RU222598U1 - Погружной мембранный модуль на керамических мембранах - Google Patents

Погружной мембранный модуль на керамических мембранах Download PDF

Info

Publication number
RU222598U1
RU222598U1 RU2023122451U RU2023122451U RU222598U1 RU 222598 U1 RU222598 U1 RU 222598U1 RU 2023122451 U RU2023122451 U RU 2023122451U RU 2023122451 U RU2023122451 U RU 2023122451U RU 222598 U1 RU222598 U1 RU 222598U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
membrane
block
channels
ceramic
module
Prior art date
Application number
RU2023122451U
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Александрович Тарасов
Original Assignee
Игорь Александрович Тарасов
Filing date
Publication date
Application filed by Игорь Александрович Тарасов filed Critical Игорь Александрович Тарасов
Application granted granted Critical
Publication of RU222598U1 publication Critical patent/RU222598U1/ru

Links

Abstract

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для водоподготовки и водоочистки. Погружной мембранный модуль для обработки воды или стоков включает в себя аэрационный блок и мембранные блоки. Основанием рамы аэрационного блока служат трубопроводы, на концах которых расположены соединительные фланцы, к которым присоединен мембранный блок. Мембранный блок состоит из каналов, служащих вертикальными стойками рамы, все каналы соединены трубами, на концах которых расположены соединительные фланцы, бока мембранного блока обрамляют крышками. Техническим результатом является увеличение площади фильтрации за счет простоты соединения мембранных блоков. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для водоподготовки и водоочистки, может применяться для очистки водопроводной воды на водозаборах из открытых водных источников, резервуаров накопления и хранения воды в качестве фильтра осветления, снижения мутности, в качестве илоотделителя или отстойника, а также в системах очистных сооружений, работающих по технологии мембранного биологического реактора МБР (MBR Membrane Bio Reactor). Полезная модель относится к ультрафильтрационным и микрофильтрационным установкам, использующим в качестве фильтра набор керамических мембран с пористостью от 0,01 до 100 мкм.
Уровень техники
В настоящее время для водоподготовки или этапа доочистки при водоочистке, наиболее часто в России, практически повсеместно, используются насыпные песчаные фильтры - осветлители воды (ФОВ). В технологии очистки сточных вод все большую популярность набирает технология мембранного биологического реактора МБР. Эта технология позволяет уменьшить габариты очистных сооружений, уменьшить их себестоимость, позволяет не проводить доочистку стоков и при этом гарантированно получать очищенные стоки. На современных очистных сооружениях, работающих по технологии мембранных биологических реакторов (МБР или MBR - Membrane bioreactor), используют следующие виды мембран:
1. половолоконные мембраны;
2. плоские мембраны с полимерным слоем фильтрации;
3. керамические мембраны.
В России 90% МБР используют половолоконные мембраны сроком службы не более 3-5 лет. Про преимущества своей разработки говорить еще рано. Эту информацию лучше перенести в раздел «Раскрытие изобретения»
Из уровня техники известно устройство для фильтрации ливневых вод (KR101906533B1, 10.10.2018), представляющее собой мембранный модуль (20) с пористыми керамическими пластинами, используемыми в качестве фильтра (21), с перфорированными трубками в качестве аэраторов (53) для создания кросс - фильтрации, и внешним трубопроводом сбора пермеата (31). Рама модуля удерживается крепежными пластинками (23). Авторы используют керамические мембранные пластины, для создания кросс - фильтрации используют сжатый воздух, но высота модуля равна высоте одной фильтрующей керамической пластины. Модуль не имеет возможности присоединения в высоту других подобных модулей, транспортные трубопроводы не являются несущими узлами рамы, а вынесены за пределы модуля.
Известно устройство для фильтрации сточных вод при помощи керамических мембран, объединенных в едином корпусе, представляющее собой мембранный фильтр промывного типа, его корпус состоит из соединенных между собой крышек, образующих короб (1), внутри которого установлены керамические мембраны (15), отвод пермеата осуществляется по соединительным трубкам (7) (CN217895204U, 25.11.2022). Устройство представляет собой фильтр с вставленными в него керамическими мембранными пластинами и огражденными боковыми и торцевыми крышками. Очистку керамических пластин осуществляют методом промывки, отсутствует аэрация пластин. Однако в данной модели не предусмотрена возможность присоединения других подобных блоков, отсутствует подача воздуха для создания кросс-фильтрации, и пермеат собирается в трубопроводы за пределами корпуса фильтра.
Известен мембранный фильтр, где в качестве фильтрующего элемента используют керамические пластины, собранные в единый блок, и данные блоки могут соединяться друг с другом по высоте (CN217264973U, 23.08.2022). Фильтрующий блок состоит из керамических пластин (1) и крышек ограждения (2), между собой блоки соединяются при помощи соединительных накладок (3). Однако в данном модуле отсутствует несущая опорная рама, в которой можно расположить трубопроводы подвода воздуха и отвода пермеата. Керамические мембраны уложены в «шахматном порядке», а вывод пермеата осуществляется от каждой мембраны по двум трубкам, расположенным вне модуля.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является фильтровальное изделие (100), использующее плоские керамические пластины (101), соединенные в одном держателе (102), внутри которого есть рама (103) для сбора пермеата (RU2525421C2, 10.09.2012). Однако в данном устройстве не предусмотрено кросс - фильтрации путем подачи воздуха между керамических пластин, кроме того, все пластины вклеены в раму для создания герметичности соединений рама - пластина. Это не позволяет заменить одну фильтрующую единицу - керамическую пластину, в случае поломки пластины необходимо заменить весь керамический блок.
Технической проблемой, решаемой заявляемой полезной моделью, является разработка устройства для водоочистки, обладающее возможностью изменения площади фильтрации, без изменения площади устройства, занимаемую в плане расположения в мембранном биологическом реакторе. Эксплуатация устройства и его обслуживание, включая и химическую промывку, должно быть полностью автоматизировано.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение площади фильтрации за счет простоты соединения мембранных блоков. Таким образом, мембранный фильтр выполнен по принципу «открытой архитектуры», когда к одному блоку присоединяется другой блок. Увеличение блоков происходит в высоту, не изменяет габариты мембранного фильтра в плоскости.
Дополнительным преимуществом заявляемой полезной модели является:
1. Увеличенный срок эксплуатации погружного мембранного модуля в связи с использованием инертного фильтрующего материала (керамика), устойчивого к химическим реагентам, УФ излучению, высыханию, нагреванию, с возможностью обратной промывки под высоким давлением. В качестве материала рамы, аэраторов и боковых панелей (крышек) используют нержавеющую сталь.
2. Рейтинг фильтрации может варьировать в зависимости от того, с какими порами установлена керамическая пластина, и может быть в области ультрафильтрации и микрофильтрации.
3. Мембранный модуль изготавливают из однотипных унифицированных блоков одного размера, с использованием сварочных автоматов конвейерного производства, что удешевляет его производство.
4. Конструкция мембранного модуля позволяет добиться высокой плотности фильтрации на единицу площади мембранного биологического реактора.
5. Конструкция позволяет максимально равномерно распределить трансмембранное давление на фильтрующие элементы. А при необходимости использовать большие площади фильтрации, применять мембранные модули с разными каналами откачки пермеата.
6. Кросс-фильтрация обеспечивается аэрацией с нижнего аэрационного блока мембранного фильтра.
7. Расположение всех подводящих и отводящих каналов внутри рамы мембранного модуля делает его компактным. Размеры рамы рассчитаны так, что обеспечивают равномерное распределение трансмембранного давления и одинаковый расход реагентов в момент промывки модуля.
8. Использование автоматической запорной арматуры и возможность автоматического включения/отключения сопутствующего оборудования, делает модуль полностью автоматическим, работающим по заданному алгоритму с использованием автоматической промывки, включая и химическую промывку.
Заявляемый технический результат достигается погружным мембранным модулем на керамических мембранах с изменяемой площадью фильтрации, включающим в себя один аэрационный блок и, по меньшей мере один мембранный блок.
При этом блоки изделия выполнены из нержавеющих материалов, стандартов DIN 11850, DIN 2395; SMS, CAL, ISO. Основанием рамы аэрационного блока служат трубопроводы, которые одновременно выполняют роль подводящих и отводящих каналов. Например, канала подачи воздуха, продувочного канала и заглушенных каналов. Их соединяет рама, по которой идет воздух, подаваемый по каналу подачи воздуха на аэраторы, выполненные из перфорированной трубы. Все каналы оканчиваются соединительными фланцами, к которым присоединяется мембранный блок. Нижняя часть каналов может иметь анкерные пластины, которые служат для крепления всего модуля к бетонному днищу резервуара или мембранный блок может быть установлен без крепления к резервуару, может быть опущен по направляющим.
Мембранный блок состоит из каналов, служащих вертикальными стойками рамы, и в тоже время являющихся каналами различной необходимости, например, канал подачи воздуха, продувочный канал и каналы отбора пермеата. Все каналы соединены трубами, которые обеспечивают жесткость конструкции и служат опорами для керамических пластин, а также местом присоединения заглушки керамических пластин с наконечником отвода пермеата. Все каналы оканчиваются соединительными фланцами. Бока мембранного блока обрамлены крышками для создания кросс - фильтрации, поддержания движения пузырька воздуха строго вертикально между керамическим пластинами.
В качестве фильтра используют набор керамических мембран с пористостью от 0,01 до 100 мкм.
Описываемая полезная модель использует керамические мембраны со сроком службы не менее 15 лет, но сам мембранный модуль принципиально отличается от существующих тем, что площадь мембранной фильтрации при необходимости можно увеличить путем установки дополнительных фильтрующих блоков, с сохранением площади модуля в плане. Это является признаком «открытой архитектуры». Жесткость конструкции обусловлена выбором материала - нержавеющая труба и формой блока - четырехугольник. Все системы подачи воздуха, отвода пермеата (фильтрата), продувки аэраторов, расположены в несущей раме модуля, нет выступающих трубопроводов, которые можно повредить при монтаже. В каждом фильтрующем блоке можно легко заменить единицу фильтрующего элемента - мембранную пластину.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг.1 представлена схема мембранного модуля, состоящего из аэрационного блока и одного мембранного блока;
на фиг. 2 представлена керамическая фильтрующая пластина с торцевыми заглушками;
на фиг. 3 представлен погружной мембранный модуль в сборе, состоящий из одного аэрационного блока и шести мембранных блоков;
на фиг. 4 представлена схема обвязки мембранного блока сопутствующим оборудованием и запорной арматурой.
Обозначения на чертежах:
1 - каркас аэрационного блока;
2 - каркас мембранного блока;
3 - канал подачи воздуха от воздуходувок;
4 - водовыбросной канал;
5 - канал заглушенный;
6 - канал заглушенный;
7 - труба, перфорированная для аэрации;
8 - фланец;
9 - анкерные пластины для крепления ПММ;
10 - канал отбора пермеата;
11 - канал отбора пермеата;
12 - крышки обрамления керамических мембран;
13 - керамические мембраны;
14 - заглушка керамической пластины с отводом пермеата;
15 - заглушка керамической пластины тупиковая;
16 - компрессор;
17 - пневмоклапан подачи очищенной воды в емкость чистой воды;
18 - пневмоклапан подачи очищенной воды на промывку МБР;
19 - пневмоклапан подачи реагента на промывку МБР;
20 - насос подачи пермеата в емкость чистой воды;
21 - насос подачи очищенной воды на промывку МБР;
22 - насос подачи реагента на промывку МБР;
23 - емкость очищенной воды;
24 - емкость реагента.
Осуществление полезной модели
Далее представлено подробное описание заявляемой полезной модели, которое носит пояснительный характер, демонстрирующий возможность достижения заявленного технического результата, не ограничивающее сущность полезной модели. Настоящее техническое решение может подвергаться различным изменениям и модификациям, понятным специалисту на основе прочтения данного описания. Такие изменения не ограничивают объем притязаний. Например, может изменяться площадь фильтрации одного блока, количество керамических фильтрующих пластин, количество блоков, диаметр пор в пластине, вакуум трубопровода пермеата, трубопроводы пермеата могут быть подключены к одному насосу или каждый трубопровод к своему индивидуальному насосу, может изменяться диаметр отверстий на перфорированных трубах аэраторов, перфорированные трубы могут быть заменены другими аэраторами, может изменяться технология эксплуатации мембранного модуля.
Заявляемая конструкция погружного мембранного модуля на керамических мембранах с изменяемой площадью фильтрации, включает аэрационный блок 1 и мембранный блок 2, и схематично представлена на фиг. 1.
Аэрационный блок выполнен из стандартных трубопроводов материала AISI 304. Основанием рамы аэрационного блока служат трубопроводы, которые одновременно выполняют роль подводящих и отводящих каналов. Например, канал подачи воздуха 3, продувочный канал 4 и заглушенные каналы 5 и 6 - их соединяет рама, по которой идет воздух, подаваемый по каналу подачи воздуха, - и аэраторы 7, выполненные из перфорированной трубы. Все каналы оканчиваются соединительными фланцами 8, к которым будет присоединяться мембранный блок 2. Нижняя часть каналов имеет анкерные пластины 9, которые служат для крепления всего модуля к бетонному днищу резервуара. Мембранный блок 2 (Фиг. 1) состоит из каналов, служащих вертикальными стойками рамы и в то же время являющихся каналами различной необходимости, например, канал подачи воздуха 3, водовыбросной канал 4 и каналы отбора пермеата 10 и 11. Каналы 10 и 11 выполняют одну и ту же функцию транспортировки пермеата из керамических мембран к вакуумному насосу. Канал 11 подключается, если в погружном мембранном модуле больше 10 фильтрующих блоков. Все каналы соединяются трубами, которые обеспечивают жесткость конструкции и служат опорами для керамических пластин 13, а также местом присоединения заглушки керамических пластин с наконечником отвода пермеата 14 (Фиг. 2). Бока мембранного блока обрамляются крышками 12 для создания кросс - фильтрации, поддержания движения пузырька воздуха строго вертикально между керамическим пластинами 13.
Предлагаемый фильтр работает следующим образом.
Аэрационный блок 1 прикрепляется к днищу или стене резервуара, далее на него устанавливают необходимое количество мембранных блоков, рассчитывая необходимую площадь фильтрации по заданной производительности фильтра. Набор количества блоков фильтрации (2) до необходимого количества служит элементом «открытой архитектуры». Присоединение мембранного блока 2 к аэрационному блоку осуществляется при помощи фланцев 8.
Перед началом работы резервуар (мембранный биологический реактор) заполняют фильтруемой жидкостью, насосом рецикла обеспечивают замкнутый контур течения жидкости (на схеме не показан, так как не объясняет работу полезной модели). На погружной мембранный модуль (Фиг. 3) подают воздух (канал 3) позиция 16 фиг. 4, открывают канал сброса водовоздушной смеси (канал 4), тем самым осуществляют освобождение аэраторов от воды. Как только из канала сброса водовоздушной смеси пойдет только один воздух, канал 4 перекрывают, весь воздух направляют вдоль мембран 13, и можно начинать фильтрацию.
Для фильтрации включают насос поз. 20 фиг. 4, открывают автоматический клапан позиция 17, при закрытых клапанах позиция 18 и 19. Создают разрежение в канале 10 и, при необходимости, канале 11 (Фиг. 3). Частотным регулятором двигателя насоса устанавливают разрежение в трубопроводах 10 или 11, начинают цикл фильтрации. Через определенное запрограммированное время разряжение с трубопровода пермеата снимают, закрывают клапан 17 и в пермеатный канал, под давлением Р = 1 Бар, насосом позиции 21 (фиг. 4) при открытом клапане позиция 21, подают пермеат обратной промывки в течение 30 секунд и объемом, превышающим получаемый пермеат в 2 раза. Этого достаточно, чтобы очистить фильтрующие каналы в пластине и отодвинуть от мембраны осевший на нее активный ил, который попадает в водовоздушный поток, идущий между мембран, и эрлифтом удаляют от погружного мембранного модуля.
Таким же образом осуществляют и химическую промывку мембранного модуля, только тогда в поток промывного пермеата добавляют гипохлорит натрия или/и лимонную кислоту из бака реагентов поз. 24, при открытом клапане 19 фиг. 4, при помощи насоса поз. 21 фиг. 4. Время промывки составляет 5 минут, затем подачу прекращают и мембранный модуль остается под давлением 30 минут. Затем включают вакуумный насос пермеата поз. 20 фиг. 4 и в течение 10 минут пермеат сливают в усреднитель, после чего перекачивают в резервуар очищенных стоков. Процесс автоматический, построение маршрутов течения жидкостей осуществляют при помощи автоматических клапанов позиции 17; 18; 19 фиг. 4.
Модуль устойчив за счет формы мембранного блока 2, близкой к квадрату, долговечность модуля определяется керамическими фильтрующими элементами, материалом изготовления блоков - нержавеющая сталь. Возможность присоединения дополнительного количества блоков обеспечивает принцип открытой архитектуры, использование несущей конструкции в качестве трубопроводов избавляет модуль от выступающих частей, отсутствие жесткого крепления мембранной пластины к раме дает возможность замены мембранных пластин.
Для создания устройства, могут быть использованы стандартные керамические мембраны длиной 1000 мм и шириной 250 мм или пластины других размеров, устройство имеет возможность замены единицы фильтрующего элемента - керамической пластины, устройство имеет компактные размеры (размеры мембранного блока 1560 на 1040 мм при 80 шт. мембран = 40 м2 площади фильтрации). Кроме того, заявляемое устройство не содержит выступающих частей и обеспечивает кросс - фильтрацию вдоль фильтрующего элемента, обладает возможностью обратной промывки и химической промывки без изменения конструктива устройства и не требует его демонтажа, а также полного или частичного разбора.
Таким образом заявляемая модель позволяет увеличить срок службы фильтров как для водоподготовки, так и для водоочистки, сделать фильтрующие модули компактней, изменить площадь фильтрации при постоянной площади самого модуля в плане.

Claims (2)

1. Погружной мембранный модуль для обработки воды или стоков, включающий в себя аэрационный блок и мембранные блоки, основанием рамы аэрационного блока служат трубопроводы, на концах которых расположены соединительные фланцы, к которым присоединен мембранный блок, мембранный блок состоит из каналов, служащих вертикальными стойками рамы, все каналы соединены трубами, на концах которых расположены соединительные фланцы, бока мембранного блока обрамляют крышками.
2. Модуль по п. 1, характеризующийся тем, что блоки выполнены из нержавеющих материалов.
RU2023122451U 2023-08-29 Погружной мембранный модуль на керамических мембранах RU222598U1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU222598U1 true RU222598U1 (ru) 2024-01-11

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201921636U (zh) * 2010-12-17 2011-08-10 天津水运工程勘察设计院 用于污水处理的节能型中空纤维膜组件
RU123337U1 (ru) * 2012-06-15 2012-12-27 Алексей Владимирович Горев Мембранный биореактор для очистки сточных вод
RU2525421C2 (ru) * 2008-08-04 2014-08-10 АйТиЭн НАНОВЭЙШН АГ Фильтровальное устройство для обработки воды и других жидких сред
KR20190090460A (ko) * 2018-01-25 2019-08-02 옥수금속(주) 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트
CN211770431U (zh) * 2019-11-28 2020-10-27 苏州苏科环保科技有限公司 一种可伸缩的浸没式膜组器
CN213506219U (zh) * 2020-09-08 2021-06-22 宁波水艺膜科技发展有限公司 一种模块化浸没式膜箱
CN214611747U (zh) * 2020-12-30 2021-11-05 浙江洁弗环保科技有限公司 一种mbr膜组器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525421C2 (ru) * 2008-08-04 2014-08-10 АйТиЭн НАНОВЭЙШН АГ Фильтровальное устройство для обработки воды и других жидких сред
CN201921636U (zh) * 2010-12-17 2011-08-10 天津水运工程勘察设计院 用于污水处理的节能型中空纤维膜组件
RU123337U1 (ru) * 2012-06-15 2012-12-27 Алексей Владимирович Горев Мембранный биореактор для очистки сточных вод
KR20190090460A (ko) * 2018-01-25 2019-08-02 옥수금속(주) 침지식 막분리 장치용 분리막 유니트
CN211770431U (zh) * 2019-11-28 2020-10-27 苏州苏科环保科技有限公司 一种可伸缩的浸没式膜组器
CN213506219U (zh) * 2020-09-08 2021-06-22 宁波水艺膜科技发展有限公司 一种模块化浸没式膜箱
CN214611747U (zh) * 2020-12-30 2021-11-05 浙江洁弗环保科技有限公司 一种mbr膜组器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7585411B2 (en) Low pressure filtration
US6893568B1 (en) Immersed membrane filtration system and overflow process
KR100974912B1 (ko) 배관 일체형 분리막 프레임 구조물 및 이를 이용한 분리막유니트
KR101713927B1 (ko) 카세트 타입용 mbr 분리막의 여과장치
US8753509B2 (en) Advanced filtration device for water and wastewater treatment
KR100812187B1 (ko) 카트리지형 중공사 막 모듈
JPH04265128A (ja) 膜分離装置
JPH0670825U (ja) 内圧形ろ過膜による原液のろ過装置
KR20090028737A (ko) 유입 액체를 처리하기 위한 생물 반응조 및 막 여과 모듈을포함하는 장치
KR100552712B1 (ko) 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트
AU2010312657B2 (en) Membrane module, membrane unit, and membrane separation device
JPWO2007083723A1 (ja) 膜ろ過処理装置及びその運転方法
CN115818862A (zh) 一种冷水水域海水养殖尾水处理系统
RU222598U1 (ru) Погружной мембранный модуль на керамических мембранах
KR101569529B1 (ko) 중공사막 모듈 및 이를 포함한 여과 시스템
JP5423184B2 (ja) 濾過膜モジュール洗浄方法および洗浄装置
RU123337U1 (ru) Мембранный биореактор для очистки сточных вод
JPH09131517A (ja) 中空糸膜モジュールおよびその使用方法
KR101100715B1 (ko) 여과막 모듈을 이용하는 수처리장치
KR200361822Y1 (ko) 오폐수 처리용 고효율 분리막 유니트
CN219482225U (zh) 一种新型浸没式超滤系统膜池
CN211946427U (zh) 气水分布底盘装置
KR102464092B1 (ko) 소켓형 분리막 여과기를 이용한 하수 처리 시스템
CN212246796U (zh) 一种液体肥料净化设备
CN221217317U (zh) 一种用于疏干水处理的膜过滤装置