过滤系统和过滤方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及过滤系统和过滤方法，尤其涉及一种能使能耗最小化的过滤系统和过滤方法。
【背景技术】
[0002]用于水处理的分离方法包括使用滤膜的方法，使用加热或相变的方法，等等。
[0003]使用滤膜的分离方法相比使用加热或相变的方法具有诸多优点。优点之一是水处理的高可靠性，因为通过调节滤膜孔的大小可容易和稳定地获得所期望纯度的水。此外，由于使用滤膜的分离方法不需要加热过程，所以该方法可与微生物一起使用，微生物对分离过程是有益的而加热可能对所述微生物产生不利影响。
[0004]使用滤膜的分离方法之一是利用中空纤维膜。典型地，中空纤维膜组件已被广泛用于微滤和/或超滤领域以获得无菌水、饮用水、超纯水，等等。近来，中空纤维膜组件的应用延伸到废水处理、化粪池固-液分离、工业废水悬浮固体(SS)去除、河流过滤、工业水过滤、游泳池水过滤等领域。
[0005]根据其操作方式，使用中空纤维膜的过滤系统可被分为浸没式过滤系统和加压式过滤系统。
[0006]图1示意性地示出了现有技术的浸没式过滤系统。
[0007]如图1所示，现有技术的浸没式过滤系统包括处理罐10。典型地，处理罐10设于地面以下且属于敞开型罐，其内部通过罐的上部暴露于外部环境。
[0008]过滤装置20设于处理罐中。过滤装置20包括多个中空纤维膜。
[0009]待处理的给水通过第一泵Pl从给水罐30供至处理罐10。过滤装置20完全浸没在从给水罐30供来的给水中，然后第二泵P2向过滤装置20提供负压。
[0010]更具体地说，当由泵P2向过滤装置的中空纤维膜的腔施加负压时，过滤装置的中空纤维膜的腔变为真空状态，仅使除了杂质的纯水(下文中称为“渗透液”)流经中空纤维膜并进入其腔。然后，由于第二泵P2持续提供的负压，流入中空纤维膜的腔内的渗透液流入渗透液罐40。
[0011]然而，根据现有技术的浸没式过滤系统，第二泵P2使中空纤维膜的腔变为真空状态及使流入腔的渗透液流入渗透液罐40所消耗的能量是巨大的。
[0012]因此，强烈需要找到一种降低浸没式过滤系统能耗的方法。
【发明内容】
[0013]技术问题
[0014]因此，本发明旨在提供一种能防止现有技术中这些局限或缺陷的过滤系统和方法。
[0015]一方面，本发明提供一种能使能耗最小化的过滤系统。
[0016]另一方面，本发明提供一种能使能耗最小化的过滤方法。
[0017]本发明的其他方面和特征将部分地在后续说明中进行详细阐述，部分地在后续的验证的基础上对本领域的技术人员将是显而易见的，或可通过本发明的实施中获知。本发明的目的和其他优点可由书面的说明书和权利要求书具体指出的结构实现和达到。
[0018]技术方案
[0019]根据本发明的一方面，提供一种过滤系统，所述过滤系统包括:处理罐；用于供应待处理给水至处理罐的第一泵；位于处理罐内的过滤装置；和第二泵，其用于向所述过滤装置提供负压，以便所述过滤装置可处理给水而生成渗透液，其中，所述处理罐是可密封式的，以便所述处理罐充满给水后能够由所述第一泵对处理罐中的给水加压。
[0020]根据本发明的另一方面，提供一种过滤方法，所述过滤方法包括:在处理罐内设置过滤装置；供应待处理给水至所述处理罐；对所述处理罐中的所述给水加压；和向所述过滤装置提供负压。
[0021]可理解的是，本发明上面的概述和下面的详述均是示范性和解释性的，旨在对所要求保护的本发明做进一步说明。
[0022]有益效果
[0023]根据本发明的过滤系统和过滤方法，过滤操作所需要的能量可被最小化，这样，可降低运行成本、保护环境。
[0024]本发明的其他优点将在下面结合相关技术特征进行详细描述。
【附图说明】
[0025]附图用于提供对本发明的进一步理解，并被并入作为本申请的一部分，示出本发明的实施例并与文字描述一起用于解释本发明的原理。在图中:
[0026]图1示意性示出了现有技术的过滤系统；
[0027]图2示意性示出了根据本发明一个实施例的过滤系统；
[0028]图3是根据本发明一个实施例的中空纤维膜组件的立体图；
[0029]图4是根据本发明一个实施例的过滤装置的立体图；
[0030]图5示意性示出了图4中过滤装置设置在处理罐中的方法；
[0031]图6是根据本发明另一个实施例的过滤装置的立体图；
[0032]图7示意性示出了图6中过滤装置设置在处理罐中的方法；
[0033]图8是根据本发明又一个实施例的过滤装置的立体图；
[0034]图9示意性示出了图8中过滤装置设置在处理罐中的方法；和
[0035]图10示意性示出了根据本发明又一实施例的过滤系统。
【具体实施方式】
[0036]下文中，将参考附图详细描述根据本发明实施例的过滤系统和过滤方法。
[0037]图2示意性示出了根据本发明一个实施例的过滤系统。
[0038]如图2所示，本发明的过滤系统包括:处理罐100，处于处理罐100中的过滤装置200，容纳待供给处理罐100的给水的给水罐300，用于存储由过滤装置200生成的渗透液的渗透液罐400，用于将给水罐300中的给水供应至处理罐100的第一泵P1，和用于向过滤装置200提供负压的第二泵P2。第二泵P2向过滤装置200提供负压，以便过滤装置200可对给水进行处理而生成渗透液，并使得这样生成的渗透液继续流入渗透液罐400。
[0039]发明人注意到下面的事实:在现有技术中，由供应待处理给水至处理罐的泵所消耗的能量对实际过滤过程未作任何贡献，发明人研宄而发现了利用所述泵消耗的能量来用于实际过滤过程的方法，并最终实现了本发明。
[0040]根据本发明，处理罐100是可密封式的，以便在处理罐100充满给水后，处理罐100
中的给水能够由第一泵Pl加压。
[0041]此处使用的术语“可密封式的处理罐”定义了一种处理罐，此种处理罐能够防止通过给水入口流入其中的给水从中流出，而仅允许以所述给水产生的渗透液排出。
[0042]本发明的“可密封式的处理罐”不必总保持密封，本发明的“可密封式的处理罐”包括能够选择地或暂时地敞开的处理罐。例如，当过滤过程未执行时，为在处理罐100内设置过滤装置200，处理罐100的特定部分可为敞开的，以及由于特定原因(如，为清洗过滤装置200)，排泄阀V可被打开以排出给水和/或沉淀物。
[0043]由于本发明的处理罐100是可密封式的，在处理罐100充满给水后，可通过借助第一泵Pl连续地将进一步的给水供应至处理罐100而对处理罐100内的给水加压。给水的升高压力可启动过滤过程或可用于过滤过程。因此，过滤装置200可用提供给其的相对低的负压生成渗透液，这样，由第二泵P2消耗的能量可被降低。
[0044]下文中，将参考图3和图4更详细地描述本发明的过滤装置200。
[0045]本发明的过滤装置200包括多个中空纤维膜组件220。如图3所示，根据本发明一个实施例的中空纤维膜组件220包括具有第一收集空间的第一集管221，具有第二收集空间的第二集管222，和位于第一与第二集管221、222之间的中空纤维膜223。
[0046]能够用于制造中空纤维膜223的聚合物树脂包括聚砜树脂、聚醚砜树脂、磺化聚砜树脂、聚偏氟乙烯(PVDF)树脂、聚丙烯腈(PAN)树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。
[0047]中空纤维膜223可为单层膜或复合膜。如果中空纤维膜223是复合膜，它可包括管状编织物层和覆盖于其上的聚合物薄膜。管状编织物层可由聚酯或尼龙制成。
[0048]中空纤维膜223的一端通过第一固定层(未示出)固定至第一集管221，其另一端通过第二固定层222b固定至第二集管222。
[0049]中空纤维膜223的腔与第一和第二集管221、222的第一和第二收集空间流体连通。这样，当提供负压给中空纤维膜223的腔时，渗透液流经中空纤维膜223，通过所述腔进入第一和第二集管221、222的第一和第二收集空间，然后通过第一和第二出口端221a、222a排出。
[0050]图4是根据本发明一个实施例的过滤装置200的立体图。
[0051]如图4所示，本发明的过滤装置200包括框架结构210和安装在框架结构210中的至少一个中空纤维膜组件220。
[0052]框架结构210包括与第一收集空间流体连通的第一渗透管211和与第二收集空间流体连通的第二渗透管212。更具体地说，中空纤维膜组件220的第一和第二集管221、222的第一和第二出口端221a、222a分别插入第一和第二渗透管211、212的孔(未图示)中。
[0053]框架结构210还包括第一和第二横杆213、214，第一和第二出口端221a、222a的与第一和第二集管221、222的末端分别连接至第一和第二横杆213、214。
[0054]第一和第二渗透管211、212与第一和第二横杆213、214分别由三根竖杆215和一根竖管216支撑。第一和第二渗透管211、212通过竖管216彼此流体连通。
[0055]第二泵P2分别通过第一和第二渗透管211、212向中空纤维膜组件220的第一和第二收集空间提供负压。
[0056]过滤过程通过处理罐100中由第一泵Pl升高的给水压力和由第二泵P2向中空纤维膜223的腔提供的负压进行。当执行过滤过程时，流经中空纤维膜223的渗透液流入第一和第二集管221、222的第一和第二收集空间。
[0057]根据本发明的一个实施例，流入第一收集空间的渗透液直接继续流入第一渗透管211，流入第二收集空间的渗透液在顺次地流经第二渗透管212和竖管216后也直接继续流入第一渗透管211。流入第一渗透管211的渗透液通过出口端211a排出过滤装置200。
[0058]可选地，流入第一和第二收集空间的渗透液在通过第一和第二渗透管211、212继续流入竖管216之后可分别通过竖管216的出口端(未示出)排出过滤装置200。在本例中，竖管216的出口端可从平行于第一和第二渗透管211、212的竖管216突出，使得其能够连接至处理罐2的出口管。
[0059]本发明的过滤装置200可进一步包括设于中空纤维膜组件220下方的曝气单元(未示出)。从曝气单元喷出