RU89416U1

RU89416U1 - MEMBRANE FEW FIBER

Info

Publication number: RU89416U1
Application number: RU2009126173/22U
Authority: RU
Inventors: Идгай Хасанович Мингазетдинов; Наталья Александровна Зареева; Алексей Алексеевич Кулаков
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2009-12-10

Abstract

1. Мембранный половолоконный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, переднее и заднее днища, пакет половолоконных нитей, патрубки подвода обрабатываемой жидкости и отвода очищенной жидкости и концентрата, центральную трубу с отверстиями, расположенную коаксиально корпусу, отличающийся тем, что на входе центральной трубы установлено колебательное устройство, а пакет половолоконных нитей установлен в упругие кольца. ! 2. Мембранный половолоконный аппарат по п.1, отличающийся тем, что отверстия в центральной трубе расположены по всей ее длине. ! 3. Мембранный половолоконный аппарат по п.1, отличающийся тем, что отверстия в центральной трубе расположены в шахматном порядке. ! 4. Мембранный половолоконный аппарат по п.1, отличающийся тем, что отверстия в центральной трубе выполнены наклонными в направлении движения жидкости с углом наклона 30÷90°. ! 5. Мембранный половолоконный аппарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве колебательного устройства применен гидродинамический излучатель. ! 6. Мембранный половолоконный аппарат по п.1, отличающийся тем, что между половолоконными нитями установлена проницаемая для жидкости ограничительная перегородка. ! 7. Мембранный половолоконный аппарат по п.1, отличающийся тем, что патрубок подвода обрабатываемой жидкости выполнен тангенциальным.1. Membrane hollow fiber apparatus comprising a cylindrical body, front and rear bottoms, a packet of hollow fiber threads, nozzles for supplying the treated liquid and for removing purified liquid and concentrate, a central pipe with holes located coaxially to the housing, characterized in that an oscillating device is installed at the inlet of the central pipe and a packet of hollow fiber threads is installed in elastic rings. ! 2. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that the holes in the Central pipe are located along its entire length. ! 3. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that the holes in the central pipe are staggered. ! 4. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that the holes in the central pipe are made inclined in the direction of fluid movement with an inclination angle of 30 ÷ 90 °. ! 5. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that a hydrodynamic emitter is used as an oscillating device. ! 6. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that between the hollow fiber strands a permeable liquid barrier is installed. ! 7. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that the nozzle for supplying the processed fluid is made tangential.

Description

Полезная модель относится к устройствам очистки, разделения, концентрирования, опреснения сточных вод и может быть использовано в гальваническом производстве, энергетике, пищевой, фармацевтической промышленности.The utility model relates to devices for purification, separation, concentration, desalination of wastewater and can be used in galvanic production, energy, food, pharmaceutical industries.

Известны устройства для реализации мембранных (микро- и ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, диализ) процессов, в которых, в качестве мембран используют полые волокна, трубки, плоские ленты или рулоны, например «Мембранный аппарат с тороидальными турбулизаторами» (патент №2269373 от 05.07.2004 г.), в котором имеется трубчатая полупроницаемая мембрана, причем для повышения производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамического воздействия на разделяемый поток и улучшения степени очистки слоя высокой концентрации на мембране, внутри устройства имеются тороидальные турбулизаторы с лопатками между замкнутыми зубчатыми лентами. Недостатком такого устройства является сложность конструкции, наличие кривошипношатунного механизма с приводом, значительные энергозатраты.Known devices for the implementation of membrane (micro- and ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, dialysis) processes in which, as membranes, hollow fibers, tubes, flat tapes or rolls are used, for example, “Membrane apparatus with toroidal turbulators” (patent No. 2269373 from 07/05/2004), in which there is a tubular semipermeable membrane, moreover, to increase the productivity of the membrane apparatus by improving the hydrodynamic effect on the shared flow and improving the degree of purification of the high concentrate layer tion on the membrane in the device are toroidal turbulators with blades between closed toothed belts. The disadvantage of this device is the design complexity, the presence of a crank mechanism with a drive, significant energy consumption.

Известно устройство, выполненное в виде половолоконного мембранного модуля (В.А.Колесников, Н.В.Меньшутина. Анализ, проектирование технологий и оборудования для очистки сточных вод. Москва, Де Ли принт. 2005. 226 с., Рис.2.33, стр.104-105), принятое за прототип. Внутри корпуса аппарата, снабженного патрубками для подачи исходного раствора, отвода пермеата и концентрата, установлен пучок полых волокон, который собран с помощью спирально навитой нити, обеспечивающей одновременно необходимый зазор между отдельными волокнами, что улучшает распределение разделяемого раствора в пучке. В аппарате такой конструкции разделяемую жидкость можно прокачивать как вдоль наружной поверхности полых волокон, так и по их каппилярным каналам.A device is known, made in the form of a hollow fiber membrane module (V.A. Kolesnikov, N.V. Menshutina. Analysis, design of technologies and equipment for wastewater treatment. Moscow, De Lee print. 2005. 226 p., Fig.2.33, p .104-105), taken as a prototype. A bundle of hollow fibers is installed inside the apparatus body, equipped with nozzles for supplying the initial solution, removal of permeate and concentrate, which is assembled using a spiral wound yarn, which simultaneously provides the necessary gap between the individual fibers, which improves the distribution of the solution to be separated in the bundle. In an apparatus of this design, the liquid to be separated can be pumped both along the outer surface of the hollow fibers and along their capillary channels.

Для повышения интенсивности перемешивания разделяемого раствора в аппарате смонтирована распределительная труба, в центральной части которой имеются отверстия для подачи разделяемого раствора внутрь пучка волокон.To increase the intensity of mixing of the solution to be separated, a distribution pipe is mounted in the apparatus, in the central part of which there are openings for supplying the solution to be separated inside the fiber bundle.

Недостатки прототипа следующие: недостаточная интенсивность перемешивания очищаемого раствора создает высокую концентрацию загрязнителя на мембране, вследствие чего уменьшается производительность процесса, вплоть до полного прекращения за счет закупорки фильтрующих отверстий. Кроме того, недостаточная интенсивность перемешивания и жесткое крепление полых волокон не позволяет использовать их для обработки растворов, содержащих взвешенные частицы, и диапазон использования подобных устройств существенно сокращается.The disadvantages of the prototype are as follows: the insufficient intensity of mixing of the solution to be cleaned creates a high concentration of contaminant on the membrane, as a result of which the productivity of the process decreases, until it is completely stopped by blocking the filter holes. In addition, the insufficient intensity of mixing and rigid fastening of the hollow fibers does not allow their use for processing solutions containing suspended particles, and the range of use of such devices is significantly reduced.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель: повышение производительности процесса разделения и расширение диапазона использования устройства.The technical result, which is achieved by the claimed utility model: improving the performance of the separation process and expanding the range of use of the device.

Технический результат достигается тем, что в мембранном половолоконном аппарате, содержащем цилиндрический корпус, переднее и заднее днища, пакет половолоконных нитей, патрубки подвода обрабатываемой жидкости и отвода очищенной жидкости и концентрата, центральную трубу с отверстиями, расположенную коаксиально корпусу, новым является то, что на входе центральной трубы установлено колебательное устройство, а пакет половолоконных нитей установлен в упругие кольца. Отверстия в центральной трубе расположены по всей ее длине и в шахматном порядке, выполнены наклонными в направлении движения жидкости с углом наклона, равным (30°÷90)°. В качестве колебательного устройства применен гидродинамический излучатель. Между половолоконными нитями установлена проницаемая для жидкости ограничительная перегородка. Патрубок подвода обрабатываемой жидкости выполнен тангенциальным.The technical result is achieved by the fact that in a membrane hollow fiber apparatus containing a cylindrical body, front and rear bottoms, a packet of hollow fiber threads, nozzles for supplying the treated liquid and for removing purified liquid and concentrate, a central pipe with holes located coaxially to the housing, is new in that An oscillating device is installed at the inlet of the central pipe, and a packet of hollow fiber threads is installed in elastic rings. The holes in the central pipe are located along its entire length and in a checkerboard pattern, made oblique in the direction of fluid movement with an inclination angle equal to (30 ° ÷ 90) °. A hydrodynamic emitter is used as an oscillating device. Between the hollow fiber threads, a permeable liquid barrier is provided. The nozzle for supplying the processed fluid is made tangential.

Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 - фиг.3, где:The essence of the utility model is illustrated in figure 1 - figure 3, where:

фиг.1 - Мембранный половолоконный аппарат (продольное сечение);figure 1 - Membrane hollow fiber apparatus (longitudinal section);

фиг.2 - Мембранный половолоконный аппарат (поперечное сечение);figure 2 - Membrane hollow fiber apparatus (cross section);

фиг.3 - Гидродинамический излучатель.figure 3 - hydrodynamic emitter.

Здесь: 1 - патрубок отвода очищенной воды; 2 - заднее днище; 3 - корпус; 4 - патрубок отвода концентрата; 5 - патрубок подвода обрабатываемой жидкости; 6 - упругое кольцо; 7 - переднее днище; 8 - щелевое сопло; 9 - гидродинамический излучатель; 10 - перегородка; 11 - центральная труба; 12 - пакет половолоконных нитей; 13 - ограничительная перегородка.Here: 1 - pipe outlet of purified water; 2 - the back bottom; 3 - case; 4 - pipe outlet concentrate; 5 - pipe for supplying the processed fluid; 6 - an elastic ring; 7 - front bottom; 8 - slotted nozzle; 9 - hydrodynamic emitter; 10 - a partition; 11 - a central pipe; 12 - a package of hollow fiber threads; 13 - restrictive partition.

Предложенный мембранный половолоконный аппарат представляет собой цилиндрический корпус 3, имеющий патрубок подвода обрабатываемой жидкости 5, выполненный тангенциальным к корпусу, и патрубок отвода концентрата 4. К корпусу 3 крепится переднее днище 7, в котором установлено щелевое сопло 8, и заднее днище 2 с патрубком отвода очищенной воды 1. Внутри корпуса 3 коаксиально расположена центральная труба 11, закрепленная в двух перегородках 10, которые закреплены с корпусом 3 через упругие кольца 6. Центральная труба 11 имеет отверстия Д, выполненные наклонными в направлении движения жидкости с углом наклона, равным (30°÷90)°, и для обеспечения более полного равномерного истечения жидкости расположенные в шахматном порядке.The proposed membrane hollow fiber apparatus is a cylindrical body 3 having a nozzle for supplying the processed fluid 5, made tangential to the housing, and a branch pipe for concentrate 4. A front bottom 7, in which a slotted nozzle 8 is installed, and a rear bottom 2 with a branch pipe are attached to the body 3 purified water 1. Inside the casing 3, a central pipe 11 is coaxially mounted, fixed in two partitions 10, which are fixed to the casing 3 through elastic rings 6. The central pipe 11 has holes D made e inclined in the direction of fluid movement with an angle of inclination equal to (30 ° ÷ 90) °, and to provide a more complete uniform fluid outflow staggered.

Вокруг центральной трубы 11 расположен пакет половолоконных нитей 12, одни концы которых заделаны в переднюю перегородку 10 со стороны переднего днища 7, а другие концы пакета проходят через заднюю перегородку 10 со стороны заднего днища 2 в полость этого днища 2. В средней части пакета 12 имеется ограничительная перегородка 13, которая препятствует слипанию половолоконных нитей.Around the central pipe 11 is a packet of hollow fiber yarns 12, one end of which is sealed in the front baffle 10 from the front of the bottom 7, and the other ends of the packet pass through the rear baffle 10 from the back of the bottom 2 into the cavity of this bottom 2. In the middle of the packet 12 there is bounding wall 13, which prevents the adhesion of hollow fiber threads.

К центральной трубе 11 соосно щелевому соплу 8 закреплен гидродинамический излучатель 9.A hydrodynamic emitter 9 is fixed to the central pipe 11 coaxially with the slot nozzle 8.

Предложенное устройство работает следующим образом. Обрабатываемую жидкость подают в патрубок подвода 5, где за счет тангенциального подвода приобретает вращательное движение. Вследствие этого, под действием центробежных сил взвешенные вещества отбрасываются к стенкам корпуса 3 и отводятся через патрубок 4. В центральной части аппарата в пакете половолоконных нитей 12 происходит процесс мембранной фильтрации (микро-, ультра-, нанофильтрация или диализ в зависимости от размера пор) и очищенная жидкость, проходя вдоль полых нитей, удаляется через патрубок отвода очищенной воды 1. Для удаления слоя высокой концентрации, образующегося у стенок половолоконных нитей 12, и улучшения гидродинамического воздействия на обрабатываемую жидкость в центральной части аппарата коаксиально корпусу 3 расположена центральная труба 11, которая испытывает акустические колебания, генерируемые гидродинамическим излучателем 9. Эти колебания передаются на перегородки 10, которые колеблются в упругих кольцах 6, вследствие чего колеблется весь пакет половолоконных нитей 12. Жидкость, попадающая внутрь центральной трубы 11, истекает с большой скоростью через отверстия Д и удаляет с поверхности половолоконных нитей слой с высокой концентрацией загрязнителя, вследствие чего возрастает интенсивность процесса фильтрации через половолоконные нити. Взвешенные вещества и концентрат удаляют через патрубок 4.The proposed device operates as follows. The processed fluid is fed into the supply pipe 5, where, due to the tangential supply, it acquires a rotational movement. As a result of this, under the action of centrifugal forces, suspended solids are discarded to the walls of the housing 3 and are discharged through the nozzle 4. In the central part of the apparatus, a membrane filtration process (micro-, ultra-, nanofiltration, or dialysis depending on pore size) takes place in the packet of hollow fiber threads 12 and the purified liquid, passing along the hollow threads, is removed through the outlet pipe of the purified water 1. To remove the high concentration layer formed at the walls of the hollow fiber threads 12 and to improve the hydrodynamic effect on the abutable liquid in the central part of the apparatus, coaxially to the housing 3, there is a central pipe 11, which experiences acoustic vibrations generated by the hydrodynamic emitter 9. These vibrations are transmitted to the partitions 10, which vibrate in the elastic rings 6, as a result of which the entire packet of hollow fiber threads 12 vibrates. inside the central pipe 11, flows out at high speed through holes D and removes a layer with a high concentration of contaminant from the surface of the hollow fiber threads the intensity of the filtration process through hollow fiber threads increases. Suspended substances and concentrate are removed through pipe 4.

Таким образом, организация центробежного разделения и акустических колебаний исключает заиливание пакета взвешенными веществами, что позволяет расширить диапазон использования аппарата и повысить его производительность.Thus, the organization of centrifugal separation and acoustic vibrations eliminates siltation of the package with suspended solids, which allows to expand the range of use of the apparatus and increase its productivity.

Claims

1. Membrane hollow fiber apparatus comprising a cylindrical body, front and rear bottoms, a packet of hollow fiber threads, nozzles for supplying the treated liquid and for removing purified liquid and concentrate, a central pipe with holes located coaxially to the housing, characterized in that an oscillating device is installed at the inlet of the central pipe and a packet of hollow fiber threads is installed in elastic rings.

2. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that the holes in the Central pipe are located along its entire length.

3. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that the holes in the central pipe are staggered.

4. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that the holes in the central pipe are made inclined in the direction of fluid movement with an inclination angle of 30 ÷ 90 °.

5. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that a hydrodynamic emitter is used as an oscillating device.

6. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that between the hollow fiber threads there is a liquid-permeable restrictive partition.

7. The membrane hollow fiber apparatus according to claim 1, characterized in that the nozzle for supplying the processed fluid is made tangential.