CN1197407A

CN1197407A - 滤布和过滤机

Info

Publication number: CN1197407A
Application number: CN 96197202
Authority: CN
Inventors: 加藤博恭; 寺尾学; 富田芳宏
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1998-10-28
Anticipated expiration: 2016-05-31
Also published as: CN1079685C

Abstract

一种滤布包括至少一底层和一过滤层,其特征在于,过滤层的厚度(T)对构成过滤层的纤维束的纤维长度(L)的比T/L是0.02到0.7,和纤维在底层表面上的投影面积总和是底面表面积的8到350倍,一种滤布,特征是由至少一底层和一过滤层组成,过滤层主要由纤维卷曲比大于5%的纤维束构成。还有,一种带式固—液分离机其特征是由如下至少一种机构构成,一在许多辊上装设本发明的滤布并使滤布围绕它们运动的机构,一将未经过滤的水供给到倾斜的带上的机构,一用于从带的后表面吸入供给的未经过滤的水的机构,一对滤饼加压使带上形成的滤饼脱水的机构,一刮落脱水的滤饼的机构和一用来清洗该带的机构。此外,一种过滤机其特征是由如下至少一种机构构成,一围绕鼓或盘状的结构部件装设本发明的滤布将其分隔成内部和外部的机构,一将未经过滤的水供给到分隔的外部或内部并使该未经过滤水通过该滤布的机构,一从未经过滤的水供给侧和/或另一侧清洗该滤布的机构和一用于排放由清洗产生的浓缩水的机构。

Description

滤布和过滤机

技术领域

本发明涉及一种滤布，它有构成底布的底层和包括纤维束的过滤层，纤维束的根部在底层中。本发明还涉及一种滤布，其中过滤层主要由纤维束组成，纤维束有特定的纤维卷曲比。更特殊的是，本发明涉及一种新的滤布，它有优良的细粒捕集性能，清洗恢复性能，尺寸的稳定性，优良的耐久性和优良的透水性，可优选地用于悬浮物料的分离。本发明还涉及一种带式固-液分离机和应用这种滤布的过滤机。

背景技术

作为用于过滤气体如空气中或液体如水或各种溶剂中所包含的各种细粒的过滤器，已广泛应用由机织物和非织造布制成的滤布，布中使用各种纤维。特别是，为了过滤水中的悬浮固体，已经使用基于所谓的三原组织，平纹，斜纹和锻纹的网格结构的织物。此外，例如在日本专利公布S62-13046和日本专利公布H2-47244中，公开了使织物拉绒制作滤布，其中用超细的纤维制作纬线，因而在表面上形成超细纤维的绒毛。此外，作为在表面上有纤维束的过滤器，已知在日本实用新型专利公布H2-36568，日本实用新型专利公布H5-34730和日本未审查的实用新型专利公布H4-14112中公布了各种过滤器和滤布。在日本实用新型专利公布H6-27672和日本实用新型专利公布H6-30874中公开了绒面织物和有绒面的针织物，其中将卷曲细丝和不卷曲的复丝纺织在一起。在日本专利公布H1-40136和日本未审查专利公布S58-120834中，公开了由拉绒织物制成的纺织品，其中用假捻的细丝作纬线。

但是，因为由使用纤维的机织物或针织物制成的常规的滤布使未经过滤的水通过纤维的网格结构中的间隙，将未经过滤的水中所含的颗粒捕获在网格中，小于网格中间隙尺寸的颗粒就很难被捕捉因而会通过。已经有各种滤布，为了捕获小颗粒直径的颗粒，增加纺织的密度从而将网格的尺寸做得很小，但是这样在该滤布中间隙比变得很小，可以过滤的能渗透的水下落困难，并很快发生结污使过滤不能进行。还有各种滤布，其中将构成机织物的纤维或丝做得很细，其目的在于增加小颗粒收集性能，但是这样产生一个问题，颗粒一旦沉积到纤维之间的间隙中，即使采用反洗或类似的方法也不容易将其洗掉，并且结污会很快发生。此外因为丝或纤维很细，布的强度就低，它的耐久性也就差。另一方面，用针织结构的滤布，针织物的延伸率是很大的所以尺寸的稳定性就很差。此外还有个问题是，因为滤布很容易变形，结果间隙变化就很大，能够过滤掉的微粒的颗粒直径也就变化，很难得到稳定的过滤性能。若用非织造的结构的滤布，因为它们是三维结构，相对地厚而密，所以颗粒的收集性能是好的，但是压力损失也大，还有因为当颗粒一旦捕获在三维网格中很难除去，所以滤布的恢复是个问题，它们的再利用性很差。此外因为当对它们加上应力时很容易变形，它们的尺寸稳定性也很差。在日本专利公布S62-13046和日本专利公布H2-47244中公开的滤布中，因为绒毛的长度短并且绒毛量也少，所以对细粒的滤除性能有一定限制。此外，因为构成纬线的超细纤维束的表面层部分有纤维被拉出构成环形，所以细粒被这些部分捕捉，并有发生结污的倾向，而且因为一旦沉积上细粒很难除去它们，通过清洗和类似方法使性能恢复很难有效。即使增加拉绒操作的次数，因为增加的绒毛数量有限，这不是增加细粒滤除性能的有效方法。相反，由于随着拉绒操作次数的增加，构成纬线的纤维到处都被切断，所以纬线的强度降低，短期使用之后就会在滤布的经线方向产生撕裂，只可能得到耐久性很差的滤布。在日本实用新型专利公布H2-36568中公开的滤布中，用树脂将底布和绒毛粘合起来，但树脂有渗漏到绒毛上部的倾向，造成粘接的不均匀，很难控制树脂均匀地涂刷。结果，树脂粘合的纤维束的一些区域因树脂渗漏到它们的上部而变成孔，在这些区域就不能实行细粒的捕集，作为滤布它们必然只能用来捕集大颗粒直径的颗粒。此外，因为它们是用于空气净化器的过滤器的，完全不可能用它们来过滤液体。在日本实用新型专利公布H5-34730中公开的滤布，其中绒毛端是弯的和分开的，但由于为了防止绒毛倒伏，必需使用几十个旦数的相当粗的纺织纤维，并且因为在绒毛之间有很多间隙，小颗粒直径的颗粒的集尘效率很低。此外，因为它是用于空气净化的集尘滤布，完全不可能用它来过滤液体。在日本未审查的实用新型公布H4-14112中公开的滤布，因为立着的纤维相对针织基底基本是垂直的，可由纤维本身滤除的颗粒通过的速率很低，并且由于颗粒进入到垂直直立在一起的纤维之间，所以在过滤的开始阶段就有产生结污的倾向。当颗粒直径小于针织基底环的尺寸时，就产生一个问题，因为进入到直立纤维之间的颗粒在针织基底的网眼中不被抓住并通过这些环圈，所以细粒的滤除性能差。此外，当过滤期间直立的纤维会倒伏时，因为倒伏可在各个方向发生，在很多地方暴露出针织基底，所以对滤除性能的增加有限制。

在日本实用新型专利公布H6-27672和日本实用新型公布H6-30874中公开的绒毛织物和针织物是用于制作衣服和座位套的，质量上乘，有光泽，其中绒毛接近直立完全不能用作滤布。在日本专利公布H1-40136和日本未审查专利公布S58-120834中，公开了使用假捻纬线的编织方法，但由于这些是拉绒织物，其中各自的绒毛是独立的，它们完全不同于本发明的滤布，还有这些拉绒织物主要用于制做衣服而不用于滤布。

发明的公开

这个发明的一个目的是解决与常规的滤布相关联的上述问题并提供一种新的滤布，它有优良的细粒捕集性能，清洗恢复性能和耐久性，另一个目的是提供一种新的滤布，在过滤液体时它的细粒滤除性能很高，并有很高的透水性和防污耐久性，良好的尺寸稳定性和长的使用寿命，它可优选地用于悬浮固体的分离。本发明的进一步目的是提供一种装备这种滤布的带式固-液分离机和过滤机，该滤布有优良的细粒滤除性能，清洗恢复性能，耐久性，滤布带传送稳定性和过滤过程稳定性，其特点是细粒滤除性能和透水性这两个相互对立的特性都不错。

通过下面的结构基本达到了本发明的目的：

‘一种滤布包括至少一底层和一过滤层，其中过滤层的厚度(T)和构成过滤层纤维束的纤维长度(L)的比T/L是0.02到0.7，纤维在底层表面上的投影面积总和是底层表面面积的8到350倍’；‘一种滤布包括至少一底层和主要由纤维束组成的一过滤层，纤维束中纤维卷曲比大于5％’；‘一种带式固液分离机包括如下至少一种机构，一装到许多辊轮上并传送使用上述滤布的带的机构，一用来向该带倾斜部分上供给未经过滤的水的机构，一用于从带的后侧抽吸所供未经过滤的水的机构，对带上形成的滤饼加压和脱水的机构，一刮落脱水的滤饼的机构和一用于清洗该带的机构’；‘和一种过滤机包括如下至少一种机构，有上述的滤布装在鼓或盘状的结构部件上并将其分隔成内部和外部的机构，将未经过滤的水供给分隔的外部或内部，并使未经过滤的水通过滤布的机构，一从未经过滤的水供应侧和/或滤布的另一侧清洗该滤布的机构，和一用于排放由清洗产生的浓缩水的机构。’

附图的简要描述

图1是测量滤布透水性系数的设备的侧视图。

图2是显示带式固-液分离机的过滤机构的侧视图。

图3是显示转鼓式连续过滤机的一个机构的侧视图。

图4是怎样求得纤维卷曲比的说明图。

标号的说明

1.上过滤管 2.滤布

3.金属网 4.量筒

5.泵 6.蒸馏水

7.夹具 8.旋塞

9.下过滤管 10.滤布

11.未过滤的水 12.未过滤水的水箱

12a框架 13有镜面光洁度的传送辊

13a压辊 13b转动辊

14.滤饼 15.表面清洗喷射器

16.清洗排水孔 17.背洗喷射器

18.减压鼓风机 19.刮刀

20.滤过的水 21.滤布

22.未经过滤的水 23.滤过的水

24.浓缩水 24a.浓缩水盘

25.清洗水泵 26.背洗喷射器

27.表面清洗喷射器 28.转鼓

29.损失水位差 30.纤维

31.直线ab 32.直线cd

33.交叉点

实施发明的最佳方式

可以用于构成本发明过滤层的纤维束的纤维用有成纤性的聚合物制成，其例子包括聚酰胺和芳香族聚酰胺，如尼龙6，尼龙66，尼龙12和聚酰胺的共聚物，聚酯如聚对苯二甲酸乙酯，聚对苯二甲酸乙酯的共聚物；聚对苯二甲酸丁酯，聚对苯二甲酸丁酯的共聚物；聚烯烃如全芳族聚酯，聚乙烯和聚丙烯，和聚氨基甲酸乙酯，聚丙烯腈，聚氯乙烯，聚乙烯醇，乙烯基聚合物，聚偏二氯乙烯，聚亚硫酸氢盐，聚氟化乙烯，聚氟化乙烯和聚氧化亚甲基的共聚物。按照本申请可以采用这些聚合物各种组合所制成的复合纤维和各类纤维的组合如芯和鞘结构，多芯和鞘结构，海岛结构或双金属结构或类似物。

关于纤维的粗细，最好是相对较细的2旦或更小，但为了增加细粒捕集性能，0.001到1旦更可取，为了增加细粒捕集性能而同时保持纤维的耐久性，较高的0.03到0.5旦还是更优选些。

本发明的纤维束是通过以束的形式排列不同种类的多个纤维或将同一种多个纤维排列在一起制成，最好组成过滤层的每个纤维束至少一端是自由端，纤维束的另一端或中部与底层成一整体。自由端是这样一种状态，纤维的这端是松开的并可自由移动。最好纤维束从它的根部向它的这一端张开，并在预定的方向例如在滤布的长度方向或宽度方向上弯曲和倾斜。

纤维束的端部或纤维束的中部通过与底层的丝缠结，用粘结剂粘接，热融合，超声波粘接或这些的组合与底层成一整体。最好滤布的结构是，其底层的结构是编织的，过滤层的纤维束的根部至少在三个地方与底层纬线和/或经线互相缠结在一起，因为这样在使用时纤维束不容易掉出来。整体部分最好是有规则地排列在底层表面上，但即使它们是不规则排列时，最好不要有某些区域纤维束稀疏，有的区域甚至没有纤维束，这些区域对过滤性能有影响，整体部分应均匀地设置在底层表面上。

为了达到本发明的各项目的，T/L之比为0.02到0.7是必需的，L(mm)是纤维束的纤维从纤维束与底层整体固定的地方，也就是底层最高表面位置算起的平均长度，T(mm)是过滤层的厚度。当T/L小于0.02时，细粒捕集性能差，在过滤层中不可能捕捉很多细粒，或者是过滤层太密和很快就阻塞，因此这也不是优选的。当它大于0.7时，因为在过滤层的表面部分中几乎不能过滤掉细粒，并很容易进入到过滤层内部，直接通过而不会堵塞，所以不可能得到很高的滤除率，因此这不是优选的。此外，当它大于0.7并且底层有密实结构时，进入到内部的细粒堆积起来形成结污，甚至在进行清洗时，已经进入内部的细粒很难洗掉，其清洗恢复性能差，所以这不是优选的。最好T/L的值是0.02到0.6，更优选的是0.02到0.5。当过滤层的纤维是0.5旦或更小时，0.02到0.25是特别优选的。

当本发明过滤层的所有纤维在一个平面上排齐时，在这个平面上各个纤维的投影面积的总和是滤布相应面积的8到350倍，这点是必需的。

当它小于8倍时，纤维对底层表面的复盖就不充分，就不能令人满意地实行细粒的捕集，滤除率低，因为在过滤层中捕获的颗粒数量少，这就产生一问题，一旦开始发生结污，过滤压力会迅速升高。此外，另一方面当它大于350倍时，在过滤层中纤维的数量太多，透水性就急剧下降，可以处理的量减小，从而也不可能有效地处理。从10到250倍，通过高滤除率和高的透水性的平衡，可以得到更加好的结果。

此外，在本发明中为了捕获特别小的颗粒，有必要使过滤层主要由纤维卷曲比是5％或更高的纤维束制成。当纤维卷曲比低于5％时，组成纤维束的纤维很容易互相会聚在一起，使纤维不能充分覆盖滤布的表面，在纤维束之间形成间隙，颗粒的捕集不能令人满意。另一方面当纤维卷曲比太高时，纤维互相的缠结太强，纤维束形成束状的堆聚，使纤维对滤布表面的覆盖又变得不充分，依赖于各种条件，可能发生颗粒捕集性能下降的各种情况。为了减小由纤维会聚和缠绕所造成的较差的纤维束张开而在纤维之间形成合适的空间，从而提高颗粒捕集性能，优选的纤维卷曲比是10％到95％，用15％到90％的纤维卷曲比可以得到更优选的结果。

此外，过滤层最好主要由至少两种类型的纤维束组成，它们之间纤维卷曲比的差别有10％或更多。纤维卷曲比有差别的形式有以下几种：(1)一束纤维由两种不同类型的纤维组成，这两种类型纤维的纤维卷曲比不同，(2)各纤维束之间纤维卷曲比不同，(3)这两种情况都有，根据应用和所需的性能选择一种最佳的形式。当需要捕捉细粒时，(1)的形式是合适的。当需要捕捉比较大的颗粒。其平均颗粒直径超过25μm(微米)时，(2)和(3)的形式是优选的。当纤维卷曲比的差别小于10％时，纤维卷曲比的差所产生的效果不容易显示。当至少两种类型的纤维束，它们之间纤维卷曲比的差是10％或更高时，最好是至少两种类型纤维束的纤维卷曲比都大于5％，在有限范围内也可以应用至少一种类型纤维束的纤维卷曲比是小于5％的组合。

为了得到这个纤维卷曲比，通过丝假捻加工很容易达到。对加工并没有特殊的限制，但例如当丝假捻加工时，用一个交叉带或搓捻机，按下列条件进行，丝速300米/分，加热板温度第一阶段210℃，第二阶段190℃，搓捻机交叉角110°，带/丝速度比1.39，例如当假搓捻拉伸比调节到1.005和重新调整过量供给率到5％时，可以得到纤维卷曲比为55.7％的假捻丝。

另外，为了达到本发明的各项目的，过滤层最好由卷曲率是2到45％的纤维束组成，卷曲率为2到35％是优选的，卷曲率是2到25％是更加优选的。例如当卷曲率是3.2％时可以得到纤维卷曲比为55.7％。卷曲率在下面“各参数的定义”中进行定义。

在底层表面上纤维束的数目应这样确定，当因为根数不足，各根之间间隙太大，产生这些间隙的部分底层区不能被完全复盖时，颗粒的捕集性能不致变坏。此外，相反，当根数太多，各根之间间隙太窄，气体和液体的通过阻力就增加，压力损失变高，可以处理的数量也减小。此外，进入到纤维束之间和纤维束内的颗粒很难除去，滤布的恢复性能下降。因此，纤维束在底层表面出现的频率最好是40到900根/厘米²。当这个数为50到500根/厘米²时可以得到更加优选的结果。

过滤层每根纤维束的总旦数，象纤维束的密度，也应该这样确定，使得底层的间隙部分可以被复盖，另一方面还应该注意保证使通过阻力不因为纤维束太粗和束根之间的间隙太窄而增加，压力损失也不会因此增高。按照所需的性能和过滤布的使用目的以及在纤维束中所用纤维的厚度，可以改变过滤层每个纤维束的总旦数，但是50到1500旦是优选的。当组成纤维束的纤维纤度大于2旦时，50到750是更优选的，当组成纤维束的纤维小于1旦时，100到1500旦是更优选的。最好是过滤层的纤维束应用一种复合纤维，该纤维通过在制造过程中将某些组分用溶解或分离的方法除去，制成超细的纤维。在这种情况下，因为原有复合纤维的尺寸是大于2旦，纤维束最好小于750旦从而使得制造过程很容易。此外，每束中纤维的数目是由纤维束的总旦数和纤维束中所用纤维的纤度所决定的值，但是每束50到15000根纤维是优选的，150到15000根纤维是更优选的。若用0.5旦超细纤维，每束300到15000根纤维，而用0.2旦超细纤维，每束500到15000根纤维是特别优选的。

当过滤层纤维的长度变得太短时，因为可以用于过滤的纤维数变小，所以颗粒的捕集性能下降。此外，因为纤维变得很难弯曲，纤维的端部倾向于一起垂直直立在过滤层的表面上，颗粒堆积在垂直直立在一起的纤维之间，从而有结污的倾向，使清洗恢复性能也下降。另一方面，当过滤层的纤维长度变得太长时，颗粒捕集性能是好的，但气体和液体通过的阻力变大，从而使可以处理的数量也减少。此外，在过滤时纤维会互相缠结并倾向于形成棉结状的团。由于这些原因，过滤层纤维的长度最好是2mm到20mm(毫米)。当长度是2mm到15mm时可以得到更加优选的结果。这里引用的纤维长度是从纤维束与底层整体固定的地方，也就是底层的最高表面位置到自由端的纤维束纤维的平均长度。

为了避免在经受强拉力时滤布产生过大的变形，在长度方向和宽度方向的伸长率最好低于10％。这里引用的伸长率是在各标准条件下测量的，将宽度为3厘米的条状试片每隔20厘米做个记号，在长度方向对试片加上负荷12kgf(千克力)，在其宽度方向对试片加上负荷6kgf，在90分钟之后测量记号之间的长度。这里可用下述公式计算出伸长率：

伸长率＝(b-a)÷a×100％

式中a是当对试片加上初始负荷100gf(克力)时记号之间的长度，b是加上负荷之后90分钟仍然加着负荷时记号之间的长度。为了避免底层的网眼张大使过滤性能随之下降，在经线方向的伸长率小于8％是更加优选的，小于6％也是更加优选的。在宽度方向上的伸长率与长度方向比较其值略高一些是允许的，但无论如何最好小于9％是好的，小于7％是更加优选的。

为了避免滤布过大的变形并得到有优良尺寸稳定性的滤布，推荐底层主要使用这种纤维，它的用JIS L1013方法测量的初始抗拉模量大于250kgf/mm²(千克力/平方毫米)，最好大于300kgf/mm²，更加优选是大于350kgf/mm²。此外，纤维的形状，不易伸长的直线形状比卷曲纤维，有容易伸长的结构如假捻丝更好些。还有，为了生产尺寸稳定性优良的滤布，底层的结构最好是机织的。在实际过滤中，当只用滤布而没有金属网或多孔板放在滤布下游进行过滤时，用针织或非织造的滤布因为形状的膨胀和伸长在较小的拉力下滤布就很容易变形。此外，滤布的表观密度最好是0.15到0.6gf/cm³(克力/立方厘米)。滤布的表现密度(gf/cm³)是由每平方米滤布的重量(gf/m²)除以滤布的厚度T₁再配上单位而得到，这厚度由参数定义(2)中给出的方法测量，下面将要进一步讨论。当表现密度太低，那么细粒的捕集性能是不能令人满意的，当它太高时透水性变差。为了平衡细粒捕集性能和透水性，滤布的表现密度最好是0.2到0.6gf/cm³。表观密度0.25到0.5gf/cm³是更优选的。

当分离悬浮固体时，例如如图2中显示那样，其未经过滤的水中悬浮固体浓度大于几百ppm(百万分之一)，使用一种结构的带式固-液分离机，其中带是用本发明的滤布制成，传送该带进行未经过滤的水中悬浮固体的分离，该机有优良的性能特征，例如带的传送稳定性高，能有效地捕捉细粒，耐久性好。

现在将根据图2进一步详细描述这种固-液分离机，但本发明并不受它的任何限制。

也就是说，环形带10是用本发明的滤布制成。在这带10中，其材料可以只用本发明的滤布制成，但另外可以沿着该带的侧边放置一种增强的材料以便增加它的强度，并可涂敷透水性低的材料以便防止水从侧边渗漏，或者可以附加上一有孔的带和由机器边上链轮引导的带以便增加尺寸的稳定性。

这带10装配到许多辊轮(13a，13b)上并以箭头的方向传送，而未经过滤的水11供给到未经过滤水的水箱12，它在该带倾斜部分的上方。未经过滤水的水箱被一框架12a包围，可以装未经过滤的水。传送带10构成未经过滤水的水箱的底。通过带10的水是已经过滤的水，但这时最好使用一种机械例如减压抽风机18用来从带的后表面吸入所供的未经过滤的水，用有镜面光洁度的传送辊13和压辊13a对带上形成的滤饼加压和脱水。滤饼14传送到有镜面光洁度的传送辊13的表面上并被刮刀19刮下和收集起来。在这种情况下，过滤层的这侧正好面对有镜面光洁度的传送辊的表面。此外，过滤层的纤维最好是处于带传送方向的反方向，也就是向后。

这种结构的带式固-液分离机有优良的清洗恢复性能和滤布处理稳定性，并有这样的特点即两个对立的特性，悬浮固体的捕集性能和可以处理的量都相当不错。

此外，所用的带式固-液分离机有一种功能，用检测装置如红外或激光传感器或接触式传感器检测带的位置，当带在传送过程中位置偏移较大时一个输出信号传送给一机构以便校正带的弯曲使带回到它的正确位置，从而得到较高的带传送稳定性，可以在很长一段时间内无人操作。此外，所用的带式固-液分离机有一用于检测从带的后表面吸入的压力降程度的机构，和一用于通过喷射水来开始清洗滤布或当压力降超过预定值时增加喷射水压来增强清洗的机构，及一从开始清洗或增强清洗滤布经过一段预定的时间之后，停止滤布的清洗或使它回到正常操作状态的机构，对逐渐积累的滤布结污来说有可能使它自动恢复，从而有可能长期的稳定操作。此外，可以节约清洗水，使低运行成本的操作成为可能。在这种带式固-液分离机中，通过装设该滤布，使过滤层是在供给未经过滤的水一侧，可以得到更好的性能。通过上述机构和本发明的滤布组合，第一次得到从未有过的优越性能。

对未经过滤的水，其悬浮固体浓度相对较低如少于几百ppm，如图3显示的那样，本发明的滤布装在转鼓或平板上，未经过滤的水通过滤布实现分离、这种结构的过滤机有优越的细粒捕集性能和清洗恢复性能，并有优良的性能特征，其透水性和细粒捕集性能两者都在很高的水平。

现在将根据图3对这种固-液分离机作进一步详细描述，但本发明并不受它的任何限制。

本发明的滤布21装在鼓式盘状结构部件的周围，如转鼓28沿箭头方向转动以便将它分隔成内部和外部。滤布由例如沿着转鼓的外周边在宽度方向伸展的许多加强肋支承，即滤布21装在它的表面上，经过滤的水通过肋之间的间隙。在图3所示情况中，未经过滤的水供给到间隔的内部然后通过滤布，但是相反的另一种方法，水从外部供给然后通过滤布到内部也可应用。特别是通过采用一种结构，其中使背洗喷咀26和浓缩水盘24a互相面对地放置，这样未经过滤的水和浓缩水不混合，其效果是好的。作为清洗滤布的机构，既可以装设如从未经过滤水供给侧进行清洗的表面清洗喷咀27这样的机构，也可装设如从滤过的水传送侧进行清洗的背洗喷咀26这样的机构，或者可以两者都装设。在这种机构中，通过损失水位差29的压力差使鼓内的未经过滤的水通过滤布进行过滤，从而得到滤过的水23，但在需要的时候可对未经过滤的水一侧加压以便提高过滤速度。图3中，显示未经过滤的水管道22，浓缩水24和表面清洗喷咀27都通过装有滤布的鼓的外周边，但是实际上这些管子都是从该鼓侧面的轴中心进入到鼓的内部。用这种结构的过滤机，它不需要暂时停止过滤过程去实行背洗，所以过滤过程可以连续进行，根据这种合成效应，该过滤机具有至令尚未达到过的优越的过滤性能，优良的细粒滤除率，尺寸稳定性，本发明滤布的清洗恢复性能和很高的透水性。较高的性能是由于安装了本发明的滤布，并使过滤层是在未经过滤水的供给侧而获得的。此外，通过采用一种结构，其中鼓或盘状结构部件可以转动，使得有可能连续重复地进行过滤，滤布的清洗和悬浮固体浓缩液的回收，因而这是优选的。使用喷咀对滤布进行喷射-流动清洗，可以用少量的水进行有效的清洗。采用一种机构使加压的水沿着与未经过滤水流动方向的相反方向流动以便清洗滤布，也是一种除去堆积在滤布表面上悬浮固体的优选方法。此外，一种过滤机，它有一种通过电极棒，光学传感器或浮子或类似物检测水面位置，或者通过压力计或压力传感器或类似物检测水的深度的机构，从而当未经过滤的水通过滤布时检测通过阻力(压力损失)；还有一种用于当通过阻力超过一预定值时开始清洗或增强清洗滤布的机构和一种从开始清洗或增强清洗滤布之后经过一段固定的时间停止对滤布的清洗或使它恢复到正常操作状态的机构，用这样的过滤机有可能增加滤布的清洗和增加处理量，并在未经过滤的水中悬浮固体浓度突然改变和变高时，或者当未经过滤水的流速突然增加和滤布的结污很快增加时防止未经过滤水的溢流。也有可能实现长期的无人自动操作。还有，一种过滤机其中未经过滤水的供给侧除了未过滤水供给开口外是一种密封结构，从而提供一种用来加压供应未经过滤水的机构，可以有效地利用这种机构来提高处理的水量，因为它可以对未经过滤水加压，使压力高于未经过滤水通过相应滤布的通过阻力。此外，甚至当使用有较高细粒滤除率但透水系数较低的滤布时，也可以获得大的处理水量并能有效地达到捕集更细的微粒。

实例

下面显示的这些实例使本发明更加清楚，但本发明并不局限于此。实例1到6，比较实例1到4

用聚对苯二甲酸乙酯的150旦48根单丝线(F1)组成经线和纬线而制成作为底层的一种织物，用聚对苯二甲酸乙酯的240旦576根单丝线(F2)制成由上下两片织物组成的一种双层织物作为有纤维束的滤层。这织物是包括过滤层纤维束的双层织物，纤维束在以指定间隔分离的上、下片织物之间来回重复伸展。F2纤维束有些点与上、下织物的纬线互相缠绕并与两者成一整体。将所得的整体织物沿着与织物表面平行的方向在厚度方向的指定位置切片，获得许多有不同长度过滤层纤维的织物。接着，通过将这些织物的纤维束侧与转动的刷滚的微细不规则状的表面接触，使得纤维束张开，从而纤维遍布在过滤层的表面上伸开并同时在同一方向上对齐。然后使织物通过加热的平滑金属辊和橡胶辊之间，并使纤维束侧与金属辊表面接触从而将纤维束固定在这种状态。在这时，辊之间的间隙可按照织物的标准进行改变，用这种方式制成有不同过滤层厚度的滤布。对许多滤布，它们有不同的T/L比和相对底层面的过滤层纤维束纤维的投影面积的乘数因子评估它们的过滤性能。用图2所示的带式固-液分离机进行评估，分离机有一通过将未经过滤的水从背侧吸入到以环形带运行的滤布上进行过滤的机构，将在滤布上形成的滤饼传送到有镜面光洁度的辊上并收集起来。在评估时，含平均直径17.5μm(微米)的悬浮固体5320mg/liter(毫克/升)的活化泥浆过程的剩余泥浆用作未经过滤的水。所得结果显示在表1中。

从表中可见，用本发明的滤布，在排放水中悬浮固体的滤除率和初始的透水性系数都很高，达到极限透水系数的时间也很长。另一方面在比较实例1中，T/L的值小，滤除率和透水性系数两个都低，到极限透水性系数的时间也短，用比较实例2的滤布，其中T/L值太高，透水性系数高，到极限透水系数的时间也长，但是滤除率特别低。用比较实例3，因为T/L和投影面积比都太高，而透水性系数特低，到极限透水性系数的时间也特别短。在比较实例4中，因为T/L太低，虽然滤除率高而透水性系数极低，达到极限透水性系数的时间也极其短。实例7到14，比较实例5到7

用聚对苯二甲酸乙酯的250旦48根单丝线作为底层线(F3)组成经线和纬线而制成一种作为底层的织物，制成一种由上、下两片织物组成的双层织物，用聚对苯二甲酸乙酯的300旦720根单丝线进行假线捻搓成的有不同卷曲率的许多假捻线作为有纤维束(F4)的过滤层。

这织物是双层织物包括在以预定空间分离的上、下两片织物之间来回重复伸展的F4。该F4纤维束有许多点与上、下织物的纬线互相缠结在一起并与两者成一整体。对得到的整体双层织物沿着与织物表面平行的方向在厚度方向的指定位置切开，获得过滤层的表面是纤维束自由端的织物。接着使这些织物通过转动的刷辊和背辊之间，从而擦刷纤维束使其张开，使纤维在遍布过滤层平面上伸开并同时在同一方向上对齐。然后，将张开的纤维束侧对着加热的金属辊表面加上应力加压使纤维束定型，这样就制成滤布。对以这种方式制成的滤布的过滤性能进行评估。用转鼓式连续过滤机进行评估，其滤布装在转鼓上而过滤层在内侧上且一机构将未经过滤的水引入到鼓内过滤到鼓外，如图3中所示。在评估中，用含有颗粒直径很小的细粒的悬浮固体的浓度近似为11mg/liter(毫克/升)，平均颗粒直径7.8μm(微米)的湖水作为未经过滤的水。得到的结果显示在表2中。

从中可见用本发明实例7到14的滤布，未经过滤的水中的悬浮固体的滤除率高，水位差损失也在较低的水平，达到了滤除率和透水性的平衡。另一方面在比较实例5到7中，用具有低纤维卷曲比的纤维束作为过滤层，其中一些滤除率高，水位差损失也高，而另一些水位差损失低而滤作率也低，没有一种达到滤除率和透水性的平衡。

表1

	纤维束长度L(1)(mm)	过滤层厚度T(2)(mm)	T/L	投影面积比(3)(倍)	滤除率(4)(％)	透水性系数(5)(毫升/平方厘米.秒)	到极限透水性系数的时间(6)(小时)
	纤维束长度L(1)(mm)	过滤层厚度T(2)(mm)	T/L	投影面积比(3)(倍)	滤除率(4)(％)	透水性系数(5)(毫升/平方厘米.秒)	到极限透水性系数的时间(6)(小时)	实例1实例2实例3实例4实例5实例6	2.53.08.510.519.019.5	0.31.51.47.02.911.3	0.120.500.160.670.150.58	104534246278343	90.191.593.498.699.799.4	11.410.38.59.37.57.1	184019201500160013601220
比较实例1比较实例2比较实例3比较实例4	1.51.510.825.0	0.231.28.10.4	0.0150.80.750.016	3541034	75.455.898.599.7	3.99.83.11.6	400152048040	实例1实例2实例3实例4实例5实例6	2.53.08.510.519.019.5	0.31.51.47.02.911.3	0.120.500.160.670.150.58	104534246278343	90.191.593.498.699.799.4	11.410.38.59.37.57.1	184019201500160013601220

表2

	纤维卷曲比(7)(％)	纤维束长度L(1)(mm)	过滤层厚度T(2)(mm)	T/L	阻挡率(4)(％)	损失水位差(8)(厘米)
	纤维卷曲比(7)(％)	纤维束长度L(1)(mm)	过滤层厚度T(2)(mm)	T/L	阻挡率(4)(％)	损失水位差(8)(厘米)	实例7实例8实例9实例10实例11实例12实例13实例14	5.511.316.216.525.655.789.494.6	2.4245.518.28.05.15.35.2	0.31.10.86.41.61.41.01.2	0.130.460.150.350.200.270.190.23	7174918793908172	13.310.414.315.815.214.012.812.1
比较实例5比较实例6比较实例7	0.01.30.0	2.52.55.5	0.041.90.09	0.0150.760.016	583972	23.710.525.1	实例7实例8实例9实例10实例11实例12实例13实例14	5.511.316.216.525.655.789.494.6	2.4245.518.28.05.15.35.2	0.31.10.86.41.61.41.01.2	0.130.460.150.350.200.270.190.23	7174918793908172	13.310.414.315.815.214.012.812.1

各参数的定义

(1)纤维束长度

从底层的上端表面(当底层是一种机织物并且其表面有隆起物时，各隆起物的上端)到过滤层纤维束的自由端，各组分纤维的长度平均值。当纤维束构成环时，它定义为在底层上端表面之上的纤维束各纤维的平均长度。

(2)过滤层厚度

取9个近似3厘米×3厘米的试片，将3个重叠在一起放到压力弹性试验机的加压工作台上。将一个2cm²的探头放到试片上，负荷为6g(克)，在10秒之后测量其厚度。取三次测量的平均值再除以3求得单片的厚度T₁。然后，从滤布上除去过滤层的纤维束制成底层，用测量T₁的相同方法求得单片的厚度T₂。过滤层的厚度T用方程式T＝T₁-T₂mm(毫米)计算。

(3)投影面积比

如下面方程式所示，投影面积比可以定义为这样的值，将过滤层纤维直径(如横截面变形的纤维，其主轴的直径)的平均值(D)乘以上面(1)中描述的长度(L)和单位面积滤布的过滤层中纤维束各纤维的数目(N)，将所得乘积再除以单位面积(S)所求得的值。

投影面积比＝D×L×N÷S

(4)滤除率

当未经过滤水和过滤后的水中的悬浮固体浓度分别为C₁和C₂时，以方程式

求得滤除率R、悬浮固体浓度根据标准JISK0102测量。

(5)透水性系数

使用图1中所示的设备。新样品在测量之前先在蒸馏水中浸泡24小时润湿。将滤布放在下过滤管顶部的金属丝网筛上，用夹具将其固定到上过滤管。将蒸馏水注入到上过滤管，并保持水位差高度为500mm，打开旋塞，收集1到1.5升滤过的水。在旋塞全开的同时测量时间，透水性系数用下述方程式计算：

K＝W÷(9.6×S)(ml/cm².sec)(毫升/平方厘米.秒)

式中W是收集的滤过的水(ml)，S是旋塞全开的时间(sec)而9.6是滤布的过滤面积(cm²)。表1中显示的初始透水性系数是在未经过滤的水通过它们之前试验的新样品的透水系数值。

(6)选择1ml/cm².sec的透水性系数作为极限透水性系数。对未经过滤的水进行过滤使得透水性功能逐步降低，滤布的透水性系数很快降低到这个极限透水性系数；从开始直到透水性系数达到这个极限透水性系数，进行过滤的时间(到极限透水性系数的时间)越长，则这个滤布就越好。

(7)纤维卷曲比

通过下列程序进行测量：

A.将过滤层的纤维束各纤维切掉，并以各纤维互不缠结的方式分散到20℃的水中。

B.将纤维分散在其中的液体滴到一滑动玻璃上，用一块盖板玻璃压住使纤维夹在中间，并将它们分散到一平面中。

C.用显微镜从正上方对其进行拍照，放大30到150倍，因此在下面D中描述的工作就很容易进行并根据纤维的纤度改变。

D.图4中显示显微镜照片的一个模型图。纤维的直径定义为R，从纤维一端的中心点a到对应200倍R直线距离的在纤维中心线上的一点定义为b点。在a点和b点之间用直线连接。当直线ab和纤维的中心线在某一点，但不是a点和b点，交叉或相切，那么该纤维计为卷曲的纤维。当直线ab和纤维不在除a点和b点外的任何一点交叉或相切，那么该纤维不能计为卷曲纤维。对同一纤维的另一端中心点C实行相同的方法，在纤维中心线上距C点的直线距离为200倍R处的一点定义为d。当直线cd和纤维中心线在不是c点和d点的某一点交叉和相切，那么该纤维也计为卷曲的纤维。当直线cd和纤维不在除c点和d点之外的任何一点交叉和相切，那么纤维也不能计为卷曲的纤维。当纤维在200倍R的直线距离范围内完全是直的时，直线ab或直线cd和纤维的中心线是互相重叠的，并且在所有点处相切，但是在这种情况下该纤维不能计为卷曲纤维。只有当纤维中心线一旦离开直线ab或直线cd，然后又与其交叉或相切的情况，该纤维计为卷曲的纤维。

E.对100根纤维按照上面D中描述的方法测定，并且按下述方程式计算出纤维卷曲比：

纤维卷曲比＝卷曲纤维数÷200×100(％)

(8)水位差损失

在转鼓内未经过滤水的水平面和滤过水的水平面之差作为水位差损失。

(9)卷曲率

这是用下述的程序进行测量的：

A.在标准的条件下，周长为40厘米的卷线轴，用卷线轴绕线机将要测量的线在卷线轴上缠绕10圈。

B.将线挂在吊钩上并放入到有20℃水的透明容器中。

C.对每一20折的线加初始负荷每旦0.002gf(克力)，两分钟之后在水中测量双折线的长度L₀。

D.接着，除了初始负荷之外，对线加固定负荷0.1gf，两分钟之后测量双折线的长度L₁。

E.用下述方程式计算出卷曲率：

卷曲率＝(L₁-L₀)÷L₁×100(％)

工业的可应用性

用这个发明，通过采用上述这类的结构，有可能获得有优良的细粒捕集性能和清洗恢复性能，有很高的耐久性及良好的尺寸稳定性的滤布。此外，根据本发明的另一种结构，有可能获得有优良的细粒捕集性能，抗结污，耐久性，并有良好透水性的新滤布，它可优选地用于分离悬浮的固体。尤其是，甚至颗粒直径小于20到30μm(微米)的微粒，用常规的滤布很难处理，也能用本发明的滤布进行过滤，即使是从亚微米到小于几微米的微细颗粒也能满意地解决。细粒的类型并不局限于某一形式，但是由于本发明特别适合分离表面呈不规则状的细粒如浮游生物，在各类应用中可以优选地使用本发明，例如从高架的水箱和冷却塔中除去微生物，对工业用水和饮用水进行净化或预处理，在污水处理中分离凝集物质及水库、湖泊和沼泽地的浮游生物分离。

Claims

1.一种滤布，其特征在于，包括至少一底层和一过滤层，其中过滤层的厚度(T)对构成过滤层的纤维束的纤维长度(L)之比T/L是0.02到0.7，纤维在底层表面上的投影面积总和是底层表面积的8到350倍。

2.一种滤布，其特征在于，包括至少一底层和一过滤层，过滤层主要由纤维卷曲比大于5％的纤维束构成。

3.按照权利要求2所述的滤布，其特征在于，过滤层的厚度(T)对构成过滤层的纤维束的纤维长度之比T/L是0.02到0.7。

4.按照权利要求2所述的滤布，其特征在于，构成过滤层的纤维束的纤维在底层表面上的投影面积总和是底层表面积的8到350倍。

5.按照权利要求1或2所述的滤布，其特征在于，在长度方向和宽度方向的伸长率是10％或更小。

6.按照权利要求1或2所述的滤布，其特征在于，纤维束的一端部和/或中部与底层成一整体。

7.按照权利要求6所述的滤布，其特征在于，纤维束的至少一端是自由端。

8.按照权利要求1或2所述的滤布，其特征在于，纤维束的纤维是自由的并弯向一特定的方向。

9.按照权利要求1或2所述的滤布，其特征在于，滤布的表观密度是0.15到0.6gf/cm³(克力/立方厘米)。

10.按照权利要求1或2所述的滤布，其特征在于，在底层表面处的纤维束密度是40到900根/平方厘米。

11.按照权利要求1或2所述的滤布，其特征在于，过滤层纤维的长度是2mm到20mm(毫米)。

12.按照权利要求1或2所述的滤布，其特征在于，底层的结构是机织织物。

13.按照权利要求12所述的滤布，其特征在于，构成过滤层的纤维束在其根部与底层的纬线和/或经线至少在三个地方缠绕在一起。

14.一种带式固-液分离机，其特征在于，未经过滤的水中的悬浮固体是由传送带进行分离，传送带使用按照权利要求1或2所述的滤布。

15.一种带式固-液分离机，其特征在于，包括如下至少一种机构：一围绕其中许多辊装设包括权利要求1或2所述的滤布的带，并使带围绕它们运动的机构，一将未经过滤的水供给到倾斜的带上的机构，一从带的后表面吸入供给的未经过滤的水的机构，一对滤饼加压使带上形成的滤饼脱水的机构，一刮落脱水的滤饼的机构和一用来清洗该带的机构。

16.按照权利要求14或15所述的带式固-液分离机包括一用于检测带侧边的位置并校正带的弯曲的机构。

17.按照权利要求15所述的带式固-液分离机，其特征在于，包括一用于检测因从带的后表面吸入造成的压力降的机构，一用于当压力降超过设定值时开始或增强过滤布的清洗的机构，和一用于从滤布开始清洗或增强清洗经过一段固定的时间之后，停止滤布的清洗或恢复到正常操作状态的机构。

18.一种滤布，其特征在于，包括至少一底层和一过滤层，过滤层的厚度(T)对构成过滤层的纤维束的纤维长度(L)的比T/L是0.02到0.7，纤维在底层表面上的投影面积总和是底层表面积的10到250倍。

19.一种固-液分离机，其特征在于，围绕转鼓或平板装设按照权利要求1或2所述的滤布，进行在未经过滤水中悬浮固体的分离。

20.一种过滤机，其特征在于，包括如下至少一种机构，一通过围绕鼓或盘状结构部件装设按照权利要求1或2所述的滤布将其分离成内部和外部的机构，一将未经过滤的水供给到分隔的外部或内部并使未经过滤的水通过该滤布的机构，一从未经过滤水的供给侧和/或滤布的另一侧清洗滤布的机构和一用于排放由清洗产生的浓缩水的机构。

21.一种滤布，其特征在于，包括至少一底层和一过滤层，过滤层主要有纤维卷曲比大于10％的纤维束构成。

22.按照权利要求20所述的过滤机，其特征在于，鼓或盘状结构部件是可转动的。

23.按照权利要求19或20所述的过滤机，其特征在于，清洗是用喷射清洗。

24.按照权利要求20所述的过滤机，其特征在于，使加压的液体沿着与未经过滤的水的流动的相反方向流动实行滤布的清洗。

25.按照权利要求19或20所述的过滤机，其特征在于，未经过滤的水供给侧除了未经过滤水供给开口以外是密封的，那里装设一可以对未经过滤的水加压的机构，使其压力大于滤布对未经过滤的水的通过阻力。

26.按照权利要求20所述的过滤机，其特征在于，包括一用于检测未经过滤的水相对滤布的通过阻力的机构，一用于当通过阻力超过设定值时开始或增强滤布的清洗的机构，和一用于在滤布开始或增强清洗经过一段固定的时间之后，停止滤布的清洗或恢复到正常操作状态的机构。

27.按照权利要求25所述的过滤机，其特征在于，在未经过滤的水供给侧除了未经过滤的水供给开口以外装设浓缩水排放开口。

28.按照权利要求20所述的过滤机，其特征在于，包括一用于检测未经过滤的水相对滤布的通过阻力的机构，一用于当通过阻力超过上设定值时开始或增强滤布的清洗的机构，一用于当通过阻力下降到低于下设定值时停止滤布的清洗或恢复到正常操作状态的机构。

29.一种带式固-液分离机，其特征在于，包括如下至少一种机构，一围绕其中许多辊装设包括滤布的带，并使带围绕它们运动的机构，一用来检测该带侧边的位置并校正带的弯曲的机构，一将未经过滤的水供给到倾斜的带的机构，一用于从该带的后表面吸入供给的未经过滤的水的机构，一对滤饼加压使带上形成的滤饼脱水的机构，一刮落脱水的滤饼的机构，和一用来清洗该带的机构。

30.按照权利要求29所述的带式固-液分离机，其特征在于，包括一用于检测由于从带的后表面吸入造成的压力降的机构，一用于当压力降超过设定值时开始或增强带的清洗的机构，和一用于从带开始清洗或增强清洗经过一段固定的时间之后，停止带的清洗或恢复到正常操作状态的机构。

31.按照权利要求29所述的带式固-液分离机，其特征在于，包括一用于检测因从带的后表面吸入造成的压力降的机构，一用于当压力降超过上设定值时开始或增强带的清洗的机构，和一用于当压力降下降到低于下设定值时，停止带的清洗或恢复到正常的操作状态的机构。

32.按照权利要求29所述的带式固-液分离机，其特征在于，清洗是从未经过滤水供给侧用喷射清洗该带。

33.一种过滤机，其特征在于，包括如下至少一种机构，一通过围绕鼓或盘状结构部件装设滤布将其分隔成内部和外部的机构，一供给未经过滤的水到分隔的外部或内部并使未经过滤的水通过滤布的机构，一用于从未经过滤的水供给侧和/或滤布的渗透侧清洗滤布的机构，一用于检测未经过滤的水相对滤布的通过阻力的机构，一用于当通过阻力超过设定值时开始或增强滤布的清洗的机构，一用于从滤布开始清洗或增强清洗经过一段固定的时间之后，停止滤布的清洗或恢复到正常操作状态的机构，和一用于排放清洗产生的浓缩水的机构。

34.一种过滤机，其特征在于，包括如下至少一种机构，一通过围绕鼓或盘状结构部件装设滤布将其分隔成内部和外部的机构，一供给未经过滤水到分隔的外部或内部并使未经过滤的水通过滤布的机构，一用于从未经过滤水供给侧和/或滤布的渗透侧清水滤布的机构，一用于检测未经过滤的水相对滤布的通过阻力的机构，一用于当通过阻力超过上设定值时开始或增强滤布的清洗的机构，一用于当通过阻力下降到低于下设定值时，停止过滤布的清洗或恢复到正常操作状态的机构，和一用于排放清洗产生的浓缩水的机构。

35.按照权利要求30或34所述的带式固-液分离机，其特征在于，清洗的增强是增加喷射清洗的压力。

36.按照权利要求30或34所述的带式固-液分离机，其特征在于，正常条件的清洗是从带的未经过滤的水供给侧用喷射清洗该带，而增强的清洗是从带的渗透侧用喷射清洗该带。

37.按照权利要求30或34所述的过滤机，其特征在于，正常条件的清洗是从渗透侧用喷射清洗滤布，而增强的清洗是从滤布的未经过滤的水供给侧用喷射清洗滤布。