TW201800144A - 薄膜過濾及能量回收裝置 - Google Patents

Abstract

一種薄膜過濾及能量回收裝置，其中包括：一原液供應組件、一薄膜過濾組件及至少一能量回收組件，可用於過濾例如海水等原液；能量回收組件包括一回收基座及一輔助加壓泵，可用於回收薄膜過濾組件產生的殘餘液中的能量；其特徵在於：回收基座具有若干通道，而薄膜過濾組件排出的殘餘液在各通道內流動的雷諾數在1000至4000的範圍內，可達到降低成本及減少維修次數的目的。

Description

薄膜過濾及能量回收裝置

本發明係有關於一種薄膜過濾及能量回收裝置；特別是有關於一種具有能量回收組件的薄膜過濾及能量回收裝置。

現今的薄膜過濾技術已被廣泛應用於海水淡化、環境工程領域之污水處理等。發明人於中華民國專利I522159號案中揭示了一種防薄膜阻塞之薄膜過濾模組及其應用。茲說明如下。

如圖4所示，習用的薄膜過濾裝置200大致包括一原液供應組件1、一薄膜過濾組件2及一能量回收組件3。

原液供應組件1可供應例如海水等原液。

薄膜過濾組件2至少具有一薄膜，並具有一原液入口21、一濾液出口22及一殘餘液出口23；該薄膜過濾組件之原液入口連接該原液供應組件。薄膜具有極細微的孔徑，因此能阻擋許多病菌、雜質，使那些病菌、雜質隨著殘餘液排出，藉以獲得濾液。

在使用前述的薄膜過濾組件時，大多會利用例如高壓泵等結構對原液施壓，藉以加快進程；因此，薄膜過濾組件排出的殘餘液內會含有許多能量。

能量回收組件3是用於接收薄膜過濾組件排出 的殘餘液，藉以將殘餘液中的能量轉換成使新的原液進入薄膜過濾組件的能量。茲舉例說明如下。

習用的能量回收組件3包括：一缸桶9，其頂端具有第一閥門91及第二閥門92，底端具有第三閥門93及第四閥門94；該第一閥門連接該原液供應組件；該第二閥門連接該薄膜過濾組件之原液入口；該第三閥門連接該薄膜過濾組件之殘餘液出口；該第四閥門連接一殘餘液排放處；及一活塞，設於容器中，並阻隔在第一閥門、第二閥門與第三閥門、第四閥門之間；及一輔助加壓泵95，連設於該第二閥門與該薄膜過濾組件之原液入口之間；及一隔離元件96，設於缸桶9內，用於隔離原液與殘餘液，可隨著隔離原液與殘餘液向上或向下移動。使用時，係可依據下列步驟運作：S11：打開該第一閥門，使原液流入該缸桶內；S12：關閉該第一閥門，並打開該第二閥門；S13：打開該第三閥門，並啟動該輔助加壓泵，使殘餘液流入該缸桶內，藉以使缸桶內的原液由第二閥門排至薄膜過濾組件；S14：關閉該第二閥門、第三閥門及輔助加壓泵；S15：打開該第四閥門，使該缸桶內之殘餘液流至該殘餘液排放處；藉此結構，可有效將殘餘液中的能量轉換成使新的原液進入薄膜過濾組件的能量。

在習用的能量回收組件的容器內，主要係藉由隔離元件來確保殘餘液不會與原液混合。但是隔離元件需要在缸桶內往復移動，所以是一種需要頻繁更換的耗材，造成維護成本增加，而且在更換隔離元件時，整個薄膜過濾裝置都需要停頓下來，嚴重影響產量。

發明人有鑑於此，乃苦思細索，積極研究，加 以多年從事相關產品研究之經驗，並經不斷試驗及改良，終於發展出本發明。

本發明的目的在於提供一種可降低成本及減少維修次數的薄膜過濾及能量回收裝置。

本發明達成上述目的之結構包括：一原液供應組件，用於供應原液；及一薄膜過濾組件，至少具有一薄膜，並具有一原液入口、一濾液出口及一殘餘液出口；該薄膜過濾組件之原液入口連接該原液供應組件；及至少一能量回收組件，其包括：一回收基座，其頂端具有第一閥門及第二閥門，底端具有第三閥門及第四閥門；該第一閥門連接該原液供應組件；該第二閥門連接該薄膜過濾組件之原液入口；該第三閥門連接該薄膜過濾組件之殘餘液出口；該第四閥門連接一殘餘液排放處；及一輔助加壓泵，連設於該第二閥門與該薄膜過濾組件之原液入口之間；其特徵在於：該回收基座具有若干通道；該等通道的頂端分別具有第一連通口及第二連通口，底端分別具有第三連通口及第四連通口；該通道的第一連通口連通該第一閥門；該通道的第二連通口連通該第二閥門；該通道的第三連通口連通該第三閥門；該通道的第四連通口連通該第四閥門；該薄膜過濾組件的殘餘液出口排出的殘餘液在該等通道內流動的雷諾數在1000至4000的範圍內。

較佳者，該回收基座由若干小型管體所組成；該等小型管體分別具有一通道。

較佳者，該小型管體的管徑在英吋至英吋之間。

較佳者，該回收基座內設有若干隔板，藉以形成若干通道。

較佳者，該通道的截面的等效圓的直徑在英吋至英吋之間。

較佳者，該回收基座內設有若干依預定間隔套設在一起的環狀圍板，藉以形成若干通道。

較佳者，其中具有二組以上的能量回收組件；各該能量回收組件輪流接收該薄膜過濾組件排出之殘餘液，並輪流使原液流入該薄膜過濾組件內。

本發明為達到上述及其他目的，其所採取之技術手段、元件及其功效，茲採一較佳實施例配合圖示說明如下。

100‧‧‧薄膜過濾及能量回收裝置

1‧‧‧原液供應組件

11‧‧‧高壓泵

2‧‧‧薄膜過濾組件

21‧‧‧原液入口

22‧‧‧濾液出口

23‧‧‧殘餘液出口

3‧‧‧能量回收組件

4、4a、4b‧‧‧回收基座

41‧‧‧第一閥門

42‧‧‧第二閥門

43‧‧‧第三閥門

44‧‧‧第四閥門

45‧‧‧殘餘液排放處

46‧‧‧輔助加壓泵

47‧‧‧小型管體

48‧‧‧隔板

49‧‧‧環狀圍板

5、5a、5b‧‧‧通道

51‧‧‧第一連通口

52‧‧‧第二連通口

53‧‧‧第三連通口

54‧‧‧第四連通口

200‧‧‧薄膜過濾裝置

9‧‧‧缸桶

91‧‧‧第一閥門

92‧‧‧第二閥門

93‧‧‧第三閥門

94‧‧‧第四閥門

95‧‧‧輔助加壓泵

96‧‧‧隔離元件

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的能量回收組件的變化實施例。

圖3為本發明的能量回收組件的另一變化實施例。

圖4為習用技術的結構示意圖。

如圖1所示，本發明薄膜過濾及能量回收裝置100包括一原液供應組件1、一薄膜過濾組件2及至少一能量回收組件3，可用於過濾例如海水等原液；能量回收組件3包括一回收基座4及一輔助加壓泵，可用於回收薄膜過濾組件2產生的殘餘液中的能量；其特徵在於：回收基座4具有若干通道5，而薄膜過濾組件2排出的殘餘液在各通道5內流動的雷諾數(Reynolds number)在1000至4000的範圍 內，可達到降低成本及減少維修次數的目的。下文將詳予說明。

原液供應組件1用於供應原液，其設有一高壓泵11，藉以增加原液排向薄膜過濾組件之壓力。

薄膜過濾組件2至少具有一薄膜，並具有一原液入口21、一濾液出口22及一殘餘液出口23。薄膜過濾組件2之原液入口21連接原液供應組件1。

薄膜過濾組件2的薄膜可採用平板式(flat-sheet)薄膜，其材質可為聚合物或陶製物，具有預定孔隙值，可過濾原液，進而產生濾液及殘餘液。

能量回收組件3包括：一回收基座4，其頂端具有第一閥門41及第二閥門42，底端具有第三閥門43及第四閥門44；第一閥門41連接原液供應組件1；第二閥門42連接薄膜過濾組件2之原液入口21；第三閥門43連接薄膜過濾組件2之殘餘液出口23；第四閥門44連接一殘餘液排放處45；及一輔助加壓泵46，連設於第二閥門42與薄膜過濾組件2之原液入口21之間；藉此結構，再配合預定的操作步驟，就能有效回收薄膜過濾組件2排出的殘餘液的能量，且還能產生「水錘作用」，藉以防止薄膜阻塞。

前述的預定操作步驟為習用技術，其可依照使用需求、能量回收組件3的數量等條件而變化。茲舉例說明如下。

能量回收組件3可依據液體震盪及殘餘液動能回收步驟運作，液體震盪及殘餘液動能回收步驟包括：S11：打開第一閥門41，使原液流入回收基座4內；S12：關閉第一閥門41，並打開第二閥門42；S13：打開第三閥門43， 並啟動輔助加壓泵46，使殘餘液流入回收基座4內，藉以將回收基座4內的原液推出第二閥門42，使原液在經輔助加壓泵46增加壓力後，流入薄膜過濾組件2之原液入口21；S14：關閉第二閥門42、第三閥門43及輔助加壓泵46；打開第四閥門44，使回收基座4內的殘餘液流入殘餘液排放處45；藉由使能量回收組件3持續依據液體震盪及殘餘液動能回收步驟運作，即可將殘餘液的能量轉換成將原液推入薄膜過濾組件2的能量，而且還能產生「水錘作用」(Water Hammer)，藉以防止薄膜阻塞。

在習用的回收基座4中大多有設置一隔離元件(圖中未示)，藉以避免在回收基座4內的原液與殘餘液混合，造成薄膜過濾組件2的負擔。但是設置隔離元件的方式將會增加成本，而且由於隔離元件需要在回收基座內往復移動，因此是一種容易損耗的耗材，需要時常檢修、更換，不但增加維修成本，且在維修時還必需停止設備的運作，降低整體的產能。

本發明的主要特徵在於：回收基座4具有若干通道5；各通道5的頂端分別具有第一連通口51及第二連通口52，底端分別具有第三連通口53及第四連通口54；通道5的第一連通口51連通第一閥門41；通道5的第二連通口52連通第二閥門42；通道5的第三連通口53連通第三閥門43；通道5的第四連通口54連通第四閥門44；薄膜過濾組件2的殘餘液出口23排出的殘餘液在各通道5內流動的雷諾數在1000至4000的範圍內；藉此結構，就算在回收基座4的通道5內不設置隔離元件的情況下，由於殘餘液會維持在層流或過度流的狀態，因此原液與殘餘液之間只有會少量的混 流，可有效減少原液與殘餘液混合的情況，進而達到減少薄膜過濾組件2的負擔的功效。此外，減少原液與殘餘液混合的情況，當然也就能減少對原液供應組件1、高壓泵11所排出的原液的壓力要求，因此能有效減少電力消耗。

達成使回收基座4具有許多通道5的方式有很多，茲舉例說明如下。

回收基座4可由若干小型管體47所組成。每一個小型管體47分別都具有一通道5；在此情況下，最好選擇管徑在6英吋至10英吋之間的小型管體47，因為這種規格的管體不但較好取得，而且對於現今的例如海水等原液的過濾程序中所產生的殘餘液而言，這種管體能達到減少原液與殘餘液混合的情況。

從上述的說明可知，藉由使回收基座4內具有若干通道5，並控制殘餘液在回收基座4內的各個通道5內流動的雷諾數就能有效減少原液與殘餘液混合的情況。然而，如果將習用的回收基座4也設置成可使殘餘液在回收基座4內流動的雷諾數在1000至4000的範圍內，則雖然也能省去隔離元件，但是卻會嚴重的限縮整個設備的產量，所以本發明顯然不是簡單的尺寸或數量的變化，而是能在維持產量、確實省去隔離元件、有效減少薄膜過濾組件2的負擔的情況下，達到降低成本及減少維修次數的目的。

由於能量回收組件3的行程是一種重複循環的動作，因此若設置二組以上的能量回收組件3(圖中未示)，並且使能量回收組件3輪流接收薄膜過濾組件2排出之殘餘液，並輪流使原液流入薄膜過濾組件2內，則可使整體的運作更為流暢。

如圖2所示，能量回收組件的回收基座4a亦可採用一個大型的例如圓形管體或方形管體(圖中未示)，並在回收基座4a內設有若干隔板48，藉以形成若干通道5a；藉此結構也能達到減少原液與殘餘液混合的情況；在此情況下，可預定回收基座4a的通道5a的截面的等效圓的直徑在6英吋至10英吋之間。

如圖3所示，能量回收組件的回收基座4b還可採用一個大型的管體，並在回收基座4b內設有若干依預定間隔套設在一起的環狀圍板49，藉以形成若干通道5b；藉此結構也能達到減少原液與殘餘液混合的情況。

以上為本案所舉之實施例，僅為便於說明而設，當不能以此限制本案之意義，即大凡依所列申請專利範圍所為之各種變換設計，均應包含在本案之專利範圍中。

100‧‧‧薄膜過濾及能量回收裝置

1‧‧‧原液供應組件

11‧‧‧高壓泵

2‧‧‧薄膜過濾組件

21‧‧‧原液入口

22‧‧‧濾液出口

23‧‧‧殘餘液出口

3‧‧‧能量回收組件

4‧‧‧回收基座

41‧‧‧第一閥門

42‧‧‧第二閥門

43‧‧‧第三閥門

44‧‧‧第四閥門

45‧‧‧殘餘液排放處

46‧‧‧輔助加壓泵

47‧‧‧小型管體

5‧‧‧通道

51‧‧‧第一連通口

52‧‧‧第二連通口

53‧‧‧第三連通口

54‧‧‧第四連通口

Claims (7)

1. 一種薄膜過濾及能量回收裝置，其中包括：一原液供應組件，用於供應原液；及一薄膜過濾組件，至少具有一薄膜，並具有一原液入口、一濾液出口及一殘餘液出口；該薄膜過濾組件之原液入口連接該原液供應組件；及至少一能量回收組件，其包括：一回收基座，其頂端具有第一閥門及第二閥門，底端具有第三閥門及第四閥門；該第一閥門連接該原液供應組件；該第二閥門連接該薄膜過濾組件之原液入口；該第三閥門連接該薄膜過濾組件之殘餘液出口；該第四閥門連接一殘餘液排放處；及一輔助加壓泵，連設於該第二閥門與該薄膜過濾組件之原液入口之間；其特徵在於：該回收基座具有若干通道；該等通道的頂端分別具有第一連通口及第二連通口，底端分別具有第三連通口及第四連通口；該通道的第一連通口連通該第一閥門；該通道的第二連通口連通該第二閥門；該通道的第三連通口連通該第三閥門；該通道的第四連通口連通該第四閥門；該薄膜過濾組件的殘餘液出口排出的殘餘液在該等通道內流動的雷諾數(Reynolds number)在1000至4000的範圍內。
2. 如請求項1所述之薄膜過濾及能量回收裝置，其中該回收基座由若干小型管體所組成；該等小型管體分別具有一 通道。
3. 如請求項2所述之薄膜過濾及能量回收裝置，其中該小型管體的管徑在6英吋至10英吋之間。
4. 如請求項1所述之薄膜過濾及能量回收裝置，其中該回收基座內設有若干隔板，藉以形成若干通道。
5. 如請求項4所述之薄膜過濾及能量回收裝置，其中該通道的截面的等效圓的直徑在6英吋至10英吋之間。
6. 如請求項1所述之薄膜過濾及能量回收裝置，其中該回收基座內設有若干依預定間隔套設在一起的環狀圍板，藉以形成若干通道。
7. 如請求項1至6項中任何一項所述之薄膜過濾及能量回收裝置，其中具有二組以上的能量回收組件；各該能量回收組件輪流接收該薄膜過濾組件排出之殘餘液，並輪流使原液流入該薄膜過濾組件內。