CN1318125C - 用于净化诸如水等流体的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种设备，尤其适用于清洁水等流体，它包括至少一套(2)第一薄膜布(21)和第二薄膜布(22)，每块薄膜布在其大体全部长度上都可透水，这些薄膜布(21，22)在一个构架(1)内拉紧，并彼此大体上平行，薄膜布(21，22)之间界定出一个液体的流动通道，这些布(21，22)可在第一位置与第二位置之间相对彼此移动，在第一位置彼此面对的表面大体上接触在一起，在第二位置上布(21，22)与布之间有一个距离并且流体的流动通道的宽度比在第一位置时要大，在该设备中至少一块布(21、22)在其朝向相邻布(21，22)的一侧设置有凹槽(25)或网，用于在薄膜布(21，22)的第一位置上，在布(21，22)之间并沿布的纵向形成水道。
Description
技术领域
本发明涉及一种设备，尤其适用于净化流体，比如水，该设备包括至少一套第一薄膜布和第二薄膜布，每块薄膜布大致在其整个长度上都可透水，这些薄膜布在一个构架内拉紧，并彼此大致平行，薄膜布之间界定出一个流体运动通道，这些布可在第一位置与第二位置之间相对彼此移动，其中在第一位置，彼此面对的表面大体上相互接触，而在第二位置，布与布之间有一个距离并且流体运动通道的宽度比在第一位置时要大。
背景技术
这种类型的发明可在现有技术中得到。就废水的生物净化而言，众所周知正在被越来越广泛应用的是薄膜生物反应器(MBR)。这种类型的反应器包括一个充气箱，内有以废水中的污染物为食的微生物。另外，这种类型的反应器还有一个薄膜装置，该装置通常由微过滤组件组成。薄膜用于将细菌从净化水中分离出来并将这些细菌送回反应器箱中。应用真空进行工作的薄膜组件还可以被悬挂在一个充气箱中。将薄膜组件悬挂在充气箱中意味着这些组件不占用另外的空间。此外，箱中通常具有用于产生气泡流的装置。这些装置通常位于薄膜的下面。借助这些气泡，使薄膜振动并在薄膜表面上产生剪切力，于是污物就不可能附着在薄膜材料上。尽管上升气泡有清洁作用，人们还必须不时清洁薄膜内侧，比如使用化学溶剂。
尤其是，从国际专利申请WO98/46533(Zenon)中得知有上述类型的一种设备。该公布的专利披露了一种设备，它采用由几个毫米厚的中空纤维制成的薄膜。大量中空纤维将其端点固定在一个组件内。这些纤维的最大长度大约为1.5-2米。这些中空纤维连接在一起的结果就形成了“条束”。实际上，这些条束很难处理。此外，鉴于每根纤维的连接强度，纤维的长度受到限制。上述公布专利文献中所述的设备的另一个缺点就是采用化学制剂进行清洗时需要一个高压，因为纤维将对化学制剂的流动产生一个相当强的反作用力。
美国专利5,482,625披露了如前序中所述类型的一种设备，其中采用了固定在组件内部的构架，而不是中空纤维。薄膜布被粘在这些构架上。薄膜布之间产生一真空，水透过薄膜布并朝向一个出口被导出箱体。将薄膜布粘在构架上，以便避免薄膜布在真空作用下彼此接触，从而使其它任何流体无法在这些薄膜布之间流动。上述美国专利所述系统的缺点是，为了固定薄膜布需要大量的构架，使得系统造价很高。
发明内容
本发明的目的就是给出如前序中所述类型的一种设备，从而尽可能地避免现有技术中的系统的缺点。
如本发明所述，该目的通过下述事实实现，即在至少一块布上，在其面对相邻布的一侧设置凹槽或网，用于在薄膜布的第一位置上，在布与布之间并沿布的纵向形成水道。
为此，本发明提供一种适用于清洁流体的设备，它包括由至少一套第一薄膜布和第二薄膜布形成的单过滤件，每块薄膜布在其整个长度上都可透水，所述薄膜布在一个具有底壁和顶壁的构架内沿所述薄膜布的纵向被拉紧，并彼此平行，在薄膜布之间界定出一个流体的流动通道，这些薄膜布可在第一位置与第二位置之间相对彼此地移动，其中在第一位置处，所述薄膜布的彼此面对的表面接触在一起，在第二位置处，所述薄膜布的彼此面对的表面之间有一个距离，从而使得第二位置处的流体流动通道的宽度比在第一位置处的流体流动通道的宽度大，至少所述第一薄膜布在其面对所述第二薄膜布的一侧上设置有凹槽或网，用于在所述薄膜布的第一位置处在所述薄膜布之间形成提供流动通道的水道，其特征在于，由凹槽或者网形成的水道沿着薄膜布的纵向延伸，并且设置一个泵，用于在薄膜布之间产生一个真空，所述薄膜布在所述构架的所述底壁和顶壁处固定到槽中，其中由凹槽或网形成的水道在所述构架的所述底壁和顶壁处的所述槽之间延伸。
如一个优选实施例所述，凹槽或网可以由一些肋组成，这些肋沿薄膜布的纵向延伸。
薄膜布可以相对彼此稍微移动，并在真空作用下彼此相互支撑，这就意味着由于肋的存在，在两块薄膜布之间形成了很细的水道，为需要净化的流体构成流动通道。里面布置有布的构架上下两侧是敞开的，于是气泡可以通过构架上升。结果，净化作用通过布实现。
在一个特别优选实施例中，在第一薄膜布和第二薄膜布上都布置有凹槽或网，这些布的凹槽或网的布置方式是，第一块布上的凹槽与第二块布上的凹槽一起在薄膜布的第一位置，在薄膜布之间围成一个水道。
如果薄膜布彼此两两相对以镜面对称方式布置，作用在两块布之间并将布压向对面布的真空将使细的水道得以形成。当布上凹槽或通道的中空一侧彼此相邻时，这些水道就形成了。
如本发明所述系统的主要优点之一就是，有可能借助于薄膜布而提供很大数量的非常细的水道。这就意味着不必使用那些难以处理和在上文中结合现有技术所述的“条束”。另外，薄膜布的长度原则上不受限制。
另一个优点是清洁液可以，例如在两块薄膜布之间以相反的方向被泵送。这样就在薄膜布之间形成一个过压，结果是使布分开。布分开的结果就是减少了薄膜布对沿该布流动的清洁介质流的反作用力，并且清洁液可以顺利地进入布置在薄膜布上的水道或凹槽。可作用在布上的过压为，比如0.5米水柱。
如本发明所述，薄膜布可以由聚脂纤维组成。另外，聚脂纤维可以被敷以聚砜顶部涂层，比如聚脂砜。布可以由，比如聚脂纤维作基底材料制成，厚度为0.5毫米。顶部涂层然后可涂覆在这种基底材料上，比如0.25毫米的聚砜。这种材料相当结实，因此就可以使构架端部之间的距离相当长。这就意味着可以使用更高的组件，而不是如上所述采用中空纤维(条束)的情况。
水透过聚砜顶层以便使微生物和其它微粒从水中被分离出。然后水流入支承聚脂纤维涂层。这一涂层确保水朝着两相邻薄膜布之间的流动通道被运输。
为避免在使用清洁液清洁布的过程中将布压得分开太远，可以在布的边上布置些支撑壁，以便防止布之间的空间过大。
如已在上文所述，下面一点是有利的，即如果，在如本发明所述设备中，存在一些装置使气泡流沿薄膜布生成。这些装置最好位于固定有薄膜布的构架的下方。
气泡流的存在将会使薄膜布振动，这就意味着附着在薄膜布上的污物可以被从薄膜布上分离开。
在第二个方面，本发明还涉及薄膜布，它尤其适用于如本发明所述的设备，该薄膜布配有肋以用于在该薄膜布与相对于该薄膜布表面放置的第二块布之间形成水道。
本发明还涉及一种用于废水的生物净化的方法，其中上述用于清洁流体的设备被悬置于一充气箱中：
-借助存在于充气箱中的微生物使废水净化，
-净化水沿一薄膜流过，为的是将比如微生物等微粒从净化水中分离出，借助于一个真空将净化水压过一流动通道，该流动通道在第一薄膜布和第二薄膜布之间围成。
本发明所述方法的特征在于，第一薄膜布和第二薄膜布被设置得可相对彼此移动，其方式是，所述第一薄膜布和所述第二薄膜布通过在薄膜布之间产生真空，在所述薄膜布之间吸入净化后的水，从而使所述薄膜布彼此相向地移动。
如已在上文中所述，有利的是第一和第二薄膜布被设置得可相对彼此移动，其方式是，第一薄膜布和第二薄膜布通过借助于泵抽吸薄膜布之间的水而大致彼此相向地移动。
另外，下面一点是有利的，即然后借助于一个过压将清洁液压过第一和第二薄膜布之间的流体通道。
附图说明
本发明将结合附图作进一步说明，其中，
图1示出了一个构架的正视图，该构架中全部配有多套双薄膜布。
图2示出了沿图1中线A-A所截图1中一部分的平面图。
图3示出了图2中III部分的放大图。
图4示出了图1所示构架下方的放大图。
图5示出了图1所示设备的平面图。
图6示出了图5所示设备一部分的放大图。
图7示出了在布之间产生一个过压时布的位置。
图8示出了图7所示布的一部分的放大图。
具体实施方式
图1示出了构架1的正视图，该构架中放有多套薄膜布。构架1包括一个大体上水平走向的顶壁3、一个底壁4和两个侧壁5。图4示出了一个专门安装薄膜布2的装置。
如图1所示构架1放在一薄膜生物反应器中。一气泡流用于在薄膜布之间产生液体流。气泡流确保流体沿薄膜表面被持续更新。借助于一个泵在薄膜布之间产生一个真空。这个真空使得部分液体流被吸入薄膜布中。由于本发明所述薄膜布的特殊形状，薄膜布之间有一些小通道用于将吸入薄膜布的水排出。从构架1下方流向上方的气泡流引起薄膜布振动并在布表面产生剪切力。结果，污物就不可能附着在薄膜材料的外表面。
图2示出了沿图1中线A-A所截图1中一部分的平面图。从图2中可以看到，每套2薄膜布包括一个第一薄膜布21和一个第二薄膜布22。薄膜布21通常在图2左侧示出，而第二薄膜布22则位于右侧。图3示出了薄膜布21和22的进一步详细图。从图3中可以看到第一薄膜布21的端边邻接第二薄膜布22的端边。在它们的端部附近，薄膜布21和22由连接件23相连或焊接在一起。第一薄膜布21和第二薄膜布22也可以构成为一个单过滤件的第一部分和第二部分。组成薄膜布21和22的可以是，比如基底层为聚脂纤维24，其外侧则敷有聚砜顶部涂层。聚脂纤维涂层厚度为，比如0.5毫米，而顶部涂层为，比如0.25毫米。
聚脂纤维的基底涂层确保水顺利地通过薄膜布。聚砜顶部涂层确保微生物被从渗透过薄膜的水中分离出。薄膜布21和22借助一种化合物，比如压型化合物32而固定在槽31中。于是，一个凹槽或孔30开在这个压型化合物32中。如下面参考图6所述，孔30的延伸部分被连接到一个中心歧管。在薄膜(未示出)的顶侧，可以有带有相应孔的相应槽。该孔的延伸部分被连接到净化水的排出管。
如图2和图3所示薄膜布21和22的位置与该布在一个真空作用在该布中间时所处的位置相同。真空作用的结果就是，薄膜布21和22彼此相对的侧面大致彼此相向地移动。在本文中，该位置也被称为“第一位置”。该位置被用于借助于薄膜布21和22清洁液体流，比如废水。
图4示出薄膜布21和22固定在构架1下方的方式的进一步细节。
压型化合物32由与薄膜布21和22相同或大体相同的材料制成比较好。在现在这种情况下，这就意味着压型化合物32由聚脂制成。这种方式确保薄膜布21和22牢固地粘在压型化合物32上。导管或槽31最好由诸如不锈钢等材料制成。
图5示出了图1所示设备的平面图。
从图5中可以看出，各种槽31，在薄膜顶部，通过延伸件连接到歧管51、52上。这些歧管51、52通过一个中心连接件61、62连接到，比如一个泵上，用于确保排出从设备中排出的净化水。图5还示出了侧壁5，用于防止当薄膜布之间作用一个过压时薄膜布(无法在平面图中看到)过度分开。
图6示出图5中VI所示细节图。从该图中可以看出每个槽31通过一个连接件63而连接到歧管52上。很明显各个槽31在其另一端借助相应连接件的一端被连接到位于中心的歧管51上。
图7又一次示出了沿图1中线A-A所截的薄膜布21和22的平面图。然而，图7中在薄膜布21和22之间有一过压。如果希望借助于靠薄膜布21和22之间压力运作的清洁剂来清洁薄膜布21和22的话，这种情况就会发生。这个压力可以上升到，比如0.5米水柱。由于两块薄膜布21和22之间产生的这个过压，两块布之间的距离就会增大，于是液体流受到的反作用力就会降低并且清洁液也会深入到水道25。
图8示出了图7所示位置的进一步细节图。从图8中可以看出，如果薄膜布21和22在构架1中呈镜面对称固定，则在图7所示位置上水道25的后侧一个靠一个。
为了清楚起见，应注意的是图7和图8所示薄膜布21和22的位置在本文中也可被称为“第二位置”。
Claims (10)
1、一种适用于清洁流体的设备，它包括由至少一套(2)第一薄膜布(21)和第二薄膜布(22)形成的单过滤件，每块薄膜布在其整个长度上都可透水，所述薄膜布(21，22)在一个具有底壁(4)和顶壁(3)的构架(1)内沿所述薄膜布(21，22)的纵向被拉紧，并彼此平行，在薄膜布(21，22)之间界定出一个流体的流动通道，这些薄膜布(21，22)可在第一位置与第二位置之间相对彼此地移动，其中在第一位置处，所述薄膜布(21，22)的彼此面对的表面接触在一起，在第二位置处，所述薄膜布(21，22)的彼此面对的表面之间有一个距离，从而使得第二位置处的流体流动通道的宽度比在第一位置处的流体流动通道的宽度大，至少所述第一薄膜布(21)在其面对所述第二薄膜布(22)的一侧上设置有凹槽或网，用于在所述薄膜布(21，22)的第一位置处在所述薄膜布(21，22)之间形成提供流动通道的水道(25)，其特征在于，由凹槽或者网形成的水道沿着薄膜布的纵向延伸，并且设置一个泵，用于在薄膜布之间产生一个真空，所述薄膜布(21，22)在所述构架(1)的所述底壁和顶壁处固定到槽(31)中，其中由凹槽或网形成的水道(25)在所述构架(1)的所述底壁和顶壁处的所述槽(31)之间延伸。
2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述凹槽或网由肋组成，该肋沿布的纵向延伸。
3、如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述第一薄膜布和第二薄膜布上都布置有凹槽或网，这些布的凹槽或网按下述方式放置，即所述第一薄膜布上的凹槽或网与所述第二薄膜布上的凹槽或网一起在薄膜布的第一位置上，在所述第一薄膜布与所述第二薄膜布之间围成一个水道(25)。
4、如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第一薄膜布是所述单过滤件的第一部分，所述第二薄膜布是所述单过滤件的第二部分。
5、如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述薄膜布(21，22)包括作为基底材料的聚脂纤维。
6、如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述基底材料上敷有聚砜顶部涂层。
7、如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述薄膜布(21，22)的端边被夹在充有大量与所述薄膜布(21，22)材料相同的材料的所述槽内。
8、如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述构架的底壁处具有用于沿所述薄膜布(21，22)形成气泡流的装置。
9、一种用于废水的生物净化的方法，其中，如权利要求1或2所述的设备被悬置于一充气箱中：
-借助于存在于所述充气箱中的微生物使废水净化，
-在所述充气箱中，净化水沿所述第一和第二薄膜布流过，为的是将微粒从净化水中分离出，借助一个真空将净化水压过一流动通道，该流动通道被包围在所述第一薄膜布和所述第二薄膜布之间，
其特征在于，所述第一薄膜布和所述第二薄膜布被设置得以如下方式可相对彼此移动，即，所述第一薄膜布和所述第二薄膜布通过在薄膜布之间产生真空，在所述薄膜布(21，22)之间吸入净化后的水，从而使所述薄膜布(21，22)彼此相向地移动。
10、如权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于一个过压，清洁液被压过所述第一和第二薄膜布之间的流动通道，以便清洁所述薄膜布(21，22)。
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