CN104870078A - 过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种过滤装置，所述过滤装置能在曝气清洗过程中使得过滤膜组件在框架结构内的相对振动最小化，从而防止过滤膜组件由于相对振动而导致的损坏且防止过滤膜组件从框架结构分离。所述过滤装置包括具有横杆的框架结构和安装在框架结构内的过滤膜组件。所述横杆包括插入所述过滤膜组件的集管的容器中的第一肋。所述过滤装置还包括止挡件，所述止挡件固定到第一肋的穿过所述容器通孔的末端，以防止所述过滤膜组件从所述框架结构分离。

Description

过滤装置

技术领域

本发明涉及一种过滤装置，所述过滤装置包括框架结构和安装于其内的过滤膜组件，尤其涉及一种能在曝气清洗过程中最小化框架结构内的过滤膜组件的相对振动的过滤装置，从而防止过滤膜组件由于相对振动而导致的损坏以及防止过滤膜组件从框架结构分离。

背景技术

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。

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，微生物对分离过程有益，而加热可能对所述微生物产生不利影响。

使用滤膜的分离方法之一是使用包括一束中空纤维膜的中空纤维膜组件的方法。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。

当通过过滤膜组件执行水处理工艺时，存在于给水中的杂质会引起污塞问题，即，污染滤膜，这会降低滤膜的过滤效率。由于各种形式的污染物以各种方式致使膜污染，需要通过各种手段清洗被污染的滤膜。根据清洗的目的，被污染滤膜的清洗可分为维护性清洗和恢复性清洗。

当由于长时间执行水处理时污染物积累导致膜的渗透性能严重恶化时，恢复性清洗是一种进行相对较长时间的清洗。恢复性清洗的主要目的是恢复滤膜的渗透性能。

另一方面，维护性清洗是在过滤过程中或过滤过程相对短时间停止时进行的清洗。维护性清洗的主要目的是将滤膜的渗透性能维持在一个好的状态。维护性清洗主要通过物理清洗进行。物理清洗可分为逆流清洗和曝气清洗。

逆流清洗是以下述方式进行的清洗：在暂时停止水处理时通过使空气或水逆向流经滤膜，从而去除附着于膜表面的杂质。另一方面，关于曝气清洗，空气从曝气管喷出以在给水(盛于水处理罐或容器内)中产生向上移动的气泡。不仅通过上升的气泡本身，而且通过由上升的气泡产生的给水的向上流动或循环来去除附着于滤膜表面的杂质。

浸没式过滤装置浸没在待处理给水中执行过滤工艺，其通常包括框架结构和安装在其内的过滤膜组件。曝气清洗过程中，由于空气从曝气管中强劲地喷出，如果过滤膜组件松散地连接到框架结构，过滤膜组件会在框架结构中遭受剧烈的相对振动。

结果，过滤膜组件与框架结构相撞时被损坏，这导致严重的问题：由于过滤膜组件的更换周期缩短且更换成本上升。

更严重的是，如果过滤膜组件在框架结构中的相对振动持续而致使它们之间的连接变得更松散或使过滤膜组件本身损坏，过滤膜组件将从框架结构分离，且未处理的给水将流入已处理水储罐。

一种浸没式过滤装置在公开日为2009年5月7日、公开号为10-2009-0043638的韩国公开专利文献(下文中称为“现有技术”)中公开。

现有技术的过滤装置包括具有长方体整体形状的框架结构和安装在其中的中空纤维膜组件。所述框架结构包括四个竖直构件和四根分别由竖直构件支撑的横杆，中空纤维膜组件包括两根集管及位于两根集管之间的中空纤维膜。

根据现有技术，中空纤维膜组件的集管上形成有连接环，弹性连接件与框架结构的前横杆连接。弹性连接件包括一对弹性翼和形成于弹性翼外侧的突起。

当中空纤维膜组件装入框架结构时，上述这对弹性翼穿过集管的连接环的孔。当分别形成于弹性翼外侧的突起穿过连接环的孔时，该对弹性翼变弯，于是彼此更加接近。这样，在弹性连接件的突起刚好穿过连接环的孔之后，弹力使该对弹性翼回到原位。一旦完成中空纤维膜组件在框架结构内的装入，所述突起防止弹性连接件从连接环的孔中脱出。

然而，根据上述结构，该对插入集管的连接环的连接翼必须有弹性，因此，在框架结构内的中空纤维膜组件的相对振动不能被完全阻止。而且，由于框架结构和中空纤维膜组件的连接状态仅取决于小的突起，所以下述风险很高：由于中空纤维膜组件的相对振动导致突起损坏，从而致使中空纤维膜组件从框架结构分离。

发明内容

技术问题

因此，本发明旨在提供一种能克服现有技术中这些局限或缺陷的过滤装置。

本发明的一个方面在于提供一种过滤装置，所述过滤装置能在曝气清洗过程中最小化框架结构内的过滤膜组件的相对振动的，从而防止过滤膜组件由于相对振动而导致的损坏和从框架结构分离。

另一方面和本发明的特征部分将部分地在后续说明部分进行详细阐述，且对本领域的技术人员将部分地通过后续的验证变得是显而易见的，或可从本发明的实施中获知。

技术方案

根据本发明的一方面，提供一种过滤装置，所述过滤装置包括：框架结构和安装在框架结构中的过滤膜组件，所述框架结构包括横杆，所述过滤膜组件包括：具有收集空间的集管；及与集管的收集空间流体连通的滤膜，所述过滤膜组件以集管纵向垂直于横杆纵向的方式插入所述框架结构，所述横杆包括平行于集管纵向突出的第一肋，所述集管包括具有所述第一肋所插入通孔的容器，且所述过滤装置还包括止挡件，所述止挡件固定到第一肋的穿过所述通孔的末端，以防止所述过滤膜组件从所述框架结构分离。

所述止挡件可包括插入所述容器通孔的第二肋。

第一肋的穿过所述通孔的末端可设置第一孔，所述止挡件具有对应于所述第一孔的第二孔，所述第一肋和止挡件可用螺栓和螺母固定在一起，所述螺栓穿过所述第一孔和第二孔并旋入所述螺母。

所述横杆可包括多个第一肋，所述过滤装置可包括多个过滤膜组件，各过滤膜组件可包括容器，各所述第一肋可分别插入所述各容器的通孔，所述止挡件可固定到至少两个所述第一肋上。

所述止挡件可包括多个第二肋，各所述第二肋可分别插入所述各容器的通孔。

所述横杆可进一步包括位于所述第一肋之间的第一突起，所述止挡件可进一步包括位于所述第二肋之间的第二突起。

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。

有益效果

根据本发明，在曝气清洗过程中，所述框架结构内的所述过滤膜组件的相对振动可被最小化。相应地，可防止过滤膜组件由于相对振动而导致的损坏和防止过滤膜组件从框架结构分离。

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

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：

图1是原理性示出根据本发明的一个实施例的过滤装置的立体图；

图2示出根据本发明的一个实施例的过滤膜组件连接到所述框架结构横杆的方法；和

图3是原理性示出彼此连接的过滤膜组件集管和框架结构横杆的正视图。

具体实施方式

本发明所述的过滤装置包括框架结构和其内的过滤膜组件。所述过滤膜组件包括具有收集空间的集管及与所述收集空间流体连通的滤膜。虽然所述滤膜可为中空纤维膜或素膜(plain membrane)，但本发明不限于此。

仅为说明方便，参考附图，包括具有中空纤维膜滤膜的中空纤维膜组件的过滤装置被用来举例详细说明本发明的过滤装置。

图1是原理性示出根据本发明的一个实施例的所述过滤装置的立体图。

如图1所示，本发明所述的过滤装置包括框架结构100和中空纤维膜组件200。中空纤维膜组件200安装在框架结构100内。

中空纤维膜组件200包括具有第一收集空间的长条状第一集管210，具有第二收集空间的长条状第二集管220，和位于第一和第二集管210、220之间的中空纤维膜230。中空纤维膜230分别与所述第一和第二收集空间流体连通。

能够用于制造中空纤维膜230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。

中空纤维膜230可为单层膜或复合膜。如果中空纤维膜230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。聚合物薄膜包括聚砜树脂、聚醚砜树脂、磺化聚砜树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚丙烯腈树脂、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。

中空纤维膜230的一端通过第一固定层(未示出)固定至第一集管210的管体211，其另一端通过第二固定层222固定至第二集管220的管体221。

中空纤维膜230的腔与第一和第二集管210、220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230的腔时，渗透物流经中空纤维膜230，通过所述腔进入第一和第二集管210、220的第一和第二收集空间，然后通过第一和第二出口端213、223排出。

可选地，仅第一和第二集管210、220其中之一可具有收集空间。

进一步地，中空纤维膜组件200可仅包括具有第一收集空间的第一集管210和中空纤维膜230。在本例中，中空纤维膜230的一端与第一收集空间流体连通，它的另一端密封。

如图1所示，根据本发明一个实施例的框架结构100包括四个竖向构件111、112和三个横向构件121、122、123。

竖向构件111、112包括两个前部竖向构件112和两个后部竖向构件111，且它们各自的纵向均平行于装在框架结构100内的中空纤维膜组件200的中空纤维膜230。

横向构件121、122、123包括前部横向构件123和两个后部横向构件121、122。前部横向构件123直接与两个前部竖向构件112连接而由它们支撑，各后部横向构件121、122直接与两个后部竖向构件111连接而由它们支撑。横向构件121、122、123的纵向垂直于中空纤维膜230和中空纤维膜组件200的第一和第二集管210、220。

后部横向构件121、122包括对应于中空纤维膜组件200的第一集管210的后上横向构件121和对应于第二集管220的后下横向构件122。

根据本发明的一个实施例，如图1所示，后上横向构件121是与中空纤维膜组件200的第一集管210的第一收集空间流体连通的管。更具体地说，第一集管210的第一出口端213插进后上横向构件121的连接孔121a，以便第一集管210可由后上横向构件121支撑，同时，第一集管210的第一收集空间可与后上横向构件121流体连通。类似地，后下横向构件122也是提供流体通道的管，第二集管220的第二出口端223插进后下横向构件122的连接孔122a，以便第二集管220可由后下横向构件122支撑，同时，第二集管220的第二收集空间可与后下横向构件122流体连通。

根据本发明的一个实施例，两个后部竖向构件111是各自均与后上横向构件121和后下横向构件122流体连通的管。这样，当提供负压给中空纤维膜230的腔时，流经中空纤维膜230的渗透物进入第一和第二集管210、220的第一和第二收集空间，向前通过第一和第二出口端213、223进入后上横向构件121和后下横向构件122，然后通过后部竖向构件111的出口端111a流到外部。

根据本发明的另一个实施例，两个后部竖向构件111之一(下文中称为“第一后部竖向构件”)是与后上横向构件121流体连通的管，另一个后部竖向构件111(下文中称为“第二后部竖向构件”)是与后下横向构件122流体连通的管。这样，进入中空纤维膜组件200的第一集管210的第一收集空间的渗透物顺次地流经后上横向构件121和第一后部竖向构件，然后从过滤装置排出。另一方面，进入中空纤维膜组件200的第二集管220的第二收集空间的渗透物顺次地流经后下横向构件122和第二后部竖向构件，然后从过滤装置排出。

根据本发明的又一个实施例，两个后部横向构件121、122之一不是提供流体通道的管，而仅对中空纤维膜组件200的第一和第二集管210、220中的对应集管用作支撑装置。在本例中，对应于仅执行支撑功能的后部横向构件的集管可以其中不具有收集空间，两个后部竖向构件111中的两个(或仅一个)可为与为渗透物提供通路的后部横向构件连接并流体连通的管。

本发明的框架结构100可进一步包括水平构件131、132，水平构件131、132的纵向平行于中空纤维膜组件200的第一和第二集管210、220。根据本发明的一个实施例，水平构件131、132包括上水平构件131和设于其下的下水平构件132。各水平构件131、132具有直接与前部竖向构件112之一和后部竖向构件111之一结合的两端，以便前部竖向构件112和后部竖向构件111之间的间隔能够保持恒定。

本发明的框架结构100可进一步包括设于中空纤维膜组件200下方的曝气单元150。至少一个前部竖向构件112是与曝气单元150流体连通的管，以为供给至曝气单元150的空气提供通路。前部横向构件123是与前部竖向构件112流体连通的管，为供给至曝气单元150的空气提供通路。

根据本发明的一个实施例，所有前部竖向构件112是与曝气单元150流体连通的管，以为供给至曝气单元150的空气提供通路，并且前部横向构件123是通过两个前部竖向构件112间接与曝气单元150流体连通的管。在本例中，清洗中空纤维膜230的空气在顺次流经前部横向构件123和前部竖向构件112后供给至曝气单元150。

可选地，如图1所示，为给前部横向构件123提供空气，本发明的框架结构100可进一步包括与前部横向构件123流体连通的空气管140。在本例中，通过入口端141进入空气管140的空气在顺次流经前部横向构件123和中间管151后供给曝气单元150。

曝气单元150可包括与至少一个前部竖向构件112流体连通的中间管151和多根曝气管152。中间管151从与其流体连通的中间管151接收空气，分配空气给多根曝气管152。进入曝气管152的空气通过形成于曝气管152上的曝气孔H喷向给水，然后在向上移动时去除附着于中空纤维膜230表面的污染物。

根据本发明的一个实施例，曝气单元150包括两根中间管151，各中间管151的两端分别直接与前部竖向构件112之一和后部竖向构件111之一结合，以便前部竖向构件112和后部竖向构件111之间的间隔能够保持恒定。在本例中，可省略执行同样功能的下水平构件132。

如图1所示，本发明的框架结构100包括至少一根横杆124、125。中空纤维膜组件200以集管210及220的纵向和中空纤维膜230的纵向均垂直于横杆124、125的纵向的方式安装在框架结构100中。

如果中空纤维膜组件200仅包括具有第一收集空间的第一集管210和中空纤维膜230，则中空纤维膜230的一端与第一收集空间流体连通，它的另一端密封，框架结构可仅包含一根横杆125。

另一方面，如果中空纤维膜组件200包括两根集管210、220和位于它们之间的中空纤维膜230，如图1所示，框架结构100包括两根横杆，即，上横杆125和下横杆124。

上横杆125与前部横向构件123的下部结合或连接。可选地，上横杆125也可直接与前部竖向构件112结合或连接。中空纤维膜组件200的第一集管210的与第一出口端213相对的部分连接到上横杆125。

下横杆124直接与两个前部竖向构件112结合。中空纤维膜组件200的第二集管220的于第二出口端223相对的部分连接到下横杆124。

根据本发明的一个实施例，当中空纤维膜组件200安装到框架结构100中时，第一和第二集管210、220的第一和第二出口端213、223分别插入后上横向构件121和后下横向构件122的连接孔121a、122a，且第一和第二集管210、220的与第一和第二出口端213、223相对的部分分别连接到上横杆125和下横杆124。

下文中，参考图2和图3，将详细描述根据本发明的一个实施例的中空纤维膜组件200的第二集管220连接到框架结构100的下横杆124的方法。

如图2所示，本发明的下横杆124包括第一肋124a，第一肋124a以平行于第二集管220的纵向的方式突出，第二集管220包括容器224，容器224形成于与第二出口端223相对的部分并位于与第二固定层222相对的一侧。

第二集管220的容器224具有通孔TH。当中空纤维膜组件200安装进框架结构100中时，下横杆124的第一肋124a插入容器224的通孔TH。

本发明的过滤装置还包括止挡件300。止挡件300固定于第一肋124a的穿过容器224的通孔TH的末端，以防止中空纤维膜组件200(更具体地，第二集管220)从框架结构100(更具体地，下横杆124)分离。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，在第一肋124a的穿过容器224的通孔TH的末端设置第一孔H1，止挡件300上具有对应于第一孔H1的第二孔H2。止挡件300和下横杆124的第一肋124a用螺栓410和螺母420固定在一起，螺栓410穿过第一和第二孔H1、H2后旋拧至螺母420内。

止挡件300可进一步包括第二肋310，第二肋310插入第二集管220的容器224的通孔TH。

第二集管220的容器224的通孔TH的尺寸足够大，以方便下横杆124的第一肋124a容易地插入，继第一肋124a之后，止挡件300的第二肋310插入容器224的通孔TH，以便下横杆124的第一肋124a能够紧紧地保持在第二集管220的容器224的通孔TH中。因此，中空纤维膜组件200在框架结构100内的相对振动可被最小化。

此外，由于第一肋124a和第二肋310都插入容器224的通孔TH，在曝气清洗过程中，施加到中空纤维膜组件200的第二集管220的容器224的力可被分散到第一和第二肋124a、310中。

因此，根据本发明，可提高过滤装置的耐久性，并可防止中空纤维膜组件200的损坏和防止中空纤维膜组件200从框架结构100分离。

可选地，第二集管220的容器224可包括弹性构件(未示出)，当第一和第二肋124a、310插入容器224时，弹性构件能对止挡件300的第二肋310施加朝向下横杆124的第一肋124a的压力，从而，使下横杆124的第一肋124a更紧地保持在第二集管220的容器224的通孔TH中。

根据本发明一个实施例的过滤装置包括多个安装在框架结构100中的中空纤维膜组件200。这样，如图2和图3所示，框架结构100的下横杆124包括多个第一肋124a。

各中空纤维膜组件200的第二集管220包括容器224，各第一肋124a分别插入各容器224的通孔TH。

如图2和图3所示，根据本发明的一个实施例，下横杆124可进一步包括位于第一肋124a之间的第一突起124b。由于第一突起124b，在曝气清洗过程中，施加到中空纤维膜组件200的第二集管220的容器224的力被分散到第一肋124a和第一突起124b中，从而提高过滤装置的耐久性。

过滤装置可包括多个止挡件300，为方便将中空纤维膜组件200安装进框架结构100中，各止挡件300固定到至少两个穿过容器224的通孔TH的第一肋124a。

如图2所示，各止挡件300包括多个第二肋310，第二肋310与下横杆124的第一肋124a一起分别插入容器224的通孔TH。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，止挡件300可进一步包括位于第二肋310之间的第二突起320。由于第二突起320，在曝气清洗过程中，施加到中空纤维膜组件200的第二集管220的容器224的力被分散到第一和第二肋124a、310和第一和第二突起124b、320中，从而提高过滤装置的耐久性。

根据本发明的另一个实施例，过滤装置可包括与下横杆124的第一肋124a的数量相同的止挡件300，各止挡件300可仅固定在一个第一肋124a上。

框架结构100的上横杆125和中空纤维膜组件200的第一集管210分别具有与下横杆124和中空纤维膜组件200的第二集管220对称但相同的结构，并以与它们同样的方式连接在一起。

例如，如图1和图2所示，上横杆125包括第一肋125a和位于其间的第一突起125b，中空纤维膜组件200的第一集管210包括形成于与第一出口端213相对的部分并位于与第一固定层相对的一侧的容器214。当中空纤维膜组件200安装进框架结构100时，上横杆125的第一肋125a和止挡件300的第二肋310插入容器214的通孔。

根据本发明，在曝气清洗过程中可能发生的框架结构100内的中空纤维膜组件200的相对振动可被最小化，这样，可防止由于相对振动可能发生的中空纤维膜组件200的损坏和防止中空纤维膜组件200从框架结构100分离。

Claims (6)

1.一种过滤装置，包括：

框架结构；和

安装在所述框架结构内的过滤膜组件，

其特征在于，所述框架结构包括横杆，

所述过滤膜组件包括：

具有收集空间的集管；和

与集管的收集空间流体连通的滤膜，

所述过滤膜组件以集管纵向垂直于横杆纵向的方式插入所述框架结构，

所述横杆包括第一肋，所述第一肋平行于集管纵向突出，

所述集管包括容器，所述容器具有通孔，所述第一肋插入在所述通孔内，且

所述过滤装置还包括止挡件，所述止挡件固定到第一肋的穿过所述通孔的末端，以防止所述过滤膜组件从所述框架结构分离。

2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述止挡件包括插入所述容器的所述通孔的第二肋。

3.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，在所述第一肋的穿过所述通孔的末端上设置有第一孔，

所述止挡件具有对应于所述第一孔的第二孔，和

所述第一肋和止挡件通过螺栓和螺母固定在一起，所述螺栓穿过所述第一孔和第二孔并旋入所述螺母。

4.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述横杆包括多个第一肋，

所述过滤装置包括多个过滤膜组件，

各过滤膜组件包括容器，

各所述第一肋分别插入所述各容器的通孔，和

所述止挡件固定到至少两个所述第一肋上。

5.根据权利要求4所述的过滤装置，其特征在于，所述止挡件包括多个第二肋，各所述第二肋分别插入所述各容器的通孔。

6.根据权利要求5所述的过滤装置，其特征在于，所述横杆进一步包括位于所述第一肋之间的第一突起，所述止挡件进一步包括位于所述第二肋之间的第二突起。