CN117682625B - 碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业废水处理试验设备技术领域，公开了碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，包括：进水系统；出水系统；并联于进水系统与出水系统之间的多个过滤单元；其中每一过滤单元与进水系统接通的管路中均设置单向阀一以及在单向阀一的下游均设置用于往复压缩管路容量的间歇压缩设备。本发明一方面在管式陶瓷膜获得了一个不稳定水压的测试环境；另一方面，当对管式陶瓷膜进行反冲洗时，通过在间歇压缩设备将过滤面处的水流进行增压或减压的操作，使得过滤面处的水流呈现紊流状态，以增高反冲洗的全面清洁能力。

Description

碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备

技术领域

本发明涉及工业废水处理试验设备技术领域，尤其是涉及碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备。

背景技术

陶瓷膜又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。管式陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体）被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。

例如公开号为CN116477712A的中国专利申请，公开了碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，包括：支架，支架包括电控箱，电控箱用于实验设备中的电动元件；还包括：进水管路，用于为设备输送原水；陶瓷膜管，用于过滤原水；串并联控制管路，用于控制陶瓷膜管串并联；循环管路，用于测量目标废水在单支陶瓷膜管中的循环量；净水排水组件，用于测量排出的净水量；反洗组件，反洗组件可以利用空气清洗设备管路。前述的发明通过该设备通过合理的阀门切换可以分别实现串、并联实验条件；对膜组的进口压力、每只膜的前、后压力进行监测可以准确地确定过膜压差；变频增压泵变频调节联合进水、循环水电磁流量计可以准确得出目标废水在单支陶瓷膜管中的循环量。

上述发明专利主要是将管式陶瓷膜置于几乎恒定压力下进行测试，但是在实际处理过程中由于管路非常复杂，常常会出现水压不稳的情况。

发明内容

本发明旨在解决碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备中测试水压恒定导致与实际情况容易产生一定的偏差的技术问题。为此，本发明提供了碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备。

本发明的碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，包括：

进水系统；

出水系统；

并联于所述进水系统与所述出水系统之间的多个过滤单元；

其中每一所述过滤单元与所述进水系统接通的管路中均设置单向阀一以及在所述单向阀一的下游均设置用于往复压缩所述管路容量的间歇压缩设备；

所述过滤单元进行过滤时，所述间歇压缩设备用于间歇增大或减小水压以模拟水压变化的试验状态；

所述过滤单元进行反冲洗时，所述间歇压缩设备用于间歇增大或减小水压以形成反冲洗紊流。

优选地，每一所述过滤单元包括：

膜容器，所述膜容器的顶端设有出口管与所述出水系统连通；

同轴设置在所述膜容器内的管式陶瓷膜，所述管式陶瓷膜内轴向设置有至少一个进水腔道；

固定设置在所述膜容器底端的底盖，所述底盖的上表面形成用于对所述管式陶瓷膜底端进行密封嵌套的形状，且所述底盖的上表面中心设有用于嵌套至所述管式陶瓷膜的进水腔道的凸起一；

固定设置在所述膜容器顶端的顶盖，所述顶盖的下表面形成用于所述管式陶瓷膜顶端进行密封嵌套的形状，且所述顶盖的下表面中心设有用于嵌套至所述管式陶瓷膜的进水腔道的凸起二；

其中，所述过滤单元与所述进水系统接通的管路由所述底盖内设有调节空腔以及连接所述底盖和所述进水系统之间的连通管组成；所述调节空腔的底端与所述连通管连通，所述调节空腔的顶端贯穿所述凸起一以及所述进水腔道；所述间歇压缩设备包括密封设置所述调节空腔内的弹性膜以及安装在所述底盖外的往复驱动机构一，所述往复驱动机构一的输出轴贯穿所述底盖与所述弹性膜固定连接，所述底盖的外侧表面设有延伸所述弹性膜外侧的透气孔；所述顶盖连通有冲洗水管，所述冲洗水管的腔道贯穿所述凸起二以延伸至所述管式陶瓷膜的进水腔道内，所述进水系统并联有冲洗壶。

优选地，所述底盖还设有反冲洗进通道，所述反冲洗进通道的一端与所述调节空腔连通，所述反冲洗进通道的另一端接通所述膜容器内壁与所述管式陶瓷膜外表面之间的用于承载过滤水的间隙；

所述反冲洗进通道内还有单向阀二和截流阀。

优选地，所述凸起一的顶端通过支架转动设有扰流球。

优选地，所述顶盖的顶端安装有往复驱动机构二，所述往复驱动机构二的输出轴贯穿所述凸起二并延伸至所述进水腔道内且还转动连接有清洁结构。

优选地，所述清洁结构为内部设置叶片的环形毛刷或环形扰流板。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

在管式陶瓷膜的进水的管路中设置单向阀一和间歇压缩设备，通过间歇压缩设备可以使得管内水压交替增高或降低，而单向阀一可以使得水压的变化作用在碳化硅陶瓷膜一侧，这样，一方面在管式陶瓷膜获得了一个不稳定水压的测试环境；另一方面，当对管式陶瓷膜进行反冲洗时，通过在间歇压缩设备将过滤面处的水流进行增压或减压的操作，使得过滤面处的水流呈现紊流状态，以提高反冲洗的全面清洁能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的整体结构示意图一；

图2为本发明的整体结构示意图二；

图3为本发明的一个过滤单元的纵切图；

图4为图3中A的局部放大图；

图5为本发明扰流球的安装示意图；

图6为本发明清洁结构的一种实施方式的结构图；

图7为本发明清洁结构的另一种实施方式的结构图。

附图标记：

1、进水系统；2、出水系统；3、过滤单元；4、单向阀一；5、膜容器；6、管式陶瓷膜；7、进水腔道；8、底盖；9、凸起一；10、顶盖；11、凸起二；12、调节空腔；13、连通管；14、弹性膜；15、往复驱动机构一；16、透气孔；17、冲洗水管；18、冲洗壶；19、反冲洗进通道；20、单向阀二；21、截流阀；22、支架；23、扰流球；24、往复驱动机构二；25、清洁结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图7所示，本发明提供了碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，包括：进水系统1；出水系统2；并联于进水系统1与出水系统2之间的多个过滤单元3；其中每一过滤单元3与进水系统1接通的管路中均设置单向阀一4以及在单向阀一4的下游均设置用于往复压缩管路容量的间歇压缩设备；过滤单元3进行过滤时，间歇压缩设备用于间歇增大或减小水压以模拟水压变化的试验状态；过滤单元3进行反冲洗时，间歇压缩设备用于间歇增大或减小水压以形成反冲洗紊流。

本发明的核心思想在于，在管式陶瓷膜6的进水的管路中设置单向阀一4和间歇压缩设备，通过间歇压缩设备可以使得管内水压交替增高或降低，而单向阀一4可以使得水压的变化作用在碳化硅陶瓷膜一侧，这样，一方面在管式陶瓷膜6获得了一个不稳定水压的测试环境；另一方面，当对管式陶瓷膜6进行反冲洗时（一般的反冲洗，是驱使出水侧的水流向供水侧进行冲洗从而对管式陶瓷膜6的过滤面进行冲洗），通过在间歇压缩设备将过滤面处的水流进行增压或减压的操作，使得过滤面处的水流呈现紊流状态，以增高反冲洗的全面清洁能力。

具体地，每一过滤单元3包括：膜容器5，膜容器5的顶端设有出口管与出水系统2连通；同轴设置在膜容器5内的管式陶瓷膜6，管式陶瓷膜6内轴向设置有至少一个进水腔道7；固定设置在膜容器5底端的底盖8，底盖8的上表面形成用于对管式陶瓷膜6底端进行密封嵌套的形状，且底盖8的上表面中心设有用于嵌套至管式陶瓷膜6的进水腔道7的凸起一9；固定设置在膜容器5顶端的顶盖10，顶盖10的下表面形成用于管式陶瓷膜6顶端进行密封嵌套的形状，且顶盖10的下表面中心设有用于嵌套至管式陶瓷膜6的进水腔道7的凸起二11；其中，过滤单元3与进水系统1接通的管路由底盖8内设有调节空腔12以及连接底盖8和进水系统1之间的连通管13组成；调节空腔12的底端与连通管13连通，调节空腔12的顶端贯穿凸起一9以及进水腔道7；间歇压缩设备包括密封设置调节空腔12内的弹性膜14以及安装在底盖8外的往复驱动机构一15，往复驱动机构一15的输出轴贯穿底盖8与弹性膜14固定连接，底盖8的外侧表面设有延伸弹性膜14外侧的透气孔16；顶盖10连通有冲洗水管17，冲洗水管17的腔道贯穿凸起二11以延伸至管式陶瓷膜6的进水腔道7内，进水系统1并联有冲洗壶18。

本发明的工作原理为：

当本发明进行过滤时，首先进水系统1内的水流先是进入至连通管13内，然后通过单向阀一4进入至调节空腔12，然后往复驱动机构一15的输出轴向上运动从而带动弹性膜14向调节空腔12内压缩，调节空腔12内水压增高并沿着凸起一9内的通道流向进水腔道7内，进水腔道7内的原始水通过进水腔道7两侧的管式陶瓷膜6的滤孔，然后过滤水进入管式陶瓷膜6与外壳之间的空隙中，空隙中的过滤水逐步向顶端的出水系统2流出并有一部分过滤水进入冲洗壶18内，从而完成水增压过滤过程；而将往复驱动机构一15的输出轴向下运动从而带动弹性膜14向调节空腔12外侧扩张替换前述工作过程，即可实现水增压过滤过程。

当本发明进行反冲洗时，首先关闭进水系统1和出水系统2内的水流，然后使用水泵一类设备驱使冲洗壶18的水流反向流动，从而冲洗壶18内的过滤水进入管式陶瓷膜6与外壳之间的空隙，然后过滤水通过管式陶瓷膜6的过滤孔向调节空腔12流动，在此过程中，过滤水会冲击调节空腔12两侧壁（即过滤面）上的污垢，然后调节空腔12内水向下流动至调节空腔12，而由于单向阀一4限制，冲洗水不会流入连通管13，然后通过调节空腔12对水压的增高和降低，使得调节空腔12内水流变得紊乱，从而形成紊流，清洁更加全面，而过多的脏水从而可以从顶盖10的冲洗水管17处流出，而反冲洗完成后，调节空腔12内残存脏水可以通过进水系统1向上冲出。

但是在反冲洗过程中，过滤水通过管式陶瓷膜6的过滤孔调节空腔12流动时，由于过滤孔的阻挡，使得过滤水流动的速度降低很多，从而清洁效果变弱，为了解决这一问题，进一步地，底盖8还设有反冲洗进通道19，反冲洗进通道19的一端与调节空腔12连通，反冲洗进通道19的另一端接通膜容器5内壁与管式陶瓷膜6外表面之间的用于承载过滤水的间隙；反冲洗进通道19内还有单向阀二20和截流阀21。

本发明优选的反冲洗方面的工作原理为：

还是首先关闭进水系统1和出水系统2内的水流，同时打开截流阀21，然后使用水泵一类设备驱使冲洗壶18的水流反向流动，从而冲洗壶18内的过滤水进入管式陶瓷膜6与外壳之间的空隙，然后少部分过滤水通过管式陶瓷膜6的过滤孔向调节空腔12流动，而大部分的过滤水通过单向阀二20和截流阀21，然后通过反冲洗进通道19进入调节空腔12内，之后通过往复驱动机构一15使得调节空腔12水流呈现增压或减压状态，而在这个过程中，过滤水会向上冲击调节空腔12的内壁，而不会经过过滤孔的减速，清洁效果更好，其它冲洗步骤同上，最后清洗完成后，关闭截流阀21，防止对过滤阶段进行干扰。

进一步地，凸起一9的顶端通过支架22转动设有扰流球23。

这样，在进行反冲洗阶段时，通过扰流球23表面设置有的挡板，在水流冲击挡板时，会驱使得扰流球23转动，然后通过扰流球23的转动将水流撞击打散，使得紊流进一步增强。

进一步地，顶盖10的顶端安装有往复驱动机构二24，往复驱动机构二24的输出轴贯穿凸起二11并延伸至进水腔道7内且还转动连接有清洁结构25。

这样，在进行反冲洗阶段时，往复驱动机构二24驱动清洁结构25在调节空腔12轴向往复移动，进一步提升清洁效果。

往复驱动机构二24的伸缩端呈现多段，其中最上方的一段是固定不动的，因此可以将此段贯穿在顶盖10的排出通道中，便于此段与顶盖10内的排出通道进行密封的半贯穿式连接。

进一步地，清洁结构25为内部设置叶片的环形毛刷或环形扰流板，在环形毛刷或环形扰流板内均安装有叶片，叶片受到向上冲击水流冲击时，会带动环形毛刷或环形扰流板在往复驱动机构二24的输出端的最低端转动。

环形毛刷是通过直接接触摩擦进行清洁，因此清洁能力好，但是对管式陶瓷膜6的使用寿命存在削减，而环形扰流板是通过增强紊流的方式进行全面清洁，清洁稍弱，但是由于不接触管式陶瓷膜6因此不影响管式陶瓷膜6的寿命。

但是，清洁结构25与扰流球23可以选择其中之一设置在本发明的某些实施例中，也可以将两者均设置在某些实施例，清洁结构25清洁效果较好，但是由于往复驱动机构二24的伸缩端无法无限制地进行伸长，因此在某些长度较长的管式陶瓷膜6，往复驱动机构二24可能无法将管式陶瓷膜6清洁彻底。

而当清洁结构25与扰流球23两者搭配使用时，可以在一般清洁时是扰流球23，然后彻底清洁时使用清洁结构25，彻底清洁和一般清洁可以采用1：10的方式进行配合使用。

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，或一体地连接；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。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。

Claims (5)

1.碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，包括：

进水系统（1）；

出水系统（2）；

并联于所述进水系统（1）与所述出水系统（2）之间的多个过滤单元（3）；

其特征在于，其中每一所述过滤单元（3）与所述进水系统（1）接通的管路中均设置单向阀一（4）以及在所述单向阀一（4）的下游均设置用于往复压缩所述管路容量的间歇压缩设备；

所述过滤单元（3）进行过滤时，所述间歇压缩设备用于间歇增大或减小水压以模拟水压变化的试验状态；

所述过滤单元（3）进行反冲洗时，所述间歇压缩设备用于间歇增大或减小水压以形成反冲洗紊流；

每一所述过滤单元（3）均包括：

膜容器（5），所述膜容器（5）的顶端设有出口管与所述出水系统（2）连通；

同轴设置在所述膜容器（5）内的管式陶瓷膜（6），所述管式陶瓷膜（6）内轴向设置有至少一个进水腔道（7）；

固定设置在所述膜容器（5）底端的底盖（8），所述底盖（8）的上表面形成用于对所述管式陶瓷膜（6）底端进行密封嵌套的形状，且所述底盖（8）的上表面中心设有用于嵌套至所述管式陶瓷膜（6）的进水腔道（7）的凸起一（9）；

固定设置在所述膜容器（5）顶端的顶盖（10），所述顶盖（10）的下表面形成用于所述管式陶瓷膜（6）顶端进行密封嵌套的形状，且所述顶盖（10）的下表面中心设有用于嵌套至所述管式陶瓷膜（6）的进水腔道（7）的凸起二（11）；

其中，所述过滤单元（3）与所述进水系统（1）接通的管路由所述底盖（8）内设有调节空腔（12）以及连接所述底盖（8）和所述进水系统（1）之间的连通管（13）组成；所述调节空腔（12）的底端与所述连通管（13）连通，所述调节空腔（12）的顶端贯穿所述凸起一（9）以及所述进水腔道（7）；所述间歇压缩设备包括密封设置所述调节空腔（12）内的弹性膜（14）以及安装在所述底盖（8）外的往复驱动机构一（15），所述往复驱动机构一（15）的输出轴贯穿所述底盖（8）与所述弹性膜（14）固定连接，所述底盖（8）的外侧表面设有延伸所述弹性膜（14）外侧的透气孔（16）；所述顶盖（10）连通有冲洗水管（17），所述冲洗水管（17）的腔道贯穿所述凸起二（11）以延伸至所述管式陶瓷膜（6）的进水腔道（7）内，所述进水系统（1）并联有冲洗壶（18）。

2.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，其特征在于，所述底盖（8）还设有反冲洗进通道（19），所述反冲洗进通道（19）的一端与所述调节空腔（12）连通，所述反冲洗进通道（19）的另一端接通所述膜容器（5）内壁与所述管式陶瓷膜（6）外表面之间的用于承载过滤水的间隙；

所述反冲洗进通道（19）内还有单向阀二（20）和截流阀（21）。

3.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，其特征在于，所述凸起一（9）的顶端通过支架（22）转动设有扰流球（23）。

4.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，其特征在于，所述顶盖（10）的顶端安装有往复驱动机构二（24），所述往复驱动机构二（24）的输出轴贯穿所述凸起二（11）并延伸至所述进水腔道（7）内且还转动连接有清洁结构（25）。

5.根据权利要求4所述的碳化硅陶瓷膜工业废水处理试验设备，其特征在于，所述清洁结构（25）为内部设置叶片的环形毛刷或环形扰流板。