一種旋轉(zhuǎn)盤(pán)式動(dòng)態(tài)膜分離組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及膜過(guò)濾分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)盤(pán)式動(dòng)態(tài)膜分離組件。
【背景技術(shù)】
[0002]膜分離技術(shù)的核心就是通過(guò)各種過(guò)濾膜通過(guò)一定的方式組裝在一起，以求實(shí)現(xiàn)將物料中所含的成分進(jìn)行過(guò)濾和分離的裝置。膜分離裝置一般包括膜支撐件，分離膜，將膜支撐件以一定規(guī)律組裝起來(lái)的連接件，與膜分離組件中物料流體分布相關(guān)的流動(dòng)通道，以及各種密封件和接口等。膜分離裝置在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要考慮幾個(gè)基本要求:流體分布均勻無(wú)死角；具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性；裝填密度大、制造成本低、易于清洗、壓力損失小。此外，在設(shè)計(jì)膜組件的結(jié)構(gòu)時(shí)，還必須考慮傳遞阻力因素，應(yīng)該注意傳遞阻力特別是濃差極化和壓力損失及膜污染的程度。目前，膜分離技術(shù)的實(shí)現(xiàn)裝置主要有以下幾種形式:
一、管式膜組件
管式膜不是自支撐的。這種膜被固定在一個(gè)多孔的不銹鋼、陶瓷或塑料管內(nèi)，管直徑通常6~24_，每個(gè)膜組件中膜管數(shù)目一般為4~18根，當(dāng)然也不局限于這個(gè)數(shù)目。原料一般是流經(jīng)膜管中心，而滲透物通過(guò)多孔支撐管流入膜組件外殼。這種管狀膜的裝填密度是很低的。陶瓷膜組件的一種特殊類(lèi)型為蜂窩結(jié)構(gòu)，在陶瓷“塊”中開(kāi)有若干個(gè)孔，用溶膠一凝膠法在這些管的內(nèi)表面上覆蓋一層很薄的γ_氧化鋁或氧化鋯(Zr02)皮層。管式膜組件的主要優(yōu)點(diǎn)是能有效地控制濃差極化，流動(dòng)狀態(tài)好，可大范圍地調(diào)節(jié)料液的流速；膜生成污垢后容易清洗；對(duì)料液的預(yù)處理要求不高并可處理含懸浮固體的料液。其缺點(diǎn)是投資和運(yùn)行費(fèi)用較高；單位體積內(nèi)膜的面積較低。
[0003]二、中空纖維膜組件
中空纖維膜組件的開(kāi)發(fā)成功有兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù):一是制作能長(zhǎng)期耐壓的中空纖維并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；二是要使水在纖維間均勻流動(dòng)。其特點(diǎn)在于組件能做到非常小型化，由于不用支撐體，在組件內(nèi)能裝幾十萬(wàn)到上百萬(wàn)根中空纖維，所以有極高的膜裝填密度；但是中空纖維膜組件透過(guò)水側(cè)的壓力損失大，透過(guò)膜的水是由極細(xì)的中空纖維膜的中心部位引出，壓力損失能達(dá)數(shù)個(gè)大氣壓；膜面污垢去除較困難只能采用化學(xué)清洗而不能進(jìn)行機(jī)械清洗；中空纖維膜一旦損壞是無(wú)法更換的；對(duì)進(jìn)料液要求必須嚴(yán)格的預(yù)處理。
[0004]三、板框式膜組件
板框式膜組件構(gòu)型與實(shí)驗(yàn)室用的平板膜最接近，在所有的板框式膜組件結(jié)構(gòu)中，基本的部件是:平板膜、支撐膜的平盤(pán)與進(jìn)料邊起流體導(dǎo)向作用的平盤(pán)。將這些部件以適當(dāng)?shù)姆绞浇M合堆疊在一起，構(gòu)成板框式膜組件。板框式膜組件的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是，每?jī)善ぶg的滲透物都是被單獨(dú)引出來(lái)的，因此，可以通過(guò)關(guān)閉各個(gè)膜組件來(lái)消除操作中的故障，而不必使整個(gè)膜組件停止運(yùn)轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)是在板框式膜組件中需要個(gè)別密封的數(shù)目太多，另外內(nèi)部壓力損失也相對(duì)較高(取決于流體轉(zhuǎn)折流動(dòng)的情況)。
[0005]四、螺旋卷繞式膜組件螺旋卷繞式膜組件中目前膜分離技術(shù)中最特殊亦是最重要的類(lèi)型。它首先是為反滲透過(guò)程開(kāi)發(fā)的但目前也被用于超濾和氣體分離過(guò)程。為了使裝置達(dá)到較高的收率，常常需要將多個(gè)元件(可多達(dá)6個(gè))安裝在一個(gè)耐壓外殼中。螺旋卷式膜組件的特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、裝填密度相對(duì)較高；由于有進(jìn)料分隔板，物料交換效果良好；低能耗膜的更換及系統(tǒng)的投資較低。不足之處在于:滲透邊流體流動(dòng)路徑較長(zhǎng)難以清洗，膜必須是可焊接和可粘結(jié)的，對(duì)料液的預(yù)處理要求嚴(yán)格。
[0006]上述幾種膜分離組件在運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)不同程度地存在膜污染和濃差極化的情況，對(duì)進(jìn)料濃度有一定的要求，進(jìn)料濃度的變化對(duì)膜分離系統(tǒng)影響較大，對(duì)料液在膜表面的流速有一定的要求，料液在膜表面的快速流動(dòng)產(chǎn)生較好的水力剪切效果以減少膜污染和濃差極化的產(chǎn)生，但料液流速過(guò)快會(huì)產(chǎn)生較高的軸向壓力梯度，導(dǎo)致沿膜面的過(guò)濾壓力(TMP)分布不均勻，從而影響膜的滲透通量及傳質(zhì)過(guò)程；并且高速切向流需要較高的回流比才能實(shí)現(xiàn)，而回流比過(guò)高必然導(dǎo)致進(jìn)料泵的能耗較高，物料發(fā)熱嚴(yán)重；因此，如何減輕膜污染、延緩膜通量的衰減，使得膜分離系統(tǒng)能夠連續(xù)進(jìn)行分離延長(zhǎng)清洗周期，降低膜分離工作發(fā)熱量和能耗比，是膜分離技術(shù)發(fā)展面臨的三個(gè)主要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種能有效減輕過(guò)濾膜污染、延緩膜通量衰減，能長(zhǎng)時(shí)間分離無(wú)需清洗，發(fā)熱少、能耗更低的旋轉(zhuǎn)盤(pán)式動(dòng)態(tài)膜分離組件。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明所述的一種旋轉(zhuǎn)盤(pán)式動(dòng)態(tài)膜分離組件，包括機(jī)架、外筒和電機(jī)，所述機(jī)架的上端面上設(shè)有安裝板，外筒豎直設(shè)于安裝板上且外筒下端口與安裝板通過(guò)密封件連接，外筒上端口設(shè)有密封蓋板；所述外筒內(nèi)設(shè)有分離桶，分離桶的下端口與安裝板通過(guò)密封件連接，所述分離桶中心投影處的安裝板上設(shè)有動(dòng)密封軸承，動(dòng)密封軸承上可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)有中空軸，中空軸的上部穿設(shè)于分離桶內(nèi)，分離桶內(nèi)設(shè)有若干過(guò)濾盤(pán)，若干過(guò)濾盤(pán)沿豎直方向等距間隔設(shè)于中空軸上；所述動(dòng)密封軸承下方的中空軸上設(shè)有皮帶輪，電機(jī)設(shè)于外筒一側(cè)的機(jī)架上且與皮帶輪傳動(dòng)連接；所述安裝板上設(shè)有與分離桶連通的進(jìn)料管，密封蓋板上設(shè)有出料管，中空軸的下端口上設(shè)有旋轉(zhuǎn)接頭。
[0009]進(jìn)一步地，所述過(guò)濾盤(pán)呈扁平中空的梭形結(jié)構(gòu)設(shè)置，且過(guò)濾盤(pán)的中心開(kāi)有安裝孔，安裝孔套裝在中空軸上與其一體轉(zhuǎn)動(dòng)，過(guò)濾盤(pán)的內(nèi)腔填充有有機(jī)濾材。
[0010]進(jìn)一步地，所述分離桶內(nèi)的中空軸上設(shè)有若干定位環(huán)，若干定位環(huán)均兩兩相對(duì)地成組設(shè)置，且每組定位環(huán)分別夾設(shè)于對(duì)應(yīng)的過(guò)濾盤(pán)的上下端面上，每組定位環(huán)依次疊加與中空軸連接使若干過(guò)濾盤(pán)等距間隔設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步地，所述分離桶內(nèi)設(shè)有若干流擋板，若干流擋板分別對(duì)應(yīng)間隔設(shè)于任一兩個(gè)相鄰的過(guò)濾盤(pán)之間。
[0012]進(jìn)一步地，所述流擋板呈圓環(huán)狀設(shè)置，流擋板的外緣與分離桶的內(nèi)壁固定連接，流擋板的內(nèi)孔直徑大于定位環(huán)的外緣直徑。
[0013]進(jìn)一步地，所述流擋板包括同心設(shè)置的中心圈和固定環(huán)，中心圈和固定環(huán)之間連接有若干引流板。
[0014]進(jìn)一步地，所述引流板呈弧形設(shè)置，且若干引流板均勻分布在中心圈和固定環(huán)的周向上，以中心圈為起點(diǎn)的引流板彎曲方向與過(guò)濾盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0015]進(jìn)一步地，所述分離桶包括若干立柱，若干立柱均勻分布在以中空軸為中心在同一圓周上，且若干立柱的下端與安裝板固定連接，若干立柱分別穿設(shè)于依次疊加的若干流擋板上的對(duì)應(yīng)固定孔內(nèi)。
[0016]進(jìn)一步地，所述任一兩個(gè)相鄰的固定環(huán)之間均設(shè)有密封件。
[0017]本發(fā)明有益效果為:本發(fā)明的過(guò)濾盤(pán)上可安裝各種通量規(guī)格的有機(jī)濾材，扁平設(shè)計(jì)的過(guò)濾盤(pán)可以提高有機(jī)濾材裝填密度，中空軸上安裝多層過(guò)濾盤(pán)并以一定速度旋轉(zhuǎn)，過(guò)濾盤(pán)之間設(shè)有按流體通道設(shè)計(jì)的鏤空流擋板，分離物料流經(jīng)過(guò)濾盤(pán)之間的流體通道，流擋板使物料在過(guò)濾盤(pán)的膜表面形成較強(qiáng)的水力剪切效果和旋轉(zhuǎn)流，可以減少膜污染和減輕濃度極化的產(chǎn)生，延緩膜通量的衰減速度，延長(zhǎng)清洗維護(hù)周期，降低分離過(guò)程中對(duì)物料濃度的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明的整體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的A處局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的流擋板結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的過(guò)濾盤(pán)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:
1、機(jī)架； 2、外筒； 3、電機(jī)；4、分離桶；
5、電機(jī)； 11、安裝板；12、動(dòng)密封軸承；13、中空軸；
14、皮帶輪；15、進(jìn)料管；16、旋轉(zhuǎn)接頭； 21、密封蓋板；
22、出料管；31、定位環(huán)；32、安裝孔； 33、有機(jī)濾材；
41、流擋板；42、立柱； 43、中心圈； 44、固定環(huán)；
45、引流板；46、固定孔。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明所述的一種旋轉(zhuǎn)盤(pán)式動(dòng)態(tài)膜分離組件，包括機(jī)架1、外筒2和電機(jī)5，所述機(jī)架I的上端面上設(shè)有安裝板11，外筒2豎直設(shè)于安裝板11上且外筒2下端口與安裝板11通過(guò)密封件連接，外筒2上端口設(shè)有密封蓋板21 ;所述外筒2內(nèi)設(shè)有分離桶4，分離桶4的下端口與安裝板11通過(guò)密封件連接，所述分離桶4中心投影處的安裝板11上設(shè)有動(dòng)密封軸承12，動(dòng)密封軸承12上可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)有中空軸13，中空軸13的上部穿設(shè)于分離桶4內(nèi)，分離桶4內(nèi)設(shè)有若干過(guò)濾盤(pán)3，若干過(guò)濾盤(pán)3沿豎直方向等距間隔設(shè)于中空軸13上；所述分離桶4內(nèi)設(shè)有若干流擋板41，若干流擋板41分別對(duì)應(yīng)間隔設(shè)于任一兩個(gè)相鄰的過(guò)濾盤(pán)3之間；所述動(dòng)密封軸承12下方的中空軸13上設(shè)有皮帶輪14，電機(jī)5設(shè)于外筒2 —側(cè)的機(jī)架I上且與皮帶輪14傳動(dòng)連接；所述安裝板11上設(shè)有與分離桶4連通的進(jìn)料管15，密封蓋板21上設(shè)有出料管22，中空軸13的下端口上設(shè)有旋轉(zhuǎn)接頭16 ;上述部件為本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)，過(guò)濾盤(pán)3上可以安裝各種規(guī)格的規(guī)律材料，電機(jī)5帶動(dòng)中空軸13旋轉(zhuǎn)使過(guò)濾盤(pán)3在分離桶4的流擋板41之間轉(zhuǎn)動(dòng)，物料通過(guò)增壓設(shè)備從進(jìn)料管15進(jìn)入分離桶4，從出料管22排出，其過(guò)濾滲透液通過(guò)中空軸13從旋轉(zhuǎn)接頭16排出，物料經(jīng)過(guò)過(guò)濾盤(pán)3和流擋板41之間的流體通道，過(guò)濾盤(pán)3與流擋板41之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)提高過(guò)濾膜與物料之間的速度差，在膜表面產(chǎn)生較強(qiáng)的水力剪切效果和旋轉(zhuǎn)流，更新和限制膜表面濾餅的生長(zhǎng)，減少膜污染和減輕濃差極化的產(chǎn)生，進(jìn)而延緩膜通量的衰減，提高分離組件的清洗周期。
[0022]所述過(guò)濾盤(pán)3呈扁平中空的梭形結(jié)構(gòu)設(shè)置，且過(guò)濾盤(pán)3的中心開(kāi)有安裝孔32，安裝孔32套裝在中空軸13上與其一體轉(zhuǎn)動(dòng)，過(guò)濾盤(pán)3的內(nèi)腔填充有有機(jī)濾材33，扁平中空的過(guò)濾盤(pán)3可以提高有機(jī)濾材33的裝填密度，從而強(qiáng)化有機(jī)濾材33的過(guò)濾效率，延緩膜通量的衰減。
[0023]所述分離桶4內(nèi)的中空軸13上設(shè)有若干定位環(huán)31，若干定位環(huán)31均兩兩相對(duì)地成組設(shè)置，且每組定位環(huán)31分別夾設(shè)于對(duì)應(yīng)的過(guò)濾盤(pán)3的上下端面上，每組定位環(huán)31依次疊加與中空軸13連接使若干過(guò)濾盤(pán)3等距間隔設(shè)置；通過(guò)定位環(huán)31的夾持固定使過(guò)濾盤(pán)3固定在中空軸13上，可以方便的拆除過(guò)濾盤(pán)3進(jìn)行清洗和更換。
[0024]所述流擋板41呈圓環(huán)狀設(shè)置，流擋板41的外緣與分離桶4的內(nèi)壁固定連接，流擋板41的內(nèi)孔直徑大于定位環(huán)31的外緣直徑。
[0025]所述流擋板41包括同心設(shè)置的中心圈43和固定環(huán)44，中心圈43和固定環(huán)44之間連接有若干引