RU2139754C1 - Membrane apparatus - Google Patents
Membrane apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2139754C1 RU2139754C1 RU98118448/28A RU98118448A RU2139754C1 RU 2139754 C1 RU2139754 C1 RU 2139754C1 RU 98118448/28 A RU98118448/28 A RU 98118448/28A RU 98118448 A RU98118448 A RU 98118448A RU 2139754 C1 RU2139754 C1 RU 2139754C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- membrane
- flanges
- concentrate
- filtrate
- cylindrical body
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к мембранным аппаратам для разделения жидких сред с помощью полупроницаемых мембран и может быть использовано в медицине, химической, пищевой, микробиологической отраслях промышленности, а также в технологических процессах обессоливания природных и сточных вод. The invention relates to membrane devices for separating liquid media using semipermeable membranes and can be used in medicine, chemical, food, microbiological industries, as well as in technological processes for the desalination of natural and waste waters.
Известен мембранный аппарат [1] для разделения растворов, состоящий из цилиндрического корпуса с размещенными в нем мембранными элементами и плоских крышек с патрубками подвода раствора и вывода продуктов разделения. Крышки закреплены в корпусе с помощью стопорных пружинных колец в канавках на внутренней поверхности корпуса. Крышки герметизируются относительно корпуса посредством резиновых колец. Кольцевой зазор между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью мембранного элемента герметизируется с помощью уплотнений. Known membrane apparatus [1] for the separation of solutions, consisting of a cylindrical body with membrane elements placed in it and flat covers with nozzles for supplying a solution and outputting separation products. The covers are fixed in the housing using snap ring rings in the grooves on the inner surface of the housing. The covers are sealed relative to the housing by means of rubber rings. The annular gap between the inner surface of the housing and the outer surface of the membrane element is sealed with seals.
Конструкция описанного мембранного аппарата имеет ряд недостатков. Установка уплотнений между корпусом и мембранным элементом требует точной механической обработки всей внутренней поверхности корпуса. Герметичная установка крышек с помощью канавок в корпусе и стопорного кольца возможна только, если крышки имеют плоскую форму. Это влечет за собой неоправданное утяжеление конструкции и повышение ее материалоемкости. Так как аппарат работает при высоких избыточных давлениях, условия прочности требуют значительного увеличения толщины крышек плоской формы по сравнению со сферической или эллипсоидной. Кроме того, при установке крышек в корпусе резиновое кольцо заклинивает в канавке, что увеличивает трудоемкость процесса сборки. The design of the described membrane apparatus has several disadvantages. The installation of seals between the housing and the membrane element requires accurate machining of the entire inner surface of the housing. Sealed installation of covers using grooves in the housing and a snap ring is only possible if the covers are flat. This entails an unjustified weighting of the structure and an increase in its material consumption. Since the device operates at high excess pressures, the strength conditions require a significant increase in the thickness of the flat-shaped covers compared to spherical or ellipsoid. In addition, when installing covers in the case, the rubber ring seizes in the groove, which increases the complexity of the assembly process.
Известен мембранный аппарат [2] для разделения растворов, содержащий неразъемный цилиндрический корпус с размешенными в нем мембранными элементами с фильтратоотводящими каналами и плоскими крышками с патрубками подвода разделяемого раствора и вывода продуктов разделения. Крышки закреплены в корпусе с помощью стопорных пружинных колец, установленных в канавках на внутренней поверхности корпуса. Мембранные элементы соединены между собой последовательно с помощью втулок. Втулки, снабженные резиновыми кольцами и уплотнениями, герметизируют поверхность стыка фильтратоотводящих каналов и герметично соединяют соседние мембранные элементы по внешней поверхности. На крышке с патрубком вывода концентрата выполнен кольцевой выступ, плотно охватывающий внешнюю поверхность последнего по ходу движения жидкости мембранного элемента. Герметичность этого стыка гарантируется посредством уплотнения. Known membrane apparatus [2] for the separation of solutions, containing an integral cylindrical body with membrane elements placed therein with filtering channels and flat covers with nozzles for supplying a solution to be separated and for outputting separation products. The covers are fixed in the housing using snap ring rings mounted in grooves on the inner surface of the housing. Membrane elements are interconnected in series using bushings. The bushings, equipped with rubber rings and seals, seal the interface of the filter channels and hermetically connect adjacent membrane elements on the outer surface. An annular protrusion is made on the lid with the outlet pipe of the concentrate, tightly covering the outer surface of the latter along the fluid path of the membrane element. The tightness of this joint is guaranteed by sealing.
В данном мембранном аппарате соединение мембранных элементов с помощью втулок и выполнение опорного кольцевого выступа на одной из крышек позволяет исключить из технологического процесса механическую обработку всей внутренней поверхности корпуса. Вместе с тем, указанный мембранный аппарат имеет относительно высокую трудоемкость при изготовлении и сборке большего количества последовательно соединенных мембранных элементов, когда неразборный цилиндрический корпус достигает значительных размеров. При этом заданный размер корпуса не позволяет гибко изменять количество последовательно соединенных мембранных элементов. Кроме того, герметичная установка крышек с помощью канавок в корпусе и стопорного кольца возможна только, если крышки имеют плоскую форму. Это влечет за собой неоправданное утяжеление конструкции и повышение ее материалоемкости. Помимо этого, поверхности корпуса и крышек в местах обоюдного контакта должны быть очень точно обработаны. Этот технологический процесс достаточно трудоемок и требует применения специального дорогостоящего оборудования. In this membrane apparatus, the connection of the membrane elements with the help of bushings and the implementation of the supporting annular protrusion on one of the covers allows excluding from the technological process the mechanical treatment of the entire inner surface of the housing. However, the specified membrane apparatus has a relatively high complexity in the manufacture and assembly of a large number of series-connected membrane elements, when the non-separable cylindrical body reaches a significant size. At the same time, the specified housing size does not allow flexibly changing the number of membrane elements connected in series. In addition, the tight installation of the covers using the grooves in the housing and the snap ring is only possible if the covers are flat. This entails an unjustified weighting of the structure and an increase in its material consumption. In addition, the surfaces of the housing and covers at the points of mutual contact must be very precisely machined. This process is quite time-consuming and requires the use of special expensive equipment.
Технической задачей настоящего изобретения является создание мембранного аппарата, имеющего более технологичную в изготовлении и удобную в эксплуатации конструкцию, с низкой материалоемкостью и повышенным удобством монтажа. The technical task of the present invention is the creation of a membrane apparatus having a more technologically advanced to manufacture and convenient to operate design, with low material consumption and increased ease of installation.
Указанный технический результат достигается тем, что в мембранном аппарате, содержащем цилиндрический корпус с размещенными в нем мембранными элементами с фильтратоотводящими каналами и соединительными втулками и крышки с патрубками для подвода исходной жидкости, отвода фильтрата и концентрата, согласно нашему изобретению цилиндрический корпус набран из отдельных обечаек, соединенных между собой с помощью бугелей через фланцы с уплотнительными кольцами из эластомера и имеющих внутри каждой обечайки мембранный элемент, с заднего торца которого установлено проставочное кольцо, а последний по ходу движения концентрата мембранный элемент зафиксирован упорным кольцом со стороны заднего торца, при этом боковая поверхность каждого мембранного элемента имеет эластичную манжету, опирающуюся на передний фланец обечайки. Причем втулки, соединяющие фильтратоотводящие каналы, выполнены цилиндрическими. The specified technical result is achieved by the fact that in a membrane apparatus containing a cylindrical body with membrane elements placed therein with filtering channels and connecting sleeves and a cap with nozzles for supplying the source fluid, drainage of the filtrate and concentrate, according to our invention, the cylindrical body is composed of separate shells, interconnected by yokes through flanges with o-rings made of elastomer and having a membrane element inside each shell, from the back ca is found lantern ring, and the latter while moving membrane element concentrate thrust ring fixed at a rear end, the side surface of each membrane element has an elastic collar supported on the front flange of the sleeve. Moreover, the bushings connecting the filter discharge channels are cylindrical.
Кроме того, предлагаемый аппарат имеет тонкостенные крышки эллипсоидной формы, снабженные фланцами. С помощью бугелей фланцы крышек соединяются с ответными фланцами крайних обечаек через уплотняющие кольца из эластомера. In addition, the proposed apparatus has thin-walled ellipsoid caps with flanges. Using yokes, the flanges of the covers are connected to the mating flanges of the extreme shells through the sealing rings of elastomer.
Предлагаемый мембранный аппарат изображен на чертеже. The proposed membrane apparatus is shown in the drawing.
Он состоит из цилиндрического корпуса, набранного из отдельных обечаек 1, крышек 2 с патрубками для подвода исходной жидкости 3, отвода пермеата 4 и концентрата 5, рулонных мембранных элементов 6. Фильтратоотводящие каналы 7 соседних мембранных элементов соединяются последовательно и герметично при помощи втулок 8. Обечайки корпуса крепятся между собой бугелями 9 через фланцы 10 с кольцами из эластомера 11. Каждый мембранный элемент имеет эластичную манжету 12, установленную на его боковой поверхности в специальной кольцевой канавке и обеспечивающую герметичность внутренней полости между обечайкой 1 и мембранным элементом 6 по внутренней поверхности переднего фланца 10. С заднего торца каждого мембранного элемента расположено проставочное кольцо 13, обеспечивающее соразмерность обечайки и соответствующего мембранного элемента. Последний по ходу движения концентрата мембранный элемент зафиксирован упорным кольцом 14 со стороны заднего торца. It consists of a cylindrical body, recruited from individual shells 1, covers 2 with nozzles for supplying the initial liquid 3, drainage of permeate 4 and concentrate 5, rolled membrane elements 6. Filtering channels 7 of the adjacent membrane elements are connected in series and hermetically using bushings 8. Shells the housings are fastened together by yokes 9 through flanges 10 with rings of elastomer 11. Each membrane element has an elastic sleeve 12 mounted on its side surface in a special annular groove and provide the tightness of the inner cavity between the shell 1 and the membrane element 6 on the inner surface of the front flange 10. From the rear end of each membrane element there is a spacer ring 13, ensuring the proportionality of the shell and the corresponding membrane element. The last in the direction of movement of the concentrate membrane element is fixed by a thrust ring 14 from the rear end.
Герметичность соединения крышек 2 с цилиндрическим корпусом обеспечивается фланцами 10 с кольцами из эластомера 11 и бугелями 9, а герметичность соединения крышек 2 с фильтратоотводящими каналами 7 обеспечивается соединительными втулками 8. The tightness of the connection of the covers 2 with the cylindrical body is ensured by flanges 10 with rings of elastomer 11 and the yokes 9, and the tightness of the connection of the covers 2 with the filter channels 7 is provided by the connecting sleeves 8.
Аппарат работает следующим образом. Исходная жидкость подается под давлением через патрубок 3. Под действием рабочего давления мембранного процесса часть исходной жидкости (пермеат) проходит через разделительную мембрану в фильтратоотводящий канал 7. При этом концентрация веществ в оставшейся части жидкости увеличивается. По мере движения разделяемой жидкости через последовательно соединенные мембранные элементы 6 рабочее давление мембранного процесса падает, концентрация веществ в разделяемом потоке растет, количество образующегося пермеата уменьшается. Пермеат, заполняющий фильтратоотводящие каналы 7, выводится из аппарата через патрубки 4, а образующийся концентрат через патрубок 5. Эластичные манжеты 12, установленные на каждом мембранном элементе 6, создают застойные зоны в полости между внешней поверхностью мембранных элементов и корпусом аппарата. Благодаря этому изменяется гидравлика потока и устраняются зоны повышенной концентрации в указанной полости. Исходная жидкость и концентрат не смешиваются с фильтратом благодаря герметичному соединению фильтратоотводящих каналов 7 между собой и с патрубками вывода пермеата 4. The device operates as follows. The initial liquid is supplied under pressure through the nozzle 3. Under the action of the working pressure of the membrane process, a part of the initial liquid (permeate) passes through the separation membrane into the filter discharge channel 7. The concentration of substances in the remaining part of the liquid increases. As the separated fluid moves through the series-connected membrane elements 6, the working pressure of the membrane process decreases, the concentration of substances in the shared stream increases, the amount of permeate formed decreases. The permeate filling the filtering channels 7 is discharged from the apparatus through the nozzles 4, and the resulting concentrate through the nozzle 5. The elastic cuffs 12 installed on each membrane element 6 create stagnant zones in the cavity between the outer surface of the membrane elements and the apparatus body. Due to this, the flow hydraulics are changed and zones of increased concentration in the specified cavity are eliminated. The source liquid and the concentrate are not mixed with the filtrate due to the hermetic connection of the filtration channels 7 to each other and to the outlet pipes of permeate 4.
Предлагаемый мембранный аппарат отличается простотой изготовления, так как не имеет сложных деталей, требующих точной обработки. Одновременно модульная конструкция аппарата позволяет быстро изменять количество последовательно соединенных мембранных элементов в зависимости от исходных данных или условий эксплуатации. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет существенно облегчить сборку при большом количестве соединяемых мембранных элементов по сравнению со сборкой аппарата, имеющего неразборный цилиндрический корпус. В то же время конструкция аппарата не требует точной механической обработки всей внутренней поверхности корпуса, так как под установку уплотняющих манжет обрабатывается только поверхность фланцев. Вместе с тем, использование бугелей в узлах крепления крышек к корпусу позволяет значительно облегчить конструкцию самих крышек и понизить материалоемкость изделия. The proposed membrane apparatus is easy to manufacture, since it does not have complex parts that require precise processing. At the same time, the modular design of the apparatus allows you to quickly change the number of membrane elements in series, depending on the source data or operating conditions. In addition, the proposed design can significantly facilitate the assembly with a large number of connected membrane elements in comparison with the assembly of the apparatus having a non-separable cylindrical body. At the same time, the design of the apparatus does not require precise machining of the entire inner surface of the housing, since only the surface of the flanges is processed for the installation of sealing cuffs. At the same time, the use of yokes in the attachment points of the covers to the housing makes it possible to significantly simplify the design of the covers themselves and reduce the material consumption of the product.
По приведенному выше описанию был изготовлен аппарат, содержащий два обратноосмотических рулонных мембранных элемента типа 8040 с наружным диаметром 200 мм и длиной 1016 мм. Данный аппарат входил в состав комплекса по переработке минерализованных вод и предназначался для концентрирования солоноватых вод с получением пресной воды. Общее солесодержание исходной воды, поступавшей на вход мембранного аппарата, составляло 10 г/л, расход исходной воды 10 м3/ч. Аппарат был рассчитан на степень концентрирования, равную 1.4 и имел производительность по пермеату 3 м3/ч, по концентрату 7 м3/ч. При этом рабочее давление мембранного процесса достигало 1 МПа.According to the above description, an apparatus was manufactured containing two reverse osmosis roll membrane elements of type 8040 with an outer diameter of 200 mm and a length of 1016 mm. This unit was part of the mineralized water processing complex and was intended for the concentration of brackish water to produce fresh water. The total salt content of the source water entering the membrane apparatus inlet was 10 g / l, the flow rate of the source water was 10 m 3 / h. The apparatus was designed for a degree of concentration equal to 1.4 and had a permeate productivity of 3 m 3 / h and a concentrate of 7 m 3 / h. In this case, the working pressure of the membrane process reached 1 MPa.
В процессе эксплуатации аппарата изменились условия на входе. Расход исходного раствора, поступавшего на разделение, увеличился и составил 15 м3/ч. В то же время требования к степени концентрирования не изменились, она должна была остаться на прежнем уровне 1.4. Аппарат, включающий два мембранных элемента, не обеспечивал требуемую степень концентрирования в изменившихся условиях. Поэтому непосредственно на месте эксплуатации в его конструкцию был включен еще один мембранный элемент с несущей обечайкой, присоединенный с помощью бугелей и втулок. При этом степень концентрирования осталась на уровне 1.4, рабочее давление мембранного процесса - 1 МПа, а расходы концентрата и пермеата составили 10.7 и 4.7 м3/час соответственно. Полученный аппарат, включавший три мембранных элемента, удовлетворял изменившимся условиям эксплуатации. Включение третьего мембранного элемента в состав уже существующего аппарата увеличило компактность аппарата, а также значительно сократило количество необходимых коммутирующих деталей по сравнению с вариантом последовательного присоединения отдельного аппарата с одним мембранным элементом.During the operation of the device, the conditions at the entrance have changed. The flow rate of the initial solution supplied to the separation increased and amounted to 15 m 3 / h. At the same time, the requirements for the degree of concentration did not change; it was supposed to remain at the same level 1.4. The apparatus, which included two membrane elements, did not provide the required degree of concentration under changing conditions. Therefore, directly at the place of operation, another membrane element with a bearing shell connected with yokes and bushings was included in its design. The degree of concentration remained at 1.4, the operating pressure of the membrane process was 1 MPa, and the concentrate and permeate flow rates were 10.7 and 4.7 m 3 / h, respectively. The resulting apparatus, which included three membrane elements, met the changing operating conditions. The inclusion of the third membrane element in the composition of an existing apparatus increased the compactness of the apparatus, and also significantly reduced the number of necessary switching parts compared to the option of sequentially connecting a separate apparatus with one membrane element.
Источники информации
1. Патент РФ N 1685493, кл. B 01 D 61/08. Мембранный аппарат. Н.С.Артемов - Опубл. 23.10.91.Sources of information
1. RF patent N 1685493, class. B 01 D 61/08. Membrane apparatus. N.S. Artemov - Publ. 10/23/91.
2. Патент РФ N 1806835, кл. B 01 D 61/08. Мембранный аппарат. Н.С.Артемов, Э.И.Симаненков, В.Н.Артемов, В.П.Ильин - Опубл. 07.04.93. 2. RF patent N 1806835, cl. B 01 D 61/08. Membrane apparatus. N.S. Artemov, E.I.Simanenkov, V.N. Artemov, V.P. Ilyin - Publ. 04/07/93.
Claims (2)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98118448/28A RU2139754C1 (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Membrane apparatus |
AU58881/99A AU5888199A (en) | 1998-09-22 | 1999-09-10 | Method for the reverse-osmosis separation of salt crystals from mineralised water, device for realising the same, membrane installation and membrane apparatus |
PCT/RU1999/000330 WO2000016883A1 (en) | 1998-09-22 | 1999-09-10 | Method for the reverse-osmosis separation of salt crystals from mineralised water, device for realising the same, membrane installation and membrane apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98118448/28A RU2139754C1 (en) | 1998-10-09 | 1998-10-09 | Membrane apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2139754C1 true RU2139754C1 (en) | 1999-10-20 |
Family
ID=20211147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98118448/28A RU2139754C1 (en) | 1998-09-22 | 1998-10-09 | Membrane apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2139754C1 (en) |
-
1998
- 1998-10-09 RU RU98118448/28A patent/RU2139754C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4016083A (en) | Spirally-wound membrane-type separator module capable of reversing the direction of liquid flow | |
US7201557B2 (en) | Rotary pressure exchanger | |
KR100333779B1 (en) | Device for separating liquid medium containing foreign matter | |
US4476015A (en) | Multiple element fluid separation device | |
EP1034834B1 (en) | Shell-less h?llow fiber membrane fluid contactor | |
US6423223B1 (en) | Multi-element, reverse osmosis, liquid filter system with flushing and filtering circuits | |
US6521124B2 (en) | Reverse osmosis liquid filter system with ultraviolet filtration | |
US4556488A (en) | Apparatus for filtering and separating liquid and gaseous media | |
US4911840A (en) | Water conditioning apparatus | |
DE3370939D1 (en) | Reverse osmosis liquid filtration apparatus | |
GB1401813A (en) | Process for purifying aqueous feed liquid containing dissolved and or suspended solids and apparatus therefor | |
ZA200207205B (en) | Filter module. | |
US5183567A (en) | Apparatus for filtering and separating flowing medium | |
CA2117869C (en) | Spiral filtration module having bypass prevention flange | |
RU2139754C1 (en) | Membrane apparatus | |
EP0217568B1 (en) | Liquid treatment apparatus | |
CN112833206B (en) | Tap water purifier | |
JP2006000747A (en) | Joint for filter unit, filter unit using the same and filter apparatus | |
JPS61234905A (en) | Filter | |
CN209828733U (en) | Membrane core connecting piece, sanitary membrane filtration assembly and membrane separation device | |
JPH08299766A (en) | Promotion-membrane module | |
JPS63264187A (en) | Fluid processing cartridge | |
RU2063785C1 (en) | Aggregate for liquid separation and purification and apparatus for filtration | |
RU2148427C1 (en) | Membrane apparatus with immersible filtering element | |
KR0185810B1 (en) | Double cylindrical hollow fiber cartridge for water purification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051010 |