RU2821507C1 - Baromembrane device of tubular type with flow turbulization - Google Patents
Baromembrane device of tubular type with flow turbulization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821507C1 RU2821507C1 RU2024101846A RU2024101846A RU2821507C1 RU 2821507 C1 RU2821507 C1 RU 2821507C1 RU 2024101846 A RU2024101846 A RU 2024101846A RU 2024101846 A RU2024101846 A RU 2024101846A RU 2821507 C1 RU2821507 C1 RU 2821507C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cone
- chambers
- concentrate
- initial solution
- hydraulic resistance
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 108090000862 Ion Channels Proteins 0.000 description 1
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920005644 polyethylene terephthalate glycol copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкциям мембранных аппаратов трубчатого типа и может быть использовано для осуществления процессов мембранных технологий: ультрафильтрации и микрофильтрации.The invention relates to the design of tubular-type membrane devices and can be used to implement membrane technology processes: ultrafiltration and microfiltration.
Аналогом данной конструкции является баромембранный аппарат трубчатого типа, известный из документа SU 1586756 A1 (кл. B01D 69/04, опубл. 23.08.1990), состоящий из цилиндрического корпуса с ответными фланцами, фланца для подачи исходного раствора, мембранных элементов, камеры в виде конуса на входе исходного раствора, камеры в виде конуса на выводе концентрата, фланца для отвода концентрата, штуцера для отвода пермеата, турбулизирующих втулок, выполненных в виде полых цилиндров с элементами, имеющими оборот 180°.An analogue of this design is a tubular-type baromembrane apparatus, known from document SU 1586756 A1 (cl. B01D 69/04, publ. 08/23/1990), consisting of a cylindrical body with mating flanges, a flange for supplying the initial solution, membrane elements, a chamber in the form a cone at the inlet of the initial solution, a chamber in the form of a cone at the outlet of the concentrate, a flange for discharging the concentrate, a fitting for discharging the permeate, turbulizing bushings made in the form of hollow cylinders with elements having a rotation of 180°.
Недостатками являются: наличие концентрационной поляризации и высокое гидродинамическое сопротивление на выходе мембранного канала за счет установки турбулизирующих элементов, что в свою очередь препятствует эффективному регулированию трансмембранного давления в системе, ресурсозатратные методы изготовления полых цилиндрических вставок с многозаходной внутренней винтовой нарезной эквидистантной канавкой, уменьшенная эффективная площадь мембранных элементов.The disadvantages are: the presence of concentration polarization and high hydrodynamic resistance at the outlet of the membrane channel due to the installation of turbulizing elements, which in turn prevents the effective regulation of transmembrane pressure in the system, resource-intensive methods for manufacturing hollow cylindrical inserts with a multi-start internal helical threaded equidistant groove, reduced effective area of the membrane elements.
Прототипом данной конструкции является баромембранный аппарат трубчатого типа с турбулизацией потока, конструкция которого приведена в патенте RU 2800283 C2 (кл. B01D 63/06, опубл. 19.07.2023). Прототип состоит из цилиндрического корпуса с ответными фланцами, в котором установлены с обеих сторон втулки, имеющие отверстия для установки фильтрующих мембранных элементов с внутренним расположением мембраны, уплотненные за счет резиновых колец, при этом каждый мембранный элемент установлен в корпус с турбулизирующими втулками, выполненными в виде полых цилиндров с петлей по середине, имеющий оборот 180° к корпусу, через большие прокладки присоединяются камеры в виде конуса для снижения гидравлического сопротивления при вводе исходного раствора и выводе концентрата соответственно, камеры в виде конуса соединены через малые прокладки с фланцами для ввода исходного раствора и вывода концентрата соответственно, плотное соединение цилиндрического корпуса с штуцером для отвода пермеата, камер в виде конуса для снижения гидравлического сопротивления, а так же штуцеров ввода и вывода, происходит за счет болтов, шайб и гаек.The prototype of this design is a tubular-type baromembrane apparatus with flow turbulization, the design of which is given in patent RU 2800283 C2 (cl. B01D 63/06, published 07/19/2023). The prototype consists of a cylindrical body with mating flanges, in which bushings are installed on both sides, having holes for installing filtering membrane elements with an internal membrane arrangement, sealed by rubber rings, while each membrane element is installed in a housing with turbulizing bushings made in the form hollow cylinders with a loop in the middle, having a 180° rotation to the body; chambers in the form of a cone are connected through large gaskets to reduce hydraulic resistance when entering the initial solution and withdrawing the concentrate, respectively; chambers in the form of a cone are connected through small gaskets to flanges for introducing the initial solution and concentrate output, respectively, the tight connection of the cylindrical body with the fitting for draining permeate, chambers in the form of a cone to reduce hydraulic resistance, as well as the input and output fittings, occurs due to bolts, washers and nuts.
Недостатками прототипа являются: низкая производительность аппарата, высокая концентрационная поляризация, сниженная скорость потока при входе в мембранные элементы, малоэффективная турбулизация потока.The disadvantages of the prototype are: low productivity of the apparatus, high concentration polarization, reduced flow velocity at the entrance to the membrane elements, ineffective flow turbulization.
Технический результат выражается повышением производительности аппарата, снижением влияния концентрационной поляризации, увеличением скорости потока при входе в мембранные элементы, высокоэффективной турбулизацией потока за счет того, что аппарат состоит из цилиндрического корпуса с ответными фланцами, в котором установлены с обеих сторон втулки, имеющие отверстия для установки фильтрующих мембранных элементов с внутренним расположением мембраны, уплотненные за счет резиновых колец, через большие прокладки присоединяются камеры в виде конуса для снижения гидравлического сопротивления при вводе исходного раствора и выводе концентрата соответственно, камеры в виде конуса соединены через малые прокладки с фланцами для ввода исходного раствора и вывода концентрата соответственно, плотное соединение цилиндрического корпуса с штуцером для отвода пермеата, камер в виде конуса для снижения гидравлического сопротивления, а так же штуцеров ввода и вывода происходит за счет болтов, шайб и гаек, отличающийся тем, что в камерах в виде конуса для снижения гидравлического сопротивления при вводе исходного раствора и выводе концентрата установлены решетки с раззенкованными с обеих сторон отверстиями и цилиндрическими отверстиями соответственно, в каждом фильтрующем мембранном элементе по всей его длине расположена турбулизирующая винтовая перегородка с фиксаторами.The technical result is expressed by an increase in the productivity of the device, a decrease in the influence of concentration polarization, an increase in the flow rate at the entrance to the membrane elements, highly efficient turbulization of the flow due to the fact that the device consists of a cylindrical body with mating flanges, in which bushings are installed on both sides, having holes for installation filter membrane elements with an internal arrangement of the membrane, sealed by rubber rings, chambers in the form of a cone are connected through large gaskets to reduce hydraulic resistance when entering the initial solution and withdrawing the concentrate, respectively, chambers in the form of a cone are connected through small gaskets to flanges for entering the initial solution and output of the concentrate, respectively, the tight connection of the cylindrical body with the fitting for draining permeate, chambers in the form of a cone to reduce hydraulic resistance, as well as the input and output fittings occurs due to bolts, washers and nuts, characterized in that in chambers in the form of a cone to reduce to prevent hydraulic resistance when entering the initial solution and exiting the concentrate, gratings with countersunk holes and cylindrical holes on both sides are installed, respectively; in each filtering membrane element there is a turbulizing screw partition with clamps along its entire length.
На фиг. 1 изображен баромембранный аппарат трубчатого типа, продольный разрез; фиг. 2 - вид сбоку; фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; фиг. 4 - вид Б, увеличенный на фиг. 1; фиг. 5 - вид В, увеличенный на фиг. 1; фиг. 6 - 3D-фрагмент фильтрующего мембранного элемента (горизонтальный разрез) с турбулизирующей винтовой перегородкой.In fig. 1 shows a tubular type baromembrane apparatus, longitudinal section; fig. 2 - side view; fig. 3 - section A-A in Fig. 1; fig. 4 - view B, enlarged from FIG. 1; fig. 5 is a view B enlarged from FIG. 1; fig. 6 - 3D fragment of a filter membrane element (horizontal section) with a turbulizing screw partition.
Баромембранный аппарат трубчатого типа состоит из цилиндрического корпуса 1 с ответными фланцами, в котором установлены с обеих сторон втулки 2, имеющие отверстия для установки фильтрующих мембранных элементов 3 с внутренним расположением мембраны, уплотненные за счет резиновых колец 4 и 5, при этом в каждом фильтрующем мембранном элементе 3 по всей его длине расположена турбулизирующая винтовая перегородка 6 с фиксаторами, исключающими ее вращение, через большие прокладки 7 присоединяются камеры в виде конуса 8 и 9 для снижения гидравлического сопротивления при вводе исходного раствора и выводе концентрата с установленными решетками 10 и 11 с раззенкованными с обеих сторон отверстиями и цилиндрическими отверстиями соответственно, снижающими нагрузку на втулку 2 для установки фильтрующих мембранных элементов 3, камеры в виде конуса 8 и 9 для снижения гидравлического сопротивления соединены через малые прокладки 12 с фланцами штуцеров 13 и 14 для ввода исходного раствора и вывода концентрата соответственно, плотное соединение цилиндрического корпуса 1 с штуцером 15 для отвода пермеата, камер в виде конуса 8 и 9 для снижения гидравлического сопротивления, а так же фланцев штуцеров 13 и 14 ввода исходного раствора и вывода концентрата соответственно, происходит за счет болтов 16, шайб 17 и гаек 18.A tubular-type baromembrane apparatus consists of a cylindrical body 1 with mating flanges, in which bushings 2 are installed on both sides, having holes for installing filtering membrane elements 3 with an internal arrangement of the membrane, sealed by rubber rings 4 and 5, and in each filtering membrane In element 3, along its entire length, there is a turbulizing screw partition 6 with clamps that prevent its rotation; chambers in the form of a cone 8 and 9 are connected through large gaskets 7 to reduce hydraulic resistance when entering the initial solution and withdrawing the concentrate with installed gratings 10 and 11 with countersinked on both sides with holes and cylindrical holes, respectively, reducing the load on the sleeve 2 for installing filter membrane elements 3, chambers in the form of a cone 8 and 9 to reduce hydraulic resistance are connected through small gaskets 12 with the flanges of fittings 13 and 14 for input of the initial solution and output of the concentrate, respectively , the tight connection of the cylindrical body 1 with the fitting 15 for draining the permeate, the cone-shaped chambers 8 and 9 to reduce hydraulic resistance, as well as the flanges of the fittings 13 and 14 for the input of the initial solution and the output of the concentrate, respectively, occurs due to bolts 16, washers 17 and nuts 18.
Цилиндрический корпус 1 с ответными фланцами и штуцером 15 для отвода пермеата, камеры в виде конуса 8 и 9 для снижения гидравлического сопротивления, фланцы штуцеров 13 и 14 для ввода исходного раствора и вывода концентрата, решетки 10 и 11 могут быть выполнены из нержавеющей стали.Cylindrical body 1 with mating flanges and fitting 15 for draining permeate, chambers in the form of a cone 8 and 9 to reduce hydraulic resistance, flanges of fittings 13 and 14 for input of the initial solution and output of concentrate, grids 10 and 11 can be made of stainless steel.
Резиновые кольца 4 и 5 могут быть выполнены в соответствие ГОСТ 9833-73.Rubber rings 4 and 5 can be made in accordance with GOST 9833-73.
Большая и малая прокладки 7 и 12 могут быть выполнены из материала паронита.The large and small gaskets 7 and 12 can be made of paronite material.
Втулка 2 для установки мембран может быть выполнена из материала капролон.Sleeve 2 for installing membranes can be made of caprolon material.
Турбулизирующая винтовая перегородка 6 с фиксаторами может быть выполнена из ПЭТГ (полиэтилентерефталат-гликоль).The turbulent screw partition 6 with clamps can be made of PETG (polyethylene terephthalate glycol).
В качестве фильтрующих мембранных элементов 3 можно применять трубки типа БТУ05/2.Tubes of type BTU05/2 can be used as filter membrane elements 3.
Баромембранный аппарат работает следующим образом.The baromembrane apparatus works as follows.
Исходный раствор под давлением, превышающим осмотическое давление растворенных в нем веществ, поступает в камеру 8 в виде конуса для снижения гидравлического сопротивления, фиг. 1, 2, 4, через фланец штуцера 12, фиг. 1, 2. За счет исполнения камеры 8 в виде конуса, раствор под давлением попадает в зону разряжения, то есть снижения гидравлического сопротивления, при этом скорость потока исходного раствора снижается и поток равномерно направляется в фильтрующие мембранные элементы 3, далее, проходя через решетку 10 с раззенкованными с обеих сторон отверстиями, позволяющими снизить эффект концентрационной поляризации, скорость потока на входе в фильтрующие мембранные элементы 3 возрастает, фиг. 1, 4. В каждом фильтрующем мембранном элементе 3 по всей его длине расположена турбулизирующая винтовая перегородка 6 с фиксаторами, исключающими ее вращение, фиг. 1, 3, 4, 5, 6 поток исходного раствора, проходя по обе стороны турбулизирующей винтовой перегородки 6 закручивается от центра ядра потока к стенкам мембранного элемента 3 по всей его длине, фиг. 1, 4, 5, 6 в результате чего также снижается негативное влияние концентрационной поляризации на процесс мембранной очистки или концентрирования. Затем раствор под действием трансмембранного давления разделяется на два потока, один из которых пермеат, отводится через штуцер 15, фиг. 1, и концентрат, направляемый далее, проходя через решетку 11 с цилиндрическими отверстиями, в камеру в виде конуса 9 для снижения гидравлического сопротивления, фиг. 1, 2, 5, и затем выводится через фланец штуцера 14, фиг. 1.The initial solution, under pressure exceeding the osmotic pressure of the substances dissolved in it, enters chamber 8 in the form of a cone to reduce hydraulic resistance, Fig. 1, 2, 4, through the flange of the fitting 12, fig. 1, 2. Due to the design of the chamber 8 in the form of a cone, the solution under pressure enters the zone of vacuum, that is, a decrease in hydraulic resistance, while the flow rate of the initial solution decreases and the flow is uniformly directed into the filtering membrane elements 3, then passing through the grid 10 with holes countersunk on both sides to reduce the effect of concentration polarization, the flow rate at the inlet to the filter membrane elements 3 increases, FIG. 1, 4. In each filter membrane element 3 along its entire length there is a turbulizing screw partition 6 with clamps that prevent its rotation, Fig. 1, 3, 4, 5, 6, the flow of the initial solution, passing on both sides of the turbulizing helical partition 6, twists from the center of the flow core to the walls of the membrane element 3 along its entire length, FIG. 1, 4, 5, 6 as a result of which the negative impact of concentration polarization on the process of membrane purification or concentration is also reduced. Then the solution, under the action of transmembrane pressure, is divided into two streams, one of which is permeate and is discharged through fitting 15, Fig. 1, and the concentrate is directed further, passing through a grid 11 with cylindrical holes, into a chamber in the form of a cone 9 to reduce hydraulic resistance, FIG. 1, 2, 5, and then discharged through the flange of the fitting 14, FIG. 1.
Повышение производительности аппарата, снижение влияния концентрационной поляризации, увеличение скорости потока при входе в мембранные элементы, высокоэффективная турбулизация потока, фиг. 1, 3, 4, 5, 6, достигается за счет того, что в камерах в виде конуса для снижения гидравлического сопротивления при вводе исходного раствора и выводе концентрата установлены решетки с раззенкованными с обеих сторон отверстиями и цилиндрическими отверстиями соответственно, в каждом фильтрующем мембранном элементе по всей его длине расположена турбулизирующая винтовая перегородка с фиксаторами.Increasing the productivity of the apparatus, reducing the influence of concentration polarization, increasing the flow velocity at the entrance to the membrane elements, highly efficient flow turbulization, fig. 1, 3, 4, 5, 6, is achieved due to the fact that in the chambers in the form of a cone, to reduce the hydraulic resistance when entering the initial solution and outputting the concentrate, gratings with countersunk holes on both sides and cylindrical holes, respectively, are installed in each filter membrane element along its entire length there is a turbulizing screw partition with clamps.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2821507C1 true RU2821507C1 (en) | 2024-06-25 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1586756A1 (en) * | 1988-06-13 | 1990-08-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Технологический Институт Монтажа, Эксплуатации И Ремонта Машин И Оборудования Животноводческих И Птицеводческих Ферм | Modular tubular membrane apparatus |
| RU2046007C1 (en) * | 1992-04-07 | 1995-10-20 | Юрий Васильевич Тахистов | Membrane apparatus |
| RU2076773C1 (en) * | 1995-01-30 | 1997-04-10 | Российский научный центр "Прикладная химия" | Membrane apparatus |
| US9604855B2 (en) * | 2010-06-18 | 2017-03-28 | Polyem | Water filtration module and method for the manufacture and use thereof |
| RU2800283C2 (en) * | 2021-11-17 | 2023-07-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Tubular baromembrane apparatus with flow turbulence |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1586756A1 (en) * | 1988-06-13 | 1990-08-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Технологический Институт Монтажа, Эксплуатации И Ремонта Машин И Оборудования Животноводческих И Птицеводческих Ферм | Modular tubular membrane apparatus |
| RU2046007C1 (en) * | 1992-04-07 | 1995-10-20 | Юрий Васильевич Тахистов | Membrane apparatus |
| RU2076773C1 (en) * | 1995-01-30 | 1997-04-10 | Российский научный центр "Прикладная химия" | Membrane apparatus |
| US9604855B2 (en) * | 2010-06-18 | 2017-03-28 | Polyem | Water filtration module and method for the manufacture and use thereof |
| RU2800283C2 (en) * | 2021-11-17 | 2023-07-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Tubular baromembrane apparatus with flow turbulence |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2694508T3 (en) | Reverse osmosis membrane element wound | |
| US20050126966A1 (en) | Membrane separation device and membrane separation method | |
| RU2821507C1 (en) | Baromembrane device of tubular type with flow turbulization | |
| PL113226B1 (en) | Filtering apparatus | |
| TW201302289A (en) | Interconnector for filtration apparatus with reduced permeate pressure loss | |
| CN107824048B (en) | Sewage treatment device for improving performance of membrane filtration system and operation method thereof | |
| CN206814759U (en) | Prevent and treat pepper ralstonia solanacearum microbial bacterial agent production ultrafiltration membrane filter | |
| CN206645872U (en) | A kind of modular building block type film device | |
| JP2000288356A (en) | Reverse osmosis membrane separation apparatus and water producing method | |
| CN207102346U (en) | A kind of reverse osmosis type sewage-treatment plant | |
| RU2636723C1 (en) | Liquid filtration device | |
| RU2800283C2 (en) | Tubular baromembrane apparatus with flow turbulence | |
| CN211896455U (en) | Reverse osmosis water treatment equipment | |
| RU117312U1 (en) | LIQUID FILTRATION APPARATUS | |
| JP3036041B2 (en) | Membrane separation device | |
| WO2011102443A1 (en) | Water treatment device | |
| CN217535537U (en) | Medicine waste water enrichment facility | |
| CN211311065U (en) | Modularization strong brine filters and self-purification system | |
| US11951444B2 (en) | Water filter unit | |
| CN210944951U (en) | Reverse osmosis device of water purifier | |
| CN213294885U (en) | Single-stage water purification system with novel grid runners and single-stage water purifier thereof | |
| CN214571310U (en) | Industrial wastewater treatment's multilayer milipore filter filtering component | |
| CN219463029U (en) | Dynamic stable mud discharging device for multi-tube membrane system | |
| CN211255380U (en) | EDR (electro-osmotic) water purification system with scale inhibition function and water purifier thereof | |
| CN214552565U (en) | Reverse osmosis system does not need to shut down maintenance device |