一种双向工作的膜分离方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及膜分离方法和装置。其方法特征在于膜组件每工作一定时间后，利用设计的转换系统，使膜组件中的料液反向流动，使膜分离和清洗工作同时进行，而透过液流向不变。在现有膜分离装置基础上，据本发明专利技术方法相应设计了所述的转换系统，包括反向进液阀、反向出液阀和相应连接管路；反向进液阀的一端管接在泵与进液阀之间管路的任一位置上，另一端管接在出液阀与出液口之间管路的任一位置上；反向出液阀的一端管接在进液阀到进液口之间管路的任一位置上，另一端管接在料液罐内。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及膜分离方法及其装置，具体为可双向工作的中空纤维膜分离方法及其装置，国际专利分类号拟为B01D 63/02或/和B01D 65/02。膜分离技术方法和装置现已被广泛用于化工、医药、食品、饮料、水处理等工业领域中，是现代技术中重要的一种。目前通用的膜(内压式中空纤维膜，以下简称内压膜或膜)分离方法及其装置都是使膜组件的一端进料液，另一端出滤过液，而膜组件的中间开口(C口)出透过液，料液单向流动而进行膜分离工作。在实际工业应用中，膜分离方法及其装置用于某些浓缩目的，如生化发酵液体系浓缩时，都会产生如下问题随着分离体系浓缩倍数的提高，膜污染程度加大，膜分离装置的滤过液通量会降低，也即效率下降，甚至会使浓缩过程无法正常进行。目前的解决方法是延长工作时间，低效运作，以达到所需的浓缩倍数；或者停车，清洗或更换膜组件后，再继续生产。而现有的膜组件或膜装置的清洗方法同样是使清洗液单向流动工作，即一端打入清洗液，另一端流出洗过液，从而使膜的通量增加。这些方法费时、耗料、低效，直接影响正常生产，但人们似已司空见惯，习以为常，并不认为它是膜分离方法及其装置存在着的一个明显缺陷。本专利技术的目的就是针对现有内压膜分离方法及其装置的上述缺陷，提供一种可以双向工作的膜分离方法及其装置，它具有使膜分离工作和清洗工作同时在线进行的优点，同时还具有简便易行、高效低耗的特点。本专利技术的目的是如下实现的本专利技术方法是在膜组件每工作一定时间后，利用设计的转换系统，使膜组件中的原料液反向流动，使膜分离和清洗工作同时进行，而透过液的流动方向不变。根据本专利技术方法相应设计了膜分离装置。它是在现有内压膜分离装置，包括膜组件、阀、压力表、泵和料液罐等构件基础上，设计增加了所述的转换系统，包括反向进液阀、反向出液阀和相应的连接管路；将所述的反向进液阀的一端管接(用管路连接，下同)在泵与进液阀之间管路的任一位置上，另一端管接在出液阀与出液口之间管路的任一位置上；将所述的反向出液阀的一端管接在进液阀到进液口之间管路的任一位置上。另一端管接在料液罐内。当因前述原因出现膜组件的过滤效率降低，进而膜分离装置的滤过液通量也降低，需要清洗膜组件时(即膜组件工作一定时间后)，本专利技术方法和装置并不需要现有膜分离装置所需要的清洗膜组件程序，而是利用所述的转换系统，使膜组件的工作方向或原料液(简称料液)的流动方向相反，即可继续正常工作。具体说是(参见图2)，先打开反向进液阀6和反向出液阀8，然后关闭进液阀7和出液阀5，就可以使膜组件得到清洗，同时又可使膜组件逆向或者说反向继续膜分离工作。当过滤原液的流向处于下进上出(即正向)方式时，膜组件中下半段中空纤维膜处于过滤工作状态，上半段中空纤维膜由于近于无压差而处于等压清洗状态；换向后(即反向工作方式)，刚清洗完的上半段中空纤维膜进入了工作状态，刚工作完的下半段中空纤维膜则进入了等压清洗状态。所以，同一支中空纤维膜组件始终同时处于高效的工作与清洗状态。如此正反交替运作，使所述的膜分离装置可以在线长时间连续地正常工作，从而实现本专利技术双向利用膜组件，并在线连续工作，既简便易行，又高效低耗的专利技术目的。本专利技术方法是在现有内压膜分离装置的基础上，仅增加了一套转换系统，即简单的两个阀门(如图2所示的反向进液阀6和反向出液阀8)及适当的连接管路，在不停车的情况下，利用所述的转换系统(如上所述通过开关相应的阀门)，就可以有效地清洗膜组件，同时还可以实现膜组件的正向(定义原有的工作方向为正向)和反向(定义新增加的工作方向为反向)的双向在线连续分离和清洗工作，因而明显具有结构简单、使用方便、效率提高(参见后述的具体实施例)、消耗降低等诸多优点。下面结合实施例及其附图进一步详述本专利技术附图说明图1为本专利技术方法膜分离装置或膜组件工作原理的示意图；图中，A、B为膜组件原液进出口，C为滤出液出口，14为原料液流向转换机构。图2为适用本专利技术方法的一种内压膜分离装置实施例的结构示意图；原料液正向流动时，阀门6、8关闭，阀门7为原液进口阀，阀门5为原液出口阀；原液反向流动时，打开原液反向进口阀6和反向出口阀8，关闭进液阀7和出液阀5。图3为适用本专利技术方法的一种带通入空气装置的内压膜分离装置实施例的结构示意图；图4为适用本专利技术方法的一种带回流装置的内压膜分离装置实施例的结构示意图；图5为适用本专利技术方法的一种带反冲洗装置的内压膜分离装置实施例的结构示意图；图6为适用本专利技术方法的一种同时带有通入空气装置和回流装置的内压膜分离装置实施例的结构示意图；图7为适用本专利技术方法的一种同时带有通入空气装置和反冲洗装置的内压膜分离装置实施例的结构示意图；图8为适用本专利技术方法的一种同时带有回流装置和反冲洗装置的内压膜分离装置实施例的结构示意图；图9为适用本专利技术方法的一种同时带有通入空气装置、回流装置和反冲洗装置的内压膜分离装置实施例的结构示意图。本专利技术方法是基于下述的研究设计的(参见图2)现有的膜分离装置工作时，料液是由泵10从膜组件1的A端(或某一端)打入内压中空纤维膜(以下简称膜)内，滤过液由膜组件1的B端流出。因A端(料液进入端)区域的加压力较大，必将造成膜两侧或膜内外的压差较高，从而使A端区域的膜处于积极工作状态。由于料液在膜内流动阻力造成的压力损失，会使远离A端(即逐渐靠近B端)的膜两侧的压差逐渐或梯度减小，甚至为0，所以，远离A端或逐渐靠近B端的膜实际上不是处于工作状态，而是处于微压或等压冲洗状态。简单说就是。A端区域的膜处于工作状态，B端区域的膜实际是处于冲洗状态。由于现有的膜分离方法料液总是由泵10从膜组件1的A端打入膜内，滤过液由膜组件1的B端流出，即单向流动或单向工作，所以，当膜装置工作一定时间后，处于工作状态膜的A端区域逐渐缩小，并且工作质量也逐渐下降，以至整个膜或膜组件丧失膜分离工作能力时，必须停车，清洗膜组件，才能恢复正常工作。据此可以想到，既然现在膜组件的实际工作过程是膜组件的A端区域的膜处于工作状态，B端区域的膜处于冲洗状态，那么，为什么不可以在膜装置工作一定时间后，由已冲洗过或处于冲洗状态的B端区域的膜来接替A端区域的膜继续膜分离工作，而让A端区域的膜由工作状态转换为冲冼状态，以恢复其原有的膜分离能力，进而实现不停车就可高效连续生产呢！研究和实验都表明，答案是肯定的，即采用本专利技术的可以双向工作的膜分离方法及其装置。本专利技术方法是如下设计(参见图1)设计一套膜组件工作料液流向转换系统(简称转换系统)14，在膜组件每工作一定时间后，利用设计的转换系统14，使膜组件中的原料液反向流动，即使料液(图1中的实线箭头表示其流向)由A端进入膜组件，滤过液(图1中的圆点线箭头表示其流向)从B端流出膜组件的正流向(箭头向上)工作状态，转换为料液由B端进入膜组件，滤过液从A端流出膜组件的反流向(箭头向下)工作状态；并使膜分离和清洗工作同时进行，即正流向时，A端区域的膜处于工作状态，B端区域的膜处于冲洗状态；反流向时，B端区域的膜处于工作状态，A端区域的膜处于冲洗状态。而不论正流向，还是反流向，滤过液(图1中的点划线箭头表示其流向)的流动方向均保持不变，从膜组件的C口流出。膜A、B端的如此交替换位工作，便可简便地实现不停车情况下，高效地同时进行膜分离和清洗工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内压膜分离方法，其特征在于膜组件（１）每工作一定时间后，利用转换系统（１４）使膜组件（１）中的原料液反向流动，使膜分离和清洗工作同时进行，而滤过液的流动方向不变。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕晓龙，
申请(专利权)人：天津膜天膜工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]