一种纳滤膜连续过滤系统的制作方法

本实用新型是一种纳滤膜连续过滤系统，具体涉及粘胶纤维生产过程中碱液回收用的膜连续过滤技术，属于化工技术的膜过滤领域。

背景技术：

粘胶纤维，是粘纤的全称，它又分为粘胶长丝和粘胶短纤。粘纤是以棉或其它天然纤维为原料生产的纤维素纤维。其含湿率最符合人体皮肤的生理要求，具有光滑凉爽、透气、抗静电、染色绚丽等特性。粘胶纤维生产中，会产生大量含有半纤维杂质的烧碱溶液，烧碱作为重要的大宗原材料，需要进行烧碱回收，当前行业主流的回收技术是采用纳滤膜浓缩过滤工艺。

2000年以来，我司以及行业内一致沿用单级纳滤膜浓缩工艺，回收效率低。工艺采用间歇循环式膜工艺，如现有专利文献CN104311704A（以粘胶纤维压榨碱液为原料提取半纤的膜过滤工艺，2015-01-28）等。由于受膜设备对半纤维浓度的限制，为了更大化的回收碱，浓缩前须加水稀释高碱废水，以降低半纤维浓度，降低膜设备的污染堵塞，由此半纤维浓度提升不高，碱液回收率低，造成污染严重。图1为传统循环式膜工艺的流程示意图，如图1所示，循环式过滤工艺中，膜浓液即过程截留的浓缩液循环返回中转罐，截留物不能及时排除系统，直到达到浓缩要求后才能排除系统，膜截留的杂质即在系统膜内累积污染，使纳滤膜设备不能耐受较高浓度的半纤维而出现碱液回收率的下降，除此之外，影响传统循环式膜工艺回收效率低的因素还有：

1）传统膜浓缩工艺主要采用循环式工艺，过程为间歇式运行，每批料浓缩一段时间后才能达到浓缩要求，效率低，连续性差；

2）选择的膜元件抗污染能力低，不能耐受较高浓度的半纤维聚合物的污染，膜通量小，清洗频繁；

3）循环式运行工艺为大流量循环，动能损失大，电耗高；

4）循环间歇式膜工艺造成膜清洗频繁， 每批次生产完毕需清洗一次， 设备运行效率低。

技术实现要素：

为解决传统间歇式循环膜工艺带来的浓缩效率低、能耗高、连续性差等缺陷，本实用新型提出了一种纳滤膜连续过滤系统，采用多级过滤单元串联的方式对粘纤生产中的碱液进行过滤，使碱液通过过滤单元后得到的膜浓液继续进入下一级过滤单元过滤，保证了系统中每一级膜承担相同半纤浓度负荷，不仅能使通量稳定，还能降低清洗频率，具有提高过滤效率的优点。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种纳滤膜连续过滤系统，包括至少两级串联的过滤单元，所述过滤单元包括依次连接的循环桶和纳滤膜过滤设备，上级过滤单元的纳滤膜过滤设备连接下级过滤单元的循环桶，所述首级过滤单元的循环桶连接碱液进料管，所述末级过滤单元的纳滤膜过滤设备上设浓缩液排液管，每级过滤单元的纳滤膜过滤设备的净液出口均连通系统回收管。

粘纤系统碱液来自于离交液、糖化液、提取液、发酵液等，起始杂质含量通常为5%左右，在实际工艺过程中，通过泵由碱液进料管统一输送至首级过滤单元的循环桶，在首级过滤单元内经纳滤膜过滤设备过滤后，得到杂质含量约为15%的膜浓缩液和透析液，杂质含量约为15%的膜浓缩液再次送入二级过滤单元的循环桶，在二级过滤单元内经纳滤膜过滤后，得到杂质含量约为18%的膜浓缩液和透析液，依次类推，通过多级过滤单元的串联，实现粘纤系统碱液的过滤，保证了系统中每一级膜承担相同半纤浓度负荷，解决了传统循环过滤工艺对单一过滤单元循环使用而造成的负荷过大的情况，具有通量稳定，功率效果高，纳滤膜清洗频率短、使用寿命长等优势。

进一步的，所述每级过滤单元的循环桶和纳滤膜过滤设备之间设送料泵。

所述每级过滤单元内设循环管，循环管的一端连接纳滤膜过滤设备，另一端连接循环桶，在连接上级过滤单元纳滤膜过滤设备与下级过滤单元循环桶的管道上，设有配合上级过滤单元循环管使用的调节阀。

所述碱液进料管上设调节阀，每级过滤单元的循环桶上均设有与该循环桶上调节阀连锁的液位计。

所述连接净液出口与系统回收管的管道上，设有配合末级过滤单元循环管使用的流量计和浓缩液出口调节阀。

所述与首级过滤单元串联的过滤单元的循环桶上设除盐水进水管。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型采用过滤单元依次串联的方式，使粘纤系统碱液在串联的过滤单元中完成逐级过滤，保证了在该工作模式下，首级的过滤单元中直接进入浓废液（即粘纤系统碱液），能实现高浓度碱液的回收。

（2）本实用新型采用多级过滤单元连续过滤的方法替代传统的循环式浓缩工艺，保证了系统中每一过滤单元获得的膜浓缩液均能达到浓缩倍数的要求，浓缩终点的浓缩液不断从系统中排除，节流的杂质不断的外排，而不在纳滤膜过滤设备内部堆积污染，保证了膜设备内部的相对清洁，从而保证过滤通量，减少清洗频率，提高了膜的工作效率。

（3）本实用新型采用连续、逐级过滤的方式，避免使用大流量的循环式运行工艺，能有效的降低系统能耗，控制系统运行成本。

（4）本实用新型可在现有循环式浓缩设备上改造获得，改造成本低，现有循环式浓缩工艺多采用多个独立过滤单元单一循环进行过滤，在此基础上，只需将原独立的过滤单元通过管道连接布置后即可获得逐级串联的过滤单元，有利于工艺成本的控制。

（5）本实用新型采用多级过滤单元串联的方式，使碱液通过过滤单元后得到的膜浓液继续进入下一级过滤单元过滤，保证了系统中每一级膜承担相同半纤浓度负荷，通量稳定，过滤效率提高。

附图说明

图1为传统循环式膜工艺的流程示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

其中，1—循环桶，2—纳滤膜过滤设备，3—碱液进料管，4—浓缩液排液管，5—系统回收管，6—送料泵，7—循环管，8—调节阀，9—液位计，10—流量计，11—浓缩液出口调节阀，12—除盐水进水管。

具体实施方式

下面将本实用新型的实用新型目的、技术方案和有益效果作进一步详细的说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对所要求的本实用新型提供进一步的说明，除非另有说明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

现有粘胶纤维生产中，来自生产系统的废碱液通常采用循环（阶段）式浓缩工艺进行处理，如图1所示，其具体实施方式是，设置多个循环桶1，将来自生产系统的废碱液分别供入循环桶1，每一循环桶1上，同时根据浓度工艺补充一定量的除盐水，调配好后，启动膜供料泵，膜开始循环浓缩，透过纳滤膜的无杂质液体收集，相对高浓度杂质循环回到循环桶1中，如此循环，指导循环桶1中杂质浓度达到纳滤膜无法承受时，停止过滤，将循环桶1中的高浓度浓缩液排放，清洗膜系统，开始下一轮循环，该工艺清洗膜设备频繁，效率低，由于一个生产周期，纳滤膜必须承受最高浓度废液，对膜污染严重，透过液量衰减迅速，效率低。为改进上述工艺缺陷，本实用新型提出了一种纳滤膜连续过滤系统，采用多级过滤单元串联的方式对粘纤生产中的废碱液进行过滤，使废碱液通过过滤单元后得到的膜浓液继续进入下一级过滤单元过滤，保证了系统中每一级膜承担相同半纤浓度负荷，不仅能使通量稳定，还能降低清洗频率，具有提高过滤效率的优点。

以下是对本实用新型技术方案的进一步描述：

设置至少两级串联的过滤单元，每级过滤单元内均设有循环桶1和纳滤膜过滤设备2，其连接关系如下：每级过滤单元内，循环桶1和纳滤膜过滤设备2依次连接，上级过滤单元的纳滤膜过滤设备2连接下级过滤单元的循环桶1，首级过滤单元的循环桶1连接碱液进料管3，末级过滤单元的纳滤膜过滤设备2上设浓缩液排液管4，每级过滤单元的纳滤膜过滤设备2的净液出口均连通系统回收管5。每级过滤单元的循环桶1和纳滤膜过滤设备2之间设送料泵6，同时，在与首级过滤单元串联的过滤单元的循环桶1上还设有除盐水进水管12，在过滤过程中，可根据浓度工艺向循环桶1内补充一定量的除盐水。

为方便连续过滤系统对废碱液的浓缩倍数的工艺调节，本实用新型在每级过滤单元内还设有循环管7，循环管7的一端连接纳滤膜过滤设备2，另一端连接循环桶1，在连接上级过滤单元纳滤膜过滤设备2与下级过滤单元循环桶1的管道上，设有配合上级过滤单元循环管7使用的调节阀8。同时，碱液进料管3上设调节阀8，每级过滤单元的循环桶1上均设有与该循环桶1上调节阀8连锁的液位计9；连接净液出口与系统回收管5的管道上，设有配合末级过滤单元循环管7使用的流量计11和浓缩液出口调节阀11。

工艺调控：通过调节流量计11和浓缩液出口调节阀11参数设置，可以调节浓缩工艺倍数，整个系统通过液位逆向控制系统进污碱量，即自动调节产量，由于多个过滤单元承担的碱液杂质浓度相对稳定，没有迅速提高，使得每一级过滤单元的污染程度相对稳定，透过纳滤膜的净液流量在相对长时间范围内能够维持，从而减少了连续过滤系统的清洗频次，膜系统效率远远由于循环（间歇）过滤模式。

下面以一个典型实施例来列举说明本发明的具体实施方式，当然，本发明的保护范围并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图2所示的一种纳滤膜连续过滤系统，包括三级依次串联的过滤单元，每级过滤单元内设有依次连接的循环桶1和纳滤膜过滤设备2、循环桶1和纳滤膜过滤设备2之间设碱液泵，与一级过滤单元串联的二级过滤单元、三级过滤单元的循环桶1上均设除盐水进水管12。

生产系统废碱液通过碱液排污管送入一级循环桶1，碱液排污管上的调节阀8控制进碱量，到达设定液位时，调节阀8关小，启动一级纳滤膜过滤设备2，开始过滤，透过液由净液出口送至系统回收管5回收，浓缩液部分进入二级循环桶1，同样的，二级循环桶1的调节阀8与桶液位自控，保证均匀供料，超过部分循环回到一级循环桶1，二级循环桶1液位达到指定值，启动二级膜过滤设备，依次类推，启动第三级过滤单元，第三级过滤出口浓缩液基本达到纳滤膜承受高限，通过浓缩液出口调节阀11逐步排放到浓缩液排液管4（即浓液系统），较少部分回流到三级循环桶1。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。