过滤器恢复系统及其使用方法

专利名称：过滤器恢复系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及过滤器领域，并且具体地涉及中空纤维过滤器或毛细过滤器。
背景技术：
用于良好地过滤诸如水的液体的一串毛细过滤器通常由具有可渗透 膜壁的中空管形成。毛细过滤器用于浸没在将被过滤的液体中。液体通常 在"跨膜压力"下从毛细过滤器的外部穿过膜壁流到毛细过滤器内部的中 空通道中。液体中的颗粒不能渗透膜壁，并作为残留物留在毛细管外部。 因此，通过渗透作用过滤的液体在毛细过滤器的中空通道内流到收集点。
随着时间的逝去，残留物最后堆积在毛细过滤器的外表面上，从而堵 塞膜壁并损害膜的性能。解决堵塞的毛细过滤器的问题的一个方法是重新 替换所述毛细过滤器。然而，这是不经济的。
另一个解决方法是通过使液体流动反冲到毛细过滤器的中空部内，穿 过膜壁并从毛细管出来而使毛细过滤器复原或恢复。反冲液体流移去毛细 过滤器的表面上的残留物，并因此恢复毛细过滤器的效率。
然而，反冲没有移除所有的残留物。有时候，残留物的顽固污点不管 反冲而保留在毛细过滤器上，继续损害毛细过滤器的性能。
因此，理想的是提供一种可以更有效地复原或恢复毛细过滤器的性能 的装置或方法。

发明内容
在第一方面中，本发明提供一种移去液体槽内的至少一个表面上堆积 的颗粒的方法，所述方法包括以下步骤将气体引入到槽内，使得液体被 气体搅拌，因而清除表面上的颗粒，并移去所述颗粒。
因此，本发明提供的优点在于有效地恢复毛细过滤器，为化学清洗提供了改进的被过滤的液体的量并减少了时间。这产生了每单元液体的处理 成本更低的结果。
在第二发面中，本发明提供一种过滤器设备，所述过滤器设备包括 用于包含液体的槽；气体引入组件，所述气体引入组件用于将气体引入到 槽内，从而搅拌槽内的液体；藉此被搅拌的液体清除堆积在槽的至少一个 表面上的颗粒，以便移去所述颗粒。


相对于图解示出本发明的可能布置的附图，将便于进一步说明本发 明。本发明的其它布置是可以的，并因此附图的特殊性将不被理解为取代 本发明的前述说明书的普遍性。
图l是根据本发明的一种实施例的第一槽的横截面正视图； 图2是图1的槽的基部的等距视图2a是通过在图1的实施例中使用的毛细过滤器的膜的液体流动在过
滤期间的示意图2b是穿过在图l的实施例中使用的毛细过滤器的膜的反流的示意 图，所述反流是反冲液体；
图3是根据本发明的实施例的示意图；以及
图4是根据本发明的又一实施例的过程的示意图。
具体实施例方式
图l示出包括细长槽l的本发明的实施例，槽1含有多个毛细过滤器2， 所述多个毛细过滤器中的每一个都被弯曲成倒U形形状。但UU形毛细过滤器 2的两端嵌入到槽1的基部5中。因此，当槽l填充有将被过滤的液体时，液 体不能通过毛细过滤器2的开口端渗漏到毛细过滤器2内的中空通道中。液 体只可以通过渗透穿过毛细过滤器2的膜壁进入到毛细过滤器2中，同时残 留物堆积在细长槽内的毛细过滤器的外表面上。U形布置为毛细过滤器内 移去的残留物留出自由通路，以使毛细过滤器内移去的残留物通过出口端 口 (3)退出细长槽。
图2是图1的一串毛细过滤器的特写视图，其中更清楚地示出毛细过滤器2的两端插入到槽1的基部5中。基部5具有用于容纳毛细过滤器2的端部
的多个孔，使得渗透到毛细过滤器2中的液体沿毛细过滤器2内的通道流 动，并通过基部5中的孔被释放通过槽1的底部开口4。
因此，在过滤操作期间，液体通过槽的顶部开口3 (在与示出为远离 顶部开口指向的箭头相反的方向上)泵送到槽1内。泵送使槽内的液体受 压，从而渗透到毛细过滤器2中。因此被过滤的液体由毛细过滤器2引向槽 l的基部5，并被引出通过槽1的底部开口4 (在与示出指向到底部开口4的
箭头相反的流动方向上)。
图2a中的箭头示出上述渗透的液体流动通过一串毛细过滤器2的膜 壁22并进入到毛细过滤器2内的中空通道21中。
由液体携带到槽l内的不想要的颗粒不能够渗透膜并因而留在毛细过 滤器2的外部的槽1内。最终，这些颗粒中的一些由于液体的流动而进入到 毛细过滤器2中而沉积并堵塞到毛细过滤器2的外表面上。
图l的槽l还包括用于将气体引入到槽l内的装置。在该实施例中，用 于引入气体的装置以杆件6的形式形成，所述杆件竖立在槽l的径向中心。 杆件6的顶端部延伸到槽的顶部7，并被连接到外部气体源(未显示)。杆 件6沿其长度具有多个孔或穿孔，使得可以通过杆件6的顶部引入气体，由 标记为8的箭头所示，并通过穿孔ll将所述气体释放到槽l中。在图1中， 穿孔11被示出定位在杆件6的下半部处。然而，在其它可能的实施例中， 可以沿杆件6的整个长度定位穿孔。在又一实施例中，仅一个或少数穿孔 或者其它类型的开口可以设置在'杆件6的基部处。
可选地，优选但不是必须地，可以使用诸如阀、龙头的将气体引入到 槽内的其它适当的装置或本领域己知的其它方法，以便将气体广泛地分布 在整个槽l。气体的实例是空气或氧气。
当毛细过滤器2如此使用使得可能已经堆积在毛细过滤器2的外表面
上的颗粒损害过滤操作的效率时，施加复原过程以移去颗粒。
槽l保持用于复原过程的一定量的液体，并且如被标记为8的箭头所示 将气体引入到杆件6中，所述气体通过杆件6上的穿孔被释放到液体中。气 体在液体中形成使液体上升并搅拌液体的气泡，这清除覆盖毛细过滤器2 的表面的颗粒，以机械地松散并移去堆积在毛细过滤器2上的颗粒。机械搅拌还提高液体中的颗粒的分散和悬浮。
当将反冲液体施加到毛细过滤器2同时引入气体之后，气体在预定周 期内在槽l内形成气泡，以进一步移去毛细过滤器2的外表面上堆积的颗 粒。
反冲液体在压力下被泵送到底部开口4(在底部开口4附近所示的箭头 的方向上)，从而通过基部5流到位于基部5内的毛细过滤器2的端部中。然 后，反冲液体在每一个毛细过滤器2的中空通道内流动，最终，通过毛细 过滤器2的膜壁渗透到槽1中，从而流到毛细过滤器2的外面。
图2b的箭头图示反冲液体从中空通道21内流动，通过膜壁22并流出到 毛细过滤器2的外面。
当反冲液体在槽l内堆积时，液体的水平面上升并且到达顶部开口3， 这用于在上述过滤操作中引入液体。在由远离开口3指向的箭头所示的方 向上通过顶部开口3释放液体的最终溢流。可选地，代替顶部开口3，可以 通过专门排放反冲液体的槽l的另一开口 (未显示)释放反冲液体的溢流。
任选地，反冲液体可以是与被过滤的液体相同类型的液体，或者可以 是另一类型的液体，只要所述液体适于从毛细过滤器2移去残留物。例如， 可以使用氯水，所述氯水在一些残留物上提供氧化作用。
因此，当气泡通过关于多个毛细过滤器2的表面搅拌液体而移去毛细 过滤器2上的颗粒时，反冲液体在毛细过滤器2的外面通过液体穿过膜壁的 "进出"流动而移除颗粒。
除了移去毛细过滤器2的表面上的顽固堆积的颗粒之外，同时发生的
气体搅拌和反冲还提高了颗粒在液体中的分散和悬浮，因此提高了通过反 冲液体运输颗粒以在顶部开口3处排出。
优选地，将气体引入到液体中，从而使液体绕毛细过滤器2旋转，如 图1中标记为10的虚线所示。
更优选地，气泡产生液体向上的螺旋形或螺线形运动，从而进一步增 加液体与堆积在毛细过滤器2上的颗粒之间的接触。这可以进一步提高颗 粒的移去、分散和运输。
由气体提供的理想搅拌的效能和方式，如液体运动的所述的螺旋形流 动或甚至其它图案取决于诸如杆件6的设计、穿孔的尺寸和类型、气体引入槽l内的速率和压力、槽l的尺寸等的参数，所有这些参数对于涉及本发 明的公开的本领域的技术人员来说是清楚的，并且无需在此进行讨论。也 就是说，对于所述气体可以提供的"冲击载荷"、有利的振动效果和技术
人员所清楚的其它有利的效果来说，可以尤其有利地以脉动(pulsating)
的方式引入气体。因此，在反冲流动之前和期间执行空气冲刷。通过端口
(8)注入空气，以提供对细长槽内的毛细过滤器的冲刷作用，从而移去 在细长槽内的所有堆积的残留物。 一种这样的方法包括O. 5-2. 0秒和 2. 0-5. 0秒的打开和关闭循环，从而增加移去细长槽内的残留物的效率。
图3示出与图1的实施例相结合的过滤系统，其中点划线表示在过滤处 理期间液体的流动，而虚线表示在反冲处理期间液体的流动。实线表示所 示系统的实际管路。
所述系统具有过滤处理流动路径，所述过滤处理流动路径包括过滤泵 31、通向槽1的顶部开口3的上游过滤管31、连接到槽1的底部开口4用于将 过滤器液体引导至收集点(未显示)的下游过滤管34。沿下游过滤管34装 配下游过滤阀33以打开和关闭下游过滤管34。产物流量计也装配到下游过 滤管34以监测过滤液体的量。
所述系统还具有反冲处理流动路径，所述反冲处理流动路径包括反冲 泵35和下游反冲管37，所述反冲泵被连接成将反冲液体供应给槽l的底部 开口，所述反冲管用于引导携带走被移去颗粒以便处理的反冲液体。下游 反冲阀36装配到下游反冲管37 。
在过滤处理期间，过滤泵31工作并且下游过滤阀33打开，同时停止反 冲泵34并关闭下游反冲阀36。
相反，当不操作过滤处理而在反冲处理期间时，停止过滤泵33并关闭 下游过滤阀33，同时反冲泵34工作并打开下游反冲阀36。
因此，在由点划线图示的过滤处理期间，过滤泵31通过上游过滤管32 将将被过滤的液体泵送到槽l。由过滤泵31施加的向前的压力最终使压力 在槽1内增加，所述压力使槽1内的液体受压以渗透到毛细过滤器2中和渗 透通过底部开口4。下游过滤管34内的下游过滤阀33打开以允许被过滤的 液体被引导到收集点(未示出)。
当过滤处理完成并且需要毛细过滤器的复原时，停止由点划线所示的过滤液体的流动。然后通过杆件6将气体的供应引入到剩余在槽1内的液体
以产生搅拌气泡，如前面所提及的。
在施加前面提及的反冲处理之前气体在预定周期内被供应，使得液体 在槽l内的搅拌可以提前松散和/或悬浮一些颗粒，这可以出于成本考虑节 省一些反冲液体和能量，并增加回收率(供给体积的生成百分比)。
随后，当施加如图3中的虚线所示的反冲处理时，过滤泵31停止工作
以防止液体在上游过滤管32中流动。下游过滤阀33也被关闭。反冲泵34然 后将反冲液体的供应泵送到槽的底部开口4。反冲液体因而流动通过槽l的 基部5内的孔，进入到毛细过滤器2中的中空通道内，并渗透通过毛细过滤 器2的膜壁进入到槽1内，从而流出毛细过滤器2。
当使槽1内的反冲液体的水平面上升导致达到顶部开口3时，通过顶部 开口3释放反冲液体的溢流。下游反冲阀36打开以允许反冲液体流动通过 下游反冲管37，运送从毛细过滤器2移去的颗粒以便处理。
虽然图3中图示的实施例作为较大过滤系统的一部分，但是还可以的 是本实施例是排成一列的毛细过滤器复原设备。即，毛细过滤器可以从较 大的过滤器系统移除，并放置在仅用于复原或恢复毛细过滤器的更小、或 可运送的独立型设备中。
在又一实施例中，图4提供了本发明的可选布置，其中下游过滤管34 还包括在下游过滤阀33与产物流量计38中间的过滤泵31。在图4中所示的 实施例还示出反冲处理流动路径，所述反冲处理流动路径具有替换图3的 反冲处理流动路径上示出的单向阀的传统的阀33。此毛细过滤器设计因此 可得到两种类型的结构，即侧流型(图3)和浸没型(图4)。
权利要求
1.一种移去液体槽内至少一个表面上堆积的颗粒的方法，所述方法包括以下步骤a)将气体引入到所述槽内，使得所述液体被所述气体搅拌，从而清除所述表面上的所述颗粒，并移去所述颗粒。
2. 根据权利要求l所述的移去液体槽内至少一个表面上堆积的颗粒的方法，其中所述颗粒堆积在过滤器的表面上。
3. 根据权利要求2所述的移去液体槽内至少一个表面上堆积的颗粒的 方法，其中所述过滤器是毛细过滤器。
4. 根据权利要求3所述的移去液体槽内至少一个表面上堆积的颗粒的方法，还包括以下步骤b) 从所述毛细过滤器内部反冲液体并穿过所述毛细过滤器的膜，使 得在所述毛细过滤器上的残留物被移去；以及c) 通过所述槽内的开口从所述槽排出液体。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中步骤a)、 b)和c)同时执行。
6. 根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其中所述气体使所述液体 绕所述过滤器回旋。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中所述液体在所述槽内向上盘旋以 在所述步骤c)中被排出。
8. 根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述引入所述气体的 步骤包括使所述气体脉动的步骤。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中所述脉动步骤包括打开和关闭地 循环气体。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中在所述循环步骤中的每一个循 环的计时是在打开0.5-2.0秒和关闭2-5秒的范围内。
11. 一种过滤器设备，包括 用于包含液体的槽；气体引入组件，所述气体引入组件用于将气体引入到所述槽内，从而 搅拌所述槽内的所述液体；藉此所述被搅拌的液体清除堆积在所述槽的至少一个表面上的颗粒，以便 移去所述颗粒。
12. 根据权利要求ll所述过滤器设备，其中所述槽容纳过滤器；并且 所述至少一个表面是所述过滤器的表面。
13. 根据权利要求12所述的过滤器设备，其中所述过滤器是毛细过滤器。
14. 根据权利要求11-13中任一项所述的过滤器设备，其中所述气体引入装置是所述槽内的杆件。
15. 根据权利要求14所述的过滤器设备，其中所述杆件竖立在所述槽 的轴向中心。
16. 根据权利要求14所述的过滤器设备，其中所述杆件具有用于使所 述气体通过进入所述槽内的一个或多个穿孔；所述穿孔位于所述杆件的一 半长度处。
17. 根据权利要求14所述过滤器设备，其中所述杆件的一半比所述杆 件的另一半更靠近所述槽的底部。
18. 根据权利要求11-17中任一项所述的过滤器设备，进一步包括 反冲装置，所述反冲装置用于将反冲液体引入到所述槽内；藉此堆积在所述槽内的至少一个表面上的颗粒被进一步移去。
19. 根据权利要求11-18中任一项所述的过滤器设备，其中所述反冲 液体从所述毛细过滤器的内侧被引入，通过所述毛细过滤器的膜壁并进入 到所述槽中。
20. 根据权利要求11-19中任一项所述的过滤器设备，所述过滤器设 备能够在引入所述反冲液体的同时引入所述气体。
21. 根据权利要求ll-20中任一项所述的过滤器设备，其中所述气体 组件装置适于以脉动的方式引入所述气体。
全文摘要
本发明公开了一种利用液体关于毛细过滤器(2)的表面进行的气体搅拌和反冲毛细过滤器(2)而复原毛细过滤器(2)的设备和方法。气体搅拌使过滤器(2)的表面上的残留物松散，而反冲进一步使残留物在从里向外的方向上松散通过毛细过滤器(2)的壁。液体的搅拌有助于从毛细过滤管(2)释放的残留物的分散、悬浮和输送。
文档编号B01D29/66GK101553296SQ200780040179
公开日2009年10月7日 申请日期2007年8月15日 优先权日2006年9月8日
发明者韩琦元 申请人:超绿有限公司