CN117046305B - 一种ptfe膜盐水过滤系统及过滤方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盐水过滤技术领域，尤其涉及PTFE膜盐水过滤系统及过滤方法，包括过滤器、反冲洗水箱、PTFE膜过滤芯和阀门组件，进行实时监控和调节PTFE膜过滤芯的状态，过滤时，粗盐水从进料口进入，依次经过第二容纳空间、PTFE膜过滤芯，从出料口排出精盐水；清洗时，部分精盐水进入反冲洗水箱，依次从出水口、反冲洗口、第一容纳空间、PTFE膜过滤芯，从排污口排出，最后通入清水对过滤器进行冲洗，从而实现对PTFE膜过滤芯的冲洗，通过PTFE膜盐水过滤方法的控制，能根据过滤膜的状态实时调整参数，增加了PTFE膜过滤芯的使用寿命，提高了过滤器的过滤效果和过滤效率，保证了PTFE膜盐水过滤系统的稳定运行。

Description

一种PTFE膜盐水过滤系统及过滤方法

技术领域

本发明涉及盐水过滤技术领域，尤其涉及PTFE膜盐水过滤系统及过滤方法。

背景技术

PTFE膜是以聚四氟乙烯为原料，采用特殊工艺，经压延、挤出、双向拉伸等方法制成的微孔性薄膜，分为服装膜、蒲微防水膜、过滤膜、净化膜。具有空隙率高、阻值低、膜孔径小等优点，该膜所制成的产品过滤效率高，近于零排放；运行阻力低，过滤速度快；使用寿命长，可重复使用，从而降低运行费用。

但是在粗盐水中存在不同成分、杂质等原因，导致过滤膜容易堵塞，影响过滤效果和过滤效率，过滤膜堵塞影响过滤系统内部压力增高，甚至出现过滤系统损坏。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种PTFE膜盐水过滤系统及过滤方法，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种PTFE膜盐水过滤系统，包括：

过滤器，所述过滤器内设有固定板，所述固定板将过滤器分为上下设置的第一容纳空间和第二容纳空间；所述固定板上设置开口，用于连通所述第一容纳空间和所述第二容纳空间；所述开口上设置PTFE膜过滤芯，所述第一容纳空间设有出料口和反冲洗口，所述第二容纳空间设有进料口、排污口和压力检测器，所述压力检测器的高度等于或低于所述PTFE膜过滤芯底部的高度；

反冲洗水箱，所述反冲洗水箱设有进水口、出水口和收集口，所述出水口与所述反冲洗口相连，所述收集口与所述出料口相连；

所述进料口、所述出料口和所述反冲洗口设有流量计，用于检测流量的大小；

阀门组件，所述阀门组件用于控制各个管路的通断，包括依次设于所述进料口、所述排污口、所述出料口和所述反冲洗口上的进料阀、排污阀、出料阀和反冲洗阀。

进一步地，所述进料口相对于所述过滤器的侧壁沿高度方向向上倾斜一角度。

进一步地，所述进料口与所述过滤器周向相切设置。

进一步地，所述过滤器顶部还设置泄压口，用于排气。

进一步地，所述泄压口处设置单向阀，使所述过滤器内的气体只能向外排出。

进一步地，所述过滤器底部设有锥形段，所述锥形段底部设有所述排污口。

本发明中还包括一种PTFE膜盐水过滤方法，适用于如上述的PTFE膜盐水过滤系统，步骤包括：

S1：设定降级流量Qk；

进料阀和出料阀开启，排污阀和反冲洗阀关闭；

从进料口以Q1流量进料并实时监测压力检测器读数A；

当压力检测器读数A达到第一设定区间后，检测此时出料流量Q2，之后将进料流量调整为Q3=Q2-Qk，进入步骤S2；

S2：进料阀和出料阀开启，排污阀和反冲洗阀关闭；

从进料口持续以Q3流量进料，并将部分精盐水收集至反冲洗水箱成为反冲洗水；实时监测压力检测器读数A，当压力检测器读数A超出设定阈值时进入步骤S3，并记录此时的出料流量Q4；

当需要停止过滤时进入步骤S5；

S3：进料阀和出料阀关闭；

之后开启排污阀，直至压力检测器读数A为零时关闭；之后开启反冲洗阀，将反冲洗水持续以Q5流量从反冲洗口灌入并开始计时，直至压力检测器读数A到达第二设定区间后停止计时，判断用时是否在设定的区间内；

若在，将过滤器内污水排放完后进入步骤S4；

若不在，将过滤器内污水排放完后更换PTFE膜过滤芯，之后进入步骤S4；

S4：记最接近的两次进入步骤S3的时间间隔；

若间隔大于或等于设定阈值，直接返回步骤S2；

若间隔低于设定阈值，则根据x＝Q4/Q3的值对Q3的数据进行更新，之后再返回步骤S2；

S5：进料阀和出料阀关闭，排污阀和反冲洗阀开启，将反冲洗箱内全部反冲洗水灌入过滤器中。

进一步地，在步骤S4中，Q3数据的具体更新步骤如下：

根据x＝Q4/Q3比值，获得降级系数K的值；

计算Q3'=Q3-K×Qk；

将Q3的值更新为Q3'的值。

进一步地，在步骤S4中，降级系数K的具体计算，模型为：

式中，a为调整系数。

进一步地，在步骤S5中，在将反冲洗箱内全部反冲洗水灌入过滤器之后，将反冲洗水箱的进水口接入清水，清水按反冲水路线冲刷过滤器。

本发明的有益效果为：本发明通过设置过滤器、反冲洗水箱、PTFE膜过滤芯、阀门组件和流量计，进行实时监控和调节PTFE膜过滤芯的状态，过滤状态时，粗盐水从进料口进入，依次经过第二容纳空间、PTFE膜过滤芯，从出料口排出精盐水；清洗状态时，部分精盐水进入反冲洗水箱，依次从出水口、反冲洗口、第一容纳空间、PTFE膜过滤芯，从排污口排出，最后反冲洗水箱内通入清水，对过滤器进行冲洗，从而实现对PTFE膜过滤芯的冲洗，增加了PTFE膜过滤芯的使用寿命，降低了成本，提高了过滤器的过滤效果和过滤效率，保证了整个PTFE膜盐水过滤系统的稳定运行。

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中记载的一些实施例，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PTFE膜盐水过滤系统的结构示意图；

图2为过滤器的结构示意图；

图3为在图2中A-A处的剖视图；

图4为PTFE膜盐水过滤方法中步骤S1的示意图；

图5为PTFE膜盐水过滤方法中步骤S2的示意图；

图6为PTFE膜盐水过滤方法中步骤S3的示意图；

图7为PTFE膜盐水过滤方法中步骤S5的示意图。

附图标记：1、过滤器；11、第一容纳空间；12、第二容纳空间；13、固定板；14、PTFE膜过滤芯；15、进料口；16、出料口；17、反冲洗口；18、排污口；19、泄压口；2、反冲洗水箱；21、进水口；22、出水口；23、收集口；3、流量计；4、压力检测器；5、阀门组件；51、进料阀；52、出料阀；53、反冲洗阀；54、排污阀。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，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系统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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至3所示：一种PTFE膜盐水过滤系统，包括：

过滤器1，过滤器1内设有固定板13，固定板13将过滤器1分为上下设置的第一容纳空间11和第二容纳空间12；固定板13上设置开口，用于连通第一容纳空间11和第二容纳空间12；固定板13的开口处设置PTFE膜过滤芯14，使液体需要通过PTFE膜过滤芯14才能从第二容纳空间12进入第一容纳空间11中；第一容纳空间11设有出料口16和反冲洗口17，第二容纳空间12设有进料口15、排污口18和压力检测器4，压力检测器4的高度等于或低于PTFE膜过滤芯14底部的高度；

反冲洗水箱2，反冲洗水箱2设有进水口21、出水口22和收集口23，出水口22与反冲洗口17相连，收集口23与出料口16相连；

进料口15、出料口16和反冲洗口17设有流量计3，用于检测流量的大小；

阀门组件5，阀门组件5用于控制各个管路的通断，包括依次设于进料口15、排污口18、出料口16和反冲洗口17上的进料阀51、排污阀54、出料阀52和反冲洗阀53。

具体的，本PTFE膜盐水过滤系统的工作过程包括三种模式，分别为连续工作模式、清洗状态模式和结束模式：

连续工作模式时，进料阀51和出料阀52开启，排污阀54和反冲洗阀53关闭，粗盐水从进料口15进入第二容纳空间12，然后流向第一容纳空间11，并在固定板13的开口处被PTFE膜过滤芯14过滤，使进入第一容纳空间11内的均为过滤后的精盐水，之后精盐水从出料口16流出，流出的精盐水大部分即可收集进入下一步的加工，将少部分精盐水收集至反冲洗水箱2成为反冲洗水；工作过程中会实时监测压力检测器4读数A，当压力检测器4读数A超出设定阈值时切换为清洗模式，当需要停止时切换为结束模式；

清洗模式时，进料阀51和出料阀52关闭，反冲洗阀53开启，此时反冲洗水就可以通过反冲洗口17进入第一容纳空间11中，之后流向第二容纳空间12，并且在流动的过程中会反向冲刷PTFE膜过滤芯14，将堵塞PTFE膜过滤芯14的杂质冲刷掉，然后打开排污阀54即可将杂质排出过滤器1；由于反冲洗水是收集的过滤后的精盐水，因此可以有效防止清洗时污染PTFE膜过滤芯14的洁净侧；

结束模式时，进料阀51和出料阀52关闭，然后将反冲洗阀53和排污阀54都打开，将剩余的盐水全部排出，并且将反冲洗水箱2中的精盐水也顺着反冲洗路径排光，在下一次过滤时重新收集，从而避免两次过滤工作中的精盐水混杂在一起。

具体的，本系统通过设置过滤器1、反冲洗水箱2、PTFE膜过滤芯14、阀门组件5和流量计3，进行实时监控和调节PTFE膜过滤芯14的状态，过滤状态时，粗盐水从进料口15进入，依次经过第二容纳空间12、PTFE膜过滤芯14，从出料口16排出精盐水；清洗状态时，部分精盐水进入反冲洗水箱2，依次从出水口22、反冲洗口17、第一容纳空间11、PTFE膜过滤芯14，从排污口18排出，最后反冲洗水箱2内通入清水，对过滤器1进行冲洗，从而实现对PTFE膜过滤芯14的冲洗，增加了PTFE膜过滤芯14的使用寿命，降低了成本，提高了过滤器的过滤效果和过滤效率，保证了整个PTFE膜盐水过滤系统的稳定运行。

反冲洗口17和出料口16安装在过滤器1的上侧，进料口15安装在下侧，排污口18安装在第二容纳空间12的底部，在重力的作用下，使得污水排泄的更加干净，无死角。本实施例中，压力检测器4的高度优选与PTFE膜过滤芯14底部高度相等，当液面低于PTFE膜过滤芯14底部时，压力检测器4刚好为零，因此可以通过压力检测器4的数据来反应出过滤器1内的液位高度。

在本实施例中，进料口15相对于过滤器1的侧壁沿高度方向向上倾斜一角度。能防止过滤器1内部的粗盐水中的杂质倒灌入进料口15，粗盐水沿斜向进料口15灌入过滤管内，即粗盐水向下倾斜灌入，不会对PTFE膜过滤芯14底部直接冲击，保护了PTFE膜过滤芯14，增加PTFE膜过滤芯14的使用寿命。

作为上述实施例的优选，进料口15与过滤器1周向相切设置。

如图3所示，过滤器1外形是圆柱形，进料口15与过滤器1周向相切设置，可带动的粗盐水高速搅动，避免杂质沉积，搅动的粗盐水与PTFE膜过滤芯14接触，增加过滤效率。

其中，过滤器1顶部还设置泄压口19，用于排气。

作为上述实施例的优选，泄压口19处设置单向阀，使过滤器1内的气体只能向外排出。

当过滤器1内压强过大时，通过泄压口19排出过滤器1内的部分气体，气体的排出可以通过外部的抽气装置进行，还可在泄压口19处设置单向阀，单向阀的开启压力可人工调整至一个压力定值，当过滤器1内的气体大于单向阀的设定压力时，单向阀就可以通过自动排气，并且单向阀可以使过滤器1内的气体只能向外排出，外界的气体无法进入过滤器1内，避免对过滤过滤器1内的压力检测器4的读数造成影响。

在本实施例中，过滤器1底部设有锥形段，锥形段底部设有排污口18。排污口18为逐渐缩小的倒锥形，在进行反冲洗时，PTFE膜过滤芯14过滤下来的杂质在水流和重力的作用下，能够顺利地通过排污口18。

本发明还包括一种PTFE膜盐水过滤方法，适用于如上述的PTFE膜盐水过滤系统，步骤包括：初步启动步骤S1、连续工作步骤S2、清洗步骤S3、中途启动步骤S4和结束步骤S5，系统会根据作业情况在上述的五个步骤中进行切换。各个步骤的具体操作步骤如下：

初步启动步骤S1：先设定降级流量Qk；

如图4所示，进料阀51和出料阀52开启，排污阀54和反冲洗阀53关闭；过滤器1内的粗盐水从进料口15以Q1流量进料并实时监测压力检测器4读数A；

当压力检测器4读数A达到第一设定区间后，说明第二容纳空间12内的水压达到了设定值，流量计3检测此时出料流量Q2，之后将进料流量调整为Q3=Q2-Qk，然后进入连续工作步骤S2。

初步启动步骤S1为系统初次启动时进行的步骤，由于每次过滤作业中的待过滤盐水状态会不可避免地存在差异，因此系统通过本步骤在工作初期来粗略地判断出盐水的状态和系统需要使用的进料参数Q3。第一设定区间通常会接近PTFE膜的最大工作承受能力，此时检测出的出料流量Q2就是系统能够承受的最大流量，为了保证系统的平稳安全，因此需要将出料流量Q2降级成Q3，才能以Q3作为最终的进料流量。

连续工作步骤S2：如图5所示，进料阀51和出料阀52开启，排污阀54和反冲洗阀53关闭；从进料口15持续以Q3流量进料，并将部分精盐水收集至反冲洗水箱2成为反冲洗水；在过滤过程中实时监测压力检测器4读数A，当压力检测器4读数A超出设定阈值时，说明PTFE膜过滤芯14出现堵塞，导致盐水难以从第二容纳空间12进入第一容纳空间11内，致使第二容纳空间12内的液压升高，此时就需要进入清洗步骤S3，并记录此时的出料流量Q4；

当需要停止过滤时进入结束步骤S5。

连续工作步骤S2为系统在持续过滤盐水作业时的工作步骤。

上述压力检测器4读数的工作原理是基于一些基本物理定律，例如波义耳定律和洛瑞兹定律。它将液体的压力转化为电子信号。具体来说，当液体施加一定的压力时，压力会导致传感器内部的变形，从而改变电子元件内部的电阻值。这些电子元件将液体压力转化为电信号输出，然后被接收器读取和处理。

清洗步骤S3：如图6所示，进料阀51和出料阀52关闭；之后开启排污阀54，直至压力检测器4读数A为零时关闭，先将杂质排出一部分；之后开启反冲洗阀53，将反冲洗水持续以Q5流量从反冲洗口17灌入并开始计时，直至压力检测器4读数A到达第二设定区间后停止计时，判断用时是否在设定的区间内；

若在，说明PTFE膜过滤芯14可以被正常冲刷清洗，则将过滤器1内污水排放完后进入中途启动步骤S4；

若不在，说明反冲洗已经无法冲刷过滤膜堵塞，将过滤器1内污水排放完后更换PTFE膜过滤芯14，之后进入中途启动步骤S4。

在清洗步骤S3中，由于反冲洗水是收集的过滤后的精盐水，因此可以有效防止清洗时污染PTFE膜过滤芯14的洁净侧。

通常第二容纳空间12的体积会在一定程度上大于第一容纳空间11，如果要靠反冲洗水来填充满第二容纳空间12就会需要大量的精盐水和时间，因此本方法中在先排出污水时，在压力检测器4读数A为零时关闭就将排污阀54关闭，保留了一部分污水，杂质会产生重力沉降，因此在此之前污染物较多的底层水会被排出，然后留下相对较为干净的污水，如此一来就能加快反冲水填满第二容纳空间12的时间，使装置能够提升判断效率；而由于压力检测器4的高度与PTFE膜过滤芯14底部高度相等，则在关闭排污阀54时液面对齐PTFE膜过滤芯14底部，则在反冲洗水冲刷时，PTFE膜过滤芯14在第二容纳空间12的一侧没有水阻挡，使反冲洗水的冲刷力度更强，提升对PTFE膜过滤芯14的清洗效果。

中途启动步骤S4：记最接近的两次进入步骤S3的时间间隔；

若间隔大于或等于设定阈值，直接返回步骤S2连续工作；

若间隔低于设定阈值，则根据x＝Q4/Q3的值对Q3的数据进行更新，之后再返回步骤S2连续工作；

中途启动步骤S4主要用于通过系统在工作一段时间之后的表现，来再次验证在初次启动步骤S1中获得的进料流量Q3的数值是否合理，本方法中主要是通过验证系统最近两次进入清洗模式的间隔来进行判断，当间隔过短，说明盐水中杂质较为特殊，不会粘在膜孔上但又很容易堵塞PTFE膜孔，此时应减小进料流量Q3的数值来减小过滤器1内第二容纳空间12一侧的压力，从而减小杂质堵塞的几率，使系统能够更长时间地稳定在连续作业状态。

结束步骤S5：如图7所示，进料阀51和出料阀52关闭，排污阀54和反冲洗阀53开启，将反冲洗箱内全部反冲洗水灌入过滤器1中。

由于在粗盐水中存在不同成分、杂质时，或者每次更换PTFE膜过滤芯14后，PTFE膜过滤芯14的过滤水平也会有差异，尽管差异很小，但对于长时间连续生产的设备，差异会不断累积，导致参数需要产生一定的变化，通过上述五个步骤，能根据过滤膜的状态实时调整参数，提高了过滤器的过滤效果和过滤效率，有利于PTFE膜盐水过滤系统的稳定运行。

作为上述实施例的优选，在步骤S4中途启动中，Q3数据的具体更新步骤如下：

根据x＝Q4/Q3比值，获得降级系数K的值；

计算Q3'=Q3-K×Qk；将Q3的值更新为Q3'的值。

将进料口15的进料量调整为Q3'，减小进料流量来减小过滤器1内压力，来防止PTFE膜孔堵塞。

x与降级系数K的对应关系，可以使用人工生成的对照数据库来进行对应，也可以通过计算模型来确定。

本方法提供一种关于x的降级系数K的具体计算模型为：

式中，a为人工设定的调整系数，e为自然对数的底数，“[]”符号表示对计算结果进行取整。

作为上述实施例的优选，在步骤S5之后反冲洗水箱2的进水口21接入清水，清水按反冲水路线冲刷过滤器1，使得过滤器1清理效果更加好。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种PTFE膜盐水过滤方法，其特征在于，所述PTFE膜盐水过滤方法使用如下装置，包括：

过滤器，所述过滤器内设有固定板，所述固定板将过滤器分为上下设置的第一容纳空间和第二容纳空间；所述固定板上设置开口，用于连通所述第一容纳空间和所述第二容纳空间；所述开口上设置PTFE膜过滤芯，所述第一容纳空间设有出料口和反冲洗口，所述第二容纳空间设有进料口、排污口和压力检测器，所述压力检测器的高度等于或低于所述PTFE膜过滤芯底部的高度；

反冲洗水箱，所述反冲洗水箱设有进水口、出水口和收集口，所述出水口与所述反冲洗口相连，所述收集口与所述出料口相连；

所述进料口、所述出料口和所述反冲洗口设有流量计，用于检测流量的大小；

阀门组件，所述阀门组件用于控制各个管路的通断，包括依次设于所述进料口、所述排污口、所述出料口和所述反冲洗口上的进料阀、排污阀、出料阀和反冲洗阀；

所述方法包括以下步骤包括：

S1：设定降级流量Qk；

进料阀和出料阀开启，排污阀和反冲洗阀关闭；

从进料口以Q1流量进料并实时监测压力检测器读数A；

当压力检测器读数A达到第一设定区间后，检测此时出料流量Q2，之后将进料流量调整为Q3=Q2-Qk，进入步骤S2；

S2：进料阀和出料阀开启，排污阀和反冲洗阀关闭；

从进料口持续以Q3流量进料，并将部分精盐水收集至反冲洗水箱成为反冲洗水；实时监测压力检测器读数A，当压力检测器读数A超出设定阈值时进入步骤S3，并记录此时的出料流量Q4；

当需要停止过滤时进入步骤S5；

S3：进料阀和出料阀关闭；

之后开启排污阀，直至压力检测器读数A为零时关闭；之后开启反冲洗阀，将反冲洗水持续以Q5流量从反冲洗口灌入并开始计时，直至压力检测器读数A到达第二设定区间后停止计时，判断用时是否在设定的区间内；

若在，将过滤器内污水排放完后进入步骤S4；

若不在，将过滤器内污水排放完后更换PTFE膜过滤芯，之后进入步骤S4；

S4：记最接近的两次进入步骤S3的时间间隔；

若间隔大于或等于设定阈值，直接返回步骤S2；

若间隔低于设定阈值，则根据x＝Q4/Q3的值对Q3的数据进行更新，之后再返回步骤S2；

Q3数据的具体更新步骤如下：

根据x＝Q4/Q3比值，获得降级系数K的值；

计算Q3'=Q3-K×Qk；

将Q3的值更新为Q3'的值；

降级系数K的具体计算，模型为：

式中，a为调整系数；

S5：进料阀和出料阀关闭，排污阀和反冲洗阀开启，将反冲洗箱内全部反冲洗水灌入过滤器中。

2.根据权利要求1所述的PTFE膜盐水过滤方法，其特征在于，所述进料口相对于所述过滤器的侧壁沿高度方向向上倾斜一角度。

3.根据权利要求1或2所述的PTFE膜盐水过滤方法，其特征在于，所述进料口与所述过滤器周向相切设置。

4.根据权利要求1所述的PTFE膜盐水过滤方法，其特征在于，所述过滤器顶部还设置泄压口，用于排气。

5.根据权利要求4所述的PTFE膜盐水过滤方法，其特征在于，所述泄压口处设置单向阀，使所述过滤器内的气体只能向外排出。

6.根据权利要求1所述的PTFE膜盐水过滤方法，其特征在于，所述过滤器底部设有锥形段，所述锥形段底部设有所述排污口。

7.根据权利要求1所述的PTFE膜盐水过滤方法，其特征在于，在步骤S5中，在将反冲洗箱内全部反冲洗水灌入过滤器之后，将反冲洗水箱的进水口接入清水，清水按反冲水路线冲刷过滤器。