CN113663525A - 可有效控制膜污染的移动剪切膜装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可有效控制膜污染的移动剪切膜装置及控制方法，包括齿轮组、链条和至少一个膜组件，其中，链条安装于齿轮组上，膜组件通过固定结构安装在链条上；膜组件的出口管道上设置有流体万向接头。动力装置通过齿轮带动链条转动，进而带动膜组件移动，使过滤膜表面产生剪切力，减少污染物在过滤膜上的沉积。该移动剪切装置使膜组件能够一直保持在最大剪切率下过滤，以解决振动膜在应用过程中产生的剪切率不均匀的问题，进一步提高膜滤效率和膜的抗污染性能，减少膜的清洗、减少对膜的损伤，从而能够节约运行成本。
Description
技术领域
本发明属于水处理、水产、环境治理与修复技术领域，具体属于一种可有效控制膜污染的移动剪切膜装置及控制方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
越来越多的微滤和超滤技术被用在水处理和水产等方面，虽然膜技术具有分离精度高、出水水质好、处理效率高、稳定性以及能耗较低等诸多优点，但是滤膜的易污染问题却又限制了膜技术的进一步地普及。提高膜的抗污染能力可以提高过滤效率、减少膜的清洗频率、减少膜更换的频率，从而减少膜滤装置的整体造价以及运行成本。因此，在过滤中提高膜的抗污染性能是十分有必要且有意义的。通过膜的振动，即使用振动膜对提高膜的抗污染能力非常有效，而发明人发现，现有的振动膜所产生的剪切率是不均匀的，其产生的剪切率从零逐渐升至最大值，然后再逐渐降为零，如此周而复始，这将会减弱膜的抗污染能力以及膜滤的稳定性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可有效控制膜污染的移动剪切膜装置及控制方法，该移动剪切装置使膜组件能够一直保持在最大剪切率下过滤，以解决振动膜在应用过程中产生的剪切率不均匀的问题，进一步提高膜滤效率和膜的抗污染性能，减少膜的清洗、减少对膜的损伤，从而能够节约运行成本。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，包括齿轮组、链条和至少一个膜组件，其中，
链条安装于齿轮组上，膜组件通过固定结构安装在链条上；
膜组件的出口管道上设置有流体万向接头。
第二方面，本发明提供一种可有效控制膜污染的控制方法，包括如下步骤：
动力装置通过齿轮带动链条转动，进而带动膜组件移动，使过滤膜表面产生剪切力，减少污染物在过滤膜上的沉积。
本发明的以上一个或多个实施例取得的有益效果如下：
在过滤过程中，本装置可以通过等速行进运动减缓膜污染，从而减少膜的清洗频率。
在过滤过程中，膜通量较小会降低过滤效率，而通量较大又容易引起膜污染，本装置通过等速行进运动产生一种剪切作用可以有效阻止污染物沉积在膜面，从而提高膜通量。
本装置在工作时能够一直保持最大的剪切率，从而明显提高膜的抗污染能力和过滤稳定性。
此装置在工作时，只带动膜组件等速行进运动，不带动反应器里的水溶液，因此可以减少工作能耗。
随着行进速度的提升，本装置可以提高膜出水中有机物的截留率，从而减少后续水处理成本。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的移动剪切膜装置根据一个或多个实施方式的主视图；
图2是本发明的移动剪切膜装置根据一个或多个实施方式的俯视图；
图3是本发明的移动剪切膜装置根据一个或多个实施方式的膜组件结构示意图。
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
其中，1-可调速电动机、1a-电动机固定平台、2-过滤池、3-主动链条、4-齿轮、5-隔离网支撑架、6-流体万向接头、7-转动出水管、8-隔离网、9-排水管、10-泵、10a-泵固定平台、11-传动链条、12-膜出水口、13-膜出水支管、14-膜组件、15-膜组件固定槽、16-连接固定板、17-膜出水干管、18-齿轮支撑柱、19-膜出水干管出水口、20-电机主动齿轮、21-传动齿轮。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
为了解决振动膜在应用过程中产生的剪切率不均匀的问题，第一方面，本发明提供了一种可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，包括齿轮组、链条和至少一个膜组件，其中，
链条安装于齿轮组上，膜组件通过固定结构安装在链条上；
膜组件的出口管道上设置有流体万向接头。
在一些实施例中，膜组件中的过滤膜与链条之间的夹角为0°-60°，优选为0°-30°，进一步优选为0°-15°，再进一步优选为0°-10°。
过滤膜与链条之间呈一定角度，当膜组件移动时，水会对过滤膜的表面产生一定的剪切分力，该剪切分力的存在可以减少污染物在过滤膜表面的沉积。当过滤膜与链条之间设置为几乎平行时，在同一移动速度下，此时的剪切分力是最大的，所以使得过滤膜的抗污染性能更强。
链条以恒定速度移动时，过滤膜表面的剪切力是均匀的，不会影响过滤的稳定性。
在一些实施例中，每个膜组件的出口处连接有膜出水支管，各个膜出水支管均与膜出水干管连接，膜出水干管的出水口设置所述流体万向接头。
膜出水干管将各个膜出水支管连通，可以承接各个膜出水支管中流出的过滤水，将其汇总后便于统一由水泵外排。
由于膜组件是不断移动的，且还是会随链条转动的，所以在膜出水干管的出水口设置万向接头，以防止管发生扭曲变形，保证过滤的顺利进行。
在一些实施例中，齿轮组至少分为两排，每排齿轮的数量至少为2个，每排齿轮均设置于同一齿轮支撑柱上。
进一步的，两排齿轮上的齿轮一一对应，一一对应的两个齿轮通过链条连接。
进一步的，每排齿轮的数量为1-50，优选为2-50。
更进一步的，齿轮的直径为0.01-10m。
在同一排齿轮上设置多个齿轮，多组齿轮的设置可以保证膜组件的安装数量以及运行的稳定性。
进一步的，膜组件通过连接固定板安装于链条上。
更进一步的，连接固定板垂直于链条设置，且固定在多个链条上。
将连接固定板固定在多个链条上，可以有效提高连接固定板的安装稳定性，进而提高膜组件的运行稳定性。
再进一步的，所述连接固定板上设置有1-100个膜组件固定槽，膜组件安装于膜组件固定槽中。优选的，连接固定板上设置有3-50个膜组件固定槽，进一步优选的，连接固定板上设置有5-25个膜组件固定槽。
采用膜组件固定槽对膜组件进行安装固定，方便膜组件的安装与拆卸。
再进一步的，所述连接固定板为中空的，每个膜组件的膜出水支管设置于连接固定的空腔内。
更进一步的，膜出水干管环绕链条外围设置。
在一些实施例中，齿轮的两侧设置有隔离网。
隔离网的设置可以避免出水管被绞入齿轮之间，有利于保证装置的正常运行。
第二方面，本发明提供一种可有效控制膜污染的控制方法，包括如下步骤：
动力装置通过齿轮带动链条转动，进而带动膜组件移动，使过滤膜表面产生剪切力，减少污染物在过滤膜上的沉积。
在一些实施例中，膜组件的移动速率为0.01-10m/s。
在一些实施例中，在过滤前启动动力装置，使膜组件在过滤前开始移动。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，由可调速电动机1、电动机固定平台1a、过滤池2、主动链条3、齿轮4、隔离网支撑架5、流体万向接头6、转动出水管7、隔离网8、排水管9、泵10、泵固定平台10a、传动链条11、膜出水口12、膜出水支管13、膜组件14、膜组件固定槽15、连接固定板16、膜出水干管17、齿轮支撑柱18、膜出水干管出水口19、电机主动齿轮20、传动齿轮21组成，通过转动传动齿轮带动固定在传动链条上的膜组件，使得膜表面产生稳定的剪切作用，从而能够有效稳定地减少污染物粘附在膜表面，有效地减缓膜污染。可根据需要通过改变传动速率改变膜表面的剪切率。
传动链条11通过连接固定板16与膜组件固定槽15固定在一起，膜组件在膜组件固定槽15中固定，每个连接固定板16上面可同时固定连接1至100个膜组件固定槽15，即，每个连接固定板16上面可同时安装1至100个膜组件，具体如图2所示，可以安装5个膜组件，根据每个连接固定板16上需要安装膜组件的数量和重量确定连接固定板16的长度和传动链条11的数量，传动链条11的数量可设置为1至50条，具体如图2所示，可以为两条链条。
每个连接固定板16可以与一条传动链条11固定在一起，也可同时与多条平行的传动链条11固定在一起。传动链条11与齿轮4紧扣在一起，传动齿轮21一边与齿轮4紧扣，一边通过主动链条3和电机主动齿轮20连接在一起，电机主动齿轮20在可调速电动机1的带动下转动，再通过一系列传动最终带动膜组件14移动，从而在膜表面产生剪切作用。
膜组件14固定在膜组件固定槽15上，本装置可以装填平板膜组件14数量从1至10000个不等，以提高过滤效率和减少占地面积；为减少平板膜之间的相互影响，每两个膜组件14之间的间距应大于0.1cm。该处的膜组件可以为传统的平板膜装置。
齿轮4固定在齿轮支撑柱18上，每个齿轮支撑柱18根据传动链条的数量确定齿轮4的数量，安装数量范围为1至50，每个齿轮支撑柱18上的齿轮4为一组齿轮，为保证本装置的正常运行，至少在装置的前后位置安装两个齿轮支撑柱18用以固定齿轮4，即本装置至少需要两组齿轮4，可根据传动链条11的长度和膜组件数量确定齿轮支撑柱18的数量和每两个齿轮支撑柱18的间离。齿轮支撑柱18的数量为2至50个，即齿轮4的组数为2至50，每两个齿轮支撑柱18之间的距离为0.1至20米。
可根据实际需要对膜装置的移动速度进行调整，通过调节可调速电动机1的转动速度和齿轮4的直径改变膜装置的移动速度，移动速度大小可以根据需要从0.01m/s到10m/s之间调节，齿轮4的直径亦可根据需要从1cm到10m之间调节，从而改变膜组件14的剪切速率。
在装置运行过程中，膜组件14会随传动链条一起转动，为防止转动出水管7卷入齿轮4中，在转动出水管7与齿轮4之间安装隔离网8，隔离网8固定在隔离网支撑架5上。
如图3所示，膜出水口12与膜出水支管13连接，膜出水支管13布于中空的连接固定板16内部与膜出水干管17连接，膜出水干管17在连接固定板16上沿链条方向布置，利用三通将膜出水干管17收尾相接，流体万向接头6一端与膜出水干管出水口19连接，另一端与转动出水管7连接，确保转动出水管7能够随膜组件一起转动。
泵10固定在泵固定平台10a上，泵10吸水口与转动出水管7连接，通过泵7的抽吸完成膜过滤过程，在膜过滤过程中膜组件14随着链条一起作椭圆形运动，在膜表面产生剪切作用，从而有效控制膜污染。
主动链条3与可调速电动机1连接并随之转动，从而带动传动齿轮21和齿轮4的转动，齿轮4会带动传动链条11转动，从而使得膜组件14随之转动。正是由于膜组件的运动才使得膜在过滤时大大地减少了膜污染的速率。
主动链条3与可调速电动机1连接并随之转动，从而带动传动齿轮21和齿轮4的转动，齿轮4会带动传动链条11转动，从而使得膜组件14随之转动。通过改变可调速电动机11的转速和齿轮4的直径调整膜装置14的行进速度，从而改变膜表面的剪切率。膜组件的运动能够在膜表面产生剪切率，一定大小的剪切率在膜过滤时能够减少膜污染的速率。
将本装置固定于过滤池4中，完全浸没膜组件14。在过滤开始前，通过调整电动机的转速，也可以在运行前或运行中根据剪切率需要调节电动机转速。在过滤中，若同时使用多个平板膜组件14过滤，每个连接固定板16并列安放多个平板膜组件14，并联膜组件通过膜出水支管13连接，每个膜出水支管13接入膜出水干管17，然后在泵的抽吸下完成过滤过程。膜出水干管17出水口依靠流体万向接头6与转动出水管7连接，确保转动出水管7能够自由地随膜组件14转动。
在过滤前首先将本装置启动，以减少开始过滤时的膜污染。在膜组件14与泵之间安装一个真空表，通过跨膜压差表征膜的污染情况。当跨膜压差较高时，说明膜受到了严重污染，需要进行清洗。在膜清洗时，将污染膜组件取出进行物理或者化学清洗。最后将清洗过的膜或者新膜重新固定在膜组件固定槽15上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：包括齿轮组、链条和至少一个膜组件，其中，
链条安装于齿轮组上，膜组件通过固定结构安装在链条上；
膜组件的出口管道上设置有流体万向接头。
2.根据权利要求1所述的可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：膜组件中的过滤膜与链条之间的夹角为0°-60°，优选为0°-30°，进一步优选为0°-15°，再进一步优选为0°-10°。
3.根据权利要求1所述的可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：每个膜组件的出口处连接有膜出水支管，各个膜出水支管均与膜出水干管连接，膜出水干管的出水口设置所述流体万向接头。
4.根据权利要求1所述的可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：齿轮组至少分为两排，每排齿轮的数量至少为2个，每排齿轮均设置于同一齿轮支撑柱上。
5.根据权利要求4所述的可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：两排齿轮上的齿轮一一对应，一一对应的两个齿轮通过链条连接；
进一步的，每排齿轮的数量为1-50，优选为2-50。
更进一步的，齿轮的直径为0.01-10m。
6.根据权利要求5所述的可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：膜组件通过连接固定板安装于链条上。
7.根据权利要求6所述的可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：连接固定板垂直于链条设置，且固定在多个链条上；
再进一步的，所述连接固定板上设置有1-100个膜组件固定槽，膜组件安装于膜组件固定槽中；优选的，连接固定板上设置有3-50个膜组件固定槽，进一步优选的，连接固定板上设置有5-25个膜组件固定槽。
8.根据权利要求7所述的可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：所述连接固定板为中空的，每个膜组件的膜出水支管设置于连接固定的空腔内；
更进一步的，膜出水干管环绕链条外围设置。
9.根据权利要求1所述的可有效控制膜污染的移动剪切膜装置，其特征在于：齿轮的两侧设置有隔离网。
10.一种可有效控制膜污染的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
动力装置通过齿轮带动链条转动，进而带动膜组件移动，使过滤膜表面产生剪切力，减少污染物在过滤膜上的沉积；
在一些实施例中，膜组件的移动速率为0.01-10m/s；
在一些实施例中，在过滤前启动动力装置，使膜组件在过滤前开始移动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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