專利名稱：一種微孔過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種截留式微孔過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)。
微孔過(guò)濾方式一般包括錯(cuò)流式和截留式兩種。錯(cuò)流式微孔過(guò)濾機(jī)主要適用于流體介質(zhì)的凈化處理和回收，如作為反滲透和超濾過(guò)程的前處理、制備純凈水等，大多采用兩端開(kāi)口結(jié)構(gòu)的微孔過(guò)濾管，過(guò)濾母液以較大的流速(形成湍流或渦流)從微孔管內(nèi)連續(xù)通過(guò)，微孔過(guò)濾滲透液透過(guò)微孔管壁上的膜孔排出管外，滯留液得到濃縮，采用這種形式的微孔過(guò)濾機(jī)處理含固體物的流體，難于形成濾餅，而即使形成濾餅也難以卸出，同時(shí)易造成微孔膜孔的堵塞，因此錯(cuò)流式微孔過(guò)濾主要適用于含非固體物流體的過(guò)濾，而對(duì)含固體物流體也只能起到固體物的濃縮作用。
濾餅式過(guò)濾是一種間歇式操作，借助于微孔過(guò)濾膜對(duì)流體中固體物的截留作用，將其沉積在微孔膜孔外表面上，并形成濾餅層，再依靠膜孔和濾餅層完成流體中固體物的截留，當(dāng)濾餅層達(dá)到一定厚度后，卸除膜表面層上的濾餅，對(duì)微孔膜清洗恢復(fù)后，即完成一次操作。按照這種方式，上海醫(yī)藥工業(yè)研究院開(kāi)發(fā)出一種微孔過(guò)濾機(jī)及相應(yīng)的微孔管(宋顯洪等·“微米與亞微米級(jí)的液固與氣固混合物的一種新型分離技術(shù)”，化工進(jìn)展，Vol4,1993)，其微孔管采用一端封死，一端開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，在微孔過(guò)濾機(jī)內(nèi)，微孔管開(kāi)口端垂直向上，過(guò)濾過(guò)程中，透過(guò)微孔管的滲透液向上流動(dòng)，從微孔過(guò)濾機(jī)上部?jī)H有的一個(gè)的滲透液出口排出，所截留固體物的固含量達(dá)到20w％左右，但這種結(jié)構(gòu)的微孔過(guò)濾機(jī)在應(yīng)用時(shí)有以下缺點(diǎn)(1)由于在過(guò)濾開(kāi)始后微孔過(guò)濾管式膜中存有流體介質(zhì)，產(chǎn)生靜壓，過(guò)濾通量較小。
(2)在過(guò)濾初期階段，流體介質(zhì)中一部分小于微孔過(guò)濾膜孔徑的固體粒子會(huì)穿透微孔過(guò)濾膜，由于固體粒子的比重大，而管式過(guò)濾膜內(nèi)的滲透液流速很低，這部分穿透粒子不能隨滲透液完全排出，最終因重力沉積在微孔過(guò)濾膜的內(nèi)側(cè)，易造成微孔過(guò)濾膜堵塞，影響膜的使用壽命。
(3)為提高微孔過(guò)濾膜的使用壽命，中國(guó)專利CN 1071897A在過(guò)濾初期階段添加了助濾劑，但所截留的固體物因組分的改變難以回收利用。
為彌補(bǔ)以上微孔過(guò)濾機(jī)的不足，可設(shè)想將微孔過(guò)濾機(jī)內(nèi)微孔過(guò)濾管式膜開(kāi)口向上的放置方式，改為向下放置的方式，過(guò)濾過(guò)程中穿過(guò)微孔膜的細(xì)小膠體粒子的流動(dòng)方向與重力方向保持一致，這樣可基本解決因初期過(guò)濾階段穿透膜管的固體微粒在管式膜內(nèi)表面的沉積所導(dǎo)致的膜堵塞問(wèn)題；同時(shí)因消除管式膜內(nèi)的靜壓損失，可提高過(guò)濾通量。
然而，采用上述設(shè)想的濾機(jī)結(jié)構(gòu)仍存在以下不足(1)由于微孔過(guò)濾管呈一端封死的結(jié)構(gòu)，為承受一定的壓力，封死端必定作的很厚(10～30mm)，這就使單位長(zhǎng)度微孔管的有效使用面積減少。
(2)過(guò)濾初始階段，由于微孔過(guò)濾管內(nèi)滯留大量的空氣，而過(guò)濾滲透液流動(dòng)方向與其重力保持一致，這就增加了系統(tǒng)中空氣排放的難度，而由于空氣的存在，導(dǎo)致了過(guò)濾通量小、濾餅成膜不均勻和成膜時(shí)間較長(zhǎng)，直接影響了過(guò)濾周期的處理量。
(3)由于所用的微孔過(guò)濾管的材質(zhì)是塑料成分，使得微孔管的固定端大多采用特殊的粘、擠壓等方法固定，因此當(dāng)進(jìn)入卸料或微孔管清洗階段時(shí)，瞬時(shí)相對(duì)較高壓力的空氣或清水對(duì)僅有的一個(gè)微孔管固定端口產(chǎn)生拽曳作用，很容易造成微孔管的松動(dòng)泄漏甚至脫落。
(4)在微孔過(guò)濾的卸料或微孔管清洗過(guò)程中，卸料或微孔管反洗空氣或清水因僅從微孔膜管的一端進(jìn)入，因此靠近端口部分受到較大的沖擊力，膜表面或孔的清洗的較為徹底，而遠(yuǎn)離端口的部分受到的沖擊力相對(duì)較小，其膜表面或膜孔的清洗效果相對(duì)較差。另外，因沿不同的膜管高度上產(chǎn)生不同的過(guò)濾速度，導(dǎo)致整個(gè)膜管高度上細(xì)小的穿透粒子有著不同的分布，遠(yuǎn)離端口高度上的膜孔部位過(guò)濾速度較小，滯留在膜孔內(nèi)的細(xì)小粒子也較多，以致于該位置上的膜孔所產(chǎn)生的粒子堵塞阻力較大，這樣，空氣或清水在這個(gè)位置的膜孔上也就受到了較大的阻力。因此，膜孔距端口越近，產(chǎn)生的阻力越小(堵塞較輕)，而受到的空氣或水的反向沖擊力卻越大，膜孔的卸料、清洗效果越好；相反，膜孔距端口越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的阻力越大，而受到的空氣或水的反向沖擊力反而越小，膜孔的卸料、清洗效果卻越差。隨著過(guò)濾周期的不斷增加，最后的結(jié)果導(dǎo)致微孔管清洗效果不均勻，影響微孔管的使用壽命。
本實(shí)用新型的目的在于，設(shè)計(jì)一種截留式微孔過(guò)濾機(jī)，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的過(guò)濾通量小、濾膜易堵塞、反吹困難、沉積物難以卸出以及運(yùn)轉(zhuǎn)周期和使用壽命短等問(wèn)題，并且保證濾餅的純凈度，以便于回收利用。同時(shí)解決污水處理中的主要問(wèn)題。
本實(shí)用新型提出一種截留式微孔過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)(濾機(jī)結(jié)構(gòu)及流體流向見(jiàn)


圖1)，所用的微孔過(guò)濾管3呈雙端開(kāi)口方式，垂直固定在微孔過(guò)濾機(jī)4的機(jī)體內(nèi)，在微孔過(guò)濾機(jī)的上部位5、下部位2分設(shè)過(guò)濾滲透液出水線。當(dāng)過(guò)濾母液從微孔過(guò)濾機(jī)下部口1進(jìn)入，進(jìn)行初始過(guò)濾操作時(shí)，為盡快有效地排出微孔管內(nèi)積存的空氣，并使得微孔過(guò)濾膜的外壁形成均勻的濾餅薄膜，使微孔膜的滲透液以與其重力方向相反的流動(dòng)方向，由微孔過(guò)濾膜管的上部出口5管線排出，采用這種方式，微孔管內(nèi)和系統(tǒng)中滯留的空氣可很快地隨滲透液一起排出系統(tǒng)，同時(shí)，由于微孔管高層阻力的存在，使得初始過(guò)濾過(guò)程中微孔管滲透流速小而均勻，所截留的濾餅?zāi)軌蚓鶆虻匮卣麄€(gè)微孔管高度沉積；進(jìn)入正常過(guò)濾過(guò)程時(shí)，打開(kāi)微孔過(guò)濾膜管的下部出口2，關(guān)閉上部5出口，使透過(guò)微孔過(guò)濾膜的滲透液流動(dòng)方向與其重力方向一致，消除滲透液側(cè)微孔管的高層差，使過(guò)濾開(kāi)始階段透過(guò)微孔膜的細(xì)小固體粒子隨滲透液排出體外，避免了穿透粒子在膜孔內(nèi)或膜管內(nèi)壁上的滯留；當(dāng)膜管外壁上的濾餅達(dá)到一定的厚度需要卸出濾餅時(shí)，為避免“距端口越近的膜孔產(chǎn)生的阻力越小(堵塞較輕)，受到的空氣或水的反向沖擊力卻越大，膜孔的卸料、清洗效果越好；距端口越遠(yuǎn)的膜孔產(chǎn)生的阻力越大，受到的空氣或水的反向沖擊力卻越小，膜孔的卸料、清洗效果越差”所導(dǎo)致的微孔管清洗效果不均勻，影響微孔管的使用壽命的現(xiàn)象。再次打開(kāi)微孔過(guò)濾膜管的上部出口5管線，從膜滲透液上下出口5和2同時(shí)或兩端管線交替反向通入高壓空氣或清水卸出截留濾餅，進(jìn)行微孔膜管的氣-水反洗。
本實(shí)用新型截留式微孔過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)，由機(jī)體4、微孔過(guò)濾膜管3、進(jìn)料口1、出水口、卸料口6和殘夜排出口7構(gòu)成，微孔過(guò)濾膜管3在機(jī)體4內(nèi)豎直排列，機(jī)體4設(shè)置有上出水口5和出水口2，微孔過(guò)濾膜管3兩端開(kāi)口，其上端開(kāi)口與上出水口5連通，下端開(kāi)口與出水口2連通。
本實(shí)用新型適用于流體介質(zhì)中固體物的截留、處理回收，如催化劑生產(chǎn)廢水中催化劑膠體物的截留回收、廢水中污泥和懸浮物的濃縮脫水、食品廢液中有價(jià)固體物的脫水回收、生物工程及制藥業(yè)中抗生素發(fā)酵液的過(guò)濾等。其特征在于截留式微孔過(guò)濾機(jī)所用的微孔管呈雙端開(kāi)口結(jié)構(gòu)，垂直固定在微孔過(guò)濾機(jī)的機(jī)體上，過(guò)濾母液經(jīng)微孔過(guò)濾機(jī)及微孔管過(guò)濾時(shí)，過(guò)濾滲透液通過(guò)微孔管外壁上的膜孔由微孔管內(nèi)排出，過(guò)濾母液中的固體物則截留在微孔管的外壁上。微孔過(guò)濾機(jī)的上部和下部分別設(shè)置過(guò)濾滲透液出水線，當(dāng)過(guò)濾母液從微孔過(guò)濾機(jī)下部進(jìn)入，進(jìn)行初始過(guò)濾時(shí)，透過(guò)微孔管的滲透液的流動(dòng)方向與其重力方向相反，由微孔過(guò)濾膜管的上部出口管線排出，以盡快排出微孔管內(nèi)和系統(tǒng)中滯留的空氣，并使微孔管外壁形成均勻的濾餅層；正常過(guò)濾時(shí)，透過(guò)微孔管的滲透液流動(dòng)方向與其重力方向一致，由微孔過(guò)濾管的上部出口管線排出，以消除滲透液側(cè)微孔管的高層差，保證過(guò)濾初期透過(guò)微孔膜的細(xì)小固體物隨滲透液排出系統(tǒng)外；當(dāng)微孔膜管外壁上的濾餅達(dá)到一定的厚度，需要卸出濾餅時(shí)，從微孔膜管滲透液上部和下部出口同時(shí)或交替反向通入高壓空氣或清水，脈動(dòng)卸去所出截留的濾餅，并對(duì)微孔膜管進(jìn)行氣-水反洗，保證空氣和清水均勻通過(guò)微孔管的膜孔。
本實(shí)用新型的微孔過(guò)濾機(jī)，適用任何含有固體懸浮物的分離或回收過(guò)程，特別是催化劑生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水的處理，回收大量的分子篩氧化鋁等昂貴物料，并解決廢水處理中的主要問(wèn)題。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本實(shí)用新型采用了微孔膜管兩端開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，解決了截留式微孔過(guò)濾機(jī)膜管下部沉積堵管或積氣，降低有效過(guò)濾面積、運(yùn)轉(zhuǎn)周期和使用壽命短，以及反吹再生困難等問(wèn)題。
權(quán)利要求1.一種截留式微孔過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)，由機(jī)體4、微孔過(guò)濾膜管3、進(jìn)料口1、出水口、卸料口6和殘液排出口7構(gòu)成，微孔過(guò)濾膜管3在機(jī)體4內(nèi)豎直排列，其特征在于機(jī)體4設(shè)置有上出水口5和出水口2，微孔過(guò)濾膜管3兩端開(kāi)口，其上端開(kāi)口與上出水口5連通，下端開(kāi)口與出水口2連通。
專利摘要一種截留式微孔過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu),微孔膜管呈雙端開(kāi)口結(jié)構(gòu),濾機(jī)的上部和下部分別設(shè)置過(guò)濾滲透液出水線,在過(guò)濾初期,透過(guò)微孔膜管的滲透液向上流動(dòng),微孔管內(nèi)和系統(tǒng)中滯留的氣體可快速排出、并使微孔管外壁形成均勻的濾餅層;在正常時(shí),微孔管滲透液向下流動(dòng),保證過(guò)濾初期透過(guò)微孔膜的細(xì)小固體物隨滲透液排出,避免在管內(nèi)的沉積;在卸出濾餅和微孔管清洗時(shí),從滲透液上下兩個(gè)出口同時(shí)或交替反向通入高壓空氣或清水,保證空氣和清水均勻通過(guò)微孔膜孔,達(dá)到最佳的卸料和微孔膜清洗。
文檔編號(hào)B01D65/00GK2317933SQ9724961
公開(kāi)日1999年5月12日 申請(qǐng)日期1997年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月24日
發(fā)明者韓建華, 郭宏山, 蔡紅梅, 李克祥 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司, 中國(guó)石油化工總公司撫順石油化工研究院