CN105636674A - 膜过滤器和用于过滤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膜过滤器，其用于过滤待过滤的液体，所述膜过滤器带有向下开放的、能够被流通的底部件(2)，所述底部件具有管状的外罩(3)和恰好一个位于所述外罩中的膜支架(4)，其中，所述膜支架(4)利用至少一个锚固点(15)与所述外罩(3)相连；在膜支架(4)上方固定的空心纤维膜(5)；在圆周上闭合的管(6)，所述管在外罩(3)上连接地包围所述空心纤维膜(5)；用于进入底部件(2)中的进气口(13)；至少一个滤液收集室(25)；至少一个滤液出口(14)；和至少一个向下开放的位于外罩(3)与膜支架(4)之间的流体腔(16)，所述流体腔在上方具有出口(17)，其中，至少一个流体腔(16)在每个截面中不仅邻接外罩(3)而且还邻接膜支架(4)，并且膜支架(4)除了至少一个用于使待过滤的液体从下向上穿流的流体腔(16)之外完全包围底部件(2)。本发明还公开了一种用于在这种膜过滤器中过滤液体的方法。为了降低堵塞倾向而规定，底部件(2)设计为按照从进气口(13)至至少一个流体腔(16)的出口(17)的顺序可被流通。在用于在这种膜过滤器中过滤待过滤的液体的方法中，气体通过底部件(2)通从进气口(13)流向至少一个流体腔(16)，并且与待过滤的液体一起共同穿过该流体腔，直到通过出口(17)进入管(6)中。

Description

膜过滤器和用于过滤的方法

技术领域

本发明涉及一种用于过滤待过滤的液体的膜过滤器，其带有向下开放的、能被气体和液体穿流的底部件，所述底部件具有管状的外罩和恰好一个位于所述外罩中的膜支架，其中，所述膜支架通过至少一个锚固点与所述外罩相连；带有在上方固定在膜支架中的分别配备空腔的空心纤维膜，滤液能够从待过滤的液体中过滤到所述空腔中；带有在圆周上闭合的管，所述管连接在外罩上方并且包围空心纤维膜；带有用于使气体进入底部件的进气口；带有用于使气体进入底部件中的进气口；带有至少一个滤液收集室，所述滤液收集室与空心纤维膜的空腔相连，用于收集来自空心纤维膜的滤液；带有至少一个用于使滤液从至少一个滤液收集室中排出的滤液出口；并且带有至少一个向下开放的位于外罩与膜支架之间的流体腔，用于液体的穿流，所述流体腔在上方具有用于所述液体流出至管中的出口，其中，至少一个流体腔在穿过膜支架的每个截面中不仅邻接外罩而且还邻接膜支架，并且膜支架除了至少一个用于使液体从下向上穿流的流体腔之外完全封闭底部件。

此外，本发明还涉及一种用于在所述膜过滤器中过滤待过滤的液体的方法，其中，液体流入底部件、穿流过至少一个流体腔并且在此绕膜支架环流，气体通过进气口流入底部件，液体仅通过在底部件的上方的出口流出并且仅通过该出口流入管中，气体在底部件的上方流出，流入管中，并且在管中上升并且由此形成液体在膜过滤器中的上行运动，上升的液体和气体从外部冲洗空心纤维膜，在空心纤维膜的外侧与空心纤维膜的空腔之间存在压力差，基于所述压力差使得滤液从液体中滤出并且流入空心纤维膜的空腔中，并且收集来自空腔中的滤液并且使滤液从膜过滤器中流出。

背景技术

由文献WO02/22244-A1公开了带有上述技术特征的膜过滤器，其中一个发明人也参与了该申请。

已知的膜过滤器设计用于过滤富含固体的废水，例如其在生物净化设备中出现在膜生物反应器(MBR)中。在此，膜过滤器或者可以沉入净化设备的槽中，或者可以在配备了输入管路和输出管路的情况下干式地树立。用于过滤的驱动力在大多数情况下是通过施加在渗透侧的负压实现的，然而在干式树立的方案中也可以通过较低的进料侧(原水侧)的过压实现。

空心纤维膜具有小于5mm、通常为0.5至3mm的直径，并且具有微过滤膜或超过滤膜的穿透性。也可以使用用于逆渗透或纳米过滤的膜部件。

为了避免滤除材料堵塞膜过滤器，膜过滤器持续地或以周期性的间隔被冲洗。通常使用的用于物理冲洗膜过滤器的方法利用液体或气体对膜部件渗透侧逆流冲洗并结合对膜部件外侧的气泡冲洗进行。在结合对膜部件外侧的气泡冲洗的情况下，气泡自下方进入膜过滤器中，气泡随后沿着空心纤维膜上升并且气泡在待过滤的液体中运动。随着气泡的上升，还持续地形成了待过滤的液体的上行流动。由气体和液体构成的两相流体的剪力具有较高湍流，由此，顶部覆层从膜部件上剥落并且被冲掉。在膜生物反应器中，空气通常被用作气体。

当空心纤维膜被在周向上封闭的管包围时，所谓的空气提升泵效应、也即上升气泡所引发的液体穿过膜过滤器的上行流动对空心纤维膜具有特别高的清洁效果，因为气泡由此保持在膜过滤器中、也即保持在紧邻空心纤维膜的附近。管的积极效果在文献JP-2003-024937和US-2—6/0273007A1的发明中有所描述。

在已知的膜过滤器的实施方式中，以沉浸式或干式树立方式使用的膜过滤器的空心纤维膜固定在恰好一个膜支架中，所述膜支架通过6个锚固点与底部件的管状的外罩相连。膜过滤器具有滤液收集室，空心纤维膜连接在所述滤液收集室中。空心纤维膜在上方各自单独地封闭。

此外，在该膜过滤器中的底部件还具有进气口，所述进气口通过气体管路连接在喷嘴件上，喷嘴件伸入空心纤维膜之间。通过喷嘴件使得膜支架上方的气体在空心纤维膜之间进入待过滤的液体中。通过已进入气体的空气提升泵效应使得液体自下通过底部件中的锚固点之间的6个穿孔吸入。穿孔构成底部件中的流体腔，所述流体腔处于在膜支架与外罩之间。液体穿过模块底部流入流体腔中并且在与从模块底部上方进入的气体混合之后与该气体共同在膜过滤器中上升，随后气体和液体在上方从膜过滤器流出。特征在于，液体仅通过位于外罩与膜支架之间的6个穿孔、也即流体腔穿流过底部件。在底部件中不存在其他的用于使液体穿流的通道。也就是说膜支架除了流体腔之外封闭底部件。

该膜过滤器的其他特征在于，气体和液体分离地引过空心纤维膜：液体通过外罩与膜支架之间的流体腔自膜支架的下方流向空心纤维膜，而气体从喷嘴件的中心自膜支架的上方流向空心纤维膜。

在底部件中，尤其并联的流体腔作为用于使液体穿流的小穿孔而易于被堵塞。如果在其中一个并联的穿孔中出现沉积或横截面变窄(例如由于悬浮的落叶或纤维状化合物)，则在该穿孔中穿透性降低而且进一步堵塞的风险升高。多个小穿孔并联的穿流的系统因此被认为在过程技术上是不稳定的：如果对于流体来说充分具有备选的流体路径，那么在流体通道中一开始的堵塞本身发生加速并且导致相应的流体通道的完全堵塞。例如在已知的具有6个并联穿孔的系统中，其中一个穿孔开始出现堵塞，则其余5个穿孔会补偿降低的流通量。当该穿孔完全堵塞时，其他穿孔必须将其流通量仅提高20％。并联的内径穿流通道的堵塞风险随着通道数量的减小而增加而随着通道横截面的增大而持续降低。

除了底部件中的穿孔的堵塞问题之外，在已知的紧邻锚固点上方的膜过滤器中还存在其他问题。在锚固点的流动盲区中形成颗粒沉积的风险，所述颗粒例如会导致过滤器的部分堵塞。在湍流较小的流动区域中颗粒沉积的问题显然对于膜生物反应器来说是特别严重的，因为在此待过滤的液体是泥浆，其中包含大量颗粒、毛发、纤维状化合物和其他杂质，其易于沉积和堵塞。

已知膜过滤器的第三个问题在于在系统(其带有在膜支架上方的中央喷嘴件)按比例放大的情况下不充分的气体分配。集中在中心上升的气泡需要导入距离，随后气泡增大其尺寸或者沿水平方向扩展，从而使气泡达到整个集束直径(Bündeldurchmesser)。随着不断增大的直径，该导入距离边长而且显示为，膜集束的最大直径被限制在至多10cm，所述膜集束能够均匀充气。更大的直径会导致，下部夹紧部位附近的集束的外部区域只能通过已进入空气的能量被不充分地清洗，并且由此易于堵塞。

在本发明的背景部分中文献DE19811945A1还描述了一种膜过滤器，所述膜过滤器具有底部件，其带有膜支架，空心纤维膜固定在所述膜支架中。而且其中一个发明人也参与了该申请。在此，膜过滤器和底部件被共同的管包围。然而底部件的外罩没有与膜支架相连。膜膜过滤器在膜支架与管之间具有流体腔，待过滤的液体穿流过所述流体腔。除了该流体腔之外，膜过滤器还具有其他用于使待过滤的液体和气体进入内部的贯穿孔，然而所述贯穿孔没有既邻接膜支架又邻接管。问题恰好在于这些并联穿流的小贯穿孔，因为它们非常容易堵塞。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够降低堵塞倾向的膜过滤器。

基于已知的膜过滤器，根据本发明建议，底部件能够按照从进气口，通过至少一个流体腔、直至出口的顺序被流通。气体不像在已知的膜过滤器中那样通过独立的导气管路从中央导入固定在膜支架中的空心纤维膜的中心，而是气体与液体一起通过至少一个流体腔输入到空心纤维膜的外部区域中。由此得到了用于降低膜过滤器堵塞倾向的多种优点。一方面，由气体和液体构成的两相流体的剪力也用于膜支架的清洗，而且另一方面，在膜部件的下部区域中气体还进入膜集束的边缘区域，从而在此处降低堵塞倾向。

在膜过滤器的该设计中有利的是，管包围空心纤维膜的自由长度，也即其处于液体中的长度的至少50％。由此确保了，在管中的空气提升泵效应形成在流体腔中足够剧烈的流体，以便冲洗处于流体腔中的膜支架。

根据本发明的膜过滤器可以具有在水平截面中呈圆形的膜支架以及固定在所述膜支架上的密封地相邻布置的空心纤维膜。然而带有空心纤维膜的密封包装的膜集束在圆形横截面中被限定直径。空心纤维模块在膜生物反应器中的运行实际情况表现为，由液体和气体构成的两相流体的剪力随着运行条件的不同而最大约为2.0-2.5cm地作用在空心纤维膜的集束中。因此具有圆形横截面的膜集束的外径被限制在约为4-5cm。

作为备选，膜支架具有矩形、多角形或任意其他形状的横截面。在非圆形的膜支架横截面的设计方式中有利的是，外罩和管的外部形状与膜支架的外部性状相适配。如果膜支架或者底部件的外罩例如是矩形的，则有利的是，连接在外罩上的管也被设计为具有与外罩尺寸相类似的尺寸的矩形。

在尺寸变大的情况下有利的是，在膜支架中的至少一个流体腔具有伸入的隆起。由此，利用膜部件密封包装的横截面的宽度降低到能够从外部通过由气体和液体构成的两相流体的剪力被冲洗的程度。所述隆起的最简单的形状是在单纯的径向上的隆起。基于以上限定，膜支架的直径可以通过隆起例如增加到8-10cm。

在直径变大的情况下，隆起的其他形状和由此支架的其他几何形状也是可以考虑的，例如膜支架的三叶草形状或能够将多个圆形膜集束布置在内的膜支架。

在具有较大直径的膜过滤器的有利设计方式中，膜支架具有指形件，所述指形件通过隆起构成，并且通过膜支架的锚固件相连。指形件优选平行布置。标志“指形件”的特征在此在于，在穿过膜支架的水平横截面中，指形件具有统一的宽度。然而这并不意味着指形件在垂直方向上也具有统一的高度或者说也不意味着所述高度以某种方式与宽度相关。由此指形件提供了可能性，使得配备了空心纤维膜的区域的宽度可以设计为统一的而且自由选择。被证实为有利的是，指形件的配备了膜部件的区域的宽度被设计为在2至5cm之间，因为这样能够确保指形件的配备了空心纤维膜的区域即使在夹紧部位附近也能被理想地冲洗。

有利的是，将锚固点的数量保持得尽可能低，因为由此用于待过滤的液体的流体通道的数量变小而且同时其流动横截面变大。由此显著降低了并联流通的流体通道的堵塞问题。

带有指形件的膜过滤器的设计中进一步有利的是，膜支架通过最多两个锚固点与外罩相连，所述锚固件处于锚固件的延长部上。这主要对于底部件作为注塑件的制备是有利的。

在这种根据本发明的膜过滤器的有利的设计方式中，膜支架仅通过一个锚固点与外罩相连。在此情况下，所有穿流过膜过滤器的液体和气体的量共同穿流过这一个流体腔并且随后通过该流体腔的出口流向连接在底部件的外罩上方的管。通过空气提升泵效应(其由在管中上升的气体形成)可以使得这样的系统在某种程度上被认为是强制流动的。也就是说，只要气体在膜过滤器中上升，液体也自下通过底部件被吸入。也就是说，只要流体穿流过底部件，则流体通道就不被完全堵塞，而且由此在部分堵塞时也始终有能力通过流体的较高剪力对其自身进行自由冲洗。较高的剪力例如可以通过气体量的提高和进而流体的湍流实现。能够对部分堵塞的流体通道的自由冲洗的优点在多个并联的内径穿流通道中则不能实现。在这种系统中如果一个通道被部分堵塞，则该通道鉴于随之降低的流通速度具有完全堵塞的趋势。为了重新冲洗完全堵塞的流体通道，通常仅仅通过由气体和液体构成的两相流体对膜过滤器进行机械冲洗是不够的。在此情况下，通常还需要对膜过滤器的化学强力清洗乃至手动的机械清洗。随着并联流体通道的数量的降低，提高了对部分堵塞的流体通道进行自由冲洗的可能性。因此选择唯一一个流体通道是有利的。然而在根据本发明的膜过滤器中也为所述流体通道设置边界。

在根据本发明的膜过滤器中仅仅一个锚固点的设置只在底部件的直径不高于15-18cm时才具有意义。在更大的膜支架中出于稳定考虑有利的是，膜过滤器具有至少两个相互对置的锚固点。在根据本发明的膜过滤器的设计中有利的是，通过一个锚固点连接滤液出口并且通过另一个锚固点连接进气口。

出于制造技术原因，在根据本发明的在膜支架中带有多个指形件的膜过滤器的设计中有利的是，在锚固件的两侧和在锚固件的区域中，指形件的配备有空心纤维膜的区域的宽度被设计为统一的，并且在此在锚固件上方指形件之间的小区域不配备膜部件。

为了避免在指形件之间锚固件的流动盲区中沉积固体颗粒，有利的是，在指形件之间锚固件的横截面沿垂直方向没有保持到出口，而是在出口之前变窄地延伸。这同样适用于用于使膜支架与外罩相连的锚固点的设计。

在此情况下，膜支架在至少一个锚固点上方的各个水平截面中都相对于外罩完全分离。如果外罩同时至少达到膜支架的上端部，则膜支架在该水平截面中完全嵌入出口。在此，膜支架不一定必须在底部件上方是连续的，因为在膜支架带有多个指形件而且指形件之间的锚固件没有构成直到出口的示例中，在出口中的横截面具有多个相互独立的指形件，然而所述指形件全都是一个膜支架的部件。

在本发明的范畴中有利的是，流体腔在指形件之间的隆起的宽度被设计为统一的。所述宽度以有利的方式在3至8cm之间的范围内，视运行条件和待过滤的液体的固体含量的不同而变。即使在固体含量较低和固体颗粒较小的情况下，出于包装密封提高的原因，较小的尺寸在此条件下也是有意义的，从而始终足以使待过滤的液体通过该流体腔流动。

为了底部件的流通均匀化，有利的是，至少一个流体腔在至少一个水平截面中构成流体通道，所述流体通道在其80％以上的长度中具有统一的宽度。因为出于流体技术的考虑在隆起的部位上膜支架的外部边棱的倒圆是有利的，流体通道在该部位上的宽度与统一的宽度稍微不同。

在根据本发明的膜过滤器的设计中有利的是，膜支架在水平截面中具有向下变小的横截面。由此在膜支架上形成了倾斜的迎流边棱，处于待过滤的液体中的杂质、例如毛发或纤维状化合物、落叶或粗大颗粒能够在该迎流边棱上被导出。所述斜边在此这样构成，使得所述的杂质在膜支架上向外导入流体腔中。在指形件的示例中直观地阐述这一点：当从下方流向膜支架上的指形件时，纤维状化合物处于指形件的迎流边棱上，从而使纤维状化合物由于指形件的迎流边棱的倾斜设计而滑到指形件的端部，并且随后从指形件导出至流体通道并从模块中被冲洗掉。通过膜支架带有向下变小的水平横截面的设计基本上避免了水平的、处于流体中的迎流边棱，杂质可以轻易地固定在这种迎流边棱上。

在膜过滤器的有利设计方式中，底部件具有进气口，用于使气体进入底部件。进气口在此处于膜支架的下方。有利的是，进气口直接布置在膜支架的下方，因为由此气体的喷射深度被最小化，这对供气的能量需求发挥有利的影响。

在本发明的背景下，已知的膜过滤器例如为了形成气体液体混合物而具有垂直定向的混合室。然而该混合室的弊端在于，气体的喷射深度和由此带来的能量需求提高。在水深为2m时，20cm的额外的喷射深度就已经意味着10％的更高能耗。在文献WO2008/144826A1中描述了这样一种系统，其带有垂直扩展的用于使气体和液体混合的混合室。

作为备选，进气口允许气体自下进入底部件，而进气口本身不必成为底部件的一部分。

对于根据本发明的膜过滤器为进行废水处理而应用于生物反应器中有利的是，空心纤维膜在上方被单独地封闭，并且利用其上端部自由地悬浮在待过滤的液体的流体中。由此，如果杂质、例如尤其毛发和纤维状化合物在穿流过滤器时缠绕空心纤维膜，则可以使杂质、例如尤其毛发和纤维状化合物自动从膜过滤器中冲洗掉。

在根据本发明的带有仅在下方固定在底部件的膜支架中的空心纤维膜的膜过滤件的设计中，底部件具有滤液收集室，所述滤液收集室与空心纤维膜的空腔相连，并且带有用于使滤液从膜过滤器中流出的滤液出口。此外，在此情况下有利的是，管利用闭合的圆周至少延伸至空心纤维膜的上端部。优选地，根据本发明的膜过滤器具有管，所述管伸出空心纤维膜的上端部。由此确保了，空心纤维膜的上部区域中主要是垂直的流体分量占优势，由此有利于杂质从过滤器中刮除和冲掉。

在抗弯强度较小的空心纤维膜中有利地是，根据本发明的膜过滤器除了底部件之外还具有头部件，空心纤维膜在上方固定在所述头部件中。此外，在根据本发明的这种膜过滤器中，头部件还可以包含与空心纤维膜的空腔相连的滤液收集室和滤液出口。在此，或者仅仅头部件或者额外地以及底部件可以具有滤液收集室和滤液出口。根据本发明的在头部件和底部件中分别带有滤液收集室和分别带有滤液出口的膜过滤器的设计方式在结构上更为复杂，而且由此仅在此情况下有意义，即，当空心纤维膜的长度或空腔直径由于空腔中的压力差而制约了所形成的滤液导出时。滤液向空心纤维膜两侧的导出可以容忍空心纤维膜的较大的长度和空心纤维膜的空腔的较小的直径，由此能够实现在膜过滤器中的较高的包装密封性。

在根据本发明的带有底部件和头部件的膜过滤器的设计中有利的是，头部件具有膜支架，其带有与底部件在出口中相类似的横截面。

在根据本发明的带有头部件的膜过滤器的设计方式中有意义的是，液体在进入膜过滤器中之前基本上去除了杂质，这在膜生物反应器中通常通过泥浆的细筛实现，以便使杂质在头部件下方的空心纤维膜之间的固定最小化。出于相同的原因，在根据本发明的膜过滤器的设计方式中有意义的是，管利用闭合的圆周导引至头部件，然而这仅仅对于膜过滤器的沉浸式运行来说是可行的。

根据本发明的膜过滤器的最简单的形状(其中管未导引至头部件)允许管的上端部与头部件之间的距离开放。由此，液体在达到头部件之前就已经从膜过滤器中流出，这降低了头部件的堵塞倾向。在根据本发明的膜过滤器的设计方式中有利的是，在带有封闭圆周的管的上方连接有在圆周上配有开孔的管加装件，所述管未延伸至膜过滤器的头部件。所述开孔具有的意义在于，允许部分液体在到达头部件之前就已经从膜过滤器中流出。由此还降低了毛发和纤维状化合物在头部件下方的固定。有利的是，带有闭合的圆周的管至少延伸至底部件与头部件之间的距离的一半，以便充分利用空气提升泵效应并且形成基本上平行与空心纤维膜延伸的流体。此外，由此还避免了，待过滤的液体自外部通过管的圆周流入，这会导致在膜过滤器中在流体技术上不利的横向流动。管和管加装件可以由一个部件构成。

由于空气提升泵效应，在根据本发明的膜过滤器中已经在底部件中形成了高流体速度。液体的流体与气体流体的组合一方面有利于消除底部件的堵塞。然而另一方面也带来前提要求，即气体应通过流体腔的横截面均匀地分散至底部件中。由于基于待过滤的液体的高流动速度使气泡直接在其进入液体的位置上垂直上升，在水平方向上具有较低的混合趋势。

在本发明的背景中已知的膜过滤器(其利用空气提升泵效应)因此通过垂直定向的混合室或入流区实现气体在液体中的分散，其中，液体也可以沿水平方向通过流动横截面上扩散。文献US5,482,625描述了这样一种在板模块中的入流区，其带有根据本发明的管的侧向边界。然而垂直扩展的入流区或混合室具有以上已经具体描述过的用于供气的较高能耗的弊端，因为气体以更大的喷射深度进入。

在根据本发明的膜过滤器的设计方式中，气体通过底部件中的流体腔的横截面的均匀分布通过气体分配系统实现，其用于使气体在膜支架下方的多个位置上进入液体。

在根据本发明的膜过滤器中，膜支架除了流体腔之外完全包围底部件，所述流体腔不仅用于液体的穿流而且用于气体的穿流。

基于已知的方法，根据本发明推荐，气体通过进气口流入至少一个流体腔，并且气体随后连同液体一起在外罩与膜支架之间的至少一个流体腔中流过底部件，并且通过出口流入管中。根据本发明的这种方法在根据本发明的膜过滤器中实施，并且同样见长于此处所提到的优点。

在根据本发明的方法的优选实施方式中，液体和气体在至少一个穿过膜支架的水平截面中完整地围绕膜支架流动。膜支架与外罩之间的每个连接部位(在根据本发明的膜过滤器中被称为锚固点)都带来风险，使得液体中的颗粒或固体沉积在该连接部位上方的流体盲区中，并且导致空心纤维膜的位于该流动盲区上方的区域的堵塞。这尤其出现在这样的情况下，即，锚固点以其全部宽度垂直延伸至底部件的出口。该风险能够被降低，为此，锚固点沿垂直方向向上变窄并且在底部件的出口之前结束。在变窄的区域中，由气体和液体组成的两相流体可以在锚固点的流动盲区中扩展，并且由此在锚固点上方完全围绕膜支架流动。

为了实施根据本发明的方法，膜过滤器可以沉浸在液体中。膜过滤器则被液体包围，并且基于导入底部件中并且在膜过滤器中上升的气体的空气提升泵效应，液体自下吸入底部件中，并且与气体一起共同穿流过过滤器单元，随后气体和液体都在上方从过滤器单元流出。

在根据本发明的方法的范畴内，液体可以借助第一液体管路输入底部件，并且借助第二液体管路在上方从膜过滤器导出，其中，第二液体管路在空心纤维膜上方连接在管上，所述管在从上方连接底部件的情况下围绕膜部件。根据本发明的过滤单元的运行方式也被称为“干式树立”运行。

在根据本发明的方法中，由于连接在底部件的外罩上方的管，进入的气体在根据本发明的膜过滤器中形成了剧烈的空气提升泵效应，所述空气提升泵效应尤其还形成了在底部件的流体腔中的高流动速度。高流动速度是额外的驱动力，用于自行地自由冲洗在流体腔中的沉积和初始堵塞。

在设置更大的过滤单元的情况下，可以将多个根据本发明的膜过滤器平行相邻地组装在共同的框架上。在此，各个膜过滤器的滤液出口与用于使形成的滤液从膜过滤器中导出的管路相连。而且进气口与用于将气体输入膜过滤器的管路相连。在此，气体输入管路能够单独设置有节流阀，用于使各个膜过滤器上的空气输入均匀化。在此有利的是，节流阀在气体输入管路中的定位处于液面上方，以便及时在过滤器关停的情况下也能避免节流阀横截面被淹没，并且进而排除液体中的固体成分堵塞节流阀。

附图说明

以下结合实施例阐述本发明。在附图中：

图1a至图1e示出根据本发明的第一膜过滤器(底部件的总体截面、部分截面和视图)；

图2a至图2c示出所述膜过滤器中的流动特性；

图3示出处于沉浸式运行中的第一膜过滤器；

图4示出处于干式树立运行中的第一膜过滤器；

图5a至图5i示出根据本发明的第二膜过滤器的细节；

图6a至图6c示出第二膜过滤器的气体分配系统的部分视图和截面；

图7a至图7d示出根据本发明的另一种膜过滤器；

图8a至图8c示出根据本发明的另一种膜过滤器的细节；

图9a至图9c示出根据本发明的另一种膜过滤器的膜支架。

具体实施方式

附图中所示绘图不按比例绘制。所有未由以下所述根据本发明的膜过滤器给出的细节均与之前所述的根据本发明的膜过滤器的实施方式相同。

图1a至图1e示出根据本发明的第一膜过滤器1的截面和视图。所述膜过滤具有底部件2，所述底部件带有外罩3和处于所述外罩中的膜支架4，空心纤维膜5从上方固定在所述膜支架上。在底部件2的外罩3上自上方连接有圆柱管6。

空心纤维膜5是织物增强的并且具有2.5mm的外径。空心纤维膜在上端部7分别被封闭。管6从上端部7突出了8至10cm的长度。为空心纤维膜5在下方在膜支架4中密封地注入树脂层9，其中，空心纤维膜5的空腔保持开放。

膜过滤器1具有200cm的高度10，底部件2具有12cm的高度11，并且膜支架4具有11cm的高度12。底部件2和管6都具有外径75mm。管6具有内径68mm。底部件2还具有进气口13和滤液出口14。

膜支架4通过锚固点15与外罩3相连。底部件2在外罩3与膜支架4之间具有流体腔16，所述流体腔设计为具有9mm宽度的环形间隙，流体腔环绕膜支架4并且仅被锚固点15中断。流体腔16在各个水平截面上不仅邻接在外罩3上而且还邻接在膜支架4上。

流体腔16在垂直方向上通过底部件2的高度11和膜支架4的高度12的重叠区域限制。底部件2向下开放且能被穿流。流体腔16在上方具有通向管6的出口17。

进气口13与构成在膜支架4的底侧上的气体分配系统18相连，所述气体分配系统向下开放并且具有向上封闭的盆件19，所述盆件具有配备了向下开放的垂直开槽21的壁部20。盆件19分别在相邻开槽21之间的中间处在垂直的、与壁部20正交延伸的截面中具有内部边棱22，所述内部边棱在开槽21的高度上整个高度上具有倾斜的棱边，其相对于水平线的角度24为40°。作为备选，内部边棱22在开槽21的下半部23的区域中在各个点上都具有相对于水平线小于60°的角度24。

底部件2还具有滤液收集室25，空心纤维膜5的空腔通入所述滤液收集室。滤液收集室25与底部件2的滤液出口14相连。

图1d示出具有空心纤维膜5不带管6的底部件2的俯视图。所示空心纤维膜5的数量不等于空心纤维膜5的实际数量。并且图1e示出了底部件2的仰视图。开槽21的数量为6。开槽沿盆件19的外周均匀地分布在盆件的壁部20中。

滤液出口14和进气口13位于锚固点15的径向向外的延长部上。

图2a至图2c示出在过滤运行过程中第一膜过滤器1的底部件2和管6的下方部分中的流动特性。

在此，图2a示出穿过膜过滤器1的下方部分的第一垂直截面，其中，该截面也延伸穿过锚固点15。

在膜过滤器1运行时，气体26通过进气口13导入底部件2和流体腔16。在此，气体26通过进气口13首先流入盆件19。气体26填充盆件19直至达到开槽21的部分高度上并且在盆件19中构成气垫27。气体26还填充开槽21直到气垫27的高度，并且最终通过开槽21的被气体26填充的部分从侧向流出盆件19或者说从气垫27流出，并且在此流入待过滤的液体28中。

除流体腔16之外，膜支架4完全封闭底部件2以用于液体28和气体26的流通，也即在流体腔26的范围内在底部件2中不存在用于气体26和液体28的其他贯穿孔。

在底部件2的上方，在管6中除了空心纤维膜5之外不存在其他装配件。由此空心纤维膜5仅仅下部固定地无阻碍地自由悬浮在液体28中。由此，毛发、纤维状化合物或其他来自液体28的杂质不会固定都在该区域中。

当侧向穿流过开槽21时，气体26在气垫27下方的相界上引发平行于侧向的气体流沿径向向外指向的液体流。该液体流在各相邻的开槽21之间流向壁部20的内部边棱22，所述内部边棱在开槽的各个点上都具有相对于水平线小于60°的角。在倾斜的内部边棱上，包含在待过滤的液体28中的毛发和纤维状化合物通过向外指向的气体流和液体流被刮掉，由此降低了杂质在膜过滤器1中固定的风险。

在穿流过开槽21之后，气体26通过其在膜过滤器1中的浮力而升高，并且由此形成液体28的上行流动。液体仅从下方抽入膜过滤器1中。气体26和液体28穿流过底部件2的流体腔16，随后共同通过出口17流入管6中并且自管6上方从膜过滤器1流出。

通过由液体28和气体26构成的双相流体的较高的剪切力作用(其通过膜过滤器1中的空气提升泵效应升高)，膜支架4在底部件2的流体腔16中并且空心纤维膜5在管6中被向外冲刷，并且由此附着物和沉积物被从膜支架4和空心纤维膜5的表面上冲走并且被带出膜过滤器1。

在空心纤维膜5的外侧和其空腔之间存在压力差，由于该压力差液体的滤液29从液体28中滤出，并且流入空心纤维膜5的空腔。来自空心纤维膜5的空腔的液体被收集并且然后通过滤液出口14流出膜过滤器1。

通过锚固点15不仅实现气体26的输入而且还实现膜过滤器1中滤出的滤液29的输出。

进气口13在流体技术上与底部件2内部的流体腔16相连，从而底部件2从进气口13经过盆件19、经过开槽21并经过流体腔16直至出口17地可被流通。

图2b示出了调转90°地穿过第一膜过滤器1下方部分的另一截面。在此，锚固点15未被剖切，而是两个开槽21被剖切。可以看出，气体26通过开槽21从盆件19沿侧向流出、也即从气垫27流出。此外，在该截面中还示出了滤液收集室25，然而未示出滤液出口14。

图2c示出穿过第一膜过滤器1的下方部分的另一截面，所述截面在该情况下仅剖切外罩2并且仅延伸穿过流体腔16，从而能够示出膜支架4的外侧面。在此可见气体26从开槽21沿侧向流出。

图3示出处于沉浸式运行的第一膜过滤器1。液体28中的气泡在此未示出。在此，膜过滤器1被插入具有待过滤的液体28的槽中，从而使膜过滤器1的上方至液体28的表面保持15cm的液体超出。通过气体输入管路31将气体26从液体28的表面上方导引至进气口13。在气体输入管路31中安装有节流阀32。该节流阀示例性地示出在该位置上，并且仅在多个膜过滤器1并联地运行且同时被供给气体26时才是必要的。气体输入管路31中的节流阀32则用于使流入各个膜过滤器1中的气体26的量均匀化。节流阀32布置在待过滤的液体28的表面上方。通过滤液管路33使得在膜过滤器1中所形成的滤液24从滤液出口14导出。

图4示出处于干式树立运行中的根据本发明的第一膜过滤器1。待过滤的液体28中的气泡在此未示出。液体28通过第一液体管路34输入膜过滤器1。从液体28中滤出滤液29，所述滤液离开滤液出口14。通过进气口13输入气体26。气体26和滤除了滤液29的液体28通过第二液体管路35输出。第二液体管路35连接在管6的上方，所述管高出空心纤维膜5。

图5a至图5g示出根据本发明的第二膜过滤器36的视图和不同的截面。

图5a示出穿过第二膜过滤器36的纵剖面。第二膜过滤器具有向下朝待过滤的液体37开放的、可被气体38和液体37流通的底部件39，所述底部件具有管状外罩40和恰好一个位于所述管状外罩中的膜过滤器41，其中，所述膜过滤器41与外罩40通过两个锚固点42相连。在膜过滤器41上方固定有分别配备空腔的空心纤维膜43，滤液4能够从液体37过滤到所述空腔中。此外，膜过滤器36还具有沿周向封闭的管45，从而包围邻接在底部件39的外罩40上方的空心纤维膜43，并且膜过滤器36还具有进气口46，以便使气体38进入底边39。此外，所述底部件39还具有滤液收集室47，所述滤液收集室与空心纤维膜43的空腔相连，以便收集来自空腔中的滤液44，并且还具有滤液出口48，以便将滤液44从滤液收集室47中排出。

底部件31具有12cm的高度49并且膜过滤器36具有212cm的高度50。空心纤维膜43在下方通过树脂层51相对于待过滤的液体37密封地注塑在膜支架41中，其中，空心纤维膜43的空腔保持开放。所示出的空心纤维膜43的数量与空心纤维膜43的实际数量不相符。空心纤维膜43在上方逐个封闭，并且除下部夹紧固定之外上部自由悬浮在待过滤的液体37中。空心纤维膜完全被管45包封。管45比空心纤维膜43的上端部52高出10cm。

图5b示出第二膜过滤器36的底部件39的俯视图，并且图5c示出带有剖切的外罩40的立体图。底部件39在外罩40与膜支架41之间具有向下开放的用于流通待过滤的液体37的流体腔53，所述流体腔在上方具有出口54，用于待过滤的液体37流出至管45中。

流体腔53具有隆起55，所述隆起伸入膜支架41中直至膜支架41的锚固件56。由此在膜支架41上构成六个指形件57，所述指形件通过膜支架41的锚固件56相连。两个锚固点42位于锚固件56的延长线上，其中，进气口46延伸穿过其中一个锚固点，滤液出口48延伸穿过其中另一个锚固点。两个锚固点42是膜支架41与外罩40的仅有的连接部位。在第二膜过滤器36中，膜支架41在空心纤维膜43上的配备仅在指形件57的区域中进行，其中，出于制造技术上的考虑而将锚固件56上方在指形件之间的区域空出。第二膜过滤器36的空心纤维膜43是织物增强的，而且具有2.5mm的外径。

底部件39在锚固件56的区域内具有水平截面，在所述水平截面内流体腔53构成两个贯通的流体管道58，所述流体管道在指形件57外部区域中的环形间隙中具有6mm的统一的宽度。而且在指形件57之间，流体管道58也具有6mm的相同的宽度59。因为指形件57的边棱出于流体技术方面的考虑被倒圆，因此两个流体管道58在指形件57的边棱处具有略大于6mm的宽度。总体上，两个流体管道58在其80％以上的长度上具有6mm的统一的宽度。

流体腔53在各个水平截面内不仅连接外罩40而且还连接膜支架41，并且仅通过两个锚固点42相连。膜支架41除流体腔53之外完全包围底部件39，也就是说底部件39出流体腔53之外不具有其他用于待过滤的液体37或气体38的流通管道。

第二膜过滤器36的底部件39的直径60是208cm。

图5d示出这样穿过第二膜过滤器36的底部件39的截面，从而使恰好在两个指形件57之间的流体腔53中锚固件56被剖切。滤液收集室56的一部分位于锚固件56内部。流体腔53沿垂直方向通过底部件39的高度49上的与膜支架41的高度61的重叠区域被限定。在膜支架的底侧上构成气体分配系统62，所述气体分配系统的高度在定义流体腔53的情况下可以忽略。流体腔53结束于出口54的上方。

如图5d和图5e所示，指形件57沿两个水平方向被倒角，由此使得膜支架41具有向下变小的、水平的横截面。由此，包含在待过滤液体37中的毛发和纤维状化合物不会挂在指形件57上，而是沿指形件57的斜面刮除到流体腔件53中，通过流体腔被冲掉并且随后到达管45中的空心纤维膜43的区域。由于在该区域中除了上方逐个封闭的空心纤维膜43之外不具有其他可能挂住毛发或纤维状化合物的组装件，并且还由于空心纤维膜43上方被逐个封闭，毛发和纤维状化合物可以自由向上从膜过滤器36中冲出。

图5f示出自斜下方观察的第二膜过滤器36的底部件39的立体图，并且图5g示出具有剖切的外罩40的底部件39的半部。

在第二膜过滤器36中，底部件39具有进气口46。该进气口与构成在膜支架41的底侧上的气体分配系统62相连，所述气体分配系统具有向下开放且向上封闭的盆件63，所述盆件具有配备了向下开放的垂直的开槽6的壁部64，用于使气体38能分散至待过滤的液体37中。盆件63的宽度等于锚固件56的宽度并且构成在锚固件的底侧上。进气口46直接从侧向连接在盆件63上。

每隔一个开槽65就在盆件63上连接有导气管路66，所述导气管路构成在指形件57的底侧上，用于使气体38从盆件继续朝外罩40的方向传导。未与导气管路66相连的另一个开槽65则分别通向两个指形件57之间，并且对于靠外的指形件57来说通向该指形件与锚固件56的外侧的外罩40之间。由此，盆件63在其每一个纵向面上都具有分别配备13个开槽65的壁部64。开槽65向下变宽，从而能够补偿气体38的输入量的较大波动。

开槽65的宽度和由此其横截面是大小不同的。由此，流动穿过开槽65的气体38的量根据有待利用气体38清洗的空心纤维膜43的表面进行调整。相应地，在底部件39中部较长的指形件57下方的开槽65所具有的宽度大于较短的指形件57下方的靠外的开槽65。最窄的开槽65是那些通向指形件57之间的开槽。通过气体分配系统62带有开槽65和导气管路66的设计，气体38在流入待过滤的液体37之后绕膜支架41环流。

流体能够从进气口46经过盆件63、经过开槽65并经过流体腔53直至出口54地穿流底部件39。膜支架41除了流体腔53之外完全包围底部件39，其不仅用于待过滤的液体37的流通而且用于气体38的流通。

图5h仅示出第二膜过滤器36的指形件57。在此示出锚固件56的截面和构成在该锚固件的底侧上的盆件63。此外，示出在指形件57的底侧上朝盆件63的两侧延伸的导气管路66。

图5i示出在第二膜过滤器36的底部件39的局部中穿过导气管路66的截面。在此示出，导气管路66垂直向上错移地与开槽65相连。

图6a至图6c示出第二膜过滤器36的盆件63的部件的视图和截面。

盆件63具有在内部分别在相邻的开槽65之间与壁部64正交延伸的肋片67。每个肋片67在下方具有缩窄部，所述缩窄部伸向壁部64并且由此构成盆件63的倾斜的或者说倒角的内部边棱68。

在几何形状上，盆件63在垂直截面中(在此情况下该垂直截面与壁部64正交延伸穿过肋片67)分别在相邻的开槽65之间具有内部边棱68，所述内部边棱至少在开槽65的下半部69的区域中的各个点上具有相对于水平线小于60°的角度70，在开槽65的半部69的高度上具有58°的角度。

第二膜过滤器36的未示出的过滤运行与第一膜过滤器1的过滤运行的区别在于：

气体38通过进气口46流入盆件63，并且以气垫方式填充盆件和开槽65直到开槽65的部分高度上。气体38从气垫穿过开槽65自侧向朝外流出盆件63，并且在此在膜支架41下方的多个位置上流入待过滤的液体37中。气体38在此一方面自开槽65流向每两个指形件57之间的流体腔53的隆起55，另一方面从开槽65在指形件57下方流向导气管路66。气体38通过该导气管路从盆件63向外流向膜过滤器36的外部区域。

在沿侧向穿流经过开槽65时，在气垫下方的相界上引发平行于侧向气体流指向的液体流，所述液体流流向肋片67的内部边棱68。由于盆件63的位于两个开槽65之间的内部边棱68的角度70，毛发和纤维状化合物在内部边棱68被流过的情况下被刮除，由此明显降低膜过滤器36的堵塞倾向。

在气体进入待过滤的液体37中之后，气体38和液体37绕膜支架41环流，随后气体38和液体37的混合物绕固定在膜支架41上方的空心纤维膜43环流。由于两相流体的较高的剪力，空心纤维膜43和膜支架41从外部被冲刷。

气体38自进气口46经过盆件63、经过开槽65并且经过流体腔53直至出口54地穿流底部件39。因为流体腔53始终位于外罩40与膜支架41之间而且还通过隆起55伸入至膜过滤器36的内部区域中，通过这种方式和方法实现在整个横截面上对膜过滤器36的均匀供气，而避免穿流过较小的并联的流体腔。由此相比现有技术总体上降低膜过滤器36的堵塞倾向。

而且膜过滤器36还可以进行沉浸式运行或干式树立地运行。

图7a至图7d示出根据本发明的膜过滤器的另一种变型方式，其带有底部件和头部件。

图7a示出根据本发明的第三膜过滤器71。所述膜过滤器与第一膜过滤器1的区别在于，在底部件72上方邻接有闭合的管73，所述管包围空心纤维膜74并且在所述管上方邻接有头部件75。头部件75具有外罩76和处于所述外罩中的膜支架77，所述膜支架仅通过锚固点78与外罩76相连。空心纤维膜74在上方在其空腔开放的情况下通过树脂层79针对待过滤的液体密封地注塑和固定在头部件75中。

头部件75具有用于收集滤液的滤液收集室80和用于排出滤液的滤液出口81，所述滤液收集室与空心纤维膜74的空腔流体技术上相连。

此外，头部件7还具有第二流体腔82，用于气体和待过滤的液体的穿流以及从头部件75的流出。第三膜过滤器71可以在沉浸式运行中和干式树立运行中使用。

图7b示出根据本发明的第四膜过滤器83。所述第四膜过滤器与第三膜过滤器71的区别在于，在邻接在底部件85上的管84上，在上方首先邻接有配有开孔87的管加装件86，用于使部分气体86和待过滤的液体从管84中沿侧向流出。管加装件86和管84在第四膜过滤器83中由一个部件构成。在管加装件86上方邻接有头部件88，所述头部件具有与第三膜过滤器71的头部件75相同的细节。与第三膜过滤器71的其他区别在于底部件85，所述底部件不具有滤液收集室，也就是说空心纤维膜89在下方封闭地树脂注塑和固定在底部件85中。在空心纤维膜89中形成的滤液仅流向头部件88的滤液收集室90，收集在该处并且通过滤液出口91从第四膜过滤器83中流出。第四膜过滤器由于在管加装件86中的开孔而仅能应用于沉浸式运行中。

图7c示出根据本发明的第五膜过滤器92。第五膜过滤器与第三膜过滤器71的区别在于，管93不导引至头部件94，而在之前已经在上方结束于管扩宽部95。头部件94由此不与管93相连，而且相应地也设计为不能用于待过滤的液体和气体的流通。因此，头部件仅具有膜支架96连同固定在膜支架上的朝滤液收集室97开放地树脂注塑的空心纤维膜98和邻接在滤液收集室97上的滤液出口99，用于从空心纤维膜98中收集和导出所形成的滤液的一部分。滤液的另一部分从与第三膜过滤器71中相同的底部件100中导出。而且第五膜过滤器92由于管93与头部件94之间开放的设计而仅能应用于干式运行中。

图7d示出根据本发明的第六膜过滤器101。第六膜过滤器具有底部件102和头部件103，所述底部件和头部件与第四膜过滤器83中的相同，而且通过始终封闭的管104相连。根据本发明的第六膜过滤器101设计用于干式树立运行。由此，在底部件102上邻接有第一液体管路105，用于使待过滤的液体自下方进入底部件102中。此外，在上方在头部件103上邻接有第二液体管路106，用于使液体和气体从第六膜过滤器101中排出。

图8a至图8c示出穿过根据本发明的另外三个膜过滤器的底部件的截面，其带有进气口和流体腔高度的变化，所述高度由外罩和膜支架的高度的重叠区域构成。

图8a示出穿过根据本发明的第七膜过滤器的底部件107的截面，其中，底部件107具有进气口108，并且该进气口在外罩109的内侧上作为管接件110延伸至底部件107的中心，在中心处，气体在膜支架11下方集中地流出并且随后绕膜支架环流。底部件107的外罩109向上伸出并且在下方超过膜支架111，从而使流体腔112的通过外罩109和膜支架111的高度的重叠区域所定义的高度在此情况下与膜支架111的高度相等。

图8b示出穿过根据本发明的第八膜过滤器的底部件113的截面，其中，底部件113不具有进气口114。气体在此通过进气口114相对于底部件113独立地、自下在膜支架115下方集中地输入，并且随后绕膜支架115环流。底部件113的外罩116的尺寸在上方和下方与膜支架115的尺寸齐平，从而使流体腔117的高度在此情况下与膜支架115的高度和外罩116的高度一致。

图8c示出穿过根据本发明的第九膜过滤器的底部件118的截面，其中，进气口119与根据本发明的第八膜过滤器的进气口相同。底部件118的膜支架120向上伸出并且在下方超过外罩121，从而使流体腔122的通过膜支架120和外罩121的高度的重叠区域所定义的高度在此情况下与外罩121的高度相等。

图9a至图9c示出在根据本发明的另一种膜过滤器中的膜支架的形状的变型方式。该变型方式能够在所有之前所示的根据本发明的膜过滤器中实现。

图9a示出根据本发明的第十膜过滤器的底部件123，所述底部件具有外罩124和位于所述外罩中的仅通过一个锚固点125与外罩124相连的膜支架126。在外罩124与膜支架126之间具有流体腔127，其带有伸入膜支架126中的隆起128。膜支架126除了完全用于使气体和待过滤的液体穿流的流体腔127之外封闭底部件123。

图9b示出根据本发明的第十一膜过滤器的底部件129，所述底部件具有外罩130和位于所述外罩中的仅通过一个锚固点131与外罩130相连的膜支架132。所述膜支架132包含七个膜集束133，所述膜集束中的六个类似于蜂窝结构绕中央的膜集束133布置。在外罩130与膜支架132之间具有流体腔134。所述膜支架142除了完全用于使气体和待过滤的液体穿流的流体腔134之外封闭底部件129。

图9c示出根据本发明的第十二膜过滤器的底部件135，所述底部件具有外罩136连同位于所述外罩中的仅通过一个锚固点137与外罩136相连的膜支架138，所述膜支架具有四个指形件139，所述指形件通过锚固件140相互连接并且固定在锚固点137上。在外罩136与膜支架138之间具有流体腔141，其带有伸入膜支架138中、一直导引至锚固件140的隆起142。所述膜支架138除了完全用于使气体和待过滤的液体穿流的流体腔141之外封闭底部件135。

附图标记清单

1膜过滤器

2底部件

3外罩

4膜支架

5心纤维膜

6管

7上端部

8长度

9树脂层

10膜过滤器的高度

11底部件的高度

12膜支架的高度

13进气口

14滤液出口

15锚固点

16流体腔或者说流体区域

17出口

18气体分配系统

19盆件

20壁部

21垂直的开槽

22内部边棱

23下半部

24角度

25滤液收集室

26气体

27气垫

28待过滤的液体

29滤液

30体表面

31气体输入管路

32节流阀

33滤液管路

34第一液体管路

35第二液体管路

36膜过滤器

37待过滤的液体

38气体

39底部件

40外罩

41膜支架

42锚固点

43空心纤维膜

44滤液

45管

46进气口

47滤液收集室

48滤液出口

49底部件的高度

50膜过滤器的高度

51树脂层

52上端部

53流体腔

54出口

55隆起

56锚固件

57指形件

58流体管路

59宽度

60直径

61高度

62气体分配系统

63盆件

64壁部

65垂直的开槽

66导气管路

67肋片

68内部边棱

69下半部

70角度

71膜过滤器

72底部件

73外罩

74空心纤维膜

75头部件

76外罩

77膜支架

78锚固点

79树脂层

80滤液收集室

81滤液出口

82流体腔

83膜过滤器

84管

85底部件

86管加装件

87开孔

88头部件

89空心纤维膜

90滤液收集室

91滤液出口

92膜过滤器

93管

94头部件

95管扩宽部

96膜支架

97滤液收集室

98空心纤维膜

99滤液出口

100底部件

101膜过滤器

102底部件

103头部件

104管

105第一液体管路

106第二液体管路

107底部件

108进气口

109外罩

110管接件

112高度

113底部件

114进气口

115膜支架

116外罩

117流体腔的高度

118底部件

119进气口

120膜支架

121外罩

122流体腔的高度

123底部件

124外罩

125锚固点

126膜支架

127流体腔

128隆起

129底部件

130外罩

131锚固点

132膜支架

133膜集束

134流体腔

135底部件

136外罩

137锚固点

138膜支架

139指形件

140锚固件

141流体腔

142隆起

Claims (12)

1.一种膜过滤器(1、36、71、83、92、101)，其用于过滤待过滤的液体(28、37)，所述膜过滤器带有

a.向下开放的、能够被气体(26、38)和液体(28、37)流通的底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)，所述底部件具有管状的外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)和恰好一个位于所述外罩中的膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)，其中，所述膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)通过至少一个锚固点(15、42、78、125、131、137)与所述外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)相连，

b.在膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)上方固定的分别配备有空腔的空心纤维膜(5、43、74、89、98)，液态的滤液(29、44)能够从液体(28、37)中过滤到该空腔中，

c.在圆周上闭合的管(6、45、73、84、93、104)，所述管在上方与外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)相连并且包围所述空心纤维膜(5、43、74、89、98)，

d.用于使气体(26、38)进入底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)中的进气口(13、46、108、114、119)，

e.至少一个滤液收集室(25、47、80、90、97)，所述滤液收集室与空心纤维膜(5、43、74、89、98)的空腔相连，用于收集来自空心纤维膜(5、43、74、89、98)的滤液(29、44)，

f.至少一个用于使滤液(29、44)从至少一个滤液收集室(25、47、80、90、97)中排出的滤液出口(14、48、81、91、99)，和

g.至少一个向下开放的、位于外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)与膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)之间的、用于使液体(28、37)流通的流体腔(16、53、82、127、134、141)，所述流体腔在上方具有用于所述液体(28、37)流出至管(6、45、73、84、93、104)中的出口(17、54)，其中，至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)在穿过膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)的每个截面中不仅邻接外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)而且还邻接膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)，并且膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)除了至少一个用于使液体(28、37)从下向上流通的流体腔(16、53、82、127、134、141)之外完全封闭底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)，

其特征在于，

h.所述底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)能够按照从进气口(13、46、108、114、119)、通过至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)、直至出口(17、54)的顺序被流通。

2.根据权利要求1所述的膜过滤器(1、36、71、83、92、101)，其特征在于，至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)具有伸入膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)中的隆起(55、128、142)。

3.根据权利要求2所述的膜过滤器(1、36、71、83、92、101)，其特征在于，所述膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)具有指形件(57、139)，所述指形件通过所述隆起(55、128、142)构成并且所述指形件通过膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)的锚固件(56、140)相连。

4.根据上述权利要求中任一项所述的膜过滤器(1、36、71、83、92、101)，其特征在于，所述膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)通过最多两个锚固点(15、42、78、125、131、137)与外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)相连，所述锚固点位于锚固件(56、140)的延长部上。

5.根据上述权利要求中任一项所述的膜过滤器(1、36、71、83、92、101)，其特征在于，所述膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)在至少一个锚固点(56、140)上方的每个水平截面中都完全与外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)分离。

6.根据上述权利要求中任一项所述的膜过滤器(1、36、71、83、92、101)，其特征在于，至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)在至少一个水平截面中构成至少一个流体通道(58)，所述流体通道在其长度的80％以上具有统一的宽度。

7.根据上述权利要求中任一项所述的膜过滤器(1、36、71、83、92、101)，其特征在于，所述膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)在水平截面中具有向下变小的横截面。

8.根据上述权利要求中任一项所述的膜过滤器(1、36、71、83、92、101)，其特征在于，所述底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)具有进气口(13、46、108、114、119)，用于使气体(26、38)进入底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)。

9.一种用于在膜过滤器(1、36、71、83、92、101)中过滤液体(28、37)的方法，其中，所述膜过滤器(1、36、71、83、92、101)具有底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)、在圆周上闭合的管(6、45、73、84、93、104)和进气口(13、46、108、114、119)，其中，所述底部件具有管状的外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)和恰好一个位于所述外罩中、与所述外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)相连的膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)，在所述膜支架上方固定有空心纤维膜(5、43、74、89、98)，其中，管(6、45、73、84、93、104)在上方连接在外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)上，其中，底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)在外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)与膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)之间具有至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)，所述流体腔在上方具有从底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)指向管(6、45、73、84、93、104)的出口(17、54)，其中，至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)在穿过膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)的每个截面中不仅邻接外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)而且还邻接膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)，并且膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)除了至少一个完全用于使液体(28、37)从下向上通流的流体腔(16、53、82、127、134、141)之外封闭底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)，并且其中，

a.液体(28、37)流入底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)，流过至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)，并且在此围绕膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)流动，

b.气体(26、38)通过进气口(13、46、108、114、119)流入底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)，

c.液体(28、37)仅通过出口(17、54)在底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)的上方流出，并且仅通过该出口流入管(6、45、73、84、93、104)中，

d.气体(26、38)在上方从底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)流出，流入所述管(6、45、73、84、93、104)中，并且在所述管(6、45、73、84、93、104)中上升，并且由此引发液体(28、37)在膜过滤器(1、36、71、83、92、101)中的上行运动，

e.上升的液体(28、37)和气体(26、38)自外部冲洗空心纤维膜(5、43、74、89、98)，

f.在空心纤维膜(5、43、74、89、98)的外侧与空心纤维膜(5、43、74、89、98)的空腔之间具有压力差，基于所述压力差使得液态的滤液(29、44)从液体(28、37)中滤出并且流入空心纤维膜(5、43、74、89、98)的空腔中，并且

g.来自空腔的滤液(29、44)被收集被从膜过滤器(1、36、71、83、92、101)流出，

其特征在于，

h.气体(26、38)通过进气口(13、46、108、114、119)流入至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)中，并且随后

i.气体(26、38)连同液体(28、37)一起在外罩(3、40、76、109、116、121、124、130、136)与膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)之间的至少一个流体腔(16、53、82、127、134、141)中流过底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)，并且通过出口(17、54)流入管(6、45、73、84、93、104)中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，液体(28、37)和气体(26、38)在穿过膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)的至少一个水平截面中完全围绕膜支架(4、41、77、96、111、115、120、126、132、138)流动。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，膜过滤器(1、36、71、83、92、101)沉浸在液体(28、37)中。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，液体(28、37)借助第一液体管路(34、105)输入底部件(2、39、72、85、100、102、107、113、118、123、129、135)，并且借助第二液体管路(35、106)在上方从膜过滤器(1、36、71、83、92、101)导出。