[發明專利]一種平板擾流式動態膜分離設備及膜分離方法

有效

• 申請號: 201110243695.2
• 申請日: 2011-08-24
• 公開（公告）號: CN102423638A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 張忠國;吳月;程言君;何沛然;劉丹;榮立明;趙可卉;任曉晶
• 申請（專利權）人: 輕工業環境保護研究所
• 主分類號: B01D63/08
• 分類號: B01D63/08;B01D61/18;C02F1/44;C02F1/52
• 代理公司: 北京市大成律師事務所 11352
• 代理人: 潘建華

技術領域

本發明涉及一種膜分離設備，特別是涉及一種平板擾流式動態膜分離設備，本發明還涉及一種膜分離方法。

背景技術

膜污染是影響膜分離技術廣泛應用的主要因素之一。污染物在膜表面的污染存在一個過程，起初是污染物在膜孔內吸附、堵塞，隨著過濾過程的進行，在濃差極化作用下，污染物在膜表面逐漸沉積，形成凝膠層，進而逐漸形成濾餅層。采用適宜的過濾方式、優化操作條件、對料液進行預處理是緩解膜污染的有效途徑。

較死端過濾(或稱“終端過濾”)而言，動態過濾能夠明顯緩解膜污染，其應用日益廣泛。動態過濾過程中，提高流體的湍流程度，增加膜表面的流體剪切力，有利于阻止懸浮顆粒和膠體物質在膜表面的吸附及沉積，克服濃差極化效應，從而有效降低膜通量的衰減速率。

平板式膜是常采用的一種動態膜分離型式，具有抗污染能力強、清洗方便等優點。為了提高平板式動態膜分離過程中膜表面流體湍流程度，緩解膜污染，一般多采取以下兩個方面的措施：

一是利用流體自身的動力，通過合理設計流體通道結構型式促進流體湍流，如多孔直管的列管式過濾器或多孔螺旋道的shriver連續增濃過濾器。這類過濾設備操作功耗大，多用于某些特殊物料。

二是利用外加動力促進流體湍流，主要可分為三種情況：①利用旋轉圓盤或圓筒促進流體湍流的旋轉圓盤/管式膜分離設備。②利用旋轉葉片促進流體湍流的旋葉式膜分離設備。③利用組件的振動促進湍流。

利用外加動力促進流體湍流的方式與利用流體自身動力的方式相比較，可以獲得更大的剪切力，過濾速率可以提高2～10倍。但是其結構更加復雜，對外加動力組件加工精度及運行維護要求較高，結構限制較多，在一定程度上限制了有效膜面積，增加了設備運行及維護成本。因此，開發出既能有效促進流體湍流、緩解膜污染，且結構簡單、易于調控維護、耗能低的過濾設備具有重要的現實意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種平板擾流式動態膜分離設備，該設備結構簡單、能有效緩解膜污染且操控靈活、易于維護，能耗低。本發明還提供了一種膜分離方法，該方法不僅能有效緩解膜污染，還可顯著提高出水水質，便于工程應用。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種平板擾流式動態膜分離設備，包括上蓋板和下蓋板，所述上蓋板兩端分別設置進液口和濃液口，上蓋板開設有曲折型凹槽，形成往復折流型流道，所述凹槽首尾分別與進液口及濃液口相連接，所述凹槽內設有若干擾流部件；所述下蓋板下方或側面設有濾液出口，下蓋板上方設置承托板，所述承托板上方設置膜片，所述膜片上方設置濾網。

上述膜分離設備，其中，所述上蓋板凹槽形成的往復折流型流道的回轉次數為5-500次，流道深度為1-20mm，流道寬度為5-50mm。

上述膜分離設備，其中，所述擾流部件可以自由拆裝，擾流部件可以采用螺旋式擾流部件、擋板式擾流部件或波浪式擾流部件。

上述膜分離設備，其中，所述濾網置于流道與膜片之間，孔徑為0.1-5mm，濾網可以采用的材料為不銹鋼或聚酯、滌綸、丙綸、棉綸、腈綸、維綸、氨綸等有機高分子材料；濾網一方面可以在流體流經膜片表面時促進流體湍流，緩解膜污染，另一方面，在對膜分離設備進行反沖洗時可對膜片起到支撐作用，防止膜片因壓差過大而受損，強化反沖洗效果。

上述膜分離設備，其中，所述膜片孔徑為0.001-10μm，膜片可以采用的材料為聚砜類、聚醚砜類、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯，疏水及親水性膜均可。

上述膜分離設備，其中，所述所述承托板為不銹鋼多孔濾板或砂板，對膜片起到承托作用。

上述膜分離設備，其中，所述濾液出口設置在所述下蓋板下方中心位置。

本發明的平板擾流式動態膜分離設備設置往復折流型流道，使流體在流道內呈折流方式流動，增大了流體流動時的湍流程度；同時，在流道內部安裝外加擾流部件，進一步強化湍流作用，使流體在流經膜片表面時產生更大的切向流速，增大了湍流程度，抑制濾餅層增長，達到了緩解膜污染的目的。

本發明還提供了一種膜分離方法，該方法包括如下步驟：

a原水和藥液分別通過進水裝置和加藥裝置進入混合裝置進行混合，混合裝置可以采用通用的混合裝置，也可以采用申請號為200510134231.2的專利申請中所公開的二次流混合設備；

b混合后的料液經由本發明的平板擾流式動態膜設備的進液口進入膜分離設備內進行膜分離；

c經步驟b膜分離后的濃液經所述平板擾流式動態膜設備的濃液口進入步驟a所述的進水裝置，濾出液經所述濾液出口進入出水裝置。