结合深度过滤器和亚微米过滤器的筒过滤器和RO预处理法制造技术

一种筒式过滤器组件包括深度过滤器元件和下游的第二过滤器元件。深度过滤器元件具有成块的熔喷聚合物纤丝。深度过滤器以90%或更大的效率移除0.5至10微米尺寸的污染物。深度过滤器优选包括占据不同的深度的多个区，一个或多个熔喷聚合物纤丝横穿两个或更多个区。第二过滤器元件包括具有1微米或更小的直径的纳米纤维，并且移除大百分比的尺寸小于1微米、优选尺寸小于0.5微米的污染物。深度过滤器元件可呈管的形式，而第二过滤器元件可呈位于深度过滤器内部的折叠片材的形式。筒式过滤器组件可用来在RO膜上游预处理给水。给水的SDI可减小到3或更小或者2或更小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结合深度过滤器和亚微米过滤器的筒过滤器和RO预处理法本申请要求2010年9月10日提交的美国临时申请N0.61/381,708的益处，该申请通过引用结合在本文中。
本专利技术大体涉及过滤，并且具体而言涉及结合深度过滤器与包括直径小于I微米的纤维的第二过滤器的筒式过滤器，以及在反渗透(RO)之前预处理给水的方法。
技术介绍
以下论述不承认下面描述的任何事情都是普遍的一般知识或可引用为现有技术。过滤器可设计来移除包括胶状颗粒和微生物的固体。用于过滤液体的两个普遍类型的过滤器为深度过滤器和折叠过滤器，折叠过滤器可为表面或筛网过滤器。深度过滤器在过滤介质的整个深度上截留颗粒。深度过滤器可具有多个层(或区)，具有最大孔尺寸的层通常形成过滤器入口附近的上游层，并且具有最小孔尺寸的层形成过滤器出口附近的下游层。深度过滤器可根据其粉尘容纳容量(DHC)进行标定，DHC以过滤器在堵塞之前可容纳的固体颗粒的克数进行测量。深度过滤器还可在过滤器截留的在进料流中的所述最小尺寸的颗粒的百分比(称为效率)的方面进行标定。典型的额定效率为90%。但是，深度过滤器还可针对绝对颗粒尺寸进行标定，绝对颗粒尺寸是以近100%效率移除的颗粒的尺寸。各种介质可用来构建深度过滤器，它们中的一种为熔喷或纺粘纤丝的非编织介质。深度过滤器可设置成管状套管或平坦片材的形式。折叠过滤器由薄的片材材料制成。片材材料弯曲成皱褶，以在给定壳体内增大其表面面积。折叠过滤器往往为表面过滤器，备选地称为筛网过滤器，其主要在上游表面上或附近，而非在过滤器的整个深度上截留颗粒。主要靠基于过滤器元件的上游表面中或最少在上游表面下的孔的尺寸的尺寸排阻来截留颗粒。表面过滤器很可能在绝对颗粒尺寸方面进行标定。在绝对颗粒尺寸之下，由于具体孔的尺寸的分布和颗粒捕捉在曲折孔中的可能性的原因，移除效率随着颗粒尺寸的减小而减小，并且可存在一些深度过滤。折叠过滤器中使用的介质可为玻璃或聚合物纤维或微孔聚合物膜的非编织物。筒式过滤器是可移除或可更换的过滤器元件，其设计成置于壳体中。一些筒式过滤器可进行清洁，但是它们在它们的使用寿命结束时通常被抛弃。过滤器元件的使用寿命是过滤器元件持续提供其额定移除，同时避免在过滤器上有最大压降且以最小通量或吞吐量运行或在最小通量或吞吐量以上运行的时间。最大压降可由过滤器元件承载在其上应用的压差的机械能力限制。当过滤器元件不能截留其在需要的效率下所标定的尺寸的颗粒，或需要大于用以输送最小规定吞吐量的规定最大值的压降，则要进行更换。大体合乎需要的是提供这样的过滤器元件，该过滤器元件以高效率和低压降移除小颗粒，并且具有高容纳容量。还大体合乎需要的是提供对于给定的性能规范具有长的使用寿命的筒式过滤器。还大体合乎需要的是最大程度地减小满足给定性能标准所需要的过滤器元件的体积或质量。在2006年I月17日授予Aune等人的美国专利N0.6，986，427通过引用结合在本文中，并且除了别的之外，其描述了可用于深度过滤器元件的熔喷非编织介质。通过将多个熔喷纤丝引导在管状结构的圆锥形端部的侧部处来制成介质。管状结构在旋转心轴上旋转。随着材料添加给其圆锥形端部，同时管状结构沿着心轴的长度从纤丝喷射区域中抽出，管状结构在长度上增大。不同的纤丝被引导在圆锥的不同的部分处，并且纤丝可沿着圆锥的长度改变一个或多个特性。这在管状元件中产生具有一个或多个特性的对应差异的同心环形区。例如，仅在圆锥的尖部附近喷射的一个或多个纤丝形成管的内部区。一个或多个其它熔喷纤丝可应用在锥形的整个长度上，以添加跨过多个区而穿过元件的深度的纤丝，以增强介质。反渗透(RO)膜可用来对海水脱盐和用于各种其它应用。给水的污泥密度指数(SDI)是给水使反渗透膜结垢的趋势的度量。通过在以206.8kPa(30psi)的恒定压力馈送时确定给水使具有标称0.45 孔尺寸的规定膜过滤器结垢的速率(以衰减百分比/分钟为单位)来测量SDI。有时说空心纤维RO膜需要具有为3或更小的SDI的给水，而有时说螺旋缠绕的膜需要具有为5或更小的SDI的进料水，它们两者都小于大多数海水供应的SDI。但是，SDI的进一步减小会减小RO膜中的结垢速率。在density indices (SDI)，percent plugging factor (%PF): their relation to actual foul ant deposition(Desalination 119 (1998)思力中，Kremen等人提到在给水SDI从I增大到5时，积聚在膜上的结垢物的量几何倍数地增大。
技术实现思路
以下论述意图对读者介绍后面的详细描述，而不限制或限定任何要求保护的专利技术。要求保护的专利技术可为下面描述的元件或步骤的子组合，或包括本说明书的其它部分中描述的元件或步骤。将给水的SDI减小到低水平，例如5或更小，大体需要移除尺寸为I微米和更小的颗粒。通过使用非常小直径的纤丝，以及可选地，在形成深度过滤器时使纤丝压靠在心轴上，深度过滤器可制造成移除在这个尺寸范围中的颗粒。但是，在这种深度过滤器上的压降是显著的。除了别的之外，当深度过滤器呈管状形式时，用于过滤的有效表面面积随着水向内运动而减小。片材形式过滤器(包括折叠过滤器)还可制造成移除亚微米颗粒。但是，制造这样的过滤器的典型的工艺涉及辊压片材，以收紧孔结构，这再次产生显著压降。非常紧的片材形式的过滤器还往往快速地堵塞，除非给水在上游进行预过滤，这将需要不合需要地增加装备和管路。在本说明书中描述了筒式过滤器组件，其包括深度过滤器元件，深度过滤器元件与下游第二过滤器元件结合成可用于标准筒式过滤器壳体中的单个单元。深度过滤器元件具有成块(mass)的熔喷聚合物纤丝，并且对于范围为0.5至10微米、优选为I至5微米的污染物尺寸，可具有90%的移除效率。深度过滤器优选包括占据过滤器的不同的深度的多个区，一个或多个熔喷聚合物纤丝横穿两个或更多个区。通过减小过滤器的总密度，同时保持足够的抗压缩性，这个结构最大程度地减小过滤器上的压降，而不管具有能够移除小颗粒的内部区。第二过滤器元件包括具有I微米或更小的直径的纤维，这将在本文中称为纳米纤维。第二过滤器移除大百分比的尺寸小于I微米、优选尺寸小于0.5微米的污染物。使用纳米纤维允许实现非常小的孔而无需进行辊压。得到的孔也为曲折的。第二过滤器元件可折叠，以增大其有效过滤表面面积。深度过滤器元件可为管的形式。第二过滤器元件也可为位于深度过滤器的内部的管的形式，其优选被折叠。盖密封到深度过滤器和第二过滤器的端部上，以形成可配合到标准壳体中的筒式过滤器。筒式过滤器可用来在RO膜的上游预处理给水。给水的SDI可减小到3或更小或者2或更小。可移除有机和无机污染物，这允许RO膜运行更长时间或在进行化学清洁之间以增大的通量运行。产生具有非常低的SDI的滤液往往需要将较大的量的污染物截留在过滤器中。第二过滤器对于非常小的颗粒提供大的移除效率，但是因此可快速地堵塞。上游的深度过滤器阻止较大颗粒到达第二过滤器，从而增大组合的筒式过滤器的粉尘容纳容量，而不需要单独的预过滤器壳体。考虑到要移除的污染物的小尺寸和其它过滤器的存在，深度过滤器和第二过滤器构建成减小压降。在这个说明书中描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种筒式过滤器，包括，a)深度过滤器元件；以及，b)下游的第二过滤器元件，其中，c)所述深度过滤器元件包括成块的熔喷聚合物纤丝，并且对于在0.5微米至10微米的范围中的污染物尺寸具有90%的移除效率；以及，d)所述第二过滤器元件包括具有1微米或更小的直径的纤维，并且对于1微米或更小的污染物尺寸具有50%或更大的移除效率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.10 US 61/381,7081.一种筒式过滤器,包括， a)深度过滤器元件；以及， b)下游的第二过滤器元件， 其中， c)所述深度过滤器元件包括成块的熔喷聚合物纤丝，并且对于在0.5微米至10微米的范围中的污染物尺寸具有90%的移除效率；以及， d)所述第二过滤器元件包括具有I微米或更小的直径的纤维，并且对于I微米或更小的污染物尺寸具有50%或更大的移除效率。2.根据权利要求1所述的筒式过滤器，其特征在于，所述深度过滤器元件为管状，并且所述第二过滤器元件位于所述深度过滤器元件的孔内。3.根据权利要求2所述的筒式过滤器，其特征在于，所述第二过滤器元件呈卷成管的折叠片材的形式。4.根据权利要求3所述的筒式过滤器，其特征在于，所述深度过滤器元件和所述第二过滤器元件在它们的端部处密封到端盖上，所述端盖中的至少一个适于连接到过滤器壳体的出口上。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的筒式过滤器，其特征在于，所述深度过滤器元件包括针对所述深度过滤器元件的深度占据不同的区域的多个区，所述区朝向所述深度过滤器元件的下游侧而增大密度或减小纤丝直径。6.根据权利要求5所述的筒式过滤器，其特征在于，包括横穿所述区中的两个或更多个的一个或多个熔喷聚合物纤丝。`7.根据权利要求1至6中的任一项所述的筒式过滤器，其特征在于，所述深度过滤器元件对于在I微米至5微米的范围中的污染物尺寸具有90%的移除效率。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的筒式过滤器，其特征在于，所述第二过滤器元件包括具有0.5微米或更小的直径的纤维或颗粒，并且对于为0.5微米或更小的污染物尺寸具有50%或更大的移除效率。9.一种用于处理给水的工艺，包括以下步骤， a)用根据权利要求1至8中的任一项所述的筒式过滤器过滤所述给水，以产生滤液；以及， b)用反渗透膜过滤所述滤液。10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，所述滤液具有3或更小的污泥密度指数。11.一种筒式过滤器组件，包括: 内部筛网或表面过滤器；以及 包围所述内部过滤器的深度过滤器元件，所述深度过滤器元件包括成块的熔喷聚合物纤丝，所述块具有深度维度、纵向维度和纬度维度，所述块的纤丝大体定向在所述纵向维度和纬度维度上，其中，所述块包括在所述深度维度上的具有不同的特性的多个区，以及横向熔喷聚合物纤丝，所述横向熔喷聚合物纤丝大体定向成穿过所述块的所述纵向维度、纬度维度和深度维度，使得所述横向纤丝在所述深度维度上穿过两个或更多个区。12.根据权利要求11所述的筒式过滤器组件，其特征在于，所述内部过滤器为折叠过滤器。13.根据权利要求11或12所述的筒式过滤器组件，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：TG斯蒂夫特，JT什切潘斯基，WB莱德劳，UJ巴瓦达，TM奥恩，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：