CN102170960A - 用于处理水和其它液体介质的过滤器单元 - Google Patents
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Abstract
描述了一种特别地用于处理水的过滤器单元(100)，包括至少两个陶瓷过滤膜(101；201)和用于所述至少两个陶瓷过滤膜的底座(102；202)，其中陶瓷过滤膜以板形形成，并且每一个过滤膜具有过滤工作外侧和至少一个位于内部的用于经过滤的水的排出通道，底座具有收集空间，离开排出通道的水能够经该收集空间排出，底座具有用于陶瓷过滤膜的不透液方式的固定的插槽，在所述插槽中固定陶瓷过滤膜从而位于内部的排出通道以连通方式与所述收集空间连接。特别地，该过滤器单元的特征在于，至少底座的具有用于陶瓷过滤膜的插槽的部分是一体形成的成形部件。另外，描述了一种用于生产这种过滤器单元的方法，根据该方法，陶瓷过滤膜布置在模具里面，并且通过模制成型或注入成型由液体聚合体化合物或由液体预聚物制造固定陶瓷过滤膜的底座。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤器单元、特别是用于处理水的过滤器单元，和涉及用于生产这种过滤器单元的方法，所述过滤器单元包括至少两个陶瓷过滤膜和一种用于所述至少两个陶瓷过滤膜的底座。
背景技术
常规污水处理厂通常包含了一种在第一步骤中从废水去除粗大成分的沉淀槽、活性污泥槽和二次沉淀槽。在活性污泥槽中使用微生物以便分解废水中包含的排泄物和其它有机物质。紧随在活性污泥槽后面的二次沉淀槽中，通常通过沉降而从废水分离这些微生物、并且可选地至少部分地把这些微生物重新回收到活性污泥槽内。然而，完全分离微生物(特别地，通过沉降过程而实现完全分离微生物)在这种情况下通常是不可能的，从而使得存在这样的风险：微生物(这些微生物中的一些微生物构成健康威胁)能够随着废水进入环境。通常，这是不可接受的。由于这个原因，利用过滤器单元进一步处理来自活性污泥槽的经净化的废水以便可靠地分离存在的微生物。
除了根据例如EP-A1-602560、WO-A-03/037489或WO-A-04/091755已知的具有塑料过滤膜的过滤器单元之外，具有陶瓷基过滤器的过滤器单元近年来也变得比较普遍。
例如，DE-A-2603505描述了一种用于在液相中进行的分离过程的平面膜模块。然而，其中描述的过滤器仅有限地适合在上述应用中的实际使用。例如，它们在过滤器里面未布置有通过其能够提取滤出液的通道。其结果是，仅该过滤器的一侧能够暴露于待过滤的液体，并且必须总是经由该过滤器相应的相反侧提取滤出液。
DE-C-4329473同样提供了稳压/压力稳定型无机过滤膜，然而，所述稳压无机过滤膜的生产非常精细复杂。例如，具有半圆形凹口的板形的两半必须被烧结在一起，所述半圆形凹口随后形成了在内部延伸的滤出液通道。
另一方面，DE-A-19807769提供了一种用于陶瓷微型过滤器的底座，平面陶瓷过滤器(膜板)能够装配到该底座中。为此，在该底座上设置一种凹槽，该凹槽的轮廓在俯视图中近似地对应于安装在凹槽中的微型过滤器的横截面。所要求的液体紧密性借助于橡胶密封件来实现，所述橡胶密封件放置在微型过滤器与凹槽的壁之间。以这种方法，待过滤的液体能够自由地流过安装到该底座上的过滤器的大部分，并且滤出液经由设置在过滤器里面的通道而借助于轻微的负压通过该底座被排放出来。然而，所选择的该底座的结构和形成在底座中的过滤器单元的结构有时可以是不利的，因为橡胶密封件有时不能提供所要求的液体紧密性。当冲洗过滤器单元时，这种情况可能特别重要。在这种情况下，通常以相对较高压力通过过滤器反向馈送液体流，以便清洁过滤器表面和过滤器的里面从而去除存在于那里的污染物(具有微生物的滞留物/渗余物等)。
在WO-A-07/128565中采用了与此不同的方法。这个文件描述了通过粘接把平面陶瓷过滤器固定在它们的底座中，以便获得简单而可靠的密封。然而，尤其在包括多个单独的平面过滤器和相应底座的大型过滤器单元中，与粘接相关联的费用很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种没有上述缺点的过滤器系统。特别地，提供一种具有尽可能简单的结构并且按照很少的步骤生产的过滤器系统。当装配起来时，它应该具有高度的密封性/无渗漏性。
这个目的通过具有权利要求1的特征的过滤器单元和具有权利要求15的特征的方法来实现。在从属权利要求2到14中提供了根据本发明的过滤器单元的优选实施例。所有权利要求的措辞由此被包括在本说明书的内容中以资参考。
根据本发明的过滤器单元包括至少两个陶瓷过滤膜和一种用于所述至少两个陶瓷过滤膜的底座。陶瓷过滤膜形成为呈板形。每一个过滤膜各自具有过滤工作外侧和至少一个位于内部的用于经过滤水的排出通道。底座包括收集空间，离开所述排出通道的水能够经由该收集空间排出。底座另外具有用于对所述至少两个陶瓷过滤膜进行不透液方式的紧固或固定的至少两个插槽，在所述插槽中紧固或固定所述至少两个陶瓷过滤膜、从而使得位于内部的排出通道以连通方式与所述收集空间相连接。优选地，所述至少两个陶瓷过滤膜的排出通道或出口开口直接通向所述收集空间内。
根据本发明的过滤器单元的具体不同之处在于：至少底座的具有用于陶瓷过滤膜的插槽的部分(在一些优选实施例中，整个底座)是一体形成的成形部件。因此，与现有技术相比，不是每个根据本发明的过滤器单元中的过滤膜具有它自己的底座；相反，多个过滤膜优选地固定在一个底座中。相应地，优选地也不需要如在例如WO-A-07/128565中所提供的单独的滤出液收集通道。与常规过滤器单元相比，根据本发明的过滤器单元包括较少的部件，且直接由于这个原因导致根据本发明的过滤器单元具有更优越的密封防渗漏性质。
适合根据本发明的过滤器单元的过滤膜是现有技术中已知的。在这种情况下，特别地参考WO-A-07/128565、WO-A-07/093440和WO-A-07/093441中描述的平面陶瓷膜。
在优选实施例中，根据本发明的过滤器单元的特征另外特别地在于，所述至少两个陶瓷过滤膜固定在所述底座的插槽中、而不需要辅助或连接装置，也就是说，特别地，不需要密封或粘合装置。换句话说，陶瓷过滤膜固定在所述插槽中而不需要密封件并且不需要粘合剂。相反，过滤膜利用这样的配合位于所述插槽中：即密封不是必需的配合。过滤膜的尺寸基本上精确地对应于固定着过滤膜的插槽的尺寸。
这一点能够实现，因为在底座或者底座的至少一部分是在与所述至少两个陶瓷过滤膜“直接接触”的情况下，例如由液态塑料而生产出底座或者底座的至少一部分(以下对此有更多描述)。陶瓷过滤膜随后被模制成型到获得的底座中。结果，可以进一步减少根据本发明的过滤器单元的单个部件的数量，从而可以进一步增加其可靠性。
相应地特别优选地，至少具有所述插槽的所述一体成形部件(在一些实施例中，基本上为整个底座)是塑料部件，特别地，由液体聚合体化合物或由液体预聚物通过模制成型或注入模制成型来生产该部件。因此，例如可以由环氧树脂或聚氨酯树脂制造所述一体成形部件。
根据以上评述，陶瓷过滤膜可以优选地不可移动地固定在所述插槽中。这特别适用于陶瓷过滤膜被模制成型到底座内的情况。过滤膜和底座的分离因此涉及这些部件中的至少一个部件的破坏。
如上所述，根据本发明的过滤器单元优选地具有至少两个过滤膜。然而，根据个别情况，过滤膜的数量可以变化很大。例如，也可以容易地设想到具有几十到几百个过滤膜的过滤装置。
优选地，根据本发明的过滤器单元的所述至少两个过滤膜基本上互相平行地排列。在这种情况下，另外优选地，基本上互相平行地排列的多个过滤膜之间的距离基本上总是相同。
优选地形成底座以使得它具有有着优选地矩形或正方形横截面的框架和框架里面的至少一个横梁或横向构件（crossmember），优选地，多个横向构件互相平行地排列。
介于框架与所述至少一个横向构件之间和/或介于相邻横向构件之间的中间空间形成了其中固定着陶瓷过滤膜的所述插槽。此外，一个或多个横向构件优选地布置为平行于具有优选地矩形或正方形横截面的框架的两个相对侧，特别地平行于框架的纵向侧或横向侧，从而使得它们能够在一个方向上为框架提供机械稳定性。
当多个根据本发明的过滤器单元相互连接以形成同样由本发明所包含的一种多部分过滤装置时，这一点特别重要。具体地讲，在优选实施例中，根据本发明的过滤器单元的底座的框架具有至少两个开口(优选地，四个或更多开口)，经由所述至少两个开口，经过滤的水能够从所述收集空间排放出。这些开口优选地位于框架中，特别地位于框架的稳固侧，也就是说，位于横向构件交会处的侧面。特别优选地，稳固侧之一具有这些开口中的一个或两个开口，并且相反的第二稳固侧同样具有一个或两个开口。优选地布置框架中的开口以使得多个根据本发明的过滤器单元能够堆叠在一起，在这种情况下，布置在上方的过滤器单元的框架中的开口能够精确地位于下面的过滤器单元的框架中的相应开口上。通过经由开口把多个过滤器单元联接到一起，彼此堆叠的各个过滤器单元的底座中的收集空间相应地彼此连接，并且形成了经过所有联接着的过滤器单元的底座的通道，以便排放出经过滤的介质、或用于冲洗的清洁介质。该通道完全位于底座里面，因此不需要用于各个过滤器单元的外部管路。
优选地使用的过滤膜具有位于内部的排出通道，排出通道具有位于陶瓷过滤膜的至少一个窄侧(优选地，两个相互对着的窄侧)上的出口开口。优选地，根据本发明的过滤器单元的所述至少两个陶瓷过滤膜将要固定在根据本发明的过滤器单元的底座的所述至少两个插槽中，从而使得排出通道或者它们的出口开口能够直接通向收集空间内(如前面所述)。优选地，为此，前述的位于内部的排出通道的出口开口所在的一个窄侧或多个窄侧完全地被固定在(也就是说，在它们的整个长度上固定在)一个底座或多个底座(如果适用的话)的插槽中。特别优选地，前述根据本发明能够使用的底座的横向构件和框架形成了插槽，该插槽的尺寸精确地与这些纵向侧的尺寸匹配。
在根据本发明的过滤器单元中，所述出口开口优选地通向介于根据本发明的过滤器单元的底座的框架与所述至少一个横向构件之间和/或介于它的相邻横向构件之间的中间空间。这些中间空间优选地均彼此连接，并且它们一起形成以上提到的收集空间的实施例。
从以上评述，能够看出：在优选实施例中，各个根据本发明的过滤器单元的收集空间形成于底座里面。在外面，它随后优选地由前述底座的框架、具有所述出口开口的过滤膜的窄侧、以及横向构件(如果适用的话)而形成边界。除此之外，底座优选地还具有盖板，该盖板能够安装到框架中并且在一侧(特别地，在前方)封闭住收集空间。可以形成这个盖板以使得它是透明的，例如由玻璃或树脂玻璃形成。利用这种结构，能够以视觉方式监视根据本发明的过滤器单元的工作性能或职能性能力。该盖板可以例如粘接到框架。
在优选实施例中，根据本发明的过滤器单元具有固定着陶瓷过滤膜的超过一个底座。这样的实施例是特别优选的：基本上矩形或正方形的过滤膜的相互对着的窄侧固定在底座中。优选地，在这种情况下多个底座在功能上而言是彼此相同的，也就是说，每个底座具有相同的技术特征。
在优选实施例中，根据本发明的过滤器单元具有两个功能相同的上述类型的底座，所述至少两个陶瓷过滤膜位于这两个底座之间，每个过滤膜具有位于内部的用于经过滤的水的排出通道、和位于过滤膜的相互对着的窄侧上的出口开口，过滤膜利用这些窄侧而固定在所述两个底座的相应至少两个插槽中。在工作期间，经过滤的水因此经由相应布置的底座的收集空间而在陶瓷过滤膜的两端(在所述两个相互对着的窄侧)处排出。
顺便地还应该提及的是，根据本发明的过滤器单元当然地还可具有除过滤膜和底座之外的其它部件，例如可以可选地在陶瓷过滤膜的相互对着的窄侧上与底座一起形成壳体的侧壁。因此，底座也能够用作根据本发明的过滤器单元的壳体的一部分。
用于生产如上所述的过滤器单元的根据本发明的方法的具体不同之处在于：至少两个陶瓷过滤膜布置在模具里面，并且由液体聚合体化合物或由液体预聚物通过模制成型或注入模制成型而制造出固定着陶瓷过滤膜的一种底座。以这种方法，液体聚合体化合物或液体预聚物能够设置为直接与过滤膜接触、并且精确地配合着过滤膜的轮廓。因此可以使插槽的尺寸精确地与过滤膜的尺寸匹配，从而使得不需要密封装置。
为了生产根据本发明的过滤器单元，特别地，为了生产根据本发明的过滤器单元的优选实施例，如以下更详细所述，优选地两个或更多的陶瓷过滤膜例如借助于一个或多个定位装置(例如，格栅)而优选地互相平行地对齐排列在模具中，优选地在相邻过滤膜之间维持着所限定的距离。所使用的过滤膜具有位于内部的排出通道和具有位于至少一个窄侧(优选地，位于两个相互对着的窄侧)上的出口开口，如前所述。在把过滤膜布置到模具中之前或者可选地在把过滤膜布置到模具中之后，例如借助于匹配的硅树脂垫而优选地封闭住所述出口开口。这防止了通往排出通道的通路发生阻塞。最后，能够把液体聚合体化合物或液体预聚物引入到模具中。它能够在硅树脂垫或另外的等效封闭装置周围固化。硅树脂垫或等效封闭装置的形状和体积能够在这种情况下确定所获得的收集空间的形状和体积。当聚合体化合物或液体预聚物固化时，在过滤膜之间以及在上述框架的过滤膜周围形成前述横向构件。在这种情况下，在移除硅树脂垫之后，也可以随后粘接前述盖板。如果需要，则在过滤膜的另一端、或者在另一窄侧上重复这个过程。
在理想情况下，该聚合体的膨胀系数与过滤膜的膨胀系数匹配(也就是说，选择了匹配的聚合体)。另外，应该确保该固化不发生于过高温度。
原则上，大量已知的聚合体化合物适合用于根据本发明的方法，特别地，基于环氧树脂或聚氨酯树脂的聚合体是优选的。
根据本发明的过滤器单元非常适合用于用在在开始部分提到的应用的领域。除此之外，特别地应该提到，它不仅适合水处理，还能够一般地用于固液过滤、液固过滤和液液过滤。
根据结合从属权利要求参照附图在以下描述的实施例可以了解本发明的前述优点和其它优点。各特征可以分别单独实现或者彼此结合地实现。以下描述的实施例仅用于解释和更好地理解本发明而绝不应该理解为是限制性的。
附图说明
在附图中：
图1显示从包括多个陶瓷过滤膜和两个底座的根据本发明的过滤器单元的实施例上方观察的俯视图。
图2a显示图1中表示的过滤器单元的正视图(从前方倾斜地观察)。
图2b显示图1中表示的过滤器单元的另一正视图(从前方正面地观察)。
具体实施方式
图1显示根据本发明的过滤器单元100的实施例，过滤器单元100包括多个陶瓷过滤膜101和两个功能相同的底座102，在这两个功能相同的底座102之间固定了过滤膜101、并且这些过滤膜被模制成型到这两个功能相同的底座102中。这两个底座都具有相同的技术特征，以下将参照前底座解释这些技术特征。过滤膜101布置为互相平行并且(除了一个过滤膜之外)彼此之间具有基本上均匀的间隔。每个底座102包括一种包含了框架103和多个横向构件104的模制塑料部件、以及形成为树脂玻璃板的盖板105。过滤膜具有位于内部的用于经过滤水的排出通道，排出通道的出口开口位于过滤膜的两个相互对着的窄侧上。在框架103和两个位于外侧的横向构件104之间、以及在分别直接彼此相邻的横向构件104之间，存在着形成了插槽的中间空间，陶瓷过滤膜101固定在所述插槽中而不需要密封件、并且没有粘合剂。过滤膜101的出口开口直接通向这些中间空间内。横向构件104之间、以及框架103与横向构件104之间的中间空间都以连通的方式彼此连接，并且它们一起形成用于经过滤的水的收集空间，该收集空间在前方由树脂玻璃板105封闭。在别处，该收集空间在外部由底座102(或者由它的框架103和横向构件104)和具有所述出口开口的过滤膜101的窄侧而约束形成边界。经过滤的水能够经由两个开口106从该收集空间排放出。然而，开口106同时可用于联接到另外的过滤器单元(或它们的框架)上。为此，可以把密封圈放到肩107中。第二过滤器单元(与这里表示的过滤器单元相同)随后能够以堆叠方式布置在这里表示的过滤器单元上，从而使得它的下开口106位于所表示的过滤器单元的上开口106上。
利用经由开口106把多个过滤器单元100彼此联接，形成了经过所有联接着的过滤器单元100的一种通道以用于排出经过滤的介质或用于冲洗的清洁介质。联接在一起的多个过滤器单元100的精确定位例如可以借助于调整螺栓来实现。因此，在各个过滤器单元100上，另外设置栏栅、或者借助于螺旋连接而直接安装都不是绝对必需的。联接在一起以形成一种单元的过滤器单元100可以例如借助于一种杆系统而被牢固地夹持在一起、并由此固定在一起，从而使得它们能够被一起抬升。
图2a显示图1中表示的过滤器单元100的正视图。这里，又能够看到陶瓷过滤膜201和具有框架203、横向构件204、盖板或树脂玻璃板205(这里，未关闭)和开口206的底座202。通过与框架203的上侧和下侧交会着的横向构件204使框架203的上侧和下侧稳固。在横向构件204之一与框架203的右手侧之间能够清楚看见过滤膜之一的窄侧201a。位于过滤膜201里面的收集通道的出口开口清楚可见。
框架具有肩207，树脂玻璃板205能够下放入到肩207中。该树脂玻璃板可以例如通过粘接而固定在所述肩中。在横向构件204的上端，横向构件204具有凹口208，凹口208确保来自每个膜的经过滤的水能够到达开口206。另外，能够经由这些凹口执行过滤器单元的除气。横向构件204之间或者横向构件204和框架203之间的自由的中间空间以及树脂玻璃板一起形成前述用于经过滤的水的收集空间。
在图2b中，过滤器单元100的过滤膜101的位于横向构件204之间的窄侧201a特别地清楚可见。
Claims (15)
1. 一种特别地用于处理水的过滤器单元(100)，包括至少两个陶瓷过滤膜(101；201)和用于所述至少两个陶瓷过滤膜的底座(102；202)，其中
-陶瓷过滤膜(101；201)形成为呈板形，并且每一个过滤膜具有过滤工作外侧和至少一个位于内部的用于经过滤的水的排出通道，
-底座(102；202)具有收集空间，离开排出通道的水能够经由该收集空间排出，
-底座(102；202)具有用于对所述至少两个陶瓷过滤膜(101；201)进行不透液方式的固定的至少两个插槽，在所述插槽中固定所述至少两个陶瓷过滤膜(101；201)，从而使得位于内部的排出通道以连通方式与所述收集空间连接，
其特征在于，至少底座(102；202)的具有用于陶瓷过滤膜(101；201)的插槽的部分是一体形成的成形部件。
2. 根据权利要求1所述的过滤器单元，其特征在于，陶瓷过滤膜(101；201)固定在所述插槽中、而不需要密封件。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的过滤器单元，其特征在于，陶瓷过滤膜(101；201)固定在所述插槽中、而不需要连接装置，特别地，不需要粘合剂。
4. 根据权利要求1至3之一所述的过滤器单元，其特征在于，所述一体的成形部件是塑料部件，特别地，由液体聚合体化合物或由液体预聚物通过模制成型或注入模制成型而生产该部件。
5. 根据前面权利要求之一所述的过滤器单元，其特征在于，由环氧树脂或聚氨酯树脂制造所述一体的成形部件。
6. 根据前面权利要求之一所述的过滤器单元，其特征在于，陶瓷过滤膜(101；201)不可移动地固定在所述插槽中。
7. 根据前面权利要求之一所述的过滤器单元，其特征在于，所述至少两个陶瓷过滤膜(101；201)互相平行地排列。
8. 根据前面权利要求之一所述的过滤器单元，其特征在于，底座(102；202)具有框架(103；203)和框架(103；203)里面的至少一个横向构件(104；204)，介于框架(103；203)和所述至少一个横向构件(104；204)之间和/或介于相邻横向构件(104；204)之间的中间空间形成固定有陶瓷过滤膜(101；201)的所述插槽。
9. 根据前面权利要求之一所述的过滤器单元，其特征在于，所述位于内部的排出通道的每个出口开口位于陶瓷过滤膜(101；201)的至少一个窄侧(201a)上。
10. 根据权利要求9所述的过滤器单元，其特征在于，所述出口在框架(103；203)和所述至少一个横向构件(104；204)之间和/或在相邻横向构件(104；204)之间打开。
11. 根据前面权利要求之一所述的过滤器单元，其特征在于，它具有固定住陶瓷过滤膜(101；201)的超过一个底座(102；202)。
12. 根据前面权利要求之一所述的过滤器单元，其特征在于，它特别地在所述底座的框架中具有至少两个开口，经由所述至少两个开口，经过滤的水能够从所述收集空间排出，特别优选地，它在所述框架的一侧上具有至少一个开口、并且在相反侧上具有第二开口。
13. 根据前面权利要求之一所述的过滤器单元，其特征在于，它是包括至少两个根据前面权利要求之一所述的过滤器单元的过滤装置的一部分。
14. 根据权利要求13所述的过滤器单元，其特征在于，所述至少两个过滤器单元彼此联接，从而使得它们的底座中的收集空间相应地经由所述至少两个开口而彼此连接。
15. 一种用于生产根据前面权利要求之一所述的过滤器单元(100)的方法，其特征在于，至少两个陶瓷过滤膜(101；201)布置在模具里面，并且通过模制成型或注入模制成型而由液体聚合体化合物或由液体预聚物来制造固定有陶瓷过滤膜(101；201)的底座(102；202)。
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