专利名称：中空纤维膜分离装置及其运行方法
技术领域：
本发明涉及一种膜分离技术，尤其涉及一种外压中空纤维膜分离装置及其运行方法。
申请人已经就膜清洗技术申请了多件专利，其中一件是“外压中空纤维膜分离装置及其使用方法”(公开号为CN1333080A)。该项申请主要在膜组件的结构和水流线路设计方面作了重要改进，很好地解决了膜的在线高效清洗问题。但它仍存在着不足该膜装置中膜组件的外部管路设计尚不完善。另外一件是“中空纤维膜分离装置及其使用方法”(CN1347752A)。该项申请主要对膜装置中膜组件的外部管路设计进行了完善，设计了化学清洗回路和双反洗回路。但是上述管路设计主要用于水处理，不能用于茶汁、果汁、中药、发酵液等。因为处理茶汁、果汁、中药、发酵液等应尽可能提高被处理液体中有用物的回收率，因此膜表面的浓缩物不能排放，同时，也不能用水反洗，否则会导致原液被稀释。因此必须对中空纤维膜分离装置及其运行方法作进一步的改进。
本发明提供一种中空纤维膜分离装置，包括膜组件、控制阀、压力表、泵、空气压缩机、过滤槽以及连接管路等部件，其特征在于，还包括液体进口管路，管接于循环过滤槽与膜组件9之间，管路上设置有工作泵12和膜组件进口调压阀1、1′；液体出口管路，管接于膜组件9的上端出口15，其上设置有阀门3和液体流量计19；工作流路，管接于上述液体出口管路的末端，用于供应清液；循环回流流路，管接于膜组件9的上侧出口16和循环过滤槽之间；压缩空气供应管路，管接于膜组件的下端18，用于清洗时供应压缩空气；化学清洗回流流路，管接于上述液体出口管路末端和循环过滤槽之间；旁路管路，管接于循环过滤槽和液体进口管路末端之间，用于使泵在膜分离装置运转过程中连续工作，旁路上设置有调压阀6、6′；原液补充管路，该管路上设置有调压阀11，上述原液补充管路与上述液体进口管路的设置有膜组件进口调压阀1，1′的管路部分并联，并与上述旁路串联，通过调节设置于上述原液补充管路上的上述控制阀11的开度和设置于上述旁路上的上述控制阀6的开度，控制在对膜进行清洗时膜组件中的水量。
本发明还提供一种中空纤维膜分离装置的运行方法，其特征在于包括如下步骤工作状态半开旁路管路和原液补充管路上的调节阀门6、11，调节液体进口管路和循环回流流路上的阀门1、2，使得工作压力为P1进口0.04~0.09MPa、出口压力P2 0.02~0.07MPa，工作时间10～30分钟；第一清洗状态关闭液体进口管路和液体出口管路，打开循环回流流路和旁路管路，调节旁路管路和原液补充管路上的调节阀门6、11使膜组件中保持有水，气体流量计读数为每支膜组件3~6Nm3/h，清洗时间20～100秒；
第二清洗状态关闭压缩空气，打开液体进口管路，关闭旁路管路，冲洗时间2～20秒；打开液体出口管路上的自动阀3，回到工作状态；化学清洗在循环水槽中加入化学试剂，关闭工作流路，打开化学清洗回流流路，设定工作时间为40～60min，其余同工作状态，在低压大回流，低滤过通量下运行。
通过本发明提供膜分离装置及运行方法，不仅可以应于处理茶汁、果汁、中药、发酵液等液体，还可以在线清洗，加快过滤速度，提高膜组件的生产效率。
本发明的装置中设置有多个阀门，通过控制阀门的开闭对膜组件的运行及清洗进行控制。
图1中的阀门，如果按照种类，可以分为手动阀；气动隔膜阀(也就是自动阀)；单向阀。在图1中，阀门1、2、4-8、10、11、14、15是手动阀；阀门1′、2′、3、6′是自动阀；13是单向阀。
如果按照功能或作用分，阀门1、1′是进口调压阀或调节阀；阀门2、2′是出口调压阀或调节阀；阀门4、5是切换阀，用于膜分离工作与化学清洗工作之间的转换；阀门7是工作泵进口阀门；阀门6、11是清洗调压阀；阀门8、14、15是低位排放阀。
本发明设计的中空纤维膜分离装置具有膜组件9，连接膜组件上侧口16的管路的一端在膜组件的一侧连接放空阀10，管路的另一端在膜组件的另一侧经过压力表23后，通过出口调压阀2、2′(出口调压阀是手动阀2与与自动阀2′并联构成的阀门组)，与茶汤等原液循环过滤槽(CMF)相连，从而构成循环回流流路。
连接膜组件的上端15的管路分为两路，一路连接低位排放阀14；另一路先后通过自动阀3、液体流量计19之后，又分为两个支路，其中一个支路是工作流路，通过切换阀4，供应处理完毕的茶汤清液等滤过液；另一支路是连到原液循环过滤槽的化学清洗回流流路，该流路上设置有切换阀5。这两个支路上的切换阀4、5的作用是在工作流路和化学清洗回流流路之间进行切换。
膜组件9的下端18连接有三条管路，其中第一支路与低位排放阀8连接，用于清洗排污。第二支路通过泵12与原液循环过滤槽相连，泵12与原液循环过滤槽之间设置有工作泵进口阀门，该支路上膜组件进口前设置有压力表22，泵12与压力表23之间还设置有手动阀门1、自动阀门1′串联构成的阀门组，而且，还设置有与该阀门组并联的调压阀11管路，该具有阀门11的管路是原液补充管路，用于补充原液，防止膜组件中因无液体而失去振荡清洗的效果。第三支路与第一、第二支路并联于膜组件下端18，该支路上设置有压缩空气单向阀13以及气体流量计20，用于在清洗状态1向膜组件供应压缩空气。
在阀门组和泵之间设置通过清洗调压阀手动阀6和自动阀6′串联的旁路，该旁路直接与原液循环过滤槽相连接。该旁路有两个作用一是使泵12在膜分离装置运转的过程中始终处于开机状态，保护了泵22，也能提高生产效率，二是通过控制调压阀6的开度和原液补充管路上调压阀11的开度能在清洗状态时保持膜组件9中的水量。
原液循环过滤槽的下端还连接有低位排放阀15。
在下面的具体实施例中，为了说明上的简练，在提到各种用途的阀门时，简称为阀门X(阀门的附图标记号)。
2)、清洗状态1。关闭自动阀1’、3，打开自动阀2’、6’，调节阀门6、11使膜组件中保持有水，气体流量计读数为每支膜组件3Nm3/h。清洗时间20秒。
3)、清洗状态2。关闭压缩空气，打开阀门1’，关闭阀门6’。冲洗时间2秒。
4)、打开阀门3，回到工作状态。运行时间2小时15分钟，滤出清液500L。
2)、清洗状态1。关闭自动阀1’、3，打开自动阀2’、6’、，气体流量计读数为每支膜组件3Nm3/h。清洗时间20秒。
3)、清洗状态2。关闭压缩空气，打开阀门1’，关闭阀门6’。冲洗时间2秒。
4)、打开阀门3，回到工作状态。运行时间3小时45分钟，滤出清液500L。即过滤速度低于实施例1。
2)、清洗状态1。关闭自动阀1’、3，打开自动阀2’、6’、，调节阀门6、11使膜组件中保持有水，气体流量计读数为每支膜组件3Nm3/h。清洗时间20秒。
3)、清洗状态2。关闭压缩空气，打开阀门1’，关闭阀门6’。冲洗时间2秒。
4)、打开阀门3，回到工作状态。
运行时间2小时25分钟，滤出清液1300L。
2)、清洗状态1。关闭自动阀1’、3，打开自动阀2’、6’、，气体流量计读数为每支膜组件3Nm3/h。清洗时间20秒。
3)、清洗状态2。关闭压缩空气，打开阀门1’，关闭阀门6’。冲洗时间2秒。
4)、打开阀门3，回到工作状态。
运行时间4小时5分钟，滤出清液1300L。即过滤速度低于实施例3。
从实施例1与实施例2的比较，以及实施例3与实施例4的比较中可以看出，增加阀门11的管路大大提高过滤速度，节省了过滤时间，提高了设备使用效率。
权利要求
1.一种中空纤维膜分离装置，包括膜组件、控制阀、压力表、泵、空气压缩机、过滤槽以及连接管路等部件，其特征在于，还包括液体进口管路，管接于循环过滤槽与膜组件(9)之间，管路上设置有工作泵(12)和膜组件进口调压阀(1、1′)；液体出口管路，管接于膜组件(9)的上端出口(15)，其上设置有阀门(3)和液体流量计(19)；工作流路，管接于上述液体出口管路的末端，用于供应清液；循环回流流路，管接于膜组件(9)的上侧出口(16)和循环过滤槽之间；压缩空气供应管路，管接于膜组件的下端(18)，用于清洗时供应压缩空气；化学清洗回流流路，管接于上述液体出口管路末端和循环过滤槽之间；旁路管路，管接于循环过滤槽和液体进口管路末端之间，用于使泵在膜分离装置运转过程中连续工作，旁路上设置有调压阀(6、6′)；原液补充管路，该管路上设置有调压阀(11)，上述原液补充管路与上述液体进口管路的设置有膜组件进口调压阀(1，1′)的管路部分并联，并与上述旁路串联，通过调节设置于上述原液补充管路上的上述控制阀(11)的开度和设置于上述旁路上的上述控制阀(6)的开度，控制在对膜进行清洗时膜组件中的水量。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于在上述液体出口管路的末端，上述工作流路与上述化学清洗回流流路并联，通过设置在上述工作流路上的切换阀4和设置在上述化学清洗回流流路上切换阀5在工作与化学清洗之间进行切换。
3.根据权利要求1或2所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于上述液体进口管路上，上述膜组件进口调压阀(1、1′)是由一个手动阀(1)和一个自动阀(1′)串联起来的阀门组；上述循环回流流路上，设置有膜组件出口调压阀(2、2′)，是由一个手动阀(2)和一个自动阀(2′)并联起来的阀门组；上述旁路管路上，自动阀门(6′)和手动阀门(6)构成阀门组；通过上述阀门组可以实现远程自动控制。
4.根据权利要求3所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于上述液体进口管路上，上述工作泵(12)与循环过滤槽之间设置有泵进口阀(7)，膜组件进口调节阀门组(1、1′)与膜组件(9)的下端(18)之间还设置有压力表(22)；上述循环回流流路上，阀门组(2、2′)与膜组件(9)的上侧(16)之间设置有压力表(23)。
5.根据上述任意一项权利要求所述的中空纤维膜分离装置，其特征在于还具有管接于上述膜组件(9)下端(18)的排放管路、管接于上述液体出口管路上的排放管路、管接于循环过滤槽的排放管路，上述管路上分别设置有低位排放阀(8、14、15)。
6.一种中空纤维膜分离装置的运行方法，其特征在于包括如下步骤工作状态半开旁路管路和原液补充管路上的调节阀门(6、11)，调节液体进口管路和循环回流流路上的阀门(1、2)，使得工作压力为P1进口0.04~0.09MPa、出口压力P2 0.02~0.07Mpa，工作时间10～30分钟；第一清洗状态关闭液体进口管路和液体出口管路，打开循环回流流路和旁路管路，调节旁路管路和原液补充管路上的调节阀门(6、11)使膜组件中保持有水，气体流量计读数为每支膜组件3~6Nm3/h，清洗时间20～100秒；第二清洗状态关闭压缩空气，打开液体进口管路，关闭旁路管路，冲洗时间2～20秒；打开液体出口管路上的自动阀(3)，回到工作状态；化学清洗在循环水槽中加入化学试剂，关闭工作流路，打开化学清洗回流流路，设定工作时间为40~60min，其余同工作状态，在低压大回流，低滤过通量下运行。
7.根据权利要求5所述的中空纤维膜分离装置的运行方法，其特征在于各种状态的阀门操作为工作状态打开液体进口管路上的自动阀(1′)、循环回流流路上的手动阀2、液体出口管路上的自动阀(3)、工作流路上的手动阀(4)、进口管路上工作泵进口阀(7)，关闭液体进口管路上的手动阀(1)循环回流流路上的自动阀2′、化学清洗回流流路上的切换阀(5)、旁路管路上的自动阀(6′)、设置在管接于膜组件(9)的下端(18)的排放管路上的阀门(8)、设置在管接于液体出口流路上的排放管路上的阀门(14)、设置在管接于循环过滤槽下端的排放管路上的阀门(15)；第一清洗状态关闭液体进口管路上的自动阀(1′)和液体出口管路上的自动阀(3)，打开循环回流流路上的自动阀(2′)和旁路管路上的自动阀门(6′)；第二清洗状态打开液体进口管路上的自动阀(1′)，关闭旁路管路上的自动阀(6′)；化学清洗关闭工作流路上的阀门(4)，打开化学清洗回流流路上的阀门(5)。
全文摘要
本发明提供一种中空纤维膜分离装置及运行方法。膜分离装置包括膜组件、控制阀、压力表、泵、空气压缩机、过滤槽以及连接管路等部件，还包括液体进口管路；液体出口管路；工作流路，用于供应清液；循环回流流路，管接于膜组件的上侧出口和循环过滤槽之间；压缩空气供应管路，用于清洗时供应压缩空气；化学清洗回流流路，管接于上述液体出口管路末端和循环过滤槽之间；旁路管路，用于使泵在膜分离装置运转过程中连续工作。上述中空纤维膜分离装置的运行方法是通过调节管路上的阀门，使系统在工作状态、第一清洗状态、第二清洗状态、化学清洗状态之间进行切换。通过本发明的膜分离装置及运行方法，节省了过滤时间，提高了设备使用效率。
文档编号B01D63/02GK1476923SQ0212917
公开日2004年2月25日 申请日期2002年8月20日 优先权日2002年8月20日
发明者吕晓龙 申请人:天津膜天膜工程技术有限公司