CN1633328A - 用于水处理的薄膜过滤器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于水处理的薄膜过滤器，它包括一具有带一渗透输出口(3)的渗透汇集腔(2)的头部、和至少一个由毛细管薄膜组成的纤维束(4)，毛细管薄膜以其朝向渗透汇集腔(2)的开口端注入头部(1)内，并在其另一端上封闭。头部(1)包含一空气通道(16)，在它上面连接一伸入纤维束(4)内的带有至少一个空气出口(11)的开口件(10)。纤维束(4)在其另一端可在未净化水(6)中自由运动地终止。

Description

用于水处理的薄膜过滤器
技术领域
本发明涉及一种用于水处理的薄膜过滤器，它具有
一头部(Kopfstueck)，它具有一带有渗透输出口的渗透汇集腔，
至少一个由毛细管薄膜组成的纤维束，它以朝向渗透汇集腔的开口端注入头部内，而其另一端封闭，和
一带有一开口件的吹气装置，该开口件(Mundstueck)具有至少一个空气出口并在纤维束内基本上平行于毛细管薄膜延伸，
其中被待处理的未净化水包围的纤维束毛细管薄膜紧密排列地固定在头部的连接面上，毛细管薄膜内的净化水可以排入渗透汇集腔。毛细管薄膜具有不超过5mm的直径并具有尤其是微渗滤薄膜或超渗滤薄膜的渗透性。但是也不应该排除将毛细管薄膜用于反渗透或纳米渗滤。毛细管薄膜最好在0.5至3mm的直径范围内。薄膜过滤的动力是压差，它可以在未净化水一侧通过超压和/或通过渗透一侧的降压实现。特别是如果薄膜过滤器可以用于浸入或运行并且悬挂在一含有未净化水的水池，例如净化设备的活化池中，那么便提供渗透一侧的压力降低。
背景技术
由WO 98/28066已知一种具有开头所述特征的薄膜过滤器。可用于浸入式运行的薄膜过滤器的毛细管薄膜末端夹紧在两个头部之间。在运行时处于下面的一个头部上连接一吹气装置，上面的另一个头部包含渗透汇集腔。形成一渗滤体，通过它的作用上升的气泡偏移到薄膜纤维束的外侧上。在纤维束的上部区域不再能保证有效的吹气。这里薄膜也不能或只能很小地运动。因此形成薄膜覆盖层和在纤维束上部区域内的厚的污物沉积。
在由DE 198 11 945 A1已知的薄膜过滤器中由毛细管薄膜组成的纤维束装入一耐压套管内，套管沿毛细管薄膜纵向流通。毛细管薄膜一端注入一迎流底面内，此迎流底面具有大量均匀分布在横截面上的用于流通未净化水的孔。为了防止在毛细管薄膜外侧上形成覆盖层并堵塞毛细管薄膜的微孔，需要以规定的流动速度均匀地流过薄膜过滤腔。为了改善物质交换未净化水在进入薄膜过滤器腔之前用空气吹气，不能保证在纤维束内充分的空气分配。空气随着未净化水流基本上沿薄膜束外部流动，对于薄膜净化没有有效的作用。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于水处理的薄膜过滤器，其中保证在纤维束的整个长度上有效地吹气，并确保从薄膜表面上脱落下来的薄膜沉积物有效地排出。
从开头所述结构的薄膜过滤器出发按照本发明这个目的通过这样的方法来实现，即头部具有一空气通道，伸入纤维束内的开口件连接在它上面，并且纤维束在其另一端处不夹紧可自由运动地终止在未净化水内。从开口件中喷出的空气从内向外流过纤维束，并部分地沿毛细管薄膜的纵向流出。空气输入最好间歇地以这样的目的进行，即去除在薄膜渗滤期间在薄膜表面上形成的覆盖层。按本发明的将空气引入纤维束内可以和未净化水的流动速度无关地起到令人惊讶的效果。就这方面而言按本发明的薄膜过滤器也可以用在插入式运行中。
开口件具有例如一带有圆周上的孔的管形段或做成环形缝隙式喷嘴，空气径向或至少以一径向运动分量喷出喷嘴。通过开口件长度尺寸的选择和通过喷出孔或排出口的布局可以使空气按要求引入纤维束内。如果开口件具有一在压力下降时切断空气输入的止回阀，证明是有利的。
纤维束紧密排列地固定在头部的连接面上，在薄膜过滤器浸入式运行时连接面不被用于未净化水的流道穿过。在其自由端处封闭的毛细管薄膜在待过滤的未净化水中运动，因为毛细管薄膜只在一端固定。为了限制纤维束的侧向运动在头部上可以装上一笼子。笼子可以由杆件制成，或例如由在圆周上设有孔的管子组成。此外头部可以具有用来固定在机座上的连接装置，机座可沉入包含未净化水的池内。在本发明范围内，头部做成长方体，其中在一窄的侧面或底面上进行渗透输出，许多这种单元可以按照一种滤芯形式相互并排排列，其中渗透输出口适宜于通过一汇集管相互连接。
如果薄膜过滤器用于浸入式运行，那么不再需要用于毛细管薄膜迎流未净化水的装置。在本发明范围内，薄膜过滤器做得带有一液体流通的过滤腔。过滤腔的流通适宜于沿毛细管薄膜的纵向进行，这里未净化水通过在头部内的、按本发明同心设置在吹气装置周围的孔流入过滤腔。毛细管薄膜在吹气装置和导流孔之间的环形连接面上注入头部。按照另一种特别优良的结构，头部的构成纤维束的毛细管薄膜一端注入其内的连接面做成星形，其中连接面填充在吹气装置和同心设置的孔之间的环形面，并一直延伸到流道之间的区域内。按照本发明设有一纤维束，它包含排列得非常紧密的毛细管薄膜，其中未净化水在外侧从纤维束旁边流过，空气引入纤维束的内部。在各种结构中纤维束最好垂直设置在未净化水中，其中毛细管薄膜在其下端固定在头部上，而其上端可在液体流内运动。气泡基本上在纤维束内部向上升，而不被或仅仅很少被在外侧从纤维束旁流过的液体带出。
在按本发明的具有一流通的过滤腔的薄膜过滤器的结构中，头部适宜于与一管状外壳可拆卸地连接，该外壳构成过滤腔。在另一种结构中按照本发明设定，头部在背向纤维束的端面处可与另一个做得一样的薄膜过滤器的管状外壳连接，渗透输出口设置在头部圆周上。在所述结构中许多薄膜过滤器可以作为模块化的单元相互串联。由此过滤面积可以可调地与使用场合相匹配。头部圆周上的渗透输出口可以通过一汇集管相互连接。
根据按本发明的另一种结构，在头部上连接许多纤维束，其中每个纤维束配设一吹气装置以及同心地包围吹气装置的液体流通的孔。头部具有用于水和空气的分开的分配腔，用于水的孔或空气通道通入这个分配腔内。在头部上连接分别包含由毛细管薄膜组成的纤维束和沿毛细管薄膜纵向由未净化水流通的空腔。这种结构使得纤维束可以以非常紧凑的布局并联。
附图说明
下面借助于仅仅示出一个实施例的附图对本发明作详细的说明。附图以示意图表示：
图1和图2分别以纵剖视图示出按本发明的用于水处理的薄膜过滤器，它们可用于浸入式运行；
图3至5按本发明的具有一液体流通的过滤腔的薄膜过滤器；
图6和7按本发明的薄膜过滤器的另一些结构。
具体实施方式
在附图中所示的按本发明的薄膜过滤器的基本结构包括一头部1，它具有一带渗透输出口3的渗透汇集腔2；还包括至少一个由毛细管薄膜5组成的纤维束4，这些纤维束一端封闭，在其另一侧以朝向渗透汇集腔2的开口末端注入头部1。毛细管薄膜5尤其是超渗滤薄膜或微渗滤薄膜，其直径小于5mm。尤其是毛细管薄膜具有0.5至3mm之间的直径。毛细管薄膜5被待处理的未净化水6包围。过滤基于贯穿薄膜的压差进行，压差通过未净化水一侧的超压和/或渗透一侧的负压产生。净化的液体在毛细管薄膜5中流向渗透汇集腔2。
纤维束4的毛细管薄膜5紧密排列地固定在头部的连接面7上，该连接面没有用于未净化水的流道穿过。在纤维束4内部设有一吹气装置8，空气从该吹气装置中喷出。空气输入最好间歇地进行，以清除在薄膜渗滤期间在薄膜表面上形成的覆盖层。在图1中所示的结构中吹气装置8具有一伸出的设有至少一个空气出口的开口件10，它在纤维束4内基本上平行于毛细管薄膜5延伸，并连接在一设置在头部1内的空气通道16上。开口件10具有一带有在圆周上的孔11的管形段，但是也可以做成例如环形间隙式喷嘴，空气从该喷嘴中径向喷出。一端注入头部1内的毛细管薄膜5在其封闭的另一端处可自由运动，并在在未净化水中形成的涡流和/或在未净化水中出现的水流作用下进行或多或少地明显显现出来的侧向运动。为了限制侧向运动在头部1上套上一笼子12，它在所示实施例中由杆和环制成。也可以采用设有裂口的管子作为笼子12。
在图2的实施例中示出，头部1可以做成长方体零件。在头部1的纵向设有许多吹气装置8，以便将空气引入纤维束4内。纤维束4由紧密排列的毛细管薄膜5组成。头部1适合于浸入式运行，并可以具有未示出的用来固定在一机座上的连接装置，机座可沉入具有未净化水的池中。渗透输出口3设置在管的端面上。在这方面可以清楚看出，可以相互平行并排地设置许多头部1。
在图3至7所示结构中薄膜过滤器具有一过滤腔14，待处理的未净化水流过此过滤腔。过滤腔14的入流通过在头部1上的、绕吹气装置8同心设置的孔15进行。图3示出头部1的俯视图，头部具有一设置在中心的用来输入空气的通道16和同心地围绕空气通道16的用于未净化水的孔15。构成纤维束4的毛细管薄膜5末端注入其内的头部1的连接面7做成星形，其中在空气通道16和导引液体的孔15之间形成一环形面，连接面一直延伸到流道15之间的区域内。由图3还可以看到，毛细管薄膜5非常紧密排列地设置。未净化水基本上在纤维束外侧流过，并沿毛细管薄膜5的纵向流出。此外纤维束4从内部吹气。
图4示出在A-A剖分平面内薄膜过滤器的纵剖视图；图5示出在图3的B-B剖分平面内的纵剖视图。由图示可以看出，头部1与一管状外壳可拆卸地连接，该外壳构成过滤腔。头部1和外壳17的接头之间的连接可以通过普通的未示出的快速夹紧锁紧装置建立。
通过头部1适当的结构，许多薄膜过滤器可以相互串联地设置。如在图6中示意表示的那样。头部1在背向纤维束4的端面上可以与另一个相同的薄膜过滤器的管状外壳17连接。渗透输出口3设置在头部1的圆周上。当然薄膜过滤器的渗透输出口可以连接在一共同的汇集管上。
在图7所示的结构中头部1上连接许多纤维束4，其中每个纤维束配设一个吹气装置8以及同心围绕吹气装置的液体流通孔15。头部1具有分开的用于水和空气的分配腔18、19，用于未净化水的孔15和空气通道16通入该分配腔内。在头部1上可拆卸地连接一些箱子，它们分别形成一过滤腔14并包含由毛细管薄膜5组成的纤维束4，以及沿毛细管薄膜5的纵向由未净化水流过。

Claims (12)

1.用于水处理的薄膜过滤器，它具有：
一头部(1)，它具有一带有渗透输出口(3)的渗透汇集腔(2)；
至少一个由毛细管薄膜组成的纤维束(4)，它以朝向渗透汇集腔(2)的开口末端注入头部(1)内，并在其另一端上封闭；
一带有开口件(10)的吹气装置(8)，该开口件具有至少一个用于空气的出口(11)，并在纤维束(4)内基本上平行于毛细管薄膜(5)延伸；
其中纤维束(4)的被待处理的未净化水(6)包围的毛细管薄膜(5)紧密排列地固定在头部(1)的连接面(7)上，在毛细管薄膜内的净化的液体可排入渗透汇集腔(2)内，其特征为：头部(1)含有一空气通道(16)，伸入纤维束(4)内的开口件(10)连接在此通道上；纤维束(4)在其另一端在未净化水内不夹紧地而可自由运动地终止。
2.按权利要求1所述的薄膜过滤器，其特征为：为了浸入式运行连接面(7)不被用于未净化水的流道穿过。
3.按权利要求1或2所述的薄膜过滤器，其特征为：在头部(1)上套上一笼子(12)，它限制纤维束(4)的侧向运动。
4.按权利要求2或3所述的薄膜过滤器，其特征为：头部(1)具有用来固定在机座上的连接装置，该机座可沉入含有未净化水的池子。
5.按权利要求1所述的薄膜过滤器，其特征为：头部(1)具有用于流通未净化水的孔(15)，它们围绕吹气装置(8)同心设置，以及毛细管薄膜(5)在吹气装置(8)和流体导引孔(15)之间的环形连接面(7)上注入头部(1)。
6.按权利要求5所述的薄膜过滤器，其特征为：构成纤维束(4)的毛细管薄膜(5)在端部注入其内的头部(1)的连接面(7)做成星形，其中连接面(7)填满在吹气装置(8)和同心设置的孔(15)之间的环形面，并一直延伸到流道之间的区域内。
7.按权利要求5或6所述的薄膜过滤器，其特征为：头部(1)与一管状外壳(17)可拆卸地连接，该外壳构成一可沿毛细管薄膜(5)纵向流道的过滤腔(14)。
8.按权利要求7所述的薄膜过滤器，其特征为：头部(1)在背向纤维束(4)的端面上可与另一个做得一样的薄膜过滤器的管状外壳(17)连接，渗透输出口(3)设置在头部(1)的圆周上。
9.按权利要求5至8之任一项所述的薄膜过滤器，其特征为：在头部(1)上连接多个纤维束(4)，其中每个纤维束(4)配设一吹气装置(8)以及一些同心包围吹气装置(8)的、流体流通的孔(15)；并且头部(1)具有分开的用于水和空气的分配腔(18，19)，孔(15)和空气通道(16)通入此分配腔内；在头部(1)上可拆卸地连接一些箱子，它们分别包含由毛细管薄膜组成的纤维束(4)，并且未净化水沿毛细管薄膜(5)的纵向流通。
10.按权利要求1至9之任一项所述的薄膜过滤器，其特征为：开口件(10)具有一带有在圆周上的孔(11)的管形段。
11.按权利要求1至9之任一项所述的薄膜过滤器，其特征为：开口件(10)做成环形缝隙式喷嘴，空气由该喷嘴沿径向喷出。
12.按权利要求1至11之任一项所述的薄膜过滤器，其特征为：开口件(10)具有一止回阀，它在充气中的压力下降时关闭。
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