CN116986677B - 基于超低压纳滤膜的污水处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水或废水处理技术领域，具体为一种基于超低压纳滤膜的污水处理设备，包括设备支架、连接管路和超滤模组；超滤模组包括并联的多个过滤器，过滤器包括外壳以及位于外壳内的超低压纳滤膜滤芯，外壳上设置净水排出管、污水排出管和原水进入管，原水进入管、净水排出管和污水排出管分别与原水进入支路、净水排出支路和污水排出支路相连；外壳内设置有连接座，超低压纳滤膜滤芯与连接座装配连接，超低压纳滤膜滤芯的进水端位于原水进水管的上方，超低压纳滤膜滤芯的出水端与净水排出管相连。本发明基于超低压纳滤膜的污水处理设备，通过对超低压纳滤膜滤芯上的粘附物进行自动清理。

Description

基于超低压纳滤膜的污水处理设备

技术领域

本发明涉及污水或废水处理技术领域，具体为一种基于超低压纳滤膜的污水处理设备。

背景技术

超低压纳滤（DF）技术是一种纳米级薄膜分离技术，滤芯的核心部件为中空纤维膜丝和带孔的中空管，中空纤维膜丝包覆在中空管的外侧，超滤过程是以中空纤维膜丝为过滤介质，以膜丝内外压差为驱动力，按一定的过滤孔径对溶液中不同物理直径大小的物质进行分离的过程，以达到对溶液净化、分离、提纯、浓缩的目的，净化后的水从中空管排出。适用于污水处理、工业废水回收等领域，也可用于纯净水设备的前置预处理。

为了加速水处理效率，一个基于超低压纳滤膜的污水处理设备采用多个过滤单元组合使用，多个过滤单元并联在进水管和出水管之间，外接送水管与设备连接后，原水进入过滤单元的外壳与超低压纳滤膜滤芯之间，水质穿过超低压纳滤膜丝表面后进入的滤孔，其内部含有的杂质细菌残留在超低压纳滤膜的外侧，过滤后的水质通过超低压纳滤膜内的管道输送至外部，超低压纳滤膜长时间使用，其表面粘附大量杂质，使得超低压纳滤膜表面的滤孔阻塞，进而影响其对水质的过滤效率，因此需要定期对其进行拆卸清理，清理作业需要设备停机且耗费大量的时间和人力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于超低压纳滤膜的污水处理设备，可对滤芯自动清洁。

本发明提供如下技术方案：基于超低压纳滤膜的污水处理设备，包括设备支架、连接管路和超滤模组；所述设备支架上设置泵箱；所述连接管路包括原水进入支路、净水排出支路和污水排出支路；所述超滤模组包括并联的多个过滤器，过滤器包括外壳以及位于外壳内的超低压纳滤膜滤芯，外壳上设置净水排出管、污水排出管和原水进入管，原水进入管、净水排出管和污水排出管分别与原水进入支路、净水排出支路和污水排出支路相连；外壳内设置有连接座，超低压纳滤膜滤芯与连接座装配连接，超低压纳滤膜滤芯的进水端位于原水进水管的上方，超低压纳滤膜滤芯的出水端与净水排出管相连；所述的基于超低压纳滤膜的污水处理设备还包括滤芯清洁机构，所述滤芯清洁机构包括位于外壳外侧的驱动电机以及位于外壳内的旋转杆、传动丝杆和清洁组件，驱动电机位于外壳的外侧，驱动电机的输出轴传动连接有驱动轴，驱动轴的上端伸入外壳内后与水平布置的旋转杆的中部固定连接，旋转杆的左右两端均通过轴承转动连接有传动丝杠，传动丝杆的外侧螺纹连接升降套筒；清洁组件为多套，多套清洁组件沿周向均匀分布在升降套筒的外侧，清洁组件包括伸缩柱、清洁部件和弹簧，伸缩柱的内端与升降套筒铰接，伸缩柱的外端与清洁部件固定连接，弹簧套设在伸缩柱的外侧，弹簧两端分别与升降套筒和清洁部件相抵，超低压纳滤膜滤芯位于清洁部件的周向旋转半径内。

进一步地，所述清洁部件为弧形的敲击板，敲击板的边缘圆弧过渡处理。

进一步地，所述清洁部件为毛刷，毛刷周向转动时，毛刷外端的刷毛与超低压纳滤膜滤芯和外壳内壁接触。

进一步地，所述净水排出管位于外壳的顶部，污水排出管和原水进入管位于外壳的侧部，驱动电机位于外壳的底部外侧，旋转杆位于外壳的下部；传动丝杆的下端同轴固定有齿轮一、上端传动连接齿轮二，外壳的下部设有内齿环、上部设置外齿环，齿轮一与内齿环啮合连接，齿轮二与外齿环啮合连接，齿轮二的下端面设置导向杆，导向杆的下端贯穿升降套筒，导向杆与升降套筒滑动连接，当驱动电机带动旋转杆顺时针转动时，在齿轮一和内齿环啮合作用下，传动丝杆逆时针转动，在齿轮二与外齿环的啮合传动下，导向杆带动升降套筒顺时针转动，升降套筒在传动丝杆的位置发生改变。

进一步地，所述净水排出管、污水排出管和原水进入管均位于外壳的侧部，驱动电机位于外壳的顶部外侧，旋转杆位于外壳的上部；传动丝杆的上端同轴固定有齿轮一、下端转动连接齿轮二，外壳的上部设有内齿环、下部设置外齿环，齿轮一与内齿环啮合连接，齿轮二与外齿环啮合连接，齿轮二的上端面设置导向杆，导向杆的下端贯穿升降套筒，导向杆与升降套筒滑动连接，当驱动电机带动旋转杆顺时针转动时，在齿轮一和内齿环啮合作用下，传动丝杆逆时针转动，在齿轮二与外齿环的啮合传动下，导向杆带动升降套筒顺时针转动，升降套筒在传动丝杆的位置发生改变。

进一步的，所述原水进入管、净水排出管和污水排出管上均设置控制阀。

进一步地，所述驱动轴与外壳之间设置密封组件，驱动轴的外周设置第一密封组件容纳槽，外壳下端内侧向上凸起形成空心的支撑部件，驱动轴与支撑部件插接配合，支撑部件的内壁设置第二密封组件容纳槽，密封组件包括支撑环和橡胶密封圈，支撑环的内壁位于第一密封组件容纳槽内，支撑环的外壁设置两组密封唇，密封唇均上倾斜延伸，位于上部的密封唇为三个，位于下部的密封唇为两个，密封唇的高度自支撑环的中心向两侧依次递增，位于上部的三个密封唇中的外侧两个密封唇的高度差大于内侧两个密封唇的高度差；支撑环两个侧壁均设置装配槽，橡胶密封圈为两个，分别位于装配槽内，橡胶密封圈的直径大于装配槽的深度。

进一步地，所述支撑环内设置两个补偿缝，两个补偿缝均位于两个装配槽之间，补偿缝为弧形结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明公开的基于超低压纳滤膜的污水处理设备，通过并联设置多个过滤器，每个过滤器均可独立处理原水中的杂质，从而提升出水效率。

2. 本发明公开的基于超低压纳滤膜的污水处理设备，增设滤芯清洁机构，当敲击板周向旋转时，清洁组件围绕超低压纳滤膜滤芯四周公转，对其进行振动式敲击，从而使得滤芯表面粘附的杂质通过振动分离，提升滤芯的使用周期。

另外，清洁机构除驱动电机、外齿环、内齿环以外的其他部件动态转动，可搅动滤芯与外壳之间的水，便于沉淀在外壳底部或者附着在外壳内壁的杂质与外壳分离，提升外壳内壁的洁净度。

特别重要的是，本发明中对敲击板旋转的传动组件进一步深入设计，当驱动电机通过驱动轴带动旋转杆顺时针周向转动时，传动丝杆在齿轮一和内齿环啮合作用下进行逆时针自转，导向杆和升降套筒在齿轮二与外齿环的啮合作用下进行顺时针自转，可将升降套筒和传动丝杆之间的螺纹传动速度提升一倍，即清洁组件自转的速度提升一倍，清洁效率得以大幅度提升。

3. 由于驱动电机工作状态下，存在微振，如何确保驱动轴与外壳之间的密封性能良好是保障设备安全运行的重要关节，本发明对两者之间的密封组件进行定制化设计，该密封组件的橡胶密封圈为两个，分别嵌入在支撑环的两侧壁内，支撑环的内壁与驱动轴接触式密封，支撑环外壁的密封唇与外壳的支撑部件接触，多个密封唇形成多道密封效果。

在密封组件装配到位后，最外侧的密封唇向内挤压橡胶密封圈，此处的形变量做大，因此，需将外侧的密封唇的高度加高，得以保证密封组件装配后，多个密封唇均与支撑部件相接触；具体到上部的三个密封唇中的高度设计，外侧两个密封唇的高度差大于内侧两个密封唇的高度差。

由于橡胶密封圈具有形变，在驱动电机传递的微振影响下，其形变也会发生动态变化，为了弥补橡胶密封圈的动态形变，本发明在支撑环内设置两个弧形的补偿缝，此时的支撑环中沟槽底部与补偿缝之间的材质为柔性材质，补偿缝用于补偿橡胶密封圈的一部分形变量，弧形设计与橡胶密封圈的压力传递面相适配。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明过滤器的局部剖视图；

图3为图2中标号A处的放大图；

图4为图2中标号B处的放大图；

图5为本发明过滤器沿轴线所处平面的剖视图；

图6为图5中标号C处的放大图；

图7为本发明密封组件的截面图。

图中：10-设备支架,11-泵箱,12-操作面板,21-原水进入支路,22-净水排出支路,23-污水排出支路,30-过滤器,31-外壳, 311-内齿环,312-外齿环, 313-支撑部件，32-超低压纳滤膜滤芯,33-净水排出管,34-污水排出管,35-原水进入管,41-驱动电机,42-旋转杆,43-传动丝杆,44-驱动轴,46-升降套筒,47-伸缩柱,48-清洁部件,49-弹簧,431-齿轮一,432-齿轮二,433-导向杆,441-支撑环,442-橡胶密封圈,443-密封唇,444-补偿缝。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本实施例提供一种基于超低压纳滤膜的污水处理设备，包括设备支架10、连接管路、超滤模组和滤芯清洁机构。

设备支架10上设置泵箱11，泵箱11内设置原水进入水泵、净水排出水泵和污水排出水泵（图未示），泵箱外设置操作面板12。

连接管路包括原水进入支路21、净水排出支路22和污水排出支路23。

超滤模组包括并联的多个过滤器30，过滤器30包括外壳31以及位于外壳31内的超低压纳滤膜滤芯32，外壳31上设置净水排出管33、污水排出管34和原水进入管35，原水进入管35、净水排出管33和污水排出管34上均设置控制阀，原水进入管35、净水排出管33和污水排出管34分别与原水进入支路21、净水排出支路22和污水排出支路23相连；外壳31内设置有连接座（图未示），超低压纳滤膜滤芯32与连接座装配连接，超低压纳滤膜滤芯32的进水端位于原水进水管35的上方，超低压纳滤膜滤芯32的出水端与净水排出管33相连。

滤芯清洁机构包括位于外壳外侧的驱动电机41以及位于外壳31内的旋转杆42、传动丝杆43和清洁组件，本实施例中的驱动电机41位于外壳31的底部外侧，旋转杆42位于外壳31的下部，驱动电机41的输出轴传动连接有驱动轴44，驱动轴44的上端伸入外壳31内后与水平布置的旋转杆42的中部固定连接，旋转杆42的左右两端均通过轴承转动连接有传动丝杠43，旋转杆42也可以设计为轴对称的其他形状，如米字型等，传动丝杆43的外侧螺纹连接升降套筒46；本实施例的清洁组件为三套，三套清洁组件沿周向均匀分布在升降套筒46的外侧，清洁组件包括伸缩柱47、清洁部件48和弹簧49，伸缩柱47的内端与升降套筒46铰接，使得伸缩柱47可在水平方向自由摆动一定角度（10°-30°），伸缩柱47的外端与清洁部件48固定连接，弹簧49套设在伸缩柱47的外侧，弹簧49两端分别与升降套筒46和清洁部件48相抵，超低压纳滤膜滤芯32位于清洁部件48的周向旋转半径内。本实施例中的清洁部件48采用弧形的敲击板，敲击板的边缘圆弧过渡处理。需指出的是，清洁部件也可采用毛刷，毛刷周向转动时，毛刷外端的刷毛与超低压纳滤膜滤芯32的外侧和外壳31内壁接触。

本实施例中，净水排出管33位于外壳31的顶部，污水排出管34和原水进入管35位于外壳31的侧部；传动丝杆43的下端同轴固定有齿轮一431、上端传动连接齿轮二432，外壳31的下部固定设置有内齿环311、上部固定设置有外齿环312，齿轮一431与内齿环311啮合连接，齿轮二432与外齿环312啮合连接，齿轮二432的下端面设置导向杆433，导向杆433的下端贯穿升降套筒46，导向杆433与升降套筒46滑动连接，当驱动电机41带动旋转杆42顺时针转动时，在齿轮一431和内齿环311啮合作用下，传动丝杆43逆时针转动，在齿轮二432与外齿环312的啮合传动下，导向杆433带动升降套筒46顺时针转动，升降套筒46在传动丝杆43的位置发生改变。

驱动轴44与外壳31之间设置密封组件，驱动轴44的外周设置第一密封组件容纳槽，外壳31下端内侧向上凸起形成空心的支撑部件313，驱动轴44与支撑部件313插接配合，支撑部件313的内壁设置第二密封组件容纳槽，密封组件包括支撑环441和橡胶密封圈442，支撑环441的内壁位于第一密封组件容纳槽内，支撑环441的外壁设置两组密封唇443，密封唇443均朝上的倾斜延伸，位于上部的密封唇443为三个，位于下部的密封唇443为两个，密封唇443的高度自支撑环441的中心向两侧依次递增，位于上部的三个密封唇中的外侧两个密封唇的高度差a大于内侧两个密封唇的高度差b；支撑环441两个侧壁均设置装配槽，橡胶密封圈442为两个，分别位于装配槽内，橡胶密封圈442的直径大于装配槽的深度。支撑环441内设置两个补偿缝444，两个补偿缝444均位于两个装配槽之间，补偿缝444为弧形结构。

作为本发明的另一中实施例方式，净水排出管、污水排出管和原水进入管均位于外壳的侧部，驱动电机位于外壳的顶部外侧，旋转杆位于外壳的上部；传动丝杆的上端同轴固定有齿轮一、下端转动连接齿轮二，外壳的上部设有内齿环、下部设置外齿环，齿轮一与内齿环啮合连接，齿轮二与外齿环啮合连接，齿轮二的上端面设置导向杆，导向杆的下端贯穿升降套筒，导向杆与升降套筒滑动连接，当驱动电机带动旋转杆顺时针转动时，在齿轮一和内齿环啮合作用下，传动丝杆逆时针转动，在齿轮二与外齿环的啮合传动下，导向杆带动升降套筒顺时针转动，升降套筒在传动丝杆的位置发生改变。该结构设计与前述的原理类似，不同的是，清洁组件的上下位置颠倒布置。相对于前一种实施例方式而言，对驱动轴与外壳之间的密封性能要求低。

本实施例中基于超低压纳滤膜的污水处理设备的工作原理为：

待处理的水由原水进入支路21进入过滤器内，经过滤后的水从净水排出支路22排出，过滤产生的含有杂质的污水由污水排出支路23排出，该过程为现有，故未赘述。

针对滤芯清洁过程，描述如下：滤芯使用一段时间后，其表层附着大量杂质，影响过滤效率，当需要清洁滤芯时，清洁水同时从原水进入管35、净水排出管33进水，从污水排出管34排出，该过程中，驱动电机41正转翻转交替工作，通过驱动轴44带动旋转杆42在滤芯的外侧周向转动，旋转杆42转动的同时，带动升降套筒46外侧的清洁组件转动，清洁部件48对其旋转半径上的滤芯进行敲击或清扫，辅助加快杂质从滤芯上的分离效率，同时搅动外壳内的污水，将外壳内底和内壁上的附着杂质冲刷排出。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.基于超低压纳滤膜的污水处理设备，包括设备支架、连接管路和超滤模组；所述设备支架上设置泵箱；所述连接管路包括原水进入支路、净水排出支路和污水排出支路；所述超滤模组包括并联的多个过滤器，过滤器包括外壳以及位于外壳内的超低压纳滤膜滤芯，外壳上设置净水排出管、污水排出管和原水进入管，原水进入管、净水排出管和污水排出管分别与原水进入支路、净水排出支路和污水排出支路相连；外壳内设置有连接座，超低压纳滤膜滤芯与连接座装配连接，超低压纳滤膜滤芯的进水端位于原水进水管的上方，超低压纳滤膜滤芯的出水端与净水排出管相连；所述的基于超低压纳滤膜的污水处理设备还包括滤芯清洁机构，所述滤芯清洁机构包括位于外壳外侧的驱动电机以及位于外壳内的旋转杆、传动丝杆和清洁组件，驱动电机位于外壳的外侧，驱动电机的输出轴传动连接有驱动轴，驱动轴的上端伸入外壳内后与水平布置的旋转杆的中部固定连接，旋转杆的左右两端均通过轴承转动连接有传动丝杠，传动丝杆的外侧螺纹连接升降套筒；清洁组件为多套，多套清洁组件沿周向均匀分布在升降套筒的外侧，清洁组件包括伸缩柱、清洁部件和弹簧，伸缩柱的内端与升降套筒铰接，伸缩柱的外端与清洁部件固定连接，弹簧套设在伸缩柱的外侧，弹簧两端分别与升降套筒和清洁部件相抵，超低压纳滤膜滤芯位于清洁部件的周向旋转半径内；其特征在于：

所述驱动轴与外壳之间设置密封组件，驱动轴的外周设置第一密封组件容纳槽，外壳下端内侧向上凸起形成空心的支撑部件，驱动轴与支撑部件插接配合，支撑部件的内壁设置第二密封组件容纳槽，密封组件包括支撑环和橡胶密封圈，支撑环的内壁位于第一密封组件容纳槽内，支撑环的外壁设置两组密封唇，密封唇均上倾斜延伸，位于上部的密封唇为三个，位于下部的密封唇为两个，密封唇的高度自支撑环的中心向两侧依次递增，位于上部的三个密封唇中的外侧两个密封唇的高度差大于内侧两个密封唇的高度差；支撑环两个侧壁均设置装配槽，橡胶密封圈为两个，分别位于装配槽内，橡胶密封圈的直径大于装配槽的深度，所述支撑环内设置两个补偿缝，两个补偿缝均位于两个装配槽之间，补偿缝为弧形结构。

2.根据权利要求1所述的基于超低压纳滤膜的污水处理设备，其特征在于：所述清洁部件为弧形的敲击板，敲击板的边缘圆弧过渡处理。

3.根据权利要求1所述的基于超低压纳滤膜的污水处理设备，其特征在于：所述清洁部件为毛刷，毛刷周向转动时，毛刷外端的刷毛与超低压纳滤膜滤芯和外壳内壁接触。

4.根据权利要求1所述的基于超低压纳滤膜的污水处理设备，其特征在于：所述净水排出管位于外壳的顶部，污水排出管和原水进入管位于外壳的侧部，驱动电机位于外壳的底部外侧，旋转杆位于外壳的下部；传动丝杆的下端同轴固定有齿轮一、上端传动连接齿轮二，外壳的下部设有内齿环、上部设置外齿环，齿轮一与内齿环啮合连接，齿轮二与外齿环啮合连接，齿轮二的下端面设置导向杆，导向杆的下端贯穿升降套筒，导向杆与升降套筒滑动连接，当驱动电机带动旋转杆顺时针转动时，在齿轮一和内齿环啮合作用下，传动丝杆逆时针转动，在齿轮二与外齿环的啮合传动下，导向杆带动升降套筒顺时针转动，升降套筒在传动丝杆的位置发生改变。

5.根据权利要求1所述的基于超低压纳滤膜的污水处理设备，其特征在于：所述净水排出管、污水排出管和原水进入管均位于外壳的侧部，驱动电机位于外壳的顶部外侧，旋转杆位于外壳的上部；传动丝杆的上端同轴固定有齿轮一、下端转动连接齿轮二，外壳的上部设有内齿环、下部设置外齿环，齿轮一与内齿环啮合连接，齿轮二与外齿环啮合连接，齿轮二的上端面设置导向杆，导向杆的下端贯穿升降套筒，导向杆与升降套筒滑动连接，当驱动电机带动旋转杆顺时针转动时，在齿轮一和内齿环啮合作用下，传动丝杆逆时针转动，在齿轮二与外齿环的啮合传动下，导向杆带动升降套筒顺时针转动，升降套筒在传动丝杆的位置发生改变。

6.根据权利要求1所述的基于超低压纳滤膜的污水处理设备，其特征在于：所述原水进入管、净水排出管和污水排出管上均设置控制阀。