[实用新型]一种旋转盘式动态膜分离组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及膜过滤分离技术领域，特别涉及一种旋转盘式动态膜分离组件。

背景技术

膜分离技术的核心就是通过各种过滤膜通过一定的方式组装在一起，以求实现将物料中所含的成分进行过滤和分离的装置。膜分离装置一般包括膜支撑件，分离膜，将膜支撑件以一定规律组装起来的连接件，与膜分离组件中物料流体分布相关的流动通道，以及各种密封件和接口等。膜分离装置在开发设计过程中，需要考虑几个基本要求：流体分布均匀无死角；具有良好的机械稳定性、化学稳定性和热稳定性；装填密度大、制造成本低、易于清洗、压力损失小。此外，在设计膜组件的结构时，还必须考虑传递阻力因素，应该注意传递阻力特别是浓差极化和压力损失及膜污染的程度。目前，膜分离技术的实现装置主要有以下几种形式：

一、管式膜组件

管式膜不是自支撑的。这种膜被固定在一个多孔的不锈钢、陶瓷或塑料管内，管直径通常6~24mm，每个膜组件中膜管数目一般为4~18根，当然也不局限于这个数目。原料一般是流经膜管中心，而渗透物通过多孔支撑管流入膜组件外壳。这种管状膜的装填密度是很低的。陶瓷膜组件的一种特殊类型为蜂窝结构，在陶瓷“块”中开有若干个孔，用溶胶－凝胶法在这些管的内表面上覆盖一层很薄的γ-氧化铝或氧化锆（ZrO2）皮层。管式膜组件的主要优点是能有效地控制浓差极化，流动状态好，可大范围地调节料液的流速；膜生成污垢后容易清洗；对料液的预处理要求不高并可处理含悬浮固体的料液。其缺点是投资和运行费用较高；单位体积内膜的面积较低。

二、中空纤维膜组件

中空纤维膜组件的开发成功有两项关键技术：一是制作能长期耐压的中空纤维并实现工业化生产；二是要使水在纤维间均匀流动。其特点在于组件能做到非常小型化，由于不用支撑体，在组件内能装几十万到上百万根中空纤维，所以有极高的膜装填密度；但是中空纤维膜组件透过水侧的压力损失大，透过膜的水是由极细的中空纤维膜的中心部位引出，压力损失能达数个大气压；膜面污垢去除较困难只能采用化学清洗而不能进行机械清洗；中空纤维膜一旦损坏是无法更换的；对进料液要求必须严格的预处理。

三、板框式膜组件

板框式膜组件构型与实验室用的平板膜最接近，在所有的板框式膜组件结构中，基本的部件是：平板膜、支撑膜的平盘与进料边起流体导向作用的平盘。将这些部件以适当的方式组合堆叠在一起，构成板框式膜组件。板框式膜组件的一个突出优点是，每两片膜之间的渗透物都是被单独引出来的，因此，可以通过关闭各个膜组件来消除操作中的故障，而不必使整个膜组件停止运转。缺点是在板框式膜组件中需要个别密封的数目太多，另外内部压力损失也相对较高（取决于流体转折流动的情况）。

四、螺旋卷绕式膜组件

螺旋卷绕式膜组件中目前膜分离技术中最特殊亦是最重要的类型。它首先是为反渗透过程开发的但目前也被用于超滤和气体分离过程。为了使装置达到较高的收率，常常需要将多个元件（可多达6个）安装在一个耐压外壳中。螺旋卷式膜组件的特点是：结构简单、造价低廉、装填密度相对较高；由于有进料分隔板，物料交换效果良好；低能耗膜的更换及系统的投资较低。不足之处在于：渗透边流体流动路径较长难以清洗，膜必须是可焊接和可粘结的，对料液的预处理要求严格。

上述几种膜分离组件在运行过程中都会不同程度地存在膜污染和浓差极化的情况，对进料浓度有一定的要求，进料浓度的变化对膜分离系统影响较大，对料液在膜表面的流速有一定的要求，料液在膜表面的快速流动产生较好的水力剪切效果以减少膜污染和浓差极化的产生，但料液流速过快会产生较高的轴向压力梯度，导致沿膜面的过滤压力（TMP）分布不均匀，从而影响膜的渗透通量及传质过程；并且高速切向流需要较高的回流比才能实现，而回流比过高必然导致进料泵的能耗较高，物料发热严重；因此，如何减轻膜污染、延缓膜通量的衰减，使得膜分离系统能够连续进行分离延长清洗周期，降低膜分离工作发热量和能耗比，是膜分离技术发展面临的三个主要问题。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种能有效减轻过滤膜污染、延缓膜通量衰减，能长时间分离无需清洗，发热少、能耗更低的旋转盘式动态膜分离组件。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：