一种活性炭陶瓷膜错流过滤系统及过滤反冲洗工艺

技术领域

本发明涉及属于食品过滤技术领域，尤其是涉及啤酒的吸附除浊技术，特别是涉及一种活性炭陶瓷膜错流过滤系统和利用该系统进行过滤及反冲洗的工艺。

背景技术

啤酒硅藻土过滤技术已是一项成熟的技术,经几十年来的设备更新，硅藻土过滤机已遍及世界上所有的啤酒厂。但是随着啤酒厂由于普遍采用硅藻土过滤啤酒，大量使用过的硅藻土废弃物对环境的污染越来越严重。随着环境保护意识的增强，这种工艺受到了严峻的挑战，已引起各级政府的高度重视。另一方面，由于硅藻土资源的日益减少，硅藻土使用成本不断上升，也使啤酒厂有限的利润空间受到威胁，因此，啤酒生产商也在通过多方寻找一个好的工艺技术来取代目前的硅藻土过滤工艺。

后来人们发明了一种错流过滤的工艺，其打破了传统过滤的机制，错流过滤时液料的流向和过滤膜面方向相切，液料流经膜面时产生的剪切力能够把膜面上滞留的颗粒带走，从而使污染层保持在一个较薄的水平，使得过滤膜的孔隙不容易堵塞。被过滤的液料在压力的推动下，带着混浊的微粒，以高速在管状过滤膜的内壁流动，而附着在过滤膜上的残留物质很薄，其过滤阻力增加不大， 因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。

目前的错流过滤大多采用陶瓷膜来进行。陶瓷膜的规格很多，可根据不同工况和要求来选择合适的陶瓷膜，为了增大过滤面积，对一个大的陶瓷膜棒开凿很多小的流道。其工作原理为：液料在循环泵的作用下，形成高压高流量的工况并经过陶瓷过滤膜，在循环过程中，液料会在高压的作用下从陶瓷膜内部渗透至外部，液料中的杂质被陶瓷膜细小的膜孔截留，从而达到过滤的效果；剩余的液料会继续保持循环，直至过滤结束，被截留在陶瓷膜内表面的杂质在高流量循环的状态下被带走，避免陶瓷膜的微孔过早地被堵塞，达到延长过滤时间和增大过滤面积的作用。

然而，由于陶瓷膜的过滤技术研发工作仍处于初始阶段，其在过程控制上还不能达到最佳的延长过滤时间的效果，当陶瓷膜的微孔被堵塞到一定程度时即无法再继续工作，从而不能充分体现利用陶瓷膜进行错流过滤的优势。

因此本领域技术人员致力于开发一种过滤效果好的活性炭陶瓷膜错流过滤系统及利用该系统进行过滤和反冲洗的工艺。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种过滤效果好的一种活性炭陶瓷膜错流过滤系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种活性炭陶瓷膜错流过滤系统，包括离心机、前稳定罐、后稳定罐、第一离心泵、第二离心泵、第三离心泵、第一过滤罐、第二过滤罐、反冲罐、隔膜泵、总进液管、前稳定罐进气接管、后稳定罐进气接管、反冲罐进气接管和滤液出液管；

所述第一过滤罐内设置有第一陶瓷过滤膜，所述第二过滤罐内设置有第二陶瓷过滤膜，所述第一陶瓷过滤膜和第二陶瓷过滤膜均为空心的管状，所述第一陶瓷过滤膜的侧壁和第二陶瓷过滤膜的侧壁均设置有贯穿的过滤孔；

所述前稳定罐内设置有第一洗球，所述后稳定罐设置有第二洗球，所述反冲罐内设置有第三洗球，所述第一洗球的入口还连接所述前稳定罐进气接管，所述第二洗球的入口还连接所述后稳定罐进气接管，所述第三洗球的入口还连接所述反冲罐进气接管；所述前稳定罐进气接管上设置有第一进气阀组，所述后稳定罐进气接管上设置有第二进气阀组，所述反冲罐进气接管上设置有第三进气阀组。

所述总进液管的出口与所述离心机的入口连接，所述离心机的出口与所述第一洗球的入口连接，所述前稳定罐的底部设置有与所述第一离心泵的入口连接的第一前稳定罐出液管，所述第一离心泵的出口与所述第一过滤罐的底部进液口连接并与所述第一陶瓷过滤膜的内部连通，所述第一过滤罐的上端侧壁设置有与所述第一陶瓷过滤膜外侧壁连通的第一出液管；

所述第一离心泵的出口还与所述第二离心泵的入口连接，所述第二离心泵的出口与所述第二过滤罐的底部进液口连接并与所述第二陶瓷过滤膜的内部连通，所述第二过滤罐的上端侧壁设置有与所述第二陶瓷过滤膜外侧壁连通的第二出液管；

所述第一出液管和第二出液管并联后连接有后稳定罐进液管，所述后稳定罐进液管的出口与所述第二洗球的入口连接；所述后稳定罐进液管的底部设置有与所述第三离心泵入口连接的后稳定罐排液管；

所述第一过滤罐的下端设置有与所述第一陶瓷过滤膜外侧壁连通的第一反冲洗进液管，所述第二过滤罐的下端设置有与所述第二陶瓷过滤膜外侧壁连通的第二反冲洗进液管，所述第一反冲洗进液管和第二反冲洗进液管的入口并联后连接有反冲洗主管，所述反冲洗主管与所述第三洗球的入口连接；

所述后稳定罐的底部设置有两个出口，一个出口与所述第三离心泵的入口连接，另一个出口与所述隔膜泵的一端连接；

所述隔膜泵的另一端与所述反冲罐的入口和出口均分别通过阀门连接。

所述第一进气阀组包括由入口到出口依次串联的第一手动蝶阀、第一减压阀、第一单向阀和第一气动蝶阀；

所述第二进气阀组包括由入口到出口依次串联的第二手动蝶阀、第二减压阀、第二单向阀和第二气动蝶阀；

所述第三进气阀组包括由入口到出口依次串联的第三手动蝶阀、第三减压阀和第三单向阀。

所述总进液管的前端还设置有第二气动蝶阀，所述前稳定罐还设置有第一液位传感器LE，所述第一液位传感器LE与所述第二气动蝶阀电连接；

所述后稳定罐还设置有第二液位传感器LE，所述第三离心泵设置有第二变频器FC，所述第二液位传感器LE与所述第二变频器FC电连接；

所述第三洗球的入口还设置有第四压力传感器PE，所述反冲罐的出口连接有第一液位探针LS和第三压力传感器PE，所述第四压力传感器PE、第一液位探针LS、第三压力传感器PE和所述隔膜泵电连接；

还包括第五手动蝶阀、第六手动蝶阀、第七泄荷阀、第七手动蝶阀、第八手动蝶阀、第九手动蝶阀、第十手动蝶阀、第十一手动蝶阀、第十二手动蝶阀、第十三手动蝶阀、第十四手动蝶阀、第十五手动蝶阀、第四手动蝶阀、第十六手动蝶阀、第十七泄荷阀、第十八手动蝶阀、第十九手动蝶阀、第二十手动蝶阀、第二十一手动蝶阀、第二十二手动蝶阀、第二十三手动蝶阀、第二十四手动蝶阀、第二十五手动蝶阀、第二十六手动蝶阀、第二十七泄荷阀、第二十八手动蝶阀、第二十九手动蝶阀、第三十手动蝶阀、第三十一手动蝶阀、第三十二手动蝶阀、第三十三手动蝶阀、气动流量调节阀和第三十四手动蝶阀。

本发明还提供一种上述活性炭陶瓷膜错流过滤系统进行过滤反冲洗工艺，包括以下步骤：

过滤阶段：关闭所述隔膜泵，开启所述离心机、第一离心泵、第二离心泵和第三离心泵，并打开相应的阀门，此时便可过滤；

反冲洗阶段：关闭所述第一离心泵、第二离心泵和第三离心泵，开启所述隔膜泵和离心机，并打开相应的阀门，此时便可反冲洗。

所述过滤阶段中，打开的阀门为：第二气动蝶阀、第九手动蝶阀、第十一手动蝶阀、第十四手动蝶阀、第十五手动蝶阀、第四手动蝶阀、第二十九手动蝶阀、第三十二手动蝶阀、第三十三手动蝶阀、气动流量调节阀、第五手动蝶阀、第一手动蝶阀、第一气动蝶阀、第二手动蝶阀和第二气动蝶阀，其余所有阀门为关闭状态。

所述反冲洗阶段中，分两步，第一步：打开第三十一手动蝶阀、第二十一手动蝶阀和第二十四手动蝶阀，当所述反冲罐内液体达到设定值后关闭第二十手动蝶阀、第二十一手动蝶阀和第二十四手动蝶阀，打开第二十三手动蝶阀，启动所述隔膜泵，当所述第四压力传感器检测压力达到设定值后关闭所述隔膜泵和第二十三手动蝶阀；第二步：打开第三手动蝶阀、第二十一手动蝶阀、第十九手动蝶阀、第十二手动蝶阀、第十三手动蝶阀、气动流量调节阀和第六手动蝶阀，关闭第十四手动蝶阀、第十五手动蝶阀、第十一手动蝶阀和第三十四手动蝶阀，当所述第一液位探针无液位信号时，关闭第三手动蝶阀、第二十一手动蝶阀、第十九手动蝶阀、第十二手动蝶阀、第十三手动蝶阀、气动流量调节阀和第六手动蝶阀，打开第十四手动蝶阀、第十五手动蝶阀、第十一手动蝶阀和第三十四手动蝶阀。

本发明的有益效果是：本发明的活性炭陶瓷膜错流过滤系统，包括离心机、前稳定罐、后稳定罐、第一离心泵、第二离心泵、第三离心泵、第一过滤罐、第二过滤罐、反冲罐、隔膜泵、总进液管、前稳定罐进气接管、后稳定罐进气接管、反冲罐进气接管和滤液出液管，从总进液管输入原液，经离心机初步分离出的液体经前稳定罐进行压力稳定，然后经第一过滤罐和第二过滤罐过滤后经后稳压罐稳压输出，第一离心泵、第二离心泵和第三离心泵提供整个系统在过滤时的动力；在对第一过滤罐和第二过滤罐进行反冲洗时，关闭第一离心泵、第二离心泵和第三离心泵，开启隔膜泵，从后稳压罐输入部分滤液至反冲罐中，然后由反冲罐输入第一过滤罐和第二过滤罐中，最后将第一过滤罐和第二过滤罐中的杂质经离心机离心排出，整个系统过滤效果好，较原有的硅藻土式过滤方式大大提高效率。

附图说明

图1是本发明的局部工艺流程示意图之一；

图2是本发明的局部工艺流程示意图之二。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，一种活性炭陶瓷膜错流过滤系统，包括离心机1、前稳定罐2、后稳定罐3、第一离心泵4、第二离心泵5、第三离心泵6、第一过滤罐7、第二过滤罐8、反冲罐9、隔膜泵10、总进液管11、前稳定罐进气接管12、后稳定罐进气接管13、反冲罐进气接管14和滤液出液管15；

所述第一过滤罐7内设置有第一陶瓷过滤膜16，所述第二过滤罐8内设置有第二陶瓷过滤膜17，所述第一陶瓷过滤膜16和第二陶瓷过滤膜17均为空心的管状，所述第一陶瓷过滤膜16的侧壁和第二陶瓷过滤膜17的侧壁均设置有贯穿的过滤孔；

所述前稳定罐2内设置有第一洗球18，所述后稳定罐3设置有第二洗球19，所述反冲罐9内设置有第三洗球20，所述第一洗球18的入口还连接所述前稳定罐进气接管12，所述第二洗球19的入口还连接所述后稳定罐进气接管13，所述第三洗球20的入口还连接所述反冲罐进气接管14；所述前稳定罐进气接管12上设置有第一进气阀组，所述后稳定罐进气接管13上设置有第二进气阀组，所述反冲罐进气接管14上设置有第三进气阀组。

所述总进液管11的出口与所述离心机1的入口连接，所述离心机1的出口与所述第一洗球18的入口连接，所述前稳定罐2的底部设置有与所述第一离心泵4的入口连接的第一前稳定罐出液管21，所述第一离心泵4的出口与所述第一过滤罐7的底部进液口连接并与所述第一陶瓷过滤膜16的内部连通，所述第一过滤罐7的上端侧壁设置有与所述第一陶瓷过滤膜16外侧壁连通的第一出液管22；

所述第一离心泵4的出口还与所述第二离心泵5的入口连接，所述第二离心泵5的出口与所述第二过滤罐8的底部进液口连接并与所述第二陶瓷过滤膜17的内部连通，所述第二过滤罐8的上端侧壁设置有与所述第二陶瓷过滤膜17外侧壁连通的第二出液管23；

所述第一出液管22和第二出液管23并联后连接有后稳定罐进液管24，所述后稳定罐进液管24的出口与所述第二洗球19的入口连接；所述后稳定罐进液管24的底部设置有与所述第三离心泵6入口连接的后稳定罐排液管25；

所述第一过滤罐7的下端设置有与所述第一陶瓷过滤膜16外侧壁连通的第一反冲洗进液管26，所述第二过滤罐8的下端设置有与所述第二陶瓷过滤膜17外侧壁连通的第二反冲洗进液管27，所述第一反冲洗进液管26和第二反冲洗进液管27的入口并联后连接有反冲洗主管28，所述反冲洗主管28与所述第三洗球20的入口连接；

所述后稳定罐3的底部设置有两个出口，一个出口与所述第三离心泵6的入口连接，另一个出口与所述隔膜泵10的一端连接；

所述隔膜泵10的另一端与所述反冲罐9的入口和出口均分别通过阀门连接。

所述第一进气阀组包括由入口到出口依次串联的第一手动蝶阀30、第一减压阀31、第一单向阀32和第一气动蝶阀33；

所述第二进气阀组包括由入口到出口依次串联的第二手动蝶阀34、第二减压阀35、第二单向阀36和第二气动蝶阀37；

所述第三进气阀组包括由入口到出口依次串联的第三手动蝶阀38、第三减压阀39和第三单向阀10。

所述总进液管11的前端还设置有第二气动蝶阀42，所述前稳定罐2还设置有第一液位传感器LE1，所述第一液位传感器LE1与所述第二气动蝶阀42电连接；

所述后稳定罐3还设置有第二液位传感器LE2，所述第三离心泵6设置有第二变频器FC2，所述第二液位传感器LE2与所述第二变频器FC2电连接；

所述第三洗球20的入口还设置有第四压力传感器PE4，所述反冲罐9的出口连接有第一液位探针LS1和第三压力传感器PE3，所述第四压力传感器PE4、第一液位探针LS1、第三压力传感器PE3和所述隔膜泵10电连接；

还包括第五手动蝶阀41、第六手动蝶阀73、第七泄荷阀43、第七手动蝶阀44、第八手动蝶阀45、第九手动蝶阀46、第十手动蝶阀47、第十一手动蝶阀48、第十二手动蝶阀49、第十三手动蝶阀50、第十四手动蝶阀51、第十五手动蝶阀52、第四手动蝶阀53、第十六手动蝶阀54、第十七泄荷阀55、第十八手动蝶阀56、第十九手动蝶阀57、第二十手动蝶阀58、第二十一手动蝶阀59、第二十二手动蝶阀60、第二十三手动蝶阀61、第二十四手动蝶阀62、第二十五手动蝶阀63、第二十六手动蝶阀64、第二十七泄荷阀65、第二十八手动蝶阀66、第二十九手动蝶阀67、第三十手动蝶阀68、第三十一手动蝶阀69、第三十二手动蝶阀70、第三十三手动蝶阀71、气动流量调节阀72和第三十四手动蝶阀74。

一种上述活性炭陶瓷膜错流过滤系统进行过滤反冲洗工艺，包括以下步骤：

过滤阶段：关闭所述隔膜泵10，开启所述离心机1、第一离心泵4、第二离心泵5和第三离心泵6，并打开相应的阀门，此时便可过滤；

反冲洗阶段：关闭所述第一离心泵4、第二离心泵5和第三离心泵6，开启所述隔膜泵10和离心机1，并打开相应的阀门，此时便可反冲洗。

所述过滤阶段中，打开的阀门为：第二气动蝶阀42、第九手动蝶阀46、第十一手动蝶阀48、第十四手动蝶阀51、第十五手动蝶阀52、第四手动蝶阀53、第二十九手动蝶阀67、第三十二手动蝶阀70、第三十三手动蝶阀71、气动流量调节阀72、第五手动蝶阀41、第一手动蝶阀30、第一气动蝶阀33、第二手动蝶阀34和第二气动蝶阀37，其余所有阀门为关闭状态。

所述反冲洗阶段中，分两步，第一步：打开第三十一手动蝶阀69、第二十一手动蝶阀59和第二十四手动蝶阀62，当所述反冲罐9内液体达到设定值后关闭第二十手动蝶阀58、第二十一手动蝶阀59和第二十四手动蝶阀62，打开第二十三手动蝶阀61，启动所述隔膜泵10，当所述第四压力传感器PE4检测压力达到设定值后关闭所述隔膜泵10和第二十三手动蝶阀61；第二步：打开第三手动蝶阀38、第二十一手动蝶阀59、第十九手动蝶阀57、第十二手动蝶阀49、第十三手动蝶阀50、气动流量调节阀72和第六手动蝶阀73，关闭第十四手动蝶阀51、第十五手动蝶阀52、第十一手动蝶阀48和第三十四手动蝶阀74，当所述第一液位探针LS1无液位信号时，关闭第三手动蝶阀38、第二十一手动蝶阀59、第十九手动蝶阀57、第十二手动蝶阀49、第十三手动蝶阀50、气动流量调节阀72和第六手动蝶阀73，打开第十四手动蝶阀51、第十五手动蝶阀52、第十一手动蝶阀48和第三十四手动蝶阀74。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。