CN214809901U - 一种管式超滤膜清洗实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种管式超滤膜清洗实验装置，属于油田污水处理技术领域，技术方案包括原料箱和管式超滤膜夹持器，在所述原料箱的出液端和所述管式超滤膜夹持器的进液端之间连接有进液管；在所述原料箱的进液端和所述管式超滤膜夹持器的出液端之间连接有回液管；在所述进液管上设置有循环泵和检测所述进液管内流量的检测件。通过采用上述技术方案，在实验时可以模拟管式超滤膜在现场运行时的状态，可以准确地评价清洗药剂配方的清洗效果并摸清最佳运行参数，提高了筛选药剂的便捷性与准确性。

Description

一种管式超滤膜清洗实验装置

技术领域

本实用新型属于油田污水处理技术领域，具体涉及一种管式超滤膜清洗实验装置。

背景技术

随着油田废水排放标准的提高以及水资源的日益短缺，中水回用已迫在眉睫。传统油田污水处理重力分离技术占地面积大，基建投资高，对乳化油的处理效果不好；气浮分离技术效果的好坏关键在于絮凝剂和浮选剂的作用；水力旋流技术其高速流动的液体产生的湍流、剪切作用以及涡流的不稳定性造成其水处理精度不可能很高；过滤技术运行费用较高，适应负荷变化能力弱，易堵塞，且由于滤料粒径受到限制，无法进一步靠减小粒料粒径来提高过滤精度和效率。

膜技术是一门新生的高分离、浓缩、提纯及净化技术，因它具有不发生相变、能耗低、适用于多种特殊溶液体系的分离、分离装置简单、分离效率高和传质速度快等优点，在水处理领域应用越来越广，膜分离技术处理精度高，可以满足油田污水日益提高的各项指标要求。尽管与传统水处理技术相比，管式超滤膜处理技术具有众多优点如：处理效率高、节能、投资少、操作简便等，但是随着使用时间的推移，现场会出现由膜污染导致的膜通量较低、出水水质恶化等问题。

管式超滤膜的清洗主要采用化学清洗的手段，即在设备自带清洗流程中加入弱酸、弱碱及表活剂等药剂进行辅助清洗。由于油田各个区块污水成分不同，需要针对现场管式超滤膜污染情况，选取合适配方，研究出合适的温度等清洗参数，以保证最佳的清洗效果。

在期刊《大孔离子树脂在管式膜物理清洗中应用的实验研究》中展示了一种自制的管式膜物理清洗实验装置。然而该装置占地较大、无加热系统且文献中的夹持器只能保证液体在管内壁面的流动，而现场实际情况下，还伴随着管外壁面以及壁间的流动，无法完全模拟现场运行状态下，污水的流动形态。

现有的可参考的申请号为201210028484.1的中国实用新型专利，其公开了一种快速筛选反渗透膜清洗剂的实验装置，该专利文献中的药剂评价装置是针对片状反渗透膜的清洗药剂评价而设计，不适用于管式超滤膜。装置中的反渗透膜池必须剪取一小块片状膜来进行实验，而管式膜因为其独特的圆管造型，无法直接放置到反渗透膜池之中。另外，装置中的反渗透膜池只能进行污水在膜间进行的流动，而现场实际情况下除了膜间液体的流动外还存在内外膜表面液体的流动，无法模拟污水在管式膜中的实际状态。

目前实验室进行膜清洗药剂效果筛选的主要方法为：选取一段膜管中阻塞的污染物，放入配置的药剂溶液中进行浸泡，辅以加热、搅拌等手段，一段时间之后，观察污染物是否溶解，溶液状态是否发生改变，通过观察的手段来确定该种药剂配方是否具有一定的清洗效果。

管式超滤膜在实际使用过程中，液体同时在膜管内外壁面以及壁间进行流动，是一种动态的冲刷过程，该种实验方法中的搅拌无法完全模拟污水在管式膜中的流动过程，具有一定的局限性。目前对于清洗参数的筛选，只能通过现场实验调整不同的温度等参数，来获得最适合的清洗条件，操作性和及时性无法保证。

为解决目前实验室无法准确模拟污水在管式膜中的流动过程以及无法确定合适清洗参数的问题，设计了一种简便的适用于评价清洗药剂是否有效及确定清洗参数的管式膜清洗实验装置。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种管式超滤膜清洗实验装置，在实验时可以模拟管式超滤膜在现场运行时的状态，可以准确地评价清洗药剂配方的清洗效果并摸清最佳运行参数，提高了筛选药剂的便捷性与准确性。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供的一个技术方案如下：

一种管式超滤膜清洗实验装置，包括原料箱和管式超滤膜夹持器，在所述原料箱的出液端和所述管式超滤膜夹持器的进液端之间连接有进液管；在所述原料箱的进液端和所述管式超滤膜夹持器的出液端之间连接有回液管；在所述进液管上设置有循环泵和检测所述进液管内流量的检测件。

优选的，所述管式超滤膜夹持器包括管体，所述管体两端开口，在所述管体上且靠近一端的侧壁上设置有第一进液口，在所述管体上且靠近另一端的侧壁上设置有第一回液口；所述管体的一端可拆卸连接有第一接头，另一端可拆卸连接有第二接头，所述第一接头和第二接头之间夹持有定位件，所述定位件固定所述管式超滤膜；所述第一接头上设置有第二进液口，所述第二接头上设置有第二回液口，所述第二进液口、第二回液口分别连通所述定位件内侧；所述进液管远离原料箱的一端分别连接所述第一进液口和第二进液口，所述回液管远离原料箱的一端分别连接所述第一回液管和第二回液管。

优选的，所述第一接头和/或第二接头包括可拆卸连接于所述管体端部的连接体，所述连接体沿所述管体轴线的方向开设有安装孔；在所述安装孔内滑动设置有连接头，所述连接头靠近管体内的一端一体成型有连接管，所述连接管抵接所述定位件；所述连接头上开设所述第二进液口或第二回液口；所述安装孔内设置有对所述连接头向背离管体一侧移动进行限位的限位件。

优选的，所述定位件包括缠绕呈管状的滤纸管；所述滤纸管的内侧固定所述管式超滤膜，所述滤纸管的两端分别套接于所述连接管上。

优选的，所述安装孔的内壁上开设有环形槽，所述限位件包括弹性挡圈，所述弹性挡圈可嵌合于所述环形槽内，且对所述连接头进行限位。

优选的，所述安装孔的内壁上开设有至少一个环形密封槽，所述环形密封槽位于所述环形槽靠近所述管体的一侧面；在所述环形密封槽内嵌合有第一密封圈。

优选的，所述连接体一端设置有台阶，另一端螺纹连接于所述管体内，在所述连接体上套接有第二密封环，所述第二密封环一侧面抵接于所述台阶上，另一侧面抵接所述管体(210)端部。

优选的，所述第一进液口的位置和所述第一回液口的位置位于所述定位件相互远离的两侧。

优选的，所述原料箱上设置有对所述原料箱内侧液体进行加热且使其保持恒定温度的恒温仪。

优选的，所述进液管和/或回液管上设置有截止阀，和/或压力阀。

本实用新型提供了一种管式超滤膜清洗实验装置，在使用时，可以模拟管式超滤膜在现场运行时的状态，配合可调节参数的恒温仪和循环泵，可以准确地评价清洗药剂配方的清洗效果并摸清最佳运行参数，提高了筛选药剂的便捷性与准确性。同时保证试验装置具有一定的自动运行能力，降低实验过程中的操作强度，提高便捷性。

附图说明

图1为本实用新型的一种管式超滤膜清洗实验装置的结构示意图；

图2为本实用新型的一种管式超滤膜清洗实验装置中突出管式超滤膜夹持器的剖视图；

图3为本实用新型的一种管式超滤膜清洗实验装置中突出第二连接头的剖视图；

图4为本实用新型的一种管式超滤膜清洗实验装置中突出连接体的剖视图。

图中附图标记：

100、原料箱；110、进液管；120、回液管；

200、管式超滤膜夹持器；210、管体；211、第一进液口；212、第一回液口；220、第一接头；221、第二进液口；230、第二接头；231、第二回液口；232、连接体；232a、安装孔；232b、环形槽；232c、环形密封槽；232d、台阶；233、连接头；233a、连接管；234、弹性挡圈；235、第一密封圈；236、第二密封环；240、滤纸管；

300、循环泵；400、流量计；500、恒温仪；600、截止阀；700、压力阀。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

本实用新型提供了一种管式超滤膜清洗实验装置，参见图1-图4，包括原料箱100和管式超滤膜夹持器200，在原料箱100和管式超滤膜夹持器200的进液端连接有进液管110；在原料箱100和管式超滤膜夹持器200的出液端连接有回液管120；在进液管110上设置有循环泵300和检测进液管110内流量的检测件。在使用时，将新的管式超滤膜、被污染的管式超滤膜或者待检测的管式超滤膜安装于管式超滤膜夹持器200内，在原料箱100中加入清水或者清洗药剂，启动循环泵300，使得清水或者清洗药剂流经进液管110，经过管式超滤膜夹持器200、回液管120后重新回到原料箱100内部，清水或者清洗药剂在管式超滤膜夹持器200的内部流经管式超滤膜。通过设置的检测件检测进液管110中的流量通量，进而判断管式超滤膜是否受到污染，以及清洗药剂的清洗效果。

具体的，检测件可以是设置于进液管110上的流量计400，通过该流量计400可以实时检测进液管110中的流量通量，通过对比新的管式超滤膜和待检测的管式超滤膜在实验时的流量通量，进而判断待检测的管式超滤膜是否被污染，同时，也可以固定被污染的管式超滤膜，使用待判断效果的清洗药剂进行清洗，通过对比流量通量，判断该待检测的清洗药剂是否具备清洗效果。

进一步的，在原料箱100上设置有对原料箱100内侧液体进行加热且使其保持恒定温度的恒温仪500。通过设置的恒温仪500，在进行实验时，可以控制内部的清水或清洗药剂保持设定的恒定温度，进而判断温度值对被污染的管式超滤膜在清洗时的是否存在影响，以及最佳的清洗温度。

进液管110和/或回液管120上设置有截止阀600，和/或压力阀700。通过设置的截止阀600可以辅助控制实验开始或者停止，在实验过程中，截止阀600的开度保持不变。通过设置的压力阀700可以辅助观察内部的压力值，进而辅助判断实验效果。

管式超滤膜夹持器200包括管体210，管体210两端开口，在管体210上且靠近一端的侧壁上设置有第一进液口211，在管体210上且靠近另一端的侧壁上设置有第一回液口212。在管体210的一端可拆卸连接有第一接头220，另一端可拆卸连接有第二接头230，第一接头220和第二接头230之间夹持有定位件，定位件固定管式超滤膜；第一接头220上设置有第二进液口221，第二接头230上设置有第二回液口231，第二进液口221、第二回液口231分别连通定位件内侧。进液管110远离原料箱100的一端分别连接第一进液口211和第二进液口221，回液管120远离原料箱100的一端分别连接第一回液管120和第二回液管120。

在实验时，清水或清洗药剂经过进液管110后，一部分由第一进液口211流入管体210内，另一部分由第二进液口221流经定位件内侧，进入管式超滤膜内侧，最终，由第一回液口212和第二回液口231排出。

具体的，第一进液口211的位置和第一回液口212的位置位于定位件相互远离的两侧。在清水或者清洗药剂由第一进液口211进入管体210内部后，清水或清洗药剂经过管式超滤膜表面或穿过管式超滤膜后，最终由第一回液口212流出。通过该结构可以模拟管式超滤膜外壁面和壁间进行流动的冲刷过程。清水或清洗药剂由第二进液口221进入后可以在管式超滤膜内流动，进而实现模拟液体同时在膜管内、外壁面以及壁间进行流动，形成一种动态的冲刷过程，进而可以完全模拟污水在管式膜中的流动过程。

具体的，第一接头220和第二接头230的结构可以相同。第一接头220和/或第二接头230包括可拆卸连接于管体210端部的连接体232，连接体232沿管体210轴线的方向开设有安装孔232a；在安装孔232a内滑动设置有连接头233，连接头233靠近管体210内的一端一体成型有连接管233a，连接管233a抵接定位件。连接头233上开设第二进液口221或第二回液口231；需要解释的是，"连接头233上开设第二进液口221或第二回液口231"具体指的是在第一接头220上的连接头233开设第二进液口221，第二接头230上的连接头233开设第二回液口231。

安装孔232a内设置有对连接头233向背离管体210一侧移动进行限位的限位件。具体的，在安装孔232a的内壁上开设有环形槽232b，限位件包括弹性挡圈234，弹性挡圈234可嵌合于环形槽232b内，且对连接头233进行抵挡限位。在安装后，连接头233一端被弹性挡圈234限位，另一端连接定位件，进而使得连接头233的位置被限位于安装孔232a内侧。

进一步的，在安装孔232a的内壁上开设有至少一个环形密封槽232c，环形密封槽232c位于环形槽232b靠近管体210的一侧面；在环形密封槽232c内嵌合有第一密封圈235。通过设置的第一密封圈235，在安装连接头233后，对安装孔232a进行密封。

连接体232与管体210之间的可拆卸连接可以是通过螺纹连接，在连接体232的一端设置有台阶232d，台阶232d直径大于连接体232直径，连接体232远离台阶232d的一端螺纹连接于管体210内部，在连接体232上套接有第二密封环236，第二密封环236抵接于台阶232d上。在安装后，第二密封环236远离台阶232d的一侧抵接于管体210端部，进而形成密封效果。

定位件包括缠绕呈管状的滤纸管240；滤纸管240的内侧固定管式超滤膜，滤纸管240的两端分别套接于连接管233a上。其中，需要说明的是，此处的滤纸管240起到对管式超滤膜进行支撑固定的作用。

在安装时，使用滤纸管240包裹管式超滤膜，且滤纸管240的两端分别连接两端的连接管233a，滤纸管240位于管体210内侧，两端的连接头233分别插入安装孔232a内，并使用弹性卡簧进行限位，之后旋紧两个连接体232，通过旋转两个连接体232，逐步将滤纸管240固定。

具体工作过程如下：

将一段新的管式超滤膜夹持于管式超滤膜加持器内部，将清洗药剂加入到原料箱100中，打开恒温仪500与循环泵300，设置合适的参数，稳定运行半小时后，记录流量计400、压力表读数与清洗药剂的状态。之后将待检测的或污染的管式超滤膜用管式超滤膜夹持器200固定，重复上述步骤。将待检测的或污染的管式超滤膜所得的试验数据与新的管式超滤膜所得的试验数据进行对比，可以判断待检测的管式超滤膜是否被污染，或者得出清洗药剂的清洗效果。

具体应用实例如下：

选用"博大"管式超滤膜进行试验用膜，截取长度为40cm的一根管式超滤膜，使用管式超滤膜夹持器200进行固定，对新的管式超滤膜进行性能测试，将水温调节至适当温度，在原料箱100中加入清水。打开循环泵300开关进行循环，记录温度状态下的压力表和流量计400度数。之后选取一段待检测的管式超滤膜，用管式超滤膜夹持器200固定后重复上述步骤，运行稳定时记录当前压力表与流量计400读数，如果发现此时管式超滤膜通量明显低于新的管式超滤膜运行时的通量，例如，仅为新的管式超滤膜运行时通量的35％，则说明待检测的管式超滤膜已经受到污染。

对上述受到污染的管式超滤膜进行清洗操作，根据污垢特征旋转自制的清洗药剂A，使用该试验装置进行该中药剂的清洗效果评价。

将清洗药剂A加入原料箱100中，调节恒温仪500至设定温度，例如35℃，打开循环泵300进行循环，记录管式超滤膜通量变化情况，直至管式超滤膜通量不再上升时，关闭循环泵300，将物料箱中清洗液更换成清水后继续循环，记录此时管式超滤膜通量。与新管式超滤膜通量进行对比，即可知道该清洗剂的清洗效果。例如当运行自制清洗药剂A可以将管式超滤膜通量恢复至90以上，证明该清洗药剂A有效，能够满足现场生产需求。

选用3段现场受污染的"博大"管式超滤膜元件作为实验用膜，每根管式超滤膜截取40cm，清洗药剂选用前期筛选出的清洗剂A，分别对三根管式超滤膜进行清洗实验。分别调节水温到30℃、35℃、40℃，在原料箱100中加入清水；打开循环泵300开关进行循环，每隔10min记录当前压力表与流量计400读数，两小时后将物料箱中清洗液更换成清水后继续循环，记录此时膜管通量。将三种温度条件下清洗后的膜通量与新膜通量进行对比，即可获得现场最佳清洗温度。

本实用新型提供了一种管式超滤膜清洗实验装置，在使用时，可以模拟管式超滤膜在现场运行时的状态，配合可调节参数的恒温仪500和循环泵300，可以准确地评价清洗药剂配方的清洗效果并摸清最佳运行参数，提高了筛选药剂的便捷性与准确性。同时保证试验装置具有一定的自动运行能力，降低实验过程中的操作强度，提高便捷性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:包括原料箱(100)和管式超滤膜夹持器(200)，在所述原料箱(100)的出液端和所述管式超滤膜夹持器(200)的进液端之间连接有进液管(110)；在所述原料箱(100)的进液端和所述管式超滤膜夹持器(200)的出液端之间连接有回液管(120)；

在所述进液管(110)上设置有循环泵(300)和检测所述进液管(110)内流量的检测件。

2.根据权利要求1所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述管式超滤膜夹持器(200)包括管体(210)，所述管体(210)两端开口，在所述管体(210)上且靠近一端的侧壁上设置有第一进液口(211)，在所述管体(210)上且靠近另一端的侧壁上设置有第一回液口(212)；

所述管体(210)的一端可拆卸连接有第一接头(220)，另一端可拆卸连接有第二接头(230)，所述第一接头(220)和第二接头(230)之间夹持有定位件，所述定位件固定所述管式超滤膜；

所述第一接头(220)上设置有第二进液口(221)，所述第二接头(230)上设置有第二回液口(231)，所述第二进液口(221)、第二回液口(231)分别连通所述定位件内侧；

所述进液管(110)远离原料箱(100)的一端分别连接所述第一进液口(211)和第二进液口(221)，所述回液管(120)远离原料箱(100)的一端分别连接所述第一回液管(120)和第二回液管(120)。

3.根据权利要求2所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述第一接头(220)和/或第二接头(230)包括可拆卸连接于所述管体(210)端部的连接体(232)，所述连接体(232)沿所述管体(210)轴线的方向开设有安装孔(232a)；

在所述安装孔(232a)内滑动设置有连接头(233)，所述连接头(233)靠近管体(210)内的一端一体成型有连接管(233a)，所述连接管(233a)抵接所述定位件；所述连接头(233)上开设所述第二进液口(221)或第二回液口(231)；

所述安装孔(232a)内设置有对所述连接头(233)向背离管体(210)一侧移动进行限位的限位件。

4.根据权利要求3所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述定位件包括缠绕呈管状的滤纸管(240)；所述滤纸管(240)的内侧固定所述管式超滤膜，所述滤纸管(240)的两端分别套接于所述连接管(233a)上。

5.根据权利要求3所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述安装孔(232a)的内壁上开设有环形槽(232b)，所述限位件包括弹性挡圈(234)，所述弹性挡圈(234)可嵌合于所述环形槽(232b)内，且对所述连接头(233)进行限位。

6.根据权利要求5所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述安装孔(232a)的内壁上开设有至少一个环形密封槽(232c)，所述环形密封槽(232c)位于所述环形槽(232b)靠近所述管体(210)的一侧面；在所述环形密封槽(232c)内嵌合有第一密封圈(235)。

7.根据权利要求3所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述连接体(232)一端设置有台阶(232d)，另一端螺纹连接于所述管体(210)内，在所述连接体(232)上套接有第二密封环(236)，所述第二密封环(236)一侧面抵接于所述台阶(232d)上，另一侧面抵接所述管体(210)端部。

8.根据权利要求2或4所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述第一进液口(211)的位置和所述第一回液口(212)的位置位于所述定位件相互远离的两侧。

9.根据权利要求1所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述原料箱(100)上设置有对所述原料箱(100)内侧液体进行加热且使其保持恒定温度的恒温仪(500)。

10.根据权利要求1所述的管式超滤膜清洗实验装置，其特征在于:所述进液管(110)和/或回液管(120)上设置有截止阀(600)，和/或压力阀(700)。

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