CN212492422U - 涡流式膜分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涡流式膜分离装置,包括涡流式膜转盘，所述涡流式膜转盘包括内部形成水流通道的中空转轴、涡轮型膜组件及集水系统，所述中空转轴穿插在所述涡流式膜转盘的中心，所述中空转轴上设有通孔，所述涡轮型膜组件固定在所述中空转轴上，所述涡轮型膜组件包括多个平板式膜元件，且所述多个平板式膜元件按照设定倾斜角度排列装配成涡轮型结构，所述平板式膜元件上设有出液孔，所述出液孔与集水系统连通，所述集水系统与所述通孔连通。本实用新型结构简单，涡流式运行方式能有效抑制膜表面的堵塞和污染，无过滤死区，极大的延长了膜使用寿命和化学清洗周期。

Description

涡流式膜分离装置

技术领域

本实用新型涉及水处理及工业分离的技术领域，尤其是指一种涡流式膜分离装置。

背景技术

近年来，膜分离技术已经在污水处理、饮用水净化、海水淡化、工业分离等领域广泛应用。但是膜分离设备在运行过程中膜组件存在浓差极化和膜污染情况，造成膜通量下降和操作压力升高，使得过滤不能连续有效地进行，限制其应用。

污染物在膜表面的污染存在一个过程，起初是污染物在膜孔内吸附、堵塞，随着过滤过程的进行，在浓差极化作用下，污染物在膜表面逐渐沉积，形成凝胶层，进而逐渐形成滤饼层。较死端过滤而言，错流过滤能够明显延缓膜污染。目前，膜组件运行方式多采用静态，比如高分子材料的平板膜和中空纤维膜采用高强度曝气形成错流过滤，无机管式膜主要靠泵提升待处理液的流速形成错流过滤，该类设备操作能耗大、效率低、需频繁冲洗。

为了克服上述问题，中国发明专利(CN101700472B)公开了旋转式膜分离装置及其应用，其包括：支架、中空轴、转鼓、过滤膜组元和电机，电机驱动转鼓旋转，利用旋转产生的离心力及液流与膜表面产生的冲刷力实现过滤膜的表面清洗。上述装置虽然可以一定程度上减缓膜污染及膜堵塞，但是结构较复杂，对流体湍流促进效果有待加强。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中膜设备易堵塞、难清洗、维护管理繁复等技术缺陷以及曝气操作造成的低效率、高能耗、不适用于厌氧水处理和工业精滤等局限，从而提供一种有效缓解膜污染，且结构简单、易于调控维护、能耗低的涡流式膜分离装置。

本实用新型的一种涡流式膜分离装置，包括涡流式膜转盘，所述涡流式膜转盘包括内部形成水流通道的中空转轴、涡轮型膜组件及集水系统，所述中空转轴穿插在所述涡流式膜转盘的中心，所述中空转轴上设有通孔，所述涡轮型膜组件固定在所述中空转轴上，所述涡轮型膜组件包括多个平板式膜元件，且所述多个平板式膜元件按照设定倾斜角度排列装配成涡轮型结构，所述平板式膜元件上设有出液孔，所述出液孔与集水系统相通，所述集水系统与所述通孔连通。

在本实用新型的一个实施例中，所述平板式膜元件的倾斜角度为0°-90 °。

在本实用新型的一个实施例中，还包括设备槽体，所述涡流式膜转盘设置在所述设备槽体内。

在本实用新型的一个实施例中，所述设备槽体上设有支架，所述中空转轴固定在轴承座内，轴承座固定在所述支架上。

在本实用新型的一个实施例中，还包括抽水泵以及驱动机构，所述中空转轴分别与所述抽水泵以及驱动机构相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述驱动机构、抽水泵均与PLC控制器相连。

在本实用新型的一个实施例中，所述驱动机构转速可调。

在本实用新型的一个实施例中，还包括安装盘，所述平板式膜元件固定在所述安装盘上。

在本实用新型的一个实施例中，所述涡轮型膜组件采用超滤平板膜或采用微滤平板膜。

在本实用新型的一个实施例中，所述涡轮型膜组件膜材质采用无机膜或有机膜。

在本实用新型的一个实施例中，所述涡流式膜转盘完全或大部分浸没于液下，可采用立式旋转方式或采用卧式旋转方式。

本实用新型涡流式膜分离装置的应用，用于溶质和溶剂进行分离、浓缩，实现悬浮物、胶体、大分子物质、细菌、藻类等的过滤分离，过滤液在水泵的抽吸作用下由膜表面进入到膜元件的中空腔内，汇流到出液孔，出液孔经导管与集水系统相连，集水系统与中空转轴的通孔相连通形成水流通道，滤液从中空转轴由抽吸泵排出。在过滤的同时，涡流式膜转盘由驱动机构带动旋转运行，利用涡流式膜转盘运行时产生的剪切力、离心力、吸力及形成的漩涡流对膜表面进行冲刷清洗，使得污染物不易附着，有效清除膜过滤过程中容易形成的表面滤层，延缓膜污染。可应用于农村饮用水净化、苦咸水净化、优质供水、海水淡化预处理、污水深度处理、工业给水处理、工业精滤等领域。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

一方面膜元件对滤液进行高效过滤，另一方面涡流式膜转盘由驱动机构带动转动，利用涡流式膜转盘运行时产生的剪切力、离心力、吸力及形成的漩涡流冲刷清洗膜表面，使得污染物不易附着，有效清除膜过滤过程中容易形成的表面滤层，延缓膜污染，极大延长膜的清洗周期和使用寿命，必要时可通过中空转轴设置反冲洗。

涡流式膜分离设备采用集成式拼装结构，构造简单、尺寸设计灵活、拆装方便、牢固可靠，易清洗易维护，更换方便。

优化结构的涡轮型膜组件为环状涡轮型，在运行时，整个膜组件都处于高速流动的水流状态中，无过滤死区。

在使用同一种平板膜的情况下，涡流式膜分离装置比板框式膜分离装置的通量提高20％以上，抗阻塞和抗污染性能优异，高效涡流式操作使膜过滤特性显著改善。

与曝气运行的传统膜分离设备相比，无需曝气和频繁反冲洗的涡流式操作，能耗降低60％。拓宽平板膜在工业精滤和污水厌氧处理领域的应用空间。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型涡流式膜分离装置的剖面示意图；

图2是本实用新型涡流式膜转盘的示意图。

说明书附图标记说明：10-涡流式膜转盘，11-中空转轴，12-涡轮型膜组件，13-平板式膜元件，14-出液孔，15-设备槽体，16-支架，17-抽水泵， 18-驱动机构，19-集水系统。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例提供一种涡流式膜分离装置，包括涡流式膜转盘10，所述涡流式膜转盘10包括内部形成水流通道的中空转轴11、涡轮型膜组件12及集水系统19，所述中空转轴11穿插在所述涡流式膜转盘 10的中心，所述中空转轴12上设有通孔，所述涡轮型膜组件12固定在所述中空转轴11上，所述涡轮型膜组件12包括多个平板式膜元件13，且所述多个平板式膜元件13按照设定倾斜角度排列装配成涡轮型结构，所述平板式膜元件13上设有出液孔14，所述出液孔14与集水系统19相通，所述集水系统19与所述通孔连通。

本实施例所述涡流式膜分离装置，包括涡流式膜转盘10，所述涡流式膜转盘10包括内部形成水流通道的中空转轴11、涡轮型膜组件12及集水系统19，所述中空转轴11穿插在所述涡流式膜转盘10的中心，所述中空转轴12上设有通孔，所述涡轮型膜组件12固定在所述中空转轴11上，利用所述涡流式膜转盘10运行时产生的剪切力、离心力、吸力及形成的漩涡流冲刷清洗膜表面，使得污染物不易附着，有效清除膜过滤过程中容易形成的表面滤层，延缓膜污染，具体地，所述涡轮型膜组件12包括多个平板式膜元件13，所述平板式膜元件13对滤液进行高效过滤，且所述多个平板式膜元件13按照设定倾斜角度排列装配成涡轮型结构，有利于形成漩涡流，使流体在流经膜片表面时产生高速切向流动，迫使料液平行于膜表面运动，悬浮颗粒受到轴向曳力的同时，还受到离心力和附加剪切力的作用，使得悬浮颗粒不易附着，涡流式运行方式在冲刷清洗膜表面时，极大地强化了错流过滤，增大了湍流程度，能有效抑制膜表面的堵塞和污染，极大延长膜的清洗周期和使用寿命，所述平板式膜元件13上设有出液孔14，所述出液孔14 与集水系统19相通，所述集水系统19与所述通孔连通，从而有利于形成水流通道，将滤液排出。

为了保证涡流式膜分离装置运行时形成漩涡流，增大流体湍流程度，涡轮式膜组件由平板式膜元件装配成环状涡轮型结构，所述平板式膜元件13 的倾斜角度为0°-90°，所述倾斜角度即平板式膜元件13与径向的夹角。优选地，所述平板式膜元件13的倾斜角度为30°时，能有效抑制膜表面的堵塞和污染，极大延长膜的清洗周期和使用寿命。另外，所述平板式膜元件 13为中空腔结构，从而有利于对滤液进行过滤。

本实施例所述涡流式膜分离设备还包括设备槽体15，所述涡流式膜转盘10设置在所述设备槽体15内，所述设备槽体15内设有过滤液。具体地，所述设备槽体15上设有进液口，所述过滤液经过所述进液口进入所述设备槽体15内。

所述设备槽体15上设有支架16，所述中空转轴11固定在所述支架16 上，从而可以保证整个设备的稳定性。

本实施例所述涡流式膜分离装置还包括抽水泵17以及驱动机构18，所述中空转轴11的一端分别与所述抽水泵17以及驱动机构18相连。其中所述抽水泵17可以将所述中空转轴11内的滤液排出，所述驱动机构18用于提供动力，从而可以带动所述中空转轴11的旋转，从而带动所述涡流式膜转盘的旋转，且所述驱动机构18转速可调。

所述驱动机构18、抽水泵17均与PLC控制器相连，从而通过设定程序控制驱动机构转速，并与抽水泵交替配合工作。所述驱动机构18可以为常用的电机。

本实施例所述涡流式膜分离设备还包括安装盘，所述平板式膜元件13 固定在所述安装盘上。所述多个平板式膜元件13按照设定倾斜角度排列装配成涡轮型结构时，所述倾斜角度即平板式膜元件13与径向的夹角。具体地，所述平板式膜元件13的倾斜角度为0°-90°，优选的采用倾斜角度为 30°。

所述涡轮型膜组件12采用超滤平板膜或采用微滤平板膜。所述涡轮型膜组件12的膜材质可以选用无机(陶瓷)膜也可以选用有机膜。所述涡流式膜转盘10可以采用立式旋转方式也可以采用卧式旋转方式。

本实用新型所述涡流式膜分离装置的工作过程如下：

所述过滤液经进液口进入所述设备槽体15内，设备运行时，所述过滤液将所述涡流式膜转盘10完全或大部分浸没，所述过滤液在压力差和水泵抽吸作用下透过膜表面由外侧进入到所述平板式膜元件13的中空腔内，汇流到出液孔14，出液孔14经导管与集水系统19相连，集水系统19与中空转轴11的通孔相连通形成水流通道，滤液由所述中空转轴11随所述抽水泵 17排出，所述设备槽体15底部设有排污电磁阀，污水连续或定期排放。为防止膜堵塞和膜污染，所述涡流式膜转盘10由所述驱动机构18带动下旋转运行，在涡轮型膜组件周围形成高度湍动的径向流动，无过滤死区，在高速过滤液与低速过滤液界面上的过滤液受到强烈的剪切作用，产生大量漩涡，过滤液在流经膜片表面时产生高速切向流动，迫使过滤液平行于膜表面运动，悬浮颗粒受到轴向曳力的同时，还受到离心力和附加剪切力的作用，使得悬浮颗粒不易附着，涡流式运行方式在冲刷清洗膜表面时，极大地强化了错流过滤，增大了湍流程度，能有效清除膜过滤过程中容易形成的表面滤层，延缓膜污染，从而提高并稳定膜通量，极大延长了清洗周期和使用寿命。

本实施例中的涡流式膜分离装置，所述涡轮型膜组件12为环状涡轮式结构，采用膜孔径为0.1微米的陶瓷平板超滤膜，在操作压力为-0.03～ -0.04MPa条件下，处理某高浊度河水。连续运行10小时后，相对膜通量仅下降了2％，当膜通量下降20％时，可通过中空转轴设置高压气水反冲洗，使膜通量得以恢复，极大延长化学清洗周期。而采用普通静态平板陶瓷膜分离设备，采用同样材质及截留分子量的陶瓷膜片，处理上述河水时，在相同的操作条件下，其相对通量在10小时内则下降了近20％，20小时后通量仅为起始通量的40％。由此可见，本实用新型的涡流式膜分离装置在缓解膜污染、提高分离效率等方面较普通平板膜分离设备具有明显的优势。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种涡流式膜分离装置，其特征在于：包括涡流式膜转盘，所述涡流式膜转盘包括内部形成水流通道的中空转轴、涡轮型膜组件及集水系统，所述中空转轴穿插在所述涡流式膜转盘的中心，所述中空转轴上设有通孔，所述涡轮型膜组件固定在所述中空转轴上，所述涡轮型膜组件包括多个平板式膜元件，且所述多个平板式膜元件按照设定倾斜角度排列装配成涡轮型结构，所述平板式膜元件上设有出液孔，所述出液孔与所述集水系统连通，所述集水系统与所述通孔相连通。

2.根据权利要求1所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：所述平板式膜元件的倾斜角度为0°-90°。

3.根据权利要求1所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：还包括设备槽体，所述涡流式膜转盘设置在所述设备槽体内。

4.根据权利要求3所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：所述设备槽体上设有支架，所述中空转轴固定在所述支架上。

5.根据权利要求1所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：还包括抽水泵以及驱动机构，所述中空转轴分别与所述抽水泵以及驱动机构相连。

6.根据权利要求5所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：所述驱动机构、抽水泵均与PLC控制器相连。

7.根据权利要求5所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：所述驱动机构转速可调。

8.根据权利要求1所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：还包括安装盘，所述平板式膜元件固定在所述安装盘上。

9.根据权利要求1所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：所述涡轮型膜组件采用超滤平板膜或采用微滤平板膜。

10.根据权利要求1所述的涡流式膜分离装置，其特征在于：所述涡轮型膜组件膜材质采用无机膜或有机膜。

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