[发明专利]超声震动型卷式超滤膜组器及其超滤装置

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，尤其是涉及一种超声震动型卷式超滤膜组器及其超滤装置。

背景技术

作为新型的流体分离技术，超滤由于其常温操作、无相变、分离效率高及透过液品质稳定等显著优点，使其在生化、食品、环保等领域成为一种很有竞争力的流体分离技术，并在全球范围内收到高度重视。虽然超滤膜技术已经实现了工业化应用，但其正处于发展完善阶段，仍存在一定缺陷需要进一步解决。对于超滤膜来说，浓差极化和膜污染是制约其发展的主要瓶颈，浓差极化是膜表面局部浓度增加引起边界层流体阻力增加，导致传质推动力下降的现象。膜污染会引起膜的透液量明显下降， 由此导致设备成本上升，产品质量下降，膜的使用寿命缩短等一系列问题。由于料液一旦与膜接触膜污染就开始了，膜污染是无法避免的，因此，降低超滤运行过程中的膜污染是目前研究的重要方向。

卷式超滤膜因其水流死角少、装填密度大、抗压性好、结构紧凑及占地面积较小的特点已广泛应用于食品加工、饮料工业、医药工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、食品工业废水处理、资源回收、环境工程等物料分离和水处理众多领域。但是，卷式膜也存在进水预处理要求严格，膜强度要求较高，流道易被污堵等缺点，需要通过膜组器的结构设计来减轻浓差极化，降低膜污染。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出超声震动型卷式超滤膜组器。该膜组器在运行过程中，在震动的作用下，由于料液和膜表面发生高速的相对运动，这样首先可以降低料液和膜表面接触的机率，避免膜吸附料液中的某些成分而被堵塞；其次，高度剪切速率可以破坏膜表面形成的凝胶层，维持膜通量稳定。

本发明的另一目的在于提出一种具有上述超声震动型卷式超滤膜组器的超滤膜装置。

根据本发明第一方面实施例的超声震动型卷式超滤膜组器。包括：卷式超滤膜，所述卷式超滤膜包括超滤膜片、流道，且所述超滤膜片和流道错位叠加后卷在集水管上；所述卷式超滤膜外套有膜壳，用于提供流体流动的管道并对膜提供保护；和至少两个超声波振子，所述超声波振子置于超滤膜壳外的水平及垂直位置上，且两个超声波振子呈垂直放置。

根据本发明实施例的超声震动型卷式超滤膜组器，由于在超滤膜壳外增加了超声波振子，当流体经过超滤膜表面时，超声波声冲流强烈的对流传导对流体进行搅拌，当小颗粒刚好悬浮时，湍动力和重力达到平衡，搅拌使悬浮粒子分散于整个空间因而能减缓膜表面凝胶层形成的速度，超声波功率愈高，声冲流愈强，由此导致的搅拌作用也愈强并可使溶液渗透通量维持较高的水平，实验证明，经超声强化后，膜通量可提高120-260%。同时，由于超声波的震动作用，流体在超滤膜表面产生射流效果，加剧膜组器内多变的紊流流态，强化对膜组器的冲刷和擦洗，降低膜组器的污染。

根据本发明实施例的超声震动型卷式超滤膜组器，由于采用水平、垂直双方向声场，水平方向增强进料的流速，垂直方向通过超声空化和声冲流作用，减缓膜表面沉积层的形成速度，对已形成的沉积层有冲刷和破坏作用。同时，料液中的微气泡在声场的作用下震动和突然闭合，可直接击碎沉积层，大大减缓膜污染。

根据本发明的此实施例，震动膜组器优化设计双向超声场加大膜组器内料液混合程度，降低污染物质在膜表面的沉积，延缓膜污染的产生，提高膜组器通量，特别适用于高浓度、粘度的料液处理。

在超滤膜清洗时，在超声波的作用下，流体激烈而快速的机械运动，同时由于空化作用产生的微小的“微射流喷嘴”，把水射到膜表面上，产生的高能冲击液对污染层直接反复冲击，破坏污染物与膜表面的吸附，引起污染层的疲劳破坏而脱离膜表面，加之超声音频震动的协同作用，气泡还能钻入裂缝中做震动，使污染物脱落。此外，交错的声场会把新鲜的溶液带到膜表面，溶解膜表面的颗粒，空蚀去除不溶解的污染物，减少膜表面积垢，去除或削弱边界层，清洗传统方法不能洗掉的死角，孔隙。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

 

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的超滤装置的示意图；

图2是根据本发明实施例的震动卷式超滤膜组器的示意图；

图3是根据本发明实施例的震动卷式超滤膜组器超声方式的示意图；

具体实施方式