專利名稱：中空纖維膜分離裝置及其運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜分離技術(shù)，尤其涉及一種外壓中空纖維膜分離裝置及其運(yùn)行方法。
申請(qǐng)人已經(jīng)就膜清洗技術(shù)申請(qǐng)了多件專利，其中一件是“外壓中空纖維膜分離裝置及其使用方法”(公開(kāi)號(hào)為CN1333080A)。該項(xiàng)申請(qǐng)主要在膜組件的結(jié)構(gòu)和水流線路設(shè)計(jì)方面作了重要改進(jìn)，很好地解決了膜的在線高效清洗問(wèn)題。但它仍存在著不足該膜裝置中膜組件的外部管路設(shè)計(jì)尚不完善。另外一件是“中空纖維膜分離裝置及其使用方法”(CN1347752A)。該項(xiàng)申請(qǐng)主要對(duì)膜裝置中膜組件的外部管路設(shè)計(jì)進(jìn)行了完善，設(shè)計(jì)了化學(xué)清洗回路和雙反洗回路。但是上述管路設(shè)計(jì)主要用于水處理，不能用于茶汁、果汁、中藥、發(fā)酵液等。因?yàn)樘幚聿柚?、果汁、中藥、發(fā)酵液等應(yīng)盡可能提高被處理液體中有用物的回收率，因此膜表面的濃縮物不能排放，同時(shí)，也不能用水反洗，否則會(huì)導(dǎo)致原液被稀釋。因此必須對(duì)中空纖維膜分離裝置及其運(yùn)行方法作進(jìn)一步的改進(jìn)。
本發(fā)明提供一種中空纖維膜分離裝置，包括膜組件、控制閥、壓力表、泵、空氣壓縮機(jī)、過(guò)濾槽以及連接管路等部件，其特征在于，還包括液體進(jìn)口管路，管接于循環(huán)過(guò)濾槽與膜組件9之間，管路上設(shè)置有工作泵12和膜組件進(jìn)口調(diào)壓閥1、1′；液體出口管路，管接于膜組件9的上端出口15，其上設(shè)置有閥門3和液體流量計(jì)19；工作流路，管接于上述液體出口管路的末端，用于供應(yīng)清液；循環(huán)回流流路，管接于膜組件9的上側(cè)出口16和循環(huán)過(guò)濾槽之間；壓縮空氣供應(yīng)管路，管接于膜組件的下端18，用于清洗時(shí)供應(yīng)壓縮空氣；化學(xué)清洗回流流路，管接于上述液體出口管路末端和循環(huán)過(guò)濾槽之間；旁路管路，管接于循環(huán)過(guò)濾槽和液體進(jìn)口管路末端之間，用于使泵在膜分離裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中連續(xù)工作，旁路上設(shè)置有調(diào)壓閥6、6′；原液補(bǔ)充管路，該管路上設(shè)置有調(diào)壓閥11，上述原液補(bǔ)充管路與上述液體進(jìn)口管路的設(shè)置有膜組件進(jìn)口調(diào)壓閥1，1′的管路部分并聯(lián)，并與上述旁路串聯(lián)，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置于上述原液補(bǔ)充管路上的上述控制閥11的開(kāi)度和設(shè)置于上述旁路上的上述控制閥6的開(kāi)度，控制在對(duì)膜進(jìn)行清洗時(shí)膜組件中的水量。
本發(fā)明還提供一種中空纖維膜分離裝置的運(yùn)行方法，其特征在于包括如下步驟工作狀態(tài)半開(kāi)旁路管路和原液補(bǔ)充管路上的調(diào)節(jié)閥門6、11，調(diào)節(jié)液體進(jìn)口管路和循環(huán)回流流路上的閥門1、2，使得工作壓力為P1進(jìn)口0.04~0.09MPa、出口壓力P2 0.02~0.07MPa，工作時(shí)間10～30分鐘；第一清洗狀態(tài)關(guān)閉液體進(jìn)口管路和液體出口管路，打開(kāi)循環(huán)回流流路和旁路管路，調(diào)節(jié)旁路管路和原液補(bǔ)充管路上的調(diào)節(jié)閥門6、11使膜組件中保持有水，氣體流量計(jì)讀數(shù)為每支膜組件3~6Nm3/h，清洗時(shí)間20～100秒；
第二清洗狀態(tài)關(guān)閉壓縮空氣，打開(kāi)液體進(jìn)口管路，關(guān)閉旁路管路，沖洗時(shí)間2～20秒；打開(kāi)液體出口管路上的自動(dòng)閥3，回到工作狀態(tài)；化學(xué)清洗在循環(huán)水槽中加入化學(xué)試劑，關(guān)閉工作流路，打開(kāi)化學(xué)清洗回流流路，設(shè)定工作時(shí)間為40～60min，其余同工作狀態(tài)，在低壓大回流，低濾過(guò)通量下運(yùn)行。
通過(guò)本發(fā)明提供膜分離裝置及運(yùn)行方法，不僅可以應(yīng)于處理茶汁、果汁、中藥、發(fā)酵液等液體，還可以在線清洗，加快過(guò)濾速度，提高膜組件的生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的裝置中設(shè)置有多個(gè)閥門，通過(guò)控制閥門的開(kāi)閉對(duì)膜組件的運(yùn)行及清洗進(jìn)行控制。

圖1中的閥門，如果按照種類，可以分為手動(dòng)閥；氣動(dòng)隔膜閥(也就是自動(dòng)閥)；單向閥。在圖1中，閥門1、2、4-8、10、11、14、15是手動(dòng)閥；閥門1′、2′、3、6′是自動(dòng)閥；13是單向閥。
如果按照功能或作用分，閥門1、1′是進(jìn)口調(diào)壓閥或調(diào)節(jié)閥；閥門2、2′是出口調(diào)壓閥或調(diào)節(jié)閥；閥門4、5是切換閥，用于膜分離工作與化學(xué)清洗工作之間的轉(zhuǎn)換；閥門7是工作泵進(jìn)口閥門；閥門6、11是清洗調(diào)壓閥；閥門8、14、15是低位排放閥。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的中空纖維膜分離裝置具有膜組件9，連接膜組件上側(cè)口16的管路的一端在膜組件的一側(cè)連接放空閥10，管路的另一端在膜組件的另一側(cè)經(jīng)過(guò)壓力表23后，通過(guò)出口調(diào)壓閥2、2′(出口調(diào)壓閥是手動(dòng)閥2與與自動(dòng)閥2′并聯(lián)構(gòu)成的閥門組)，與茶湯等原液循環(huán)過(guò)濾槽(CMF)相連，從而構(gòu)成循環(huán)回流流路。
連接膜組件的上端15的管路分為兩路，一路連接低位排放閥14；另一路先后通過(guò)自動(dòng)閥3、液體流量計(jì)19之后，又分為兩個(gè)支路，其中一個(gè)支路是工作流路，通過(guò)切換閥4，供應(yīng)處理完畢的茶湯清液等濾過(guò)液；另一支路是連到原液循環(huán)過(guò)濾槽的化學(xué)清洗回流流路，該流路上設(shè)置有切換閥5。這兩個(gè)支路上的切換閥4、5的作用是在工作流路和化學(xué)清洗回流流路之間進(jìn)行切換。
膜組件9的下端18連接有三條管路，其中第一支路與低位排放閥8連接，用于清洗排污。第二支路通過(guò)泵12與原液循環(huán)過(guò)濾槽相連，泵12與原液循環(huán)過(guò)濾槽之間設(shè)置有工作泵進(jìn)口閥門，該支路上膜組件進(jìn)口前設(shè)置有壓力表22，泵12與壓力表23之間還設(shè)置有手動(dòng)閥門1、自動(dòng)閥門1′串聯(lián)構(gòu)成的閥門組，而且，還設(shè)置有與該閥門組并聯(lián)的調(diào)壓閥11管路，該具有閥門11的管路是原液補(bǔ)充管路，用于補(bǔ)充原液，防止膜組件中因無(wú)液體而失去振蕩清洗的效果。第三支路與第一、第二支路并聯(lián)于膜組件下端18，該支路上設(shè)置有壓縮空氣單向閥13以及氣體流量計(jì)20，用于在清洗狀態(tài)1向膜組件供應(yīng)壓縮空氣。
在閥門組和泵之間設(shè)置通過(guò)清洗調(diào)壓閥手動(dòng)閥6和自動(dòng)閥6′串聯(lián)的旁路，該旁路直接與原液循環(huán)過(guò)濾槽相連接。該旁路有兩個(gè)作用一是使泵12在膜分離裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中始終處于開(kāi)機(jī)狀態(tài)，保護(hù)了泵22，也能提高生產(chǎn)效率，二是通過(guò)控制調(diào)壓閥6的開(kāi)度和原液補(bǔ)充管路上調(diào)壓閥11的開(kāi)度能在清洗狀態(tài)時(shí)保持膜組件9中的水量。
原液循環(huán)過(guò)濾槽的下端還連接有低位排放閥15。
在下面的具體實(shí)施例中，為了說(shuō)明上的簡(jiǎn)練，在提到各種用途的閥門時(shí)，簡(jiǎn)稱為閥門X(閥門的附圖標(biāo)記號(hào))。
2)、清洗狀態(tài)1。關(guān)閉自動(dòng)閥1’、3，打開(kāi)自動(dòng)閥2’、6’，調(diào)節(jié)閥門6、11使膜組件中保持有水，氣體流量計(jì)讀數(shù)為每支膜組件3Nm3/h。清洗時(shí)間20秒。
3)、清洗狀態(tài)2。關(guān)閉壓縮空氣，打開(kāi)閥門1’，關(guān)閉閥門6’。沖洗時(shí)間2秒。
4)、打開(kāi)閥門3，回到工作狀態(tài)。運(yùn)行時(shí)間2小時(shí)15分鐘，濾出清液500L。
2)、清洗狀態(tài)1。關(guān)閉自動(dòng)閥1’、3，打開(kāi)自動(dòng)閥2’、6’、，氣體流量計(jì)讀數(shù)為每支膜組件3Nm3/h。清洗時(shí)間20秒。
3)、清洗狀態(tài)2。關(guān)閉壓縮空氣，打開(kāi)閥門1’，關(guān)閉閥門6’。沖洗時(shí)間2秒。
4)、打開(kāi)閥門3，回到工作狀態(tài)。運(yùn)行時(shí)間3小時(shí)45分鐘，濾出清液500L。即過(guò)濾速度低于實(shí)施例1。
2)、清洗狀態(tài)1。關(guān)閉自動(dòng)閥1’、3，打開(kāi)自動(dòng)閥2’、6’、，調(diào)節(jié)閥門6、11使膜組件中保持有水，氣體流量計(jì)讀數(shù)為每支膜組件3Nm3/h。清洗時(shí)間20秒。
3)、清洗狀態(tài)2。關(guān)閉壓縮空氣，打開(kāi)閥門1’，關(guān)閉閥門6’。沖洗時(shí)間2秒。
4)、打開(kāi)閥門3，回到工作狀態(tài)。
運(yùn)行時(shí)間2小時(shí)25分鐘，濾出清液1300L。
2)、清洗狀態(tài)1。關(guān)閉自動(dòng)閥1’、3，打開(kāi)自動(dòng)閥2’、6’、，氣體流量計(jì)讀數(shù)為每支膜組件3Nm3/h。清洗時(shí)間20秒。
3)、清洗狀態(tài)2。關(guān)閉壓縮空氣，打開(kāi)閥門1’，關(guān)閉閥門6’。沖洗時(shí)間2秒。
4)、打開(kāi)閥門3，回到工作狀態(tài)。
運(yùn)行時(shí)間4小時(shí)5分鐘，濾出清液1300L。即過(guò)濾速度低于實(shí)施例3。
從實(shí)施例1與實(shí)施例2的比較，以及實(shí)施例3與實(shí)施例4的比較中可以看出，增加閥門11的管路大大提高過(guò)濾速度，節(jié)省了過(guò)濾時(shí)間，提高了設(shè)備使用效率。
權(quán)利要求
1.一種中空纖維膜分離裝置，包括膜組件、控制閥、壓力表、泵、空氣壓縮機(jī)、過(guò)濾槽以及連接管路等部件，其特征在于，還包括液體進(jìn)口管路，管接于循環(huán)過(guò)濾槽與膜組件(9)之間，管路上設(shè)置有工作泵(12)和膜組件進(jìn)口調(diào)壓閥(1、1′)；液體出口管路，管接于膜組件(9)的上端出口(15)，其上設(shè)置有閥門(3)和液體流量計(jì)(19)；工作流路，管接于上述液體出口管路的末端，用于供應(yīng)清液；循環(huán)回流流路，管接于膜組件(9)的上側(cè)出口(16)和循環(huán)過(guò)濾槽之間；壓縮空氣供應(yīng)管路，管接于膜組件的下端(18)，用于清洗時(shí)供應(yīng)壓縮空氣；化學(xué)清洗回流流路，管接于上述液體出口管路末端和循環(huán)過(guò)濾槽之間；旁路管路，管接于循環(huán)過(guò)濾槽和液體進(jìn)口管路末端之間，用于使泵在膜分離裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中連續(xù)工作，旁路上設(shè)置有調(diào)壓閥(6、6′)；原液補(bǔ)充管路，該管路上設(shè)置有調(diào)壓閥(11)，上述原液補(bǔ)充管路與上述液體進(jìn)口管路的設(shè)置有膜組件進(jìn)口調(diào)壓閥(1，1′)的管路部分并聯(lián)，并與上述旁路串聯(lián)，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)置于上述原液補(bǔ)充管路上的上述控制閥(11)的開(kāi)度和設(shè)置于上述旁路上的上述控制閥(6)的開(kāi)度，控制在對(duì)膜進(jìn)行清洗時(shí)膜組件中的水量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜分離裝置，其特征在于在上述液體出口管路的末端，上述工作流路與上述化學(xué)清洗回流流路并聯(lián)，通過(guò)設(shè)置在上述工作流路上的切換閥4和設(shè)置在上述化學(xué)清洗回流流路上切換閥5在工作與化學(xué)清洗之間進(jìn)行切換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的中空纖維膜分離裝置，其特征在于上述液體進(jìn)口管路上，上述膜組件進(jìn)口調(diào)壓閥(1、1′)是由一個(gè)手動(dòng)閥(1)和一個(gè)自動(dòng)閥(1′)串聯(lián)起來(lái)的閥門組；上述循環(huán)回流流路上，設(shè)置有膜組件出口調(diào)壓閥(2、2′)，是由一個(gè)手動(dòng)閥(2)和一個(gè)自動(dòng)閥(2′)并聯(lián)起來(lái)的閥門組；上述旁路管路上，自動(dòng)閥門(6′)和手動(dòng)閥門(6)構(gòu)成閥門組；通過(guò)上述閥門組可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中空纖維膜分離裝置，其特征在于上述液體進(jìn)口管路上，上述工作泵(12)與循環(huán)過(guò)濾槽之間設(shè)置有泵進(jìn)口閥(7)，膜組件進(jìn)口調(diào)節(jié)閥門組(1、1′)與膜組件(9)的下端(18)之間還設(shè)置有壓力表(22)；上述循環(huán)回流流路上，閥門組(2、2′)與膜組件(9)的上側(cè)(16)之間設(shè)置有壓力表(23)。
5.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的中空纖維膜分離裝置，其特征在于還具有管接于上述膜組件(9)下端(18)的排放管路、管接于上述液體出口管路上的排放管路、管接于循環(huán)過(guò)濾槽的排放管路，上述管路上分別設(shè)置有低位排放閥(8、14、15)。
6.一種中空纖維膜分離裝置的運(yùn)行方法，其特征在于包括如下步驟工作狀態(tài)半開(kāi)旁路管路和原液補(bǔ)充管路上的調(diào)節(jié)閥門(6、11)，調(diào)節(jié)液體進(jìn)口管路和循環(huán)回流流路上的閥門(1、2)，使得工作壓力為P1進(jìn)口0.04~0.09MPa、出口壓力P2 0.02~0.07Mpa，工作時(shí)間10～30分鐘；第一清洗狀態(tài)關(guān)閉液體進(jìn)口管路和液體出口管路，打開(kāi)循環(huán)回流流路和旁路管路，調(diào)節(jié)旁路管路和原液補(bǔ)充管路上的調(diào)節(jié)閥門(6、11)使膜組件中保持有水，氣體流量計(jì)讀數(shù)為每支膜組件3~6Nm3/h，清洗時(shí)間20～100秒；第二清洗狀態(tài)關(guān)閉壓縮空氣，打開(kāi)液體進(jìn)口管路，關(guān)閉旁路管路，沖洗時(shí)間2～20秒；打開(kāi)液體出口管路上的自動(dòng)閥(3)，回到工作狀態(tài)；化學(xué)清洗在循環(huán)水槽中加入化學(xué)試劑，關(guān)閉工作流路，打開(kāi)化學(xué)清洗回流流路，設(shè)定工作時(shí)間為40~60min，其余同工作狀態(tài)，在低壓大回流，低濾過(guò)通量下運(yùn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中空纖維膜分離裝置的運(yùn)行方法，其特征在于各種狀態(tài)的閥門操作為工作狀態(tài)打開(kāi)液體進(jìn)口管路上的自動(dòng)閥(1′)、循環(huán)回流流路上的手動(dòng)閥2、液體出口管路上的自動(dòng)閥(3)、工作流路上的手動(dòng)閥(4)、進(jìn)口管路上工作泵進(jìn)口閥(7)，關(guān)閉液體進(jìn)口管路上的手動(dòng)閥(1)循環(huán)回流流路上的自動(dòng)閥2′、化學(xué)清洗回流流路上的切換閥(5)、旁路管路上的自動(dòng)閥(6′)、設(shè)置在管接于膜組件(9)的下端(18)的排放管路上的閥門(8)、設(shè)置在管接于液體出口流路上的排放管路上的閥門(14)、設(shè)置在管接于循環(huán)過(guò)濾槽下端的排放管路上的閥門(15)；第一清洗狀態(tài)關(guān)閉液體進(jìn)口管路上的自動(dòng)閥(1′)和液體出口管路上的自動(dòng)閥(3)，打開(kāi)循環(huán)回流流路上的自動(dòng)閥(2′)和旁路管路上的自動(dòng)閥門(6′)；第二清洗狀態(tài)打開(kāi)液體進(jìn)口管路上的自動(dòng)閥(1′)，關(guān)閉旁路管路上的自動(dòng)閥(6′)；化學(xué)清洗關(guān)閉工作流路上的閥門(4)，打開(kāi)化學(xué)清洗回流流路上的閥門(5)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種中空纖維膜分離裝置及運(yùn)行方法。膜分離裝置包括膜組件、控制閥、壓力表、泵、空氣壓縮機(jī)、過(guò)濾槽以及連接管路等部件，還包括液體進(jìn)口管路；液體出口管路；工作流路，用于供應(yīng)清液；循環(huán)回流流路，管接于膜組件的上側(cè)出口和循環(huán)過(guò)濾槽之間；壓縮空氣供應(yīng)管路，用于清洗時(shí)供應(yīng)壓縮空氣；化學(xué)清洗回流流路，管接于上述液體出口管路末端和循環(huán)過(guò)濾槽之間；旁路管路，用于使泵在膜分離裝置運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中連續(xù)工作。上述中空纖維膜分離裝置的運(yùn)行方法是通過(guò)調(diào)節(jié)管路上的閥門，使系統(tǒng)在工作狀態(tài)、第一清洗狀態(tài)、第二清洗狀態(tài)、化學(xué)清洗狀態(tài)之間進(jìn)行切換。通過(guò)本發(fā)明的膜分離裝置及運(yùn)行方法，節(jié)省了過(guò)濾時(shí)間，提高了設(shè)備使用效率。
文檔編號(hào)B01D63/02GK1476923SQ0212917
公開(kāi)日2004年2月25日 申請(qǐng)日期2002年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者呂曉龍 申請(qǐng)人:天津膜天膜工程技術(shù)有限公司