[发明专利]一种平板扰流式动态膜分离设备及膜分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种膜分离设备，特别是涉及一种平板扰流式动态膜分离设备，本发明还涉及一种膜分离方法。

背景技术

膜污染是影响膜分离技术广泛应用的主要因素之一。污染物在膜表面的污染存在一个过程，起初是污染物在膜孔内吸附、堵塞，随着过滤过程的进行，在浓差极化作用下，污染物在膜表面逐渐沉积，形成凝胶层，进而逐渐形成滤饼层。采用适宜的过滤方式、优化操作条件、对料液进行预处理是缓解膜污染的有效途径。

较死端过滤(或称“终端过滤”)而言，动态过滤能够明显缓解膜污染，其应用日益广泛。动态过滤过程中，提高流体的湍流程度，增加膜表面的流体剪切力，有利于阻止悬浮颗粒和胶体物质在膜表面的吸附及沉积，克服浓差极化效应，从而有效降低膜通量的衰减速率。

平板式膜是常采用的一种动态膜分离型式，具有抗污染能力强、清洗方便等优点。为了提高平板式动态膜分离过程中膜表面流体湍流程度，缓解膜污染，一般多采取以下两个方面的措施：

一是利用流体自身的动力，通过合理设计流体通道结构型式促进流体湍流，如多孔直管的列管式过滤器或多孔螺旋道的shriver连续增浓过滤器。这类过滤设备操作功耗大，多用于某些特殊物料。

二是利用外加动力促进流体湍流，主要可分为三种情况：①利用旋转圆盘或圆筒促进流体湍流的旋转圆盘/管式膜分离设备。②利用旋转叶片促进流体湍流的旋叶式膜分离设备。③利用组件的振动促进湍流。

利用外加动力促进流体湍流的方式与利用流体自身动力的方式相比较，可以获得更大的剪切力，过滤速率可以提高2～10倍。但是其结构更加复杂，对外加动力组件加工精度及运行维护要求较高，结构限制较多，在一定程度上限制了有效膜面积，增加了设备运行及维护成本。因此，开发出既能有效促进流体湍流、缓解膜污染，且结构简单、易于调控维护、耗能低的过滤设备具有重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种平板扰流式动态膜分离设备，该设备结构简单、能有效缓解膜污染且操控灵活、易于维护，能耗低。本发明还提供了一种膜分离方法，该方法不仅能有效缓解膜污染，还可显著提高出水水质，便于工程应用。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种平板扰流式动态膜分离设备，包括上盖板和下盖板，所述上盖板两端分别设置进液口和浓液口，上盖板开设有曲折型凹槽，形成往复折流型流道，所述凹槽首尾分别与进液口及浓液口相连接，所述凹槽内设有若干扰流部件；所述下盖板下方或侧面设有滤液出口，下盖板上方设置承托板，所述承托板上方设置膜片，所述膜片上方设置滤网。

上述膜分离设备，其中，所述上盖板凹槽形成的往复折流型流道的回转次数为5-500次，流道深度为1-20mm，流道宽度为5-50mm。

上述膜分离设备，其中，所述扰流部件可以自由拆装，扰流部件可以采用螺旋式扰流部件、挡板式扰流部件或波浪式扰流部件。

上述膜分离设备，其中，所述滤网置于流道与膜片之间，孔径为0.1-5mm，滤网可以采用的材料为不锈钢或聚酯、涤纶、丙纶、棉纶、腈纶、维纶、氨纶等有机高分子材料；滤网一方面可以在流体流经膜片表面时促进流体湍流，缓解膜污染，另一方面，在对膜分离设备进行反冲洗时可对膜片起到支撑作用，防止膜片因压差过大而受损，强化反冲洗效果。

上述膜分离设备，其中，所述膜片孔径为0.001-10μm，膜片可以采用的材料为聚砜类、聚醚砜类、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或聚丙烯，疏水及亲水性膜均可。

上述膜分离设备，其中，所述所述承托板为不锈钢多孔滤板或砂板，对膜片起到承托作用。

上述膜分离设备，其中，所述滤液出口设置在所述下盖板下方中心位置。

本发明的平板扰流式动态膜分离设备设置往复折流型流道，使流体在流道内呈折流方式流动，增大了流体流动时的湍流程度；同时，在流道内部安装外加扰流部件，进一步强化湍流作用，使流体在流经膜片表面时产生更大的切向流速，增大了湍流程度，抑制滤饼层增长，达到了缓解膜污染的目的。

本发明还提供了一种膜分离方法，该方法包括如下步骤：

a原水和药液分别通过进水装置和加药装置进入混合装置进行混合，混合装置可以采用通用的混合装置，也可以采用申请号为200510134231.2的专利申请中所公开的二次流混合设备；

b混合后的料液经由本发明的平板扰流式动态膜设备的进液口进入膜分离设备内进行膜分离；

c经步骤b膜分离后的浓液经所述平板扰流式动态膜设备的浓液口进入步骤a所述的进水装置，滤出液经所述滤液出口进入出水装置。