[0001] 本发明涉及一种过滤系统及应用，尤其是一种横式高压陶瓷膜过滤系统及应用，属于膜过滤技术领域。

[0002] 膜技术是新型的高效分离技术，以其节约能源和环境友好的特征成为解决全球能源、环境、水资源等重大问题的共性支撑技术之一。多孔陶瓷膜，以其优异的材料稳定性，在石油和化学工业、医药、冶金等过程工业众多领域获得了广泛的应用，已成为膜领域发展最迅速、最具应用前景的膜材料之一。传统废碱回收工艺使用的是有机膜过滤，有机膜由于自身结构问题不耐高压，只能在较低压力2～6bar的操作压力下运行，因此其渗透通量低，需较大过滤面积方可满足产能。所运行的有机膜组件在使用一段时间后膜孔堵塞，通量会迅速下降，需频繁关停设备进行清洗操作。且有机膜不耐腐蚀需寿命短需定期更换，生产成本增加。有机膜运行时渗透通量为2.5～3.5L·m-2·h-1。目前研发的多通道陶瓷膜包括了微滤膜、超滤膜以及纳滤膜。现在使用的与多孔陶瓷膜配套的陶瓷膜装置都是立式装置，陶瓷膜在装置内部垂直水平面安装，在高的操作压力下，由于弯头较多，组件之间存在高度差，因此能耗大，增加了生产成本。采用传统的串联立式装置不利于拆装卸。传统的有机膜处理碱液工艺，其通量低，陶瓷膜通量是有机膜通量的4-6倍，并且有机膜需要频繁的清洗，因此有必要提出一种新型的陶瓷膜装置来代替传统装置。在实际运行中，平行安装放置的陶瓷膜易受污染不易清洗，所以一般使用垂直水平面安装。陶瓷膜管由于自身重量和长度问题，水平横向安装在使用过程中会影响陶瓷膜管的寿命。申请人了解到以下现有技术：申请号200710200213.9，名为“丝光废碱的回收工艺及其系统”。是一种采用超滤膜与纳滤膜对牛仔丝光印染工业中的丝光废碱进行净化和回收工艺，包括首先经过预过滤器过滤，然后采用超滤装置进行过滤回收，所述的回收丝光废碱的工艺还包括所述废碱经过超滤装置后，再经过纳滤装置处理。该工艺所用纳滤膜为有机膜，有机膜易污染，需频繁清洗，有机膜不耐高压所以工艺操作压力低渗透通量低。申请号201420609549.6，名为“一种陶瓷膜过滤器”。该专利中陶瓷膜过滤器，包括有由端盖和筒体构成的壳体，壳体上端设有进料口，下端设有出料口和排污口，壳体内竖直安装有陶瓷膜过滤器，装置有加热棒，出气环管一端通过连接管连接有空气压缩泵。陶瓷膜具有良好的机械性能以及耐腐蚀性，但是单根陶瓷膜管有效过滤面积有限，为提高处理量需串并联相同组件。该装置为单独的陶瓷膜过滤壳体不能有效同时串并联其他组件来提高有效过滤面积。申请号201310072885.1，名为“筒式陶瓷膜过滤装置、动态助滤过滤装置及其使用方法”。该筒式陶瓷膜过滤装置包括过滤器腔体、筒状陶瓷膜和旋转轴；过滤器腔体内部有筒状陶瓷膜筒状陶瓷膜的上端与过滤器腔体内部的上端面之间密封安装在一起，筒状陶瓷膜下端与过滤器腔体内部下端面之间密封安装在一起，该发明通过旋转的筒体陶瓷膜是液体带有剪应力。但是该装置只能装载一个陶瓷膜筒体，有效过滤面积小。如果筒式陶瓷膜很大，采用旋转过滤能耗太大，不能切实的应用于实际生产。

[0003] 本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种横式高压陶瓷膜过滤系统及应用，提高渗透通量从而提高工作效率。

[0004] 本发明通过以下技术方案解决技术问题：一种横式高压陶瓷膜过滤系统，包括系统管路，以及设置在系统管路上的以下设备，储液罐，将储液罐中料液送入陶瓷膜过滤组件的供料泵，使料液在装置中循环流动的循环泵以及收集过滤后清液的渗透液储罐，所述储液罐与供料泵之间设有过滤器，所述陶瓷膜过滤组件的入口段、中段及出口段均设置压力表，所述陶瓷膜组件含有至少3个串联的陶瓷膜组件，每个陶瓷膜组件中均固定横置的多通道陶瓷膜管，组件的末端均设有排气阀，每个组件对应设置清液出料管连接所述渗透液储罐，所述陶瓷膜过滤组件的出口段设有电磁流量计和换热器。本发明采用半封闭系统通过供料泵将储液罐中料液加压送到陶瓷膜过滤组件中，循环液从第一组件前段进入、第三组件末端排出，再由第四组件前段进入，经第六组件末端排出循环流动。所述半封闭系统是指液体在整个系统内通过循环泵，一部分不断循环，同时又通过增压泵输入新的液体，输入液体体积与排出渗透液和截留液相同。与之相对的开放系统是指，液体通过泵增压后，再经过膜过滤，渗透液和截留液直接排放至储罐中。本发明的半封闭系统的能耗更低，液体可以通过循环系统不断过滤。

[0005] 本发明通过以下技术方案进一步实现发明目的，

[0006] 所述渗透液储罐和储液罐之间设有清洗罐，可对系统中所有管道进行清洗，也可清洗陶瓷膜过滤组件。

[0007] 所述供样泵和主循环泵之间设有截留液取样点，便于检测截留效果。所述系统管路上靠近渗透液储罐处设有渗透液取样点，可收集渗透液。所述入口段的压力表附近设有温度指示计，收集渗透液的管路上设有转子流量计。

[0008] 所述陶瓷膜组件为6个串联的陶瓷膜组件，每个陶瓷膜组件中装填19，37或61芯的陶瓷膜管，单根陶瓷膜管的两端管体四周和组件的接触处均设有密封圈。所述串联的陶瓷膜组件之间通过法兰连接，所述法兰间设有不锈钢密封圈。

[0009] 本发明进一步提供横式高压陶瓷膜过滤系统的应用，包括以下步骤：将所述储液罐中的原料液经过滤器进行初过滤，初滤后的料液经供料泵进入陶瓷膜组件过滤，过滤后的清液由每个陶瓷膜组件对应的清液出料管道汇入净液罐，剩余料液经换热器进入储液罐在系统中循环流动。

[0010] 所述系统的操作压力范围是0-30bar。所述系统内液体流速为0-7m/s。所述系统内液体的温度≤70℃。所述系统内液体中NaOH浓度为200g/L，半纤维素含量为30-60g/L；过滤系统对半纤维素截留率小于等于85％。

[0011] 本发明采用高压横式陶瓷膜过滤系统，可以直接过滤化纤生产中的碱液，有效过滤碱液中溶解的半纤维素、胶体、多糖、悬浮颗粒等大分子物质，提高目标产物的纯度；采用串联的横式陶瓷膜组件，系统具有换热器，可有效降低碱液的处理温度。横式陶瓷膜装置的压降低、能耗少，相对立式装置碱液处理量更高，高出15％～25％，串联横式装置操作简单，更易安装拆卸，具有很大的经济效益。附图说明

[0012] 图1为本发明一个实施例的示意图。图中：1、过滤器；2、供料泵；3、主循环泵；4、陶瓷膜组件；5、换热器；6、清洗罐；7、压力表一；8、温度指示；9、压力表二；10、压力表三；11、电磁流量计一；12、电磁流量计二；13、转子流量计；14、三向阀门；15、渗透液取样点；
16、截留液取样点。

[0013] 实施例一

[0014] 本实施例的过滤系统如图1所示，包括：过滤器1、供料泵2、主循环泵3、陶瓷膜组件4、换热器5和清洗罐6。系统运行前先进行排气操作，在低压下运行装置，打开单个陶瓷膜组件一端的排气阀进行排气，待气体排尽无气泡逸出时关闭阀门。原料液先经过过滤器1进行初过滤，过滤大颗粒物质以免造成陶瓷膜通道的堵塞。预处理后经供料泵2将碱液送至内循环系统；在内循环系统中有循环泵3提供循环操作推动力，陶瓷膜组件4由六个单独筒体A-F组成，筒体内装有陶瓷膜管；压力表一7压力表二9压力表三10分别显示六组横式串联组件入口、中段以及末端出口压力，入口段的压力表7附近设有温度指示计8，通过电磁流量计11可知晓在内循环系统中碱液流速；外循环流速由电磁流量计二12显示；各串联组件分别对应有清液出料管道，最后汇集统一收集运输至净液罐，在渗透液取样点15可收集渗透液，收集渗透液的管路上设有转子流量计13。检测截留效果，截留液在截留液取样点16收集。内循环为六个串联组件和主循环泵所组成的封闭循环系统，液体在封闭系统内不断循环过滤。外循环系统是指，由储液罐陶瓷膜组件和净液罐组成的开放系统，液体在储液罐中经过供料泵，增压进入陶瓷膜组件内过滤，再通过冷却装置返回到储料罐中。本横式陶瓷膜系统安装有清洗罐6，清洗罐6和净液罐之间设有三向阀门14，可对系统中所有管道进行清洗，也可清洗横式组件中的陶瓷膜。还安装有换热器5，通过加入冷却水可对系统中的碱液进行降温处理，保持陶瓷膜的截留效果。

[0015] 本实施例采用多通道陶瓷膜，并且膜孔的孔径分布小，膜表面完整，在制膜过程中对膜进行相应的改性，抗腐蚀的同时，能更好的过滤碱液截留半纤维素。

[0016] 原料液碱含量为200g/L,半纤维素含量为33.3g/L，采用横式陶瓷膜过滤系统。控制操作温度在50℃，膜面流速为4m/s，运行装置，改变跨膜压差从5bar上升到20bar，在5bar、10bar、15bar、20bar时测量膜通量以及半纤维素截留率，此时渗透液通量为15～-2 -1
40L·m ·h ，渗透液半纤维素含量为7～8g/L，截留率为74～78％。

[0017] 原料液碱含量为200g/L,半纤维素含量为31.5g/L，采用横式陶瓷膜过滤装置。控制操作温度在50℃，跨膜压差20bar，运行装置，改变膜面流速从1m/s上升到6m/s，在
1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s、6m/s时测量膜通量以及半纤维素截留率。此时渗透液通量为-2 h-1
10～54L·m · ，渗透液半纤维素含量为7～8.5g/L，截留率为74～78％。

[0018] 原料液碱含量为200g/L,半纤维素含量为31.5g/L，采用横式陶瓷膜过滤装置。跨膜压差20bar、膜面流速4m/s的最优条件下运行装置，改变操作温度从40℃上升到65℃，在40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃时测量膜通量以及半纤截留率。此时渗透液通量为30～-2 -1
50L·m ·h ，渗透液半纤维素含量为5.5～8g/L，截留率为75～82％。

[0019] 可见，本实施例的系统操作方便，平行放置的陶瓷膜组件便于拆卸安装，相对立式装置，本实施例的渗透通量可提高15-25％，极大地提高了工作效率。

[0020] 除上述实施外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。