CN105073234A - 过滤设备和清洁过滤组件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使在过滤持续很长一段时间的情况下也能够保持足够高的过滤效率的状态的过滤设备和清洁过滤组件的方法。过滤设备设置有：过滤组件，其具有多个中空纤维膜形成一束的中空纤维膜束；过滤容器，其容纳过滤组件；以及清洁单元，其清洁过滤组件。在过滤设备和使用该过滤设备来清洁过滤组件的清洁方法中，清洁单元设置有内部清洁单元，该内部清洁单元通过从插入到中空纤维膜束内部的内部清洁喷嘴的末端喷射清洗水并且在中空纤维膜束内部产生内部清洁流来从内部清洁中空纤维膜束。

Description

过滤设备和清洁过滤组件的方法

技术领域

本发明涉及一种过滤设备，该过滤设备包括：过滤组件，其具有多个中空纤维膜捆扎在一起的中空纤维膜束；以及清洁装置，其通过清洁来去除附着在中空纤维膜上的悬浮固体，并且本发明还涉及一种清洁过滤组件的方法。

背景技术

为了去除包含在海水、河水、废水以及油田产出水等中的悬浮固体(有机分子、微粒、油滴、诸如浮游生物等有机体、由细菌分泌到细胞外的透明胞外聚合颗粒物(TEP)等)，过滤设备被广泛使用，在该过滤设备中，设置有中空纤维膜束的过滤组件安置在容器中。

在此类过滤设备中，允许从过滤组件的外部提供的原水(待处理水)从中空纤维膜的外侧朝内部中空部分流动，并由此进行过滤。

然而，当使用此类过滤设备时，随着过滤的进行，悬浮固体附着在中空纤维膜的表面，从而堵塞中空纤维膜，这降低了过滤效率。

为了解决这种堵塞并保持高的过滤效率，例如，通常使用使水沿着与过滤方向相反的方向流动的方法(反洗)，使得能够去除附着在中空纤维膜的表面上的悬浮固体。

此外，为了适当地去除那些难以用普通反洗法来去除的悬浮固体，执行喷淋清洁或喷射清洁等(例如，参考PTL1)，在喷淋清洁中，以高压将清洗水喷洒至中空纤维膜束的表面来清洁过滤组件；在喷射清洁中，通过喷射来自喷射器喷嘴或起泡喷嘴的清洗水，以便在过滤容器中产生清洗水的喷射水流来清洁过滤组件。

引用列表

专利文献

PTL1：国际公布文件No.2012/043433

发明内容

技术问题

然而，存在以下问题：在过滤持续了很长时间的情况下，尽管通过喷淋清洁或喷射清洁去除了悬浮固体，但不可能保持足够高的过滤效率。

因此，本发明的目的在于提供一种即使过滤持续很长时间也能够保持足够高的过滤效率的过滤设备和清洁过滤组件的方法。

解决技术问题的方案

为了解决上述问题，本发明的发明人进行了深入的研究。申请人一直在研究在现有的过滤设备的情况下为什么不可能保持足够高的过滤效率的原因。

结果，发明人发现：在现有的过滤设备的情况下，因为没有充分地清洁位于中空纤维膜束内侧的中空纤维膜，所以不可能保持足够高的过滤效率。

也就是说，通过将多个中空纤维膜扎在一起来形成中空纤维膜束。当对中空纤维膜束的表面执行喷淋清洁或喷射清洁时，尽管能够清洁位于中空纤维膜束外侧的中空纤维膜，但由于没有向位于内部的中空纤维膜提供足够量的清洗水，所以不能够充分地去除悬浮固体。因此，未去除的污物很可能残留在中空纤维膜束的内部。

随着过滤的进行，位于中空纤维膜束内部的未去除的污物逐渐累积。因此，即使执行清洁，也难以保持足够高的过滤效率。

因此，本发明的发明人进行了各种实验并对用于防止在这种中空纤维膜束内部产生非常少量的未去除的污物的方法进行了研究。结果，可以确认的是，在内部清洁喷嘴被插入到中空纤维膜束中并且从内部清洁喷嘴喷射清洗水以在中空纤维膜束中产生内部清洁流的情况下，能够适当地从内部清洁中空纤维膜束，并且能够防止产生未去除的污物。因此，完成了本发明。

根据基于前述发现而作出的本发明的第一实施例，过滤设备包括：过滤组件，其具有多个中空纤维膜捆扎在一起的中空纤维膜束；过滤容器，其容纳过滤组件；以及清洁装置，其清洁过滤组件。清洁装置包括内部清洁装置，内部清洁装置通过从插入到中空纤维膜束中的内部清洁喷嘴的末端喷射清洗水，从而在中空纤维膜束中产生内部清洁流来从内部清洁中空纤维膜束。

通过提供这种内部清洁装置，能够有效地去除附着在中空纤维膜束内部的中空纤维膜上的悬浮固体。因此，即使当过滤持续很长时间，也能够有效地保持足够高的过滤效率。

根据本发明的第二实施例，在根据本发明的第一实施例所述的过滤设备中，内部清洁喷嘴为与中空纤维膜束的纵向垂直地插入的正交喷嘴，并且内部清洁喷嘴在其末端设置有喷射口，喷射口沿着所述中空纤维膜束的纵向喷射清洗水。

通过提供这种正交喷嘴作为内部清洁喷嘴，能够在位于中空纤维膜束内部的中空纤维膜的整个长度上充分地供应清洗水，因此，能够进一步提高清洁效率。

根据本发明的第三实施例，在根据本发明的第一实施例或第二实施例所述的过滤设备中，清洁装置除了包括内部清洁装置之外，还包括外部清洁装置，外部清洁装置通过从外部清洁喷嘴的末端喷射清洗水，从而产生围绕中空纤维膜束旋转的旋转清洁流来从外部清洁中空纤维膜束，外部清洁喷嘴以与内部清洁喷嘴分开的方式设置在过滤容器的内壁面上。

在本发明的该实施例中，因为除了产生内部清洁流之外，还产生旋转清洁流，所以内部清洁流使构成中空纤维膜束的中空纤维膜之间的距离增大，而旋转流动贯穿中空纤维膜束的内部。因此，中空纤维膜均通过摩擦被清洁，并且能够从中空纤维膜束的内部和外部去除悬浮固体。

作为产生旋转清洁流的外部清洁喷嘴，例如，优选地使用产生喷射水流的喷射器喷嘴或起泡喷射喷嘴。

根据本发明的第四实施例，在根据本发明的第三实施例所述的过滤设备中，外部清洁喷嘴为穿过所述过滤容器的壁面的倾斜喷嘴，外部清洁喷嘴相对于中空纤维膜束的纵向以预定角度倾斜并被固定,并且外部清洁喷嘴在其末端设置有喷射口，喷射口沿着过滤容器的内壁面喷射清洗水。

通过使用以预定角度倾斜且固定的倾斜喷嘴作为外部清洁喷嘴，能够在过滤设备中容易地产生旋转清洁流。

根据本发明的第五实施例，一种通过使用根据本发明的第一实施例至第四实施例中的任意一个实施例所述的过滤设备来清洁过滤组件的方法，所述方法包括：通过从内部清洁喷嘴的末端喷射清洗水，从而在中空纤维膜束中产生内部清洁流来从内部清洁中空纤维膜束。

如上所述，通过使用内部清洁流来从内部清洁中空纤维膜束，能够有效地去除附着在中空纤维膜束内部的中空纤维膜上的悬浮固体。

根据本发明的第六实施例，在根据本发明的第五实施例所述的清洁过滤组件的方法中，使用通过向水中添加选自由酸、碱、次氯酸盐和清洁剂组成的组的任意试剂得到的清洗水作为清洗水来清洁过滤组件。

使用通过向水中添加选自由酸、碱、次氯酸盐和清洁剂组成的组的任意试剂得到的清洗水，能够进一步改进清洁效果。

在现有的过滤设备中，在过滤效率下降的情况下，通过从过滤设备拆下过滤组件并将该过滤组件浸没在任意上述试剂的水溶液中预定时间(例如，约半天)来恢复过滤效率。

与之相反，在根据本发明的过滤设备中，通过使用添加有任意该试剂的水溶液作为清洗水，即使在没有执行上述浸没处理的情况下也能够适当地去除悬浮固体。因此，能够有效地减少与过滤组件的拆卸和安装以及浸没相关的时间和清洁成本。此外，能够减少所使用的试剂的量。

根据本发明的第七实施例，在根据本发明的第六实施例所述的清洁过滤组件的方法中，酸是柠檬酸，碱是氢氧化钠，次氯酸盐是次氯酸钠，以及清洁剂是柠檬烯。

这些试剂已经用作用于去除附着在中空纤维膜上的悬浮固体的合适试剂，因此容易获得，并且对于使用该试剂而言无需新的考虑。

具体地说，通过使用柠檬酸作为酸，通常能够提高对各种悬浮固体的清洁效率。此外，通过使用氢氧化钠作为碱，能够特别地提高对诸如沙子和石子等无机悬浮固体的清洁效率。此外，通过使用次氯酸钠作为次氯酸盐，能够特别地提高对源自细菌和浮游生物的有机悬浮固体的清洁效率。此外，通过使用柠檬烯(橙油)作为清洁剂，能够适当地分解并清洁TEP。

根据本发明的第八实施例，在根据本发明的第七实施例所述的清洁过滤组件的方法中，通过按照如下次序改变清洗水的类型来清洁过滤组件：添加有次氯酸钠的清洗水、添加有氢氧化钠的清洗水以及添加有柠檬酸的清洗水。

如上所述，次氯酸钠、氢氧化钠及柠檬酸能够去除不同的悬浮固体。通过按照上述次序改变清洗水的类型并依次对不同的悬浮固体执行清洁，能够进一步提高清洁效率。

根据本发明的第九实施例，在根据本发明的第七实施例或第八实施例所述的清洁过滤组件的方法中，添加有柠檬酸的清洗水和添加有氢氧化钠的清洗水在被排出之前被混合并中和。

通过将添加有柠檬酸的所使用的清洗水和添加有氢氧化钠的所使用的清洗水混合，从而没有必要执行在处理添加有试剂的清洗水时所需的中和处理，这能够有助于降低清洁成本。

根据本发明的第十实施例，在根据本发明的第六实施例至第九实施例中的任意一个实施例所述的清洁过滤组件的方法中，通过在存储添加有所述试剂的所述清洗水的存储箱与所述过滤容器之间循环所述清洗水来清洁所述过滤组件。

通过在存储箱与过滤容器之间循环添加有试剂的清洗水，能够有效地利用该试剂。因此，能够进一步减少所使用的试剂的量，并且能够进一步降低清洁成本。

发明的有益效果

根据本发明，能够提供一种即使过滤持续很长时间也能够保持足够高的过滤效率的过滤设备和清洁过滤组件的方法。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的过滤设备的示意图。

图2是示出根据本发明的实施例的过滤设备的外观的侧视图。

图3是示出图1所示的过滤设备的操作的视图。

图4是示出使用根据本发明的实施例的过滤设备的具体清洁方法的示意图。

具体实施方式

下文将参考附图对本发明的实施例进行描述。

1.过滤设备和过滤组件的清洁的概述

首先，将描述根据本发明的实施例的过滤设备。图1是示出根据本实施例的过滤设备的视图，而图2是示出根据本实施例的过滤设备的外观的侧视图。

如图1和图2所示，根据本实施例的过滤设备1包括：过滤组件2，其具有多个中空纤维膜捆扎在一起的中空纤维膜束3；以及过滤容器6，其容纳过滤组件2。在该视图中，附图标记7表示原水流入管，而附图标记8表示滤液流出管。

根据本实施例的过滤设备1与现有过滤设备的不同之处在于：过滤设备1除了包括上述结构之外，还包括从内部清洁过滤组件2的内部清洁装置。

内部清洁装置通过从喷射口沿着中空纤维膜束3的纵向喷射清洗水，从而在中空纤维膜束3中竖直地产生内部清洁流J1来从中空纤维膜束3的内部清洁过滤组件2，该喷射口设置在与中空纤维膜束3的纵向垂直且插入到中空纤维膜束3中的每个内部清洁喷嘴(正交喷嘴)4的末端上。

此外，根据本实施例的过滤设备1包括外部清洁装置，该外部清洁装置通过从设置在过滤容器6的壁面上的每个外部喷嘴(倾斜喷嘴)5的末端喷射清洗水，从而产生围绕中空纤维膜束3旋转的旋转清洁流J2来从中空纤维膜束3的外部清洁过滤组件2。

倾斜喷嘴5穿过过滤容器6的壁面，倾斜喷嘴5相对于中空纤维膜束3的纵向以预定角度(例如，5°至45°)倾斜并固定，并且倾斜喷嘴5在其末端设置有喷射口，该喷射口沿着过滤容器6的内壁面喷射清洗水。因此，能够容易地产生旋转清洁流J2。

接下来，将参考图1至图3对根据本实施例的过滤设备的操作进行描述。图3是示出过滤设备的操作的示意图。

在根据本实施例的过滤设备1中，在正常过滤操作期间，使含有诸如有机体、微粒、油滴及TEP等悬浮固体的原水从流入管7(参考图1和图2)流入到过滤容器6中，并从中空纤维膜的外表面侧朝中空纤维膜的内表面侧穿过构成过滤组件2的中空纤维膜束3中的每一个中空纤维膜，而悬浮固体被留在中空纤维膜的表面上。这样，原水被过滤。滤液沿着中空纤维膜束3的纵向穿过中空纤维膜的内腔，并且使滤液从流出管8流出(参考图3(a))。

如上所述，悬浮固体附着在中空纤维膜的表面。因此，随着过滤操作的进行，中空纤维膜被悬浮固体堵塞(参考图3(b))。

在发生上述堵塞的情况下，首先，在原水流入管7通向外侧的情况下，密封滤液的流出管8，然后从正交喷嘴4和倾斜喷嘴5中喷射清洗水。

这时，如图1和图3(c)所示，因为从正交喷嘴4中喷射出清洗水，所以沿着中空纤维膜束3的纵向在中空纤维膜束3中产生内部清洁流J1。因此，从内部适当地清洁中空纤维膜束3。

另一方面，因为从倾斜喷嘴5中喷射出清洗水，所以在过滤容器6中产生围绕中空纤维膜束3旋转的旋转清洁流J2。因此，从外部清洁中空纤维膜束3。

此外，随着内部清洁流J1的产生，中空纤维膜之间的距离增大，并且中空纤维膜束3膨胀。因此，旋转清洁流J2经由中空纤维膜束3的已膨胀的间隙贯穿中空纤维膜束3，并与内部清洁流J1合作来执行清洁，使得中空纤维膜均通过摩擦而被清洁。

含有被内部清洁流J1和旋转清洁流J2从中空纤维膜的外表面去除的悬浮固体的清洗水从通向外侧的原水进入管7排出。以上操作能够恢复过滤设备1的过滤能力(中空纤维膜的前侧与后侧之间的压差)，并且过滤操作重新开始(参考图3(d))。

在根据本实施例的过滤设备1中，在中空纤维膜束3中产生内部清洁流J1，并且从内部适当地清洁中空纤维膜束3。因此，能够防止未去除的污物残留在中空纤维膜束3的内部。

此外，通过同时产生内部清洁流J1和旋转清洁流J2来产生清洁流，使得中空纤维膜均通过摩擦被清洁。因此，能够在不留下未去除的污物的情况下适当地清洁构成中空纤维膜束3的每个中空纤维膜。

如上所述，在根据本实施例的过滤设备中，能够适当地去除那些不仅附着在位于中空纤维膜束的外侧的中空纤维膜上而且还附着在位于中空纤维膜束的内侧的中空纤维膜上的悬浮固体。因此，与现有过滤设备相比，本发明的过滤设备能够更长时间地保持高的过滤效率。

2.具体的清洁方法

将参考图4对使用上述实施例中所示的过滤设备来清洁过滤组件的具体方法的实例进行描述。

在该实施例中，使用通过向水中添加选自由酸、碱、次氯酸盐和清洁剂组成的组中的任意试剂得到的清洗水作为清洁过滤组件2的清洗水。

具体地说，如图4所示，过滤设备1包括：化学剂注入装置(未示出)，其向清洗水中添加试剂；存储箱11，其存储添加有试剂的清洗水；以及清洗水循环管路12，其使添加有试剂的清洗水在存储箱11与过滤容器6之间循环。

此外，存储箱11包括：NaClO箱11a，其存储添加有次氯酸钠的清洗水；柠檬酸箱11b，其存储添加有柠檬酸的清洗水；NaOH箱11c，其存储添加有氢氧化钠的清洗水。

存储箱11a、11b和11c均经由供水管与正交喷嘴4和倾斜喷嘴5连接。通过切换该供水管的连接并操作泵P，能够从正交喷嘴4和倾斜喷嘴5中将添加有任意试剂的清洗水喷射到过滤容器6中。

此外，柠檬酸箱11b和NaOH箱11c通过排水管13彼此连接。

在过滤设备1中，当因悬浮固体的附着而在中空纤维膜中发生堵塞时，首先，通过从NaClO箱11a向正交喷嘴4和倾斜喷嘴5供应添加有次氯酸钠的清洗水来清洁过滤组件2。因此，去除了附着在中空纤维膜上的有机悬浮固体。

这时，从过滤容器6将用过的清洗水排放至清洗水循环管路12并经由清洗水循环管路12供给至NaClO箱11a以便再利用。

接下来，按照柠檬酸箱11b和NaOH箱11c的次序，从正交喷嘴4和倾斜喷嘴5喷射添加有对应的试剂的清洗水。因此，去除附着在中空纤维膜上的诸如沙子和石子等无机悬浮固体。

关于这些类型的清洗水，与添加有次氯酸钠的清洗水一样，用过的水经由清洗水循环管路12被供应至对应的存储箱11以便再利用。

此外，当清洁操作完成时，与柠檬酸箱11b和NaOH箱11c连接的排水管13的阀门打开，使得柠檬酸和氢氧化钠在排出之前进行中和。因此，不需要单独中和添加至清洗水中的试剂。

此外，可以使用清洁剂作为添加至清洗水中的试剂。作为清洁剂，特别优选地使用适合于分解和清洁TEP的柠檬烯。

基于各个实施例对本发明进行了描述。值得注意的是，本发明不限于上述实施例，并且在与本发明的范围相同及等同的范围内能够对上述实施例进行各种变型。

附图标记列表

1过滤设备

2过滤组件

3中空纤维膜束

4正交喷嘴(内部清洁喷嘴)

5倾斜喷嘴(外部清洁喷嘴)

6过滤容器

7流入管

8流出管

11存储箱

11aNaClO箱

11b柠檬酸箱

11cNaOH箱

12清洗水循环管路

13排水管

J1内部清洁流

J2旋转清洁流

P泵

Claims (10)

1.一种过滤设备，包括：

过滤组件，其具有多个中空纤维膜捆扎在一起的中空纤维膜束；

过滤容器，其容纳所述过滤组件；以及

清洁装置，其清洁所述过滤组件，

其中，所述清洁装置包括内部清洁装置，所述内部清洁装置通过从插入到所述中空纤维膜束中的内部清洁喷嘴的末端喷射清洗水，从而在所述中空纤维膜束中产生内部清洁流来从所述内部清洁所述中空纤维膜束。

2.根据权利要求1所述的过滤设备，其中，所述内部清洁喷嘴为与所述中空纤维膜束的纵向垂直地插入的正交喷嘴，并且所述内部清洁喷嘴在其所述末端设置有喷射口，所述喷射口沿着所述中空纤维膜束的所述纵向喷射所述清洗水。

3.根据权利要求1或2所述的过滤设备，其中，所述清洁装置除了包括所述内部清洁装置之外，还包括外部清洁装置，所述外部清洁装置通过从外部清洁喷嘴的末端喷射清洗水，从而产生围绕所述中空纤维膜束旋转的旋转清洁流来从外部清洁所述中空纤维膜束，所述外部清洁喷嘴以与所述内部清洁喷嘴分开的方式设置在所述过滤容器的内壁面上。

4.根据权利要求3所述的过滤设备，其中，所述外部清洁喷嘴为穿过所述过滤容器的壁面的倾斜喷嘴，所述外部清洁喷嘴相对于所述中空纤维膜束的所述纵向以预定角度倾斜并被固定,并且所述外部清洁喷嘴在其所述末端设置有喷射口，所述喷射口沿着所述过滤容器的所述内壁面喷射所述清洗水。

5.一种通过使用根据权利要求1至4中任一项所述的过滤设备来清洁过滤组件的方法，所述方法包括：通过从所述内部清洁喷嘴的所述末端喷射清洗水，从而在所述中空纤维膜束中产生内部清洁流来从所述内部清洁所述中空纤维膜束。

6.根据权利要求5所述的清洁过滤组件的方法，其中，使用通过向水中添加选自由酸、碱、次氯酸盐和清洁剂组成的组的任意试剂得到的清洗水作为所述清洗水来清洁所述过滤组件。

7.根据权利要求6所述的清洁过滤组件的方法，其中，所述酸是柠檬酸，所述碱是氢氧化钠，所述次氯酸盐是次氯酸钠，以及所述清洁剂是柠檬烯。

8.根据权利要求7所述的清洁过滤组件的方法，其中，通过按照如下次序改变清洗水的类型来清洁所述过滤组件：添加有次氯酸钠的所述清洗水、添加有氢氧化钠的所述清洗水以及添加有柠檬酸的所述清洗水。

9.根据权利要求7或8所述的清洁过滤组件的方法，其中，添加有柠檬酸的所述清洗水和添加有氢氧化钠的所述清洗水在被排出之前被混合并中和。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的清洁过滤组件的方法，其中，通过在存储添加有所述试剂的所述清洗水的存储箱与所述过滤容器之间循环所述清洗水来清洁所述过滤组件。