CN205948686U - 一种错流过滤装置和错流过滤系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种对错流过滤设备进行控制的错流过滤装置和系统，包括缓冲罐、循环泵和过滤腔，过滤腔中的错流过滤膜将过滤腔隔离为内腔和外腔，循环泵将缓冲罐中的待过滤液料通过输送管道持续不断地送入内腔中，过滤后剩余的液料从内腔中通过第一管道流回缓冲罐，过滤得到的清液容纳于外腔中并通过第二管道输出，输送管道上设有用于测量输送管道中液料流量的输送流量计，第一管道上设有用于调节第一管道中液料流量的第一调节阀，第二管道上设有用于调节第二管道中液料流量的第二调节阀和用于测量第二管道中液料流量的第二流量计；本实用新型通过分阶段地控制错流过滤的过程，能够延长总的错流过滤时间，从而可以更好地发挥错流过滤膜的功能。

Description

一种错流过滤装置和错流过滤系统

技术领域

本实用新型涉及一种错流过滤装置和错流过滤系统。

背景技术

在液料过滤领域中，传统过滤时，过滤液体垂直于过滤膜面，沉淀物聚积于过滤介质的表面，当沉淀层的厚度增加到一定程度时，过滤介质的孔隙被堵塞，过滤过程被迫终止；而错流过滤打破了传统过滤的机制，错流过滤时液料的流向和过滤膜面方向相切，液料流经膜面时产生的剪切力能够把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平，使得过滤膜的孔隙不容易堵塞。被过滤的液料在压力的推动下，带着混浊的微粒，以高速在管状过滤膜的内壁流动，而附着在过滤膜上的残留物质很薄，其过滤阻力增加不大，因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。

目前的错流过滤大多采用陶瓷膜来进行。陶瓷膜的规格很多，可根据不同工况和要求来选择合适的陶瓷膜，为了增大过滤面积，对一个大的陶瓷膜棒开凿很多小的流道。其工作原理为：液料在循环泵的作用下，形成高压高流量的工况并经过陶瓷过滤膜，在循环过程中，液料会在高压的作用下从陶瓷膜内部渗透至外部，液料中的杂质被陶瓷膜细小的膜孔截留，从而达到过滤的效果；剩余的液料会继续保持循环，直至过滤结束，被截留在陶瓷膜内表面的杂质在高流量循环的状态下被带走，避免陶瓷膜的微孔过早地被堵塞，达到延长过滤时间和增大过滤面积的作用。

然而，由于陶瓷膜的过滤技术研发工作仍处于初始阶段，其在过程控制上还不能达到最佳的延长过滤时间的效果，当陶瓷膜的微孔被堵塞到一定程度时即无法再继续工作，从而不能充分体现利用陶瓷膜进行错流过滤的优势。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种错流过滤装置，包括缓冲罐、循环泵和过滤腔，过滤腔中设有错流过滤膜，错流过滤膜将过滤腔隔离为内腔和外腔，循环泵将缓冲罐中的待过滤液料通过输送管道持续不断地送入内腔中，过滤后剩余的液料从内腔中通过第一管道流回缓冲罐，过滤得到的清液容纳于外腔中并通过第二管道输出，输送管道上设有用于测量输送管道中液料流量的输送流量计，第一管道上设有用于调节第一管道中液料流量的第一调节阀，第二管道上设有用于调节第二管道中液料流量的第二调节阀和用于测量第二管道中液料流量的第二流量计。

进一步地，第一管道和第二管道上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，分别用于测量第一管道和第二管道中的液料压力。

优选地，第二管道上设有反冲装置，用于将第二管道中的清液反冲回过滤腔，从而对错流过滤膜的膜孔进行冲洗。

优选地，错流过滤膜采用陶瓷膜。

本实用新型还提供一种错流过滤系统，包括如上所述的错流过滤装置和控制器，控制器被配置成：

开启循环泵，接收输送流量计的信号，当输送管道中的液体流量达到预定值时，向第一调节阀和第二调节阀发送信号，完全打开第一调节阀和第二调节阀；

接收模块接收第二流量计的信号，当第二管道中的流量减小到第一设定值时，向第二调节阀发送信号，关小第二调节阀，以控制第二管道中通过的液料流量达到第二设定值，所述第二设定值小于所述第一设定值。

进一步地，控制器向第二调节阀发送信号之后，还包括：继续接收第二流量计的信号，当第二管道中的流量低于第二设定值时，控制器向第一调节阀和循环泵发送信号，关小第一调节阀并调大循环泵的动力，以增大内腔中的液体压力。

优选地，还包括设置在第一管道上的第一压力传感器和设置在第二管道上的第二压力传感器，控制器被配置成：当向第一调节阀和循环泵发送信号，关小第二调节阀并调大循环泵的动力时，还包括接收第一压力传感器和第二压力传感器的信号，以控制第一管道和第二管道中的液体压力差不超过阈值。

进一步地，还包括反冲装置，反冲装置设置在第二管道上，控制器被配置成：当开启循环泵之后，向反冲装置发送信号，间歇地打开和关闭反冲装置，以将第二管道中输送的清液反冲回过滤腔中，从而对错流过滤膜的膜孔进行冲洗。

综上，本实用新型提供的错流过滤装置和错流过滤系统，通过分阶段地控制错流过滤的过程，能够延长总的错流过滤时间，从而可以更好地发挥错流过滤膜的功能，更好地体现错流过滤膜的设备价值，具有很高的市场推广价值。

为让本实用新型的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例并结合附图详细说明。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的控制错流过滤装置的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例的错流过滤系统的控制器的结构示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”，不应理解为对本实用新型的限制。

【第一实施例】

本实用新型还提供一种错流过滤装置200，如图1中所示，包括缓冲罐101、循环泵1和过滤腔2，过滤腔2中设有错流过滤膜3，错流过滤膜3将过滤腔隔离为内腔21和外腔22，循环泵1将缓冲罐101中的待过滤液料通过输送管道4持续不断地送入内腔中，过滤后剩余的液料从内腔21中通过第一管道5流回缓冲罐101，过滤得到的清液容纳于外腔22中并通过第二管道6输出，输送管道4上设有用于测量输送管道中液料流量的输送流量计42，第一管道5上设有用于调节第一管道中液料流量的第一调节阀51，第二管道6上设有用于调节第二管道中液料流量的第二调节阀61和用于测量第二管道中液料流量的第二流量计62。

本实施例提供的错流过滤装置200可以用于啤酒生产中的过滤工作，或者其他需要进行液料过滤的生产工艺中，具体来讲，利用本实施例提供的错流过滤装置200进行液料过滤的工作过程如下：

过滤开始时，开启循环泵1，推动待过滤液料通过输送管道4进入过滤腔2，此时错流过滤膜3的工作性能最佳，利用输送流量计42测量到输送管道4中的液料的流量达到预定值A时，完全打开第一调节阀51和第二调节阀61，使得在循环泵1高压高流量的工况下，液料自然渗透错流过滤膜3，从而获得最大的过滤流量；

过滤一段时间之后，由于错流过滤膜3的渗透能力逐渐降低，渗透过错流过滤膜3的清液的流量会越来越低，即第二管道6中的液体流量会逐渐减小，利用第二流量计62测量第二管道6中的液体流量减小至第一设定值B1时，关小第二调节阀61，以控制第二管道6中的液体流量达到第二设定值B2，第二设定值B2小于第一设定值B1，即利用第二调节阀61对第二管道6的部分清液进行截流，使得能够渗透过错流过滤膜3的液料量减少，更多的待过滤液料能够随着液流方向流回缓冲罐101，之后再次进入过滤腔2中进行过滤，从而通过控制清液过滤量降低堵塞强度来延长总的过滤时间；

继续过滤一段时间后，由于错流过滤膜3的渗透能力进一步降低，第二管道6中的液体流量进一步减小，利用第二流量计62测得第二管道6中的液体流量低于第二设定值B2时，由于膜孔被堵塞的原因过滤过程将不再进行，此时关小第一调节阀51，增大第一管道5中的液体压力，同时增大循环泵1的动力，从而增大内腔21中的液体压力，使进入过滤腔2中的液料流量增加，此阶段通过增加过内腔21中的液体压力，在错流过滤膜3的过滤能力降低到一定程度时，促使液料能够继续通过错流过滤膜进行过滤，从而进一步延长了总的过滤时间。

更为具体地，通过在第一管道5和循环泵1之间设置联动装置来将两者进行同步控制，如图1中所示，该联动装置可以是设置在循环泵上的开关11。

进一步地，如图1中所示，输送管道4、第一管道5和第二管道6上分别设有输送压力传感器43、第一压力传感器53和第二压力传感器63，分别用于测量输送管道、第一管道和第二管道中的液料压力。在上述的错流过滤过程中，液料在内腔21中以平行于错流过滤膜3的膜面的方向持续不断地流过，自然渗透到外腔22中，过滤得到的清液容纳于外腔22中，当关小第一调节阀51且调大循环泵1的动力时，内腔21中的液体压力增大，利用输送压力传感器43、第一压力传感器53和第二压力传感器63对过滤腔2的进、出口的液体压力和第二管道6中的液体压力进行监测，通过将过滤腔2的进、出口压力之和的平均值减去第二管道6中的液体压力，来获得控制所需的压力差，该液体压力差不超过阈值C，以避免过多的膜孔堵塞物质被充入外腔22中，从而降低了过滤取得的清液的质量。

优选地，第二管道6上设有反冲装置7，用于将第二管道6中的清液反冲回过滤腔2，从而对错流过滤膜3的膜孔进行冲洗。

本实施例中的错流过滤设备的缓冲罐101设置于过滤腔2的外部，过滤时待过滤的液料首先进入缓冲罐101中进行沉淀，之后由循环泵1从缓冲罐101中将待过滤液料推送入过滤腔2之中；当过滤完成后，剩余的液料从过滤腔2中流出，重新进入缓冲罐101中，经过沉淀和处理之后再次由循环泵1推送入过滤腔2中，该过程循环进行；利用反冲装置7对错流过滤膜3进行冲洗后的液体随着内腔21中持续不断流过的液料重新流回缓冲罐101，在缓冲罐中，被冲洗下来的物质得到沉淀和处理，从而进一步延缓了错流过滤膜的膜孔被堵塞的时间，进一步发挥了错流过滤膜的效用。

更为具体地，本实施例中的错流过滤膜3采用陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜，陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原液料在膜管内或膜外侧流动，小分子物质透过膜，大分子物质被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。本实用新型第一实施例中的错过滤膜可以将一个大的柱状陶瓷膜置于过滤腔2当中，沿着一个柱状陶瓷膜的轴向开设多个小的管状通道来作为液料流经的内腔21，从而增大过滤面积，取得更佳的过滤效果。

【第二实施例】

本实用新型还提供一种错流过滤系统，包括如上所述的错流过滤装置200和控制器300，如图2中所示，控制器300包括接收模块301、发送模块302和操作模块303，操作模块303中设有预定值A、第一设定值B1和第二设定值B2，控制器300对错流过滤装置200的过滤过程进行控制，具体为：

开启循环泵，接收模块301接收输送流量计42的信号，当输送管道4中的液体流量达到预定值A时，发送模块302向第一调节阀51和第二调节阀61发送信号，完全打开第一调节阀51和第二调节阀61；

接收模块301接收第二流量计62的信号，当第二管道6中的流量减小到第一设定值B1时，向第二调节阀61发送信号，关小第二调节阀61，以控制第二管道6中通过的液料流量达到第二设定值B2，第二设定值B2小于第一设定值B1。

进一步地，控制器300的发送模块302向第二调节阀61发送信号之后，还包括：接收模块301继续接收第二流量计62的信号，当第二管道6中的流量低于到第二设定值B2时，发送模块302向第一调节阀51和循环泵1发送信号，关小第一调节阀51并调大循环泵1的动力，以增大内腔21中的液体压力；其中，第二设定值B2小于第一设定值B1。

更为具体地，本实用新型第三实施例的错流过滤系统还包括设置在第一管道5上的第一压力传感器53和设置在第二管道6上的第二压力传感器63；控制器300的操作模块303中还设有阈值C，发送模块302向第一调节阀51和循环泵1发送信号，关小第一调节阀51并调大循环泵6的动力时，接收模块301同时接收第一压力传感器53和第二压力传感器63的信号，以控制第一管道5和第二管道6中的液体压力差不超过阈值C以避免过多的堵塞物进入膜微孔中，从而给清洗带来不便。

如图1中所示，本实施例的错流过滤系统还包括反冲装置7，反冲装置7设置在第二管道6上，当开启循环泵之后，控制器的发送模块302向反冲装置7发送信号，间歇地打开和关闭反冲装置，以将第二管道6中输送的清液反冲回过滤腔2中，从而对错流过滤膜3的膜孔进行冲洗。

优选地，上述反冲过程以一定的频率进行，可以是固定的频率，例如5分钟/次，也可以是变化的频率，或者由操作人员根据现场的工况来手动进行反冲操作。

综上所述，本实用新型提供的错流过滤装置和错流过滤系统，通过分阶段地控制过滤过程，能够延长总的错流过滤时间，从而避免由于错流过滤膜的膜孔过早堵塞而影响工作效率，能够更好地发挥错流过滤膜的功能，具有很高的市场推广价值。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种错流过滤装置，包括缓冲罐、循环泵和过滤腔，所述过滤腔中设有错流过滤膜，所述错流过滤膜将所述过滤腔隔离为内腔和外腔，所述循环泵将所述缓冲罐中的待过滤液料通过输送管道持续不断地送入所述内腔中，过滤后剩余的所述液料从所述内腔中通过第一管道流回所述缓冲罐，过滤得到的清液容纳于所述外腔中并通过第二管道输出，其特征在于，所述输送管道上设有用于测量所述输送管道中液料流量的输送流量计，所述第一管道上设有用于调节所述第一管道中液料流量的第一调节阀，所述第二管道上设有用于调节所述第二管道中液料流量的第二调节阀和用于测量所述第二管道中液料流量的第二流量计。

2.如权利要求1所述的错流过滤装置，其特征在于，所述第一管道和所述第二管道上分别设有第一压力传感器和第二压力传感器，分别用于测量所述第一管道和所述第二管道中的液料压力。

3.如权利要求1所述的错流过滤装置，其特征在于，所述第二管道上设有反冲装置，用于将第二管道中的所述清液反冲回所述过滤腔，从而对所述错流过滤膜的膜孔进行冲洗。

4.如权利要求1-3中任一所述的错流过滤装置，其特征在于，所述错流过滤膜采用陶瓷膜。

5.一种错流过滤系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的错流过滤装置和控制器，所述控制器被配置成：

开启所述循环泵，接收所述输送流量计的信号，当所述输送管道中的液体流量达到预定值时，向所述第一调节阀和所述第二调节阀发送信号，完全打开所述第一调节阀和所述第二调节阀；

接收模块接收所述第二流量计的信号，当所述第二管道中的流量减小到第一设定值时，向所述第二调节阀发送信号，关小所述第二调节阀，以控制所述第二管道中通过的液料流量达到第二设定值，所述第二设定值小于所述第一设定值。

6.如权利要求5所述的错流过滤系统，其特征在于，所述控制器向所述第二调节阀发送信号之后，还包括：继续接收所述第二流量计的信号，当所述第二管道中的流量低于所述第二设定值时，所述控制器向所述第一调节阀和所述循环泵发送信号，关小所述第一调节阀并调大所述循环泵的动力，以增大所述内腔中的液体压力。

7.如权利要求6所述的错流过滤系统，其特征在于，还包括设置在所述第一管道上的第一压力传感器和设置在所述第二管道上的第二压力传感器，

所述控制器被配置成：

当向所述第一调节阀和所述循环泵发送信号，关小所述第二调节阀并调大所述循环泵的动力时，还包括接收所述第一压力传感器和所述第二压力传感器的信号，以控制所述第一管道和所述第二管道中的液体压力差不超过阈值。

8.如权利要求5-7中任一所述的错流过滤系统，其特征在于，还包括反冲装置，所述反冲装置设置在所述第二管道上，所述控制器被配置成：

当开启所述循环泵之后，向所述反冲装置发送信号，间歇地打开和关闭所述反冲装置，以将所述第二管道中输送的所述清液反冲回所述过滤腔中，从而对所述错流过滤膜的膜孔进行冲洗。