CN204544009U - 一种振动剪切膜分离设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种振动剪切膜分离设备，该设备包括：设有碟片式膜组件的膜分离系统，振动装置，设有输出振动的扭力杆，该扭力杆上端与所述碟片式膜组件固定连接。该设备是通过高速电机带动偏心块旋转产生惯性力，通过扭力杆传递到膜组件，使膜组件产生振动，从而增强膜表面的剪切力，减少浓差极化和膜污染现象的发生。该设备可以应用到污水处理、污水深度处理、食品浓缩提纯、药品浓缩提纯、废液浓缩回用、废油回收利用、海水淡化、饮用水净化等领域，解决了传统膜分离过程膜污染导致的膜通量下降，分离效率下降的问题。

Description

一种振动剪切膜分离设备

技术领域

本实用新型涉及一种膜分离设备，属于污水处理、污水深度处理、食品浓缩提纯、药品浓缩提纯、废液浓缩回用、废油回收利用、海水淡化、饮用水净化等领域。

背景技术

膜分离技术已经发展了200多年，早在1748年，Abbe Nollet率先发现了膜分离现象，Abbe Nollet发现水通过猪膀胱的速度大于酒精，并首先创造了Osmosis一词；1865年，Fick用硝基纤维素合成了人类历史上第一张人工合成膜；1960年，LoeB和Sourirajan成功制造出具有高脱盐率和高膜通量的非对称醋酸纤维素反渗透膜。从此，膜分离技术开始大规模的工业应用。我国膜分离技术的起步较晚，随着我国膜研究者的不断研究，我国的膜技术也已经在许多领域得到了实际应用。

膜分离技术能够在常温下进行操作，分离过程中保持原有物质的物理化学性质不变，可以进行分子级的物质分离，工艺简单，操作方便，能耗低。因此，膜分离技术已经在许多领域得到实际的应用。如今，膜分离技术根据膜孔大小已经产生微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等多种方式，可以满足不同情况的处理要求。然而，膜分离过程中存在着浓差极化和膜污染的问题，导致膜分离过程中膜通量下降，降低了分离效率。

为了解决浓差极化和膜污染的问题，改进方法主要有进料液预处理、膜材料改性、添加阻垢剂、操作过程改进四种。进料液预处理主要是在膜分离前增加精滤过程等，但该方法使得膜分离流程变得更加复杂化，增加了成本。膜材料改性主要是改变膜的亲水性来提高膜通量，但是因为改性后的膜价格过高很难得到推广。添加阻垢剂主要是通过向进料液中投加化学药剂来阻碍膜污染，尽管效果比较明显，但容易导致二次污染。改进膜工艺的操作过程主要包括死端分离、错流分离、强化剪切分离这三个阶段。其中，强化剪切分离技术主要是让膜通过旋转或振动产生的剪切力，阻碍污染物沉积在膜表面，减少膜污染。目前，强化剪切膜分离的技术主要包括旋转管式剪切膜分离、旋转盘式剪切膜分离和振动剪切膜分离三种技术。

旋转管式和旋转盘式剪切膜分离技术都是通过旋转使膜表面产生剪切力来减少膜表面的污染物。振动剪切膜分离是通过扭转弹簧将偏心块旋转产生的振动传递到过滤膜盘，使膜表面产生振动，振动产生的剪切力使污染物不易沉积。旋转管式剪切膜分离技术、旋转盘式剪切膜分离技术和振动剪切膜分离技术对于阻碍浓差极化和膜污染都有明显的效果。但是，旋转管式剪切膜分离技术在实际运行过程中必需要达到较高的旋转角速度，才能产生足够的剪切力来阻碍污染物在膜表面沉积，整个内管高速旋转的耗能相对较高；旋转盘式剪切膜分离技术的能耗要少于旋转管式剪切膜分离技术，但仍需要达到一定的转速，才能满足实际应用中阻碍膜污染的要求，整个膜盘的旋转都是依靠中心转轴带动和支撑，因此旋转盘式剪切膜分离技术对中心转轴的机械强度要求较高。相对而言，振动剪切膜分离技术在能耗上要小于旋转管式剪切膜分离技术和旋转盘式剪切膜分离技术，对中心轴的机械强度要求也要比旋转盘式剪切膜分离技术低，而且在阻碍浓差极化和膜污染方面效果也最好。因此，振动剪切膜分离技术在污水处理、污水深度处理、食品浓缩提纯、药品浓缩提纯、废液浓缩回用、废油回收利用、海水淡化、饮用水净化方面将会得到更广泛的应用。

实用新型内容

基于上述现有技术所存在的问题，本实用新型提供一种振动剪切膜分离设备，能通过振动的方式改进膜工艺的操作过程。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种振动剪切膜分离设备，包括：设有碟片式膜组件的膜分离系统，振动装置，设有输出振动的扭力杆，该扭力杆上端与所述碟片式膜组件固定连接。

本实用新型的有益效果为：(1)通过设置振动装置，能带动碟片式膜组件以振动剪切方式工作，可以有效地防止浓差极化和膜污染，能够更好的保持膜通量的稳定，提高过滤效率；并能够明显减少膜的换洗次数，减少更换膜所造成的费用消耗；而且振动剪切的方式能耗并不是很高，与传统过滤相比，仅仅多一个电机的用电量，从整体的效益分析，要远远优于传统过滤，而且振动的方式的能耗要低于旋转的方式所产生的能耗；由于能够在振动剪切方式下工作，该设备过滤整个过程不需要添加任何阻垢剂等，不会造成二次污染；该设备过滤液出口产生的水能够达到回用的要求，可以用于工业中水的回注，浓缩液可以回收用来进行产品的浓缩再回用，整个过程可以达到“零排放”；该设备占地面积小，能耗低；碟片式的结构容易增加或减少碟片和膜片的数量，用来满足不同流量进料液的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本实用新型实施例提供的膜分离设备示意图；

图1中：1.Y型过滤器，2.水泵，3.止回阀，4.压力表，5.流量计，6.软管，软连接，7.碟片式膜组件，8.扭力杆，9.电机，10.联轴器，11.外接轴，12.偏心块，13.配重块，14.振动板，15.振动机件，16.固定底板，17.球阀，a.进料管道，b.过滤液管道，c.浓缩液管道。

具体实施方式

下面对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种振动剪切膜分离设备，包括：设有碟片式膜组件的膜分离系统，振动装置，设有输出振动的扭力杆，该扭力杆上端与碟片式膜组件固定连接。

上述膜分离设备中，振动装置包括：电机，该电机的输出轴经联轴器与外接轴连接，外接轴上固定设有偏心块，外接轴与振动板一端连接，振动板通过振动机件设在固定底板上，振动机件至少为两个分开设置在固定底板上；扭力杆下端与振动板连接。优选的，振动板上远离连接外接轴处的一端设有配重块，可采用铁块，配重块可保持整个设备重心在几何中心处。电机优选可采用高频电机，从而实现带动碟片式膜组件在高频振动剪切下过滤，具体的电机根据处理量和整个设备的重量进行选择，选择合适的功率和转速。

上述膜分离设备中，碟片式膜组件设在振动装置上方，碟片式膜组件底部与扭力杆上端连接。

本实用新型结构上采用碟片式膜分离结构，具体采用碟片式膜组件，有效的增加整个膜组件的有效膜面积；通过设置与碟片式膜组件连接的振动装置，将振动引入到膜分离设备中，分离性能优越，对阻碍膜污染效果明显；而且占地面积小，能耗低，易于扩展膜块；膜组件内的膜片种类可以根据需求随时更换，可选用微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等来分离不同种类的进料液。

该设备中，包括以碟片式膜组件为核心的膜分离系统和振动装置，振动装置主要由电机、偏心块、连轴器、轴、振动板和扭力杆组成，振动装置通过在电机驱动轴经联轴器连接的外接轴轴上安装一个偏心块，电机转动时带动偏心块一起旋转，偏心块旋转产生的惯性力传递到振动板上，带动振动板水平往复振动，这种往复振动再通过扭力杆传递到碟片式膜组件，使碟片式膜组件产生振动，从而在碟片式膜组件内膜的表面产生强大的剪切力，可以有效的阻碍料液中的沉积物附着在膜表面，防止膜污染，从而保持较高的膜通量。

膜分离系统主要包括水泵、碟片、膜片、中心杆、膜壳、进出水口、进出水管。其中，碟片式膜组件的工作流程是进料液通过水泵的增压进入到进水管道，再进入到膜组件内部。在膜组件内部，料液在压力作用下流过膜片，经膜片的过滤作用，过滤液透过膜进入到过滤液流道，最终进入到过滤液出水管，从过滤液出口流出；浓缩液流过膜片，无法透过膜片，在水流的作用下，只能从碟片的流道口层层流下，最终进入到浓缩液管道，从浓缩液出口流出。

在振动装置工作的情况下，料液进入到碟片式膜组件内部，在膜表面流动时，振动系统传递的往复振动，使膜表面产生的剪切力，能够有效的阻止料液中的污染物在膜表面沉积或附着，从而防止膜污染，保证了膜通量，过滤液能够更加高效的透过膜从过滤液出口排出，浓缩液也能够更加高效的进行浓缩，从浓缩液出口排出。整个过程不需要添加任何阻垢剂等，不会造成二次污染。

上述设备中，各个部件要保证一定的强度，管道和膜组件要有密封性。碟片式膜组件放到带有振动机件的水平固定底板上，通过振动机件来加强振动，振动机件要有一定的强度和抗变形能力。如振动板采用金属板，为增加强度对其进行淬火处理；固定底板采用金属板，为增加强度对其进行淬火处理；

下面结合具体实施例对本实用新型的膜分离设备作进一步说明。

在图1中，进料液是沿着图中箭头所指示的进料管道a方向流动的。设备运行前先打开止回阀3和两个球阀17，再打开水泵2将进料液吸入进料管道中，经Y型过滤器1的初步过滤去除体积较大的颗粒物，料液通过进料管道流入碟片式膜组件7，经过碟片式膜组件7的过滤作用，过滤液透过膜片，进入过滤液流道，最终经过滤液管道b流出，无法透过膜的物质则随着料液在层层碟片间流动，逐步的浓缩，最终通过浓缩液管道c流出，从而达到料液的分离的目的。调节止回阀3和两个球阀17使进出口压力保持稳定，待进出口压力稳定后，然后振动装置的电机9通电，高速旋转。电机9与外接轴11通过联轴器10连接，电机9旋转则会带动联轴器10和外接轴11旋转，偏心块12固定在外接轴11上，外接轴11旋转的同时带动偏心块12旋转，偏心块12旋转过程中会产生水平往复的惯性力，因为偏心块12与外接轴11固定在一起，会将惯性力传递给外接轴11，而外接轴11又被固定在振动板14上，惯性力会通过外接轴11传递给振动板14，从而使振动板14产生水平的往复振动，振动板14的惯性力会通过扭力杆8传递到碟片式膜组件7，使碟片式膜组件7产生水平往复振动，碟片式膜组件7内部的膜片也会振动，膜片表面产生强大的剪切力，该剪切力有效阻止膜污染和浓差极化的现象发生，使膜通量保持稳定，保证过滤效率。而固定底板16主要作用是支撑整个振动剪切膜分离设备，固定底板16上面安装的振动机件15主要作用是加强振动板14的振动，也有一定的支撑作用。

该膜分离设备通过高速电机带动偏心块旋转产生惯性力，通过扭力杆传递到膜组件，使膜组件产生振动，从而增强膜表面的剪切力，减少浓差极化和膜污染现象的发生。该膜分离设备可以应用到污水处理、污水深度处理、食品浓缩提纯、药品浓缩提纯、废液浓缩回用、废油回收利用、海水淡化、饮用水净化等领域，解决了传统膜分离过程膜污染导致的膜通量下降，分离效率下降的问题。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种振动剪切膜分离设备，包括：设有碟片式膜组件的膜分离系统，其特征在于，振动装置，设有输出振动的扭力杆，该扭力杆上端与所述碟片式膜组件固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种振动剪切膜分离设备，其特征在于，所述振动装置包括：

电机，该电机的输出轴经联轴器与外接轴连接，所述外接轴上固定设有偏心块，所述外接轴与振动板一端连接，所述振动板通过所述振动机件设在所述固定底板上；

所述扭力杆下端与所述振动板连接。

3.根据权利要求2所述的一种振动剪切膜分离设备，其特征在于，所述振动板上远离连接所述外接轴处的一端设有配重块。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种振动剪切膜分离设备，其特征在于，所述碟片式膜组件设在所述振动装置上方，所述碟片式膜组件底部与所述扭力杆上端连接。