專(zhuān)利名稱(chēng)：毛細(xì)膜片過(guò)濾模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于水處理的外壓式(outside-in)毛細(xì)膜片過(guò)濾器。
背景技術(shù)：
帶有在其外徑處具有最小孔隙的毛細(xì)超過(guò)濾或微過(guò)濾膜片(所謂 的"外壓式毛細(xì)膜片，，)的用于水處理的過(guò)濾器通過(guò)在內(nèi)徑("內(nèi)腔") 側(cè)處施加較低的壓力來(lái)過(guò)濾未處理的水。滲透物從外徑朝向內(nèi)腔流動(dòng)， 但是灰塵聚集在外周邊處并且通過(guò)空氣洗滌和/或后脈沖移除。這要求 在氣泡和毛細(xì)膜片之間有很好的接觸。涉及的其它要點(diǎn)是避免捕獲攜 帶的灰塵以及具有能以經(jīng)濟(jì)的方式構(gòu)造的設(shè)計(jì)。不同的模塊設(shè)計(jì)用來(lái) 滿足這些已經(jīng)提出的要求。
在美國(guó)專(zhuān)利5,248,424中，描述了一種毛細(xì)膜片模塊，其由在兩端 封裝于用作滲透物收集器的集箱中的一層膜片構(gòu)成。膜片能自由地移 動(dòng)并且通過(guò)兩個(gè)集箱在水平面上方形成呈圓弧形式的構(gòu)造。這種構(gòu)造 的缺點(diǎn)在于水平的膜片層容易聚集懸浮固體。
美國(guó)專(zhuān)利5,783,083描述了一種毛細(xì)膜片/中空纖維膜片模塊，其 中兩個(gè)纖維端部都封裝于至少一個(gè)用作滲透物收集器的集箱中。纖維 形成豎直圓柱形套箍(skein)。纖維的長(zhǎng)度比兩個(gè)集箱之間的固定距 離長(zhǎng)0.1%至5%，以便允許纖維進(jìn)行一定的位移。沖洗通過(guò)在纖維之 間吹入空氣來(lái)執(zhí)行。為了保證纖維在集箱處于彼此間隔開(kāi)較好的限定 距離，纖維的端部固定在柔性支架上并且在封裝入管道之前螺旋地纏 繞。纖維在兩個(gè)集箱中的封裝幾乎是同樣的，除了在僅有一個(gè)集箱用 作滲透物收集器的情況下，纖維的內(nèi)腔僅在一端處打開(kāi)。這個(gè)構(gòu)造具 有在上集箱中捕獲灰塵的風(fēng)險(xiǎn)，其阻礙了模塊的頂部處空氣和未處理 水的自由通過(guò)和循環(huán)。
4為了避免捕獲灰塵，專(zhuān)利WO02/22244描述了一種毛細(xì)膜片的豎 直套箍，其僅在底側(cè)處一個(gè)集箱中封裝。頂側(cè)處的毛細(xì)膜片的端部的 內(nèi)腔側(cè)僅由封裝材料封閉。毛細(xì)膜片是松散的，因此在頂部沒(méi)有障礙 來(lái)捕獲未凈化水中出現(xiàn)的灰塵。底部處集箱中的空氣的噴射清潔了毛 細(xì)膜片的外表面(空氣洗滌)。
EP0931582的目標(biāo)是通過(guò)將纖維的平面層的端部封裝入管道的孔 徑來(lái)形成高度集成的中空纖維膜片模塊。至少在一側(cè)處，纖維端部的 內(nèi)腔保持打開(kāi)以使得管道用作滲透物收集器。封裝通過(guò)在收集器的孔 徑的外周處設(shè)置堰(wdr)并且用封裝材料(例如聚氨酯)填充堰來(lái) 進(jìn)行。每個(gè)層封裝于分離的集箱中。
上面所討論的幾種模塊設(shè)計(jì)具有平面層的毛細(xì)膜片或中空纖維， 它們一般在連續(xù)的工藝中做出。EP0931582描述了一種通過(guò)做出中空 纖維的編織織物來(lái)生產(chǎn)這種層的技術(shù)。在美國(guó)US5，716,689中，膜片 并排地布置并且將膠帶以固定距離上推壓到膜片上。然后膜片鄰近這 些膠帶地切割并且通過(guò)將膜片每個(gè)端部處的膠帶帶到一起以形成中空 纖維圈來(lái)將這些膠帶組裝入中空纖維氈層中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種新穎的過(guò)濾模塊設(shè)計(jì)，其基于能容易地通過(guò) 空氣洗滌來(lái)清潔并且不易于捕獲灰塵的毛細(xì)膜片的平面豎直層。
本發(fā)明涉及一種用于從液體移除顆粒的過(guò)濾設(shè)備，所述過(guò)濾設(shè)備 包括布置用來(lái)收集和移除滲透物的收集器集箱以及具有上側(cè)和下側(cè)的 多個(gè)平面膜片組件。所述下側(cè)能操作地聯(lián)接至所述收集器集箱。所述 平面膜片組件每個(gè)包括多個(gè)外壓式微濾或超濾毛細(xì)膜片，每個(gè)毛細(xì)膜 片從所述平面膜片組件的所述下側(cè)延伸至所述上側(cè)。所述多個(gè)毛細(xì)膜 片形成平面。每個(gè)平面膜片組件的毛細(xì)膜片(能操作地)聯(lián)接至各自 的上集箱。每個(gè)平面膜片組件的上集箱和平面膜片組件在下側(cè)的配置 被布置為允許氣泡、未處理的水和顆粒流從所述下側(cè)流至所述上側(cè)。 本發(fā)明的過(guò)濾設(shè)備減少了所述下側(cè)處的顆粒堆積。
5平面膜片組件的毛細(xì)膜片并排布置。因此，所述多個(gè)毛細(xì)膜片形 成平面的意思是平面膜片組件的毛細(xì)膜片形成單行。因此，平面膜片 組件的毛細(xì)膜片布置為單行。每個(gè)平面膜片組件因此由單行毛細(xì)膜片 構(gòu)成。
收集器集箱由單獨(dú)的收集器腔構(gòu)成。所述多個(gè)平面膜片組件的毛 細(xì)膜片在下側(cè)一起聯(lián)接至所述收集器集箱(聯(lián)接至所述收集器腔)。
過(guò)濾設(shè)備包括用于每個(gè)平面膜片組件的各自的上集箱。因此，所 有單行的毛細(xì)膜片(所有平面膜片組件)一起在下側(cè)處聯(lián)接至收集器 集箱，但是每個(gè)單行毛細(xì)膜片(每個(gè)平面膜片組件)聯(lián)接至各自的上 集箱。平面膜片組件的毛細(xì)膜片在上側(cè)聯(lián)接至各自的上集箱。平面膜 片組件可操作地或純機(jī)械地聯(lián)接至相應(yīng)的上集箱。
在具體實(shí)施例中，毛細(xì)膜片在平面膜片組件的上側(cè)處封閉。在可 選實(shí)施例中，毛細(xì)膜片在上側(cè)處保持打開(kāi)并且每個(gè)上集箱被布置用來(lái) 收集和移除滲透物。
在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，過(guò)濾設(shè)備包括布置用來(lái)在平面膜片組 件之間提供氣泡的空氣供應(yīng)裝置?？諝夤?yīng)裝置優(yōu)選地布置在平面膜 片組件的全部長(zhǎng)度上方?？諝夤?yīng)裝置與收集器集箱成一體或正好放 置于其上方。空氣供應(yīng)裝置優(yōu)選地設(shè)在所有平面膜片組件之間。
優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾設(shè)備中，每個(gè)平面膜片組件的上集 箱以彼此隔開(kāi)的預(yù)定距離固定。
毛細(xì)膜片可具有0.4mm 5mm的外徑。根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾設(shè)備優(yōu) 選地包括2~50個(gè)、優(yōu)選地2 20個(gè)，并且有利地3 8個(gè)平面膜片組 件。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾膜片模塊的側(cè)視圖。 圖2示出同一模塊的正視圖。
圖3示意性地示出制造毛細(xì)膜片平面層的裝置的正視圖。 圖4示出了同一裝置的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
適用于實(shí)施本發(fā)明的毛細(xì)膜片在WO2006/053406中公開(kāi)。然而本 發(fā)明不限于這些具體毛細(xì)膜片的使用。
毛細(xì)膜片并排地懸掛以形成平面豎直層。因此，平面豎直層包括 單行布置的毛細(xì)膜片。在本發(fā)明中，每單行的毛細(xì)膜片被視為平面膜 片組件。
在一側(cè)(底側(cè))處，幾個(gè)這樣的平面層彼此平行地一起封裝在一 個(gè)集箱中。膜片端部在這里保持打開(kāi)以使得滲透物被收集并且從所有 膜片層一起排出。在另一側(cè)(頂側(cè))處，毛細(xì)膜片的每個(gè)平面層(每 個(gè)單行)具有單獨(dú)的上集箱。這里集箱還可作為收集器或端部可封閉。
保持于兩個(gè)鄰近上集箱之間的間隙允許未處理的水和氣泡容易地通 過(guò)。
本發(fā)明涉及由一種外壓式毛細(xì)膜片做出的浸入式過(guò)濾模塊。過(guò)濾 通過(guò)在毛細(xì)膜片的內(nèi)腔側(cè)施加較低的壓力來(lái)進(jìn)行。
功能最好借助于附圖來(lái)解釋。圖l上示出了模塊l的側(cè)視圖。膜 片5豎直地懸掛并且在底側(cè)處封裝于作為滲透物收集器的集箱3中。 膜片5成單行( 一個(gè)平面)地放置以形成平面層2。在圖1的側(cè)視圖 中示出了四個(gè)這樣的平面層2。這種平面層在圖2中能更好地看到。 平面層的膜片并排地定位并且在兩個(gè)相鄰毛細(xì)膜片之間具有小間隙。 一個(gè)平面中膜片的數(shù)量能根據(jù)膜片的直徑、兩個(gè)相鄰膜片之間的距離 以及平面層的長(zhǎng)度從僅有幾個(gè)變化至多于上千個(gè)。平面層的數(shù)量能從 2變化至50。在底部的收集器處，膜片端部13打開(kāi)。通過(guò)膜片壁吸入 的過(guò)濾水(滲透物)通過(guò)這個(gè)打開(kāi)的下端13流入收集腔6中。在收集 器3中，在一個(gè)側(cè)面或兩個(gè)側(cè)面做出開(kāi)口 18以便排出滲透物。在膜片 5進(jìn)入收集器的地方，通過(guò)封裝材料9 (例如聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚丁 二烯樹(shù)脂或類(lèi)似材料)進(jìn)行密封。支架7的作用是在生產(chǎn)期間保持毛 細(xì)膜片在一起并且在封裝操作期間防止封裝樹(shù)脂進(jìn)入滲透物收集器 6。
7這里給出的本發(fā)明主要的新穎之處在于，在毛細(xì)膜片的上端，膜
片的不同平面層封裝于單獨(dú)的集箱4中。毛細(xì)膜片上端14能如圖1 和2所示由封裝材料12封閉，但是還能留下開(kāi)口以便還在上側(cè)排出滲 透物。留在兩個(gè)相鄰收集器1的不同集箱4之間以及集箱外殼體16 之間的間隙15使得漂流在未凈化水中的顆粒能由向上的水流來(lái)循環(huán)。 大部分現(xiàn)有的模塊設(shè)計(jì)在未凈化的水流和氣泡不足以捕獲較大顆粒頂 部處具有較大面積。專(zhuān)利WO02/22244在毛細(xì)膜片之間在頂側(cè)處也具 有開(kāi)口，但是此處膜片在它們整個(gè)長(zhǎng)度上方是松散的，因此具有纏結(jié) 的高風(fēng)險(xiǎn)，還引起氣泡和未凈化水流的清潔作用的較差可達(dá)性。在這 里給出的新穎設(shè)計(jì)中，上集箱以固定的距離安裝，舉例來(lái)說(shuō)通過(guò)將它 們以彼此間隔開(kāi)較好地限定的距離安裝在主要模塊框架結(jié)構(gòu)中。因此， 在兩個(gè)相鄰平面層之間存在較好地限定的距離。這保持各個(gè)毛細(xì)膜片 以固定且可控的方式較好地彼此隔開(kāi)，在沒(méi)有纏結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)之下獲得氣 泡和未凈化水的良好可達(dá)性。
在作為膜片生物反應(yīng)器(MBR)的一個(gè)典型應(yīng)用中，過(guò)程氣泡應(yīng) 用來(lái)保持未凈化水在毛細(xì)管外面移動(dòng)以及防止顆粒下沉至膜片生物反
應(yīng)器罐的底部。這些空氣在模塊下面吹入并且通過(guò)洗滌作用來(lái)清潔毛 細(xì)膜片的外表面。可選地另外空氣能通過(guò)由放置于正好在下部收集器 3上方的毛細(xì)管的平面層之間的空氣供應(yīng)管10的開(kāi)口 11吹入空氣來(lái) 供應(yīng)。放置的空氣供應(yīng)管的數(shù)量能從零變化至如圖l所示在每個(gè)平面 層之間的一。
這里給出的新穎收集器設(shè)計(jì)包括毛細(xì)膜片的不同平面層。以便宜 的方式制造這種平面層的方法在以下的描述中給出。制造膜片的機(jī)器 在圖3和4中示意性地示出。具有毛細(xì)膜片5纏繞于其上的巻軸20 放置于平面層生產(chǎn)機(jī)器19上。膜片5的一端固定至桿24a或24b并且 機(jī)器19開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。膜片5圓筒形地纏繞在多個(gè)桿23和24周?chē)?。在?次旋轉(zhuǎn)期間，膜片導(dǎo)向件21沿著導(dǎo)桿22移動(dòng)離開(kāi)固定的距離以使得 膜片5以非常精確且可控的方式放置在桿23和24上。最后，在導(dǎo)向 件21到達(dá)其最終位置時(shí)，機(jī)器停止并且來(lái)自巻軸20的膜片的另一端固定至桿24a或24b之一并且切割。然后相應(yīng)地具有粘合劑的支架25a 被推壓到桿24a和24b上。這個(gè)支架例如是由聚氯乙烯(PVC)、丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或類(lèi)似材 料制成的板的 一部分。粘合劑優(yōu)選地是反應(yīng)足夠迅速以允許較短操作 時(shí)間但也不是太迅速?gòu)亩试S操作者有足夠的時(shí)間進(jìn)行粘接的粘合 劑。適當(dāng)?shù)恼澈蟿┠苁堑幌抻诰郯滨ァh(huán)氧樹(shù)脂或聚丁二烯樹(shù)脂、 熱熔膠或膠水。能應(yīng)用于直到幾毫米厚度的上述粘合劑(舉例來(lái)說(shuō)熱 熔物)的優(yōu)點(diǎn)是，毛細(xì)膜片5與支架25a和25b之間的開(kāi)口能在當(dāng)在 桿24a和24b上推壓這些其上具有熱熔物的支架時(shí)封閉。為了避免熱 熔物粘在作為裝置結(jié)構(gòu)一部分的桿24a或24b上，能在開(kāi)始之前在這 些桿上放置防粘層或者類(lèi)似于支架25a和25b的支架能放在桿24a和 24b上。這些另外支架于是成為收集器3的一部分并且在圖1和2中 示出為支架7。在粘合劑足夠強(qiáng)時(shí)(舉例來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠冷卻下去的熱 熔物)，膜片5在桿24a和24b之間被切割并且平面層毛細(xì)膜片能移除 并且準(zhǔn)備用于模塊生產(chǎn)。根據(jù)相同的原理，能使用以圓柱體替代幾個(gè) 桿23和24的裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于從液體移除顆粒的過(guò)濾設(shè)備，所述過(guò)濾設(shè)備包括-布置用來(lái)收集和移除滲透物并且由單個(gè)收集器腔構(gòu)成的收集器集箱，-具有上側(cè)和下側(cè)的多個(gè)平面膜片組件，所述下側(cè)能操作地聯(lián)接至所述收集器集箱，所述平面膜片組件每個(gè)由單行的多個(gè)外壓式微濾或超濾毛細(xì)膜片構(gòu)成，每個(gè)毛細(xì)膜片從所述平面膜片組件的所述下側(cè)延伸至所述上側(cè)，-用于每個(gè)平面膜片組件的各自的上集箱，其中所述平面膜片組件的毛細(xì)膜片的上側(cè)聯(lián)接至所述各自的上集箱，并且其中每個(gè)平面膜片組件的上集箱和平面膜片組件在下側(cè)的配置被布置成允許氣泡、未處理的水和顆粒流從所述下側(cè)流到所述上側(cè)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾設(shè)備，其中每個(gè)上集箱布置用來(lái)收 集和移除滲透物。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述的過(guò)濾設(shè)備，其中毛細(xì)膜片在平面膜片組 件的上側(cè)處封閉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的過(guò)濾設(shè)備，還包括布置用來(lái)在 平面膜片組件之間提供氣泡的空氣供應(yīng)裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的過(guò)濾設(shè)備，其中空氣供應(yīng)裝置布置于平 面膜片組件的全部長(zhǎng)度上方。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的過(guò)濾設(shè)備，其中所述空氣供應(yīng)裝置 與收集器集箱成一體或正好放置于其上方。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4、 5或6所述的過(guò)濾設(shè)備，其中在所有平面膜 片組件之間提供空氣供應(yīng)裝置。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，其中每個(gè)平面 膜片組件的上集箱以彼此隔開(kāi)的預(yù)定距離固定。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，包括2~50 個(gè)，優(yōu)選地2 20個(gè)，并且更有利地3~8個(gè)平面膜片組件。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的過(guò)濾設(shè)備，其中毛細(xì)膜片具有0.4mm ~5mm的外徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從液體移除顆粒的過(guò)濾設(shè)備。該過(guò)濾設(shè)備包括收集器集箱和多個(gè)具有上側(cè)和下側(cè)的平面膜片組件(4)，下側(cè)可操作地聯(lián)接至收集器集箱(6)。每個(gè)平面膜片組件形成為單行的多個(gè)膜片(5)并且聯(lián)接至各自的上集箱。
文檔編號(hào)B01D63/02GK101495217SQ200780027918
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月26日
發(fā)明者H·貝克爾斯, W·杜瓦揚(yáng) 申請(qǐng)人:佛蘭芒技術(shù)研究所