CN116194196A - 用于清洁过滤装置的模块的方法及用于过滤的模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于清洁用于过滤流体的模块(10)的过滤装置(15)的方法和模块，其中，多个供给通道(12)将流体供给到过滤装置(15)和/或将流体从过滤装置(15)排放。

Description

用于清洁过滤装置的模块的方法及用于过滤的模块

技术领域

本发明涉及一种用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法以及一种用于执行所述方法的模块。

背景技术

已知各种过滤系统，例如用于工业目的的过滤系统，其过滤流体并将过滤的流体转移回来。由于在最大机器效率方面寻求用于工业目的的连续过滤操作，因此最小化过滤清洁时间是有利的。为了尽管过滤器偶尔停机也保持连续的过滤操作，可以并联使用多个过滤模块，它们将滤液送入中央集管管道。同时，由此可以增加滤液的量。例如在WO 2013/048801 A1中公开了这样的过滤系统。所述过滤系统包括过滤模块装置，所述过滤模块装置包括容器和头部，所述容器具有布置在其中的过滤筒，所述头部耦接到容器的一端，其中，所述头部包含具有敞开的上端和下端的壳体以及端盖。与互补结构配合的部分限定了液体可通过其流出容器的通道，所述互补结构由壳体的整个敞开的上端的内侧限定，使得其可拆卸地与壳体和端盖接合。所述过滤模块装置使得歧管装置成为可能，所述歧管装置用于将液体输送到包括多个这种模块的过滤系统以及从过滤系统输送液体。然而，用于过滤器清洁的现有解决方案的缺点在于，它们基于反冲洗的原理，因此需要复杂地反转流动方向和使用滤液逆着主过滤方向冲洗过滤器。由于所述原理导致的长路径造成管道系统中的大压头损失和不良的流体分布，由此降低了过程的有效性并因此增加了过程时间。结合滤液、即过滤过程的产物的使用，这最终导致机器效率的降低。人们正在努力使用可以在单个流动空间内实现反冲洗的过滤系统。在所述过程中，减少了反冲洗路径，并且提供了具有滤液产生模块区域和反冲洗模块区域的紧凑模块。然而，所述过程中使用的平膜过滤器导致不良的流动分布，因为流体仅在过滤器表面的小部分上流入和流出。因此，过滤器的大部分没有被充分清洁。此外，经由通常排放滤液的滤液集管管道供给到模块中的滤液的流动路径也非常长，这导致大的流动损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法和一种用于执行所述方法的模块，利用所述方法和模块可以高效地且成本低廉地清洁过滤装置。待过滤的流体优选是液体、特别是水，其中气体，例如氮气，也可以用于清洁方法。

所述目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求7的模块来实现。发展本发明的进一步特征包含在从属权利要求中。

在根据本发明的用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法中，将通向模块的供给管道分开，从而同时至少一个第一供给通道将流体输送到过滤装置并且至少一个第二供给通道将流体从过滤装置排放。因此，确保了当流体通过供给管道排放时，位于过滤器中的颗粒被流体冲洗掉。特别地，当供应的流体通过相关联的过滤器被过滤并被引导到滤液空间中，并且从那里仅通过属于排放供给管道的过滤器再次离开时，所述过滤器被极其彻底地清洁。这也适用于相反的方向。因此，当用于清洁过滤装置的流体直接从供给管道输送到过滤装置时，连接到模块的滤液通道的复杂填充是不必要的。此外，流体的路径和流体流过的元件的数量也被最小化。此外，通过巧妙的节流，还可以同时实现一侧的反冲洗和在出口处提供滤液。本发明的优点在于，由于仅需要一个模块而不是两个模块，因此大大减少了空间的使用。因此，同样减少了连接的费用。此外，可以执行特定的反冲洗方法、例如交叉反冲洗方法。本发明的另一个优点是，通过减少反冲洗路径，可以防止在反冲洗期间的不良流动分布。反冲洗所需的流体在其使用的直接环境中提供，特别是过滤。因此，在模块内部建立了更均匀的流动分布，从而避免了过滤装置的非常不同的污染区域，并且均匀地减少了过滤元件膜的阻塞。

在用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法中，第一供给通道优选地经由过滤装置将流体输送到第二供给通道。优选使用中空纤维膜作为过滤元件。过滤装置通过将流体冲洗通过纤维的内壁而被清洁，在所述过程中流体没有被中空纤维膜过滤。由于流体不是通过过滤器而是经过过滤膜输送，因此过滤器的清洁虽然不彻底，但却快得多。在另一优选实施例中，流体在通过至少第二供给通道排放之前通过过滤装置被过滤，并且在反冲洗期间清洁过滤器。因此过滤器完全摆脱了颗粒。

在根据本发明的另一方法中，流体优选地在第二供给通道中排放之前通过过滤装置被过滤。这确保了过滤装置的待清洁部分被滤液清洁。因此，清洁变得更加有效。

根据前述任一项所述的方法，所述方法还包括关闭一个或多个供给通道的步骤，特别是借助于阀。待清洁的过滤器可以通过关闭单个或多个供给通道而非常容易地控制。

以第一和第二供给通道彼此串联连接的多个模块的过滤器可以同时被清洁，这更高效地配置了所述方法。两个或多个模块也可以彼此并联连接。

在根据本发明的进一步的方法中，流体优选地在第二供给通道中排放之前通过过滤装置被过滤。这确保了过滤装置的待清洁部分被滤液清洁。因此，清洁变得更加有效。

本发明还涉及一种用于过滤流体的模块，所述模块包括：供给管道，其用于输送流体；过滤装置，其包括过滤元件，所述过滤元件被配备成在各种情况下过滤通过供给管道输送到过滤装置的流体；滤液空间，其用于收集通过过滤元件过滤的流体；以及滤液通道，所述滤液通道收集来自滤液空间的滤液并将其排放，其中，供给管道具有至少两个彼此分离的供给通道，并且对于这些供给通道中的每一个，过滤装置具有仅分配给所述供给通道的过滤器入口区域。所述模块使得根据本发明的方法和利用所述方法描述的优点成为可能。

过滤元件可以包括中空纤维膜。这些适用于两种类型的过滤器清洁，这使模块更加灵活。

供给通道优选地至少部分地由两个分离的管形成，和/或形成为一个管，其中供给通道的分离由分离器形成。此外，模块可以包括头部元件，在头部元件中，供给通道由彼此分离的腔室形成，并且腔室邻接过滤装置。

优选地，所述腔室分别具有两个连接开口，从而流体可以流入腔室中并且还至少部分地流出。至少一个分离器和与其邻接的区域之间的连接优选地借助于密封元件相对于流体密封。

至少一个供给通道优选地具有用于排放气体的凹口。这特别是在清洁过滤器时或者在第一次填充流体时是有用的。所述凹口形成在供给通道的上侧(相对于重力方向)。

所述模块还特别地包括具有一个或多个阀的阀装置，利用所述阀可以关闭一个或多个供给通道和/或一个或多个滤液通道。由此可以容易地控制流体的流动方向，并因此控制待清洁的过滤器。所述阀可以例如设置在头部区域中。

所述模块同时用作集管，以便将相应的流量分配到彼此串联连接的模块，其中，经由串联布置的模块保持流量的可选存在的分离。

附图说明

图1a示出了根据本发明的用于过滤流体的模块，所述模块具有形成在一个管中并由分离器分离的供给通道；

图1b示出了图1a的垂直截面图，截面垂直于分离器，其中模块内部的两个供给通道都是可见的；

图1c示出了图1a的垂直截面图，截面平行于分离器，其中模块内的两个供给通道都是可见的；

图2a示出了根据本发明的用于过滤流体的模块，所述模块具有形成在两个管中的供给通道。

图2b示出了图2a的垂直截面图，截面垂直于位于模块中供给通道之间的分离壁，其中模块内部的两个供给通道都是可见的；

图2c示出了图2a的垂直截面图，截面平行于位于模块中供给通道之间的分离壁，其中模块内部的两个供给通道都是可见的；

图2d示出了根据本发明的用于过滤流体的并联连接的两个模块的等距视图；

图3a示出了使用根据本发明的用于过滤流体的模块的过滤过程的抽象表示。

图3b示出了根据本发明的用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法的变型的抽象表示，其中流体经由至少一个供给通道供给，然后通过过滤元件过滤，然后被排放以清洁另一过滤元件，并且最后经由与另一过滤元件邻接的至少一个供给通道而排放；

图3c示出了根据本发明的用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法的变型的抽象表示，其中图3b所示的方法在相反方向上执行；

图3d示出了根据本发明的用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法的变型的抽象表示，其中流体经由供给通道供给，然后通过过滤元件过滤，然后被排放以清洁另一过滤元件，并且最后经由与另一过滤元件邻接的至少一个供给通道而排放，其中，排放流体的供给通道位于与另一模块并联连接的模块中，供给流体的供给通道位于所述另一模块中；

图3e示出了根据本发明的用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法的变型的抽象表示，其中通过以沿着过滤膜引导流体而不过滤流体的方式使流体冲洗过去来清洁过滤装置；以及

图3f示出了根据本发明的用于清洁用于过滤流体的模块的过滤装置的方法的变型的抽象表示，其中执行图3e所示的方法，不同之处在于流体在一个模块中被同时供给和排放。

具体实施方式

首先，下面将描述用于过滤流体的模块10，其中，方向总是涉及相应的附图。用于过滤流体的模块10的基本实施例包括用于输送流体的供给管道14。供给管道14具有至少两个供给通道12，所述供给通道将流体输送到过滤装置15。供给通道可以形成为单独的管，或者也可以在一个管内通过分离壁形成。供给通道还包括头部元件18中的分离区域。过滤装置15包括多个过滤元件。过滤元件优选地形成为彼此叠置的多个盘绕的平膜或彼此相邻布置的中空纤维膜，由供给管道输送的流体被推动通过所述过滤元件，然后所述过滤元件从水中吸收待过滤的成分。中空纤维膜是特别优选的。所述彼此分离的至少两个供给通道12分别具有其自身的过滤器入口区域，流体在所述过滤器入口区域处进入过滤装置15。

模块10还包括用于收集滤液(即，通过过滤元件过滤的流体)的滤液空间16，以及滤液管道17，滤液管道17可以具有一个或多个滤液通道，并且滤液管道17收集来自滤液空间16的滤液并将其排放。滤液通道可以偏心地或居中地布置，其中，偏心布置倾向于产生多个模块10的组合的更大灵活性，而中心布置倾向于产生单个模块10中更好的流动条件。

在这里所示的实施例中，滤液空间16形成为筒形容器。供给管道可以设置在顶部和底部，如图2d中的示例所示。因此，对于下面描述的清洁方法产生几种不同的设置。

滤液通过滤液空间的壁中的出口开口(未示出)进入滤液管道17。这些出口开口布置在滤液空间16上，优选地靠近头部元件中的流体通道。滤液管道17可以通过连接件(未示出)连接到出口开口。这种连接件例如在随后公布的申请号为EP 10 2020 116 184的欧洲申请中公开。连接元件是独立的元件，但是其也可以形成为滤液空间16的一部分、滤液管道17的一部分或供给管道14的一部分，并且与这些形成为一体。连接元件具有例如两个连接凸缘或连接点，滤液管道17的管可以紧固到所述连接凸缘或连接点。连接元件在出口开口处包围滤液空间16，使得出口开口前面的壁形成比较窄的间隙。在这种管道装置的通常尺寸下，在最宽点处，间隙优选为10cm至20cm或更小，也可以仅为7cm或更小。此外，间隙优选地逐渐变小，特别是从远离过滤器入口区域的位置到过滤器(因此例如在图1a中向上)逐渐变小，即在过滤器入口区域附近间隙形成得较窄，结果是较少的流体能够在过滤器入口区域处直接流出滤液空间16流入连接元件。间隙设置在出口开口的周围。然而，在没有间隙的点处，不提供出口开口。滤液空间16的指向与滤液管道17连接的连接元件的直径的管壁没有出口开口42。图1a至图1c示出了用于过滤诸如水的流体的模块10的第一实施例。用于过滤流体的模块10的该优选实施例包括用于输送流体的供给管道14和包括过滤器的过滤装置15，所述过滤器被配备成相应地过滤由供给管道14输送到过滤装置15的流体。此外，模块具有滤液空间16和滤液通道17，滤液空间16用于收集通过过滤器过滤的流体，滤液通道17收集来自滤液空间16的滤液并将其排放。供给管道14具有彼此分离的至少两个供给通道12，并且对于每个供给通道12，过滤装置15具有仅分配给该供给通道的过滤器入口区域。过滤装置15优选地包括中空纤维膜，所述中空纤维膜特别地连接两个过滤器入口区域，所述两个过滤器入口区域设置用于相对于滤液空间16相反的供给通道12。这使得特别是在使用彼此并联连接的两个模块1的情况下，可以通过沿着过滤装置冲洗流体来清洁过滤装置，而不在过程中过滤流体。图3e和3f示意性地示出了所述优选实施例。例如，由此可以使用更高的流体输送率和更高的流体输送速度。

在图1a和图1b所示的用于过滤流体的模块10中，连接到模块的两个供给通道12组合在单个管中。图1a中所示的分离器20也延伸到头部区域18中，结果确保了直到过滤装置15的流体的分离供给。在分离器20和与其邻接的区域之间的区域特别优选地借助于密封元件相对于流体密封。因此，防止了二次流动，并且可以使用更高的流体输送率和更高的流体输送速度。这样的密封件例如可以是形成为唇形密封件、平面密封件或楔形件的弹性体密封件。密封元件可以粘接或焊接到模块中。同样存在直接在铸造过程中引入密封件作为第二部件的可能性。在特别优选的实施例中，弹性体密封件在铸造过程中直接铸造到由热塑性塑料、例如聚氨酯构成的模块的相应腔中。与此相伴的优点是高效的制造方法和密封元件的高不渗透性。

作为在单个管中连接到一个用于过滤流体的模块10的两个供给通道12的组合的替代方案，这些供给通道12可以经由单独的管连接，这在图2a中示出。与组合在一个管中的供给通道12的连接不同，管的制造在结构上不那么复杂，因为不需要费力地使用长分离器20。除此之外，图2a-2d中的实施例与图1a-1c中的实施例没有不同。

在用于过滤流体的模块10的头部区域18中，供给通道12形成为彼此分离的腔室，所述腔室邻接过滤装置15。这种腔室例如在图1b和2b中示出。特别地，由此可以将流体更均匀地引入到过滤元件中。

用于排放气体的凹口22可以引入模块10的供给通道12中，特别是引入头部元件的腔室的向上指向的区域中，以便促进气体作为具有低密度的流体上升。待排放的气体例如可以是空气，其例如在管道第一次填充流体之前存在于管道中，或者也可以是用于清洁的氮气。这些排放凹口22的优点在于，气体可以快速且有效地从管道中去除，因此有利于流体的流动行为，特别是当流动方向由于清洁而改变时。

此外，可以设置包括至少一个阀的阀装置，利用所述阀装置可以关闭一个或多个供给通道12和/或一个或多个滤液通道17。一方面，这使得可以实施特定的反冲洗方法，例如图3d所示的交叉反冲洗方法。另一方面，可以在过滤过程期间清洁彼此串联连接的模块10，因为由一个模块10排放的污染流体不被输送到下一个模块10，而是通过相应的阀位置改变流动路径，使得污染流体可以可选地暂时从过程中取出。此外，阀装置的使用使得可以通过在需求增加的情况下连接附加的供给通道12以及在需求减少的情况下断开供给通道12来在短期内对过程中的滤液的变化的需求做出反应。在一个特别优选的实施例中，阀设置在头部区域中，由此可以额外地缩短流动路径。原则上，停止阀是不必要的。在一个或多个供给通道12的情况下，不将任何流体泵入或输送到过滤装置15中就足够了。然后，流体和/或滤液被进行输送的供给通道12的泵压力推动通过过滤器进入不进行输送的供给通道12中并对其进行清洁。利用阀控制器，供给通道可以被单独地阻塞，并且待清洁的过滤器可被更好和更快地清洁。

头部区域18不仅可以具有用于供给管道的入口开口，而且可以具有出口开口，从而可以串联连接多个模块。因此，供给通道12将流体输送到一个接一个布置的多个过滤装置15和滤液空间16。

图3a-3f中示意性地示出了模块，其中两个过滤装置和相应的供给管道相对布置，并因此平行布置。这意味着这里提供了四个供给管道。作为示例，在此使用中空纤维膜作为过滤装置15。模块10的正常功能操作在图3a中示出。供给通道12将流体引导到过滤装置15，在过滤装置15中，流体被推动通过膜，并且流体的颗粒停留在过滤器中。这样形成的滤液位于滤液空间中，然后由滤液管道17带走。

然后，可使用所述模块执行各种清洁方法。根据本发明的用于清洁用于过滤流体的模块10的过滤装置15的方法包括经由多个供给通道12将流体供应到过滤装置15和/或从过滤装置15排放流体。这意味着，至少一个供给通道12将流体输送到过滤装置15，并且一个供给通道12将输送到那里的流体排放。当流体在过滤装置15的区域中移动时，流体或者移动通过过滤装置15的多孔区域、例如膜，并因此被过滤，或者沿着多孔区域被引导并因此不被过滤。

在图3b和图3c所示的方法的实施例中，流体被过滤。在此，流体经由第一供给通道12沿滤液空间16的方向离开过滤装置15的过滤元件。然后，来自滤液空间16的滤液经由过滤装置15的另一过滤元件沿相反方向进入与其对应的供给通道12，并且在所述过程中清洁另一过滤元件。这些实施例也适用于仅具有两个供给通道的模块的非平行设计。

对角线方法在图3d中示出。这里，提供了四个供给通道，但是仅使用彼此对角相对的两个供给通道，其它供给通道关闭，为此特别使用了阀。这使得能够以有针对性的方式更高效地清洁特定过滤器。当然，流动方向可以反向，或者图3d中打开的供给通道12可以关闭，而关闭的供给通道打开，以便反向对角线方法。

在图3e和3f中示出了一个实施例，其中流体用于清洁过滤装置15，但不被过滤。与其它清洁方法相比，这些实施例仅利用中空纤维膜而不是利用平膜起作用。在那里，流体则不沿滤液空间16的方向离开过滤装置15，而是通过中空纤维膜流到另一供给通道12的相对的过滤器入口区域。过滤装置15通过沿中空纤维膜引导的流体被清洁，因为位于中空纤维膜中的颗粒被流体吸收。

在一个优选实施例中，其中流体用于清洁过滤装置15，多个模块10通过相同的供给通道12彼此串联连接。这使得流体能够流入存在于模块1的头部元件中的腔室中并且至少部分地流出。特别优选的是在一个模块10中用于供给流体的供给通道12在另一个随后的模块10中同样用于供给流体的，以便存在于用于排放流体的供给通道12中的污染物不会污染在过程中随后的过滤装置。为了使所述实施例成为可能，对于每个供给通道12具有两个开口的模块10是必要的，以便将供应到模块10或从模块10排放的流体的一部分供应到随后的模块10或从随后的模块10排放。

在一个优选实施例中，其中流体用于清洁过滤装置15并且其在图3中示出，多个模块10通过同一过滤装置15彼此并联连接。一方面，这特别地能够沿着过滤装置15引导流体而流体不被过滤。另一方面，由此在单个过滤装置15的区域中能够实现特别是特定的反冲洗方法、例如交叉反冲洗方法。

附图标记列表

10 用于过滤流体的模块

12 供给通道

14 供给管道

15 过滤装置

16 滤液空间

17 滤液通道

18 头部区域

20 分离器

22 凹口

Claims (15)

1.一种用于清洁用于过滤流体的模块(10)的过滤装置(15)的方法，其中，多个供给通道(12)将流体供给到过滤装置(15)和/或将流体从过滤装置(15)排放。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体未经过滤地经由所述过滤装置(15)从第一供给通道(12)输送到第二供给通道(12)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述流体在通过至少第二供给通道(12)排放之前通过所述过滤装置(15)被过滤。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括关闭一个或多个供给通道(12)的步骤，特别是借助于阀。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以第一和第二供给通道(2)相互串联连接的多个模块(10)的过滤器同时被清洁。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少两个模块(10)彼此并联连接。

7.一种用于过滤流体的模块(10)，其包括：

i.供给管道(14)，其用于输送流体；

ii.过滤装置(15)，其包括过滤元件，所述过滤元件被配备成相应地过滤由供给管道(14)输送到过滤装置(15)的流体；

iii.滤液空间(16)，其用于收集通过过滤元件过滤的流体；以及

iv.滤液通道(17)，其收集来自滤液空间(16)的滤液并将其排放；

其特征在于：

所述供给管道(14)具有至少两个彼此分离的供给通道(12)，并且对于这些供给通道(12)中的每一个，所述过滤装置(15)均具有仅分配给所述供给通道的过滤器入口区域。

8.根据权利要求7所述的模块，其中，所述过滤元件包括中空纤维膜。

9.根据权利要求7或8所述的模块，其中，所述供给通道(12)至少部分地由两个分离的管形成，和/或所述供给通道(12)的分离由一个管中的分离器(20)形成。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的模块，其中，所述模块还包括头部元件，其中，所述供给通道(12)由彼此分离的腔室形成，所述腔室邻接所述过滤装置(15)。

11.根据权利要求10所述的模块，其中，所述腔室均具有两个连接开口，从而流体能够流入腔室并至少部分地流出。

12.根据权利要求7-11中任一项所述的模块，其中，所述至少一个分离器(20)与邻接所述分离器的区域之间的连接优选地借助于密封元件相对于流体密封。

13.根据权利要求7-12中任一项所述的模块，其中，至少一个供给通道(12)具有用于排放气体的凹口(22)。

14.根据权利要求7-13中任一项所述的模块，其中，所述模块还包括阀装置，所述阀装置包括阀，利用所述阀能够关闭供给通道(12)和滤液通道(17)。

15.根据权利要求14所述的模块，其中，所述阀设置在所述头部区域中。

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