CN221397486U - 一种海水中胶体态有机物实时分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于海水中胶体态有机物实时分离装置，该装置包括预处理装置和流动分离装置，所述流动分离装置由多个并联的超滤腔构成，所述超滤组件由进液口、出液口、安装口和超滤组件和集液瓶组成，所述超滤组件为“W”形或波浪形的夹层结构。该装置中的“W”形或波浪形的夹层结构可以增大海水与超滤组件的接触面积，同时，抵抗海水流动产生的对超滤组件的压力；所述夹层结构，对海水中的胶体态有机物进行多次分离，提高了超滤组件的分离能力。本实用新型中的海水中胶体态有机物实时分离装置可以对海水进行现场分离，避免了海水中的有机物经过长时间贮存而发生变化。

Description

一种海水中胶体态有机物实时分离装置

技术领域

本实用新型涉及海水分离领域，尤其涉及一种海水中胶体态有机物实时分离装置。

背景技术

海水中的有机物根据其存在状态可分为颗粒态有机物(POM)、溶解态有机物(DOM)和挥发性有机物(VOM)，通常海水中能够通过0.45μm超滤膜的有机物被称为溶解态有机物，留在滤膜上的有机物为颗粒态有机物。随着新型分离检测技术在海洋学科上的应用，溶解态有机物根据尺寸分级又可分为胶体态(1kDa-0.45μm)和真溶解态(<1kDa)。胶体态有机物具有较大的表面交换吸附作用，可吸附水中的毒性化合物，进而去除水中的重金属等有毒化合物。对于颗粒态有机物的分离，常用离心分离和滤膜过滤等方法。

CN203578033U公开了一种离心分离器，其能够分离海水中的各种颗粒物、藻类、贝类、微生物等，防止海水污染和压载舱内沉积物的堆积。其包括向下收口的圆锥壳体，所述圆锥壳体的顶部中心设置有出口管，所述圆锥壳体的上部侧部连接有进口管，所述圆锥壳体的底部收口部分为排污口，其特征在于：所述进口管具体为摆线结构形状的进口管，所述出口管的上部外凸于所述圆锥壳体，所述出口管的下部位于所述圆锥壳体内部，所述出口管的下部进口为向上收口结构，所述出口管的下部进口的内腔设置有流线型旋回器，所述出口管的下部进口的下端安装有稳定器。

CN106336053A公开了一种海水中膜法提取超纯水系统，包括有海水收集装置，海水收集装置下方设有预处理装置、预处理装置的出口端连接紫外线杀菌装置、紫外线杀菌装置的出口端依次连接高压泵、一级RO装置、二级RO装置、中间水箱、EDI装置、脱氧装置、除TOC用UV装置、超滤装置；本发明通过设置预处理装置去除海水中的大颗粒物，并结合反渗透技术、EDI离子交换技术和超滤膜技术。

以上方法可以去除海水中尺寸较大的颗粒态有机物，但对于尺寸较小的胶体态有机物需要更精细的分离装置，目前常用的胶体尺寸分级技术主要包括凝胶色谱、场流分级、渗析法、离心超滤和超滤技术。其中凝胶色谱和场流分级是基于胶体态有机物的体积差异进行洗脱的技术，适用于大量无机胶体的尺寸分级。而渗析法和超滤技术用于分离海水中的胶体态有机物依赖于超滤膜的孔径范围，是以压力差为推动力，利用多孔超滤膜进行截留筛分，将溶液中不同尺寸的物质进行连分离。

CN102329018B公开了一种低压膜法海水淡化装置，包括精密过滤器、超滤膜系统、超滤透析罐、纳滤膜系统、纳滤透析罐、反渗透膜系统、泵和连接各部份的管道。海水经过输送泵进入简单预过滤装置过滤后，进入超滤膜分离系统，并在超滤透析罐缓冲后进入纳滤(或低截留率反渗透)膜装置，透析液在纳滤或(或低截留率反渗透)透析液罐缓冲后进入反渗透膜装置进行处理，最终在透析侧得到淡化水。纳滤(或低截留率反渗透)膜的浓缩液、反渗透的浓缩液可以用来反冲洗超滤系统，也可使用能量回收装置来回收部分能量。

CN105645662B公开了一种膜滤浓缩液中难降解有机物的脱除装置与脱除方法，膜滤浓缩液中难降解有机物的脱除方法采用混凝-高级氧化-生化组合工艺，处理步骤如下：混凝物化预处理步骤，对膜滤浓缩液进行混凝物化预处理，混凝剂为Fe³⁺，助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，均匀搅拌混合并反应一段时间后静置沉降，分离得到上清液L₁；高级氧化处理步骤，利用UV/Fe³⁺/O₃组合工艺对上清液L₁进行高级氧化处理，分离得到上清液L₂；生化处理步骤，上清液L₂进入生化处理单元，进一步处理后外排。本发明采用混凝-高级氧化-生化组合工艺逐步脱除水中的溶解态、悬浮态和胶体态污染物。

由于海水中的胶体态有机物活跃的生物活动、物理挥发作用和化学反应，致使海水中的胶体态有机物变化过快，胶体态有机物的水解过程进行得也较为迅速，因此，在现有的胶体态有机物分离的技术中，需要对海水使用合理的保存方式，对海水的储存要求极高。

综上所述，在现有的技术中，如何对海水中胶体态有机物进行实时的选择性定量分离成为亟待解决的技术问题。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供一种海水中胶体态有机物实时分离装置，该装置针对目前海水中胶体态有机物生物活动过快、分离困难的问题，进行工艺改进，使该装置能够实时对海水进行实时分离，得到不用尺寸的胶体态有机物，进而进行定量或定性分析。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种海水中胶体态有机物实时分离装置，所述装置包括预处理装置和流动分离装置，所述流动分离装置由多个并联的滤膜腔构成，所述滤膜腔由进液口、出液口、超滤组件和集液瓶组成，所述超滤组件为“W”形或波浪形的夹层结构。

进一步地，所述预处理装置由加压器、箱体、阀门、流量控制器和粗滤装置组成。

进一步地，所述加压器设置在箱体外侧，所述箱体通过管道与所述粗滤装置的进液口连接，所述粗滤装置的出液口通过管道与所述流动分离装置中的滤膜腔连接。

进一步地，所述箱体与所述粗滤装置连接的管道上设置流量控制器和溢水口，所述溢水口通过管道连接所述箱体，所述溢水口与箱体连接的管道上装有阀门。

进一步地，所述加压器对箱体中的海水进行加压，将所述海水输送到所述粗滤装置的进液口，所述流量控制器控制海水进入所述粗滤装置的流量，所述海水通过粗滤装置的进液口进入粗滤装置进行初步过滤，再经过所述粗滤装置的出液口，通过管道进入到所述滤膜腔。

进一步地，所述溢水口处为未经过初步过滤的海水，为保持预处理装置的压力平衡，所述未经过初步过滤的海水将由阀门控制通过所述溢水口流入所述箱体中回用。

进一步地，所述粗滤装置中的材料为PP棉、活性炭和玻璃砂芯中的一种或几种。

进一步地，所述流动分离装置中滤膜腔的进液口通过管道与所述预处理装置中的粗滤装置连接，所述滤膜腔的出液口通过管道与所述集液瓶连接。

进一步地，所述集液瓶用于收集经过所述滤膜腔分离后的滤液。

进一步地，所述初步过滤的海水由所述粗滤装置进入到所述滤膜腔的进液口进行胶体态有机物的分离，分离后的滤液由所述滤膜腔的出液口流出，进入到所述集液瓶中，分离后的胶体态有机物留在所述滤膜腔中。

进一步地，所述海水中胶体态有机物实时分离装置内所使用管道的内径均为6-20mm。

进一步地，所述滤膜腔进液口的内径、出液口的内径与滤膜腔圆面的直径比为(1：1：1)-(1：1：3)。

进一步地，所述滤膜腔为圆柱体或正方体或长方体，所述超滤组件放置到所述滤膜腔中，其中，海水由滤膜腔的进液口进入，所述滤膜腔中所述超滤组件的进水侧迎向海水进入所述滤膜腔的方向。

进一步地，当所述滤膜腔为圆柱体时，所述滤膜腔的长径的比例为(1：1)-(10：1)。

进一步地，当所述滤膜腔为圆柱体时，所述超滤组件的夹层结构依次包括平行放置的第一超滤膜和第二超滤膜，所述第一超滤膜和第二超滤膜之间设置有PP棉夹层一。

进一步地，所述第一超滤膜与PP棉夹层一的相对面相互接触。

进一步地，所述PP棉夹层一与第二超滤膜的相对面互不接触，用于留存分离出的胶体态有机物。

进一步地，所述第一超滤膜、PP棉夹层一和第二超滤膜依次经过层叠，构成“W”形或波浪形的夹层结构。

进一步地，所述第一超滤膜和第二超滤膜的材料为聚砜或聚偏氟乙烯中的一种。

进一步地，所述第一超滤膜和第二超滤膜的直径为4-5cm，厚度为0.1-0.5mm，形状为圆形片状结构。

进一步地，所述PP棉夹层一的直径为4-5cm，厚度为0.1-0.5mm，形状为圆形片状结构。

进一步地，当所述滤膜腔为圆柱体时，所述超滤组件的进水侧设置为垂直于所述海水的进入方向，实现超滤作用，其中，所述超滤组件在出水侧的首尾和弯折处，沿弯折线的两端分别设置有突出于所述超滤组件边缘的凸起部件，所述滤膜腔的底部和顶部对应位置分别设置有用于容纳所述凸起部件的凹槽，实现对所述超滤组件的固定和密封。

进一步地，当所述滤膜腔为圆柱体时，所述滤膜组件设置在滤膜腔进液口处。

进一步地，当所述滤膜腔为圆柱体时，所述圆柱体还可设置为两段式，其中，两段接触位置的柱体壁上对应设置有若干个凹槽，当两段所述圆柱体被合并时，所述凹槽对应形成一个完整的圆孔，所述圆孔位置设置密封件，所述超滤组件的正投影为直径与所述圆柱体内径相对应的圆形，并且在所述超滤组件的弯折处，沿折线的两端分别设置有突出于所述超滤组件边缘的凸起部件，所述凸起部件能够插入设置有所述密封件的所述圆孔中，并且两段所述圆柱体连接入附近设置有卡扣，用于将两段所述圆柱体连接，并保持所述凸起位置的密封。

进一步地，当所述滤膜腔为正方体或长方体时，所述滤膜腔的平行于海水流动方向的长度：垂直于海水流动方向的宽度：垂直于海水流动方向的高度为(1：1：1)-(10：5：1)。

进一步地，当所述滤膜腔为正方体或长方体时，所述滤膜腔中的超滤组件的夹层结构依次包括平行放置的超滤膜一、PP棉夹层二和超滤膜二，所述超滤膜一与PP棉夹层二的相对面互相接触，超滤膜二与PP棉夹层二的相对面互相接触，构成“W”形结构。

进一步地，所述超滤膜一和超滤膜二的材料为聚砜或聚偏氟乙烯中的一种。

进一步地，所述超滤膜一、PP棉夹层二和超滤膜二的面积根据其在正方体或长方体滤膜腔中的弯折次数设置。

进一步地，当所述滤膜腔为正方体或长方体时，所述超滤组件在滤膜腔中等距固定放置。

进一步地，当所述滤膜腔为正方体或长方体时，所述超滤组件的进水侧设置为垂直于所述海水的进入方向，实现超滤作用，其中，所述超滤组件在进水侧和出水侧的“W”形的首尾和弯折处，沿弯折线的两端分别设置有突出于所述超滤组件边缘的凸起部件，所述滤膜腔的平行于海水流动方向的两个侧壁的顶部边沿和底部边沿分别对应的、等距离的分别设置若干个用于容纳所述凸起的凹槽，所述滤膜组件在滤膜腔中上下交叉、等距固定。

进一步地，所述固定超滤组件的凸起部件的材料为聚四氟乙烯、聚丙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种。

进一步地，所述“W”形或波浪形结构可以增大海水与超滤组件的接触面积，同时，抵抗海水流动产生的对超滤组件的压力。

进一步地，所述超滤组件的夹层结构的数量大于等于1。

进一步地，所述滤膜腔至少为2个，所述滤膜腔并联设置。

进一步地，所述滤膜腔为2个以上时，每一个滤膜腔的进液口都通过管道与所述粗滤装置的出液口连接，所述每一个滤膜腔与粗滤装置连接的管道上均设置有阀门，所述每一个滤膜腔的出液口均设置一个集液瓶。

进一步地，所述滤膜腔为2个以上时，滤膜腔中设置不同孔径的超滤组件，通过的胶体态有机物的尺寸依次降低。

进一步地，所述滤膜腔为6个时，包括第一滤膜腔、第二滤膜腔、第三滤膜腔、第四滤膜腔、第五滤膜腔和第六滤膜腔。

进一步地，所述第一滤膜腔用于通过尺寸小于100kDa的胶体态有机物。

进一步地，所述第二滤膜腔用于通过尺寸小于80kDa的胶体态有机物。

进一步地，所述第三滤膜腔用于通过尺寸小于20kDa的胶体态有机物。

进一步地，所述第四滤膜腔用于通过尺寸小于10kDa的胶体态有机物。

进一步地，所述第五滤膜腔用于通过尺寸小于5kDa的胶体态有机物。

进一步地，所述第六滤膜腔用于通过尺寸小于1kDa的胶体态有机物。

进一步地，所述滤膜腔为6个时，选择打开或关闭其中1个以上的滤膜腔的阀门，获得对应尺寸的胶体态有机物，从而进行定量或定性分析。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型中装置通过超滤组件对海水进行过滤，有效分离了海水中的胶体态有机物，方法简单便捷，解决了现有技术中胶体态有机物难分离的问题；

2、本实用新型中装置通过并排设置不同尺寸的超滤组件，实现了可控的胶体态有机物的分离，可根据所需得到相应尺寸的胶体态有机物，从而进行定量或定性分析；

3、本实用新型中的滤膜腔设置为夹层结构，对海水中的胶体态有机物进行多次分离，提高了超滤组件的分离能力及定量的准确度；

4、本实用新型中的装置可以快速实现海水中胶体态有机物的同时多级分离；

5、本实用新型中的超滤组件设置为“W”形或波浪形的夹层结构，增大了与海水的接触面积，该结构还可增大对流体的抗冲击能力；

6、本实用新型中通过滤膜组件拆卸简单，便于解决分离过程中发生堵塞等问题；

7、本实用新型中首先设置粗滤装置，过滤掉海水中的颗粒态有机物，从而使滤膜腔中得到所需的胶体态有机物；

8、本实用新型中的装置不仅是适用于海水中胶体态有机物的分离和富集，对于任何需要过滤的液体均可使用此装置；

9、本实用新型中的海水经过加压器加压，直接进入到所述实时分离装置中进行过滤和胶体态有机物的分离，克服了胶体态有机物无法长期保存的问题，能够在任意场景现场直接使用，避免了储存、运输过程中胶体含量变化带来的定量结果的偏差。

附图说明

图1为本实用新型中海水中胶体态有机物实时分离装置的装置图；

图2为本实用新型中滤膜腔为圆柱体时所述超滤组件的侧切面结构示意图；

图3为本实用新型中滤膜腔为圆柱体时所述滤膜腔的侧切面结构示意图；

图4为本实用新型中滤膜腔为长方体时所述滤膜腔的侧切面结构示意图。

图中标号名称为：A、第一超滤膜；B、第二超滤膜；C、PP棉夹层一；D、凸起部件一；E、凹槽一；F、圆柱体滤膜腔；a、进水侧一；b、出水侧一；A1、超滤膜一；B1、超滤膜二C1、PP棉夹层二；D1、凸起部件二；E1、凹槽二；a1、进水侧二；b1、出水侧二；F1、长方体滤膜腔。

具体实施方式

以下结合实施例对实用新型做详细的说明：

本实用新型提供一种海水中胶体态有机物实时分离装置，实现了快速对海水中胶体态有机物的同时多级分离，大大提高了分离装置的分离速率和选择性。

实施例

本实施例提供了一种海水中胶体态有机物实时分离装置，所述分离装置包括预处理装置和流动分离装置，如图1所述，所述预处理装置包括加压气瓶1、水箱2、阀门3、流量控制器4和粗滤装置23，所述流动分离装置包括滤膜腔6、滤膜腔8、滤膜腔10、滤膜腔12、滤膜腔14、滤膜腔16、阀门5、阀门7、阀门9、阀门11、阀门13、阀门15、滤液瓶17、滤液瓶18、滤液瓶19、滤液瓶20、滤液瓶21和滤液瓶22。

本实施例中的超滤组件由第一超滤膜A、第二超滤膜B、PP棉夹层一C、凸起部件一D和凹槽一E组成，其中装有凸起部件一D的一侧为出水侧一b，未装有凸起部件一D的一侧为进水侧一a。

本实施例中加压气瓶1对水箱2中的1L海水进行加压，压力位3MPa，保持阀门3打开，将海水通过管道输送到粗滤装置23的进水口，设置流量控制器4的流量为500LMH，未经过滤的海水通过阀门3回到水箱2中循环过滤，由粗滤装置23过滤后的海水由粗滤装置23的出水口，通过阀门5、阀门7、阀门9、阀门11、阀门13和阀门15分别进入到滤膜腔6、滤膜腔8、滤膜腔10、滤膜腔12、滤膜腔14和滤膜腔16进行分离，海水在滤膜腔中依次经过第一超滤膜A、PP棉夹层一C和第二超滤膜B进行分离，分离后的胶体态有机物留在滤膜腔中的第一超滤膜A和第二超滤膜B上，分离后的海水分别进入滤液瓶17、滤液瓶18、滤液瓶19、滤液瓶20、滤液瓶21和滤液瓶22。

本实施例中的滤膜腔6、滤膜腔8、滤膜腔10、滤膜腔12、滤膜腔14和滤膜腔16中分离出的胶体态有机物的含量分别为1g、1.5g、2.5g、3g、4g、4.5g和5g。

本实施例中所述装置对海水中胶体态有机物分离的处理条件如下：

所述装置内所使用管道的内径均为20mm。

所述粗滤装置中的滤芯由PP棉、活性炭和玻璃砂芯组成。

所述滤膜腔6、滤膜腔8、滤膜腔10、滤膜腔12、滤膜腔14和滤膜腔16均为圆柱体，所述圆柱体圆面的直径为5.5cm，圆柱体的高为10cm。

所述滤膜腔6、滤膜腔8、滤膜腔10、滤膜腔12、滤膜腔14和滤膜腔16的进液口的内径均为2cm，出液口的内径均为2cm。

所述第一超滤膜A和第二超滤膜B为直径4.7cm、厚度为0.1mm的聚偏氟乙烯圆片。

所述滤膜腔6、滤膜腔8、滤膜腔10、滤膜腔12、滤膜腔14和滤膜腔16中所用的超滤组件的孔径尺寸依次为100kDa、80kDa、20kDa、10kDa、5kDa和1kDa。

所述超滤腔为圆柱体，如图2和图3所示，所述滤膜组件的安装方式为在超滤组件的出水侧一b上的首尾和弯折处，沿弯折线的两端分别设置有突出于所述超滤组件边缘的凸起部件一D，所述凸起部件一D卡在滤膜腔的底部和顶部对应位置用于容纳所述凸起部件一D的凹槽一E中，对超滤组件进行固定和密封。

所述圆柱体滤膜腔F中的超滤组件的数量为1个，结构为波浪形的夹层结构。

在一个优选的实施方式中，所述滤膜腔中装入重力传感器，用于实时测定超滤组件过滤出的胶体态有机物的含量，实现及时的海水中胶体态有机物的分离和定量分析。

在一个优选的实施方式中，所述滤膜腔为长方体，如图4所示，所述长方体滤膜腔F1中装有超滤膜一A1、PP棉夹层二C1和超滤膜二B1组成的超滤组件，所述滤膜腔中的海水由进水侧二a1进入，由出水侧二b1排出，所述超滤组件的固定方式为在超滤组件的进水侧二a1和出水侧二b2的“W”形的首尾和弯折处，沿弯折线的两端分别设置有突出于所述超滤组件边缘的若干个凸起部件二D1，所述凸起部件二D1分别卡入对应的、等距离的分别设置若干个用于容纳所述凸起部件二D1的凹槽二E1中，用于所述滤膜组件在滤膜腔中固定和密封。

根据以上行可知本实用新型所述海水中胶体态有机物实时分离装置可以实现海水中胶体态有机物的不同尺寸分级，使用范围极广，装置设置简单方便，维修成本低，具有极高的市场前景。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述装置包括预处理装置和流动分离装置，所述流动分离装置由多个并联的滤膜腔构成，所述滤膜腔由进液口、出液口、超滤组件和集液瓶组成，所述超滤组件为“W”形或波浪形的夹层结构。

2.根据权利要求1所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述预处理装置由加压器、箱体、阀门、流量控制器和粗滤装置组成。

3.根据权利要求2所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述加压器设置在箱体外侧，所述箱体通过管道与所述粗滤装置的进液口连接，所述粗滤装置的出液口通过管道与所述流动分离装置中的滤膜腔连接。

4.根据权利要求2所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述箱体与所述粗滤装置连接的管道上设置流量控制器和溢水口，所述溢水口通过管道连接所述箱体，所述溢水口与箱体连接的管道上装有阀门。

5.根据权利要求1所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述流动分离装置中滤膜腔的进液口通过管道与所述预处理装置中的粗滤装置连接，所述滤膜腔的出液口通过管道与所述集液瓶连接。

6.根据权利要求1所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述滤膜腔为圆柱体或正方体或长方体，所述超滤组件放置到所述滤膜腔中，其中，海水由滤膜腔的进液口进入，所述滤膜腔中所述超滤组件的进水侧迎向海水进入所述滤膜腔的方向。

7.根据权利要求6所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，当所述滤膜腔为圆柱体时，所述超滤组件的夹层结构依次包括平行放置的第一超滤膜和第二超滤膜，所述第一超滤膜和第二超滤膜之间设置有PP棉夹层一。

8.根据权利要求7所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述第一超滤膜、PP棉夹层一和第二超滤膜依次经过层叠，构成“W”形或波浪形的夹层结构。

9.根据权利要求1所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述滤膜腔至少为2个，所述滤膜腔并联设置。

10.根据权利要求9所述的一种海水中胶体态有机物实时分离装置，其特征在于，所述滤膜腔为2个以上时，滤膜腔中设置不同孔径的超滤组件，通过的胶体态有机物的尺寸依次降低。