CN102105404A - 过滤器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于液体处理单元中的装置，所述单元包括：大致呈管状的外壳，在所述外壳的一端中具有液体进口，在所述外壳的相对端中具有液体出口；大致呈管状的过滤器元件，其大致同心地设置在所述外壳内部，所述液体经过该过滤器元件从所述过滤器外部输送到所述过滤器内部；长形的紫外发生装置，其设置在所述过滤器元件内部，所述紫外发生装置的纵向方向大致对应于所述过滤器元件的纵向方向，所述紫外发生装置能产生紫外光；显示催化特性的材料，其至少设置在所述过滤器元件的内表面上。本发明的特征在于，所述长形的紫外发生装置延伸比所述大致呈管状的过滤器元件更远的距离，此延伸部位于所述出口附近，其中，所述更远的距离确保流经所述过滤器元件的液体流沿着所述长形的紫外发生装置流过一定的最小距离，因此使得所述液体流暴露于紫外光。

Description

过滤器装置

【技术领域】

本发明涉及一种过滤器装置，并且特别是具有附加功能的过滤器。

【背景技术】

在大量处理液体的的过程中需要过滤掉颗粒物。这种过滤可以是还包括净化、消毒等步骤的处理过程中的起始步骤。

一种如此的应用领域是水处理。本发明的申请人正在研发用于水处理的系统，该系统包括处理单元，这些处理单元通过用紫外光辐射催化剂从而在水中产生基团的光催化反应起作用。但是，对于很多应用来说，这些水含有相当多不同大小的颗粒物，因此，在水被暴露于氧化过程之前，这些颗粒物必须要被过滤掉。

本申请人一直不断地致力于增加水处理过程的效率，并因而研发出一种过滤器装置，其中，在过滤器区域中设置了AOT(高级氧化技术)过程。AOT利用三种重要的措施(component)来处理流经过滤器的水。一是紫外发生装置，即波长在紫外光谱内，小于380纳米，其能量足以用于光催化作用和/或直接去除微生物和/或直接在液体里形成自由基或形成溶解在其中的成分(component)和/或直接从气态存在的或溶解在液体里的氧形成臭氧。所述波长使得在水中产生臭氧并且同时分解臭氧的第二措施能够形成自由基。第三种措施是在产生臭氧和自由基的反应区设置催化剂，从而增加自由基的量。

目前使用的过滤器设置有多个管状的过滤器元件，通过该过滤器元件，水通过宽度在50μm范围内的狭缝流过。该过滤器在去除待被处理的水里的大多数颗粒物方面是非常有效的。过滤期间，过滤器的堵塞变得越来越严重。通过现在的过滤器设计，管状的过滤器元件竖向地设置在外壳里面，该外壳在过滤器元件的上部设有进口，并且在过滤器元件的下部设有出口。但是这不能完全保证流经过滤器元件的液体在足够长的时间期间暴露从而完全被处理。比如，情况可能是，过滤器的堵塞开始于过滤器元件的上部并且向下移动，因此，液体受迫在比较靠近出口处经过过滤器，因此在较短的长度内沿着紫外灯流动。

在这些过滤器元件内，以放置在石英玻璃管里的长形的紫外灯的形式，设置有紫外辐射装置。过滤器元件涂覆有催化材料，或者是由催化材料制成，并且优选地是，外壳的内表面也是这样。因而，带有催化剂的过滤器元件被紫外灯所辐射，因此，在靠近过滤器元件的内表面的区域内以及灯和过滤器元件之间水流经的区域内产生基团。由于网眼或狭缝优选的短缝隙，任何经过的颗粒物都会非常接近催化表面并因此确保暴露于已产生的基团。

目前的过滤器设计的一个问题是当过滤器元件被堵塞后，水会在能通过之前被迫沿着过滤器元件向下流。这意味着，过滤器元件和灯之间的水流长度变得越来越短，因而水暴露于紫外光的时间也越来越短。这意味着存在这样的风险，即，当暴露于AOT过程时，水里的污染物、颗粒物、生物体等也可能会通过而没有被清除掉。

当然，在一定程度上，这可以通过频繁地反流冲洗过滤器元件来补救。但是，反流冲洗操作必然会打断过滤和处理过程，当在一次操作中需要处理大量的水时，这是不可取的。

在US 4,971,687中公开了一种过滤器装置，其和紫外光一起工作从而净化液体。其包括过滤器方案，其中，与过滤器的堵塞程度无关，水流被迫地完全改变了其方向，这是因为围绕长形的紫外发生源的流控制管的缘故。该流控制管设置在这样的位置是为了迫使沿着紫外源的水流不受过滤器的状态的影响。这种设计在任何条件下都会对过滤器产生较大的压力降，特别是如果过滤器同时变得堵塞时。在美国专利US 4,971,687中并没提到与过滤器的堵塞有关的问题，特别是没提到长形的管状过滤器元件的堵塞问题。其中也没有提到催化表面从而产生作为处理成分的基团。

【发明内容】

本发明的目的是解决上述缺点。该目的通过独立的专利权利要求的特征来实现的。优选的实施方式形成了从属的专利权利要求的主题。

根据本发明的一个主要方面，其特征在于一种用于液体处理单元中的装置(arrangement)，所述单元包括：大致呈管状的外壳，在所述外壳的一端中具有液体进口，在所述外壳的相对端中具有液体出口；大致呈管状的过滤器元件，其大致同心地设置在所述外壳内部，所述液体经过该过滤器元件从所述过滤器外部输送到所述过滤器内部；长形的紫外发生装置，其设置在所述过滤器元件内部，所述紫外发生装置的纵向方向大致对应于所述过滤器元件的纵向方向，所述紫外发生装置能产生紫外光；显示催化特性的材料，其至少设置在所述过滤器元件的内表面上，所述材料被所述紫外光辐射，其特征在于，所述长形的紫外发生装置延伸比所述大致呈管状的过滤器元件更远的距离，此延伸部位于所述出口附近，其中，所述更远的距离确保流经所述过滤器元件的液体流沿着所述长形的紫外发生装置流过一定的最小距离，因此使得所述液体流暴露于紫外光。

根据本发明的一种替代方案，所述流偏转装置包括大致的管状构件，该管状构件在最靠近所述出口的区域中形成了所述过滤器元件的延伸部。

根据本发明的另一种替代方案，所述流偏转装置包括大致的管状构件，该管状构件在最靠近所述出口的区域中设置在所述过滤器元件和所述长形的紫外发生装置之间。关于这一点，优选地所述管状构件是由能透过紫外光的材料制成的。

根据本发明的又一种替代方案，所述流偏转装置包括所述外壳的内部和所述出口之间的通道，所述过滤器元件的端面围绕所述通道，所述紫外发生装置定位成延伸到所述通道内。

本发明进一步包括一种过滤器，其包括如上所述的装置。

所述过滤器优选地包括显示催化特性的材料，所述材料包括如金属和/或金属氧化物等半导体材料，所述金属和/或金属氧化物例如贵金属、铝的氧化物、钛的氧化物、硅的氧化物或它们的混合物等。

所述过滤器元件优选为楔形过滤器，其具有在50μm范围内的狭缝。

本发明的优点有几个方面。由于所述过滤器内部的流偏转装置，可以确定，在最小的时间期间内流经过滤器的液体暴露于由紫外发生装置所产生的基团，因为液体被迫沿着紫外发生装置流过最小的长度。因此，即便过滤器的过滤器元件堵塞得越来越严重，缩短了液体沿着紫外发生装置流经的长度，仍然可以保证该液体充分地暴露，从而使得液体里的任何生物体均暴露于AOT过程。

该流偏转装置可以或者是所述过滤器元件的延伸部而没有用于液体的任何通道，或者是在出口区域中过滤器元件内部的管状构件，迫使液体围绕管状构件。

本发明的一个重要方面在于，过滤器穿过装置的壳体延伸，并且紫外发生装置也穿过壳体延伸，并能辐射过滤器的整个内部表面，而且，进口和出口设置在壳体的相对的端部内。这意味着通过装置的流是可以预见到的，即便过滤器开始堵塞也是如此。这样，为了确定所述流以足够的程度被暴露于辐射，设置有一段距离使得所述流并不受过滤器的影响。根据本发明的设计可以获得很多优点，因为通过过滤器的流并不必需要改变方向，一个处理部分设置在过滤器区域外，并且朝向紫外源的过滤器表面上的催化材料促进了基团的产生。因而，即便过滤器表面开始堵塞，本发明仍然确定了关于用基团进行净化的适当功能，但是只要大多数的过滤器表面不被堵塞，所述流仍然以正常的方式工作。

根据如下的详细描述以及附图，本发明的这些和其它方面以及优点将变得更加显然。

【附图说明】

在本发明的以下详细描述中将参考附图，其中

图1是包括本发明的第一实施方式的过滤器的横截面图，

图2是本发明的第二实施方式的详细的横截面图，

图3是本发明的第三实施方式的详细的横截面图，以及

图4显示了包括本发明的若干过滤器的连接的示例。

【具体实施方式】

显示在附图中的过滤器包括大体上长形的管状外壳10。该外壳的一端设置有末端件12，该末端件12包括用于待被处理的水的进口14。该末端件还设置有固定件，其用于大体上长形的管16，管16由例如石英玻璃等能透光的材料制成。在玻璃管和末端件之间设置有合适的密封构件。在玻璃管里设置有大体上长形的紫外辐射源。在玻璃管外设置有过滤器元件18，其也附连到末端件。根据一优选实施方式，该过滤器是所谓的楔形过滤器，其中，过滤器元件设置有多个狭缝，它们大体上横向于过滤器元件的纵向方向设置。这些狭缝呈如横截面图中所示的楔形或三角形形状。狭缝的宽度可以例如在50μm的区域内，但其它尺寸也是可行的，这取决于具体的应用。进一步地，该过滤器元件上涂覆有显示光催化特性的材料，比如说金属和/或金属氧化物，例如贵金属、铝的氧化物、钛的氧化物、硅的氧化物及它们的混合物等。

外壳的另一端也设置有末端件20，其包括用于待被处理的水的出口22，该出口被连接到过滤器元件和玻璃管之间的空间24。出口通道设置有球阀26，用于打开和关闭该出口。进一步地，该末端件优选地包括能产生过滤器元件的反流冲洗操作的通道和构件。

在工作期间，水被引导通过进口14并通过狭缝流经过滤器元件18，因此，大于约50μm的颗粒物被过滤掉。然后，当水在过滤器元件和玻璃管之间、朝着出口流动并流出出口的过程中，水暴露于来自紫外发生装置16的紫外辐射。水的这种辐射和过滤器元件的催化表面的辐射会产生在杀除任何生物体方面非常有效的基团。

根据本发明，过滤器元件在过滤器的下部区域处(也就是最接近出口的地方)附连到管状构件40。该管状构件具有完全实心的壁，也就是说在过滤器的此区域内其不允许任何水经过。该管状构件的目的在于迫使此区域内在该管状构件和外壳之间的任何水都向上并且通过过滤器元件。当过滤器元件在使用过程中变得堵塞时，这尤为重要。因为用于待被处理的水的进口在过滤器的上部，所以过滤器元件的上部是第一个会被堵塞的区域，迫使水在过滤器元件外向下流，直到其能通过未被堵塞的狭缝。为了确保流过过滤器元件的水在充分长的时间段期间暴露，可以保证水流在沿着紫外发生装置的最小长度l期间流过时是被暴露的，其通过管状构件产生。

根据本发明的另一种变化，如图2中所示，在过滤器的下方区域中过滤器和灯之间设置有管状构件42。在此，该管状构件是用能透光的材料制成的，因而过滤器元件的整个内表面都能被紫外光所辐射。通过此方案，在下方区域中经过过滤器并处于管状构件外面的水被迫向上并绕着管状构件的边缘。这样，水受迫至少在管状构件的长度l期间经过紫外灯。

根据本发明的另一种变化，如图3中所示，下方的末端件、紫外发生装置和过滤器外壳也可以设计成使得：紫外灯向下伸进末端件的空腔里，该空腔形成水受迫经过紫外灯的最小长度l。

为了进一步增加基团的生成并因而增加过滤器的处理能力，图4示出了本发明的另一个实施方式，其中每个过滤器元件都设置有三个紫外发生装置50。此外，在各紫外发生装置之间设置有催化表面52。为了进一步增加产生的基团的量，光催化表面做成褶皱状等，从而增加表面积。

可以理解，上面描述的及在附图中示出的实施方式应只被看成是本发明非限制性的示例，而且在专利权利要求范围内可以以很多方式进行修改。因而，过滤器元件可以具有其它形式、通道、和通道尺寸，取决于具体的应用。

Claims (10)

1.一种用于液体处理单元中的装置，所述单元包括：

大致呈管状的外壳，在所述外壳的一端中具有液体进口，在所述外壳的相对端中具有液体出口；

大致呈管状的过滤器元件，其大致同心地设置在所述外壳内部，所述液体经过该过滤器元件从所述过滤器外部输送到所述过滤器内部；

长形的紫外发生装置，其设置在所述过滤器元件内部，所述紫外发生装置的纵向方向大致对应于所述过滤器元件的纵向方向，所述紫外发生装置能产生紫外光；

显示催化特性的材料，其至少设置在所述过滤器元件的内表面上，所述材料被所述紫外光辐射，其特征在于，所述长形的紫外发生装置延伸比所述大致呈管状的过滤器元件更远的距离，此延伸部位于所述出口附近，其中，所述更远的距离确保流经所述过滤器元件的液体流沿着所述长形的紫外发生装置流过一定的最小距离，因此使得所述液体流暴露于紫外光。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述流偏转装置包括大致的管状构件，该管状构件在最靠近所述出口的区域中形成了所述过滤器元件的延伸部。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述流偏转装置包括大致的管状构件，该管状构件在最靠近所述出口的区域中设置在所述过滤器元件和所述长形的紫外发生装置之间。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述管状构件是由能透过紫外光的材料制成的。

5.如权利要求1所述的装置，其中，所述流偏转装置包括所述外壳的内部和所述出口之间的通道，所述过滤器元件被设置成其端面围绕所述通道，所述紫外发生装置定位成延伸到所述通道内。

6.一种过滤器，其包括如权利要求1至5中任一项所述的装置。

7.如权利要求6所述的过滤器，其中，所述显示催化特性的材料包括金属和/或金属氧化物，如贵金属、铝的氧化物、钛的氧化物、硅氧化物或它们的混合物。

8.如权利要求6或7所述的过滤器，其中，所述过滤器元件为楔形过滤器，其具有在50μm范围内的狭缝。

9.如前述权利要求中任一项所述的过滤器，其中，所述紫外发生装置能够至少在185nm和254nm的区域内发光。

10.如权利要求6所述的过滤器，其中，所述过滤器进一步包括用于反流冲洗液体的出口。

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