Мембранный разделительный аппарат

 

Изобретение относится к разделению растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации и может быть использовано при обессоливании и очистке воды. Изобретение относится к разделению растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации, а именно к способам обработки воды с применением полупроницё- емых мембран. При разделении растворов в мембранных аппаратах различных типов фильтрующие элементы обычно кольматируются механическими и коллоидными примесями, при этом происходит концентрационная поляризация в пограничном слое над мембраной, что приводит к интенсивному нарастанию гидравлических сопротивлений , снижению проницаемости мембраны и производительности аппарата. Наиболее близким к предлагаемому является мембранный разделительный аппарат на полых волокнах, параллельно расположенных внутри цилиндрического корпуса, имеющего патрубки ввода разделяемого раствора вывода фильтра и концентрата Цель изобретения -увеличение производительности аппарата замечет интенсификации процесса очистки мембран. Мембранный аппарат содержит пучок из полых волокон, расположенный внутри цилиндрического корпуса, и паТ рубки ввода разделяемого раствбрта и° вывода фильтрата и концентрата. На патрубке вывода концентрата установ лена ЦйлИндр ич ёская камера с выходным патрубком. Цилиндрическая камера разделена упругой мембраной, через 1 Которую пропущен подпружиненный шток, в н ижней части которого закреплен тарельчаУый клапан, расположенный на выходном патрубке цилиндрической камеры. 1 ил. 1 табл. Недостатком известного аппарата является относительно небысокая производительность аппарата. Цель изобретения - увеличение производительности аппарата за счет интенсификации процесса очистки мембран. Поставленная цель достигается тем, что в мембранном разделительном аппарате на полых волокнах, расположенных в цилиндрическом к6 рпуСё с (1а т|5убками для подачи исходного pa eTB6pa W фильтрата для промывки , патрубками для вывода фильтрата и концентрата, на последнем установлена цилиндрическая камера с выходным патрубком , разделенная упрутЫРГмембраной, через которую пропущен подпружиненный шток, в нижней части которого закреплен тарельчатый клапан, расположенный на выходном патрубке цилиндрической камеры. При таком выполнении аппарата при закрытии и открытий клапана обеспечивается неустановившееся пульсационное движение разделяемой жидкости внутри полых « fe V4 СП Јь 00 О

., « Ы „, 1754189 А1

СОЮЗ СОВ ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 t5 63/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОГКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,s ;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1....:.- . -.: -.: 2 (21) 4822553/26 . - - .;-:.:... .Цель изобретения — увеййчеййе производи(22) 03.05.90 ..::;.::::---: . :-::тельйости аппарата за "счет интенсйфика(46) 15.08.92. Бюл. 1ч. 30:,:;:::;;.,,-,.:""ции процесса очистки м ембран. (71) Ленинградский инженерно-строитель- "Мембранный аппарат содержит пучок из поный институт ":: . -,:-..:,:-.:. :-,::. ":: :лых волокон, располбЖейнь1й внутри цилин. (72) Е. 8. Хосид, М. И, Алексеев .и . - дрического корпуса," Q" п«аФрубки ввода

И. Г. Русскова: ., -.:-:;.:.::: ": ": .:: разделяемого раСтвбрЭ и вывода фильтрата(56) Дытнерский Ю; И.. Баромембраййые " " .и концентрата. На патрубке вывода конценпроцессы. M., Химия, 1986, с. 53.:- .-;--::::-- .:.-.;:. ".:;:трата установлена,цйлйндНиФеская камера" с Ъыходйым патрубком. Цилиндрическая ка(54) МЕМБРАННЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ мер«э разделена упругой мембраной, через

АППАРАТ: " .;-;:, .:::,:: " которую пропущен подпружийенный шток, (57) Изобретение относится к разделению " в«.";НИжней части которого закреплен тарельрастворов методами обратного осмоса и,,чать1й клапан, расположенный на выходном . ультрафильтрации и может быть использо- ." "патрубке цилиндрической камеры. 1 ил. 1 вано при обессоливании и очистке воды.: : табл. . ", 1; (.

Изобретение относится к разделенйю« Недостаткомизвестног«оаппэратаявля-растворов методами обратного бСмоса и ется относительно невысокая пройзводиультрафильтрации, а именно к сйособам об-, тельность аппарата. . работки воды с применением полупроница-:: Цель изобретения — увеличение произемых мембран..: - :.",:-", водительности аййарата за счет интенсифиПри разделении растворов в" мембран- . кации процесса очистки мембран. ных аппаратах различных типов фильтрую- : Поставленная цель достигается тем; что щие элементы обычно кольмэтируются в мембранном разделительном аппарате на механическими и коллоидными примесями, Йолых волокнах, расположенных в цилиндпри этом происходит концентрационная по- р«ическом кбрпусе с йатрубками для подачи ляризация в погранйчном слое йад мембра- исходного раствора" и фильтрата для проной, что приводит к интенсивному мывки, патрубкамидля выводафильтратаи нарастайию тидравлическйх сопротйвле- концентрата, на последнем установлена циний, снижению проницаемости мембраны и линдрическая камера с выходным патрубпроизводительности аппарата. " : -: -: ком; разделенная у«пругой мембраной, через которую пропущен "подпружинейный шток, Наиболее близким к предлагаемому яв- в нижней части которбгб закреплен тарельляется мембранный разделительный аппа- чатый клапан, расположенный на выходном рэт на полых волокнах, параллельно: патрубке цилиндрической камеры. расположенегых внутри цилиндрического При таком выполненйи аппарата при закорпуса, имеющего патрубки ввода разде- крытии и открытйй клапана обеспечивается ляемого раствора, вывода фильтра и кон- неустановившееся пульсационное движецентрата, ние разделяемой жидкости внутри полых

1754189 волокон, которое сопровождается воздействием на поток жидкости гидравлических ударов способствующих турбулизации по тока; отделению от поверхности полых во- локон осадка и выносу его за пределы аппарата. Вследствие в в 1парате снижается интенсивность образования концентраци.онйой поляризации и осадка йз механических и коллойдных примесей, увеличивается

10 длительность фильтроцикла и, в конечйом счете, возрастает и роиз водител ь ность, Новы)м элементом в устройстве является цилиндрйческая камера с подпружиненным клапаном, перекрывающим выходной патрубок. Подобное устройство имеет пре- 15 дохранительный клапан,,используемый,в обьемных гидроприводах и предохраняющий гидросистему от давления, превышающего д опускаемое.

В предлагаемом аппарате замкнутый 20 цйлйндр с подпружиненным клапаном; перекрывающим нижнее отверстие, служит рования, На чертеже йредставлен аппарат, itpoдольный разрез-.:

Аппарат состоит из пучка полых воло30 кон 1 со стенками, выполненными в виде полупроницаемым мембран. Волокна 1 уложены в цилиндрическом корпусе 2 и герметично закреплены заливочным компаундом

3, например йз эпОксидной смолы. Корпус снабжен осевым патрубком 4 для подачи исходного раствора, осевым патрубком 5 для вывода концентрата. боковым патрубком 6 для вывода фильтрата и боковым патрубком 7 для подачи промывной жидкости (фильтрата). " : ;.= .. 40

На патрубке 5 установлена цилиндрическая камера 8, внутри которой между фланцами закреплена упругая диафрагма"9, выполненная, например, из резины, Через диафрагму 9 пропущен закрапленный на 45 ней посредством контргазк 10 Шток 11, в йижней части которого установлей тарельчатый клапан 12, перекрывающий выхОДной патрубок цилиндрической камеры 8. К этому

50 патрубку примыкает трубопровод 13 с вентилем 14. Клапан 12 прижимается к-выходнОму патрубку "посредством пружины 15, установленной между диафрагмой Ъ и регулировочным винтом 16, Найротив патрубка 5 расйоложей трубопровод 17 с вентилем 18.

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор подается под давлением 0,1-0,2 МПа через патрубок 4 и поступает внутрь полых волокон 1. Под действием для создания пульсационного движения

"разделяемой жидкости в разделяемом аппарате и интенсификации процесса фильт- 25 разности давлений на входе и выходе часть раствора фильтруется через боковые полупроницаемые поверхности волокон 1, после чего фильтрат выводится из аппарата через боковой патрубок 6. Большая часть раствора движется внутри полых волокон, насыщается нефильтруемыми концентратами исходной смеси и в виде концентрата поступает через патрубок 5 в цилиндрическую камеру 8, При открытом вентиле 18 и закрытом вентиле 14 койцентрат свободно проходит равномерным потоком через полость цилиндрической камеры 8 и поступает через трубопровод 17 в сборную емкость (не novaза на).

При заметном увеличении концентрационной поляризации и гидравлического сопротивления волокон закрывается вентиль 18 и открывается вентиль 14. Под действием давления концентрата преодолевается сопротивление заранее отрегулированной пружины 15, диафрагма 9 прогибается вверх, и клапан 12 отжимается от выходного патрубка, а раствор поступает в трубопровод 13, В этот момент давление жидкостй резко понижается и под действием пружины 15 клапан 12 вновь прижимается к выходному патрубку, перекрывая поступление жидкости в трубопровод t3, Таким образом, в цилиндрической камере 8 происходит периодическое открытие и закрытие клапана 12, что приводит к прерывистому (пу льсационному) движению разделяемого раствора в полых волокнах 1.

При резком закрытии клапана 12 образуется положительный гидравлический удар, и образующаяся при этом чдарная волна воздействует на полые волокна по всей их длине и вызывает их встряхивание, что способствует отделению осадка от поверхности волокон. При резком QTI(pblTMM клапана 12 образуется отрицательный гидравлический удар с резким понижением давления, что приводит к быстрому увеличению скорости движения жидкости внутри волокон и способствует смыву и выносу осадка за пределы аппарата, Работа аппарата в пульсационном режиме продолжается до максимально возможного, уменьшения концентрационной поляризации и гидравлического сопротивления полых волокон. После этого закрывается вентиль 14 и открывается вентиль 18, и работа аппарата осуществляется в равномерном режиме до заметного увеличения концентрационной поляризации и гидравлического сопротивления.

После нескольких циклов работы аппарата в пульсационном режиме и образова1754189

5 6 ния на поверхности мембран (волокон) до- бината "Пищевик", содержащая органичестаточно плотного осадка, который не мо- ские примеси, составляющие по ХПК около жет быть удален прерывистой фильтрацией, . 1000 мг 0 /л. Фильтрация производилась производится промывка аппарата обрат- как равномерная в течение всего фильтроным потоком фильтрата, Для этой цепи 5 цикла (f вариант), так и комбинированная — фильтрат промывным насосом (не показан) 30 мин равномерная и 5 мин пульсационная подается через патрубок 7 в межволоконное (И вариант). пространство, проходит через боковые Некоторые усредненные результаты исстенки полых волокон 1, вымывает задер- . пытанийаппаратаприуказанныхдвухварижанный осадок и вместе с ним выходит че- 10 антах процесса фильтрации, а также реэ патрубок 5, Обратная промывка полых:,равномерйой и пульсационной промывке волокон также производится в пульсацион- ., приведены в таблице. ном режиме при периодическом открь тии и " ": . закрытий клапана 12. После эавершейия ". Таким образом, результатй испытаний промывки и восстановления фильтрующей 15 показывают, что предлагаемый мембранспособности мембранных волокнистых зле- ный аппарат на полых волокнах имеет более ментов 1 вновь производится фильтрация высокую производительностьзасчетувелиисходного раствора в периодическом рав-. чения длительности фильтроцикла и сокраномерном и пульсационном режиме "., .; - . щейия затрат фильтрата на промывку по

Пример. Испытанию подвергали 20 сравнению с известным аппаратом, за счет разделительный аппарат типа AP-01 Н с 150 пульсационной фильтрации и промывки. полимерными полупроницаемыми волокна -: Ф о р м ул а и зоб рете н и я ми диаметром 150 мкм и длиной 30 см.. . Мембранный разделительный аппарат

На выходном патрубке для вывода кон-.;: на полых волокнах," параллельно располоцентрата была установлена вертикально 25 -женных внутрй .цилиндрического"корпуса, расположенная цилиндрическая камера фй- .имеющего патрубки для подачи исходного аметром 50 мм с упругой диафрагмой и под-: раствора и промывной жидкости, и патрубпружиненным клапаном, перекрывающим ки вывода фильтрата и концентрата, о тл инижний патрубок, Цилиндрическая камера. ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения обеспечивала возможность как равйомер - 30 производительности аппарата за счет инной фильтрации и промывки при закрытом: ". тенсификации процесса очистки полых вовентиле на нижнем патрубке, так и пульса-.: локон, аппарат. дополнительно снабжен ционной промывки и фильтрации при "за - цилиндрической камерой с выходным паткрытом вентиле на боковом патрубке. рубком, установленной на патрубке вывода

Частота закрытия и oTKpblTNA клапана .вэтом 35 концентрата,.причем цилиндрическая камеслучае в среднем составляла 1,0-2;0 Гц, ра раэделейа упругой мембраной, через коПри проведении испытаний на аппарат - торую пропущен подпружиненный шток, в . подавалась. предварительно очищенная от. нижней части которого закреплен тарельчамеханических примесей сточная вода Ле- — тый клапан, расположенный на входном нинградского рыбообрабатывающего ком- 40 патрубке цилиндрической камеры, If ва иант

0,0028

Па амет ы

l ва иант

0,0028

0,0014

0.0014

0,0028

14.3;92

-147,3

Начальная скорость фильтрования, см/с

Конечная скорость фильтрования, см/с

Длительность фильтроцикла, ч

Эффект очистки от органических примесей по ХПК, %

Интенсивность промывки, л/с м. Время промывки, мин

Расход промывной жидкости, л:

Производительность аппарата за о ин ильт оцикл . 16

0,0028

5,6

115,4

1754189

Составитель Е, Хосид

Редактор Э. Слиган Техред М.Моргентал Корректор C. Лисина .

Заказ 2841 . Тйраж" " Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101