[发明专利]连续错流膜过滤设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种在液相体系的分离过程中使用的连续错流过滤膜系统，针对膜元件结构的不同，液相体系中可含有悬浮颗粒或可溶性物质。

背景技术

膜分离技术是利用膜的选择透过性实现对物料体系中特定成分的分离纯化，已经实现商业应用的膜分离技术主要是微滤(Microfiltration，简称MF)、超滤(Ultrafiltration，简称UF)、纳滤(Nanofiltration，简称NF)、反渗透(Reverse Osmosis，简称RO)、渗析(Dialysis，简称D)、电渗析(Electrodialysis，简称ED)、渗透蒸发(Pervaparation，简称PV)、气体膜分离(Gas Permeation，简称GP)等。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有多效、节能、环保、分子级过滤以及过程简单、易于自动化控制等特性，目前已广泛应用于水处理、电子、食品、环保、化工、冶金、医药、生物、能源、石油、仿生等领域，并产生了巨大的经济效益和社会效益。

为了尽量缓解膜分离过程中的浓差极化现象，目前膜分离设备大多采用错流过滤的形式，但在实现过程中是利用全量循环的方式进行的，在大多数有效成分提取分离过程中易因溶质积累堵塞膜孔，造成膜通量下降，必须间歇性停机清洗，使得膜分离设备工作效率不高，同时严重影响膜元件使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有全量循环错流膜过滤设备有效工作时间短，清洗时间长且周期频繁、膜元件使用寿命不长等问题，通过优化膜的工艺参数，并控制液相体系的回收率，利用组块化组件，设计的连续错流过滤膜系统。

本发明的具体技术方案为：

针对不同物料体系，优化选择的膜元件具有不同的通量状况，因此连续错流过滤膜系统可灵活配置若干递进的膜过滤单元，每个过滤单元可具有若干独立膜组块。

单级膜过滤单元由物料罐，输送泵，输送管道及若干独立膜组块组成。独立膜组块通过阀门V1与输送管道连接，阀门V1通过与流量计F及浓度计C的联动机制，自动控制独立膜组块中物料的体积和浓度。

依处理流体对象流经路径，单一膜组块由阀门V1，压力泵，阀门V2，压力表P1，膜组件，压力表P2，阀门V3，流量计F，阀门V4，浓度计C，阀门V5，阀门V6及必要管道组成独立膜组块的物料处理通路。当物料在物料处理通路中循环达到当级的处理要求后，由阀门V7，阀门V10送入下一级独立膜组块。由阀门V8，阀门V7，阀门V6、泵、阀门V2，压力表P 1，膜组件，压力表P2，阀门V3，流量计F，阀门V9及必要管道组成基本膜清洗通路。

膜清洗组块由容器罐、换热器、投料箱、过滤器及必要管道组成。组成消洗通路时过滤器端连接阀门V8，而阀门V9连接回容器罐的管道。

其中所有的输送泵和压力泵使用变频控制，保证流体输送的稳定性。

其中平行管道之间使用同管径的180°弯头直接连接，保障流体输送的稳定，减少不必要的能耗。直角连接的管道，管径在Φ76mm以下时，连接弯头的半径为管径的5倍，管径在Φ76mm以上时，连接弯头的半径为管径的3倍

其中膜前阀及膜后阀利用PLC控制，做联动机制，保证膜的工作压力和流量。

其中清洗组块为可移动方式，直接与需要清洗的独立膜组块连接，以减少管道的长度，降低设备制造及清洗流程的复杂性。

其中清洗组块投料箱盛装膜清洗剂。膜清洗剂根据处理物料的不同作出复配和调整，以保证有最佳的清洗效果。

其中清洗组块过滤器安装5～10μmPP滤芯。

其中独立膜组块的清洗流程为先纯水漂洗，后化学清洗。由阀门V8，阀门V9接入清洗系统后。先使用纯水漂洗，完毕后的通量下降幅度如在10％以内，则独立膜组块投入下一工作周期。使用纯水漂洗完毕后的通量下降幅度如超过10％时，则开始进行彻底化学清洗。清洗结果以通量恢复到原始通量的98％为标准。

本发明具有以下有益效果：

单一独立膜组块液相体系的回收率控制在适当范围内，保证膜组件的污染易于清洗。化学清洗的频率减少，时间缩短，延长了膜的使用寿命。单一独立膜组件采用“工作-清洗-再工作”的周期式模式，每当初期通量下降约30％时为一次清洗开始的判断依据。清洗方式是单个工作周期采用冲洗式清洗，每5～7个工作周期采用化学清洗。

整体设备连续不间断工作，适用于物料处理量比较大的场合。

清洗组件采用可移动式，根据需要进行连接，减少了管道及能耗。

附图说明