專利名稱：鼓氣式膜過濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及分離技術(shù)，具體而言，涉及一種鼓氣式膜過濾裝置。
背景技術(shù)：
錯(cuò)流技術(shù)的運(yùn)用使膜分離技術(shù)在工業(yè)化過程中的推廣應(yīng)用越來越成熟普及，并可高效率地進(jìn)行固液、液液等多相分離。錯(cuò)流技術(shù)的原理是通過對(duì)在膜面附近形成的濃差極化和膜面沉積進(jìn)行流體的剪切，而降低膜過程中膜污染，增加膜通量。膜分離，尤其在液液、液固等多相中分離，其驅(qū)動(dòng)力大多是膜兩側(cè)的有效壓力，在有效壓力的作用下，通過膜的孔徑篩分等機(jī)理，小分子的物質(zhì)隨溶劑透過膜，而大分子的物質(zhì)則被截留，隨著膜過程的不斷進(jìn)行，被截留物質(zhì)越來越多，在膜面附近的濃度越來越高，形成的濃差極化和膜面沉積也會(huì)越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重地影響了通量和膜過程的順利進(jìn)行。此時(shí)，就需要更高的錯(cuò)流速度來降低濃差極化和膜污染。而隨著膜面流速的不斷提高，設(shè)備的能耗也越來越大，造成膜過程的成本上升，另一方面膜的平均通量下降，導(dǎo)致膜的總體投資面積上升，也造成了膜分離設(shè)備投資成本上升。兩者疊加，導(dǎo)致膜分離過程的使用成本升高，膜分離的優(yōu)越性就不能充分發(fā)揮出來，大大降低了膜分離技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。這種情況在發(fā)酵液領(lǐng)域尤其嚴(yán)重，在附加值較低的水處理領(lǐng)域也非常明顯。降低膜過程中的濃差極化和膜面沉積的方法除了增加膜面流速外，還有多種，如脈動(dòng)進(jìn)料法、雙向進(jìn)料法、湍流促進(jìn)器法、改變膜組件構(gòu)型等等。所有這些方法其實(shí)質(zhì)就是通過在膜面附近形成強(qiáng)烈的紊流來打破膜面的濃差極化層和膜面沉積層。但這些方法或者因?yàn)槟そM件構(gòu)型復(fù)雜而不宜工程化，或者因設(shè)備控制較復(fù)雜而導(dǎo)致成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種膜通量高、能耗低、運(yùn)行成本低的鼓氣式膜過濾裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型提出一種鼓氣式膜過濾裝置，所述鼓氣式膜過濾裝置包括進(jìn)料罐，所述進(jìn)料罐具有進(jìn)料口、回料口和出料口 ；膜組件，所述膜組件具有進(jìn)口和出口，所述膜組件的進(jìn)口與所述進(jìn)料罐的出料口相連；加料泵，所述加料泵設(shè)在所述膜組件的進(jìn)口與所述進(jìn)料罐的出料口之間；曝氣頭，所述曝氣頭設(shè)在所述膜組件的底部且與所述膜組件的進(jìn)口相連；和濃縮回流罐，所述濃縮回流罐通過回流管道與所述膜組件的出口相連，所述濃縮回流罐與所述進(jìn)料罐的回料口相連。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置通過在所述膜組件的底部設(shè)置所述曝氣頭，從而可以對(duì)所述膜組件進(jìn)行均勻曝氣，使得氣泡以一定的尺寸和流速與液體一起進(jìn)入到所述膜組件的流道中，并在所述膜組件的流道中形成彈狀流和漩渦，這樣可以打破在膜面附近形成的濃差極化層和膜面沉積層，強(qiáng)化了膜過程的傳質(zhì)，增加了膜通量，降低了能耗、膜的使用面積和運(yùn)行成本。特別是在膜面流速較低的微錯(cuò)流過程中，可以達(dá)到較高的膜通量。具體地，在膜面流速低于O. 5m/s的情況下，可以將膜通量提高1-2倍。[0007]因此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置具有膜通量高、能耗低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。所述膜組件的孔徑為20納米-3微米，所述膜組件為單管式或多管式，所述膜組件中的膜元件具有單通道或多通道，所述膜組件為有機(jī)管式膜、有機(jī)中空纖維膜或者無機(jī)管式膜，所述無機(jī)管式膜由陶瓷或者金屬制成。所述膜組件為多個(gè)，多個(gè)所述膜組件串聯(lián)以便構(gòu)成膜組件單元。所述膜組件單元豎直放置。 所述膜組件單元為多個(gè)，多個(gè)所述膜組件單元并聯(lián)。所述回流管道的出口位于所述濃縮回流罐上方。所述鼓氣式膜過濾裝置還包括排氣罐，所述排氣罐分別與所述濃縮回流罐和所述進(jìn)料罐相連。所述排氣罐內(nèi)設(shè)有隔板和鐵絲球格柵，所述隔板和所述鐵絲球格柵將所述排氣罐分隔成兩部分。所述排氣罐為多個(gè)，多個(gè)所述排氣罐串聯(lián)。相鄰的兩個(gè)所述排氣罐通過排氣管道相連，所述排氣罐通過所述排氣管道與所述濃縮回流罐和所述進(jìn)料罐相連，所述排氣管道內(nèi)設(shè)有鐵絲球。本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中A區(qū)域的放大圖。圖3是圖2中沿B-B方向的剖視圖。圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一個(gè)實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖1中C區(qū)域的放大圖。圖6是圖2中沿D-D方向的剖視圖。圖7是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的再一個(gè)實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。下面參照?qǐng)D1-圖7描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置I。如圖1-圖7所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置I包括進(jìn)料罐20、膜組件30、加料泵40、曝氣頭50和濃縮回流罐60。進(jìn)料罐20具有進(jìn)料口、回料口和出料口。膜組件30具有進(jìn)口和出口，膜組件30的進(jìn)口與進(jìn)料罐20的出料口相連。加料泵40設(shè)在膜組件30的進(jìn)口與進(jìn)料罐20的出料口之間，加料泵40用于將進(jìn)料罐20內(nèi)的物料輸送到膜組件30內(nèi)以便膜組件30對(duì)物料進(jìn)行過濾。曝氣頭50設(shè)在膜組件30的底部且曝氣頭50與膜組件30的進(jìn)口相連。濃縮回流罐60通過回流管道70與膜組件30的出口相連，濃縮回流罐60與進(jìn)料罐20的回料口相連。這樣可以使經(jīng)過膜組件30濃縮過濾后的氣液混合物返回進(jìn)料罐20內(nèi)以便進(jìn)行循環(huán)過濾。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置I通過在膜組件30的底部設(shè)置曝氣頭50，從而可以對(duì)膜組件30進(jìn)行均勻曝氣，使得氣泡以一定的尺寸和流速與液體一起進(jìn)入到膜組件30的流道中，并在膜組件30的流道中形成彈狀流和漩渦，這樣可以打破在膜面附近形成的濃差極化層和膜面沉積層，強(qiáng)化了膜過程的傳質(zhì)，增加了膜通量，降低了能耗、膜的使用面積和運(yùn)行成本。特別是在膜面流速較低的微錯(cuò)流過程中，可以達(dá)到較高的膜通量。具體地，在膜面流速低于O. 5m/s的情況下，可以將膜通量提高1-2倍。因此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置I具有膜通量高、能耗低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。其中，在圖1、圖4和圖7中，L為液體流體，G為壓縮氣體。有利地，膜組件30的孔徑為20納米-3微米。這樣可以更加有效地對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行分離。曝氣頭50具有氣嘴51，氣嘴51可以通過螺紋接口 52安裝在曝氣頭50上。如圖3和圖6所示，曝氣頭50還具有多個(gè)曝氣孔53。如圖4和圖7所示，在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，膜組件30為多個(gè)，多個(gè)膜組件30串聯(lián)以便構(gòu)成膜組件單元。這樣可以大大地提高鼓氣式膜過濾裝置I的處理能力。所述膜組件單元為多個(gè)，多個(gè)所述膜組件單元并聯(lián)。這樣可以進(jìn)一步提高鼓氣式膜過濾裝置I的處理能力。所述膜組件單元豎直放置，這樣在一定高度范圍內(nèi)基本不影響膜組件30中氣液兩相流的狀態(tài)，從而不會(huì)影響氣體所形成的彈狀流對(duì)膜過程的強(qiáng)化作用?；亓鞴艿?0的出口位于濃縮回流罐60上方，這樣可以在濃縮回流罐60的罐口上方的空氣中釋放濃縮回流液中的大部分氣體，從而避免濃縮回流液中的氣體在循環(huán)過濾過程中對(duì)加料泵40形成氣蝕傷害。如圖1、圖4和圖7所示，在本實(shí)用新型的一些示例中，鼓氣式膜過濾裝置I還包括排氣罐80，排氣罐80分別與濃縮回流罐60和進(jìn)料罐20相連。也就是說，濃縮回流罐60中的濃縮回流液先進(jìn)入到排氣罐80內(nèi)，再從排氣罐80進(jìn)入到進(jìn)料罐20內(nèi)。通過設(shè)置排氣罐80，可以進(jìn)一步釋放濃縮回流液中的氣體，從而進(jìn)一步避免濃縮回流液中的氣體在循環(huán)過濾過程中對(duì)加料泵40形成氣蝕傷害。這樣無論是對(duì)于高固含量的水處理、化工體系，還是食品、發(fā)酵的高粘度體系，鼓氣式膜過濾裝置I都能使用。因此鼓氣式膜過濾裝置I具有使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。膜組件30可以是單管式，也可以是多管式。膜組件30的膜元件可以是單通道的，也可以是多通道的。換言之，所述膜組件中的膜元件具有單通道或多通道。膜組件30的膜元件可以是由陶瓷或金屬等制成的無機(jī)管式膜，也可以是有機(jī)管式膜或有機(jī)中空纖維膜。排氣罐80內(nèi)設(shè)有隔板81和鐵絲球格柵82，隔板81和鐵絲球格柵82將排氣罐80分隔成兩部分。這樣溶解在濃縮回流液中的小氣泡經(jīng)過多次與鐵絲球格柵82的碰撞，長(zhǎng)大變成大氣泡并從濃縮回流液中釋放出來，從而進(jìn)一步避免濃縮回流液中的氣體在循環(huán)過濾過程中對(duì)加料泵40形成氣蝕傷害。排氣罐80為多個(gè)，多個(gè)排氣罐80串聯(lián)。通過設(shè)置多個(gè)排氣罐80，可以進(jìn)一步釋放濃縮回流液中的氣體，從而進(jìn)一步避免濃縮回流液中的氣體在循環(huán)過濾過程中對(duì)加料泵40形成氣蝕傷害。相鄰的兩個(gè)排氣罐80通過排氣管道90相連，排氣罐80通過排氣管道90與濃縮回流罐60和進(jìn)料罐20相連，排氣管道90內(nèi)設(shè)有鐵絲球。這樣可以進(jìn)一步釋放濃縮回流液中的氣體，從而進(jìn)一步避免濃縮回流液中的氣體在循環(huán)過濾過程中對(duì)加料泵40形成氣蝕傷害。 在本說明書的描述中，參考術(shù)語“ 一個(gè)實(shí)施例”、“ 一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求1.一種鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，包括: 進(jìn)料罐，所述進(jìn)料罐具有進(jìn)料口、回料口和出料口 ； 膜組件，所述膜組件具有進(jìn)口和出口，所述膜組件的進(jìn)口與所述進(jìn)料罐的出料口相連； 加料泵，所述加料泵設(shè)在所述膜組件的進(jìn)口與所述進(jìn)料罐的出料口之間； 曝氣頭，所述曝氣頭設(shè)在所述膜組件的底部且與所述膜組件的進(jìn)口相連；和濃縮回流罐，所述濃縮回流罐通過回流管道與所述膜組件的出口相連，所述濃縮回流罐與所述進(jìn)料罐的回料口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜過濾裝置，其特征在于，所述膜組件的孔徑為20納米-3微米，所述膜組件為單管式或多管式，所述膜組件中的膜元件具有單通道或多通道，所述膜組件為有機(jī)管式膜、有機(jī)中空纖維膜或者無機(jī)管式膜，所述無機(jī)管式膜由陶瓷或者金屬制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，所述膜組件為多個(gè)，多個(gè)所述膜組件串聯(lián)以便構(gòu)成膜組件單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，所述膜組件單元豎直放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，所述膜組件單元為多個(gè)，多個(gè)所述膜組件單元并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，所述回流管道的出口位于所述濃縮回流罐上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任`一項(xiàng)所述的鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，還包括排氣罐，所述排氣罐分別與所述濃縮回流罐和所述進(jìn)料罐相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，所述排氣罐內(nèi)設(shè)有隔板和鐵絲球格柵，所述隔板和所述鐵絲球格柵將所述排氣罐分隔成兩部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，所述排氣罐為多個(gè)，多個(gè)所述排氣罐串聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鼓氣式膜過濾裝置，其特征在于，相鄰的兩個(gè)所述排氣罐通過排氣管道相連，所述排氣罐通過所述排氣管道與所述濃縮回流罐和所述進(jìn)料罐相連，所述排氣管道內(nèi)設(shè)有鐵絲球。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種鼓氣式膜過濾裝置，所述鼓氣式膜過濾裝置包括進(jìn)料罐，所述進(jìn)料罐具有進(jìn)料口、回料口和出料口；膜組件，所述膜組件具有進(jìn)口和出口，所述膜組件的進(jìn)口與所述進(jìn)料罐的出料口相連；加料泵，所述加料泵設(shè)在所述膜組件的進(jìn)口與所述進(jìn)料罐的出料口之間；曝氣頭，所述曝氣頭設(shè)在所述膜組件的底部且與所述膜組件的進(jìn)口相連；和濃縮回流罐，所述濃縮回流罐通過回流管道與所述膜組件的出口相連，所述濃縮回流罐與所述進(jìn)料罐的回料口相連。因此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的鼓氣式膜過濾裝置具有膜通量高、能耗低、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D63/06GK202909631SQ201220524290
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者王志高, 彭文博, 谷孝明, 王金榮, 寇琴 申請(qǐng)人:江蘇久吾高科技股份有限公司