用于过滤水的过滤系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及过滤系统（20），所述过滤系统包含至少部分地填充有待过滤的水的罐（40）以及至少一个过滤模块（30），所述至少一个过滤模块（30）包含用于过滤水的至少一个过滤膜（10）和至少一个滤液管（32），所述至少一个过滤膜包含被至少一个毛细管（16）穿透的基底（12），所述至少一个滤液管用于将过滤水从所述罐（40）抽出，其中，所述至少一个过滤模块（30）布置在所述罐（40）中，使得所述至少一个过滤膜（10）至少部分地浸没在待过滤的水中。所述至少一个过滤模块（30）被设计和布置成使得待过滤的水流入所述至少一个毛细管（16）中并且从所述至少一个毛细管（16）穿过所述基底（12）流入所述滤液管（32）中。本发明专利技术还涉及一种用于借助于根据本发明专利技术的过滤系统（20）来过滤水的方法，其中，将待过滤的水抽入所述至少一个毛细管（16）中并且从所述至少一个毛细管（16）穿过所述基底（12）抽入所述滤液管（32）中并且从所述滤液管（32）从所述罐（40）抽出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于过滤水的过滤系统和方法
本专利技术涉及一种过滤系统，所述过滤系统包含至少部分地填充有待过滤的水的罐以及至少一个过滤模块，其中，所述至少一个过滤模块包含用于过滤水的至少一个过滤膜和用于将过滤水从所述罐抽出的至少一个滤液管，其中，所述至少一个过滤模块布置在所述罐中，使得所述至少一个过滤膜至少部分地浸没在待过滤的水中。本专利技术还涉及一种用于借助于根据本专利技术的过滤系统来过滤水的方法。
技术介绍
水处理是过滤过程的最重要的应用之一，因此过滤过程不仅由于全球水缺乏（特别是在易干旱和环境污染的区域中）而且由于对饮用水供应以及城市或工业废水处理的持续需要而引起强烈的兴趣。典型地，水处理依赖于不同的方法和技术的组合，所述不同的方法和技术取决于清洁水的预期目的以及污染水或原水的质量和程度。常规地，水处理基于诸如絮凝、沉降和多介质过滤等处理步骤。然而，近年来，已经出现了诸如微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜技术，从而提供了更高效和可靠的过滤过程。基于膜的过程（诸如，微滤或超滤）从原水中去除由悬浮固体和诸如病原体（如细菌、病菌和病毒）等微生物引起的浑浊。基于膜的过程的进一步显著优点是需要相当少的化学物质且不需要温度处理。用于过滤的常见膜是扁平形状的膜或具有一个或多个毛细管的管状膜。典型地，这样的膜是半渗透性的并且将渗透物或滤液以及渗余物从原水中机械地分离。因此，微滤和超滤膜允许渗透物（诸如，水）通过并阻止作为渗余物的悬浮颗粒或微生物。在本文中，重要的膜参数尤其是选择性、抗污垢性和机械稳定性。选择性主要由通常根据由标称截留分子量（NMWC）（以道尔顿（Da）计）给出的排阻极限指定的孔径来确定。NMWC通常定义为由膜保留至90%的球形分子的最小分子量。例如，在超滤中，标称孔径为50nm至5nm，并且NMWC为5kDa至200kDa。在纳滤中，孔径为2nm至1nm，并且NMWC为0.1kDa至5kDa。因此，虽然超滤已经过滤了细菌、病毒和大分子，产生了具有饮用品质的水，但纳滤产生了部分去矿物质的水。在反渗透中，标称孔径甚至进一步收缩低于1nm，并且NMWC收缩低于100Da。反渗透因此适合于过滤甚至更小的实体，诸如，盐或有机小分子。在组合不同的过滤技术时，可以获得多种多样的过滤动作，所述过滤动作可以适于特定的预期目的。通常将膜嵌入在过滤系统内，其允许馈进原水并排出渗透物以及浓缩物。为此目的，过滤系统包括作为原料馈进部的入口和排出渗透物和浓缩物两者的出口。对于管状形膜，存在过滤系统的不同设计。在文件WO2006/012920A1中描述了一种用于管状膜的过滤系统。在此，所述管状膜包括多个毛细管，所述毛细管嵌入多孔基底中。待过滤的液体从所述毛细管的至少一个长的内部通道流出或流入其中，以用于输送待过滤的液体或经过滤的液体。所述管状膜设置在管状壳体中，所述管状壳体具有入口和用于排出渗透物和浓缩物的出口。特别地，将渗透物穿过沿所述管状壳体的长轴居中定位的出口排出。使用压力驱动的过滤模块的过滤系统是已知的。其中，利用过压将待过滤的水压入所述过滤模块中，使得滤液通过所述膜并流出所述过滤模块。此外，已知包含罐的过滤系统，所述罐填充有待过滤的水。其中，过滤模块被浸没在所述罐内的水中。以负压力（这意味着小于大气压力的压力）穿过所述过滤模块的膜将水从所述罐抽出。文件WO2015/124492A1披露了一种用于过滤流体（尤其是水）的过滤模块。所述过滤模块包含过滤元件，所述过滤元件包括膜布置和渗透物收集管。所述膜布置包括用于微滤、超滤或纳滤的若干过滤膜，其中，每个过滤膜包含若干毛细管。文件WO2017/046196A1披露了一种用于过滤液体（尤其是水）的过滤系统。所述过滤系统包含若干过滤模块，所述过滤模块连接到用于将液体馈进至所述过滤模块的入口管并且连接到用于将滤液从所述过滤模块排出的出口管。在文件WO2017/162554A1中披露了一种用于制造过滤膜的方法。其中，将基底材料和孔流体馈进到喷丝板，并且将所述过滤膜形成为管状丝条。所述喷丝板被设计成使得在所述基底内形成沿轴向方向延伸的若干孔。所述孔形成所述过滤膜的毛细管。文件US2011/0114551A1披露了一种浸没式中空纤维膜模块，所述浸没式中空纤维膜模块包括柱形壳体。将中空纤维膜束竖直地放置在所述柱形壳体中。所述柱形壳体包含周边壁，所述周边壁部分地由允许水进入所述柱形壳体的多孔部件构成。沿径向方向将所述柱形壳体内的水抽入所述中空纤维膜中并且在前侧离开所述中空纤维膜。因此，所述中空纤维膜用作外向内膜（out-to-in-membrane）。GianlucaDiProfio等人在Elsevier，Desalination269（2011），第128至135页上发表的文章“Submergedhollowfibreultrafiltrationasseawaterpre-treatmentinthelogicofintegratedmembranedesalinationsystems[在集成膜淡化系统的逻辑中作为海水预处理的浸没式中空纤维超滤]”描述了一种用于过滤海水作为淡化预处理的测试系统。其中，中空纤维以竖直布置定向并且浸没在容纳海水的罐中。以外向内的模式执行过滤。本专利技术的目的是提供一种用于水的过滤系统，所述过滤系统具有浸没在罐内的水中的过滤模块，其易于构建和维护并且具有高流速的过滤水。
技术实现思路
根据本专利技术，这个目的是通过一种过滤系统实现的，所述过滤系统包含至少部分地填充有待过滤的水的罐以及至少一个过滤模块。其中，所述至少一个过滤模块包含用于过滤水的至少一个过滤膜和用于将过滤水从所述罐抽出的至少一个滤液管。所述至少一个过滤膜包含被至少一个毛细管穿透的基底。其中，所述至少一个过滤模块布置在所述罐中，使得所述至少一个过滤膜至少部分地浸没在填充所述罐的待过滤的水中。所述过滤膜的所述基底是多孔的并且是半渗透性的，并且机械地分离滤液和渗余物。因此，所述过滤膜的所述基底允许渗透物（诸如纯水）通过并且阻止作为渗余物的悬浮颗粒或微生物。所述过滤膜的所述基底可以由至少一种聚合物、特别是至少一种可溶性热塑性聚合物制成。所述至少一种聚合物可以选自聚砜（PSU）、聚醚砜（PESU）、聚亚苯基砜（PPSU）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯腈（PAN）、聚亚苯基砜、聚芳醚、聚苯并咪唑（PBI）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯醚（PPO）、聚酰亚胺（PI）、聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、乙酸纤维素和由所述聚合物的至少两个单体单元构成的共聚物。优选地，所述至少一种聚合物选自聚醚砜（PESU）、聚砜（PSU）、聚偏二氯乙烯（PVDC）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、乙酸纤维素、聚丙烯腈（PAN）以及由所述聚合物的至少两个单体单元构成的共聚物。所述聚合物还可以选自磺化聚合物，所述磺化聚合物选自由以下组成的组：聚芳醚、聚醚砜（PESU）、聚砜（PSU）、聚丙烯腈（PAN）、聚苯并咪唑（PBI）、聚醚酰亚胺（PEI）；聚苯醚（P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过滤系统（20），其包含/n罐（40），所述罐至少部分地填充有待过滤的水，以及/n至少一个过滤模块（30），/n所述至少一个过滤模块（30）包含/n用于过滤水的至少一个过滤膜（10），所述至少一个过滤膜包含被至少一个毛细管（16）穿透的基底（12），以及/n用于将过滤水从所述罐（40）抽出的至少一个滤液管（32），/n其中，所述至少一个过滤模块（30）布置在所述罐（40）中，使得所述至少一个过滤膜（10）至少部分地浸没在待过滤的水中，/n其特征在于，/n所述至少一个过滤模块（30）被设计和布置成使得待过滤的水流入所述至少一个毛细管（16）中并且从所述至少一个毛细管（16）穿过所述基底（12）流入所述滤液管（32）中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180612 EP 18177171.81.一种过滤系统（20），其包含
罐（40），所述罐至少部分地填充有待过滤的水，以及
至少一个过滤模块（30），
所述至少一个过滤模块（30）包含
用于过滤水的至少一个过滤膜（10），所述至少一个过滤膜包含被至少一个毛细管（16）穿透的基底（12），以及
用于将过滤水从所述罐（40）抽出的至少一个滤液管（32），
其中，所述至少一个过滤模块（30）布置在所述罐（40）中，使得所述至少一个过滤膜（10）至少部分地浸没在待过滤的水中，
其特征在于，
所述至少一个过滤模块（30）被设计和布置成使得待过滤的水流入所述至少一个毛细管（16）中并且从所述至少一个毛细管（16）穿过所述基底（12）流入所述滤液管（32）中。


2.根据权利要求1所述的过滤系统（20），其特征在于，
所述至少一个过滤膜（10）包含穿透所述基底（12）的若干毛细管（16），其中，所述若干毛细管（16）由所述基底（12）的部分彼此分开。


3.根据前述权利要求之一所述的过滤系统（20），其特征在于，
所述至少一个过滤膜（10）具有沿轴向方向（x）延伸的柱形形状，其中所述至少一个毛细管（16）也沿所述轴向方向（x）延伸。


4.根据权利要求3所述的过滤系统（20），其特征在于，
所述至少一个滤液管（32）沿所述轴向方向（x）平行于所述至少一个过滤膜（10）延伸，并且其特征在于，
所述至少一个滤液管（32）由沿径向方向延伸的开口（38）穿透，使得水从所述至少一个过滤膜（10）穿过所述开口（38）流入所述至少一个滤液管（32）中。


5.根据权利要求3至4之一所述的过滤系统（20），其特征在于，
所述至少一个过滤模块（30）包含外壳（34），所述外壳沿所述轴向方向（x）延伸并且
沿圆周方向围绕所述至少一个过滤膜（10）和所述至少一个滤液管（32）。


6.根据权利要求5所述的过滤系统（20），其特征在于，
所述至少一个过滤模块（30）包含至少一个密封件（36），
所述密封件布置在所述外壳（34）内在靠近所述至少一个过滤膜（10）的前侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·海宁，
申请(专利权)人：杜邦安全与建筑公司，
类型：发明
国别省市：美国;US