申请日2016.09.27
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号C02F9/04; C02F9/10; C02F1/44
摘要
本发明公开了一种膜过滤装置，所述膜过滤装置由若干个过滤单元叠放于壳体后密封形成，过滤单元由层板、导流网和滤膜组成，导流网设置于滤膜和层板之间，层板和滤膜之间密封连接;每个过滤单元上设有三个通孔，各过滤单元的第一通孔、第二通孔、第三通孔在堆叠后分别形成管道状的第一通道、第二通道和第三通道;每个过滤单元的第一通孔和第二通孔上设有连接圈，所述连接圈分别与该过滤单元的层板和滤膜密封连接，第三通孔上设有密封圈。该结构的膜过滤装置结构新颖，相同占地面积的过滤面积大;同时结构简单、生产和使用方便，可以减少制造和维护成本。还公开了含油废水处理系统及方法，所述处理系统和方法可广泛用于各种类型的含油废水的处理。
权利要求书
1.一种膜过滤装置，所述膜过滤装置由若干个过滤单元叠放于壳体后密封形成，其特征在于，所述过滤单元由层板(51)、导流网(52)和滤膜(53)组成，层板(51)和滤膜(53)之间密封连接，导流网(52)设置于滤膜(53)和层板(51)之间的空间内;每个过滤单元上设有三个通孔，各过滤单元的第一通孔(54)、第二通孔(55)、第三通孔(56)在堆叠后分别形成管道状的第一通道(8A)、第二通道(8B)和第三通道(8C);每个过滤单元的第一通孔(54)和第二通孔(55)上设有连接圈(57)，所述连接圈(57)分别与该过滤单元的层板(51)和滤膜(53)密封连接，第三通孔(56)上设有密封圈(58)。
2.根据权利要求1所述的膜过滤装置，其特征在于，所述层板(51)两面均设有导流网(52)和滤膜(53)结构，所述连接圈(57)分别与两滤膜(53)密封连接;
优选地，所述系统还包括定位棒(9)，所述定位棒(9)设置于第三通道(8C)中，密封圈(58)是内圈设有或不设有齿牙(581)的密封圈，所述齿牙(581)与定位棒(9)配合后间隙可以形成流体通道，齿牙(581)的形状包括但不限于竖直、螺旋、阵列以及其他能形成通道的形状，定位棒(9)和齿牙(581)相配合对密封圈(58)起到固定作用;
优选地，定位棒(9)为中空管状结构，管壁上设有导流孔，导流孔与定位棒(9)和密封圈(58)之间的流体通道相连通;
优选地，所述导流网(52)与滤膜(53)接触一侧呈平面结构，另一面为设有若干孔道的结构;
优选地，所述层板(51)采用铝合金、不锈刚或碳纤维制成。
3.一种含油废水处理系统，包括储水池(1)、粗过滤装置(2)、供水池(3)、流体泵(4)、分离装置(5)、排放装置(6)和处理装置(7);其特征在于，所述分离装置(5)为振动膜分离塔，所述振动膜分离塔包括激振器、分离塔、连接组件和支架，所述激振器和分离塔通过连接组件连接并置于支架上;所述激振器为振动源，用以驱动分离塔振动，所述分离塔由若干个过滤单元叠放于壳体后密封形成;所述过滤单元由层板(51)、导流网(52)和滤膜(53)组成，层板(51)和滤膜(53)之间密封连接，导流网(52)设置于滤膜(53)和层板(51)之间的空间内;每个过滤单元上设有三个通孔，各过滤单元的第一通孔(54)、第二通孔(55)、第三通孔(56)在堆叠后分别形成管道状的第一通道(8A)、第二通道(8B)和第三通道(8C);每个过滤单元的第一通孔(54)和第二通孔(55)上设有连接圈(57)，所述连接圈(57)分别与该过滤单元的层板(51)和滤膜(53)密封连接，第三通孔(56)上设有密封圈(58);
优选地，所述粗过滤器为袋式过滤器;
优选地，所述储水池包括多个;
优选地，所述流体泵为变速隔膜泵和/或变速高压泵;
优选地，所述排放装置包括pH调节罐(61)和相关管道;
优选地，所述处理装置包括油裂解罐(71)，所述油裂解罐通过加热使油裂解，裂解罐上设有油溢出口，底部设有倾析水出口;
优选地，所述储水池和粗过滤器之间还设有65目筛;
优选地，所述供水池和流体泵之间还设有65目筛;
优选地，所述排放装置还包括止回阀和压力表;
优选地，所述储水池还用于从排水沟输水过来的管道;
优选地，所述处理装置还包括油储藏罐(72)，所述油储藏罐与油溢出口相连;
优选地，所述处理装置还包括用于将倾析口输送到储水池(1)的设备和管道。
4.根据权利要求3所述的含油废水处理系统，其特征在于，所述层板(51)两面均设有导流网(52)和滤膜(53)结构，所述连接圈(57)分别与两滤膜(53)密封连接。
5.根据权利要求3或4所述的含油废水处理系统，其特征在于，所述系统还包括定位棒(9)，所述定位棒(9)设置于第三通道(8C)中，密封圈(58)是内圈设有或不设有齿牙(581)的密封圈，所述齿牙(581)与定位棒(9)配合后间隙可以形成流体通道，齿牙(581)的形状包括但不限于竖直、螺旋、阵列以及其他能形成通道的形状，定位棒(9)和齿牙(581)相配合对密封圈(58)起到固定作用;
优选地，定位棒(9)为中空管状结构，管壁上设有导流孔;导流孔与定位棒(9)和密封圈(58)之间的流体通道相连通。
6.根据权利要求3或4所述的含油废水处理系统，其特征在于，所述导流网(52)与滤膜(53)接触一侧呈平面结构，另一面为设有若干孔道的结构。
7.根据权利要求3或4所述的含油废水处理系统，其特征在于，所述系统还包括压力调节系统(41)，所述压力调节系统(41)包括设置于流体泵和分离装置管道上的手动背压阀和压力表，以及设置于流体泵和供水池之间的含有压力调节旁通阀的回流管道;
优选地，所述激振器可作水平方向上往复或圆、椭圆形位移;
优选地，所述激振器由电机和偏心轮组成;
优选地，所述激振器有两个;
所述滤膜(53)为纳滤膜，孔径为0.001-0.01微米;
优选地，所述层板(51)采用铝合金、不锈刚或碳纤维制成。
8.根据权利要求3或4所述的含油废水处理系统，其特征在于，所述系统还包括清洗罐(10)，所述清洗罐(10)出口与流体泵相连，清洗罐(10)与供水池同时只有一个与流体泵(4)相连。
9.一种含油废水的处理方法，包括以下步骤：
将含油废水沉淀的分离固体杂质的步骤;
粗过滤后储存备用的步骤;
使用膜过滤分离油和水的步骤;
过滤后清液排放和浓液处理的步骤;
其特征在于，所述膜过滤分离油和水的步骤使用振动膜过滤法;
优选地，所述方法还包括网筛过滤的步骤，所述网筛过滤的步骤分别设置于粗过滤储存备用步骤之前和之后;
优选地，所述方法中清液排放的步骤还包括pH调节的步骤;
优选地，所述方法中浓液处理的步骤还包括油裂解的步骤，所述裂解的步骤在裂解罐中进行，裂解后油从裂解罐上部溢出被收集，其他部分通过管道循环至沉淀分离步骤。
10.根据权利要求9所述的含油废水的处理方法，其特征在于，所述方法还包括压力调节的步骤，所述压力调节的步骤是将部分欲过滤的液体回流至粗过滤后储存备用;
优选地，还包括停止过滤切换清水清洗膜过滤的步骤。
说明书
膜过滤装置、含油废水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及环保领域，具体涉及膜过滤装置、含油废水处理系统及方法。
背景技术
随着科技进步和社会发展，污水成分越来越复杂，例如，生活中含有的食用油、工业污水中含有润滑油、油田废水中含有原油等等，这些含油废水需要经过处理才能排放，目前现有的处理分为两类，一类是使用化学药剂或微生物进行降解处理后达到排放标准进行排放;另一类是通过直接焚烧或蒸发浓缩后焚烧处理。化学处理虽然可以分解油污但是可能会造成水体的污染，微生物处理应用有限且处理效率较低，焚烧处理废气可能也需要进一步的废气处理并且能耗大。
CN205115223U公开了一种含油废水处理装置，其通过分离槽、反应槽、除油槽等一系列步骤来处理含油废水，该装置设备复杂，需要处理的操作多成本高，并且其膜组件在使用一定时间以后易发生堵塞而造成过滤效率下降;长时间使用以后还易发生膜老化导致的性能下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、成本低廉、使用方便且处理效果好的膜过滤装置、含油废水处理系统及方法。
为了达到上述目的，本发明采取的方案为：一种膜过滤装置，所述膜过滤装置由若干个过滤单元叠放于壳体后密封形成，所述过滤单元由层板、导流网和滤膜组成，层板和滤膜之间密封连接，导流网设置于滤膜和层板之间的空间内;每个过滤单元上设有三个通孔，各过滤单元的第一通孔、第二通孔、第三通孔在堆叠后分别形成管道状的第一通道、第二通道和第三通道;每个过滤单元的第一通孔和第二通孔上设有连接圈，所述连接圈分别与该过滤单元的层板和滤膜密封连接，第三通孔上设有密封圈。
优选地，所述层板采用铝合金、不锈刚或碳纤维制成。
优选地，所述层板两面均设有导流网和滤膜结构，所述连接圈分别与两滤膜密封连接。
优选地，所述系统还包括定位棒，所述定位棒设置于第三通道中，密封圈是内圈设有或不设有齿牙的密封圈，所述齿牙与定位棒配合后间隙可以形成流体通道，齿牙的形状包括但不限于竖直、螺旋、阵列以及其他能形成通道的形状，定位棒和齿牙相配合对密封圈起到固定作用。
优选地，定位棒为中空管状结构，管壁上设有导流孔，导流孔与定位棒和密封圈之间的流体通道连通。
优选地，所述导流网与滤膜接触一侧呈平面结构，另一面为设有若干孔道的结构。
上述结构的膜过滤装置结构新颖，相同占地面积的过滤面积大;同时结构简单、生产和使用方便，可以减少制造和维护成本。
一种含油废水处理系统，包括储水池、粗过滤装置、供水池、流体泵、分离装置、排放装置和处理装置;所述储水池用于储存含油废水并起到沉淀的作用，所述粗过滤装置为常用过滤装置，用以初步过滤水样，流体泵用于将粗处理过的水样泵至分离装置中并且提供一定的压力，分离装置分离得到清液和浓液，清液输送至排放装置进行排放，例如管道排放至下水道，处理装置用于对浓液进行处理。
所述分离装置为振动膜分离塔，所述振动膜分离塔包括激振器、分离塔、连接组件和支架，所述激振器和分离塔通过连接组件连接并整体置于支架上;所述激振器为振动源，用以驱动分离塔振动，振动方式可以是往复、偏心或圆周运动等类似方式;所述激振器可以是水平平行运动机构，带动分离塔在水平面上作一定轨迹的平移运行，不产生转动;所述分离塔由若干个过滤单元叠放于壳体后密封形成，各过滤单元之间有一定的空隙，分离塔除必要的接口外为密封结构。
所述过滤单元由层板、导流网和滤膜组成，层板和滤膜之间密封连接，导流网设置于滤膜和层板之间的空间内;每个过滤单元上设有三个通孔，各过滤单元的第一通孔、第二通孔、第三通孔堆叠后分别形成管道状的第一通道、第二通道和第三通道;每个过滤单元的第一通孔和第二通孔上设有连接圈，所述连接圈分别与该过滤单元的层板和滤膜密封连接，第三通孔上设有密封圈，该密封圈用于堆叠时在两过滤单元之间起到密封作用;从而，堆叠以后形成若干并联的层状过滤结构，各层之间的连接圈与层间空隙相通，第三通孔上的密封圈在堆叠以后则形成一个相对封闭的管道，使该管道与密封圈外侧的两过滤单元之间的空隙隔绝，但由于导流网的存在，该通道与各过滤单元自身的滤膜和层板之间的空隙是相通的。各过滤单元堆叠时外侧密封连接，从而保证整体外部的密封性;第一通道和第二通道的一端分别与流体泵和处理装置连接，另一端封死;第三通道一端与排放装置连接，另一端封死;如此设置后各过滤单元即成并联结构，有液体进口和清液、浓液出口，液体进口和浓液出口分别为第一通道和第二通道，清液出口为第三通道。
采用该方案的含油废水处理系统结构简单、占地面积小，并且兼具有成本低廉和使用维护方便的特点，分离塔结构的巧妙设置使其在很小的占地面积上可以实现数倍甚至于数十倍于其占地面积的过滤面积，并且引用振动后克服了传统过滤时固体/油性颗粒或团体架桥堵塞滤孔而导致过滤效果下降、需要频繁停机清洗维护的不足。
优选地，所述粗过滤器为袋式过滤器;袋式过滤器目前普遍使用，价格低廉。
优选地，所述储水池包括多个;多个储水池可以增加储水量，应对突发的大量废水有很好的效果;并且多个储水池还可以切换使用，从而增加沉淀时间，提高沉淀效果。
优选地，所述储水池还用于从排水沟输水过来的管道;将排水沟中的含油废水直接引入储水池中，大大提高了系统使用的方便性。
优选地，所述储水池和粗过滤器之间还设有65目筛，所述供水池和流体泵之间还设有65目筛;过筛后可以去除一些不必要的杂质，从而粗过滤器和流体泵的使用寿命。
优选地，所述排放装置还包括止回阀和压力表;止回阀和压力表的设置一方面可以直观地看到滤后系统内的压力，同时还可以避免因外界压力变动而导致滤膜滤后一侧压力升高而导致影响过滤效果。
优选地，所述流体泵为变速隔膜泵和/或变速高压泵;变速隔膜泵和变速高压泵成本低，使用方便。
优选地，所述排放装置包括pH调节罐和相关管道;排放的清液pH可能会超标，在pH调节罐中调节pH后再排放可以大大地提高排放的清液的环境友好程度。
优选地，所述处理装置包括油裂解罐，所述油裂解罐通过加热使油裂解，裂解罐上设有油溢出口，底部设有倾析水出口。浓液通过加热裂解的方式进行处理，裂解后浓液分为上层油层和下层倾析水层，上层油层通过油溢口溢出，下层倾析水通过底部排出，从而实现对浓液的处理。
优选地，所述处理装置还包括油储藏罐，所述油储藏罐与油溢出口相连;油储藏罐用于收集溢出的油层，当积累到一定量后即可收回。
优选地，所述处理装置还包括用于将倾析口输送到储水池的设备和管道;所述管道将未完成处理完成的浓液循环至起始，重新开始处理，如此可保护本系统无不环境不友好的废物排出。
优选地，所述层板两面均设有导流网和滤膜结构，所述连接圈分别与两滤膜密封连接。具体结构为：所述过滤单元由层板、导流网和滤膜组成，导流网设置于滤膜和层板之间，层板两面均设有导流网和滤膜结构，层板和滤膜之间密封连接;每个过滤单元上设有三个通孔，各过滤单元的第一通孔、第二通孔、第三通孔堆叠后形成管道状的第一通道、第二通道和第三通道;每个过滤单元的第一通孔和第二通孔上设有连接圈，所述连接圈分别与两滤膜密封连接，第三通孔上设有密封圈，该密封圈用于堆叠时在两过滤单元之间起到密封作用;从而，堆叠以后形成若干并联的层状过滤结构，各层之间的连接圈与层间空隙相通，第三通孔上的密封圈在堆叠以后则形成一个相对封闭的管道，使该管道与密封圈外侧的两过滤单元之间的 空隙隔绝，但由于导流网的存在，该通道与各过滤单元自身的滤膜和层板之间的空隙是相通的。各过滤单元堆叠时外侧密封连接，从而保证整体外部的密封性;第一通道和第二通道的一端分别与流体泵和处理装置连接，另一端封死;第三通道一端与排放装置连接，另一端封死;如此设置后各过滤单元即成并联结构，有液体进口和清液、浓液出口，液体进口和浓液出口分别为第一通道和第二通道，清液出口为第三通道。
采用该方案后，可以降低相同产能设备的制造成本，将上述方案中的单面过滤改为双面过滤，在相同过滤面积下可以降低物料成本和成品设备尺寸，使该系统更有利于商业应用。
优选地，所述系统还包括定位棒，所述定位棒设置于第三通道中，密封圈是内圈设有或不设有齿牙的密封圈，所述齿牙与定位棒配合后间隙可以形成流体通道，齿牙的形状包括但不限于竖直、螺旋、阵列以及其他能形成通道的形状，，定位棒和齿牙配合对密封圈起到固定作用。定位棒的设计可以避免第三通孔的密封圈在堆叠过程中的移动而导致密封效果不好，定位棒可以限定该密封圈的移动，避免出位密封圈移位而导致密封效果不好的情况的发生;清液在第三通孔中通过密封圈齿牙和定位棒之间的间隙流动。
优选地，定位棒为中空管状结构，管壁上设有导流孔，导流孔与密封圈和定位棒之间的流体通道相连通。采用中空并带有导流孔结构的定位棒可以极大地增加第三通孔中供清液流动用的管道的截面积，减小流体压力，增加过滤速度。此外，为提高中空定位棒的结构强度，还可以在其内部设置加强筋或支撑结构，虽然这在一定程度上会减小可流通面积，但是对于定位棒结构强度提升明显，因而在对定位棒强度有特殊要求时亦可以使用。
优选地，所述激振器可作水平方向上往复或圆、椭圆形位移;分离塔在其作用下往复或沿圆形、椭圆形运动，从而使液体和滤膜之间产生相应的剪切力，避免传统膜过滤时易产生的架桥堵塞现象。
优选地，所述激振器由电机和偏心轮组成;电机和偏心轮为最传统的激振器，成本低，维护方便。
优选地，所述激振器有两个;左右各一个激振器的设置可以降低电机负载和提高设备最大负荷量，有利于设备的稳定和总体处理量的提升。
优选地，所述滤膜为纳滤膜，孔径为0.001-0.01微米。该型纳滤膜属于疏松反渗透膜，可用于去除有机物、溶解物、硬度等，可以对油和水起到很好的分离作用。
优选地，所述层板采用铝合金、不锈刚或碳纤维制成;此三种材料为常见材料，原料易取得，铝合金具有质量轻的特点但其耐腐蚀性一般，不锈钢则强于耐腐蚀性却有质量重的不足;碳纤维是最高理想的材料，具有质量轻、强度高、耐腐蚀的优点。
优选地，所述导流网与滤膜接触一侧呈平面结构，另一面为设有若干孔道的结构;滤膜 一侧平整的结构可以有效保护滤膜不被损坏，侧另一面孔道的设计则可以增加清液在其中的流动截面，可减小阻力，有利于提高过滤速度。
优选地，所述系统还包括压力调节系统，所述压力调节系统包括设置于流体泵和分离装置管道上的手动背压阀和压力表，以及设置于流体泵和供水池之间的含有压力调节旁通阀的回流管道。压力调节装置可根据废水中含油量、温度等条件调节过滤的压力，其系统处于最佳的工作状态。
优选地，所述系统还包括清洗罐，所述清洗罐出口与流体泵相连，清洗罐与供水池同时只有一个与流体泵相连。本系统虽然很大程度上可以克服传统架桥堵塞而影响过滤效果的不足，但其长时间使用后效果不可避免地会下降，一般来说一个月左右需要使用清水对设备进行清洗;清洗罐的存在正好可以解决此问题，使本系统可以独立地、正常地工作。
除此之外，本发明还公开了一种含油废水的处理方法，其包括以下步骤：
将含油废水沉淀的分离固体杂质的步骤，该步骤用于对原始水样进行初步的处理;
粗过滤后储存备用的步骤，该步骤用于过滤掉一些明显的颗粒等杂质，避免其在后续流程中对设备的损害;
使用膜过滤分离油和水的步骤;
过滤后清液排放和浓液处理的步骤，过滤后产生清液和浓液两种产物，清液可直接排放，浓液待进一步处理;
所述膜过滤分离油和水的步骤使用振动膜过滤法。
该处理方法使用振动膜过滤分离油与水，过程中可以在膜表面产生一个剪切力，从而避免传统膜过滤时架桥堵塞而影响过滤效果的不足，能够显著提高过滤速度和降低设备停机维护频率。
优选地，所述方法还包括网筛过滤的步骤，所述网筛过滤的步骤分别设置于粗过滤储存备用步骤之前和之后;用于对水样的进一步处理，避免颗粒物杂质的影响。
优选地，所述方法中清液排放的步骤还包括pH调节的步骤;清液虽然不含油，但其pH可能对环境不友好，通过调节pH后可以达到环境友好排放的目的。
优选地，所述方法中浓液处理的步骤还包括油裂解的步骤，所述裂解的步骤在裂解罐中进行，裂解后油从裂解罐上部溢出被收集，其他部分通过管道循环至沉淀分离步骤;对浓液进行裂解处理，得到的油收集后加收，倾析水则回到开始步骤继续处理，从而可以保证该方法无有害物质排出，达到环境友好的目的。
优选地，所述方法还包括压力调节的步骤，所述压力调节的步骤是将部分欲过滤的液体 回流至粗过滤后储存备;压力调节的步骤可以根据需要调节振动过滤步骤中的压力，保证过滤效果和速度。
优选地，还包括停止过滤切换清水清洗膜过滤的步骤;本方法虽然可以很大程度上避免传统过滤的不足，但其在长时间使用后或多或少会受影响，增加清洗的步骤可以使其恢复到初始状态，从而保证该方法的持久有效。
本发明的含油废水处理系统因振动作用而产生的剪切力可以很好地避免堵塞的发生，此外振动作用还可以使其具有很高的透过通量;其对于高含固物也有很好的效果并且过滤效率较一般设备也明显高出;设计紧凑、占地小，可用过滤面积却很大，零件简单，可靠性高、制造和维护成本低。本发明的系统具有高通量、抗污堵、高含固物、高效率、高可靠性、低成本等优点，可广泛用于各种类型的含油废水的处理。