Мембранный разделительный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01D63/02 

волокон которое сопровождается воздействием на поток жидкости гидравлических ударов, способствующих турбулизации потока, бУДелению от поверхности полых волокон осадка и выносу его за пределы аппарата Вследствие в аппарате снижается интенсивность образования концентрационной поляризации и осадка из механических и колтюйдных примесей, увеличивается длительность фильтроцикла и в конечном счете, возрастает производительность

Новым элементом в ycTpoucfad является цилиндрическая камера с подпружиненным клапаном, перекрывающим выходной патрубок Подобное устройство имеет предохранительный клапан, /используемый в объемных гидроприводах и предохраняющий гидросистему от давления превышающего допускаемое

В предлагаемом аппарате замкнутый цилиндр с подпружиненным клапаном, перекрывающим нижнее отверстие, служит для создания пульсационного движения разделяемой жидкости в разделяемом аппарате и интенсификации процесса фильтрования

На чертеже представлен аппарат, продольный разрез.

Аппарат состоит из пучка полых волокон 1 со стенками, выполненными в виде полупроницаемым мембран Волокна 1 уло- зкены в цилиндрическом корпусе 2 и герметично закреплены заливочным компаундом 3, например из 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)

На патрубке 5 установлена цилиндрическая камера 8, внутри которой между фланцами закреплена упругая диафрагма 9, выполненная, например, из резийы Через диафрагму 9 пропущен закрепленный на ней посредством контргазк 10 шток 11, в нижней части которого установлен тарельчатый клапан 12, перекрывающий выходной патрубок цилиндрической камеры 8 К этому патрубку примыкает трубопровод 13 с вентилем 14. Клапан 12 прижимается к выходному патрубку посредством пружины 15, установленной между диафрагмой 9 и ре- гулировбчным винтом 16 Напротив патрубка 5 располЪжен трубопровод 17 с вентилем 18

Аппарат работает следующим образом.

Исходный раствор подается под давлением 0,1-0,2 МПа через патрубок 4 и поступает в нутр ь полых волокон 1 Под действием

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 цилиндриче0 скую камеру 8

При открытом вентиле 18 и закрытом вентиле 14 концентрат свободно проходит равномерным потоком через полость цилиндрической камеры 8 и поступает через

5 трубопровод 17 в сборную емкость (не показана)

При заметном увеличении концентрационной поляризации и гидравлического сопротивления волокон закрывается вен0 тиль 18 и открывается вентиль 14 Под действием давления концентрата преодолевается сопротивление заранее отрегулированной пружины 15 диафрагма 9 прогибается вверх, и клапан 12 отжимается

5 от выходного патрубка, а раствор поступает в трубопровод 13 В этот момент давление жидкости резко понижается и под действием пружины 15 клапан 12 вновь прижимается к выходному патрубку, перекрывая

0 поступление жидкости в трубопровод 13 Таким образом, в цилиндрической камере 8 происходит периодическое открытие и закрытие клапана 12, что приводит к прерывистому (пульсационному) движению

5 разделяемого раствора в полых волокнах 1. При резком закрытии клапана 12 образуется положительный гидравлический удар, и образующаяся при этом ударная волна воздействует на полые волокна по всей их длине

0 и вызывает их встряхивание, что способствует отделению осадка от поверхности волокон. При резком открытии клапана 12 образуется отрицательный гидравлический удар с резким понижением давления, что

5 приводит к быстрому увеличению скорости движения жидкости внутри волокон и способствует смыву и выносу осадка за пределы аппарата

Работа аппарата ё пульсационном ре0 жиме продолжается до максимально возможного уменьшения концентрационной поляризации и гидравлического сопротивления полых волокон После этого закрывается вентиль 14 и открывается вентиль 18, и

5 работа аппарата осуществляется в равномерном режиме до заметного увеличения концентрационной поляризации и гидравлического сопротивления.

После нескольких циклов работы аппарата в пульсационном режиме и образования на поверхности мембран (волокон) достаточно плотного осадка, который не может быть удален прерывистой фильтрацией, производится промывка аппарата обратным потоком фильтрата. Для этой цепи фильтрат промывным насосом (не показан) подается через патрубок 7 в межволоконное пространство, проходит через боковые стенки полых волокон 1, вымывает задержанный осадок и вместе с ним выходит чё- рез патрубок 5. Обратная промывка полых волокон также производится в пульсацион г ном режиме при периодическом открытии и закрытии клапана 12. После завершения промывки и восстановления фильтрующей способности мембранных волокнистых элементов 1 вновь производится фильтрация исходного раствора в периодическом равномерном v, пульсационном режиме, / ;

Пример. Испытанию подвергали разделительный аппарат типа АР-01 Не 150 полимерными полупроницаемыми волокнами диаметром 150 мкм и длиной 30 см.

На выходном патрубке для вывода ко н- центрата была установлена вертикально расположенная цилиндрическая камера Ди- аметром 50 мм с упругой диафрагмой и подпружиненным клапаном, перекрывающим нижний патрубок. Цилиндрическая камера обеспечивала возможность как равномер- ной фильтрации и промывки при закрытом вентиле на нижнем патрубке, так и пульса- ционной промывки и фильтрации пр и закрытом вентиле на боковом патрубке. Частота закрытия и открытия клапана в этом случае в среднем составляла 1,0-2,0 Гц.

При проведении испытаний на аппарат подавалась предварительно очищенная от механических примесей сточная вода Ленинградского рыбообрабатывающего ком-

бината Пищевик, содержащая органические примеси, составляющие по ХПК около 1000 мг 02/л. Фильтрация производилась как равномерная в тече ние всего фильтро- цикла (1 вариант), так и комбинированная - 30 мин равномерная и 5 мин пульсационная (II вариант).

Некоторые усредненные результаты испытаний аппарата при указанных двух вариантах процесса фильтрации, а также равномерной и пульсационной промывке приведены в таблице.

Таким образом, результаты испытаний показывают/что предлагаемый мембранный аппарат на полых волокнах имеет более высокую производительность за счет увеличения длительности фильтроцикла и сокращения затрат фильтрата на промывку по сравнению с известным аппаратом, за счет пульсационной фильтрации и промывки,

Формула изобретения Мембранный разделительный аппарат на п олых волокнах, параллельно располо- женных внутри цилиндрического корпуса, имеющего патрубки для подачи исходного раствора и промывной жидкости, и патрубки вывода фильтрата и концентрата, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности аппарата за счет интенсификации процесса очистки полых во- VIOKOH, аппарат дополнительно снабжен цилиндрической камерой с выходным патрубком, установленной на патрубке вывода концентрата, причем цилиндрическая камера разделена упругой мембраной, через ко- торую пропущен подпружиненный шток, в нижней части которого закреплен тарельчатый клапан, расположенный на входном патрубке цилиндрической камеры.

fv-1

Л-4

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 мембра- ной, 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 тарель- чаУый 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 цилинд- рическом 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