CN101072623A - 设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于对废水进行纯化的活性污泥系统包括膜反应器，所述膜反应器包括：(i)平行于彼此的成对的垂直的膜(14)的阵列，(5)所述膜彼此隔开且液体可透过所述膜但固体颗粒大体上不可透过所述膜，(ii)位于每对所述膜(14)之间的液体流通道，(iii)与所述液体流通道连通的用于接收已经透过所述膜(14)的液体的液体收集通道，和(iv)气态流体喷射导管(5)，所述气态流体喷射导管被配置给所述相应的成对膜(14)且与所述相应的成对膜共面并且大体上水平地进行延伸以将气态流体引入围绕所述阵列的所述液体和所述固体颗粒的混合物内，以使得所述气态流体上升穿过所述膜(14)的所述外部主要表面之间的间隙(8)，每条所述导管(5)具有沿所述导管设置的仅一排喷射孔(6)，那些喷射孔(6)具有向下的取向以向下发射所述气态流体。

Description

设备和方法

本发明涉及用于从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的设备和方法。

在用于对废水如灰水、污水或工业排放物进行纯化的活性污泥系统中，已公知的是使用水可透过的平面膜实现固体分离。

在这种已公知的系统中，一对膜借助于浸没在包含高浓度活性污泥的槽中的被称作盒体的结构被附接到位于平行的垂直平面中的一排矩形支承板中的每块板的相应的相对侧上。该活性污泥包括悬浮的固体絮凝物，用于去除被供给进入槽内的废水内包含的溶解的固体营养物的活性细菌存在于所述固体絮凝物内。细菌需要溶解氧以便实现该目的且该溶解氧来源于被引导至且被分布在位于槽的底板上的盒体的底部处的空气流。空气还在膜/板组件之间提升液体和固体以便实现交叉流过滤，其中纯液体由于膜两端存在压差而能够通过膜，且膜表面未被过滤的固体阻塞。由污泥中的细菌产生的多糖沉积到膜上，而促进了阻塞过程。实际上通过在组件之间上升的空气流诱发的液体流对膜进行清洗。

施加到每两个相邻组件的面对膜之间的间隙上以使污泥产生循环的空气的施加容积流速和均匀性是确定整个工艺的成本和效能的关键因素。如果施加过高的空气流速，则膜可受到液体流诱发的剪切作用的损害。如果施加过低的空气流速，则由于过滤的固体发生积聚而导致阻塞膜的外表面。过量空气流带来的另一个问题在于空气泡产生聚结且这降低了溶解氧被传递进入液相内的效率。如果空气未被均匀地供应至每个膜的外表面，则可产生死点，这降低了系统容量。空气喷射管道的位置、数量和细部以及空气流速决定了该问题的严重程度。

对于每个组件而言，膜本身对于纯液体而言的透过率以及对由膜支承板上的纯液体流径产生的流的阻力决定了进行处理的容量。就短期而言，所希望的是具有高透过率的膜，但就长期而言，如果小尺寸的悬浮固体和细菌能够穿过膜的外表面进入膜的本体内的话，则具有高透过率的膜可导致膜的孔隙发生阻塞。此外，如果不对纯化液体离开膜本身且随后穿过组件并离开组件以后按规定路线传送纯化液体和收集所述纯化液体的布置加以关注的话，则通过量将限于小于单独的膜渗透率所允许实现的通过量。

JP-A-07-132214的摘要看来披露了一种膜/板组件，其中设置了覆盖膜支承板的表面的过滤膜，所述膜支承板具有与在板上形成的透过液体抽吸管道连通的透过液体通路，透过液体通路包括与抽吸管道连通的液体收集部分和切口。板的每个主要垂直表面看来被形成具有与该液体收集部分连通的水平和垂直狭槽的网络。看来可以确定，该组件可以经济的方式生产且有利于透过膜的液体产生流动且能够易于过滤要受到处理的液体。

JP-A-09-299951的摘要看来披露了一种液体/固体分离装置，所述装置包括盒体，所述盒体包含浸没的组件，所述组件分别包括覆盖在具有过滤膜的两个表面上的柔性水可透过材料。组件看来被垂直地布置在槽中且平行地隔开恒定间隔，且透过液体的取出部分被垂直地设置在盒体的两端处或一端处，且喷射导管被设置在每个组件本身的底部上。看来可以确定，分离装置使得能够实现长期持续有效的过滤同时有效地去除膜上的结块。

JP-A-10-033955的摘要看来披露了一种膜分离设备，所述膜分离设备配备有膜分离槽、包括彼此平行地进行布置以便在其间留出间隔且被布置在槽中的大量垂直中空纱线平膜模块的过滤膜单元、以及布置在膜分离槽中的过滤膜单元下面的多条空气喷射管道。管道看来彼此平行地进行布置以便在其间提供间隔，且沿每条管道呈一定间隔地在每条管道的管壁的两侧中形成多个侧部空气喷射孔，相邻管道的空气喷射孔彼此相对。看来可以确定，该布置防止了空气喷射孔发生堵塞且将被吹出孔的液体空气泡彻底地分散开来。

US-A-2003/0150808披露了一种具有多孔基板和位于多孔基板的至少一个表面上的多孔树脂层的分离膜，多孔树脂层包括树脂。部分树脂渗透穿过多孔基板以形成复合物层。下列关系(1)和(2)中的至少一个关系得以满足：

1.多孔树脂层具有在0.01至0.2μm范围内的平均孔隙尺寸且在表面处的孔隙尺寸的标准偏差为0.1μm或更小，和

2.多孔树脂层包括具有0.05×A或更大的短直径的大孔，其中A代表多孔基板的厚度，且平均颗粒尺寸为0.9μm的微颗粒的滤除率为至少90％。

膜被包括在膜/板组件中，在每个所述膜/板组件中，一对膜被布置在刚性板的相应的相对主要表面上的通道构件上，所述刚性板被形成具有用于使透过的液体朝向外部流动的凹部。

根据本发明的一个方面，提供一种设备，所述设备包括：

(i)大体上平行于彼此的成对的大体上垂直的膜的阵列，每个膜具有在所述膜的相应相对侧处的大体上垂直的内部和外部主要表面，所述膜彼此隔开且液体可透过所述膜但固体颗粒大体上不可透过所述膜，

(ii)位于每对所述膜之间的液体流通道布置，

(iii)与所述液体流通道布置连通的用于接收已经透过所述膜的液体的液体收集布置，和

(iv)气态流体喷射导管，所述气态流体喷射导管被配置给所述相应的成对膜且与所述相应的成对膜大体上共面并且大体上水平地进行延伸以将气态流体引入围绕所述阵列的所述液体和所述固体颗粒的混合物内，以使得所述气态流体上升穿过所述膜的所述外部主要表面之间的间隙，每条所述导管具有沿所述导管设置的仅一排喷射孔，那些孔具有向下的取向以向下发射所述气态流体。

由于本发明的该方面，使得可相对于每个膜可靠地均匀分布所述气态流体，以使得倾向于积聚在所述膜的所述外表面上的任何固体颗粒被扫回进入所述混合物的本体内，因此防止了该表面上死点的形成。

每排所述喷射孔不需要沿所述相关导管的纵向对齐但不应该包括在所述导管的大体上径向的平面中的多个孔，原因在于要不然可妨碍对来自所述导管的气态流体流进行控制的过程。

与每条导管相关的所述单排喷射孔有利地位于从所述导管的纵向中心线延伸出来的不超过四分之一直角，优选不超过20°的夹角内，所述夹角以穿过该中心线的垂直平面为中心。令人非常满意的是，喷射孔具有几乎垂直向下的取向。

根据本发明的第二方面，提供一种设备，所述设备包括：

(i)大体上平行于彼此的成对的大体上垂直的膜的阵列，每个膜具有在所述膜的相应相对侧处的大体上垂直的内部和外部主要表面，所述膜彼此隔开且液体可透过所述膜但固体颗粒大体上不可透过所述膜，

(ii)位于每对所述膜之间的液体流通道布置，

(iii)与所述液体流通道布置连通的用于接收已经透过所述膜的液体的液体收集布置，和

(iv)气态流体喷射导管，所述气态流体喷射导管大体上平行于所述膜且大体上水平地进行延伸以将气态流体引入围绕所述阵列的所述液体和所述固体颗粒的混合物内，以使得所述气态流体上升穿过所述膜的所述外部主要表面之间的间隙，每条气态流体喷射导管被形成具有沿其分布的喷射孔，位于每条导管的中部的那些孔的进入口具有比位于所述导管的端部的那些孔的宽度更大的宽度。

根据本发明的第三方面，提供一种设备，所述设备包括：

(i)大体上平行于彼此的成对的大体上垂直的膜的阵列，每个膜具有在所述膜的相应相对侧处的大体上垂直的内部和外部主要表面，所述膜彼此隔开且液体可透过所述膜但固体颗粒大体上不可透过所述膜，

(ii)位于每对所述膜之间的液体流通道布置，

(iii)与所述液体流通道布置连通的用于接收已经透过所述膜的液体的液体收集布置，和

(iv)气态流体喷射导管，所述气态流体喷射导管大体上平行于所述膜且大体上水平地进行延伸以将气态流体引入围绕所述阵列的所述液体和所述固体颗粒的混合物内，以使得所述气态流体上升穿过所述膜的所述外部主要表面之间的间隙，每条气态流体喷射导管被形成具有沿其分布的间隔不超过30mm的喷射孔。

由于本发明的这些方面，使得可沿每个膜的横向均匀地分布所述气态流体且因此可靠地避免形成死点。我们惊奇地确信，为实现该所希望的目的，所述喷射孔之间的间隔应该不超过30mm。

每个膜有利地为具有在0.01微米与0.05微米之间，优选在0.03微米与0.05微米之间，的孔隙尺寸的超滤膜。特别适当的膜包括位于纤维热塑性塑料基板上的聚醚砜外层。

在每对膜的所述膜之间优选存在具有大体上平行于彼此的相应的相对主要表面的板，每对膜的所述膜在所述相关板的所述相应的主要表面上进行延伸且从所述相应的主要表面向外间隔开来，在每块板的所述相应的主要表面中形成第一和第二组大体上垂直的液体流线性沟槽，每组中的所述沟槽彼此平行。每组中的每两条相邻沟槽彼此隔开的距离在10mm与50mm之间，特别是在20mm与30mm之间，且每条沟槽具有在0.5mm与2mm之间，特别是在1mm与1.5mm之间，的宽度。

同样优选地，第一和第二组液体收集沟槽被形成于每块板的所述相应的主要表面中并且横向于所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽进行延伸并与所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽相交。每条所述液体收集沟槽具有在0.5mm与2mm之间，特别是在1mm与1.5mm之间，的宽度。每条所述液体收集沟槽具有在2mm与5mm之间的深度。此外，每组中的每两条相邻液体收集沟槽彼此隔开的距离在1mm与5mm之间，特别是在2mm与3mm之间。

在一个优选实施例中，所述导管是管道，所述管道被穿孔以提供沿每条管道分布的用于所述气态流体的所述喷射孔。在另一个优选实施例中，所述导管被形成穿过所述相应板的下部且与沿所述导管分布的用于所述气态流体的所述喷射孔连通。在每个那些实施例中，所述喷射孔具有倾斜向下的取向且每个喷射孔具有向外加宽的大体上截锥形的形式。每个喷射孔具有1.5mm至2.5mm的进入口直径。

所述设备可进一步包括两条歧管，所述两条歧管被连接至所述导管的所述相应端以沿所述导管的相应的相对纵向方向将所述气态流体供应至所述导管，在所述情况下，位于所述相应的导管的中部处的那些所述孔具有比位于更接近所述导管的所述端部的所述相应导管的部分处的那些所述孔更大的进入口直径。

所述设备可被包括在活性污泥系统中，所述混合物为活性污泥和包括氧的所述气态流体。

根据本发明的第四方面，提供了一种用于从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的组件，且所述组件包括：

大体上平行于彼此的一对大体上平面的膜，且所述液体可透过所述膜但所述固体颗粒大体上不可透过所述膜，每个膜为具有在0.01微米与0.05微米之间的孔隙尺寸的超滤膜。

由于本发明的该方面，即使对于非常小的固体颗粒而言，也能防止它们进入所述膜并因此逐渐阻塞所述膜，同时所述液体可相对易于流动穿过所述膜。

根据本发明的第五方面，提供了一种用于从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的组件，且所述组件包括：

(i)具有大体上平行于彼此的相应的相对主要表面的板，

(ii)在所述板的所述相应的主要表面上进行延伸且从所述相应的主要表面向外间隔开来的第一和第二膜，且所述液体可透过所述第一和第二膜但所述固体颗粒大体上不可透过所述第一和第二膜，和

(iii)在所述相应的主要表面中形成的第一和第二组液体流线性沟槽，每组中的所述沟槽彼此平行，每组中的每两条相邻沟槽彼此隔开的距离在10mm与50mm之间，且每条沟槽具有在0.5mm与2mm之间的宽度。

由于本发明的该方面，所述沟槽为液体离开所述板提供了易于行进的路线且还防止了所述膜(或设置在一方面的所述板与另一方面的所述膜之间的隔板网格)进入所述沟槽并因此限制它们。

根据本发明的第六方面，提供了一种用于从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的设备，且所述设备包括：

(i)具有大体上平行于彼此的相应的相对主要表面的板，

(ii)在所述板的所述相应的主要表面上进行延伸且从所述相应的主要表面向外间隔开来的第一和第二膜，且所述液体可透过所述第一和第二膜但所述固体颗粒大体上不可透过所述第一和第二膜，

(iii)在所述相应的主要表面中形成的第一和第二组液体流线性沟槽，每组中的所述沟槽彼此平行，和

(iv)第一和第二组液体收集沟槽，所述第一和第二组液体收集沟槽被形成于所述相应的主要表面中并且横向于所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽进行延伸并与所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽相交，

每条所述液体收集沟槽具有在0.5mm与2mm之间的宽度。

由于本发明的该方面，提供与每条液体流线性沟槽相交且具有给定宽度的一条以上的液体收集沟槽倾向于防止所述膜(或设置在一方面的所述板与另一方面的所述膜之间的隔板网格)进入所述液体收集沟槽并因此限制它们。

根据本发明的第七方面，提供了一种从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的方法，所述方法包括将气态流体引入所述混合物内以便形成多个大体上垂直的气泡帘幕，且所述帘幕大体上平行于彼此、在多个膜之间向上承载所述混合物，所述多个膜大体上平行于所述帘幕，且所述液体可透过所述膜且所述固体颗粒大体上不可透过所述膜、来自所述混合物的一些所述液体流动穿过所述膜、并且收集已经流动穿过所述膜且因此已经与所述固体颗粒分离的该液体，所述引入过程包括在以垂直平面为中心的不超过一半直角的夹角内向下引导所述气态流体进入所述混合物内。

为进行准确的操作，需要供应准确容积的空气均匀地穿过每个膜的底部。为此目的，可为每两个相邻膜/板组件之间的所述间隙供应来自以充气管道的形式存在的单条导管的空气，所述充气管道具有沿所述管道设置的面向下的喷射孔。每条管道被设置在所述相应的组件下方25mm至50mm的位置处，且被设置在与所述组件相同的平面中并平行于所述组件。所述喷射孔被设置在与所述垂直平面呈一定倾斜度的位置处以使得空气易于到达所述管道的一侧且随后向上穿过所述两个组件之间的所述间隙。为所述管道供给来自位于所述管道的每端处的共用歧管的空气。所述孔的尺寸沿所述管道的长度产生变化，朝向中心变得更大，以便从每个孔中提供相等的流。这样做是试图确保清洗作用沿横向和垂直方向是均匀的。

另一种可选方式是，可在所述支承板的下部5cm处制造提供水平导管。随后通过穿过所述支承板的所述底部的向下倾斜的喷射孔将空气分布在所述液体内，正如上面对于所述外部喷射管道所述的情况那样。通过从所述支承板的顶部延伸至底部的垂直孔口将空气供给至该一体喷射导管且通过位于所述板的所述顶部处的空气歧管供给空气。

所使用的所述膜有利地具有孔隙尺寸为0.01微米至0.05微米的超滤特征。因此细菌和其它小的固体颗粒被排除在所述膜本体之外。这提供了较长的膜寿命和低频率化学清洗从而消除了所述膜的结垢现象，因此保持了透过率。清洗频率通常被降低至小于每6至12个月或更长时间进行一次。优选的膜由沉积在聚丙烯或聚酯纤维材料的基板上的聚醚砜形成。这种膜通过热焊接、超声焊接或粘结剂围绕其周部被附接到矩形背垫板上。细网格的隔板被置于所述膜与所述背垫板之间。所述背垫板同样具有在每个主要表面中的多条垂直沟槽，这些沟槽具有1mm至1.5mm的深度和宽度，从所述背垫板的顶部延伸至底部。这些尺寸被选择以使得所述隔板网格和所述膜不被抽吸入所述沟槽内，这将降低所述沟槽的液体承载容量。这些沟槽的频率使得对穿过所述膜和所述隔板网格的流的阻力较低且并非流的限制阻力。在每块板的所述顶部处，在每个主要表面中形成一组水平的液体收集沟槽。这些沟槽的数量为5至10条且每条沟槽宽1mm至1.5mm，深1mm至3mm，以使得所述隔板网格和所述膜同样不会被吸入所述沟槽内，还使得在最小压力降下提供足够的液体承载容量。具有5mm或6mm的内径的一条或两条液体离开管道被设置在所述支承板的所述顶部内，与所述水平收集沟槽交叉且为从所述膜过滤进入收集歧管内的液体提供最终离开路线。该外部歧管借助于被连接至泵或虹吸管而保持低于所述处理槽的液压压力。

每个膜优选通过热密封接缝或超声密封接缝被紧固地保持到其支承板上以便避免由于所述向上流动的液体和空气诱发的剪切作用导致出现的“变皱”问题。所述隔板网格还通过这些接缝被保持处于适当位置处。

如果所述背垫板的所述相邻主要表面的整体被形成具有横截面尺寸小于0.5mm的相连的“山和谷”的图案，则可避免使用隔板网格。

所述背垫板通过滑动进入所述盒体的带狭槽的导引板中的狭槽内而被置于包含盒体内，这使得每块板的两个垂直边缘能够被放置以使得所述膜/板组件隔开6mm至12mm的均匀间隙。这保持了用于空气和液体流的自由通路，同时保持充分的剪切作用以保持所述膜的外表面的清洁。

通过钢制管道的结构保持所述带狭槽的导引板的刚性，所述钢制管道的结构在正常操作过程中且当所述盒体被提升进入所述处理槽内或离开所述处理槽时提供足够的强度。沿板阵列的中心在所述顶部和所述底部处设置隔开板的杆以便保持板在所述中心处的分离。

所述盒体被设计以使得当所述喷射导管被包括在所述板内时，喷射管道，或所述板的所述底部边缘接近所述处理槽的底部，与所述槽的所述底部有利地隔开50mm与100mm之间的距离。这使得由于液压压力更高而更有效地传递氧且使得空气泡行进至顶部混合液位的距离最大化。

根据本发明的第八方面，提供了一种模块，所述模块包括：

(i)大体上平行于彼此以将气态流体引入液体和固体颗粒的混合物内的气态流体喷射导管的阵列，和

(ii)位于所述阵列的端部处以将所述气态流体供应至所述导管的歧管，

所述导管和所述歧管相对于彼此进行固定且所述模块可作为单元产生移置。

由于本发明的该方面，可能有利于制造和安装所述导管和所述歧管以及随后对其进行清洗和维护。

为了可对本发明进行清楚完整地披露，现在将通过实例并结合附图对本发明进行描述，在所述附图中：

图1示意性地示出了活性污泥系统的侧视图；

图2是与图1相似的系统变型的视图；

图3是图1或图2所示的系统的多个相同的膜/板组件中的一个组件的前视示意图；

图4是图3所示的部分IV的细节剖视图；

图5示出了沿图4所示的线V-V截取的剖视图；

图6示出了沿图4所示的线VI-VI截取的剖视图；和

图7是与图1相似的系统的另一种变型的视图。

参见图1，图中示出了第一种型式，其中多个膜/板组件2位于盒体3的本体内，所述盒体被浸没在活性污泥1中，所述活性污泥被包含在槽4内。每个膜/板组件2配备有单独独立的喷射管道5，所述喷射管道具有设置在一侧且与穿过喷射管道5的中心线的垂直平面成20°与45°之间的一定角度的直径为1.5mm至2.5mm的多个喷射孔6。每个出口孔的进入口的直径在1.5mm与2.5mm之间。所述孔还被制成具有120°夹角的埋头孔以便具有向外加宽的截锥形式，这通过被供应至管道5的压缩空气而在悬浮固体的阻塞物回流进入管道内的情况下促进所述阻塞物不产生阻塞。孔的尺寸可从管道的端部向中心产生变化以从每个孔提供均匀的空气流。空气进入两条空气集管歧管7、穿过喷射管道5和喷射孔6并随后向上穿过组件2之间的间隙8。孔的间距是规则的且不超过30mm(优选在10mm与30mm之间，特别是在15mm与30mm之间)，以便在膜的整个外表面区域上产生均匀的气泡流，换句话说在每个间隙8中产生均匀扰动的混合作用，从而避免形成死点。

在图2所示的形式中，通过铸造、模制成型或钻孔在膜支承板2a的下部形成喷射导管5。以相似方式在膜支承板2a的本体内垂直地形成垂直空气供应集管导管7a。这些成一体的供应导管被联接至空气供应导引管7。空气流动穿过喷射孔6，产生空气流且随后沿间隙8向上对污泥进行空气提升。

喷射导管5具有5mm至12mm的内径。导引管7被制成适应空气流的尺寸，所述尺寸由每个膜/板组件2的尺寸和组件的数量决定。成一体的空气导管7a通常具有5mm至8mm的直径但将以多于4个例如8个的数量存在，这同样取决于板的尺寸。出口孔如同图1所示型式那样被制成一定尺寸并被隔开。

每个组件2的板2a通常宽500mm至1000mm且深1000mm，厚度为8mm至15mm。原材料可以是普通的聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。原材料中可填充有切短的玻璃纤维或其它增强条股以强化和改进板的刚硬度。对于保持均匀的间隙8而言，刚硬度是特别重要的。可在置于处理槽底部上的单个盒体内包含数量达100个的组件2。

图3示出了与膜支承板2a和膜隔板网格13相关的膜14的细部。膜14通过由于膜基层纤维与板2a的支承材料的相容性而可能实现的超声焊接部或热焊接部11被附接到板2a上。另一种可选方式是，可使用粘结剂。

通过使用由塑料如聚酯、尼龙或聚丙烯制成的织造网格的隔板13而大大降低了对离开膜后的纯化液体流的阻力。然而，从流动容量的立场来看，借助于使用如图3所示的多条垂直沟槽10而使得使用大的膜14和背垫板2a也是可行的。这些沟槽宽1mm至1.5mm且深1mm至1.5mm。每两条沟槽10之间的间距为10mm至25mm。在板的顶部处，水平的另一组沟槽12用作液体收集布置。这些沟槽的宽度为1mm至2mm，且深度为1mm至3mm。通过包括与沟槽12相交的垂直孔口17和被连接至来自槽的主要离开歧管的出口短管18的连接器16从这些水平沟槽12取出液体流。这些连接器8的外径比支承板的厚度小2mm，即所述连接器具有6mm至13mm的外径以及5mm至12mm的内径。

在第三实施例(未示出)中，如果板的表面光洁度以“山和谷”的形式存在，其中峰部到底面的距离为0.5mm至1mm，且平均宽度为0.5mm至1mm，则可省略在膜与背垫板之间使用的隔板网格。

图7所示的型式与图1所示型式的不同之处在于两个方面。第一，喷射孔6位于管道周部的底部处，所述喷射孔同样被布置成沿其管道5纵向对齐的单排。这样做的优点在于管道是自行净化的，即在喷射周期之间的间隔过程中可进入喷射孔内并积聚在管道内部的下部中的固体在重新开始喷射时被立即喷射穿过孔6，而不是在管道内部的下部中逐渐形成沉积物且因此逐渐降低管道的通流剖面面积以及对于给定的空气供应压力而言的可得喷射水平，这会降低对将空气供应至单独间隙8的供应容积流速的控制程度。

此外，孔6的排出口位于与其管道5的垂直中心平面非常短的距离处且与位于该平面的一侧，以使得被注入液体内的空气在其管道5的仅一侧处上升且因此仅进入所需的一个间隙8内。孔6优选具有沿管道5的径向进行延伸的取向。

Claims (81)

1、一种设备，所述设备包括：

(i)大体上平行于彼此的成对的大体上垂直的膜的阵列，每个膜具有在所述膜的相应相对侧处的大体上垂直的内部和外部主要表面，所述膜彼此隔开且液体可透过所述膜但固体颗粒大体上不可透过所述膜，

(ii)位于每对所述膜之间的液体流通道布置，

(iii)与所述液体流通道布置连通的用于接收已经透过所述膜的液体的液体收集布置，和

(iv)气态流体喷射导管，所述气态流体喷射导管被配置给所述相应的成对膜且与所述相应的成对膜大体上共面并且大体上水平地进行延伸以将气态流体引入围绕所述阵列的所述液体和所述固体颗粒的混合物内，以使得所述气态流体上升穿过所述膜的所述外部主要表面之间的间隙，每条所述导管具有沿所述导管设置的仅一排喷射孔，那些孔具有向下的取向以向下发射所述气态流体。

2、根据权利要求1所述的设备，其中每排所述喷射孔不包括在所述相关导管的大体上径向的平面中的多个喷射孔。

3、根据权利要求1或2所述的设备，其中每排所述喷射孔位于从所述相关导管的纵向中心线延伸出来的不超过一半直角的夹角内。

4、根据权利要求3所述的设备，其中所述夹角不超过20°。

5、根据权利要求4所述的设备，其中每排所述喷射孔沿所述相关导管的纵向对齐。

6、根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中每排所述喷射孔以不超过30mm的间隔沿所述导管进行分布。

7、根据权利要求6所述的设备，其中所述间隔在10mm与30mm之间。

8、根据权利要求7所述的设备，其中所述间隔在15mm与30mm之间。

9、根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中位于每排中部的那些喷射孔的进入口具有比位于每排端部的那些喷射孔的直径更大的直径。

10、根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中每个膜为具有在0.01微米与0.05微米之间的孔隙尺寸的超滤膜。

11、根据权利要求10所述的设备，其中所述孔隙尺寸在0.03微米与0.05微米之间。

12、根据权利要求10或11所述的设备，其中每个膜包括位于纤维热塑性塑料基板上的聚醚砜外层。

13、根据前述权利要求中任一项所述的设备，且进一步包括位于每对膜的所述膜之间的具有大体上平行于彼此的相应的相对主要表面的板，每对膜的所述膜在所述相关板的所述相应的主要表面上进行延伸且从所述相应的主要表面向外间隔开来，以及在每块板的所述相应的主要表面中形成的第一和第二组大体上垂直的液体流线性沟槽，每组中的所述沟槽彼此平行，每组中的每两条相邻沟槽彼此隔开的距离在10mm与50mm之间且每条沟槽具有在0.5mm与2mm之间的宽度。

14、根据权利要求13所述的设备，其中每组中的每两条相邻沟槽彼此隔开的距离在20mm与30mm之间。

15、根据权利要求13或14所述的设备，其中每条沟槽具有在1mm与1.5mm之间的宽度。

16、根据权利要求13至15中任一项所述的设备，且进一步包括在每块板的所述相应的主要表面中形成的并且横向于所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽进行延伸并与所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽相交的第一和第二组液体收集沟槽，每条所述液体收集沟槽具有在0.5mm与2mm之间的宽度。

17、根据权利要求16所述的设备，其中每条所述液体收集沟槽具有在1mm与1.5mm之间的宽度。

18、根据权利要求16或17所述的设备，其中每条所述液体收集沟槽具有在2mm与5mm之间的深度。

19、根据权利要求16至18中任一项所述的设备，其中每组中的每两条相邻液体收集沟槽彼此隔开的距离在1mm与5mm之间。

20、根据权利要求19所述的设备，其中每组中的每两条相邻液体收集沟槽之间的间距在2mm与3mm之间。

21、根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述导管是管道，所述管道被穿孔以提供沿每条管道分布的用于所述气态流体的所述喷射孔。

22、根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述喷射孔具有倾斜向下的取向。

23、根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中每个喷射孔具有向外加宽的大体上截锥形的形式。

24、根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中每个喷射孔具有1.5mm至2.5mm的进入口直径。

25、根据权利要求9或从属于权利要求9的权利要求10至24中任一项所述的设备，且进一步包括第一和第二歧管，所述第一和第二歧管被连接至所述导管的所述相应端以沿所述导管的相应的相对纵向方向将所述气态流体供应至所述导管。

26、根据权利要求25所述的设备，其中包括相对于彼此进行固定的所述导管和所述歧管的模块可作为单元产生移置。

27、根据权利要求25或26所述的设备，其中位于所述相应的导管的中部处的那些所述孔具有比位于更接近所述导管的所述端部的所述相应导管的部分处的那些所述孔更大的进入口直径。

28、根据前述权利要求中任一项所述且被包括在活性污泥系统中的设备。

29、用于从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的设备，且所述设备包括：

大体上平行于彼此的一对大体上平面的膜，且所述液体可透过所述膜但所述固体颗粒大体上不可透过所述膜，每个膜为具有在0.01微米与0.05微米之间的孔隙尺寸的超滤膜。

30、根据权利要求29所述的设备，其中所述孔隙尺寸在0.03微米与0.05微米之间。

31、根据权利要求29或30所述的设备，其中每个膜包括位于纤维热塑性塑料基板上的聚醚砜外层。

32、用于从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的设备，且所述设备包括：

(i)具有大体上平行于彼此的相应的相对主要表面的板，

(ii)在所述板的所述相应的主要表面上进行延伸且从所述相应的主要表面向外间隔开来的第一和第二膜，且所述液体可透过所述第一和第二膜但所述固体颗粒大体上不可透过所述第一和第二膜，和

(iii)在所述相应的主要表面中形成的第一和第二组液体流线性沟槽，每组中的所述沟槽彼此平行，每组中的每两条相邻沟槽彼此隔开的距离在10mm与50mm之间，且每条沟槽具有在0.5mm与2mm之间的宽度。

33、根据权利要求32所述的设备，其中每组中的每两条相邻沟槽彼此隔开的距离在20mm与30mm之间。

34、根据权利要求32或33所述的设备，其中每条沟槽具有在1mm与1.5mm之间的宽度。

35、用于从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的设备，且所述设备包括：

(i)具有大体上平行于彼此的相应的相对主要表面的板，

(ii)在所述板的所述相应的主要表面上进行延伸且从所述相应的主要表面向外间隔开来的第一和第二膜，且所述液体可透过所述第一和第二膜但所述固体颗粒大体上不可透过所述第一和第二膜，

(iii)在所述相应的主要表面中形成的第一和第二组液体流线性沟槽，每组中的所述沟槽彼此平行，和

(iv)第一和第二组液体收集沟槽，所述第一和第二组液体收集沟槽被形成于所述相应的主要表面中并且横向于所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽进行延伸并与所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽相交，

每条所述液体收集沟槽具有在0.5mm与2mm之间的宽度。

36、根据权利要求35所述的设备，其中每条所述液体收集沟槽具有在1mm与1.5mm之间的宽度。

37、根据权利要求35或36所述的设备，其中每条所述液体收集沟槽具有在2mm与5mm之间的深度。

38、根据权利要求35至37中任一项所述的设备，其中每组中的每两条相邻液体收集沟槽彼此隔开的距离在1mm与5mm之间。

39、根据权利要求38所述的设备，其中每组中的每两条相邻液体收集沟槽之间的间距在2mm与3mm之间。

40、一种从固体颗粒和液体的混合物中分离液体的方法，所述方法包括将气态流体引入所述混合物内以便形成多个大体上垂直的气泡帘幕，且所述帘幕大体上平行于彼此、在多个膜之间向上承载所述混合物，所述多个膜大体上平行于所述帘幕，且所述液体可透过所述膜且所述固体颗粒大体上不可透过所述膜、来自所述混合物的一些所述液体流动穿过所述膜、并且收集已经流动穿过所述膜且因此已经与所述固体颗粒分离的该液体，所述引入过程包括在以垂直平面为中心的不超过一半直角的夹角内向下引导所述气态流体进入所述混合物内。

41、根据权利要求40所述的方法，其中所述夹角不超过20°。

42、根据权利要求41所述的方法，其中所述气态流体具有几乎垂直向下的取向。

43、根据权利要求40至42中任一项所述的方法，其中所述混合物是活性污泥且所述气态流体包括氧。

44、一种设备，所述设备包括：

(i)大体上平行于彼此的成对的大体上垂直的膜的阵列，每个膜具有在所述膜的相应相对侧处的大体上垂直的内部和外部主要表面，所述膜彼此隔开且液体可透过所述膜但固体颗粒大体上不可透过所述膜，

(ii)位于每对所述膜之间的液体流通道布置，

(iii)与所述液体流通道布置连通的用于接收已经透过所述膜的液体的液体收集布置，和

(iv)气态流体喷射导管，所述气态流体喷射导管大体上平行于所述膜且大体上水平地进行延伸以将气态流体引入围绕所述阵列的所述液体和所述固体颗粒的混合物内，以使得所述气态流体上升穿过所述膜的所述外部主要表面之间的间隙，每条气态流体喷射导管被形成具有沿所述导管分布的喷射孔，位于每条导管的中部的那些孔的进入口具有比位于所述导管的端部的那些孔的宽度更大的宽度。

45、一种设备，所述设备包括：

(i)大体上平行于彼此的成对的大体上垂直的膜的阵列，每个膜具有在所述膜的相应相对侧处的大体上垂直的内部和外部主要表面，所述膜彼此隔开且液体可透过所述膜但固体颗粒大体上不可透过所述膜，

(ii)位于每对所述膜之间的液体流通道布置，

(iii)与所述液体流通道布置连通的用于接收已经透过所述膜的液体的液体收集布置，和

(iv)气态流体喷射导管，所述气态流体喷射导管大体上平行于所述膜且大体上水平地进行延伸以将气态流体引入围绕所述阵列的所述液体和所述固体颗粒的混合物内，以使得所述气态流体上升穿过所述膜的所述外部主要表面之间的间隙，每条气态流体喷射导管被形成具有沿所述导管分布的间隔不超过30mm的喷射孔。

46、根据权利要求45所述的设备，其中所述间隔在10mm与30mm之间。

47、根据权利要求46所述的设备，其中所述间隔在15mm与30mm之间。

48、根据权利要求44至47中任一项所述的设备，其中每个膜为具有在0.01微米与0.05微米之间的孔隙尺寸的超滤膜。

49、根据权利要求48所述的设备，其中所述孔隙尺寸在0.03微米与0.05微米之间。

50、根据权利要求48或49所述的设备，其中每个膜包括位于纤维热塑性塑料基板上的聚醚砜外层。

51、根据前述权利要求中任一项所述的设备，且进一步包括位于每对膜的所述膜之间的具有大体上平行于彼此的相应的相对主要表面的板，每对膜的所述膜在所述相关板的所述相应的主要表面上进行延伸且从所述相应的主要表面向外间隔开来，以及在每块板的所述相应的主要表面中形成的第一和第二组大体上垂直的液体流线性沟槽，每组中的所述沟槽彼此平行，每组中的每两条相邻沟槽彼此隔开的距离在10mm与50mm之间且每条沟槽具有在0.5mm与2mm之间的宽度。

52、根据权利要求51所述的设备，其中每组中的每两条相邻沟槽彼此隔开的距离在20mm与30mm之间。

53、根据权利要求51或52所述的设备，其中每条沟槽具有在1mm与1.5mm之间的宽度。

54、根据权利要求51至53中任一项所述的设备，且进一步包括在每块板的所述相应的主要表面中形成的并且横向于所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽进行延伸并与所述相应的第一和第二组液体流线性沟槽相交的第一和第二组液体收集沟槽，每条所述液体收集沟槽具有在0.5mm与2mm之间的宽度。

55、根据权利要求54所述的设备，其中每条所述液体收集沟槽具有在1mm与1.5mm之间的宽度。

56、根据权利要求54或55所述的设备，其中每条所述液体收集沟槽具有在2mm与5mm之间的深度。

57、根据权利要求54至56中任一项所述的设备，其中每组中的每两条相邻液体收集沟槽彼此隔开的距离在1mm与5mm之间。

58、根据权利要求57所述的设备，其中每组中的每两条相邻液体收集沟槽之间的间距在2mm与3mm之间。

59、根据权利要求44至58中任一项所述的设备，其中所述导管是管道，所述管道被穿孔以提供沿每条管道分布的用于所述气态流体的所述喷射孔。

60、根据权利要求44至59中任一项所述的设备，其中所述出口孔具有倾斜向下的取向。

61、根据权利要求44至60中任一项所述的设备，其中每个出口孔具有向外加宽的大体上截锥形的形式。

62、根据权利要求44至61中任一项所述的设备，其中每个出口孔具有1.5mm至2.5mm的进入口直径。

63、根据权利要求44至62中任一项所述的设备，且进一步包括第一和第二歧管，所述第一和第二歧管被连接至所述导管的所述相应端以沿所述导管的相应的相对纵向方向将所述气态流体供应至所述导管。

64、根据权利要求63所述的设备，其中包括相对于彼此进行固定的所述导管和所述歧管的模块可作为单元产生移置。

65、根据权利要求63或64所述的设备，其中位于所述相应的导管的中部处的那些所述孔具有比位于更接近所述导管的所述端部的所述相应导管的部分处的那些所述孔更大的进入口直径。

66、根据权利要求44至65中任一项所述且被包括在活性污泥系统中的设备。

67、一种模块，所述模块包括：

(i)大体上平行于彼此以将气态流体引入液体和固体颗粒的混合物内的气态流体喷射导管的阵列，和

(ii)位于所述阵列的端部处以将所述气态流体供应至所述导管的歧管，

所述导管和所述歧管相对于彼此进行固定且所述模块可作为单元产生移置。

68、根据权利要求67所述的模块，且进一步包括位于所述阵列的相对端处的用于将所述气态流体供应至所述导管的第二歧管，所述导管和所述第二歧管相对于彼此进行固定。

69、根据权利要求67或68所述的模块，其中每条所述导管被形成具有沿所述导管分布的喷射孔。

70、根据权利要求69所述的模块，其中每条所述导管具有沿所述导管设置的仅一排喷射孔，那些孔具有向下的取向以向下发射所述气态流体。

71、根据权利要求70所述的模块，其中每排所述喷射孔不包括在所述相关导管的大体上径向的平面中的多个喷射孔。

72、根据权利要求70或71所述的模块，其中每排所述喷射孔位于从所述相关导管的纵向中心线延伸出来的不超过一半直角的夹角内。

73、根据权利要求72所述的模块，其中所述夹角不超过20°。

74、根据权利要求73所述的模块，其中每排所述喷射孔沿所述相关导管的纵向对齐。

75、根据权利要求69至74中任一项所述的模块，其中每条导管的所述喷射孔以不超过30mm的间隔沿所述每条导管进行分布。

76、根据权利要求7 5所述的模块，其中所述间隔在10mm与30mm之间。

77、根据权利要求76所述的模块，其中所述间隔在15mm与30mm之间。

78、根据权利要求69至77中任一项所述的模块，其中位于每条导管中部的那些喷射孔的进入口具有比位于所述每条导管端部的与所述或每条歧管相邻的那些喷射孔的直径更大的直径。

79、根据权利要求69至78中任一项所述的模块，其中所述喷射孔具有倾斜向下的取向。

80、根据权利要求69至79中任一项所述的模块，其中每个喷射孔具有向外加宽的大体上截锥形的形式。

81、根据权利要求69至80中任一项所述的模块，其中每个喷射孔具有1.5mm至2.5mm的进入口直径。

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