CN101087641A - 从散布有固体颗粒的液体中分离固体颗粒 - Google Patents

从散布有固体颗粒的液体中分离固体颗粒 Download PDF

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Abstract

公开了一种直立的过滤单元(10),其包括:隔膜(16),该隔膜包括带孔的、竖直的渗透管(12)和多个半透过材料制成的叶片(14),该叶片允许水通过。该半透过材料形成了多个固体滞留通道以及多个渗透通道。该叶片(14)围绕带孔的竖直管(12)缠绕,渗透水流入该竖直管(12),该隔膜处在壳体(40)中。该单元底部的入口(24)允许未处理的加压水流入隔膜的固体滞留通道。单元的上端的气体入口(32)允许加压空气进入该单元的上端,并从而进入固定滞留通道的上端,直到空气和水的压力达到平衡。通过以下过程来冲洗滞留的固体:关闭带孔的管的出口并打开冲洗水入口和冲洗水出口,同时保持壳体上端处的气体压力。

Description

从散布有固体颗粒的液体中分离固体颗粒
技术领域
本发明涉及从散布有固体颗粒的液体中分离这些固体颗粒。
背景技术
为了从水(或任何其他液体)中去除细微的、几个微米大小的固体颗粒,传统上使用半透过材料。使用的材料对于水分子来说是多孔的,但这些小孔又足够小,能够阻止固体颗粒通过。这些材料根据小孔尺寸的不同而能够进行微细或超细过滤。
传统上,基于这样的材料的过滤器包括长条的芯管,沿着该芯管具有多排孔洞。半透过材料制成的长条叶片固定于该芯管,它们的开放边缘与成排的孔洞相连通,其中长条叶片具有一个开放侧,或者呈密封口袋的形式。在口袋之间以及口袋中有网眼状的分隔件。密封的口袋紧紧围绕芯管缠绕,并且将该缠绕单元滑入长条的外壳体。
当夹带有固体颗粒的水流入壳体时,其进入叶片之间形成的固体滞留通道,口袋之间的分隔件处于该固体滞留通道中。水,而不是固体,透过半透过材料进入口袋,因而通过口袋的开放边缘和成排的孔洞进入芯管。
在一段时间的使用之后,过滤器被堵塞,或者至少流率降低到了必须清洁过滤器的程度。这通过以下实现:打开控制离开壳体的废物出口的阀,并且将冲洗水在压力下灌入壳体,以将壳体中的水和固体颗粒通过废物出口冲洗出壳体。
本发明的目的是提供一种改进的操作过滤单元的方法,一种改进的过滤设备,以及一种改进的制造过滤单元的方法。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供一种操作直立的过滤单元的方法,该过滤单元包括:隔膜,该隔膜包括渗透管和透水叶片,水通过透水叶片到达所述渗透管,该方法包括:将未处理的进给水进给到该单元的下端,从该单元的下端提取渗透水,以及利用与加压气体源相连的永久连接,保持该单元的上端中的压力高于大气压。
为了经济的目的,该气体通常是空气,但也可以使用其他气体。
为了清洁隔膜,该操作方法包括:终止未处理水的水流,打开与单元的下端连通的废物流管线,以及将冲洗水的水流引到所述单元的上端,同时保持向该单元的上端的气体供给,从而使水、气和固体颗粒通过所述废物流管线从所述单元流出。
在冲洗过滤单元的过程中,该压力可以被保持为恒定或者可以是脉冲变化的。
本发明还提供了一种设备,该设备包括:直立的过滤单元,该过滤单元包括:隔膜,该隔膜包括竖直的渗透管和透水叶片,水通过透水叶片到达所述渗透管;在该单元的下端处的用于未处理水的入口;在该单元的下端处的用于渗透物的出口;用于截断未处理水的供给的阀装置;该单元的上端处的入口;加压气体源,该加压气体源永久连接到该单元的上端处的入口,同时该单元进行工作以将液体与滞留的固体分离;通向该单元的上端处的入口的冲洗水流管;用于常闭所述冲洗水流管的阀装置,并且在要进行清洁时,该阀装置能够被打开以将所述冲洗水流管连接到加压的冲洗水源;以及处于该单元的下端处的废物出口,冲洗水和固体颗粒通过该废物出口离开该单元。
根据本发明的另一个方面,提供一种用于将固体从液体中分离的过滤单元,其包括:隔膜,该隔膜包括渗透管和透水叶片,水通过该透水叶片到达所述渗透管,该隔膜在其每个端部都具有端盖;以及通过围绕隔膜和端盖缠绕树脂覆膜纤维而当场形成的壳体。
根据本发明的另一个方面,提供一种制造过滤单元的方法,该方法包括:旋转一个组件,该组件包括:隔膜,该隔膜包括渗透管和透水叶片,水通过该透水叶片到达所述渗透管,该隔膜在其每个端部都具有端盖;以及围绕该组件缠绕树脂覆膜纤维,从而制造出与隔膜和端盖成一体的壳体。
优选地,该纤维为玻璃纤维的形式,但也可以使用其他的纤维,诸如碳纤维和凯夫拉尔(Kevlar)纤维。
附图说明
为了对本发明更好的理解,并示出如何取得效果,以下将参照附图,以举例的方式进行说明,在附图中:
图1是根据本发明的过滤单元的剖视图;
图2是图1中的过滤单元的分解图;
图3和图4是过滤设备的相对两侧的示意图;
图5和图6是过滤设备的相对两侧的侧视图;
图7是过滤设备的俯视图;
图8和图9是过滤设备的相对端视图;以及
图10是过滤设备的管路图。
具体实施方式
图1和2所示的过滤单元10包括长条的、竖直的、带孔的芯管12,围绕着该芯管缠绕有长条的叶片14(图2)。每个叶片14都呈密封口袋的形式,并且用半透过材料制成,该半透过材料允许水但不允许固体颗粒通过该材料。每个口袋的内边缘都是开放的,并且该边缘连接于芯管12。口袋通过芯管12中的多个孔与芯管12的内部连通。芯管12和叶片14的构造是传统的。根据本领域的传统的术语命名原则,包含芯管(由12指出)和水透叶片(由14指出)的结构将被称为“隔膜(membrane)”。隔膜由16指出。
该过滤单元,如图1所示,还包括处于其下端的端盖18。该端盖18具有中央插口20,其接纳管道22。管道22穿入芯管12中并且将端盖18连接到芯管12。在端盖18中的出口孔24与管道22的内部连通并因而与芯管12的内部连通,并且允许已经进入芯管12的渗透物从过滤单元10流出。管道22临时地将端盖18连接到隔膜16。
端盖18还具有两个孔26、28。孔26是未处理水的送入口,孔28是冲洗出口。在以下将说明的清洁程序中,固体颗粒就是通过孔28从壳体中冲洗出去的。如果需要,可以有多于一个的孔26和多于一个的孔28。
在过滤单元10的上端,还有一个端盖30。该端盖30具有轴向孔32,通过该轴向孔32加压的空气供给(在图1和图2中未示出)连接到端盖上。在端盖30和隔膜16之间有空间34。芯管12的上端被塞子36封闭。
为了制造该过滤单元10,隔膜16的两个端盖18、30配合到隔膜16上,并且将该组合的结构安装在可旋转的芯轴(未示出)上。该芯轴包括两个共轴的、轴向间隔开的转轴,这两个转轴进入孔24和32,从而能够旋转,以安装端盖18、30以及隔膜16。
端盖30包括套筒38,隔膜16的端部配合在套筒38中,从而提供盖30与隔膜16之间必要的临时连接。旋转芯轴,并且通过围绕隔膜16和端盖18、30缠绕树脂覆膜玻璃或其他纤维束,制造壳体40。壳体40和隔膜16在端盖18、30汇合,从而形成整体的单元,该单元在隔膜16的外表面与壳体40的内表面之间没有任何空隙。
转到图3到10,图示的过滤设备包括基底框架42,该设备的所有预期的构件都安装在该基底框架上。
如上所述形式的四个过滤单元10.1、10.2、10.3、10.4安装在框架42上。水管44连接到四个过滤单元的入口孔32。每个水管44都通向阀46(图10),阀46控制来自气体源48的气流。
要处理的水通过入口50进入并流过阀52到达水管54,水管54连接于泵56的吸入侧。泵的加压侧连接到歧管58。提供有用于冲洗水的第二入口60,并在入口60与水管54之间设置阀62。
歧管58通过四个支管64连接到单元10.1、10.2等的孔26。因此,未处理水流入隔膜16的固体滞留通道。每个孔24都连接到出口管66,且出口管66通向渗透物出口歧管68。每个端盖18的另一个孔28连接到水管70,且水管70通向歧管72。在水管70中有阀74,在水管66中有阀76,在水管64中有阀78。
水管80将歧管58连接到支管82,支管82通向单元10.1、10.2等的上端处的入口孔32。在支管82中有常闭阀84。水管82与水管44相接,从而用于冲洗目的的孔32能够被同时连接到气体源48和净水源60。
在正常操作中,带有固体颗粒的未处理水被泵56泵入歧管58,之后进入水管64,通过孔26进入隔膜16。流入隔膜16的水透过叶片14,通过水管12、管道22和孔24排出。水从孔24流到水管66,从而通过阀76流到歧管68。
单元10.1、10.2等的上端是永久性连接于气体源48的,从而保持每个单元10.1、10.2等中的气压高于大气压。未处理的水在孔26处的压力足以平衡空气压力,使得注入壳体40的水基本上注到顶部,同时又在水上方留下一个空气空间。
当过滤单元堵塞时,关闭阀52并打开阀62。同时打开阀74和84,关闭阀76、78。在正常操作中,阀74、84是关闭的,且阀76、78是常开的。冲洗水从泵56流入到歧管58,然后流到水管80。冲洗水从水管80流过水管82和进入的空气一起到达孔32,一旦阀78被关闭从而从隔膜的下端消除了水压,其就能够开始流过单元。
空气和冲洗水流过隔膜的固体滞留通道,通过孔28流出到水管70,然后带着过滤出的颗粒流到歧管72。
加压空气被持续供给到各个过滤单元的上端。在冲洗过程中,空气压力能够保持在恒定值,或者可以使空气压力产生脉冲变化。

Claims (7)

1.一种操作直立的过滤单元的方法,该过滤单元包括:隔膜,该隔膜包括渗透管和透水叶片,水通过透水叶片到达所述渗透管,该方法包括:
将未处理的进给水进给到该单元的下端,
从该单元的下端提取渗透水,以及
利用与加压气体源相连的永久连接,保持该单元的上端中的压力高于大气压。
2.如权利要求1所述的方法,其中,为了清洁隔膜,该操作方法包括:
终止未处理水的水流,
打开与单元的下端连通的废物流管线,以及
将冲洗水的水流引到所述单元的上端,同时保持向该单元的上端的气体供给,从而使水、气和固体颗粒通过所述废物流管线从所述单元流出。
3.如权利要求2所述的方法,其中,在冲洗的过程中,该气体源的压力是脉冲变化的。
4.一种设备,该设备包括:
过滤单元,该过滤单元包括:
隔膜,该隔膜包括竖直的渗透管和透水叶片,水通过透水叶片到达所述渗透管;
在该单元的下端处的用于未处理水的入口;
在该单元的下端处的用于渗透物的出口;
用于截断未处理水的供给的阀装置;
该单元的上端处的入口;
加压气体源,该加压气体源永久连接到该单元的上端处的所述入口,同时该单元进行工作以将液体与滞留的固体分离;
通向该单元的上端处的入口的冲洗水流管;
用于常闭所述冲洗水流管的阀装置,并且在要进行清洁时,该阀装置能够被打开以将所述冲洗水流管连接到加压的冲洗水源;以及
处于该单元的下端处的废物出口,冲洗水和固体颗粒通过该废物出口离开该单元。
5.一种用于将固体从液体中分离的过滤单元,其包括:
隔膜,该隔膜包括渗透管和透水叶片,水通过该透水叶片到达所述渗透管,该隔膜在其每个端部都具有端盖;以及
通过围绕隔膜和端盖缠绕树脂覆膜纤维而当场形成的壳体。
6.一种制造过滤单元的方法,该方法包括:
旋转一个组件,该组件包括:隔膜,该隔膜包括渗透管和透水叶片,水通过该透水叶片到达所述渗透管,该隔膜在其每个端部都具有端盖;以及
围绕该旋转着的组件缠绕树脂覆膜纤维,从而制造出与隔膜和端盖成一体的壳体。
7.如权利要求6所述的方法,其中,所述选自:玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉尔纤维。
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