CN2431945Y - 一种膜分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内压膜分离装置,包括膜组件、阀、压力表和泵,其特征在于反向进液阀6的一端管接在泵10与进液阀7之间管路的任一位置上,另一端管接在出液阀5与出液口2之间管路的任一位置上;反向出液阀8的一端管接在进液阀7到进液口3之间管路的任一位置上,另一端管接在料液罐11内。本实用新型具有双向膜分离作用,结构简单,使用方便,工作效率大幅提高。

Description

一种膜分离装置

本实用新型涉及膜分离装置，具体为可双向使用膜组件的中空纤维膜分离装置，国际专利分类号拟为B01D 63/02或/和B01D 65/02。

膜分离技术和装置现已被广泛用于化工、医药、食品、饮料、水处理等工业领域中，是现代技术中重要的一种。在实际工业应用中，内压式中空纤维膜(以下简称内压膜)分离装置用于某些浓缩目的，如生化发酵液体系浓缩时，都会产生如下问题：随着分离体系浓缩倍数的提高，浓缩液的粘度随之加大，从而使内压膜组件料液进出口的压差也逐渐增大。如若保持膜组件进出口的压差不变，则膜组件出口压力就会随着浓缩过程的进行而逐渐减小，进而使膜组件的过滤效率降低，膜分离装置的滤出液通量也降低，甚至会使浓缩过程无法正常进行。目前的解决方法是延长工作时间，以达到所需的浓缩倍数；或者停车，清洗或更换膜组件后，再继续生产。这种方法费时、耗力、低效，直接影响正常生产，但人们似已司空见惯，习以为常，并不认为它是内压膜分离装置存在着的一个明显缺陷。

本实用新型的目的就是针对现有内压膜分离装置的上述缺陷，提供一种可双向利用膜组件工作的内压膜分离装置，并具有简便、高效的特点。

本实用新型的目的是如下实现的：在现有内压膜分离装置，包括膜组件、阀、压力表和泵等构件基础上，其特征在于设计增加一个反向进液阀，将其一端管接(用管路连接，下同)在泵与进液阀之间管路的任一位置上，另一端管接在出液阀与出液口之间管路的任一位置上；增加一个反向出液阀，将其一端管接在进液阀到进液口之间管路的任一位置上，另一端管接在料液罐内。当因前述原因出现膜组件的过滤效率降低，进而膜分离装置的滤出液通量也降低时，并不需要现有膜分离装置所需要的清洗膜组件工作，而是打开反向进液阀和反向出液阀，关闭进液阀和出液阀，就可以使膜组件逆向或者说反向继续膜分离工作，从而实现本实用新型双向利用膜组件，既简便，又提高效率的目的。

本实用新型是在现有内压膜分离装置的基础上，仅增加了两个阀(反向进液阀和反向出液阀)及适当的连接管路，就可以实现膜组件的正向(定义原有的工作方向为正向)和反向(定义新增加的工作方向为反向)的双向连续分离工作，因而明显具有结构简单、使用方便、效率提高的优点。

下面结合实施例及其附图进一步详述本实用新型：

图1为本实用新型一种内压膜分离装置实施例的示意图。

本实用新型实施例是如下实现的：在现有的内压膜分离装置，包括膜组件、阀、压力表和泵等构件的基础上，设计增加一个反向进液阀6，将其一端管接在泵10与进液阀7(凡未指明方向的阀和表均指正向，以简练叙述)之间管路的任一位置上，另一端管接在出液阀5与出液口2之间管路的任一位置上，增加一个反向出液阀8，将其一端管接在进液阀7到进液口3之间管路的任一位置上，另一端管接在料液罐11内(参见图1)。所谓“任一位置”是指所增加的组件对膜分离装置的结构设计、安装保养和操作使用都是科学合理的位置；而对于所管接管路中存在着压力表(进液压力表12和出液压力表13)的情况，则同时是指既可以管接在压力表之前(按工作料液流动方向，如出液压力表13与出液口2之间)一段管路上的任一位置，也可以管接在压力表之后(如出液阀5与出液压力表13之间)一段管路上的任一位置。

本实用新型在正向工作状态时(参见图1所示)，供料泵10把料液从料罐11中泵出，通过打开的进液阀7(此时，反向进液阀6处于关闭状态)和进液压力表12打入进液口3内(此时，反向出液阀8处于关闭状态)，进而注入各个膜组件1中进行膜分离；透过液从滤出口4经滤液阀9流出；滤过液则从出液口2流出，再经出液压力表13和出液阀5回流到料液罐11之中。

当膜分离装置正向工作一定时间后，随着分离体系浓度倍数的提高，浓缩液的粘度随之加大，内压膜组件料液进出口的压差也逐渐增大，膜分离装置的工作效率和滤出液通量大为降低时，工作人员可以实施简单的反向工作操作。具体是：工作人员只需按序先打开反向进液阀6和反向出液阀8，再关闭进液阀7和出液阀5，使工作料液正向回路暂时中断，即可使膜组件反向工作。在反向工作状态时(参见图1所示)，供料泵10把料液从料罐11中泵出，通过打开的反向进液阀6(此时，进液阀7已关闭)和出液压力表13(此时，出液阀5也已关闭)打入出液口2内，进而注入各个膜组件1中进行膜分离；透过液依然从滤出口4经滤液阀9流出；滤过液则从进液口3流出，再经反向出液阀8(此时，进液阀7已关闭)回流到料液罐11之中。在反向工作状态下，正向工作时的出液压力表13、出液口2和进液口3分别换向——转换角色，实际成为反向工作时的进液压力表13、进液口2和出液口3(这仅是为了叙述的清楚和方便，完全可以采用不带方向性的中性组件名称，如阀几、表几等)。

本实用新型高效工作的原理是使膜分离装置的工作状态与冲洗状态并存，或者说同时进行。当正向工作时，料液由泵10从膜组件1的A端打入内压中空纤维膜(以下简称膜)内，因A端(料液进入端)区域的加压力较大，必将造成膜两侧或膜内外的压差较高，从而使A端区域的膜处于积极工作状态。由于料液在膜内流动阻力造成的压力损失，会使远离A端(即逐渐靠近B端)的膜两侧的压差逐渐或梯度减小，甚至为0，所以，远离A端或逐渐靠近B端的膜实际上不是处于工作状态，而是处于微压或等压冲洗状态。简单说就是，A端区域的膜处于工作状态，B端区域的膜处于冲洗状态。当反向工作时，料液由泵10从膜组件1的B端打入内压中空纤维膜内，因B端(料液进入端)区域的加压力增大，必将会造成膜两侧或膜内外的压差较高，从而使B端区域的膜由正向工作时的微压或等压冲洗状态转变为反向工作时的积极工作状态。与此同时，A端已先行停止(关闭进液阀7)供料，已不是料液入口，该区域的膜也不再有压力来源，因而同样由于料液在膜内流动阻力造成的压力损失，会使远离B端(即逐渐靠近A端)的膜两侧的压差逐渐或梯度减小，甚至为0，所以，远离B端或逐渐靠近A端的膜也由正向工作时的积极工作状态转变为反向工作时的微压或等压冲洗状态。简单说就是，B端区域的膜处于工作状态，A端区域的膜处于冲洗状态。这意味着，不论是正向工作状态，还是反向工作状态，本实用新型膜分离装置都是膜的一部分处于分离工作状态，同时其另一部分处于冲洗状态。

还要指出的是，本实用新型高效工作的原理不仅是使膜分离装置的工作状态与冲洗状态并存，而且是使两种状态积极有效的同时进行：处于工作状态的膜某端，随工作时间的推移，越靠近其端面，污染就越严重，持续工作的能力就越差；而在膜两端的任务互换后，该端就转换为冲洗状态，此时，越靠近其端面，膜内外的压差就越小，甚至是0，因此等压冲洗的效果就越好。当再次角色交替后，则越靠近其端面，膜就越清洁，内外的压差就越大，分离的效果就越好。所以，本实用新型的巧妙设计很好地符合了膜的有效工作机理，使膜分离和冲洗最大作用都可以理想和充分地发挥出来。总之，在一定或适当的时间间隔后，膜A、B两端任务的互换或角色的交替，不但完成了本实用新型膜分离装置双向工作的设计，大大延长了膜分离装置持续工作的时间，而且还实现了双倍或多倍功效的目的。

所谓“一定或适当的时间间隔”是指根据过滤体系的粘度和由于污染导致的透过通量衰减值情况而确定的换向工作时间间隔。一般的换向或反转工作时间为10～180分钟，较好的工作时间为20～60分钟。

下面给出具体的实施例和比较例：

实施例：本实用新型膜分离装置用于L-苯丙胺酸发酵液体的浓缩。发酵液体的湿菌重42g/L，处理碱液1.3m³；采用天津膜天膜工程技术有限公司生产的内压式聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜膜组件(规格为φ89×100mm)8支构成的本实用新型膜分离装置；主要参数设计是：进液口的压力为0.1Mpa，出液阀打开(即出口压力为0)；设定换向时间为20分钟，进行浓缩。仅55分钟后，发酵液浓缩倍数即达到了12倍；湿菌重达到了514g/L(已超过规定标准的约20％)。

比较例1：采用一般膜分离装置，其余条件同实施例。膜分离装置每工作20分钟，等压冲洗5分钟；发酵液浓缩至8倍时，已耗时2小时50分钟。

比较例2：除膜分离装置的出口压力调整为0.05Mpa外，其余条件同比较例1。发酵液浓缩至7倍时，已耗时3小时25分钟。

Claims (1)

1．一种内压膜分离装置，包括膜组件、阀、压力表和泵，其特征在于反向进液阀(6)的一端管接在泵(10)与进液阀(7)之间管路的任一位置上，另一端管接在出液阀(5)与出液口(2)之间管路的任一位置上；反向出液阀(8)的一端管接在进液阀(7)到进液口(3)之间管路的任一位置上，另一端管接在料液罐(11)内。

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