CN209205055U - 一种非对称过滤管膜的应用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种非对称过滤管膜的应用装置，属于污水处理技术领域。该非对称过滤管膜由聚乙烯、聚氯乙烯、抗氧剂、润滑剂、增塑剂和稀土氧化物添加剂制备而成，作为过滤器滤芯应用的装置包括集水池、循环污水管路、过滤器和产水箱，过滤器通过循环污水管路分别与集水池和产水箱相连，与集水池相连的循环污水管路上设置止回阀和球阀，与产水箱相连的循环污水管路上设置阻尼器、止回阀、球阀、水泵和Y型管道。过滤器内设有罐体、非对称过滤管膜、上密封盖、螺母、下密封盖、下密封圈、连接密封圈、上密封圈、内卡箍和外卡箍。本实用新型具有过滤精度高、油污去除能力强，在线反冲洗操作简单，运行成本低，过滤管元件寿命长等优点。

Description

一种非对称过滤管膜的应用装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，特别是指一种非对称过滤管膜的应用装置。

背景技术

水资源污染以及污水的排放引发了许多环境问题，随着我国工业发展水平和城市化进程的迅猛发展，工业废水的污染源以及废水量大幅度增加，每年排放废水量约750.0亿立方米，水体的污染逐年增长，加剧了水资源的短缺，因此需要进一步提高和完善废水处理技术工艺方法及装置。

全国煤矿每年排放矿井水量大约达到42亿立方米，利用率仅为40％。矿井水中含有大量的悬浮物、酸性、高矿化物、重金属以及其他毒性物质，外排不仅污染矿区的生态环境，还造成水资源极大地浪费。对矿井水的净化处理与资源化利用能够有效缓解矿区水资源的短缺问题。

相比于传统的污水净化处理技术，膜分离技术由于具有效率高、能耗低、污染少、操作简单等特点，能够应用于海水淡化、航天航空、生物制药、石油化工、冶金等各个领域，特别是在废水处理和环境保护方面具有广泛的应用前景。目前，制备高分子微孔膜的方法有很多，聚合物颗粒烧结法、拉伸法和热致相分离法等。

聚乙烯由于其优异的力学性能和化学稳定性，极好的自身润滑性、耐磨性和抗冲击性，使制备得到的非对称过滤管膜机械强度大，在污水净化过滤方面能够长期使用，性能稳定。然而由于聚乙烯在熔融时为高弹态，几乎无流动性，加工时熔体易破裂，很难采用熔融挤压拉伸法制得聚乙烯管。而热致相分离法为聚乙烯管的制备提供了可能。但热致相分离法对微孔膜的孔径影响较大，由于聚乙烯分子链缠结点多结晶速率慢，影响相分离尺寸，最终影响聚乙烯管孔径的均匀性以及力学性能等。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种非对称过滤管膜的应用装置。该非对称过滤管膜的制备方法以聚乙烯和聚氯乙烯为主要原料，添加抗氧剂、润滑剂、增塑剂、稀土氧化物添加剂等制备出过滤精度高、抗冲击性强、使用寿命长的污水处理材料。主要应用于矿井、工业和钢铁厂中对污水的净化过滤处理，可解决现有污水处理材料对成分复杂的污水处理效果不佳，污染环境等问题。

该方法制备的非对称过滤管膜按重量份计成分组成如下：

聚乙烯：75份-95份，聚氯乙烯：75份-95份，抗氧剂：0.1份-0.7份，润滑剂：5份-15份，增塑剂：0.05份-0.13份，稀土氧化物添加剂：0.01份-3.0份。

其中，抗氧剂为硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸镁、硬脂酸锂、硬脂酸锌、月桂酸钙、月桂酸锌、2-乙基己酸锌中的一种或几种；润滑剂为固体润滑剂，润滑剂为二硫化钼、高分子腊、有机硅化合物、石墨、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种的混合物；增塑剂为癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种的混合物。

具体制备方法如下：

S1将聚乙烯和聚氯乙烯、抗氧剂、润滑剂、增塑剂、稀土氧化物添加剂六种原料分别破碎至粒径为1mm以下；然后将聚乙烯、聚氯乙烯、抗氧剂、润滑剂、增塑剂和稀土氧化物添加剂分别用球磨机研磨3-8h，分别过220-380目筛，备用；

S2将抗氧剂、润滑剂、增塑剂、稀土氧化物添加剂按比例均匀混合，得到混合料；

S3将聚乙烯和聚氯乙烯与S2中的混合料按比例加入到内径为100-300mm的管状不锈钢模具中；

S4将S3的模具置于震荡混合器震荡，混合均匀，盖好模具利用压缩空气对其施加0.05-0.15MPa压力；

S5将S4混合均匀的模具置于热风循环干燥箱中干燥，然后随炉冷却至室温使其固化成型，开模后得到过滤管本体；

S6将S5制备的过滤管本体利用急冷喷涂工艺制备出非对称过滤管膜。

其中，S4中震荡混合器的频率为60-120次/min，震荡时间为2-10min。

S5中热风循环干燥箱温度为160-350℃，干燥时间为1-4h；所得到的过滤管本体的孔隙率为30％-50％，内部孔径为0.025-0.1mm，抗压强度为1.0-4.0MPa，抗弯强度为0.5-2.0MPa。

S6中采用急冷喷涂工艺使非对称过滤管膜表面微孔孔径与内部微孔孔径比为0.45-0.65。

上述方法制备的非对称过滤管膜作为过滤器的滤芯，对矿井、化工和钢铁企业污水的净化过滤均有显著过滤的效果。过滤器是以非对称过滤管为核心(过滤元件)的集过滤、反冲洗再生、排渣为一体的液、固分离与净化装置。应用该非对称管膜的装置，包括集水池、循环污水管路、过滤器和产水箱；过滤器通过循环污水管路分别与集水池和产水箱相连，过滤器与集水池相连的循环污水管路上设置止回阀和球阀，过滤器与产水箱相连的循环污水管路上设置阻尼器、止回阀、球阀、反冲洗泵和Y型过滤器；过滤器自上而下分为集油室、过滤室和沉淀室，过滤器包括罐体、非对称过滤管膜、上密封盖、螺母、下密封盖、下密封圈、连接密封圈、上密封圈、内卡箍和外卡箍，非对称过滤管膜位于罐体内，非对称过滤管膜的上端连接上密封圈和装有螺母的上密封盖，非对称过滤管膜的下端连接下密封圈和中心带孔的下密封盖；非对称过滤管膜之间的连接通过放置内卡箍、连接密封圈和装有螺丝的外卡箍实现；罐体上部设置进水口，进水口通过管道连接罐体内的分布板，分布板下方设置吸油毡，罐体顶部设置排油口和放气口，排油口通过管道与循环泵相连；罐体底部设置出液口和排污口，出液口通过循环污水管路连接产水箱，排污口通过管道连接循环泵。

其中，集水池内设有潜水泵，潜水泵与循环污水管路连接。

排污口位于出液口下方，产水箱连接循环泵。

罐体中部的过滤室内放置6-1000根非对称过滤管膜，非对称过滤管膜串联1-5层，除油后的污水进入过滤室，污水经非对称过滤管膜外壁渗透到非对称过滤管膜内壁，经下密封盖的中心孔流出，最终经出液口排出。

上密封圈和下密封圈由厚度为3-20mm的橡胶材料制成，上密封盖和下密封盖由不锈钢或碳钢材料制成。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

1、本实用新型制备的非对称过滤管膜主要原料为聚乙烯和聚氯乙烯，由于化学性能稳定、独特分子结构，使产品兼具优良的耐腐蚀、耐冲击、自润滑、耐环境应力开裂性好、抗压强度高、轻便等优点，在污水净化过滤环境中表现更为优异。

2、本实用新型提出的非对称过滤管膜过滤是环保污水净化领域的一种方法。将非对称过滤管膜作为过滤器的滤芯，对矿井、化工和钢铁企业污水的净化过滤均有显著过滤的效果。本实用新型利用吸油毡吸收污水中所携带的油，污水通过非对称过滤管膜外壁渗入到过滤管内壁，将固体物截留下来沉积到沉淀室。本实用新型具有过滤精度高，油污去除能力强，在线反冲洗操作简单，再生能力强，运行成本低，过滤管元件寿命长(3-5年)、更换方便，污泥可回收利用等优点，适合于污水净化领域，同时也可以用于净环水的过滤净化。

本实用新型对污水净化和节约能源具有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型的非对称过滤管膜应用装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例中两层非对称过滤管连接的结构示意图；

图3为本实用新型的非对称过滤管膜应用的矿井污水净化过滤装置的原理图。

其中：1-罐体，2-非对称过滤管膜，3-上密封盖，4-螺母，5-下密封盖，6-下密封圈，7-连接密封圈，8-上密封圈，9-内卡箍，10-外卡箍，11-进水口，12-吸油毡，13-出液口，14-排污口，15-排油口，16-放气口，17-分布板，18-集水池，19-潜水泵，20-循环污水管路，21-阻尼器，22-止回阀，23-反冲洗泵，24-Y型过滤器，25-球阀，26-产水箱，27-循环泵。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种非对称过滤管膜的应用装置。

如图1、图2和图3所示，该应用装置包括集水池18、循环污水管路20、过滤器和产水箱26；过滤器通过循环污水管路20分别与集水池18和产水箱26相连，过滤器与集水池18相连的循环污水管路20上设置止回阀22和球阀25，过滤器与产水箱26相连的循环污水管路20上设置阻尼器21、止回阀22、球阀25、反冲洗泵23和Y型过滤器24；过滤器自上而下分为集油室、过滤室和沉淀室，过滤器包括罐体1、非对称过滤管膜2、上密封盖3、螺母4、下密封盖5、下密封圈6、连接密封圈7、上密封圈8、内卡箍9和外卡箍10，非对称过滤管膜2位于罐体1内，非对称过滤管膜2的上端连接上密封圈8和装有螺母4的上密封盖3，非对称过滤管膜2的下端连接下密封圈6和中心带孔的下密封盖5；非对称过滤管膜2之间的连接通过放置内卡箍9、连接密封圈7和装有螺丝的外卡箍10实现；罐体1上部设置进水口11，进水口11通过管道连接罐体1内的分布板17，分布板17下方设置吸油毡12，罐体1顶部设置排油口15和放气口16，排油口15通过管道与循环泵27相连；罐体1底部设置出液口13和排污口14，出液口13通过循环污水管路20连接产水箱26，排污口14通过管道连接循环泵27。

集水池18内设有潜水泵19，潜水泵19与循环污水管路20连接。

排污口14位于出液口13下方，产水箱26连接循环泵27。

罐体1中部的过滤室内放置6-1000根非对称过滤管膜2，非对称过滤管膜2串联1-5层，除油后的污水进入过滤室，污水经非对称过滤管膜2外壁渗透到非对称过滤管膜2内壁，经下密封盖5的中心孔流出，最终经出液口13排出。

上密封圈8和下密封圈6由厚度为3-20mm的橡胶材料制成，上密封盖3和下密封盖5由不锈钢或碳钢材料制成。

上述非对称过滤管膜按重量份计成分组成如下：

聚乙烯：75份-95份，聚氯乙烯：75份-95份，抗氧剂：0.1份-0.7份，润滑剂：5份-15份，增塑剂：0.05份-0.13份，稀土氧化物添加剂：0.01份-3.0份。

其制备具体方法为：

步骤一、将聚乙烯和聚氯乙烯、抗氧剂、润滑剂、增塑剂、稀土氧化物添加剂六种原料分别用破碎机或打粉机破碎至粒径为1mm以下；然后将聚乙烯、聚氯乙烯、抗氧剂、润滑剂、增塑剂和稀土氧化物添加剂分别用球磨机研磨3-8h，分别过220-380目筛，备用；

步骤二、按照所述的重量配比称取各个组分；

步骤三、将抗氧剂、润滑剂、增塑剂、稀土氧化物添加剂按一定比例均匀混合，得到混合料；

步骤四、将称取的聚乙烯和聚氯乙烯与步骤三中的混合料按照步骤一所述的比例加入到内径为100-300mm的管状不锈钢模具中；

步骤五、将步骤四中的模具置于震荡混合器震荡，混合均匀，盖好模具利用压缩空气对其施加0.05-0.15MPa压力；

步骤六、将步骤五中混合均匀的模具置于热风循环干燥箱中干燥，然后随炉冷却至室温使其固化成型，开模后得到过滤管本体；

步骤七、将步骤六中制备的过滤管本体利用急冷喷涂工艺制备出外表面孔径小的非对称过滤管膜。

步骤一中抗氧剂为硬脂酸铝；润滑剂为羟丙基甲基纤维素；增塑剂为癸二酸二丁酯；

步骤一稀土氧化物添加剂合适的添加量能够保证过滤管本体的强度，若稀土氧化物添加剂所占比例增加，使过滤管本体的强度下降，增加过滤管本体的微孔孔径；

步骤五震荡混合器的频率为60-120次/min，震荡时间为2-10min；

步骤六模具置于160-350℃的热风循环干燥箱中干燥1-4h。过滤管的孔隙率为30％-50％，内部孔径控制在0.025-0.1mm范围内，抗压强度为1.0-4.0MPa，抗弯强度为0.5-2.0MPa；

步骤七为了得到外表面孔径小的非对称过滤管，采用喷涂和急速方式对管膜进行表面处理，使非对称过滤管膜表面微孔孔径与内部微孔孔径比例为0.45-0.65；

非对称过滤管膜作为过滤器的滤芯，对矿井、化工和钢铁企业污水的净化过滤均有显著过滤的效果。

应用该非对称过滤管膜的装置中，集油室位于罐体的顶部，污水经进水口进入，通过分布板均匀喷洒于集油室，利用集油室里的吸油毡吸收污水所携带的油，积聚到一定量时由排油口排出。

其中，分布板采用扇形结构，能够使污水均匀地喷洒于集油室，污水中的油能够充分被吸油毡吸收。

过滤室位于罐体的中部，内部放置6-1000根非对称过滤管膜，非对称过滤管膜的上端设有上密封圈和装有螺杆、螺母的上密封盖，螺杆的另一端固定在槽杠上，通过螺丝的转动实现密封作用。非对称过滤管膜的下端设有下密封圈和中心带孔的下密封盖。除油后的污水进入过滤室，污水在外部压力作用下经非对称过滤管膜外壁渗透到过滤管内壁，经下密封盖的中心孔流向汇总管，经出液口排出。

非对称过滤管膜可以串联1-5层，过滤管膜之间的连接通过放置连接密封圈、内卡箍和装有螺丝的外卡箍，达到密封效果。

内卡箍和装有螺丝的外卡箍由高分子耐压密封材料制备。

非对称过滤管膜之间的连接采用的连接密封圈由厚度为1-5mm的橡胶材料组成。

沉淀室位于罐体的底部，污水经非对称过滤管膜过滤后，将截留下的固体物沉积在沉淀室，积聚一定量时由排污口排出。

上述装置的具体工作过程如下：

集水池18内的潜水泵19将污水抽出通过循环污水管路20流入过滤器的进水口11，通过分布板17均匀喷洒于集油室，利用吸油毡12收集污水所携带的油，积聚到一定量时由排油口15排出。除油后的污水进入过滤室，污水在外部压力作用下经非对称过滤管膜2外壁渗透到非对称过滤管膜2内壁，经下密封盖5的中心孔流向汇总管，经出液口13排出，通过循环污水管路20进入产水箱26，最终流入循环泵27，再次得到利用。污水经非对称过滤管膜2过滤后，将截留下的固体物沉积在沉淀室，积聚一定量时由排污口14排出。随着设备过滤时间的增加，部分机械固体物会附着在非对称过滤管膜2表面上降低过滤流量增大压差，当压力差达到设定值时，启动反冲洗装置，同时打开放气口16，反冲洗泵23将净水经循环污水管路20进入过滤器，由于压力的作用，净水渗透到非对称过滤管膜2的外壁，附着在管表面上的机械固体物随渗透液脱落到过滤器底层，由排污口14排出，从而使非对称过滤管膜又具备过滤污水的功能。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种非对称过滤管膜的应用装置，其特征在于：包括集水池(18)、循环污水管路(20)、过滤器和产水箱(26)；过滤器通过循环污水管路(20)分别与集水池(18)和产水箱(26)相连，过滤器与集水池(18)相连的循环污水管路(20)上设置止回阀(22)和球阀(25)，过滤器与产水箱(26)相连的循环污水管路(20)上设置阻尼器(21)、止回阀(22)、球阀(25)、反冲洗泵(23)和Y型过滤器(24)；过滤器自上而下分为集油室、过滤室和沉淀室，过滤器包括罐体(1)、非对称过滤管膜(2)、上密封盖(3)、螺母(4)、下密封盖(5)、下密封圈(6)、连接密封圈(7)、上密封圈(8)、内卡箍(9)和外卡箍(10)，非对称过滤管膜(2)位于罐体(1)内，非对称过滤管膜(2)的上端连接上密封圈(8)和装有螺母(4)的上密封盖(3)，非对称过滤管膜(2)的下端连接下密封圈(6)和中心带孔的下密封盖(5)；非对称过滤管膜(2)之间的连接通过放置内卡箍(9)、连接密封圈(7)和装有螺丝的外卡箍(10)实现；罐体(1)上部设置进水口(11)，进水口(11)通过管道连接罐体(1)内的分布板(17)，分布板(17)下方设置吸油毡(12)，罐体(1)顶部设置排油口(15)和放气口(16)，排油口(15)通过管道与循环泵(27)相连；罐体(1)底部设置出液口(13)和排污口(14)，出液口(13)通过循环污水管路(20)连接产水箱(26)，排污口(14)通过管道连接循环泵(27)。

2.根据权利要求1所述的非对称过滤管膜的应用装置，其特征在于：所述集水池(18)内设有潜水泵(19)，潜水泵(19)与循环污水管路(20)连接。

3.根据权利要求1所述的非对称过滤管膜的应用装置，其特征在于：所述排污口(14)位于出液口(13)下方，所述产水箱(26)连接循环泵(27)。

4.根据权利要求1所述的非对称过滤管膜的应用装置，其特征在于：所述罐体(1)中部的过滤室内放置6-1000根非对称过滤管膜(2)，非对称过滤管膜(2)串联1-5层，除油后的污水进入过滤室，污水经非对称过滤管膜(2)外壁渗透到非对称过滤管膜(2)内壁，经下密封盖(5)的中心孔流出，最终经出液口(13)排出。

5.根据权利要求1所述的非对称过滤管膜的应用装置，其特征在于：所述上密封圈(8)和下密封圈(6)由厚度为3-20mm的橡胶材料制成，上密封盖(3)和下密封盖(5)由不锈钢或碳钢材料制成。