超濾膜的實驗測試及產水裝置的製作方法
2023-10-11 10:25:34
專利名稱：超濾膜的實驗測試及產水裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及水處理領域，尤其是超濾膜。
背景技術：
我國水資源總量為2. 81萬億立方米，居世界第六位，但人均水資源量僅為世界平均數的四分之一，又是世界二十一個貧水國之一。但另一方面地表水水質的汙染情況日益嚴重。根據統計和預測，我國用水量將呈現越來越大，用水缺口越來越大的趨勢。因此，如何將有限的水變成達到國家飲用水標準的健康水是目前急需解決的問題。近年來，超濾技術作為第三代水處理技術的核心得到快速發展，但我國幅員遼闊，各地區水源水質不盡相同，即便是同一水源在不同處理條件下，對膜的過濾性能影響也千差萬別，對膜的過濾性能的評價需要快速的測定方法，針對不同的膜組件形式(中空纖維膜和平板膜)，更需要有簡便易行的測定方法。與此同時不同水質對膜過濾性能的影響的判定也需要適合的測試儀器和方法進行表徵。目前，對平板超濾膜的測定方法有採用超濾杯的正壓過濾方法，但該方法需要較高的壓力作為動力，對儀器的耐壓性能要求較高，同時由於不具備膜的清洗功能，因此對單張膜的測定無法連續進行；對膜表面的剪切力也只能定性計量。對中空纖維超濾膜的測定方法，尚無定型的儀器或設備。
發明內容
為了克服已有超濾膜的測試技術的使用不方便、成本高、測量可靠性較差、實用性差的不足，本發明提供一種使用方便、成本較低、測量可靠性良好、實用性強的超濾膜的實驗測試及產水裝置。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種超濾膜的實驗測試及產水裝置，包括原水箱和產水箱，所述實驗測試及產水裝置還包括測試裝置主體，所述測試裝置主體設有進水口、第一出水口、第二出水口、進氣孔和反衝洗排水口，所述原水箱通過進水管與進水口連通，所述第一出水口位於所述測試裝置主體內腔的底板上，所述底板設有用以放置平板膜的測試工位，所述第二出水口位於測試裝置主體的側邊或頂部，所述第二出水口與用以安裝中空纖維膜的膜組件接口連接， 所述進氣孔與空氣泵連通，所述反衝洗排水口與排水管連通；所述第一出水口和第二出水口與匯流管連通，所述匯流管上安裝產水泵，所述產水泵連接產水管，所述產水管與所述產水箱連通。進一步，所述測試工位包括網格支撐層和膜片固定裝置，所述底板上安裝網格支撐層，所述網格支撐層上布置用以固定平板膜的膜片固定裝置。當然，也可以採用其它結構形式。所述匯流管與產水管之間連接第一支管和第二支管，所述第一支管與匯流管的連接處位於所述第二支管與匯流管的連接處與產水泵之間，所述第二支管與產水管的連接處位於所述第一支管與產水管的連接處與產水泵之間，第一支管、第二支管、所述第一支管與匯流管的連接處與所述第二支管與匯流管的連接處之間、所述第二支管與產水管的連接處與所述第一支管與產水管的連接處之間均安裝受控電磁閥。該結構為反衝洗提供了便利條件，通過控制受控電磁閥的開關，在水泵同方向運行的條件下(水泵不需要正反轉運行)， 實現測試水路和反衝洗水路；對於沒有第一支管和第二支管的情況，則要求原水泵為可正反轉運行的水泵。更進一步，所述原水箱與進水口之間的管路上設置第一電磁閥，所述第一出水口與匯流管之間的管路上設置第二電磁閥，所述膜組件接口與匯流管之間的管路上設置第三電磁閥，所述空氣泵與進氣口之間的管路上設置第四電磁閥，所述排水管上設置第五電磁閥。所述實驗測試及產水裝置還包括攪拌裝置，所述攪拌裝置位於所述測試裝置主體內，也可以移出至測試裝置主體外部。所述測試裝置主體的內腔上端安裝液位控制器。所述實驗測試及產水裝置還包括可移動反向網格支撐裝置，所述可移動反向網格支撐裝置可置於測試裝置主體內，也可移出測試裝置主體外。所述的可移動反向網格支撐裝置在平板膜測試反洗過程中移至測試裝置主體內並緊壓在平板膜上，以配合反洗的完成。本發明的有益效果主要表現在本發明裝置可以通過相同膜材質測定不同原水的過濾性質，或者是通過相同原水條件測定膜的濾過性能。而且目前廣為使用的平板超濾膜和中空纖維膜均可以用於本實驗裝置。尤為重要是通過機械攪拌裝置或空氣攪拌提供的速度梯度的變化可有效的減緩物理膜汙染的發生過程，並配以可控的反洗措施，可以多次往複測定膜的理化性質，既提高膜的利用效率，更可以完成對同一膜的多次測定，避免偶然性的發生，從而對膜的性質進行客觀的評價。作為小型產水裝置使用方便、佔地面積小、造價較低、維護較方便、相對經濟實用型、自動化和手動化兩種控制的兩用飲用水淨化設備。
圖1是一種超濾膜的實驗測試及產水裝置。圖2是另一種超濾膜的實驗測試及產水裝置。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。參照圖1和圖2，一種超濾膜的實驗測試及產水裝置，包括原水箱1和產水箱11， 所述實驗測試及產水裝置還包括測試裝置主體23，所述測試裝置主體23設有進水口、第一出水口、第二出水口、進氣孔和反衝洗排水口，所述原水箱1通過進水管與進水口連通，所述第一出水口位於所述測試裝置主體內腔的底板15上，所述底板15設有用以放置平板膜的測試工位，所述第二出水口位於測試裝置主體的側邊或頂部，所述第二出水口與用以安裝中空纖維膜的膜組件接口 5連接，所述進氣孔與空氣泵17連通，所述反衝洗排水口與排水管連通；所述第一出水口和第二出水口與匯流管連通，所述匯流管上安裝產水泵6，所述產水泵6連接產水管，所述產水管與所述產水箱11連通。
所述測試工位包括網格支撐層14和膜片固定裝置12，所述底板15上安裝網格支撐層14，所述網格支撐層14上布置用以固定平板膜13的膜片固定裝置12。當然，也可以採用其它結構形式。所述匯流管與產水管之間連接第一支管和第二支管，所述第一支管與匯流管的連接處位於所述第二支管與匯流管的連接處與產水泵之間，所述第二支管與產水管的連接處位於所述第一支管與產水管的連接處與產水泵之間，第一支管、第二支管、所述第一支管與匯流管的連接處與所述第二支管與匯流管的連接處之間、所述第二支管與產水管的連接處與所述第一支管與產水管的連接處之間均安裝受控電磁閥7、10、9、8。該結構為反衝洗提供了便利條件，通過控制受控電磁閥的開關，在水泵同方向運行的條件下(水泵不需要正反轉運行)，實現測試水路和反衝洗水路；對於沒有第一支管和第二支管的情況，則要求原水泵為可正反轉運行的水泵。所述原水箱與進水口之間的管路上設置第一電磁閥2，所述第一出水口與匯流管之間的管路上設置第二電磁閥21，所述膜組件接口與匯流管之間的管路上設置第三電磁閥 22，所述空氣泵與進氣口之間的管路上設置第四電磁閥16，所述排水管上設置第五電磁閥 18。所述實驗測試及產水裝置還包括攪拌裝置3，所述攪拌裝置3位於所述測試裝置主體23內，並可適時移出測試裝置主體23外。所述測試裝置主體23的內腔上端安裝液位控制器19。所述實驗測試及產水裝置還包括可移動反向網格支撐裝置4，所述可移動反向網格支撐裝置4可置於測試裝置主體23內，也可移出產水裝置主體23外。所述的可移動反向網格支撐裝置在平板膜測試反洗過程中移至測試裝置主體內並緊壓在平板膜上，以配合反洗的完成。所述匯流管上安裝壓力表或真空表20。當採用中空纖維膜時，工作狀態為過濾時，第一電磁閥2開啟，原水箱中的水進入測試裝置主體23。第五電磁閥18和第二電磁閥21關閉，第三電磁閥22開啟。原水在產水泵6的作用下經過中空纖維膜膜濾後，進入產水箱。當產水管路採用圖1時，濾後水可直接進入產水箱11 ；當產水管路採用圖2時，受控電磁閥7、10關閉，受控電磁閥8、9開啟， 濾後水進入產水箱11。過濾的同時通過空氣泵向裝置內充氣以形成一定的攪拌強度，從而減緩超濾膜表面膜物理汙染的進程(攪拌槳和可移動網格反向支撐裝置通過移動裝置移至測試裝置主體23外部)。反衝洗時，當產水管路採用圖1時，第二電磁閥21、第四電磁閥 16和第一電磁閥2關閉，第三電磁閥22、第五電磁閥18開啟，濾後水從產水箱經過膜從第五電磁閥18所在管路排除；當產水管路採用管路圖2時，第二電磁閥21、第四電磁閥16、第一電磁閥2、受控電磁閥8、9關閉，第三電磁閥22、受控電磁閥閥7、10開啟，濾後水由產水箱通過水泵對膜進行反向清洗，反衝洗水經過膜從第五電磁閥18所在管路排除。當採用平板膜時，工作狀態為過濾時，平板膜安裝在裝置底部的組合膜組件內。 原水箱中的水經過第一電磁閥2，進入測試裝置主體23。第五電磁閥閥18和第三電磁閥22 關閉，第一電磁閥2和第二電磁閥21開啟，原水在產水泵的作用下經過平板膜膜濾後，進入產水箱(11)。當產水管路採用圖1時，濾後水可直接進入產水箱；當產水管路採用圖2時， 受控電磁閥7、10關閉，受控電磁閥8、9開啟，濾後水進入產水箱。過濾的同時通過空氣泵向裝置內充氣以形成一定的攪拌強度，從而減緩超濾膜表面膜物理汙染的進程(攪拌槳和可移動網格反向支撐裝置通過移動裝置移至測試裝置主體23外部)。過濾時也可以關閉空氣系統，通過調整攪拌槳轉速以提供過濾器內的攪拌強度(可移動網格反向支撐裝置通過移動裝置移至測試裝置主體23外部)。反衝洗時，可移動網格反向支撐裝置通過移動裝置移至測試裝置主體23內部，並緊壓在平板膜13之上。當產水管路採用圖1時，第三電磁閥 22、第四電磁閥16和第一電磁閥2關閉，第二電磁閥21、第五電磁閥18開啟，濾後水從產水箱經過平板膜和網格反向支撐裝置後從第五電磁閥18所在管路排除；當產水管路採用圖2 時，第三電磁閥22、第四電磁閥16、第一電磁閥2、受控電磁閥8、9關閉，第二電磁閥21、受控電磁閥7、10開啟，濾後水由產水箱通過水泵對膜進行反向清洗，反衝洗水經過平板膜和網格反向支撐裝置後從第五電磁閥18所在管路排除。本實施例的裝置對目前通用的平板膜和中空纖維膜均適用，極大地提高了的裝置的實用性和利用率。本實施例中，當低壓過濾時，可以通過壓力表或真空表20的數值觀察過膜壓差的變化，確定超濾膜的工況，同時作為自動控制的控制參數。壓力表或真空表的數值以及流量計的數值可以傳至中央控制單元，從而控制各閥門的啟閉或開啟度以及水泵的啟閉。過濾時既可以採用充氣保證過濾器內的攪拌強度，也可以通過調整攪拌槳轉速以提供過濾器內的攪拌強度，從而減緩膜物理汙染的發生，配合以有效的反衝洗系統，將會延長提高膜的使用壽命。平板膜13安置在過濾裝置底部特製膜組件中，平板膜上下分別採用可移動和固定的網狀支撐材料保護，既可承受過濾時泵的抽吸，也可以承受泵的壓力反洗水。同時本實施例還可通過設置集中控制箱來對整個水處理裝置進行集中控制，集中控制箱中設置了手動控制和自動控制兩種操作方式，更加方便了操作者對裝置的操作，使裝置操作起來更加靈活。本實施例的定期和根據過膜壓差變化控制的反衝裝置可延長超濾膜的使用壽命， 既降低了膜的使用成本，更有助於實驗中對膜的評價和不同水質對膜濾性能影響分析。本實施例裝置可以作為小型飲用水產生裝置，同時更是實驗中的膜性能和水質對膜濾性能影響的實驗評價裝置。
權利要求
1.一種超濾膜的實驗測試及產水裝置，包括原水箱和產水箱，其特徵在於所述實驗測試及產水裝置還包括測試裝置主體，所述測試裝置主體設有進水口、第一出水口、第二出水口、進氣孔和反衝洗排水口，所述原水箱通過進水管與進水口連通，所述第一出水口位於所述測試裝置主體內腔的底板上，所述底板設有用以放置平板膜的測試工位，所述第二出水口位於測試裝置主體的側邊或頂部，所述第二出水口與用以安裝中空纖維膜的膜組件接口連接，所述進氣孔與空氣泵連通，所述反衝洗排水口與排水管連通；所述第一出水口和第二出水口與匯流管連通，所述匯流管上安裝產水泵，所述產水泵連接產水管，所述產水管與所述產水箱連通。
2.如權利要求1所述的超濾膜的實驗測試及產水裝置，其特徵在於所述測試工位包括網格支撐層和膜片固定裝置，所述底板上安裝網格支撐層，所述網格支撐層上布置用以固定平板膜的膜片固定裝置。
3.如權利要求1或2所述的超濾膜的實驗測試及產水裝置，其特徵在於所述匯流管與產水管之間連接第一支管和第二支管，所述第一支管與匯流管的連接處位於所述第二支管與匯流管的連接處與產水泵之間，所述第二支管與產水管的連接處位於所述第一支管與產水管的連接處與產水泵之間，第一支管、第二支管、所述第一支管與匯流管的連接處與所述第二支管與匯流管的連接處之間、所述第二支管與產水管的連接處與所述第一支管與產水管的連接處之間均安裝受控電磁閥。
4.如權利要求1或2所述的超濾膜的實驗測試及產水裝置，其特徵在於所述原水箱與進水口之間的管路上設置第一電磁閥，所述第一出水口與匯流管之間的管路上設置第二電磁閥，所述膜組件接口與匯流管之間的管路上設置第四電磁閥，所述空氣泵與進氣口之間的管路上設置第五電磁閥，所述排水管上設置第六電磁閥。
5.如權利要求1或2所述的超濾膜的實驗測試及產水裝置，其特徵在於所述實驗測試及產水裝置還包括攪拌裝置，所述攪拌裝置位於所述測試裝置主體內部或外側。
6.如權利要求5所述的超濾膜的實驗測試及產水裝置，其特徵在於所述測試裝置主體的內腔上端安裝液位控制器。
7.如權利要求1所述的超濾膜的實驗測試及產水裝置，其特徵在於所述實驗測試及產水裝置還包括可移動反向網格支撐裝置，所述可移動反向網格支撐裝置放置在所述測試裝置主體內部或外側。
全文摘要
一種超濾膜的實驗測試及產水裝置，包括原水箱和產水箱，實驗測試及產水裝置還包括測試裝置主體，測試裝置主體設有進水口、第一出水口、第二出水口、進氣孔和反衝洗排水口，原水箱通過進水管與進水口連通，第一出水口位於測試裝置主體內腔的底板上，底板設有用以放置平板膜的測試工位，第二出水口位於測試裝置主體的側邊或頂部，第二出水口與用以安裝中空纖維膜的膜組件接口連接，進氣孔與空氣泵連通，反衝洗排水口與排水管連通；第一出水口和第二出水口與匯流管連通，匯流管上安裝產水泵，產水泵連接產水管，產水管與產水箱連通。所發明裝置可以作為小型飲用水產生裝置，同時更是實驗中的膜性能和水質對膜濾性能影響的實驗評價裝置。
文檔編號B01D61/20GK102179181SQ20111007068
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者劉宏遠, 張燕 申請人:浙江大學, 浙江工業大學