RU2033250C1 - Diaphragm filtering unit - Google Patents

Abstract

FIELD: filtering. SUBSTANCE: unit has an assemble of diaphragm members. Each member consists of two flat semi-permeable diaphragms and drain layer interposed between them, separating plates with longitudinal ribs and bearing projections arranged in the zone of filter-discharging passages provided with sealing spacers made of flexible material, and bottom and top bearing plates interconnected through hollow couplers positioned at the passage axes. The diaphragms and insert are sealed over periphery. The longitudinal ribs of the separating plate are rounded in the zone of the filter-discharging passages to provide the same width between longitudinal ribs. The bearing projections are cylindrical and mounted coaxially to the filter- discharging passages. Each diaphragm member is provided with a spacer interposed between the semi-permeable diaphragm and drain layer and mounted coaxially to the bearing projections. The diameter of the spacer is equal to 0.8-1.2 of the diameter of the bearing projection. EFFECT: improved filtering. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к мембранной технике и может быть использовано для концентрирования или очистки растворов методами ультрафильтрации и обратного осмоса. The invention relates to membrane technology and can be used for concentration or purification of solutions by ultrafiltration and reverse osmosis.

Известен мембранный фильтрующий модуль (см. заявку ФРГ N 2945317, кл. С 02 F 1/44, 1981), содержащий пакет мембранных элементов, каждый из которых состоит из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажного слоя, герметизированных по периметру, разделительные пластины с продольными ребрами и опорными выступами в зоне фильтратотводящих каналов с размещенными на них уплотнительными прокладками из эластичного материала, нижнюю и верхнюю опорные плиты, соединенные по оси каналов стяжками. Known membrane filter module (see application Germany No. 2945317, class 02 F 1/44, 1981), containing a package of membrane elements, each of which consists of two flat semipermeable membranes and a drainage layer placed between them, sealed around the perimeter, separating plates with longitudinal ribs and supporting protrusions in the area of the filtrate-discharge channels with sealing gaskets made of elastic material placed on them, lower and upper support plates connected along the axis of the channels by ties.

Недостатком этого устройства является наличие застойных зон в зоне фильтратотводящих каналов мембранного элемента, создание в нем высокого гидравлического сопротивления, что снижает эффективность работы модуля. The disadvantage of this device is the presence of stagnant zones in the area of the filter-discharge channels of the membrane element, the creation of a high hydraulic resistance in it, which reduces the efficiency of the module.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является мембранный фильтрующий модуль, содержащий пакет мембранных элементов, каждый из которых состоит из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажного слоя, герметизированных по периметру, разделительные пластины с продольными ребрами и опорными выступами в зоне фильтратотводящих каналов с размещенными на них уплотнительными прокладками из эластичного материала, нижнюю и верхнюю опорные плиты, соединенные по оси каналов полыми стяжками. The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a membrane filter module containing a package of membrane elements, each of which consists of two flat semipermeable membranes and a drainage layer placed between them, sealed around the perimeter, dividing plates with longitudinal ribs and supporting protrusions in the zone filtrate discharge channels with sealing gaskets made of elastic material placed on them, lower and upper support plates connected along the axis of the channels hollow screeds.

Однако такая конструкция недостаточно эффективна, так как разделительная пластина не обеспечивает равномерного распределения жидкости, способствует образованию застойных зон, снижается площадь фильтрующей поверхности, а в мембранном элементе создается высокое гидравлическое сопротивление жидкости при входе ее в фильтратотводящие каналы. However, this design is not effective enough, since the separation plate does not provide an even distribution of liquid, promotes the formation of stagnant zones, reduces the filter surface area, and a high hydraulic resistance of the liquid is created in the membrane element when it enters the filter discharge channels.

Цель изобретения повышение эффективности модуля за счет увеличения фильтрующей поверхности, устранения застойных зон, снижения гидравлического сопротивления. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the module by increasing the filter surface, eliminating stagnant zones, reducing hydraulic resistance.

Это достигается тем, что продольные ребра разделительной пластины в зоне фильтратотводящих каналов выполнены с закруглением, обеспечивающим одинаковую ширину между продольными ребрами, при этом опорные выступы выполнены цилиндрическими коаксиально фильтратотводящим каналам, а каждый мембранный элемент снабжен прокладкой, расположенной между полупроницаемой мембраной и дренажным слоем аксиально опорным выступам, причем прокладка выполнена диаметром равным 0,8-1,2 диаметра опорного выступа. This is achieved by the fact that the longitudinal ribs of the separation plate in the area of the filtrate outlet channels are rounded to provide the same width between the longitudinal ribs, while the support protrusions are cylindrical coaxially to the filter outlet channels, and each membrane element is provided with a gasket located between the semipermeable membrane and the axially support drainage layer protrusions, and the gasket is made with a diameter equal to 0.8-1.2 of the diameter of the supporting protrusion.

Процесс микроультрафильтрации проводится в режиме "cross-lloy", т.е. при наличии тангенциального потока над поверхностью мембраны. За счет разности давлений часть потока фильтрат поступает внутрь мембранного элемента, по дренажному слою и далее через фильтратотводящие трубки в сборник фильтрата, а концентрат выводится из модуля. The micro-ultrafiltration process is carried out in a "cross-lloy" mode, i.e. in the presence of a tangential flow above the surface of the membrane. Due to the pressure difference, part of the flow of the filtrate enters the membrane element, through the drainage layer and then through the filtrate discharge tubes to the filtrate collector, and the concentrate is discharged from the module.

Выполнение продольных ребер на разделительной пластине в зоне фильтратотводящих каналов с закруглением, обеспечивающим одинаковую ширину между продольными ребрами, и выполнение опорных выступов цилиндрическими коаксиально фильтратотводящим каналам позволяет равномерно распределить исходную жидкость по всей поверхности пластины, при этом скорость движения жидкости на ней сохраняется постоянной. The execution of longitudinal ribs on the dividing plate in the area of the filtrate outlet channels with a rounding that provides the same width between the longitudinal ribs, and the implementation of the supporting protrusions by cylindrical coaxial filtrate outlet channels allows you to evenly distribute the initial fluid over the entire surface of the plate, while the fluid velocity on it remains constant.

Прокладка мембранного элемента, расположенная между полупроницаемой мембраной и дренажным слоем аксиально опорным выступам, позволяет снизить гидравлическое сопротивление по потоку пермеата внутри фильтрующего элемента, что повышает производительность модуля. Экспериментально установлено, что наиболее целесообразно прокладку выполнять диаметром равным 0,8-1,2 диаметра опорного выступа. При уменьшении диаметра прокладки менее 0,8 диаметра опорного выступа происходит ее деформация и гидравлическое сопротивление при этом увеличивается, снижается разность давлений на мембране, что ведет к снижению производительности устройства. Установлено также, что увеличение диаметра более 1,2 диаметра опорного выступа, не приводит к заметному снижению гидравлического сопротивления, а ведет к излишнему расходу материала. The laying of the membrane element, located between the semipermeable membrane and the drainage layer of the axially supporting protrusions, allows to reduce the hydraulic resistance to the flow of permeate inside the filter element, which increases the performance of the module. It was experimentally established that it is most advisable to perform a gasket with a diameter equal to 0.8-1.2 of the diameter of the support ledge. When reducing the diameter of the gasket less than 0.8 of the diameter of the support protrusion, it deforms and the hydraulic resistance increases while the pressure difference across the membrane decreases, which leads to a decrease in the productivity of the device. It was also established that an increase in diameter of more than 1.2 of the diameter of the support protrusion does not lead to a noticeable decrease in hydraulic resistance, but leads to excessive consumption of material.

На фиг. 1 изображен мембранный модуль, общий вид; на фиг. 2 разделительная пластина, вид сбоку, продольное сечение; на фиг. 3 мембранный элемент, продольный разрез. In FIG. 1 shows a membrane module, General view; in FIG. 2 dividing plate, side view, longitudinal section; in FIG. 3 membrane element, longitudinal section.

Модуль состоит (фиг. 1) из нижней и верхней опорных плит 1, в которых выполнены отверстия для отвода фильтрата. Между ними размещен набор мембранных элементов 2 и разделительных пластин 3. Разделительная пластина 3 (см. фиг. 2) в зоне фильтратотводящих каналов имеет продольные ребра 4 и опорные выступы 5. Каждый мембранный элемент (см. фиг. 3) состоит из двух плоских полупроницаемых мембран 6 и размещенного между ними дренажного слоя 7. В дренажном слое и полупроницаемых мембранах выполнены отверстия для отвода фильтрата из внутренней части мембранного элемента. Между мембраной 6 и дренажным слоем 7 установлена прокладка 8, которая повторяет форму опорных выступов 5. Сжатие пакета между опорными плитами 1 осуществляют по оси каналов с помощью полых стяжек 9. The module consists (Fig. 1) of the lower and upper base plates 1, in which holes are made for drainage of the filtrate. Between them there is a set of membrane elements 2 and separation plates 3. The separation plate 3 (see Fig. 2) in the area of the filtration outlet channels has longitudinal ribs 4 and supporting protrusions 5. Each membrane element (see Fig. 3) consists of two flat semipermeable membranes 6 and the drainage layer 7 located between them. Holes are made in the drainage layer and semipermeable membranes to drain the filtrate from the inside of the membrane element. Between the membrane 6 and the drainage layer 7, a gasket 8 is installed, which repeats the shape of the support protrusions 5. Compression of the package between the base plates 1 is carried out along the axis of the channels using hollow ties 9.

Мембранный фильтрующий модуль работает следующим образом. Membrane filter module operates as follows.

Сточные воды с содержанием полимера (латекса) до 0,8% подают в ультрафильтрационный аппарат, где установлены мембранные модули. Сточные воды параллельными потоками поступают в каналы, образуемые мембранными элементами 2 и разделительной пластиной 3. Конструкция разделительной пластины 3 позволяет обеспечить равномерное распределение жидкости в каналах. Жидкость, двигаясь над поверхностью мембраны, под действием давления, создаваемого в аппарате, разделяется. Фильтрат, полученный после разделения на мембране 6 (например, УПМ-20 ТУ 655-221-1011-88) по дренажному слою (например, капроновое сито ТУ-036-62-110-86) направляется к отверстию для вывода фильтрата из внутренней части мембранного элемента. Прокладка, выполненная из того же материала, что и дренажный слой, способствует сохранению постоянного живого сечения на выходе из мембранного элемента. Фильтрат из каждого мембранного элемента поступает в полую стяжку, по которой он выводится из мембранного модуля. Скорость фильтрации определяется ротаметром РМФО4Ж УЗ ГОСТ 13045-81, установленным на линии вывода фильтрата из модуля. Wastewater with a polymer content (latex) of up to 0.8% is fed to the ultrafiltration apparatus, where membrane modules are installed. Wastewater flows in parallel streams into the channels formed by the membrane elements 2 and the separation plate 3. The design of the separation plate 3 allows for uniform distribution of fluid in the channels. The liquid, moving above the surface of the membrane, is separated by the pressure created in the apparatus. The filtrate obtained after separation on the membrane 6 (for example, UPM-20 TU 655-221-1011-88) along the drainage layer (for example, a nylon sieve TU-036-62-110-86) is directed to the hole for the filtrate to exit from the inside membrane element. A gasket made of the same material as the drainage layer helps to maintain a constant live section at the outlet of the membrane element. The filtrate from each membrane element enters a hollow screed, through which it is removed from the membrane module. The filtration rate is determined by a rotameter RMFO4Zh UZ GOST 13045-81, installed on the output line of the filtrate from the module.

Применение разделительных пластин с продольными ребрами, выполненными с закруглением, обеспечивающим одинаковую ширину между продольными ребрами и опорными ребрами, выполненными цилиндрическими коаксиально фильтратотводящим каналам, позволяет устранить застойные зоны, увеличить фильтрующую поверхность, что обеспечивает равномерное распределение жидкости по всей фильтрующей поверхности. Кроме того, прокладка из материала дренажного слоя снижает гидравлическое сопротивление мембранного элемента. Таким образом, использование изобретения позволит существенно увеличить производительность мембранного модуля, тем самым повысить эффективность его работы. The use of dividing plates with longitudinal ribs made with rounding, providing the same width between the longitudinal ribs and the supporting ribs, made cylindrical coaxial to the filter-discharge channels, eliminates stagnant zones, increases the filtering surface, which ensures uniform distribution of fluid over the entire filtering surface. In addition, the gasket of the material of the drainage layer reduces the hydraulic resistance of the membrane element. Thus, the use of the invention will significantly increase the performance of the membrane module, thereby increasing its efficiency.

Claims (2)

1. МЕМБРАННЫЙ ФИЛЬТРУЮЩИЙ МОДУЛЬ, содержащий набор мембранных элементов, каждый из которых состоит из двух плоских полупроницаемых мембран и размещенного между ними дренажного слоя, герметизированных по периметру, разделительные пластины с продольными ребрами и опорными выступами в зоне фильтратотводящих каналов с размещенными на них уплотнительными прокладками из эластичного материала, нижнюю и верхнюю опорные плиты, соединенные по оси каналов полыми стяжками, отличающийся тем, что продольные ребра разделительной пластины выполнены с закруглением и расположены на одинаковом расстоянии одна от другой в зоне фильтратотводящих каналов, при этом опорные выступы выполнены цилиндрическими коаксиально фильтратотводящим каналам, а каждый мембранный элемент снабжен прокладкой, расположенной между полупроницаемой мембраной и дренажным слоем в зоне фильтратотводящих каналов и повторяющей форму опорных выступов. 1. A MEMBRANE FILTERING MODULE containing a set of membrane elements, each of which consists of two flat semipermeable membranes and a drainage layer placed between them, sealed around the perimeter, dividing plates with longitudinal ribs and supporting protrusions in the area of the filter-discharge channels with sealing gaskets made of them elastic material, the lower and upper base plates connected along the axis of the channels by hollow screeds, characterized in that the longitudinal ribs of the separation plate are made with rounding and equally spaced from one another in filtratotvodyaschih channel zone, wherein the support protrusions are cylindrical coaxially filtratotvodyaschim channels, and each membrane element is provided with a gasket positioned between a semipermeable membrane and a drainage layer in filtratotvodyaschih channel zone and repeating the shape of the support arms. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что дополнительная прокладка выполнена диаметром, равным 0,8 1,2 диаметра опорного выступа. 2. The module according to claim 1, characterized in that the additional gasket is made with a diameter equal to 0.8 1.2 of the diameter of the support protrusion.

Images