过滤元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于过滤流体的元件(12)，其包括元件壳体(14)，其中至少一个膜装备(22)以及至少一个渗透物收集管(18,19)布置在所述元件壳体(14)内，并且其中，所述至少一个渗透物收集管(18,19)布置在所述过滤元件(12)的外部部分(44)中。本发明专利技术还涉及包括这样的过滤元件(12)的过滤组件(10)和过滤系统(11)以及这样的过滤元件(12)的应用。

Filter element

The invention relates to a method for filtering a fluid element (12), comprising a shell element (14), wherein at least one film equipment (22) and at least one permeate collection tube (18,19) arranged in the shell element (14), and wherein the at least one permeate collection tube (18,19) arranged in the filter element (12) (44) in the external part. The invention also relates to a filter assembly (10) comprising such a filter element (12) and a filtration system (11) and the use of such a filter element (12).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于过滤流体如气体或液体尤其是原水的过滤元件,该过滤元件包括元件壳体，其中，在该元件壳体中布置有至少一个膜元件和至少一个渗透物收集管。本专利技术还涉及包括这样的过滤元件的过滤组件和过滤系统以及这样的过滤元件的应用。水处理是过滤工艺的最重要的用途之一，因此不仅因全球水资源匮乏(尤其是在易干旱及环境污染地区)，还因对饮用水供应及市政或工业废水处理的持续需求而使人们对水处理产生浓厚兴趣。典型地，取决于净化水的使用目的及污水或原水的品质和污染程度，水处理依赖于不同方法和技术的组合。通常，水处理基于多个处理步骤如絮凝、沉降和多介质过滤。然而，近来出现了膜技术如微滤、超滤、纳滤和反渗透，这些膜技术提供了更高效更可靠的过滤工艺。基于膜的工艺如微滤或超滤避免了因悬浮固体导致的混浊，并去除了来自原水的微生物，例如像是细菌、病菌和病毒的病原体。基于膜的工艺的另外的明显优势是需要较少量的化学品且无需温度处理。用于过滤的膜通常为平面膜或具有一个或多个毛细管的管状膜。典型地，这类膜材料是半渗透的并且从原水中机械地分离渗透物或滤出物和渗余物。因此，微滤和超滤膜允许渗透物如水通过而将悬浮颗粒物或微生物阻挡作为渗余物。在该上下中，关键的膜参数是选择性、防污着性和机械稳定性。选择性通常主要由孔径确定，该孔径通常根据由理论截留分子量(NMWC，单位为道尔顿(Da))给出的排阻极限而规定。NMWC通常被定义为被膜截留达90％的球状分子的最小分子量。例如，在超滤中，标称孔径在50和5nm之间，并且NMWC在5和200kDa之间。在纳滤中，孔径在2和1nm之间，并且NMWC在0.1和5kDa之间。因此，尽管超滤已经过滤掉细菌、病毒和大分子，使水具有饮用品质，但纳滤导致部分脱矿物质水。在反渗透中，标称孔径甚至进一步减小至1nm以下，并且NMWC在100Da以下。因此，反渗透适用于过滤甚至更小的物体如盐类和有机小分子。在不同过滤技术的结合下，能够实现可适于特定过滤目的的各种各样的过滤作用。膜通常被嵌入过滤系统内，这允许将原水引入并将渗透物和浓缩物排出。为了实现这一目的，过滤系统包括原水进料入口以及排出渗透物和浓缩物的出口。对于管状膜存在不同的过滤系统设计。在WO 2006/012920 A1中描述了一种用于管状膜的过滤系统。在这里，该管状膜包括多个毛细管，这些毛细管被嵌入多孔衬底内。待过滤液体从至少一个毛细管的长内部通道中流出或者流入至少一个毛细管的长内部通道中，以运送待过滤液体或已过滤液体。该管状膜装备在管状壳体内，该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，渗透物经沿管状壳体的长轴线的中央排出口排出。EP 0 937 492 A2公开一种毛细管过滤膜组件，其包括带有入口、出口和膜隔室的过滤壳体。为了排出渗透物，该膜隔室还包括排放层片(discharge lamellae)，该排放层片将渗透物引入位于中央的排放隔室。已知的过滤组件经管状壳体上的开口将渗透物直接排出，或者经位于膜元件内的排放管间接排放。尤其是当间接排放时将排放管置于膜元件的中央并且膜元件的毛细管被成束地围绕排放管布置是有利的。这类水平布置设计的一个缺点是在组件截获内的空气不能排出，而且在启动前形成的空气气泡几乎不能被除去。这类气泡进一步降低了膜的活性面积且增加了渗透物或者是膜的渗透物一侧被污染的风险。另一个缺点是渗透物在膜上的压力分布不均匀，导致在过滤及反洗模式中的降低的性能，在反洗模式中过滤方向反转以使在膜表面上形成的可能结垢层被提起并能够被除去。因此，在本领域中仍然存在进一步改进过滤系统的过滤和反洗性能的需求。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供有助于获得改进的操作和性能特性的过滤元件、过滤组件和过滤系统。本专利技术的一个特殊目的是获得更高效、更有效的过滤和反洗方法。这些目的通过用于过滤流体如气体或液体尤其是原水的过滤元件实现，该过滤元件包括元件壳体，其中，至少一个膜元件以及至少一个渗透物收集管布置在元件壳体内并且其中所述至少一个渗透物收集管布置于过滤元件的外部部分中。这些目的可通过滤组件以及包括该过滤元件的过滤系统进一步实现。将渗透物收集管布置在过滤元件的外部部分中允许，在过滤模式和反洗模式中，膜元件上的均匀的流量和压力分布。在过滤模式下，将待过滤流体，优选原水，供给至膜元件，并且待过滤流体被膜元件过滤。因此渗余物被截留在膜的渗余物侧，并且渗透物从渗余物侧流至膜的渗透物侧。尤其，渗透物流向渗透物收集管，根据本专利技术，该渗透物收集管布置于过滤元件的外部部分处。与在过滤元件中央且通常在膜元件内部具有渗透物收集管的已知系统不同，根据本专利技术的布置避免了渗透物不得不穿过朝膜元件的位于中央的渗透物收集管逐渐减小的横截面。由于逐渐降低的横截面导致朝中央增高的流速和朝中央增大的渗透物体积，膜的渗透物侧上的压力降低，因此过滤效果也同样降低。因此与已知系统相比，将渗透物收集管置于过滤元件外部部分中的布置平衡了并因此增强了跨膜元件的过滤作用。类似地，在流向相反的反洗模式中，渗透物被反向供给至膜，以洗掉在膜的渗余物侧收集的渗余物。这里，根据本专利技术的布置避免了被反洗的渗透物不得不通过从膜元件的位于中央的渗透物收集管起逐渐增加的横截面。由于逐渐增加的横截面导致从中央起降低的流速，膜的渗透物侧上的压力降低，并且因此反洗效果也降低。因此与已知系统相比，本专利技术的布置增强了反洗效果。尤其是，根据本专利技术的布置避免了具有中央渗透物收集管的系统的对抗效应(antagonistic effect)，在该具有中央渗透物收集管的系统中，一方面在膜元件的外部部分的过滤效果和因此结垢层的堆积更高，而在膜元件内部部分的反洗效果更高。因此，本专利技术提供了高度平衡的过滤元件，该过滤元件允许跨膜元件的均匀分布的过滤和反洗。在本专利技术的上下文中，该过滤元件的外部部分是指过滤元件的、在元件壳体内部和并临近该元件壳体的外周。尤其是，渗透物收集管可布置在该元件壳体和该膜元件之间的环形间隙内和/或该渗透物收集管可至少部分地嵌在该膜元件内。该过滤元件、元件壳体和膜元件可具有筒状形状，其中，横截面可具有任何形状如圆形、椭圆形、三角形、矩形或某种多边形。优选是圆形，圆形导致膜元件内的流动和压力分布更均匀，并且避免过滤后的物质在某些区域例如如矩形或三角形的拐角处聚积。渗透物收集管也可具有筒状形状，其中，横截面可具有任何形状如圆形、椭圆形、三角形、矩形或者某种多边形。优选是圆形，圆形导致增强的耐压性。优选地，所述至少一个渗透物收集管的纵向中心线被布置成与该膜元件和该元件壳体的纵向中心线平行。此外，渗透物收集管的横截面可根据该膜元件产生的渗透物体积和在该渗透物收集管中发生的压力损失来选择。渗透物收集管的直径可在该元件壳体直径的1/2以下，优选在该元件壳体直径的1/3以下，特别优选在该元件壳体直径的1/4以下。该渗透物收集管和该膜元件可具有不同的或者是相同的形状。优选地，该渗透物收集管和该膜元件具有相同的形状，尤其是圆形形状。因此，所述至少一个渗透物收集管可布置在从元件壳体半径处延伸到该元件壳体半径的1/2，优选该元件壳体半径的1/3并且特别优选该元件壳体半径的1/4处的周向环中。在一个实施例中，该渗透物收本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于过滤流体的过滤元件(12)，其包括元件壳体(14)，其中至少一个膜装备(22)以及至少一个渗透物收集管(18、19)布置在该元件壳体(14)内，其特征在于，所述至少一个渗透物收集管(18、19)布置在该过滤元件(12)的外部部分(44)中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.19 EP 14155707.41.用于过滤流体的过滤元件(12)，其包括元件壳体(14)，其中至少一个膜装备(22)以及至少一个渗透物收集管(18、19)布置在该元件壳体(14)内，其特征在于，所述至少一个渗透物收集管(18、19)布置在该过滤元件(12)的外部部分(44)中。2.根据权利要求1所述的过滤元件(12)，其中，所述至少一个渗透物收集管(18、19)布置在该过滤元件(12)的外部周向环(44)中。3.根据权利要求1或2所述的过滤元件(12)，其中，所述渗透物收集管(18、19)位于所述过滤元件(12)内，以使得所述渗透物收集管(18)至少部分地接触所述元件壳体(14)。4.根据权利要求1至3所述的过滤元件(12)，其中，至少两个渗透物收集管(18、19)布置在所述元件壳体(14)内。5.根据权利要求4所述的过滤元件(12)，其中，至少两个渗透物收集管(18、19)彼此相对地布置在所述过滤元件(12)的外部部分(44)中。6.根据权利要求1至5所述的过滤元件(12)，其中，所述过滤元件(12)还包括围绕所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·庞利舍，P·贝格，G·罗德尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE