CN201969501U - 一种改善的抗污染膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种改善的抗污染膜装置，包括一容器及设置于其中心轴线的膜组件，容器上部侧壁设有原水进口，原水向容器内腔沿容器周切线方向导入，并在容器内部形成向下具有加速度的旋流，经膜组件的过滤水由容器顶部导出，产生的浓水从容器下部侧壁导出，本实用新型能提高抗污染性能、长时间保持高的通量，防止原水在容器内短流，提高水回收率，减少膜清洗频率，延长膜使用寿命。

Description

一种改善的抗污染膜装置

技术领域

本实用新型公开一种改善的抗污染膜装置，属于水处理技术领域，尤其涉及一种膜组件，原水在膜组件容器中形成具有速度梯度的旋流，在膜表面横向和纵向的错流剪切作用对减轻膜污染，减少浓差极化，减少清洗频率发挥重要作用，另外可防止原水在容器中形成短流，对提高膜分离效率和膜的使用寿命有一定的贡献。

背景技术

水是人类社会生存和发展的基本要素，然而随着社会的发展，水污染变得更加严重，污染物种类越来越多，随着人们安全意识的提高对水质提出更高的要求。膜分离技术，膜分离过程是在常温下进行，无相变，不产生二次污染，高效低碳具有出色的出水水质和广泛适用性，已成为的水处理关键技术之一。然而，膜污染成为制约膜技术广泛应用最重要的因素之一。膜污染导致膜通量下降、清洗频繁、寿命降低、运行成本增加，提高膜的抗污染性能具有非常重要的意义。

膜的分离机理是筛孔分理机理，在压力驱动下，尺寸小于膜分离孔径的粒子或分子，可穿过纤维膜，而尺寸大于膜分离孔径的粒子或分子则被纤维膜所截留，从而实现大小粒子的分离。膜污染主要是由于膜孔堵塞、滤饼层的形成使通量下降。目前改善方法主要是膜的亲水改性和膜组件的工艺结构设计。

膜亲水化改性包括物理的、化学的改性，如采用表面活性剂进行表面涂覆、接枝共聚等反应在膜表面直接生成亲水性基团永久地提高表面的亲水性、共混改性，在溶剂中加入亲水物质。这些方法常会丢失膜的机械强度和化学稳定性及截留性能。

膜组件的工艺结构设计，如在膜组件的内腔鼓入压缩空气，使中空纤维在空气泡和水流的作用下产生晃动和振荡、利用由于减压而产生的气泡膨胀来应对污垢、膜组件自转产生剪切力来应对污垢等。以上方法都需要一个提供动力的机构，存在设备价格高，易损伤膜组件。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种结构简单、成本低、能提高膜抗污染性能、延长膜使用寿命的膜装置，原水在容器中形成具有速度梯度的旋流，在膜表面横向和纵向的错流剪切作用对减轻膜污染，减少浓差极化，减少清洗频率。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种改善的抗污染膜装置，包括：

一容器；

一膜组件，其设置于容器中心轴线上，容器上部侧壁设有原水进口，原水向容器内腔沿容器周切线方向导入，并在容器内部形成向下具有加速度的旋流，经膜组件的过滤水由容器顶部导出，产生的浓水从容器下部侧壁导出。

进一步，所述的容器为倒圆锥体，原水向容器内腔沿容器外周切线方向导入，原水由上而下随着容器半径的减小，旋转速度越来越大形成具有速度梯度的旋流。

进一步，所述的容器为倒圆台体，原水向容器内腔沿容器外周切线方向导入，原水由上而下随着容器半径的减小，旋转速度越来越大形成具有速度梯度的旋流。

进一步，所述的倒圆锥体或倒圆台体，两容器的顶面与容器壁的夹角为45o～85o，导入原水可在容器内形成具有速度梯度的旋流，原水中固体和液体因密度差产生的惯性离心力不同，密度大的固体颗粒被甩向容器壁，密度小的液体则靠近位于膜中心的膜组件，固颗粒被甩向容器壁的同时还沿着容器壁螺旋式向下运动，最后从浓水导出管导出。

进一步，所述的容器内原水形成具有速度梯度的旋流，在横向及纵向方向上具有强的剪切作用，从而防止产生浓差极化现象和减轻污染物在膜上的吸附从而改善膜的抗污染性能。

进一步，所述的膜组件可以是超滤、纳滤或反渗透膜，其形状呈圆筒形或方形。

进一步，所述容器的浓水导出口位于容器下部并与原水进口成斜对角线布设，且浓水导出口与原水进口之间设循环管相连通。

本实用新型公开一种抗污染膜装置，主要由容器和位于容器中心的膜组件组成，原水由容器外部向内部沿外周切线方向导入，并在容器内形成向下具有速度梯度的旋流，容器上方设有原水进水口，浓水出水口设置在容器下方与进水口成斜对角线处，原水由进水口从容器外部沿外周切线方向导入持续过滤，浓水从出水口排出，本实用新型具有如下有益的效果：

1）、本实用新型膜装置，没有运动部件所需的旋流运动是由流体本身形成的，结构简单，成本低；

2）、本实用新型能提高抗污染性能、长时间保持高的通量，防止原水在容器内短流，提高水回收率，减少膜清洗频率，延长膜使用寿命；

3）、本实用新型利用原水中的生物污染物和各种大小颗粒将向膜壳壁迁移，使中心膜组件附近的污染物保持低浓度状态；

4）、本实用新型原水具有速度梯度的旋流所产生的对膜横向和纵向的错流剪切作用，使污染物更不容易附着在膜表面；

5）、本实用新型原水具有速度梯度的旋流可防止原水在膜壳内中形成局部短流，充分利用膜的有效使用面积，提高膜分离效率。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型原水旋流示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例：请参阅图1及图2，在图中，1为膜组件。2为以膜组件1为中心的容器，或称为膜壳。 3为浓水排出管。4为原水进水管。5为循环管，其连接浓水排出管与原水进水管。

原水是由进水管4是从容器2的顶端的外部向内部沿外周切线方向导入，并且进水管与浓水排出管3成斜对角线设置，且如图1，图2所示。被导入到容器2中的原水，在容器内部形成很高的角速度。原水由上而下随着容器半径的减小，旋转速度越来越大，固体和液体因密度差产生的惯性离心力不同，密度大的固体颗粒被甩向膜壳壁，密度小的液体则靠近位于膜壳中心的膜组件。固颗粒被甩向膜壳壁的同时，还沿着膜壳壁螺旋式向下运动，最后从浓水排出管3导出，形成如图2所示具有速度梯度的旋流。

因此，原水中的生物污染物和各种大小颗粒将向膜壳壁迁移，使中心膜组件1附近的污染物保持低浓度状态；同时具有速度梯度的旋流所产生的对膜横向和纵向的错流剪切作用，使污染物更不容易附着在膜表面；另外，具有速度梯度的旋流可防止原水在膜壳内中形成局部短流，充分利用膜的有效使用面积，提高膜分离效率。

因此本实用新型可确保长期高的水通量，减小膜清洗频率，延长膜的使用寿命，提高处理水的回收率，降低成本。

根据本实用新型人的实验，在采用同样孔径为0.2μm过滤膜对比不同组件形式的地表水过滤试验。将过滤速度设定为5m3/h（恒定），考察压差上升到10kPa所需要的时间，在旋流组件需5h，而传统组件需40~50分钟。

本实用新型公开了一种抗污染膜装置设计的方法，主要由容器2和位于容器中心的膜组件1组成，原水由容器外部向内部沿外周切线方向导入，并在容器内形成向下具有速度梯度的旋流，其中：

1．所述抗污染膜组件，主要由容器2和位于容器中心的膜组件1组成，原水由容器外部向内部沿外周切线方向导入，并在容器内形成向下具有速度梯度的旋流。

2．所述抗污染膜组件，容器上方设有原水进水口，浓水出水口设置在容器下方与进水口成斜对角线处，原水由进水口从容器外部沿外周切线方向导入持续过滤，浓水从出水口排出。

3．所述抗污染膜组件，所述容器为倒圆锥体或倒圆台体，上方底即顶面与容器壁的夹角为0-90°，优选45-85°，使原水在容器中形成向下具有速度梯度的旋流。

4．所述抗污染膜组件，位于容器中心的膜组件1可以是超滤、纳滤及反渗透膜，膜组件呈圆筒形或方形，优选圆筒形。

利用本实用新型所述方法制备的膜组件，没有运动部件所需的旋流运动是由流体本身形成的，结构简单，成本低；

利用本实用新型所述方法制备的膜组件，能提高抗污染性能、长时间保持高的通量，防止原水在容器内短流，提高水回收率，减少膜清洗频率，延长膜使用寿命。

本申请文件中的容器由于设置在膜组件外，也称之为膜壳，在图1及图2标号2即为所指。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (6)

1.一种改善的抗污染膜装置，其特征在于包括：

一容器；

一膜组件，其设置于容器中心轴线上，容器上部侧壁设有原水进口，原水向容器内腔沿容器周切线方向导入，并在容器内部形成向下具有加速度的旋流，经膜组件的过滤水由容器顶部导出，产生的浓水从容器下部侧壁导出。

2.根据权利要求1所述的一种改善的抗污染膜装置，其特征在于：所述的容器为倒圆锥体，原水向容器内腔沿容器外周切线方向导入，原水由上而下随着容器半径的减小，旋转速度越来越大形成具有速度梯度的旋流。

3.根据权利要求1所述的一种改善的抗污染膜装置，其特征在于：所述的容器为倒圆台体，原水向容器内腔沿容器外周切线方向导入，原水由上而下随着容器半径的减小，旋转速度越来越大形成具有速度梯度的旋流。

4.根据权利要求2或3所述的一种改善的抗污染膜装置，其特征在于：所述的倒圆锥体或倒圆台体，两容器的顶面与容器壁的夹角为45o～85o，导入原水可在容器内形成具有速度梯度的旋流。

5.根据权利要求1所述的一种改善的抗污染膜装置，其特征在于：所述的膜组件可以是超滤、纳滤或反渗透膜，其形状呈圆筒形或方形。

6.根据权利要求1所述的一种改善的抗污染膜装置，其特征在于：所述容器的浓水导出口位于容器下部并与原水进口成斜对角线布设，且浓水导出口与原水进口之间设循环管相连通。

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