的膜板组合件，其特征在于：
所述分离膜采用正渗透膜。
3.根据权利要求1所述的膜板组合件，其特征在于：
所述分离膜采用反渗透膜、超滤膜、纳滤膜、微滤膜、离子膜、陶瓷膜。
4.一种层叠式膜板组合件，其特征在于：
它由多个如权利要求1或2或3所述的膜板组合件层叠组装而成，相邻膜板组合件之间通过中心管相互连接，相邻膜板组合件之间留有间隙。
5.根据权利要求4所述的层叠式膜板组合件，其特征在于：
每单个圆板上可安装分离膜的膜面积为6m2，标准产品的膜板组合件的数量为50个。
6.一种层叠式膜板组合件浓缩装置，其特征在于：
它包括压力容器与如权利要求4所述的层叠式膜板组合件，所述层叠式膜板组合件安装在压力容器内，
所述压力容器为中空结构，压力容器空腔的截面为具有圆弧面的中心对称图形，层叠式膜板组合件中的中心管位于压力容器空腔的轴线处，
压力容器上固设有两组原水流入通道，两组原水进入通道呈中心对称布置，
每组原水进入通道处各安装有进水管，每根进水管开设两个进水口，两个进水口的进水方向均与压力容器空腔的圆弧面相切，一个进水口的水流方向沿压力容器空腔的顺时针方向进水，另一个进水口的水流方向沿压力容器空腔的逆时针方向进水，
所有进水管均与原水进水管连接，每个进水口上均安装有进水阀，压力容器的底部安装有排放阀，用于排放浓缩污泥或者结晶盐。
7.根据权利要求6所述的层叠式膜板组合件浓缩装置，其特征在于：
所述压力容器的外形为枣核形，压力容器空腔的截面为圆形，压力容器由铝合金制成。
8.根据权利要求6所述的层叠式膜板组合件浓缩装置，其特征在于：
每组原水流入通道的数量为两个，原液自进水口分两路流入，从中心管流出。
9.根据权利要求6或7或8所述的层叠式膜板组合件浓缩装置的运行方法，其特征在于：
包括正向运行和反向运行两种模式，
当正向运行时，打开沿逆时针方向进水的两根进水管上的进水阀，同时关闭另外两个进水阀以及排放阀，原水自进水管沿压力容器空腔的切向进入，在压力容器内浓缩减量，最终浓缩原液由中心管排放出，同时浓汲取液自中心管端面孔流入，经过层叠式模板内部流道分配至分离膜内侧，原液中的水分经分离膜进入汲取液，汲取液被稀释后通过中心管侧面的流出通道排出；
当反向运行时，打开沿顺时针方向进水的两根进水管上的进水阀，同时关闭另外两个进水阀以及排放阀，原水自进水管沿压力容器空腔的切向进入，继续在压力容器内浓缩减量，最终浓缩液由中心管排放出，同时浓汲取液自中心管端面孔流入，经过层叠式模板内部流道分配至分离膜内侧，原液中的水分经分离膜进入汲取液，汲取液被稀释后通过中心管侧面的流出通道排出；
经过若干次反复切换后，容器内原液接近饱和或已经到达饱和状态，此时打开底部排放阀，排出饱和晶体盐。
10.根据权利要求9所述的层叠式膜板组合件浓缩装置的运行方法，其特征在于：
所述正向运行和反向运行两种模式的每次运行时间由程序设定。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3033800A1 (de) * | 1979-11-16 | 1981-05-27 | Envirogenics Systems Co., El Monte, Calif. | Aus membranschichtkoerper aufgebauter umkehrosmosekoerper |
| ATA70384A (de) * | 1984-03-01 | 1985-06-15 | Vogelbusch Gmbh | Einrichtung zur trennung von fluessigen oder gasfoermigen stoffgemischen |
| US20130186824A1 (en) * | 2012-01-20 | 2013-07-25 | Hydration Systems, Llc | Spiral Cross Flow Membrane Filtration Device And Process |
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| CN207102357U (zh) * | 2017-03-21 | 2018-03-16 | 上海万唐工程技术有限公司 | 一种卷式超滤膜 |
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2019
- 2019-12-23 CN CN201911334783.6A patent/CN113087076A/zh active Pending
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