CN113683161A - 膜过滤装置及其运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种膜过滤装置，其包括第一本体及第二本体，其中第一本体包括过滤腔，所述过滤腔内部设置有过滤膜组件，所述过滤膜组件具有集水端口,所述第一本体上开设有分别连通至所述过滤腔的进水口及排水口；第二本体包括净水腔，所述净水腔连通至所述集水端口。本发明设置具有净水腔的第二本体进行净化水的蓄存，当需要反洗时，阻断产水管路并打开第一本体的排水口，驱动净水腔内蓄存的净化水反向通过集水端口进入第一本体的过滤腔，实现对过滤腔内的过滤膜组件的反洗。
Description
技术领域
本发明涉及膜分离技术领域，特别是涉及膜过滤装置及其运行方法。
背景技术
随着原水净化技术的发展，出现了膜分离技术，其广泛应用于食品、医疗以及其它工业领域。在采用膜分离技术净化原水时，由于过滤膜组件的工作环境比较复杂，因此过滤膜组件在净化原水的过程中，过滤膜组件中的过滤膜可能被杂物堵塞，影响净水效率。
现有的去除堵塞过滤膜杂物的方式一般包括两种：第一种是利用产水通道中残留的净化水反向通入过滤膜组件内。这种实施方式比较简单，但是，由于产水通道蓄存的净化水比较少，因此较难完全去除堵塞过滤膜的杂物。第二种是利用排放到外界蓄水箱内蓄存的净化水来冲洗。尽管这种做法也能够实现去除堵塞过滤膜的杂物，但是消耗了蓄水箱内净化水，影响了用户的蓄水使用量。
发明内容
基于此，有必要针对现有的膜过滤装置利用产水通道蓄存的净化水反冲存在的冲洗不彻底，以及利用外界蓄水箱内蓄存的净化水反冲存在的影响用户的蓄水使用量的问题，提供一种膜过滤装置及其运行方法。
一种膜过滤装置，其包括第一本体及第二本体，其中第一本体包括过滤腔，所述过滤腔内部设置有过滤膜组件，所述过滤膜组件具有集水端口,所述第一本体上开设有分别连通至所述过滤腔的进水口及排水口；第二本体包括净水腔，所述净水腔连通至所述集水端口。
上述膜过滤装置，设置具有净水腔的第二本体进行净化水的蓄存，当需要反洗时，阻断产水管路并打开第一本体的排水口，驱动净水腔内蓄存的净化水反向通过集水端口进入第一本体，实现对过滤膜组件的反洗。上述膜过滤装置由于第二本体能够蓄存较多的净化水，因此能够更加全面地冲洗过滤膜组件，相比现有技术中利用产水管内的少量蓄水方案而言，其能够达到更好地去除过滤膜组件上封堵杂物的效果。另外，在清洗过滤膜组件时，利用的是第二本体内蓄存的净化水，未消耗外界蓄水箱内的净化水，因此避免了对用户的净化水使用量产生的影响。
下面对本申请的技术方案作进一步说明：
在其中一个实施例中，所述第二本体开设有进气口，所述进气口连通所述净水腔与外部气源。
在其中一个实施例中，所述第一本体上开设有与所述集水端口连通的出水口，所述出水口连通所述净水腔。
在其中一个实施例中，所述进气口设置有进气阀门。
在其中一个实施例中，所述集水端口上还连接有产水管路，所述产水管路上设置有第一控制阀门；所述第二本体通过连接管路连通至所述第一控制阀门与所述第一本体之间的产水管路，所述连接管路上设置有第二控制阀门。
在其中一个实施例中，所述集水端口通过连接管路连通至所述第二本体的净水腔，所述净水腔连通有产水管路，所述产水管路上设置有第一控制阀门。
在其中一个实施例中，所述第一本体与所述第二本体形成具有内腔的一体件，所述内腔通过隔板分隔成所述过滤腔与所述净水腔，所述净水腔通过产水管路连通至膜过滤装置以外的外部空间，所述产水管路上设置有第一控制阀门。
在其中一个实施例中，所述隔板上开设有通孔，所述集水端口通过所述通孔与所述净水腔连通。
在其中一个实施例中，所述集水端口通过连接管路连通至所述第二本体，所述连接管路上设置有第二控制阀门，所述连接管路上设置有与所述第二控制阀门并联的旁路管线，所述旁路管线上设置有第三控制阀门及反洗泵。
此外，本发明还提供一种采用如上述的膜过滤装置的运行方法，所述运行方法包括过滤步骤及反冲步骤；所述过滤步骤包括原水经所述进水口进入所述过滤腔，经过所述过滤膜组件过滤后的净化水由所述过滤膜组件的集水端口进入所述净水腔；所述反冲步骤包括阻断所述进水口并打开所述排水口，所述净水腔内的净化水经过所述集水端口，反向进入所述过滤膜组件进行反冲，浓水由所述排水口排出。
附图说明
图1为本发明一实施例中的膜过滤装置(上出上进、并联式)的产水过程的结构示意图；
图2为图1中的膜过滤装置(上出上进、并联式)的反洗过程的结构示意图；
图3为图1中的膜过滤装置(上出上进、并联式)的结构示意图；
图4为本发明一实施例中的膜过滤装置(上出上进、串联式)的结构示意图；
图5为本发明一实施例中的膜过滤装置(上出下进、并联式)的结构示意图；
图6为本发明一实施例中的膜过滤装置(上出下进、串联式)的结构示意图；
图7为本发明一实施例中的膜过滤装置(下出上进、并联式)的结构示意图；
图8为本发明一实施例中的膜过滤装置(下出上进、串联式)的结构示意图；
图9为本发明一实施例中的膜过滤装置(下出下进、并联式)的结构示意图；
图10为本发明一实施例中的膜过滤装置(下出下进、串联式)的结构示意图；
图11为本发明一实施例中的膜过滤装置(净水腔位于过滤腔的上部)的结构示意图；
图12为本发明一实施例中的膜过滤装置(净水腔位于过滤腔的下部)的结构示意图；
图13为本发明一实施例中的膜过滤装置(净水腔位于过滤腔的侧部)的结构示意图；
图14为本发明一实施例中的膜过滤装置(上出上进、并设置反洗泵)的结构示意图。
附图标记：
10、膜过滤装置；100、第一本体；110、过滤腔；111、过滤膜组件；1111、集水端口；120、进水口；130、排水口；140、出水口；200、第二本体；210、净水腔；220、进气口；221、进气阀门；300、产水管路；310、第一控制阀门；400、连接管路；410、第二控制阀门；420、旁路管线；421、第三控制阀门；422、反洗泵；500、隔板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
参见图1-图3，本发明一实施例提供了的一种膜过滤装置10，包括第一本体100及第二本体200，第一本体100及第二本体200可以是如图1所示的罐体，也可以设置为其他形状的箱体等能够承压的容器。其中第一本体100用于原水的过滤及净化，其内部设有过滤腔110，其上开设有连通至过滤腔110的进水口120、排水口130及出水口140，待过滤的原水通过进水口120进入过滤腔110。过滤腔110内部设置有过滤膜组件111，过滤膜组件111利用跨膜压差的选择透过性对进入过滤腔110的原水进行两相分离，得到净化水。过滤膜组件111的结构形式不限，可以是中空纤维式、平板式、或折叠式。其类型也不作限制，可以是超滤膜或微滤膜。过滤膜组件111具有集水端口1111，集水端口1111通过产水管路300连通至膜过滤装置10以外的外部空间，例如净化水箱或其他下游设备(图中未示出)。产水管路300上设置有用于控制产水管路300通断/流量的第一控制阀门310。经过滤膜组件111过滤后的净化水由集水端口1111经产水管路300排放到外部空间。由于原水的一些杂物可能覆盖封堵过滤膜组件111的进水侧的表面，从而影响过滤膜组件111的净水效率，因此需要通过反向冲洗来去除这些杂物。
第二本体200内部配置有净水腔210，净水腔210连通至集水端口1111，如此，至少一部分经过滤膜组件111过滤后的净化水能够经过集水端口1111进入净水腔210，并在净水腔210内部蓄存。
上述膜过滤装置10，为了解决现有的膜过滤装置利用产水通道蓄存的净化水反冲存在的冲洗不彻底，以及利用外界蓄水箱内蓄存的净化水反冲存在的影响用户的蓄水使用量的问题，设置配置有净水腔210的第二本体200进行净化水的蓄存，利用净水腔210中蓄存的净化水反向通过集水端口1111流入第一本体100的过滤腔110，进而实现对过滤膜组件111的反洗。上述膜过滤装置10由于第二本体200能够蓄存较多的净化水，因此能够更加全面地冲洗过滤膜组件111，相比现有技术中利用产水管内的少量蓄水方案而言，其能够达到更好的去除过滤膜组件111上封堵杂物的效果。其次，在清洗过滤膜组件111时，利用的是第二本体200内蓄存的净化水，未消耗外界蓄水箱内的净化水，因此避免了对用户的净化水使用量产生的影响。
具体参见图2，在本实施例中，第二本体200开设有进气口220，进气口220连通至外部气源。进气口220设置有进气阀门221，用于控制外部气源的通断/流量，外部气源提供高压气流，用以将第二本体200的净水腔210内部蓄存的净化水反向经集水端口1111压入过滤膜组件111内。将外部气源由进气口220通入第二本体200，将内部蓄存的净化水通过集水端口1111再经由过滤膜组件111后反向压入第一本体100的过滤腔110，对过滤膜组件111进行反向冲洗，反向冲洗掉封堵在过滤膜组件111内部的过滤膜表面的杂物，冲洗过后的浓水经开设于第一本体100、且连通至过滤腔110的排水口130排出。上述膜过滤装置10在第二本体200开设有进气口220，不仅在反向冲洗阶段可以通入高压气流，净化水内含有的气体也能够通过进气口220排出。
继续参见图3，在一些实施例中，第二本体200通过连接管路400连通至第一控制阀门310与第一本体100之间的产水管路300，连接管路400上设置有第二控制阀门410。上述膜过滤装置10，第一本体100及第二本体200相互并联式设置，如此设置由过滤膜组件111过滤后的净化水通过第一本体100的出水口140分为两路，一路净化水由集水端口1111进入连接管路400，连接管路400上的第二控制阀门410开启，净化水由连接管路400进入第二本体200的净水腔210内蓄存。当净水腔210充满净化水或所充入的净化水满足需求时，控制连接管路400上靠近第二本体200的入口处的第二控制阀门410自动关闭。另一路净化水由产水管路300直接排放到膜过滤装置10以外的外部空间，例如净化水箱。当需要反洗过滤膜组件111时，关闭设置于产水管路300的第一控制阀门310，打开连接管路400上的第二控制阀门410，并使得开设于第一本体100上的排水口130处于畅通状态。然后打开设置于进气口220的进气阀门221，向第二本体200的进气口220通入高压气流，将第二本体200内蓄存的净化水通过连接管路400压入到第一本体100内的过滤膜组件111上。经过高压压入到过滤膜组件111内的净化水反向冲洗过滤膜，能够较好地去除封堵过滤膜的杂物。相较于利用反冲泵送进行抽吸反向冲洗的方式，本实施例利用高压气流的压力下压净水腔210内蓄存的水流，避免了因反冲泵故障等因素而影响反向冲洗的可能。
需要说明的是，图4-图10中第一本体100及第二本体200内部的结构与图1及图2中所示第一本体100及第二本体200内部的结构相同。
结合参见图1及图4，在一实施例中，集水端口1111通过连接管路400连通至第二本体200的净水腔210，第二本体200通过产水管路300连通至膜过滤装置10以外的外部空间，产水管路300上设置有第一控制阀门310。上述膜过滤装置10，第一本体100及第二本体200相互串联式设置，原水通过第一本体100的进水口120进入到第一本体100的过滤腔110内，经由过滤膜组件111净化后的净化水从第一本体100的出水口140流出，通过连接管路400进入到第二本体200的净水腔(图中未示出)，然后由第二本体200进入产水管路300排放到外界空间。通过上述过程能够实现上述膜过滤装置10的净水功能。当需要反洗时，关闭第一控制阀门310、阻断产水管路300，打开第一本体100的排水口130。然后打开进气阀门221向进气口220冲入高压气流，此时高压气流能够将第二本体200的净水腔内蓄存的净化水通过连接管路400和出水口140压入到过滤膜组件111内。利用高压气流的压力驱动净化水冲击产生的压差反向冲洗掉封堵在过滤膜表面的杂物。
参见图1-图10，在一些实施例中，第一本体100上开设有与集水端口1111连通的出水口140，出水口140连通至净水腔210。如此设置，经过过滤膜组件111净化后的原水能够通过集水端口1111集中后，排放到与之连通的第一本体100的出水口140内，进而由出水口140排出。
本发明中出水口140在第一本体100上的开设位置不限，只需要和集水端口1111连通即可。具体地，参见图1-图6，在一些实施例中，出水口140设置于沿第一本体100的高度方向的顶部，即净化水由第一本体100的上部排出。亦或者参见图7-图10，在一些实施例中，出水口140设置于沿第一本体100的高度方向的底部，即净化水由第一本体100的底部排出。
参见图1-图4，图7及图8，在一些实施例中，连接管路400连通至第二本体200的上部，净化水从第二本体200的上部进入净水腔210。对比参见图5、图6、图9及图10，在一些实施例中，连接管路400连通至第二本体200的下部，净化水从第二本体200的下部进入净水腔210。需要说明的是，连接管路400也可以连通至第二本体200的其他位置。
继续参见图11-图13，在一些实施例中，第一本体100与第二本体200形成具有内腔的一体件，内腔通过隔板500分隔成过滤腔110与净水腔210，所述净水腔210通过产水管路300连通至膜过滤装置以外的外部空间，产水管路300上设置有第一控制阀门310。具体设置时，在一实施例中，隔板500上开设有通孔(图中未示出)，集水端口1111通过通孔与净水腔210连通。上述膜过滤装置10，原水通过第一本体100的进水口120进入到第一本体100的过滤腔110内，经由过滤膜组件111净化的净化水在集水端口1111集中后，通过与集水端口1111流入第二本体200的净水腔210内，然后通过连通至净水腔210的产水管路300排放到外界空间，通过上述过程能够实现净水装置的净水功能。当需要反洗时，此时通过关闭第一控制阀门310，并打开排水口130。然后打开进气阀门221向进气口220冲入高压气流，此时高压气流能够将净水腔210内蓄存的净化水通过集水端口1111压入到与之连通的过滤膜组件111内。利用高压气流的压力驱动净化水冲击产生的压差反向冲洗掉封堵在过滤膜表面的杂物。
上述膜过滤装置10，相较于第一本体100与第二本体200独立设置，一体式的设置方式，提高了装置的集成度，减少了实现相同功能的设备数量。避免了在第一本体100与第二本体200之间布设管路，因此减小了管路出现堵塞等问题的可能性。另外，过滤腔110与净水腔210之间不再以设置管路的方式连通，而是同时设置于一个罐体(一体式设置的第一本体100与第二本体200)内部，通过隔板500分隔，并将净水腔210与集水端口1111连通。如此缩短了原水/净化水的流通路径，提高了装置在净水腔210内部蓄存净化水的效率，以及蓄存的净化水反向流入集水端口1111的效率，进而提高了装置的运行效率。
需要说明的是，本体100与第二本体200的相对位置关系不限。具体参见图11，在一实施例中，第二本体200一体式设置于第一本体100的顶部，如此设置净水腔210位于过滤腔110的上部。参见图12，在一实施例中，第二本体200一体式设置于第一本体100的底部。亦或者，如图13所示，在一实施例中，第二本体200一体式设置于第一本体100的侧部。
参见图14，在一些实施例中，集水端口1111通过连接管路400连通至第二本体200的净水腔210，连接管路400上设置有第二控制阀门410，连接管路400上设置有与第二控制阀门410并联的旁路管线420，旁路管线420上设置有第三控制阀门421及反洗泵422。当需要反洗时，关闭产水管路300上设置的第一控制阀门310和连接管路400的第二控制阀门410，并打开旁路管线420上靠近反洗泵422处的第三控制阀门421和第一本体100的排水口130。然后开启反洗泵422，此时反洗泵422能够将第二本体200内蓄存的净化水通过旁路管线420和第一本体100的出水口140压入到过滤膜组件111内。利用高压水流的压力驱动净化水冲击产生的压差反向冲洗掉封堵在过滤膜表面的杂物。上述膜过滤装置10，利用反洗泵422代替高压气流驱动净化水反向冲洗过滤膜组件111的过滤膜表面的杂物。上述膜过滤装置10在连接管路400上设置第二控制阀门410，且设置与第二控制阀门410并联的旁路管线420。当向净水腔210内部蓄存净化水时，利用连接管路400提供净化水通道，当进行反向冲洗时，利用旁路管线420进行反向冲洗，如此不需要额外设置反冲管路，提高了管路布设的集成度，有利于装置的小型化。
此外，本发明还提供一种采用如上述的膜过滤装置10的运行方法，运行方法包括过滤步骤及反冲步骤；过滤步骤包括原水经进水口120进入过滤腔110，经过过滤膜组件111过滤后的净化水由过滤膜组件111的集水端口1111进入净水腔210；反冲步骤包括阻断进水口120并打开排水口130，净水腔210内的净化水经过集水端口1111，反向进入过滤膜组件111进行反冲，浓水由排水口130排出。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种膜过滤装置，其特征在于，所述膜过滤装置包括：
第一本体，包括过滤腔，所述过滤腔内部设置有过滤膜组件，所述过滤膜组件具有集水端口,所述第一本体上开设有分别连通至所述过滤腔的进水口及排水口；
第二本体，包括净水腔，所述净水腔连通至所述集水端口。
2.根据权利要求1所述的膜过滤装置，其特征在于，所述第二本体开设有进气口，所述进气口连通所述净水腔与外部气源。
3.根据权利要求2所述的膜过滤装置，其特征在于，所述第一本体上开设有与所述集水端口连通的出水口，所述出水口连通所述净水腔。
4.根据权利要求2所述的膜过滤装置，其特征在于，所述进气口设置有进气阀门。
5.根据权利要求2-4任一项所述的膜过滤装置，其特征在于，
所述集水端口上还连接有产水管路，所述产水管路上设置有第一控制阀门；所述第二本体通过连接管路连通至所述第一控制阀门与所述第一本体之间的产水管路，所述连接管路上设置有第二控制阀门。
6.根据权利要求2-4任一项所述的膜过滤装置，其特征在于，所述集水端口通过连接管路连通至所述第二本体的净水腔，所述净水腔连通有产水管路，所述产水管路上设置有第一控制阀门。
7.根据权利要求2-4任一项所述的膜过滤装置，其特征在于，所述第一本体与所述第二本体形成具有内腔的一体件，所述内腔通过隔板分隔成所述过滤腔与所述净水腔，所述净水腔通过产水管路连通至膜过滤装置以外的外部空间，所述产水管路上设置有第一控制阀门。
8.根据权利要求7所述的膜过滤装置，其特征在于，所述隔板上开设有通孔，所述集水端口通过所述通孔与所述净水腔连通。
9.根据权利要求1所述的膜过滤装置，其特征在于，所述集水端口通过连接管路连通至所述第二本体，所述连接管路上设置有第二控制阀门，所述连接管路上设置有与所述第二控制阀门并联的旁路管线，所述旁路管线上设置有第三控制阀门及反洗泵。
10.如权利要求1所述的一种膜过滤装置的运行方法，其特征在于：所述运行方法包括过滤步骤及反冲步骤；
所述过滤步骤包括原水经所述进水口进入所述过滤腔，经过所述过滤膜组件过滤后的净化水由所述过滤膜组件的集水端口进入所述净水腔；
所述反冲步骤包括阻断所述进水口并打开所述排水口，所述净水腔内的净化水经过所述集水端口，反向进入所述过滤膜组件进行反冲，浓水由所述排水口排出。
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