闭合回路中悬浮颗粒的连续膜过滤分离制造技术

一种用于在闭合回路中通过连贯的顺序过程来从进料溶液或流体中连续分离悬浮颗粒的模块化单元设备，其包括：包括错流膜过滤器模块的闭合回路系统，错流膜过滤器模块具有各自的并联连接的入口和出口，其中每个所述模块包括壳体内的错流膜过滤器元件；使进料溶液或流体能够通过膜再循环的循环系统；用于将所述新鲜进料供应到闭合回路的传导管道系统；用于从膜模块收集渗透物的传导管道系统；用于从闭合回路中移去浓缩悬浮颗粒溶液或流体的传导管道系统；用于使所述新鲜进料供应管道能够连接到闭合回路或使所述新鲜进料供应管道能够从闭合回路断开且用于使能够从闭合回路周期性排出悬浮溶液而不停止过滤的两个阀系统；以及监测和控制系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】闭合回路中悬浮颗粒的连续膜过滤分离专利技术背景本专利技术涉及一种在没有容器的闭合回路中借助于连贯的顺序过程(consecutive sequential process )来从溶液和流体中连续膜过滤分离悬浮颗 斗立的方法和"i殳备。Szucz等人在题为"用膜过滤器装置处理含有外来物质的流体的方法 禾口^殳备"("Methods and apparatus for treating Fluids Containing Foreign materials by Membrane Filer equipment")的美国专利No.4,983,301中首次 建议将闭合环路(闭合回路)再循环应用到从溶液或流体中分离悬浮颗粒， 其中，所述外来物质或者是悬浮颗粒或者是溶解的盐。以其广泛的理论描 述来主张用于在闭合环路(闭合回路)中非连续地(分批地)过滤和/或脱 盐的设备和方法的上述专利以及上述装置的产物需借助于"...设置在流体 回路中且适合于转接的两个器皿，，来连续运行。闭合回路过滤方法这么多 年来一直没有引起太多注意，这是因为现代过滤技术通常要求连续的过 程，而上述专利技术的过程却持续需要应用大的容器器皿或其他装置以便使它 们能够在过程中交替使用。本专利技术描述了简单的设备和方法，由此，可借助于不需要任何容器器 皿的连贯的顺序过程来连续且有效地进行连续过滤，直到纳米过滤水平。
技术实现思路
本专利技术建议一种使用连贯的顺序过程来从溶液或流体中连续分离悬 浮颗粒的设备和方法；其中，进料在闭合回路中通过带有错流膜过滤器的 并联模块再循环，且整个过程都借助于加压进料或者代替地借助于渗透物 4由吸(permeate suction )来连续驱动，并且孝奪》文的;参透物(released permeate )被连续地由新鲜进料所取代，且富含悬浮颗粒溶液被按期望的过滤回收率 水平周期性地从所述闭合回路中排出，而且所述过滤过程连续不停。在根据本专利技术的闭合回路中的悬浮颗粒分离过程中，由于混合有新鲜 进料的原因，模块入口处悬浮颗粒的浓度保持低于才莫块出口处悬浮颗粒的 浓度，且与"死端，，过滤技术相比，这种稀释效果意味着膜过滤器表面更 低地暴露到颗粒物质的错流。通过连贯的顺序过程在闭合回路中连续错流过滤的本专利技术方法是一 种由易于得到的商业部件和零件制成的简单设计的模块化技术，允许在由 相同的基本模块化单元所组装的小型、中型和大型设备中提供成本有效性 的过滤(微过滤、超过滤、纳米过滤等)。附图说明图1A是根据本专利技术优选实施方案的具有五个错流膜过滤器模块的模 块化单元的示意图，该模块化单元正在通过连贯的顺序过程来进行闭合回 路过滤。图1B是根据本专利技术优选实施方案的具有五个错流膜过滤器模块的模 块化单元的示意图，该模块化单元正在用新鲜进料取代闭合回路中的悬浮 颗粒溶液，同时通过连贯的顺序过程的过滤继续进行。图1C是根据本专利技术优选实施方案的具有五个错流膜过滤器模块的模 块化单元的示意图，该才莫块化单元正在反冲洗膜过滤器，同时过滤完全停 止。图2A是根据本专利技术优选实施方案的用于连续过滤的设备的示意图， 该设备由图1 (A、 B和C)中所描述的设计方案的五个模块化单元制成， 带有其进料加压系统、反冲洗加压系统以及用于加压进料的传导管道 (conducting line )、用于渗透物收集的传导管道和用于悬浮颗粒溶液排放 的传导管道，同时正在正压力下进行连续过滤。图2B是根据本专利技术优选实施方案的用于连续过滤的设备的示意图， 该设备由图1 (A、 B和C)中所描述的设计方案的五个模块化单元制成，带有其进料加压系统、反冲洗加压系统以及用于加压进料的传导管道、用 于渗透物收集的传导管道、用于悬浮颗粒溶液排放的传导管道和用于膜过 滤器反冲洗的传导管道，同时过滤已停止，且替代地，正在进行膜过滤器 清洗过程(CIP )。图3A是根据本专利技术优选实施方案的用于连续过滤的设备的示意图， 该设备由图1 (A、 B和C)中所描述的设计方案的五个模块化单元制成， 带有其渗透物抽吸系统、反沖洗加压系统以及用于进料的传导管道、用于 渗透物收集的传导管道、用于悬浮颗粒溶液排放的传导管道和用于膜过滤 器反冲洗的传导管道，同时正在大气压力下进行连续过滤。图3B是根据本专利技术优选实施方案的用于连续过滤的设备的示意图， 该设备由图1 (A、 B和C)中所描述的设计方案的五个模块化单元制成， 带有其渗透物抽吸系统、反冲洗加压系统以及用于进料的传导管道、用于 渗透物收集的传导管道、用于悬浮颗粒溶液排放的传导管道和用于膜过滤 器反沖洗的传导管道，同时过滤已停止，且代替地，正在进行膜过滤器清 洗过程(CIP )。图4是接收到的在图2中所展示的优选实施方案的设备中进行的连续 膜过滤的模拟结果的图解描述；其中，模块化单元是图1中所展示的优选 实施方案；在时间标尺(图4A)和回收率标尺(图4B)上显示了示范性 闭合回路过滤在膜过滤器模块入口和出口处的悬浮颗粒浓度的变化；根据连贯的顺序过滤^:°程。；、、 、' 、、r、 ，具体实施方式本专利技术的用于在闭合回路中连续连贯的顺序过滤的设备和方法凭借 使用错流膜过滤器模块的简单装置为从溶液或流体中分离悬浮颗粒提供 了一种一致的方法。这种方法可应用于微过滤(MF)、超过滤(UF)、纳 米过滤(NF)，且还可以应用于分离较大尺寸的颗粒物质。根据本专利技术的 方法，进料溶液连续地进入具有错流膜过滤器模块的闭合回路中，其中，使所述进料溶液再循环至期望的回收率水平，然后将悬浮颗粒溶液排放到 外面，且其后，以连贯的顺序方式重复这两步过程。可通过加压进料或可 替换地通过抽吸渗透物来推动依据本专利技术方法的过滤。根据本专利技术方法的闭合回路中的再循环产生了强的稀释效果，这是因 为在再循环以前模块出口混合了新鲜进料，而且还产生了强的错流矢量分 量，这个错流矢量分量可影响移动的、远离膜过滤器表面的主流(bulk flow) 中的颗粒物质的截留率(retention)。稀释效果不仅与渗透物的速率流量有 关，而且还与再循环的速率流量有关；而错流效果主要随闭合回路中的循 环装置所产生的速率流量而变。通过本专利技术方法的所述稀释效果和错流效 果的组合甚至能在高的过滤回收率下产生膜过滤器表面上相对低的悬浮 颗粒浓度，因此，使相连的、通过"所谓，，就地清洗(Clean in Place )(CIP) 过程的的膜清洁模式之间的长的时间间歇成为可能。由本专利技术的设备和方法所提供的连贯的顺序过程允许高回收率的连 续过滤，其中每次重新继续都以相对低的悬浮颗粒浓度的新鲜进料供应开 始。因此，具有新鲜进料的重新过滤循环的频繁开始与所述稀释效果和错 流效果的相结合将有助于在很长的时间周期内维持干净的膜过滤器表面， 从而减少由颗粒物质堵塞膜孔的趋势。与不经由闭合回路系统进行的现有 过滤方法相比，通过本专利技术的设备和方法而增加的膜过滤器表面的清洁意 味着在较长周期内更快的渗透流动以及以更低频率进行的CIP过程。本专利技术的设备和方法的另 一优点是，模块化过滤单元可组合到任何期 望过滤能力的装置中，其中，在中心提供进料加压装置或替代地，提供渗 透物抽吸装置。本专利技术方法的模块性即是就模块化单元的设计方案而论 的，也是就由许多期望结构的模块化单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在闭合回路中通过连贯的顺序过程来从进料溶液或流体连续分离悬浮颗粒的设备的模块化单元，其包括：　　　　包括一个或更多个错流膜过滤器模块的至少一个闭合回路系统，所述错流膜过滤器模块具有其各自的由传导管道并联连接的入口和出口，其中每个所述模块包括壳体内的至少一个错流膜过滤器元件；　　　　使所述进料溶液或流体能够通过所述闭合回路的所述一个或更多个膜过滤器模块再循环的至少一个循环系统；　　　　用于将所述新鲜进料供应到所述闭合回路的至少一个传导管道系统；　　　　用于从所述闭合回路的所述一个或更多个膜过滤器模块收集渗透物的至少一个传导管道系统；　　　　用于从所述闭合回路移去浓缩悬浮颗粒溶液或流体的至少一个传导管道系统；　　　　使所述新鲜进料供应管道能够连接到所述闭合回路或使所述新鲜进料供应管道能够从所述闭合回路断开的至少一个阀系统；　　　　使能够从所述闭合回路周期性排出浓缩悬浮颗粒溶液或流体而不停止过滤的至少一个阀系统；以及　　　　使能够在闭合回路中通过所述连贯的顺序过程来从所述进料溶液或流体连续错流膜过滤分离悬浮颗粒的监测和控制系统。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿维埃弗拉特，
申请(专利权)人：阿维埃弗拉特，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]