CN103118768B - 一种过滤组件的原料气在其渗透液侧避免渗透液回流的过滤方法 - Google Patents

一种过滤组件的原料气在其渗透液侧避免渗透液回流的过滤方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103118768B
CN103118768B CN201180038427.5A CN201180038427A CN103118768B CN 103118768 B CN103118768 B CN 103118768B CN 201180038427 A CN201180038427 A CN 201180038427A CN 103118768 B CN103118768 B CN 103118768B
Authority
CN
China
Prior art keywords
space
filter element
fluid
permeate
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201180038427.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103118768A (zh
Inventor
安卓·迈普斯彻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
X Flow BV
Original Assignee
X Flow BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by X Flow BV filed Critical X Flow BV
Publication of CN103118768A publication Critical patent/CN103118768A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103118768B publication Critical patent/CN103118768B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/10Accessories; Auxiliary operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/20Accessories; Auxiliary operations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D65/00Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/06Specific process operations in the permeate stream
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2311/00Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/13Use of sweep gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2313/00Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/26Specific gas distributors or gas intakes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2315/00Details relating to the membrane module operation
    • B01D2315/10Cross-flow filtration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2321/00Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/04Backflushing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2321/00Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/20By influencing the flow
    • B01D2321/2033By influencing the flow dynamically

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于操作过滤组件(4)的方法,所述过滤组件(4)包括:在其中设置有至少一个过滤元件(7)的壳体(5),所述过滤元件在所述壳体内在其过滤表面的进料侧限定出第一空间(10),以及在相对的渗透液侧限定出第二空间(11);在所述过滤元件的所述进料侧的所述第一空间内开有流体进料口(14);以及与在所述过滤元件的所述渗透液侧的所述第二空间流体连通的渗透液出口(17);其中所述过滤元件直立布置。渗透液出口位于过滤元件的下端。在所述过滤元件的所述渗透液侧的所述第二空间内设置有进气口(18)。在过滤期间,压缩气体被输送到第二空间内。

Description

一种过滤组件的原料气在其渗透液侧避免渗透液回流的过滤方法
技术领域
本发明涉及用于流体过滤的过滤组件领域。
背景技术
这类组件已知有各种变体,且多数包括其内布置有一或多个过滤元件的壳体,这些过滤元件将壳体的内部空间分隔成进料侧和渗透液侧。一种过滤组件是基于所谓的死端过滤,其中待过滤的流体被输送到进料侧,并由此穿过过滤元件,其中的固体被捕获在过滤器中,而渗透液(过滤液)被释放在渗透液侧。另一种过滤组件是基于所谓的错流过滤,其中大部分流体沿切向流过过滤表面,而非进入到过滤器内。流体在相对于渗透液侧的正压下穿过。小于过滤器孔径的流体部分在此穿过而成为渗透液,其余一切保留在进料侧而成为滞留物。越过过滤器的大部分流体的切向运动使捕获粒子摩擦过滤表面。这意味着错流过滤组件可在相对高固体含量的流体中运行相对长的时间,而不会使过滤器堵塞。
EP-0 208 450给出了用于过滤啤酒的错流过滤组件的一实施方式。该组件包括纵向圆筒状壳体,其内设置有束管状陶瓷薄膜元件。未过滤的啤酒经由在组件下侧的流体进料口而输入,并由此进入到管状薄膜元件的内部进料空间中。清澈的渗透液穿过薄膜壁,由此进入到渗透液空间中,并在薄膜元件的外侧周围保持清澈,且由此经由渗透液出口而被导出。滞留物经由组件上侧的滞留物出口而被导出,并在此再次离开管状薄膜元件的内部进料空间。滞留物随后经由冷却器和泵而被循环,并再次回到组件下侧的流体进料口。
在错流薄膜过滤组件中存在一种已知现象,即在流体进料口与滞留物出口之间的流体流动中存在压降。该压降具有以下效果:流经薄膜壁的渗透液的流量还在薄膜元件的长度方向上相异。在进料侧靠近流体进料口的流体压力更高,因而流量也如此,而在进料侧更靠近滞留物出口的流体压力更低,因而流量也如此。如果在进料侧与渗透液侧之间的薄膜壁上的平均压差即所谓的跨膜压力(Trans Membrane Pressure,TMP)相对低时,甚至可发生如下现象:在最靠近滞留物出口的薄膜元件的部分长度上,由于渗透液在渗透液侧的局部压力已变得高于流体在进料侧的局部压力,因而开始出现负流量。该处的局部TMP已变成负值。换言之,在薄膜元件的这部分长度上,已过滤的渗透液开始从渗透液侧回流到进料侧。由于这对整个组件的性能具有不利的影响,所以当然是很不希望发生的。这降低了净渗透量;或者,如果根据渗透液的恒定净产量来控制组件,则这增加了在流体进料口附近的局部流量。上一种现象是由于以下事实而引起的:在滞留物出口附近的负局部流量需要由仍具有正流量的那部分薄膜元件来补偿。总地来说,这甚至可具有以下效果:最低和最高局部流量相差如此大,以至最高局部流量比平均流量高出100倍。在流体进料口附近局部流量更高会使这部分薄膜元件更快被污染,这反过来又大大缩短了组件在需清洗前可用于过滤的时间。
US2007/0158256显示了一种薄膜过滤组件,其左边的进料侧具有流体进料口和滞留物出口,右边的渗透侧具有渗透液出口。在过滤过程中,被过滤的液体通过流体进料口输送到进料侧。这种液体通过渗透侧经由薄膜进行部分渗透,并且在渗透时经由渗透液出口排出渗透液。另一部分未能经过薄膜渗透的液体作为滞留物,经由滞留物出口排出。在过滤过程中,形成了沿着薄膜的两侧的进料侧和渗透侧的错流过滤的流体流动状态。在进料侧设有一泵以达到滞留物循环线路的目的。在渗透侧也设有泵以达到渗透物循环线路的目的。在两种循环线路循环流动的受力流体,其沿着薄膜的压降基本上在薄膜的整个表面上都是相等的。在过滤过程中,薄膜是很容易堵塞的。因此,需要不断一次次地清洗薄膜。每次清洗,都需要高频率地关闭设在滞留物出口内的阀门。每次阀门关闭时,在渗透侧就有迅速产生一种压力,该压力相比进料侧的压力要高。这就导致了流体暂时性地在薄膜内发生回流。由于阀门关闭的高频率,在薄膜内发生一种称为高频回流-脉冲的渗透作用,而且这种高频回流-脉冲每次都暂时地打断了过滤过程。通过在过滤过程中,将这种高频回流-脉冲结合薄膜两侧的错流过滤,薄膜可以保持相对清洁。过滤时,沿着薄膜的基本稳定的压降有助于避免过滤过程中的渗透液回流。
然而,不利的方面是,由于沿着薄膜两侧的错流过滤需要设置额外的泵,增加了安装费,而且消耗大量的能量,由此使得过滤组件在使用时成本相当昂贵。
US-2009/0069619大体上给出了一种具有流体进料口、滞留物出口和渗透液出口的薄膜组件。通过流体进料口输送的流体,其一部分通过膜组件未被过滤,经过一支路和从渗透液出口流过的过滤的渗透液混合。这种过滤的渗透液和未过滤的液体的混合物,接着到达一个处理单元,例如一种异构化反应器,接着处理后的产品液体离开该系统。这种让未过滤液体流经薄膜组件,目的是为了提供高数值的纯滞留率,相对于不流经薄膜组件的过滤方式而只需较少膜表面积。
这种过滤方式的缺点是只能得到非重要的渗透混合液体,另一个缺点是,这种薄膜组件需要周期性地彻底清洁。另一个需要注意的是,这种已知的方法中,在所述薄膜组件内的过滤原件的一部分也会有负流量的发生,这是因为在渗透侧的局部渗透压力比进料侧液体的局部压力要高。这是非常大的缺陷,因为由于渗透液的回流直接导致了对高纯滞留数值的负值作用。
US-2009/0217777给出了一种用于浓缩存在于液体中的分析物的方法。该方法首先使液体流经过滤组件而使液体浓缩,且该过滤组件的一或多个超滤膜使得分析物不能穿过过滤组件。不包含分析物的过滤后的液体组分形成渗透液,而未穿过过滤组件的液体和分析物形成滞留物。在一定时段的过滤过程之后,开始收集由此形成的滞留物。在该收集的第一步中,使用气体来吹洗组件的渗透液侧。随后使用气体与液体的混合物来冲洗滞留物侧。之后可收集冲洗出的滞留物溶液,其中包含浓缩的分析物。
然而,令人注意的是,在这种已知方法中也可出现如下现象:由于渗透液在渗透液侧的局部压力已变得高于液体在进料侧的局部压力,因而在超滤膜的部分长度上开始出现负流量。这很不利,因为这对分析物的目标浓度具有直接的负面影响,会使分析物被回流的液体再次冲淡。
发明内容
本发明旨在克服一或多个上述缺点,或提供可使用的替代方案。本发明尤其旨在提供一种用于操作过滤组件的方法,从而使该过滤组件在降低运行成本的同时能够有效运行更长的时间。
该目标通过以下方式实现:使用一种用于操作权利要求1所述的过滤组件的过滤方法。该方法利用一种具有壳体的组件,且在该壳体内设置有至少一个过滤元件。过滤元件在壳体内在其过滤表面的进料侧限定出第一空间,以及在过滤表面的相对侧(即所谓的渗透液侧)限定出第二空间。在过滤元件进料侧的第一空间内开有流体进料口。渗透液出口与在过滤元件渗透液侧的第二空间流体连通。过滤元件直立布置。渗透液出口位于过滤元件的下端。根据本发明的构思,在过滤元件渗透液侧的第二空间内开有进气口。该方法包括在过滤期间将压缩气体输送到第二空间内。该压缩气体随后可充满第二空间的上部。它具有以下很大的优点:渗透液可不再存在于第二空间的上部。即使在该上部的局部跨膜压力(Trans Membrane Pressure,TMP)变成负值,已过滤的渗透液也不会在该上部位置出现从渗透液侧回流到进料侧的负流量,这只是因为在此不存在渗透液。这种不希望出现的渗透液回流只会发生在当整个第二空间大体上充满了渗透液时,而根据本发明可知不会再有这种情形。因此,本发明使得有可能大大减少甚至完全避免渗透液的回流。这使得获得单位长度薄膜元件上的一定渗透液产量变得容易得多。最靠近流体进料口的局部流量的最大值可远低于现有技术的水平。无需进行流量补偿,或需要进行至少不太正的流量补偿。由于局部最大流量降低,过滤元件有可能以慢得多的速度被污染,尤其对于最靠近流体进料口的那部分过滤元件。这使得有可能在使用组件达更长的时间后才有必要对其清洗。此外,或在替代方案中,目前也有可能增加过滤元件的长度/高度,而不会遭受可能回流的负面结果。
过滤组件可用于各种过滤,例如死端过滤。然而,本发明优选用于具有滞留物出口的错流过滤组件中,该滞留物出口像流体进料口那样也与在过滤元件进料侧的第一空间流体连通。滞留物出口沿过滤元件而设置在不同于流体进料口的另一水平处。由于在过滤期间在流体进料口与滞留物出口之间存在流体压降,流体被迫从流体进料口经由过滤表面而流向滞留物出口。
有利的布置方式是,流体进料口位于或靠近过滤元件的下部,于是在错流过滤时滞留物出口优选位于或靠近过滤元件的上部。这使得流体在过滤元件进料侧的第一空间内从组件的底部到顶部产生压降。在这一方向上的压降具有正面效果,即最大局部TMP出现在过滤元件的下部,这反过来又使最大流量出现在该下部。由于压缩气体存在于第二空间的上部,因而有可能使在第二空间下部的渗透液尽可能多地连通到过滤元件的仍存在正渗透液流量的高度处。
在另一有利的实施方式中,进气口位于渗透液出口的上方。这样,在过滤期间输送到第二空间内的气体随即进入到其在该过滤期间需充满的那部分第二空间,以避免渗透液的负回流。然而,如果在一实施方式中需使一定量的气体与渗透液混合,则也有可能将进气口设置在较低位置,即设置在渗透液实际正在流动的位置。进气口甚至有可能低于渗透液出口。
过滤元件可具有各种形式和形状,例如平面状或管状,且可具有各种孔径。在一优选的实施方式中,过滤元件是一种薄膜过滤器元件。孔径在0.1-10微米范围内的薄膜过滤器元件可用于微米过滤,但当选用更小的孔径时,也可用于超过滤、纳米过滤或反渗透。由于薄膜过滤器元件的孔径小,压缩气体将不易开始从渗透液侧穿透到进料侧。
优选薄膜过滤器元件具有亲水性。这使得由于在过滤元件通道内尤其是薄膜孔内的毛细压力而阻止气体流经过滤元件。薄膜结构的毛细管特性使得薄膜润湿,且需在高压下气体才能开始渗透通过薄膜。然而,如果需要,薄膜过滤器元件也可具有疏水性。
在另一实施方式中设置有控制装置,其设计用于使在第二空间上部的压缩气体的气压取决于一定的测量控制参数。这些控制参数例如可以是经由渗透液出口而得到的渗透液的产量,以及/或在组件内的一或多个位置处的压力,以及/或在第二空间内的渗透液的水平。在第一实施例中,每次由控制装置将气压调节到某一值,从而使得有可能在过滤期间经由渗透液出口而不断得到一定所需产量的渗透液。在实践中这意味着如果组件运行时间越长,且其过滤元件污染得越严重,则需越降低气压,以使流量为正的有效渗透过滤表面的水平可随同渗透液的水平一起保持上升。在另一实施例中,每次由控制装置将气压调节到某一值,该值大体上等于或低于在过滤期间在过滤元件进料侧的第一空间内的平均流体压力。由此阻止过多的气体流向进料侧。此外,或在替代方案中,也有可能通过控制装置而将过滤循环开始时的气压调节到与渗透液在渗透液侧的一定最大起始水平相对应的数值。尤其是,该起始水平至少低于过滤元件在过滤期间的高度的一半。更尤其是,该起始水平介于高度的5%-25%之间。
气体例如可以是空气、二氧化碳、氮或任何其他适当的气体。例如,如果待过滤的流体是啤酒,则使用二氧化碳具有以下优点:如果一些气体与渗透液混合,且随同渗透液而离开第二空间,也不会出现问题。
本发明也涉及一种用于在过滤循环期间或通过错流过滤或通过死端过滤而使用上述方法的过滤组件。
本发明的构思也可用于上述过滤组件的清洗循环期间,尤其是在过滤元件的反冲洗期间。在这种清洗循环期间,例如经由单独的清洗液入口或通过将渗透液出口连接到清洗液储槽,将加压清洗液输送到在过滤元件渗透液侧的第二空间中。清洗液随后反向流经过滤元件,并冲洗掉任何已捕获在其中的污染物。由此反冲洗后的清洗液随同被冲洗掉的污染物粒子随后可从在过滤元件进料侧的第一空间中例如经由流体进料口而排出,以及/或在错流过滤情形下经由滞留物出口或单独的清洗液出口而排出。通过在该清洗工艺期间同时向第二空间中输送压缩气体,有可能迫使清洗液首先流经已被最严重污染的那部分过滤元件,即在前过滤循环期间已发生最大正流量的过滤元件的下部。由此可有目的地引导清洗液。如果压缩气体在此未迫使清洗液流经污染最严重的过滤元件的下部,则清洗液会寻求阻力最小的途径,即首先流经污染最轻的过滤元件的上部。在污染最严重的过滤元件的下部被这样彻底冲洗干净之后,根据本发明,有可能将气压降至一定程度,从而使在渗透液侧的清洗液水平上升,并由此开始流经过滤元件的更高部分,从而也开始彻底清洗这些更高部分的过滤元件。所有这一切均可大大改善反冲洗清洗循环的效率。令人注意的是,清洗液可以是任何适当的流体,例如水,不过它也可由之前获得的渗透液本身而形成。
另一有利的实施方式将在附属权利要求中陈述。
附图说明
下文将结合附图对本发明作更详细的描述,其中:
图1是一种用于过滤流体的装置的流程图,该装置包括本发明所述的错流过滤组件的一实施方式;
图2更详细地显示图1中的过滤组件在过滤期间气体输送到渗透液侧时的情形;
图3更详细地显示图1中的过滤组件在过滤期间气体未输送到渗透液侧时的情形;
图4显示局部流量在图3所示的无气情形下在过滤循环开始时沿过滤元件长度方向的变化;
图5显示局部流量在图3所示的无气情形下在10min过滤后沿过滤元件长度方向的变化;
图6显示局部流量在图2所示的充气情形下在过滤循环开始时沿过滤元件长度方向的变化;
图7显示局部流量在图2所示的充气情形下在10min过滤后沿过滤元件长度方向的变化;以及
图8显示平均TMP随图2所示的充气情形中以及图3所示的无气情形中三个过滤循环的时间的变化。
1.存储容器,2.原料泵,3.再循环泵,4.错流过滤组件,5.壳体,7.薄膜过滤器元件,10.在进料侧的第一空间,11.在渗透液侧的第二空间,14.流体进料口,15.滞留物出口,17.渗透液出口,18.进气口,19.泵,20.气推式缓冲器,FP 进料压力,RP 滞留物压力,GP 气压,PP 渗透液压力,TMP 跨膜压力,TMPE 局部跨膜压力,GF 充气情形,GL 无气情形。
具体实施方式
在图1中,一种用于过滤流体的装置包括存储容器1、进料泵2、再循环泵3和错流过滤组件4。组件4包括内部设置有薄膜过滤器元件7的壳体5。元件7直立布置,从壳体5的底部垂直延伸到顶部。元件7将壳体5的内部空间分隔成在进料侧的第一空间10以及在渗透液侧的第二空间11。第一空间10在其下侧连接到流体进料口14,在其上侧连接到滞留物出口15。第二空间11在其下侧连接到渗透液出口17,在其上侧连接到进气18。来自气推式缓冲器20的压缩气体经由泵19可输送到进气口18内。
在过滤组件4的运行期间,待过滤的流体,例如未过滤的啤酒,经由流体进料口14而被抽送到第一空间10内。其在此向上沿过滤元件7而流向滞留物出口15。部分流体流经过滤元件7而进入到第二空间11内。这些过滤后的渗透液累积在第二空间11的下部,并在此经由渗透液出口17而排出。同时,压缩气体经由进气口18而被输送到第二空间11内。该气体充满第二空间11的上部。如图2清楚所示。
现在将通过显示过滤组件4在充气时(图2)与未充气时(图3)之间的差异来说明本发明的正面效果。
如果第二空间11未充气,如图3所示,则其自身完全充满渗透液。例如,如果在流体进料口14处的待过滤流体的输送压力为3.0bar,在滞留物出口15处保留的滞留物的出口压力为2.4bar,以及过滤后的渗透液在渗透液出口处的出口压力为2.8bar,则可计算出局部跨膜压力(TransMembrane Pressure,TMP)。
TMP是渗透/过滤的驱动力。在给定实施例中,局部TMP在过滤元件7的底侧具有最大值0.2bar,且沿过滤元件7向上而逐渐减小,并在一些点处等于零,且由此开始呈现负值。沿局部TMP为正值的过滤元件7的下部均存在渗透液从第一空间10流向第二空间11的正流动。沿局部TMP为负值的过滤元件7的上部均存在已过滤的渗透液从第二空间11回流到第一空间10的负回流。
图4显示在开始用于啤酒过滤组件的新过滤过程时的情形,且该啤酒过滤组件具有总高度为750mm的过滤元件。细水平线I表示经由渗透液出口17而离开组件的渗透液的平均流量。该处的平均流量为80l/m2.h。向下倾斜的粗线2是沿过滤元件7的高度方向而改变的局部流量,这是获得所需的平均流量所必需的。可看出,局部流量需在高于4500l/m2.h至4200l/m2.h的范围内变化,以获得仅仅80l/m2.h的所需平均流量。在组件的上部,大量已过滤的渗透液回流到进料侧。这些大量的回流液需通过在组件下部的大的正流量渗透液来补偿。
然而,在组件下部的大的正流量会使下部迅速被污染。图5显示当平均流量仍需为相同的80l/m2.h时在仅10min之后的情形。可看出,在沿过滤元件下部的正流量与沿过滤元件上部的负流量之间仍存在很大的差异,然而绝对值已变小。这意味着过滤元件7的大部分已被污染,且有必要清洗过滤元件。
如果第二空间11充气,如图2所示,则第二空间11自身可部分充以渗透液和部分充以气体。由此,气压受到控制,从而使气压大体上等于渗透液的压力。如果在流体进料口14处的待过滤流体的输送压力仍为3.0bar,在滞留物出口15处保留的滞留物的出口压力仍为2.4bar,以及过滤后的渗透液在渗透液出口处的出口压力保持为2.8bar,则局部跨膜压力(Trans Membrane Pressure,TMP)保持与图3中的无气情形中相同的水平。TMP等于零的点则在过滤过程开始时位于相同的高度,且沿局部TMP为正值的过滤元件7的下部仍均存在渗透液从第一空间10流向第二空间11的正流动。然而,沿局部TMP为负值的过滤元件7的上部均不会出现已过滤的渗透液从第二空间11回流到第一空间10的负回流,因为在此不存在渗透液而只有气体。
图6显示在再次开始用于啤酒过滤组件的新过滤过程时本发明所述的这种充气情形,且该啤酒过滤组件具有总高度为750mm的过滤元件。细水平线I表示经由渗透液出口17而离开组件的渗透液的相同平均流量。部分向下倾斜的粗线2是沿过滤元件7的高度方向而改变的局部流量,这是获得所需的平均流量所必需的。可看出,局部流量目前只需在接近1400l/m2.h至0l/m2.h的范围内变化,以获得仅仅80l/m2.h的所需平均流量。在组件的上部不存在已过滤的渗透液回流到进料侧的现象。由于无需补偿,组件的下部只需高得足以能够获得所需平均流量的正流量。
在组件下部中的更低正流量使得下部与图3中的无气情形相比更快被污染。图7显示当平均流量仍需为相同的80l/m2.h时在10min之后的情形。可看出,仍只需沿过滤元件的相对小的下部而出现正流量,且沿过滤元件的上部仍不会出现负流量。这意味着过滤元件7几乎尚未被污染,因而也根本无需清洗过滤元件。
由图8可验证上述结论,图8一方面显示在现有技术的无气情形下(Normal,常态)平均TMP随过滤时间的变化,另一方面显示在本发明的充气情形下(+Flux,正流量)平均TMP随过滤时间的变化。对于所示的三个过滤循环中的每种情形,其中一旦平均TMP达到数值1.2bar,过滤循环就结束。随后以反冲洗循环的形式开始清洗循环,之后开始新的过滤循环。无气情形时的循环表示为GL,充气情形时的循环表示为GF。可看出,在充气情形下要多花40%的时间来使过滤元件污染到使TMP达到1.2bar的程度。这有可能使运行成本降低50%以上。
此外,该实施方式表明各种不同的实施方式都是有可能的。例如,其中设置的组件和过滤元件可具有不同的形状和尺寸。同时,组件的取向可使其过滤元件部分直立,即与水平线成一角度,尤其是至少45度的角度。然而,过滤元件布置得越垂直,就越容易使渗透液的水平得到控制。并非只有一种过滤元件位于壳体内,也有可能使用若干过滤元件,例如薄膜束管。以下构思,即对过滤组件的部分渗透液空间进行充气,除可用于过滤啤酒外,也可用于过滤各种其他流体,例如水。如果在流体中只有少量粒子需由过滤元件来保留,则也有可能将本发明用于无滞留物出口的组件中(死端过滤)。如在说明书的引言中所指出的,它也可用于反冲洗循环期间,以帮助迫使反冲洗流体首先流经过滤元件的污染最严重的部分。这不仅可改善清洗工艺,而且可节省大量的反冲洗流体以及为此而使用的化学品。此外,目前可使彻底清洗操作大大延期,该彻底清洗操作包括从组件壳体中取出过滤元件,以及/或彻底更换过滤元件。
因此,本发明提供了一种在过滤期间以及如果需要也在清洗期间使用的高效而又好用的符合成本效益的过滤组件,以及用于操作它的方法。

Claims (12)

1.一种用于操作过滤组件的过滤方法,
该组件(4)包括:
-在其中设置有至少一个过滤元件(7)的壳体(5),所述过滤元件(7)在所述壳体(5)内在其过滤表面的进料侧限定出第一空间(10),以及在相对的渗透液侧限定出第二空间(11);
-在所述过滤元件(7)的进料侧的第一空间(10)内开有流体进料口(14);以及
-与在所述过滤元件(7)的渗透液侧的第二空间(11)流体连通的渗透液出口(17);
其中,过滤元件(7)直立布置,且渗透液出口(17)位于过滤元件(7)的下端;以及
在所述过滤元件(7)的渗透液侧的第二空间(11)内设置有进气口(18);
该方法包括下列步骤:
-将待过滤的压缩流体输送到在所述过滤元件(7)的进料侧的第一空间(10)中;
-从所述过滤元件(7)的渗透液侧的第二空间(11)中排出过滤后的渗透液;以及
-将压缩气体输送到在所述过滤元件(7)的渗透液侧的第二空间(11)中;
其中,使用错流过滤组件,该组件具有与在所述过滤元件(7)的所述进料侧的第一空间(10)流体连通的滞留物出口(15),该滞留物出口沿所述过滤元件(7)而设置在不同于流体进料口(14)的另一水平处;
其中,未过滤的滞留物经由所述滞留物出口(15)而从在所述过滤元件的进料侧的第一空间(10)中排出,使得流体在流体进料口(14)与滞留物出口(15)之间产生压降,从而迫使流体从流体进料口(14)越过过滤元件(7)而流到滞留物出口(15),
其特征在于:
在过滤期间将压缩气体输送到第二空间(11)中的步骤与以下步骤同时进行:将待过滤的压缩流体输送到第一空间(10)中,以及从第二空间(11)中排出过滤后的渗透液,第二空间(11)一部分填充有渗透液,一部分填充有压缩气体。
2.根据权利要求1所述的过滤方法,其中,
气体填充第二空间(11)的一部分,其位于填充有渗透液的第二空间(11)的顶部。
3.根据权利要求2所述的过滤方法,其中,
将压缩气体输送到第二空间(11),使渗透液充满第二空间(11)到一定程度,使得渗透液的水平达到在过滤期间从第一空间(10)正向流动到第二空间(11)时对应的过滤元件(7)的高度处。
4.根据前述权利要求之一所述的过滤方法,其中,使用所述错流过滤组件,该组件的滞留物出口(15)设置在过滤元件(7)的上端,流体进料口(14)位于过滤元件(7)的下端;
其中,流体在流体进料口(14)与滞留物出口(15)之间产生从过滤元件(7)的下端至上端的压降。
5.根据前述权利要求1所述的过滤方法,其中,使用错流过滤组件(4),该组件的进气口(18)位于渗透液出口(17)的上方;
其中压缩气体直接被输送到所述第二空间(11)的上部。
6.根据前述权利要求1所述的过滤方法,其中,使用亲水性过滤元件来阻止所述气体流经过滤元件(7)。
7.根据前述权利要求1所述的过滤方法,其中,通过控制装置而将经由进气口(18)而被输送到在所述过滤元件(7)的渗透液侧的第二空间(11)中的气体的气压调节到某一值,该值在过滤期间大体上等于或低于在所述过滤元件(7)的所述进料侧的所述第一空间(10)中的所述平均流体压力。
8.根据前述权利要求1所述的过滤方法,其中,根据所需的渗透液产量通过控制装置而调节经由所述进气口(18)而被输送到所述第二空间(11)中的气体气压,且渗透液在过滤期间经由渗透液出口(17)而被导出。
9.根据前述权利要求1所述的过滤方法,其中,在过滤循环开始时通过控制装置来调节经由所述进气口(18)而被输送到第二空间(11)中的气体气压,以获得渗透液在渗透液侧的所需起始水平。
10.根据前述权利要求9所述的过滤方法,其中,所述起始水平低于过滤元件(7)在过滤期间的高度的一半。
11.根据前述权利要求9所述的过滤方法,其中,所述起始水平为过滤元件(7)在过滤期间高度的5%-25%。
12.根据前述权利要求1所述的过滤方法,其中,输送到所述第二空间(11)内的气体气压在过滤期间随时间而逐渐降低。
CN201180038427.5A 2010-07-30 2011-07-14 一种过滤组件的原料气在其渗透液侧避免渗透液回流的过滤方法 Expired - Fee Related CN103118768B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2005177A NL2005177C2 (en) 2010-07-30 2010-07-30 A filtration module with gas feed at its permeate side to prevent backflow of permeate.
NL2005177 2010-07-30
PCT/NL2011/050511 WO2012015298A2 (en) 2010-07-30 2011-07-14 A filtration method for operating a filtration module with gas feed at its permeate side to prevent backflow of permeate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103118768A CN103118768A (zh) 2013-05-22
CN103118768B true CN103118768B (zh) 2015-05-13

Family

ID=43618794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180038427.5A Expired - Fee Related CN103118768B (zh) 2010-07-30 2011-07-14 一种过滤组件的原料气在其渗透液侧避免渗透液回流的过滤方法

Country Status (16)

Country Link
US (1) US9504964B2 (zh)
EP (1) EP2598231B1 (zh)
JP (1) JP5699398B2 (zh)
CN (1) CN103118768B (zh)
AU (1) AU2011283263B2 (zh)
BR (1) BR112013002094B1 (zh)
CA (1) CA2806170C (zh)
DK (1) DK2598231T3 (zh)
EC (1) ECSP13012463A (zh)
ES (1) ES2478493T3 (zh)
HK (1) HK1185030A1 (zh)
NL (1) NL2005177C2 (zh)
PL (1) PL2598231T3 (zh)
RU (1) RU2572963C2 (zh)
WO (1) WO2012015298A2 (zh)
ZA (1) ZA201300832B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3139999A1 (fr) 2022-09-22 2024-03-29 Bucher Vaslin Procédé de gestion du colmatage de membrane d’un dispositif de filtration tangentiel

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1615174A (zh) * 2001-12-14 2005-05-11 诺瑞特隔膜技术有限公司 膜滤器壳体及利用膜滤器壳体的方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3756408A (en) * 1972-06-15 1973-09-04 Osmonics Inc Separation system
GB2176715A (en) 1985-06-27 1987-01-07 Apv Int Ltd Beer filtration
FR2697172B1 (fr) * 1992-10-26 1994-12-02 Commissariat Energie Atomique Procédé de décolmatage automatique d'une unité d'ultrafiltration ou de microfiltration et installation mettant en Óoeuvre le procédé.
JP2605921Y2 (ja) * 1993-12-27 2000-09-04 エヌオーケー株式会社 濾過装置
JPH09892A (ja) * 1995-06-19 1997-01-07 Nok Corp ろ過膜の洗浄方法
US5958243A (en) * 1996-07-11 1999-09-28 Zenon Environmental Inc. Apparatus and method for membrane filtration with enhanced net flux
RU2226120C2 (ru) * 2000-09-12 2004-03-27 Закрытое акционерное общество "Обнинский центр естественных наук и технологий" Устройство для фильтрации жидкости и способ регенерации фильтрующих элементов
NL1025459C2 (nl) * 2004-02-11 2005-08-12 Friesland Brands Bv Inrichting en werkwijze voor micro-of ultrafiltratie.
US7169213B2 (en) * 2004-10-29 2007-01-30 Corning Incorporated Multi-channel cross-flow porous device
US20100025320A1 (en) * 2006-03-22 2010-02-04 Warren Thomas Johnson Backwash and cleaning method
NL1031926C2 (nl) * 2006-05-31 2007-12-03 X Flow Bv Inrichting met een bioreactor en membraanfiltratiemodule voor het behandelen van een inkomend fluïdum.
US7812207B2 (en) * 2007-09-07 2010-10-12 Uop Llc Membrane separation processes and systems for enhanced permeant recovery
US8857279B2 (en) * 2008-03-03 2014-10-14 William P. Hanson Analyte screening and detection systems and methods
RU85837U1 (ru) * 2009-02-24 2009-08-20 Борис Яковлевич Басин Мембранный модуль (варианты) и мембранное устройство (варианты)

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1615174A (zh) * 2001-12-14 2005-05-11 诺瑞特隔膜技术有限公司 膜滤器壳体及利用膜滤器壳体的方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2011283263A1 (en) 2013-02-28
ES2478493T3 (es) 2014-07-22
JP5699398B2 (ja) 2015-04-08
ZA201300832B (en) 2014-04-30
PL2598231T3 (pl) 2014-09-30
EP2598231A2 (en) 2013-06-05
RU2572963C2 (ru) 2016-01-20
CN103118768A (zh) 2013-05-22
US9504964B2 (en) 2016-11-29
EP2598231B1 (en) 2014-04-23
NL2005177C2 (en) 2012-01-31
BR112013002094A2 (pt) 2016-05-24
ECSP13012463A (es) 2013-04-30
HK1185030A1 (zh) 2014-02-07
WO2012015298A2 (en) 2012-02-02
BR112013002094B1 (pt) 2020-02-18
WO2012015298A3 (en) 2012-04-05
US20130228514A1 (en) 2013-09-05
CA2806170C (en) 2018-08-28
RU2013108832A (ru) 2014-09-10
JP2013533113A (ja) 2013-08-22
AU2011283263B2 (en) 2014-09-18
CA2806170A1 (en) 2012-02-02
DK2598231T3 (da) 2014-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5564021B2 (ja) 含油排水処理システム
US20120118824A1 (en) Water treatment apparatus and water treatment method
WO2008053700A1 (fr) Procédé de désalinisation, appareil correspondant et générateur de bulles
TW201334858A (zh) 造水裝置及造水裝置
US20110263009A1 (en) Method for the filtration of a bioreactor liquid from a bioreactor; cross-flow membrane module, and bioreactor membrane system
JP5326571B2 (ja) ろ過処理方法
JP2007136273A (ja) 加圧型膜ろ過装置
CN103118768B (zh) 一种过滤组件的原料气在其渗透液侧避免渗透液回流的过滤方法
JP6580338B2 (ja) 膜処理装置及び膜処理方法
CN110745910B (zh) 一种蜂窝陶瓷膜过滤方法及过滤装置
JP4525857B1 (ja) 水処理システムの前処理装置及び前処理方法
KR101392755B1 (ko) 관형막을 이용한 수처리시스템
CN104785109B (zh) 带擦洗机构的膜组器及使用该膜组器的净水机
CN101524624A (zh) 一种气驱膜分离方法以及膜分离装置
KR101692689B1 (ko) 가압식 모듈을 이용한 여과 시스템 및 여과 방법
CN205347001U (zh) 一种废水循环利用装置
JPH0631270A (ja) 水の膜浄化方法及びその装置の運転方法
Kwon et al. Fouling control of a submerged membrane module (YEF) by filtration modes
CN113453789B (zh) 膜过滤单元的运转方法及膜过滤单元
JP2003251160A (ja) 水処理方法および装置
JP2013252478A (ja) 油分含有排水の処理方法及び処理装置
JP2010119948A (ja) 膜分離装置、及びろ過処理運転方法
KR20100138515A (ko) 여과막의 세정 방법
TWM621920U (zh) 汙水回用處理裝置
CN111573867A (zh) 一种中水微滤净化装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1185030

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: GR

Ref document number: 1185030

Country of ref document: HK

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150513

Termination date: 20200714