TWI737399B - 過濾結構及其應用 - Google Patents

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黃志彬
周珊珊
梁家源
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黃志彬
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Abstract

一種過濾結構及其應用，該過濾結構包括：一薄膜過濾組件，該薄膜過濾組件的第一端設有一封閉板；及一反沖洗支撐管，樞設於該封閉板上；及至少一第一噴水結構，由一第一連通管及一第一噴水管所構成；該第一噴水管的管壁上具有許多朝向該薄膜過濾組件的第一噴水口；以及一反沖洗泵，連通該反沖洗支撐管以注入加壓水；藉此結構，可達到同時且連續進行過濾及反沖洗的目的。

Description

過濾結構及其應用
本發明係關於一種過濾結構及其應用；特別關於一種可同時進行過濾及反沖洗的過濾結構及其應用。
薄膜過濾是現今常見的水處理方式，可去除原水中例如細菌、病毒、有機物、重金屬離子等有害物質或其他雜質(以下將能通過薄膜過濾組件的物質稱為分離液，不能通過薄膜過濾組件的物質稱為污泥)。
然而，習用的過濾結構大多需要定時停機清洗、更換薄膜及/或排泥，不但增加管理成本，還會影響過濾效率。
發明人有鑑於此，乃苦思細索，積極研究，加以多年從事相關產品研究之經驗，並經不斷試驗及改良，終於發展出本發明。
本發明的目的在於提供一種可同時且連續進行過濾及反沖洗的過濾結構。
本發明達成上述目的之結構包括：一薄膜過濾組件，具有許多微孔，呈管狀，具有一第一端、一第二端及一 第一空間；該薄膜過濾組件的第一端設有一封閉板；該薄膜過濾組件的第二端具有一第一開口；及一反沖洗支撐管，具有第一端及第二端，該反沖洗支撐管的第一端可轉動的樞設於該封閉板上；及至少一第一噴水結構，由一第一連通管及一第一噴水管所構成；該第一連通管連通該反沖洗支撐管及該第一噴水管，並使該第一噴水管設在靠近薄膜過濾組件處；該第一噴水管的管壁上具有許多朝向該薄膜過濾組件的第一噴水口；以及一反沖洗泵，具有一第一進水管及一第一出水管，該第一出水管連通該反沖洗支撐管以注入加壓水，使加壓水從該第一噴水管的第一噴水口噴出。
較佳者，該反沖洗泵的第一進水管連通該薄膜過濾組件的第一空間，可節省設置反沖洗水源的成本。
較佳者，該過濾結構進一步設有至少一第二噴水結構；第二噴水結構由一第二連通管及一第二噴水管所構成；該第二連通管連通該反沖洗支撐管及該第二噴水管；該第二噴水管的管壁上具有若干大致朝向該薄膜過濾組件的切線方向的第二噴水口；該噴水管的第二噴水口噴水時可帶動該反沖洗支撐管轉動，藉以節省設置其他轉動反沖洗支撐管的結構的成本。
本發明的另一目的在於提供一種可同時且連續進行過濾及反沖洗的可沉水式過濾裝置。
本發明達成上述目的之可沉水式過濾裝置包 括：前述之過濾結構，該可沉水式過濾裝置的特徵在於具有：一蓋封板，設於該薄膜過濾組件的第一開口；以及一抽水泵，具有一第二進水管及一第二出水管；該第二進水管連通該薄膜過濾組件的第一空間。
較佳者，該反沖洗泵及該抽水泵採用沉水泵浦，可方便沉入原水中。
本發明的又一目的在於提供一種可同時且連續進行過濾及反沖洗的立式過濾裝置。
本發明達成上述目的之立式過濾裝置包括：前述之過濾結構，該立式過濾裝置的特徵在於具有：一立式儲存槽，該立式儲存槽的內部設有一隔離板以形成一上部空間及一下部空間；該隔離板上具有一第二開口；該薄膜過濾組件設於該隔離板底部，且該薄膜過濾組件的第一開口連通該隔離板的第二開口；及一原水供應結構，連通該立式儲存槽的下部空間；以及一排水結構，連通該立式儲存槽的上部空間。
較佳者，該立式儲存槽採用圓筒狀結構；該原水供應結構連通該立式儲存槽的下部空間的上段位置，並沿著該立式儲存槽的切線方向注入原水，可產生渦流沉砂的功效。
本發明的再一目的在於提供一種可同時且連續進行過濾及反沖洗的臥式過濾裝置。
本發明達成上述目的之臥式過濾裝置包括：前述之過濾結構，該臥式過濾裝置的特徵在於具有：一臥式儲存 槽，該臥式儲存槽的內部設有一隔離板以形成一左側空間及一右側空間；該隔離板上具有一第二開口；該薄膜過濾組件設於該隔離板的左側，且該薄膜過濾組件的第一開口連通該隔離板的第二開口；及一原水供應結構，連通該臥式儲存槽的左側空間；以及一排水結構，連通該臥式儲存槽的右側空間。
較佳者，該臥式儲存槽的左側空間的底部設有一集污管及一排污管，可方便排除污泥。
本發明為達到上述及其他目的，其所採取之技術手段、元件及其功效，茲採一較佳實施例配合圖示說明如下。
100、100a、100b、100c:過濾結構
1、1a、1b、1c、1d:薄膜過濾組件
11:第一端
12:第二端
13、13a、13b、13c:第一空間
14:封閉板
15、15a、15b、15c:第一開口
16:第一支撐軸承
2、2a、2b、2c、2d:反沖洗支撐管
21:第一端
22:第二端
23:可旋轉式防漏接頭
24:支撐桿
3、3a、3b、3c:第一噴水結構
31:第一連通管
32:第一噴水管
321:第一噴水口
32d:第一噴水管
321d:第一噴水口
4、4a、4b、4c:反沖洗泵
41、41b、41c:第一進水管
42:第一出水管
5:第二噴水結構
51:第二連通管
52:第二噴水管
521:第二噴水口
200a:可沉水式過濾裝置
61a:蓋封板
62a:抽水泵
621a:第二進水管
622a:第二出水管
63a:第二支撐軸承
300b:立式過濾裝置
71b:立式儲存槽
72b:隔離板
721b:第二開口
722b:支撐座
723b:第二支撐軸承
73b:上部空間
74b:下部空間
75b:原水供應結構
76b:排水結構
77b:排污管
400c:臥式過濾裝置
81c:臥式儲存槽
82c:隔離板
821c:第二開口
83c:左側空間
84c:右側空間
86c:原水供應結構
87c:排水結構
88c:集污管
89c:排污管
101:原水
[圖1]為本發明第一實施例的部份剖視圖。
[圖2]為本發明第一實施例的第一噴水管及第二噴水管噴水時的示意圖。
[圖3]為本發明第一實施例的薄膜過濾組件插入原水的示意圖。
[圖4]為本發明第二實施例的部份剖視圖。
[圖5]為本發明第三實施例的部份剖視圖。
[圖6]為本發明第三實施例的立體圖。
[圖7]為本發明第四實施例的部份剖視圖。
[圖8]為本發明第四實施例的側視圖。
[圖9]為本發明的第一噴水管的變化實施例的示意圖。
以下將參照圖式更詳細地描述本發明。在各個圖式中，例如圖1、4、5、7所示的元件編號100、100a、100b、100c等功能大致相同的零組件採用類似的元件編號。
圖1~3為本發明的第一實施例，其中揭示本發明過濾結構100的薄膜過濾組件1、反沖洗支撐管2、第一噴水結構3及反沖洗泵4等各主要零組件之結構及連接關係。如圖1~3所示，本發明過濾結構100包括：
一薄膜過濾組件1，具有許多微孔，呈管狀，具有一第一端11、一第二端12及一第一空間13；薄膜過濾組件的第一端11設有一封閉板14；薄膜過濾組件1的第二端12具有一第一開口15；及
一反沖洗支撐管2，具有第一端21及第二端22，反沖洗支撐管的第一端21可轉動的樞設於封閉板14上；及
至少一第一噴水結構3，由一第一連通管31及一第一噴水管32所構成；第一連通管31連通反沖洗支撐管2及第一噴水管32，並使第一噴水管32設在靠近薄膜過濾組件1處；第一噴水管32的管壁上具有許多朝向薄膜過濾組件1的第一噴水口321(如圖2所示)；以及
一反沖洗泵4，具有一第一進水管41及一第一出水管42，第一出水管42連通反沖洗支撐管2以注入加壓水，使加壓水從第一噴水管32的第一噴水口321噴出；藉此結構，可達到同時且連續進行過濾及反沖洗的目的。下文將詳予說明。
薄膜過濾組件1具有許多微孔，呈管狀，具有一第一端11、一第二端12及一第一空間13。薄膜過濾組件1的微孔的孔徑可為(但不限定)3~30微米(μm)，並可採用例如不鏽鋼等各種可應用在薄膜過濾的材料。
如圖3所示，將薄膜過濾組件1插入原水101後，薄膜過濾組件1可過濾原水而形成可穿過薄膜過濾組件的分離液及不可穿過薄膜過濾組件的污泥，使分離液進入薄膜過濾組件1的第一空間13內。
如圖1所示，薄膜過濾組件1的第一端11設有一封閉板14，藉以封閉薄膜過濾組件1的第一端11。薄膜過濾組件1的第二端12具有一第一開口15，可方便排出薄膜過濾組件1的第一空間13內的分離液。
反沖洗支撐管2具有第一端21及第二端22，主要用於連接第一噴水結構3及反沖洗泵4。反沖洗支撐管2的第一端可轉動的樞設於封閉板14上，可方便帶動第一噴水結構3轉動，使第一噴水結構3可以在薄膜過濾組件1的內部進行全面的反沖洗。
在封閉板14上可設有一第一支撐軸承16，藉以供樞設反沖洗支撐管2的第一端21。
如圖1~2所示，第一噴水結構3由一第一連通管31及一第一噴水管32所構成；第一連通管31連通反沖洗支撐管2及第一噴水管32，並使第一噴水管32設在靠近薄膜過濾組件1的位置；第一噴水管32的管壁上具有許多朝向薄膜過濾組件1 的第一噴水口321，可藉以從薄膜過濾組件1內部進行反沖洗。第一噴水管32可盡量靠近薄膜過濾組件1，藉以減少動力損失，進而增加反沖洗的功效。
反沖洗泵4具有一第一進水管41及一第一出水管42，第一出水管42連通反沖洗支撐管2以注入加壓水，使加壓水從第一噴水管32的第一噴水口321噴出。在利用第一噴水管32進行反沖洗時，只會影響薄膜過濾組件的一部分的過濾功能(如圖2所示)，因此可以達到同時且連續進行過濾及反沖洗的目的。
第一進水管41可連接一反沖洗水源(圖中未示)。此外，第一進水管41亦可直接連通薄膜過濾組件1的第一空間13；在此情況下，在薄膜過濾組件1的第一空間13內已經有足夠的分離液以後才開啟反沖洗泵4，可抽取分離液作為反沖洗用，藉以省去另外設置反沖洗水源的成本。
如圖2所示，第一噴水管32的第一噴水口321的噴水方向可以大致與薄膜過濾組件1的直徑方向平行，藉以高效的反沖洗薄膜過濾組件1。此外，在反沖洗支撐管2上可進一步設有至少一第二噴水結構5。第二噴水結構5由一第二連通管51及一第二噴水管52所構成；第二連通管51連通反沖洗支撐管2及第二噴水管52；第二噴水管52的管壁上具有若干第二噴水口521。第二噴水管52的第二噴水口521的噴水方向可以大致與薄膜過濾組件1的切線方向平行，藉以在噴水時帶動反沖洗支撐管2轉動，進而達到節省設置其他轉動反沖洗支撐管 的結構的成本。在反沖洗支撐管2上可設有至少一第一噴水結構3及至少一第二噴水結構5，例如設有六第一噴水結構3及二第二噴水結構5，藉以提昇反沖洗的效率。
如圖1所示，在設置第二噴水結構5以後，可帶動反沖洗支撐管2轉動，因此在反沖洗支撐管2的第二端22與反沖洗泵4的第一出水管42連接處可設有一可旋轉式防漏接頭23。
在第一噴水管32、第二噴水管52具有預定長度的情況下，第一噴水管32、第二噴水管52與反沖洗支撐管2之間可分別設有一支以上的支撐桿24，藉以增加強度。
圖4為本發明的第二實施例，其中揭示過濾結構100a、薄膜過濾組件1a、反沖洗支撐管2a、第一噴水結構3a、反沖洗泵4a應用於可沉水式過濾裝置200a的實施例。如圖4所示，在可沉水式過濾裝置200a中包含有前述的過濾結構100a，並進一步具有：一蓋封板61a，設於薄膜過濾組件1a的第一開口15a；以及一抽水泵62a，具有一第二進水管621a及一第二出水管622a；第二進水管621a連通薄膜過濾組件1a的第一空間13a；藉此結構，可達到同時且連續進行過濾及反沖洗的目的。
蓋封板61a設於薄膜過濾組件1a的第一開口15a，可防止進入薄膜過濾組件1a的第一空間13a內的分離液意外溢出。此外，在蓋封板61a上可設有一第二支撐軸承63a，藉以供樞設反沖洗支撐管2a的上段部位。
抽水泵62a具有一第二進水管621a及一第二出水 管622a；第二進水管621a連通薄膜過濾組件1a的第一空間13a，可方便抽水泵62a從薄膜過濾組件1a的第一空間13a內抽出分離液。
在第二實施例中，反沖洗泵4a及抽水泵62a均可採用沉水泵浦，藉以方便將整個可沉水式過濾裝置200a沉入原水中，例如沉入溪流等流水中；藉此結構，在例如溪水太濁的情況時，仍可方便取得分離液，藉以減輕後續處理裝置的負擔，並可省去處理不能穿過薄膜過濾組件1a的污泥的成本。
圖5~6為本發明的第三實施例，其中揭示過濾結構100b、薄膜過濾組件1b、反沖洗支撐管2b、第一噴水結構3b、反沖洗泵4b應用於立式過濾裝置300b的實施例。如圖5~6所示，在立式過濾裝置300b中包含有前述的過濾結構100b，並進一步具有：一立式儲存槽71b，立式儲存槽71b的內部設有一隔離板72b以形成一上部空間73b及一下部空間74b；隔離板72b上具有一第二開口721b；薄膜過濾組件1b設於隔離板72b底部，且薄膜過濾組件1b的第一開口15b連通隔離板72b的第二開口721b；及一原水供應結構75b，連通立式儲存槽71b的下部空間74b；以及一排水結構76b，連通立式儲存槽71b的上部空間73b；藉此結構，可達到同時且連續進行過濾及反沖洗的目的。
原水供應結構75b可向立式儲存槽71b的下部空間74b內注入原水。視使用情況的不同，可以例如設置加壓泵或利用高低差的方式(圖中未示)，使原水供應結構75b向立式儲存槽71b的下部空間74b內注入加壓原水，除了可提高原 水過濾的效率以外，還可產生使分離液流向立式儲存槽71b的上部空間73b的動力，進而方便從排水結構76b排出分離液；在此情況下，污泥則會逐漸堆積在立式儲存槽71b的下部空間74b內，並逐漸向下沈澱。在立式儲存槽71b的底部可設有一排污管77b，藉以方便排除污泥。
立式儲存槽71b可採用圓筒狀結構。另外，原水供應結構75b能以沿著立式儲存槽71b的切線方向的方式(如圖6所示)連通立式儲存槽71b的下部空間74b，並注入原水，藉以產生渦流沉砂的功效。此外，在隔離板72b的第二開口721b周圍還可設有一支撐座722b及一第二支撐軸承723b，藉以供樞設反沖洗支撐管2b的上段部位。
如圖5所示，由於將過濾結構100b設於立式儲存槽71b內，並使分離流入立式儲存槽71b的上部空間73b，因此反沖洗泵4b的第一進水管41b除了可連接一反沖洗水源(圖中未示)或連接薄膜過濾組件1b的第一空間13b(圖中未示)以外，亦可以直接連通立式儲存槽71b的上部空間73b，藉以省去另外設置反沖洗水源的成本。
圖7~8為本發明的第四實施例，其中揭示過濾結構100c、薄膜過濾組件1c、反沖洗支撐管2c、第一噴水結構3c、反沖洗泵4c應用於臥式過濾裝置400c的實施例。如圖7~8所示，在臥式過濾裝置400c中包含有前述的過濾結構100c，並進一步具有：一臥式儲存槽81c，臥式儲存槽81c的內部設有 一隔離板82c以形成一左側空間83c及一右側空間84c；隔離板82c上具有一第二開口821c；薄膜過濾組件1c設於隔離板82c的左側，且薄膜過濾組件1c的第一開口15c連通隔離板82c的第二開口821c；及一原水供應結構86c，連通臥式儲存槽81c的左側空間83c；以及一排水結構87c，連通臥式儲存槽81c的右側空間84c；藉此結構，可達到同時且連續進行過濾及反沖洗的目的。
原水供應結構86c可向臥式儲存槽81c的左側空間83c內注入原水。視使用情況的不同，可以例如設置加壓泵或利用高低差的方式(圖中未示)，使原水供應結構86c向臥式儲存槽81c的左側空間83c內注入加壓原水，除了可提高原水過濾的效率以外，還可產生使分離液流向臥式儲存槽81c的右側空間84c的動力，進而方便從排水結構87c排出分離液；在此情況下，污泥則會逐漸堆積在臥式儲存槽81c的左側空間83c內，並逐漸向下沈澱。在臥式儲存槽81c的底部可設有一集污管88c及一排污管89c，藉以方便排除污泥。集污管88c的管壁上具有許多開孔，可收集污泥，再由排污管89c排出污泥。
如圖7所示，反沖洗支撐管2c大概水平的設在臥式儲存槽81c內。另外，由於將過濾結構100c設於臥式儲存槽81c內，並使分離流入臥式儲存槽81c的右側空間84c，因此反沖洗泵4c的第一進水管41c除了可連接一反沖洗水源(圖中未示)或連接薄膜過濾組件1c的第一空間13c(圖中未示)以外，亦可以直接連通臥式儲存槽81c的右側空間84c，藉以省去另 外設置反沖洗水源的成本。
圖9為第一噴水管的變化實施例。第一噴水管32d的第一噴水口321d的噴水方向亦可以略為偏離薄膜過濾組件1d的直徑方向，藉以同時達到反沖洗薄膜過濾組件及轉動反沖洗支撐管2d的功效。
以上為本案所舉之實施例，僅為便於說明而設，當不能以此限制本案之意義，即大凡依所列申請專利範圍所為之各種變換設計，均應包含在本案之專利範圍中。
100:過濾結構
1:薄膜過濾組件
11:第一端
12:第二端
13:第一空間
14:封閉板
15:第一開口
16:第一支撐軸承
2:反沖洗支撐管
21:第一端
22:第二端
23:可旋轉式防漏接頭
24:支撐桿
3:第一噴水結構
31:第一連通管
32:第一噴水管
4:反沖洗泵
41:第一進水管
42:第一出水管

Claims (8)

  1. 一種過濾結構，包括：一薄膜過濾組件，具有許多微孔，呈管狀，具有一第一端、一第二端及一第一空間；該薄膜過濾組件的第一端設有一封閉板；該薄膜過濾組件的第二端具有一第一開口；及一反沖洗支撐管，具有第一端及第二端，該反沖洗支撐管的第一端可轉動的樞設於該封閉板上；及至少一第一噴水結構，由一第一連通管及一第一噴水管所構成；該第一連通管連通該反沖洗支撐管及該第一噴水管，並使該第一噴水管設在靠近薄膜過濾組件處；該第一噴水管的管壁上具有許多朝向該薄膜過濾組件的第一噴水口；以及一反沖洗泵，具有一第一進水管及一第一出水管，該第一出水管連通該反沖洗支撐管以注入加壓水，使加壓水從該第一噴水管的第一噴水口噴出；該過濾結構設有至少一第二噴水結構；第二噴水結構由一第二連通管及一第二噴水管所構成；該第二連通管連通該反沖洗支撐管及該第二噴水管；該第二噴水管的管壁上具有若干大致朝向該薄膜過濾組件的切線方向的第二噴水口；該噴水管的第二噴水口噴水時可帶動該反沖洗支撐管轉動。
  2. 如請求項1之過濾結構，其中該反沖洗泵的第一進水管連通該薄膜過濾組件的第一空間。
  3. 一種可沉水式過濾裝置，其中包含如請求項1~2中任何一項所述之過濾結構，其特徵在於具有：一蓋封板，設於該薄膜過濾組件的第一開口；以及一抽水泵，具有一第二進水管及一第二出水管；該第二進水管連通該薄膜過濾組件的第一空間。
  4. 如請求項3之可沉水式過濾裝置，其中該反沖洗泵及該抽水泵採用沉水泵浦。
  5. 一種立式過濾裝置，其中包含如請求項1~2中任何一項所述之過濾結構，其特徵在於具有：一立式儲存槽，該立式儲存槽的內部設有一隔離板以形成一上部空間及一下部空間；該隔離板上具有一第二開口；該薄膜過濾組件設於該隔離板底部，且該薄膜過濾組件的第一開口連通該隔離板的第二開口；及一原水供應結構，連通該立式儲存槽的下部空間；以及一排水結構，連通該立式儲存槽的上部空間。
  6. 如請求項5之立式過濾裝置，其中該立式儲存槽採用圓筒狀結構；該原水供應結構連通該立式儲存槽的下部空間的上段位置，並沿著該立式儲存槽的切線方向注入原水。
  7. 一種臥式過濾裝置，其中包含如請求項1~2中任何一項所述之過濾結構，其特徵在於具有：一臥式儲存槽，該臥儲存槽的內部設有一隔離板以形成一左側空間及一右側空間；該隔離板上具有一第二開口；該薄膜過濾組件設於該隔離板的左側，且該薄膜過濾組件的第一開口連通該隔離板的第二開口；及一原水供應結構，連通該臥式儲存槽的左側空間；以及一排水結構，連通該臥式儲存槽的右側空間。
  8. 如請求項7之臥式過濾裝置，其中該臥式儲存槽的左側空間的底部設有一集污管及一排污管。
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US4842744A (en) * 1987-05-14 1989-06-27 Horst Schade Method for continuous filteration of fluids
CN208641942U (zh) * 2018-06-14 2019-03-26 深圳市福尔沃机电设备有限公司 反冲式自清洗过滤器
CN209645992U (zh) * 2018-12-21 2019-11-19 陈红 一种便于拆装的反冲洗过滤器

Patent Citations (3)

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