CN108176088A - 一种固定床过滤单元及水处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固定床过滤单元和水处理装置，涉及固定床过滤技术领域，该固定床过滤单元包括用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒固定床层、支撑层和湍流促进层，固定床层固定在支撑层上，湍流促进层覆在固定床层表面上并且和用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒接触，本发明的水处理装置包括前述的固定床过滤单元和串联连通的膜分离单元，具有传质、传递和扩散速度快，抗污染能力强，正冲洗和反冲洗效果好等优点。

Description

一种固定床过滤单元及水处理装置
技术领域
本发明涉及固定床过滤技术领域，尤其涉及一种固定床过滤单元及水处理装置。
背景技术
通常，固定床砂滤、固定床电化学反应器和固定床气体净化装置中的过滤介质的形态为颗粒，固定床层中的过滤介质颗粒呈自然堆积状态，固定床层中有些过滤介质颗粒具有3个平动自由度，受流体的临界流化速度的制约明显，固定床层选用的过滤介质颗粒较粗，截留悬浮物能力不强，吸附速度或离子交换速度或电化学反应速度慢。例如，固定床电化学水处理中的铜锌合金在脱除水中的余氯时，一般选用10-60目的铜锌合金颗粒，水流速度一般不高于0.5cm/s，水中的传质、传递和扩散速度慢，液体流道容易堵塞，反冲洗频率高，同时，铜锌合金固定床层体积大，一次构建固定床所用铜锌合金的用量多、成本高。铜锌合金固定床电化学法反应器通常和膜法水处理、活性炭、离子交换等水处理工艺结合在一起，不同的水处理介质设置在不同的壳体内，所用壳体数量多，体积大、制造成本高，漏水点多，给安装、使用和维护带来不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种固定床过滤单元及水处理装置，以克服现有技术的不足，。
本发明的技术方案是：
一种固定床过滤单元，所述的固定床过滤单元包括用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒固定床层、支撑层和湍流促进层，固定床层固定在支撑层上，湍流促进层覆在固定床层表面上并和用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒接触。
进一步地，所述的支撑层为刚性的具有空腔的管状体或筒状体，用以过滤流体中固体或气体的固定床层设在支撑层的空腔外壁或内壁上。
进一步地，所述的固定床过滤单元是可卷绕的板状柔性体，用以过滤流体中固体或气体的固定床层固定在板状柔性体的表面上。
进一步地，所述的支撑层是具有空腔的管状体，用以过滤流体中固体或气体的固定床层和湍流促进层设在支撑层的空腔内。
进一步地，所述的固定床过滤单元还包括芯轴，用以分离流体中固体或气体的固定床层、支撑层和湍流促进层螺旋卷绕在芯轴外部。
进一步地，所述的芯轴为具有空腔的管状体或筒状体，芯轴的空腔壁上设有导流孔，导流孔把支撑层的空腔和芯轴的空腔连通，垂直于芯轴的截面上的水流方向和芯轴相切。
进一步地，所述的用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒固定床层中包括活性炭颗粒，活性炭颗粒和用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒的比重按质量分数比为0-100:0-100。
进一步地，所述的用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒组成的固定床层中包括能够和水中的余氯发生电化学反应的合金颗粒，合金颗粒和用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒的比重按质量分数比为1-10:90-99。
进一步地，所述的合金颗粒为铜锌合金颗粒，铜锌合金颗粒中的铜和锌的比重按质量分数比为30-90:10-70。
进一步地，所述的铜锌合金为Cu-Zn二元合金，其中的铜和锌的比重按质量分数比为85:15或50:50。
进一步地，所述铜锌合金为Cu-Si-Zn三元合金或Cu-Ni-Zn-Sn四元合金。
进一步地，所述铜锌合金复合在含有三氧化二铝和/或二氧化硅的多孔氧化物载体上。
一种水处理装置，所述的水处理装置包括壳体和前述的任意一项固定床过滤单元，固定床过滤单元设在壳体内，壳体上设有流体导入口和流体导出口，所述的水处理装置还包括膜分离单元，膜分离单元和固定床过滤单元串联连通。
进一步地，所述的膜分离单元设在固定床过滤单元的上游或下游并且设在芯轴的外部或内腔。
进一步地，所述的膜分离单元设在固定床过滤单元的支撑层的内腔。
进一步地，所述的膜分离单元具有封装体，封装体具有空腔，固定床过滤单元设在封装体的空腔内。
进一步地，所述的膜分离单元为螺旋卷式膜分离单元，螺旋卷式膜分离单元的渗透液流道中设有所述固定床固定单元。
进一步地，所述的螺旋卷式膜分离单元具有带空腔的集水管，集水管的空腔设有固定床过滤单元。
进一步地，所述的螺旋卷式膜分离单元包括膜袋，膜袋中设有固定床过滤单元。
进一步地，所述的水处理装置还包括螺旋卷式反渗透膜或纳滤膜分离单元，螺旋卷式反渗透或纳滤膜分离单元包括集水管，螺旋卷式反渗透膜或纳滤膜分离单元的集水管内腔中设有固定床过滤单元和超滤或微滤膜分离单元。
与现有技术比较，本发明的上述技术方案具有以下有益效果：
本发明的固定床过滤单元和水处理装置的固定床层中的过滤介质颗粒固定在支撑层上形成薄层结构的固定床层，突破了现有自然堆积而成的固定床层中的过滤介质颗粒受临界流化速度的技术制约。例如，铜锌合金水处理介质颗粒用于脱除余氯时的粒度可以提高到300目以上，水流速度可以提高到10cm/s以上，明显提高了电化学反应速度，而且有利于防止水中的悬浮物在铜锌合金介质层表面的沉积，相同水处理能力的水处理装置一次构建固定床层所用水处理介质可以减少90%以上。
本发明的固定床过滤单元和水处理装置设有湍流促进层，流体低速流经固定床层时，过滤介质颗粒截留悬浮物能力强，液体高速流经固定床时，在湍流促进作用下，固定床过滤单元具有较强的正冲洗和反冲洗效果，流体在主体为层流的情况下，固定床层表面仍然可以产生一定强度的湍流，克服了现有固定床层传质、传递和扩散速度慢的技术缺陷，一定程度提高了电化学反应速度或微孔吸附速度。
本发明的水处理装置可以把具有不同形态和功能的水处理介质集成为一体，整体性好，过滤介质填装密度高，结构简单，实现将两种及两种以上不同功能和形态的过滤介质集成在一个固定床过滤单元或同一个壳体内，体积小，制作成本低。
附图说明
图1是一种水处理装置的结构示意图。
图2是另一种水处理装置的结构示意图。
图3是另一种水处理装置的结构示意图。
图4是另一种水处理装置的结构示意图。
图5是另一种水处理装置的结构示意图。
图6是另一种水处理装置的结构示意图。
图7是另一种水处理装置的结构示意图。
图8是另一种水处理装置的结构示意图。
图9是另一种水处理装置的结构示意图。
图10是一种固定床过滤单元的展开结构示意图。
图11是另一种固定床过滤单元的展开结构示意图。
图12是另一种水处理装置的结构示意图。
图13是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图14是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图15是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图16是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图17是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图18是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图19是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图20是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图21是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图22是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
图23是另一种固定床过滤单元的结构示意图。
附图标记说明
100-固定床过滤单元；101-壳体；102-固定床层；103-过滤介质颗粒；104-湍流促进层；105-支撑层；106-A空腔；107-封装体；108-褶皱部；110-芯轴；111-C空腔；112-A导流孔；113-B导流孔；114-进水端；115-出水端；116-导流部；117-D导流孔；118-E导流孔；119-F导流孔； 130-密封圈；200-膜分离单元； 201-集水管；202-D空腔；203-G导流孔；204-H导流孔；205-I导流孔； 300-膜分离单元；301-E空腔。
具体实施方式
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、前、后”通常是指结合附图中所示的方位和实际应用中水的流动方向。
固定床过滤单元
本发明的固定床过滤单元包括过滤介质颗粒、支撑层和湍流促进层，根据固定床层中的过滤介质颗粒的化学成分、结构和形态不同，可以同时实现砂滤、筛分、物理吸附、电化学反应和离子交换中的一种或多种过滤功能，可广泛应用于固液分离、固气分离、气固分离、气气分离等，例如，在家用设备中的应用包括净水器、盥洗与洁具的前置过滤器、空气净化器和空调的前置过滤等。
本发明的固定床过滤单元的过滤介质颗粒固定在支撑层上，避免了固定床层受临界流化速度的制约，提高了待处理流体的流速，提高电化学反应或物理吸附速度，可以通过调节固定床层表面流道中流体的流速，实现对固定床层和膜分离单元进行正冲洗、反冲洗和化学清洗。
本发明的固定床过滤单元设有湍流促进层，在湍流的作用下，使过滤介质颗粒表面受到湍流的剪切作用，从而提高了过滤介质颗粒表面的传质、传导速度，提高电化学反应、物理吸附或离子交换速度，同时，提高固定床层的抗污染能力。
本发明的固定床过滤单元通过支撑层的支撑作用，使过滤介质颗粒的粒径更小，相同质量的过滤介质颗粒的表面增大，从而一定程度提高了过滤介质和流体的接触面积，一定程度提高了电化学反应、物理吸附或离子交换速度。
本发明的固定床过滤单元可以是刚性体，还包括柔性体。优选地，刚性结构的固定床过滤单元可以直接固定在壳体内，柔性的所述固定床过滤单元通过卷绕、折叠制作成器件。一些实例中，本发明涉及的固定床过滤单元为板状、筒状、管状、柱状，优选地，所述的固定床过滤单元为螺旋卷绕柱状结构。
本发明的固定床过滤单元可以作为过滤装置单独使用，也可以用作过滤系统中的子系统、零部件或材料。
水处理装置
本发明的水处理装置包括串联连通的固定床过滤单元和膜分离单元，固定床过滤单元和膜分离单元可设于同一壳体内。
本发明的水处理装置采用电化学反应进行水处理时具有脱除水中余氯的功能，有些实例还包括去除水中的重金属离子、硫化氢、水质软化、有机物去除、抑制水中细菌及藻类的繁殖、阻止结垢等功能。
本发明的水处理装置可以作为水处理装置单独使用，也可以用作水处理系统中的子系统、零部件或材料。例如，在自来水深度净化领域，自来水具有一定水压，本发明的水处理装置都可以独立用于自来水深度净化。本发明的水处理装置可以作为水处理装置的预处理和后处理零部件使用。
本发明的水处理装置适用于市政供水、污水处理和生活饮用水深度净化和工业水处理等水处理装置的水处理、预处理和后处理，广泛应用于居民（家用）、商业、学校、公用事业及轻工业、建筑工地和工厂等场所。
过滤介质颗粒
本发明涉及的过滤介质颗粒具有过滤流体中固体或气体的功能，可以理解的是，凡是具有过滤流体中固体或气体功能的固体颗粒物均可作为本发明的固定床过滤单元的过滤介质颗粒。进一步地，用于固液分离的过滤介质一般不溶于水，用于气气分离的过滤介质颗粒一般为多孔无机非金属颗粒。更进一步地，一些过滤介质颗粒还同时具有砂滤，多孔物理吸附、电化学反应或离子交换等过滤功能。
为了发挥过滤介质颗粒的综合过滤优势，本发明涉及的过滤介质颗粒既可以是单一成分的单质或化合物，还可以是多种化学成分的单质或化合物组成的混合物。通常，活性炭、离子交换树脂和铜锌合金颗粒混合使用在本发明涉及的固定床层中。
本发明涉及的过滤介质颗粒固定在支撑层上，通过和支撑层连接后至少1个平动自由度被约束。优选地，所述过滤介质颗粒的平动自由度为0，从而使过滤介质颗粒不会被流化或使过滤介质颗粒的临界流化速度大幅提高。
本发明涉及的固定床层具有固定的流道，过滤介质颗粒薄层和支撑层构成液体流道的一部分，待处理液在过滤介质颗粒表面流动。
为了增大固定介质颗粒和湍流促进层的接触面积，本发明涉及的固定床层中的过滤介质颗粒层具有薄层结构的特征。进一步地，本发明涉及的固定床层为单层薄层结构，支撑层上只有1层金属颗粒；更进一步地，本发明涉及的过滤介质颗粒的粒径小于500微米，更进一步地，过滤介质颗粒的粒径为10-100微米，
支撑层
为了优化本发明涉及的过滤介质颗粒的使用性能，优选地，本发明涉及的固定床层还包括支撑层，可以用于支撑过滤介质颗粒，有些支撑层还具有导流的作用，防止待处理液透过固定床层。优选地，本发明涉及的支撑层为柔性的薄膜，进一步地，本发明涉及的支撑层的材料为PVC、PET、PP等聚合物薄膜，再进一步地，本发明涉及的支撑层为织物或无纺布。
为了优化本发明固定床过滤单元的加工性能和经济性，优选地，本发明涉及的支撑层为简单形状，例如，片状、板状和带状、管状和筒状。
本发明涉及的过滤介质颗粒在支撑层上的固定方式包括粘结、植入、涂覆、附着等方式。粘结是指利用粘结剂把所述的过滤介质颗粒和负载过滤介质颗粒的载体粘结固定在支撑层上。植入是指所述的过滤介质颗粒和/或负载过滤介质颗粒的载体植入到基体内。附着是指所述的过滤介质颗粒和/或负载过滤介质颗粒的载体和基体以分子间的作用力固定在一起。
湍流促进层
为了优化本法涉及的固定床过滤单元的电化学反应性能、离子交换性能、物理吸附、筛分等性能和抗污染能力和水力冲洗性能，本发明涉及的固定床过滤单元还包括湍流促进层，湍流促进层增加或增强待处理流体对固定床层表面的剪切力和流体的搅拌作用，从而加速传质、传导和扩散，提高电化学反应或离子交换或物理吸附速度，并且防止悬浮物在固定床层表面沉积。
本发明涉及的湍流促进层包括网状结构，沟槽、凸台、网格和纹路。优选地，湍流促进层为编织或非编织的导流网。可以理解的是，只要能够加强固定床层的过滤介质颗粒表面的湍流强度或促进湍流产生，具有湍流促进作用的任何结构形式的零部件都属于本发明涉及的湍流促进层的技术范围。
铜锌合金
本发明涉及的过滤介质颗粒包括合金和负载合金的过滤介质。
本发明涉及的合金中至少具有有2个合金元素能够和水或水中的阴离子和阳离子产生电化学反应。可以理解的是，只要能够和水或水中的阴离子和阳离子产生电化学反应的合金水处理介质，都是本发明涉及的技术保护范围。
本发明涉及的铜锌合金具有原子和氢原子，在和水发生电化学反应时，铜为阴极，锌为阳极，锌阳极在反应中失去了电子成为锌离子进入水溶液。本发明涉及的固定床在脱除余氯时，铜阴极上的游离氯和水被还原氢离子、氢氧根离子和氯离子，总反应式如下：Zn+HOCl+H2O+2e-→Zn2++Cl-+H++2OH-
本发明涉及的铜锌合金包含且不限于铜原子和锌原子，可以理解的是，凡是上述电化学反应现象的铜锌合金都属于本发明涉及的铜锌合金的技术范围。优选地，本发明涉及的铜锌合金中铜和锌的比重按质量分数比为30-90:10-70。进一步地，本发明涉及的铜锌合金颗粒不小于100目；再进一步地，本发明涉及的铜锌合金为300目至1000目。
为了优化所述的铜锌合金的水处理效果，本发明涉及的铜锌合金包括二元合金、三元合金和四元合金等多元合金，例如，铜锌二元合金、铜硅锌三元合金和铜镍锌锡四元合金。值得说明的是，本发明的涉及的铜锌合金还包括由一种或多种所述的铜锌合金组成的合金混合物。优选地，本发明涉及的铜锌合金纯度不低于99%。进一步地，二元铜锌合金中的铜和锌的比重按质量分数比为85:15或50:50。更进一步地，二元铜锌合金纯度为99.9%至99.999%，再进一步地，所述的二元合金的纯度为99.99%。
为了优化水处理效果，本发明涉及的有些铜锌合金颗粒复合在多孔氧化物载体上。优选地，负载本发明涉及的多孔氧化物为颗粒物载体。进一步，多孔氧化物载体含有三氧化二铝和/或二氧化硅。再进一步地，负载在多孔氧化物载体上的铜锌合金颗粒一般不大于10微米。
膜分离单元
为了优化水处理工艺和装置结构，本发明的水处理装置的将砂滤、筛分、电化学水处理工艺、离子交换、活性炭物理吸附等水处理工艺和膜法水处理工艺集成为一体，使本发明的水处理装置具有包括膜法水处理和电化学水处理等多级水处理工艺。优选地，膜分离单元为螺旋卷式、折叠式和管式结构。所述的膜分离单元包括微滤膜（FM）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）中的一种或多种不同分离精度的分离膜介质。
为了方便本领域技术人员对本发明的技术方案的理解，以二元铜锌合金固定床为例，铜锌合金颗粒粒径为0.1mm，本发明涉及的铜锌合金颗粒（以下简称KDF）和膜分离单元可以组成多级水处理工艺，通常组合成为二级或三级水处理装置。值得说明的是，本发明的水处理装置中的一级水处理工艺可以包括多重混合水处理工艺，例如，铜锌合金颗粒具有砂滤功能，可以理解的是，砂滤和电化学水处理为一级的混合水处理工艺。进一步地，本发明的水处理装置的固定床层中还包括活性炭，则砂滤、微孔吸附和电化学反应工艺为一级的混合水处理工艺，再进一步地，本发明的水处理装置的固定床中还包括离子交换树脂，则砂滤、微孔吸附、离子交换和电化学反应工艺为一级的混合水处理工艺。
在二级水处理装置中，优选地，本发明涉及的KDF和膜分离单元的组合为“KDF和MF/UF”、“KDF和NF/RO”、“UF/MF和KDF”和“NF/RO和KDF”。
在三级水处理装置中，优选地，本发明涉及的KDF和膜分离单元的优选组合方式包括：“KDF和MF/UF和RO/NF”、“KDF和UF和RO/NF”和“UF和 KDF和RO/NF和KDF”。
本发明的水处理装置中的固定床层可以设置多个，例如，“KDF和UF和 KDF和RO/NF和KDF”组合中的固定床层分别在超滤的前处理和后处理，同时，在RO/NF的浓水流道中再设一级KDF固定床层对RO进水余氯浓度的控制。
本发明的水处理装置中的膜分离单元和固定床过滤单元串联连通，固定床过滤单元串联在膜法水处理介质的上游或下游。
本发明涉及的膜分离单元和本发明涉及的固定床层可以串联在一个壳体内，膜分离单元也可以设在壳体之外。
优选地，本发明涉及的膜分离单元和固定床层的连接方式包括同轴径向设置和同轴轴向设置。
进一步地，本发明涉及的膜分离单元和固定床层形成相互套设的设置关系。通常，膜分离单元为柱状或筒状，其中心或外部都具有轴类支撑件，固定床层被卷绕成柱状或筒状，可以将膜分离单元设在固定床层的空腔内或外部，同样，固定床层可以设在膜分离单元的空腔内或外部。例如，卷式膜螺旋卷绕在集水管上，中空纤维膜被封装在一个管状体内或管状体外，折叠膜封装在一个管状体上。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1，如图1所示的本发明的水处理装置，所述的水处理装置包括固定床过滤单元和串联连接的膜分离单元，所述的膜分离单元包括分离精度不同的膜分离单元200和膜分离单元300，膜分离单元300和固定床层102串联设在芯轴110的外部以后设在膜分离单元200的集水管210的D空腔202内，并通过集水管210和膜分离单元200的端面和轴向固定连接在壳体101上。优选地，如图20、图21和图23所示，本发明涉及的固定床层102可以是单独1层的过滤介质颗粒103，也可以包括湍流促进层104，还可以是包括支撑层105的多层复合过滤介质颗粒103。如11所示，固定床层102的一端和芯轴110连接，其另一端和封装体107连接后螺旋卷绕在芯轴110上成为螺旋卷式结构。本发明的水处理装置在制备目标产水时，待处理液从I导流孔205流入，经固定床层102处理后再经膜分离单元300分离后的渗透液从导流孔206流出，经膜分离单元200分离后得到的渗透液或目标产水从H导流孔204导出，产生的浓缩液从G导流孔203导出。本发明的水处理装置的清洗包括水力冲洗和化学清洗。壳体101上设有用以导入或导出清洗液的B导流孔113，清洗液从I导流孔205流入，经固定床层102和膜分离单元300，再从B导流孔113导出，从而对膜分离单元300和固定床层102进行物理冲洗或化学清洗。清洗液从I导流孔205流入，经固定床层102、膜分离单元300、导流孔206、膜分离单元200，从G导流孔203导出，可以实现对膜分离单元200、膜分离单元300和固定床层102同时进行物理冲洗或化学清洗。
实施例2、如图2所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置按照径向由内到外分别设有膜分离单元300、固定床层102和膜分离单元200，膜分离单元300设在固定床层102的芯轴110的C空腔111内，固定床层102设在膜分离单元200的集水管201的D空腔202内，固定床层102周向固定在集水管201的D空腔202上。如图22和图12所示，本实施例的固定床层102包括过滤介质颗粒103、湍流促进层104、支撑层105、芯轴110和进水端114，进水端114位于固定床层102的周向，支撑层105为管状，过滤介质颗粒103复合在支撑层105的A空腔106内，湍流促进层104设在过滤介质颗粒103表面。过滤介质颗粒103、湍流促进层104和支撑层105的一端封装在芯轴110上并经A导流孔112和C空腔111连通，其另一端和封装体107连接后螺旋卷绕在芯轴110的外部。目标产水制备时，进水从I导流孔205流入，从进水端114导入到固定床层102内进行脱除余氯和重金属离子处理后进入芯轴110的C内腔111内再经膜分离单元300处理后进入膜分离单元200，制备的目标产水从H导流孔204导出，产生的浓缩水从G导流孔203导出。水力冲洗和化学清洗时的清洗液体和目标产水工作时待处理液到达G导流孔203时经过的流道相同。
实施例3、如图3所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置的壳体101内设有固定床层102和膜分离单元300，膜分离单元300设在固定床层102的支撑层105的A空腔106内，固定床层102被周向固定在壳体101内。本实施例的固定床层102可以选用如图13-21和图23所示的单层或多层水处理介质的复合固定床层，可以复合在不同结构的支撑层105上。在制备产水时，待处理液从E导流孔118流入，经膜分离单元进行预处理后从D导流孔117流入到固定床层102进行净化后从F导流孔119导出。本实施例的水力冲洗包括正冲洗和反冲洗，正冲洗的水流流道和目标产水制备时的流道相同，反冲洗的流道相同，方向相反。
实施例4、如图4所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置包括固定床层102和膜分离单元300，固定床层102设在膜分离单元300封装体107的E空腔301内，膜分离单元300周向固定在壳体101内部。优选地，膜分离单元300为折叠膜或中空纤维膜，折叠膜或中空纤维膜封装在封装体107的外部。本实施例的固定床层102的结构如图12所示。目标产水制备时，待处理液从E导流孔118流入到膜分离单元300分离后的渗透液进入空腔107内，然后从进水端114进入固定床层102进行处理，目标产水从F导流孔119导出。
实施例5、如图5所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置包括固定床层102和膜分离单元300，膜分离单元300设在固定床层102的芯轴110的外部，固定床层102周向固定在壳体101的内部。本实施例的固定床层102的结构如图12所示。目标产水制备时，待处理液从E导流孔118流入到C空腔111内，经固定床层102处理后从出水端115导出到壳体101内，然后从膜分离单元300的一端流入，经分离浓缩后得到的目标产水从F导流孔119导出。
实施例6、如图6所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置包括固定床层102和膜分离单元300，膜分离单元300设在固定床层102的芯轴110的C空腔111内，固定床层102周向固定在壳体的内部。如图10所示，固定床层102卷绕在芯轴110的外部。芯轴110和膜分离单元300具有用以收集和沉降水中悬浮颗粒的导流部116。制备目标产水时，待处理液从B导流孔113导入到固定床层102中处理后，经导流部116进入膜分离单元300中进行分离，得到的目标产水从I导流孔205导出。
实施例7、如图7所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置的固定床层102固定连接固定床过滤单元101的内腔。本实施例的固定床层102如图11所示，芯轴110为实心结构，过滤介质颗粒103和湍流促进层104卷绕在芯轴110的外部。所述的水处理装置在制备目标产水使，待处理液从E导流孔118导入，经固定床层102处理后从F导流孔119导出。
实施例8、如图8所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置的固定床层102固定连接固定床过滤单元101的内腔。本实施例的固定床层102如图12所示，所述的水处理装置在制备目标产水时，待处理液从E导流孔118导入到固定床过滤单元101的内腔，然后从固定床层102的周向的进水端114导入到固定床层102中进行处理后从A导流孔112进入C空腔111中，再从F导流孔119导出。
实施例9、如图9所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置包括固定床层102和膜分离单元300，膜分离单元300设在固定床层102的芯轴110的C空腔111内，固定床层102周向固定在壳体的内部。如图10所示，固定床层102卷绕在芯轴110的外部。芯轴110和膜分离单元300具有用以收集和沉降水中悬浮颗粒的导流部116。制备目标产水时，待处理液从B导流孔113导入到固定床层102中处理后，经导流部116进入膜分离单元300中进行分离，得到的目标产水从I导流孔205导出。
实施例10、如图12所示的本发明的另一种水处理装置，所述的水处理装置包括固定床层102和膜分离单元300，膜分离单元300设在固定床层102的芯轴110的C空腔111内，芯轴110的轴向和壳体101固定连接。如图11所示，固定床102卷绕在芯轴110的外部。制备目标产水时，待处理液从E导流孔118流入，进进水端114进入到固定床层102中，经A导流孔112后由膜分离单元300进行分离净化，得到的产水从F导流孔119导出。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (20)

1.一种固定床过滤单元，其特征在于：所述的固定床过滤单元包括固定床层、支撑层和湍流促进层, 固定床层为用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒，所述固定床层固定在所述支撑层上，所述湍流促进层覆在所述固定床层表面上并且和所述用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒接触。
2.根据权利要求1所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的支撑层为刚性的具有空腔的管状体或筒状体，所述固定床层设在所述支撑层的空腔外壁或内壁上。
3.根据权利要求1所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的支撑层为是能卷绕的板状柔性体。
4.根据权利要求3所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的支撑层是具有空腔的管状体，所述固定床层和所述湍流促进层设在所述支撑层的空腔内。
5.根据权利要求3或4所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的固定床过滤单元还包括芯轴，所述固定床层、支撑层和湍流促进层螺旋卷绕在所述芯轴外部。
6.根据权利要求5所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的芯轴为具有空腔的管状体或筒状体，所述芯轴的空腔壁上设有导流孔，所述导流孔把所述支撑层的空腔和所述芯轴的空腔连通，垂直于所述芯轴的截面上的水流方向和所述芯轴相切。
7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒固定床层中包括活性炭颗粒，所述活性炭颗粒和所述用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒的比重按质量分数比为0-100:0-100。
8.根据权利要求1、2、3、4或6所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒组成的固定床层中包括能够和水中的余氯发生电化学反应的合金颗粒，所述合金颗粒和所述用以过滤流体中固体或气体的过滤介质颗粒的比重按质量分数比为1-10:90-99。
9.根据权利要求8所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的合金颗粒为铜锌合金颗粒，所述铜锌合金颗粒中的铜和锌的比重按质量分数比为30-90:10-70。
10.根据权利要求9所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述的铜锌合金为Cu-Zn二元合金，其中的铜和锌的比重按质量分数比为85:15或50:50。
11.根据权利要求9所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述铜锌合金为Cu-Si-Zn三元合金或Cu-Ni-Zn-Sn四元合金。
12.根据权利要求10或11所述的固定床过滤单元，其特征在于：所述铜锌合金复合在含有三氧化二铝和/或二氧化硅的多孔氧化物载体上。
13.一种水处理装置，所述的水处理装置包括壳体和权利要求1-12所述的任意一项所述固定床过滤单元，所述的固定床过滤单元设在所述壳体内，所述壳体上设有流体导入口和流体导出口，其特征在于：所述的水处理装置还包括膜分离单元，所述膜分离单元和所述固定床过滤单元串联连通。
14.根据权利要求13所述的水处理装置，其特征在于：所述的膜分离单元设在所述固定床过滤单元的上游或下游并且设在所述芯轴的外部或内腔。
15.根据权利要求13所述的水处理装置，其特征在于：所述的膜分离单元设在所述固定床过滤单元的所述支撑层的内腔。
16.根据权利要求13所述的水处理装置，其特征在于：所述的膜分离单元具有封装体，所述封装体具有空腔，所述固定床过滤单元设在所述封装体的空腔内。
17.根据权利要求16所述的水处理装置，其特征在于：所述的膜分离单元为螺旋卷式膜分离单元，所述螺旋卷式膜分离单元的渗透液流道中设有所述固定床固定单元。
18.根据权利要求17所述的水处理装置，其特征在于：所述的螺旋卷式膜分离单元具有带空腔的集水管，所述集水管的空腔设有所述固定床过滤单元。
19.根据权利要求17所述的水处理装置，其特征在于：所述的螺旋卷式膜分离单元包括膜袋，所述膜袋中设有所述固定床过滤单元。
20.根据权利要求13-16所述的水处理装置，其特征在于：所述的水处理装置还包括螺旋卷式反渗透膜或纳滤膜分离单元，所述螺旋卷式反渗透或纳滤膜分离单元包括集水管，所述螺旋卷式反渗透膜或纳滤膜分离单元的集水管内腔中设有所述固定床过滤单元和超滤或微滤膜分离单元。
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