一種動態流膜濃縮裝置製造方法
2023-05-03 15:43:51
一種動態流膜濃縮裝置製造方法
【專利摘要】一種動態流系統的膜過濾裝置，包括缸體、可調轉盤、磁力盤、連杆轉軸、過濾板、進料口、出水口及出料口，所述缸體的上表面設有上凹槽，並且所述缸體的下表面設有下凹槽，所述連杆轉軸設置於所述缸體內部，並由所述上凹槽及所述下凹槽固定並可進行旋轉，所述可調轉盤安裝於連杆轉軸上並可在連杆轉軸上滑動，所述磁力盤安裝於連杆轉軸上且置於可調轉盤上方，所述過濾板設置於缸體的下表面，所述過濾板上方支撐有濾膜。本發明利用可調轉盤的轉動，增加了濃縮液的擾動程度，使微藻不易在膜表面富集，降低膜汙染程度。在轉軸轉動過程中，利用電機磁體帶動缸內磁體轉動，此方法能使內外分隔，並非用軸連接。在提高壓力的同時，不會因軸密封效果差而出現漏液。
【專利說明】一種動態流膜濃縮裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種動態流膜過濾裝置，尤其是一種微藻濃縮的裝置，適用於小球藻或其他微藻濃縮的裝置。
【背景技術】
[0002]膜濃縮是一種高效純化濃縮的技術。它利用有效成分與液體的分子量的不同實現定向的分離，達到濃縮的作用。相對於傳統的加熱濃縮，具有能耗低，常溫下進行，對產品影響小對環境汙染少等優點，已經廣泛應用於飲用水處理、製藥、生物製品、汙水處理等行業。但是，滲透通量的快速衰減限制了超濾技術在大規模工業生產中的應用，而導致通量衰減的根本原因是膜汙染。利用膜技術對微生物收穫濃縮，已日益受到人們的重視，而影響膜分離在大量應用的主要原因之一是膜的汙染問題，提高了微藻收穫的成本。膜汙染會導致膜通量的下降，縮短膜的使用壽命，所以深入了解膜汙染產生的各種原因，研究膜汙染的理論及提高膜通量顯得十分重要，對此人們已進行了大量的研究並已取得許多成果:原料液預處理；改性膜研製；錯流過濾取代終端過濾；旋轉流過濾；反衝技術等。而在微藻過濾濃縮方面起步較晚，但也取得了一些成果。王曉昌等人提出了超濾過程中膜面濾餅層內對流傳輸、反向傳輸和顆粒積累的質量平衡關係出發，建立了描述滲透通量隨時間變化關係的橫向流超濾膜汙染動力學模型。Boksoon Kwon等在處理汙水的過程中，利用氫氧化鈉、次氯酸鈉溶液對膜進行清洗，得出IOOppm的次氯酸鈉溶液清洗效果較理想。為減少膜的汙染，福斯特公司開發了帶負電的改性聚四氟乙烯膜。考慮了橫流速度、膜壓力、濃度、懸浮特性(四種類型)及隨時間變化，以膜通量為指標，得出了超濾膜為較合理的濃縮方式。
[0003]在微藻濃縮過程中，液體流動方式對膜的汙染程度差別較大，現階段主要研究的方式有橫流和動態流。Ambroise Brou等利用轉盤形成動態流來提高膜的利用率，在濃縮過程中，動態流明顯優於橫流方式。但此裝置`體積較小、壓力較低、轉盤離膜距離可調性差等特點。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種動態流膜過濾裝置，以解決現有技術膜過濾裝置膜汙染嚴重的缺陷。
[0005]為實現上述目的，本發明提出一種動態流膜濃縮裝置，包括缸體、可調轉盤、磁力盤、連杆轉軸、過濾板、進料口、出水口及出料口，所述缸體的上表面設有上凹槽，並且所述缸體的下表面設有下凹槽，所述連杆轉軸設置於所述缸體內部，並由所述上凹槽及所述下凹槽固定並可進行旋轉，所述可調轉盤安裝於所述連杆轉軸上並可在所述連杆轉軸上滑動，所述磁力盤安裝於所述連杆轉軸上且置於所述可調轉盤上方，所述過濾板設置於所述缸體的下表面，所述過濾板上方支撐有濾膜。
[0006]其中，所述進料口設置於所述缸體的上表面，所述出料口設置於所述缸體的下表面。[0007]其中，所述缸體上表面與側面成一體，所述缸體的下表面與側面分離，並用螺絲進行固定。
[0008]其中，所述可調轉盤側面有固定螺絲可同所述連杆轉軸進行固定。
[0009]其中，所述濾膜中心開一直徑為2_6mm的孔。
[0010]其中，所述出料口安裝有出料管，所述出料管穿過濾膜同所述過濾板接觸壓實，過濾液由所述濾膜過濾經所述過濾板從所述出料管流出。
[0011]其中，於所述出料口安裝有調節閥，調節壓力及流量，在所述調節閥外安裝有流量計。
[0012]其中，所述缸體側面高度為50_120mm，用高聚物透明材料製成。
[0013]其中，所述可調轉盤直徑為80-100mm，在與膜相對的面由邊長l_3mm的方格組成。
[0014]其中，所述缸體上部對應所述連杆轉軸上端的位置安有磁鐵電機，所述連杆轉軸上端由一片直徑為20-50mm磁鐵組成，與所述磁鐵電機相互吸引，同步轉動。
[0015]本發明的動態流膜過濾裝置適合簡易更換各種膜、調節轉盤距離、調節壓力，能很好的用於動態流膜過濾，摸索膜濃縮條件，建立各種膜汙染模型，為微藻收穫降低成本，實現微藻能源的產業化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為動態流膜過濾裝置剖面圖。
[0017]圖2為動態流膜過濾 裝置立體外觀效果圖。
[0018]圖3為動態流膜過濾裝置立體分解圖。
[0019]其中，附圖標記:
[0020]1:進料管2:磁力盤
[0021]3:膜過濾裝置4:可調轉盤
[0022]5:缸體6:出水管
[0023]7:出料管8:連杆轉軸
[0024]9:過濾板10:濾膜
【具體實施方式】
[0025]本發明提出一種帶有可調轉盤的膜過濾、膜分離裝置，通過可調轉盤的轉動在膜表面形成擾動，增加流動速度。其能調節壓力、簡便更換濾膜、改變轉盤距離，為摸索合理有效的濃縮微藻提供的高效的膜過濾裝置。
[0026]本發明所提出的動態流膜濃縮裝置，包括缸體、可調轉盤、磁力盤、連杆轉軸、過濾板、進料口及出料口，所述缸體的上表面設有上凹槽，並且所述缸體的下表面設有下凹槽，所述連杆轉軸設置於所述缸體內部，並由所述上凹槽及所述下凹槽固定並可進行旋轉，所述可調轉盤安裝於所述連杆轉軸上並可在所述連杆轉軸上滑動，所述磁力盤安裝於所述連杆轉軸上且置於所述可調轉盤上方，所述過濾板設置於所述缸體的下表面，所述過濾板上方支撐有濾膜。該裝置利用可調轉盤的轉動，增加了濃縮液的擾動程度，使微藻不容易在膜表面富集，提高膜的利用率。
[0027]其中，所述缸體上表面與側面成一體，所述缸體的下表面與側面分離，並用螺絲進行固定。所述缸體側面高度為50-120mm，用高聚物透明材料製成，能隨時觀察濃縮過程及膜汙染情況。
[0028]所述進料口設置於所述缸體的上表面，所述出料口設置於所述缸體的下表面。所述出水口安裝有出料管，所述出料管穿過濾膜同所述過濾板接觸壓實，過濾液由所述濾膜過濾經所述過濾板從所述出料管流出。並且，於所述出料口安裝有調節閥，調節壓力及流量，在所述調節閥外安裝有流量計。
[0029]並且，所述可調轉盤側面有固定螺絲可同所述連杆轉軸進行固定。鬆開螺絲，轉盤可以再轉軸上滑動，進而改變轉盤與膜的距離。所述可調轉盤直徑為80-100mm，由聚四氟乙烯材料做成，在與膜相對的面由邊長l_3mm的方格組成，增大了擾動能力。
[0030]其中，所述濾膜中心開一直徑為6mm的孔。濃縮液出料口管穿過膜，並同過濾板壓實，形成密封。
[0031]並且，所述缸體上部對應所述連杆轉軸上端的位置安有磁鐵電機，所述連杆轉軸上端由一片直徑為20-50mm磁鐵組成，與所述磁鐵電機相互吸引，同步轉動。此方法能使內外隔離，並不用軸連接。在提高壓力的同時，不會出現在軸的密封上漏液。
[0032]圖1-3是本發明裝置一種典型實例的結構和功能圖。如圖1-3所示，本發明的動態流膜過濾裝置3包括:進料管1、磁力盤2、膜過濾裝置3、可調轉盤4、缸體5、出水管6、出料管7、連杆轉軸8、過濾板9、濾膜10。
[0033]本發明的動態流膜過濾裝置3的進料管I側上表麵缸體與側麵缸體5成一體，出料口的底盤與側麵缸體5可分離，利用內角螺絲進行固定。連杆轉軸8插入上表面的中間凹槽和濃縮液出料管7處凹槽固定進行旋轉。其中，出料管7在濾膜10上部，較佳地，出料管7上有四個小圓柱支撐出一個圓圈。圓錐形的轉軸嵌入其中。
[0034]轉盤4可在轉軸上滑動，轉盤側面有固定螺絲可同轉軸進行固定。圓形濾膜中心有一個直徑6mm的孔，出料口管穿過濾膜同過濾板接觸壓實。濾膜被過濾板9支撐，過濾液由濾膜過濾經過濾板從分離液出水管6流出。在濃縮液出料口安裝有調節閥，調節壓力及流量。在調節閥外安裝有流量計。
[0035]本發明動態流膜濃縮裝置的操作方法:將培養一定濃度的微藻，利用蠕動泵將藻液由進料管I泵入膜過濾裝置3。調節蠕動泵的轉速，查看進料管I處的壓力。按流量調節出料口閥大小。根據需要，得到理想的濃縮效果。
[0036]本發明適用於錯流超濾和微濾膜的濃縮及水處理。在電機轉速為Or/s時或是在轉盤被卸下的情況下進行膜過濾，形成錯流過濾系統，根據流速、壓力、流體溶度等參數進行。也可對膜的通量進行實時監測。
[0037]本發明適用於動態流超濾和微濾膜的濃縮及水處理。可根據需要，調節流速、轉盤轉速等因素，測定膜通量等參數，研究動態流過濾超膜汙染的問題，推導出一個計算錯流超濾通量的數學模型，並對模型進行驗證。
[0038]具體而言，本發明的膜過濾裝置，其進料管I側上表麵缸體與側麵缸體成一體，出料口的底盤與側麵缸體利用內角螺絲進行固定。連杆轉軸8頂部安裝由直徑80-100cm的磁性圓盤，頂尖設計有三角圓錐，嵌入上表麵缸體中心圓錐凹槽。缸體5上部安有電機，電機前端連接同連杆頂部安裝磁性圓盤大小形狀一樣，同缸內磁性圓盤相互吸引，電機前端連接同連杆頂部安裝的磁性圓盤大小形狀一樣的磁性圓盤，該磁性圓盤與連杆轉軸頂部的磁性圓盤相互吸引，在電機的旋轉過程中帶動缸內轉軸轉動。連杆轉軸被上表面的中間凹槽和濃縮液出料管處凹槽固定進行旋轉。可調轉盤4可在轉軸上滑動，轉盤側面有固定螺絲可同轉軸進行固定。圓形濾膜中心有一個直徑6_的孔，用於出料管穿過，出料管穿過濾膜同過濾板接觸壓實，出料管外裝有閥門，內腔內有一定壓力，水分會一部分從濾膜中過濾。所以起到的是濃縮作用，並非全部過濾水分。濾膜被過濾板支撐，過濾液由濾膜過濾經過濾板從分離液出水管流出。在濃縮液出料口安裝有調節閥，調節壓力及流量。在調節閥外安裝有流量計。
[0039]本發明動態流膜濃縮裝置的操作方法:
[0040]1.將培養濃度為5g/l的小球藻，利用蠕動泵將藻液由進料管泵入膜過濾裝置，壓力0.15-0.2MPa。記錄出水管流速，根據數據得出膜通量的變化。
[0041]2.將培養濃度為5g/l的小球藻，利用蠕動泵將藻液由進料管泵入膜過濾裝置，壓力0.15-0.2MPa。開動轉盤電機，轉速0.5_2r/s，記錄出料管流速，根據數據得出膜通量的變化。按流量調節出料口閥大小。根據需要，得到理想的濃縮效果。
[0042]3.將培養濃度為5g/l的小球藻，利用蠕動泵將藻液由進料管泵入膜過濾裝置，壓力0.15-0.2MPa。開動轉盤電機，轉速0.5_2r/s，每隔IOmin記錄膜增厚數據。
[0043]下面以兩個具體的實例詳細說明本發明的方法
[0044]實例一:
[0045]I)取溼法發酵沼氣的沼液,在5000r/min條件下離心IOmin,取上清液。將上清液在121 °C條件下,滅菌30min。
[0046]2)加入已滅菌的沼液IOOmL加入50L的培養液中，光照比12h: 12h，培養7天。每天定時通入二氧化碳30min。
[0047]3)利用蠕動泵將藻液由進料管泵入膜過濾裝置，調節壓力至0.15-0.2MPa。打開轉盤電機，轉速0.5r/s。記錄出料管流速，根據數據得出膜通量的變化。
[0048]實例二:
[0049]I)取溼法發酵沼氣的沼液,在5000r/min條件下離心IOmin,取上清液。將上清液在121 °C條件下,滅菌30min。
[0050]2)以GBll培養基培養蛋白核小球藻，光照比12h:12h，培養4天。
[0051]3)加入已滅菌的沼液IOOmL加入50L的純培養4天培養液中，光照比12h: 12h，培養7天。每天定時通入二氧化碳30min。
[0052]4)利用蠕動泵將藻液由進料管泵入膜過濾裝置，調節壓力至0.15-0.2MPa。打開轉盤電機，轉速0.5r/s。記錄出料管流速，根據數據得出膜通量的變化。
[0053]本發明的效果:
[0054]本發明的膜過濾裝置利用可調轉盤的轉動，增加了濃縮液的擾動程度，使微藻不易在膜表面富集，降低膜汙染程度，提高膜的利用率。在轉軸轉動過程中，利用電機磁體帶動缸內磁體轉動，此方法能使內外分隔，並非用軸連接。在提高壓力的同時，不會因軸密封效果差而出現漏液。
[0055]本發明克服了現有利用膜裝置來濃縮廢水養殖微藻溶液其成分複雜，汙染膜的因素較多，錯流濃縮時需要形成較大速度 才能防止有機質在膜壁上的沉積的問題。並且克服了現有膜過濾裝置其能耗大且對其他附件要求高、流速低，膜過濾裝置濃縮效率低的問題。同時克服了現有裝置在濃縮過程中膜汙染嚴重，通量下降嚴重、濃縮成本高的等問題。
[0056]當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。`
【權利要求】
1.一種動態流膜濃縮裝置，其特徵在於，包括缸體、可調轉盤、磁力盤、連杆轉軸、過濾板、進料口、出水口及出料口，所述缸體的上表面設有上凹槽，並且所述缸體的下表面設有下凹槽，所述連杆轉軸設置於所述缸體內部，並由所述上凹槽及所述下凹槽固定並可進行旋轉，所述可調轉盤安裝於所述連杆轉軸上並可在所述連杆轉軸上滑動，所述磁力盤安裝於所述連杆轉軸上且置於所述可調轉盤上方，所述過濾板設置於所述缸體的下表面，所述過濾板上方支撐有濾膜。
2.根據權利要求1所述的動態流膜過濾裝置，其特徵在於，所述進料口設置於所述缸體的上表面，所述出料口設置於所述缸體的下表面。
3.根據權利要求1所述的動態流膜過濾裝置，其特徵在於，所述缸體上表面與側面成一體，所述缸體的下表面與側面分離，並用螺絲進行固定。
4.根據權利要求1所述的動態流膜過濾裝置，其特徵在於，所述可調轉盤側面有固定螺絲可同所述連杆轉軸進行固定。
5.根據權利要求1所述的動態流膜過濾裝置，其特徵在於，所述濾膜中心開一直徑為2-6mm的孔。
6.根據權利要求1所述的動態流膜過濾裝置，其特徵在於，所述出料口安裝有出料管，所述出料管穿過濾膜同所述過濾板接觸壓實，過濾液由所述濾膜過濾經所述過濾板從所述出料管流出。
7.根據權利要求1所述的動態流膜過濾裝置，其特徵在於，於所述出料口安裝有調節閥，調節壓力及流量，在所述調節閥外安裝有流量計。
8.根據權利要求1所述的動態流`膜過濾裝置，其特徵在於，所述缸體側面高度為50-120mm，用高聚物透明材料製成。
9.根據權利要求1所述的動態流膜過濾裝置，其特徵在於，所述可調轉盤直徑為80-100mm，在與膜相對的面由邊長l_3mm的方格組成。
10.根據權利要求1所述的動態流膜過濾裝置，其特徵在於，所述缸體上部對應所述連杆轉軸上端的位置安有磁鐵電機，所述連杆轉軸上端由一片直徑為20-50mm磁鐵組成，與所述磁鐵電機相互吸引，同步轉動。
【文檔編號】C12M1/12GK103509717SQ201210212510
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月21日 優先權日:2012年6月21日
【發明者】李樹君, 楊炳南, 徐嘉傑, 曹有福, 趙慶亮, 董雲雷 申請人:中國農業機械化科學研究院