包括中空纤维支架的过滤模块制造技术

本发明专利技术涉及一种过滤模块，所述过滤模块包括多个垂直排列的半渗透性中空纤维膜和多个沿所述中空纤维膜的长度间隔隔开的纤维支架，其中，每个纤维支架包括多个分隔框，这些分隔框将所述中空纤维膜分开成多组，其中，一个纤维支架的多个组与另一纤维支架的组不同。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括中空纤维支架的过滤模块专利
本专利技术涉及包括半渗透性中空纤维膜的过滤模块。这类模块的代表应用包括对来自溪流、河流、池塘和湖泊的水进行净化。其它示例包括对市政和工业废水进行处理，包括下水道和沉淀池。这类模块也可发现用于膜生物反应器(MBR)应用中。
技术介绍
过滤模块通常采用半渗透性中空纤维(亦称“毛细管”)膜。一种经典设计包括在相对联管箱之间延伸的多条中空纤维。US5248424、US6214226、US6682652和US7850853中描述了具体示例。在另一设计中，中空纤维膜的一端灌封在联管箱内，而相反端不受支撑并自由移动。US7160454和JPl 1-128692中描述了单联管箱的设计示例。实施时，多个模块可互相连接以形成过滤组件，该过滤组件沉入具有料液源(比如，沉淀池、需氧活性污泥池或厌氧生物水处理池)的箱或模块箱中。通过在膜表面产生跨膜压差，即，典型地通过从膜的渗透物侧抽真空或通过对料源加压，从而实现过滤。由于跨膜压力的作用，渗透物流过膜的孔且收集在与料源密封隔开的联管箱内。长时间使用之后，料液中的悬浮固体积聚在膜表面并形成限制或甚至阻塞流体流动的污垢或“滤饼”层。通常，该污垢和滤饼层通过曝气清除，其中气泡冲洗膜的外表面。曝气和湍流条件可导致纤维断裂或纤维缠绕。一种用于解决纤维断裂和缠绕的方法是采用包围一束或多束纤维并对纤维的运动范围进行限制的笼、网状物或网。US6783008和US7160454中描述了这种示例。US7531091描述了一种类似方法，其中，每个纤维保持装置(“纤维支架”)沿中空纤维膜的长度隔开。每个纤维支架包括多个长方形分隔框(partition)，这些分隔框将通过分隔框的纤维分隔开。每个纤维支架的分隔框彼此垂直对齐且一起限定相邻的包围纤维束的垂直柱。在每一个这些方法中，纤维支架都在整个纤维长度上包围着共同的纤维组。因而，特定组内的单个纤维倾向于紧密关联或群集在一起，而不是保持均匀间距。这种群集作用使清洁困难，并导致膜过早积垢和/或堵塞。
技术实现思路
在一个主要的实施方式中，本专利技术包括过滤模块，所述过滤模块包括多个垂直排列的半渗透性中空纤维膜，所述膜沿着第一端和第二端之间的长度延伸，至少有一端灌封在联管箱内。所述模块还包括多个沿所述中空纤维膜长度间隔隔开的纤维支架，其中，每个纤维支架包括多个分隔框，所述多个分隔框将所述中空纤维膜分开成多个通过所述纤维支架的纤维组，使得至少一个纤维支架的多个纤维组与另一纤维支架的纤维组不同。在至少一个实施方式中，本专利技术提供了具有改善的中空纤维间距的过滤模板。公开了许多其它实施方式。【附图说明】所附【附图说明】了主题管板的多个实施方式。附图不一定按照比例绘制且包括理想化的视图以便于描述。在可能的情况下，在附图和文字说明书中使用相同的数字表示相同或相似的部件。图1是过滤模板的透视图。图2是图1中的模块移除中空纤维膜后的视图。【具体实施方式】在适用于双联管箱和单联管箱设计时，本专利技术尤其适用于单联管箱设计，其中，多个(通常数百个)中空纤维膜(“纤维”)沿公共面对齐且一端灌封(即一起密封)在联管箱内。对灌封技术没有特殊限制，但是一般涉及将纤维的端部一起密封在大量的灌封材料内。最常见的是，通过将纤维的端部嵌入液体密封剂内，该液体密封剂随后硬化形成管板而完成灌封。随后打开纤维的端部(例如，通过切断硬化的灌封材料的区段)，或者以其他方式暂时密封或保护起来从而防止液体灌封材料进入纤维的端部。现有技术中描述了多种适用的灌封技术和材料，参见例如:US3708071、US4666469、US5192478、US6214226、US6290756、US6592759、US6974554、US7160455、US7344645、US7704393、US7931805 和 US2007/0158257。对联管箱设计没有特殊限制，但是其一般包括用于容纳管板灌封端的外壳，并进一步包括与纤维内腔流体连通的内渗透室。联管箱进一步包括供渗透物离开模块的通道。上面提到的专利引用文献中提供了示例。对纤维的选择没有特殊限制，但一般而言，每个纤维包括围绕内腔的椭圆形(例如，圆柱形)孔外部结构，该内腔在第一端和第二端之间延伸。对纤维的尺寸没有特殊限制。优选尺寸包括:外径为大约0.5mm到5mm,内径为大约0.5mm到2mm,壁厚(即，内外径之间的孔结构)为大约0.1mm到2mm。对纤维的长度没有特殊限制，但是一般取决于模块设计。代表性长度包括:大约0.2m到2m的长度。对半渗透性中空纤维膜的类型没有特殊限制。代表性例子包括由聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚酰胺制备、并通常通过熟知的相转化法制备的中空纤维膜。其它例子包括由聚烯烃(例如，聚丙烯、聚乙烯及其相关共聚物)经由已知的蚀刻和拉伸方法制成的膜。对纤维的圆柱形孔结构没有特殊限制，但其可包括各向同性或各向异性结构。在优选实施方式中，纤维适合于微滤和超滤应用，例如，孔大小为大约0.001微米到10微米，但更优选0.01微米到I微米。本专利技术模块进一步包括沿纤维长度间隔隔开的多个(例如，2-10个)纤维支架，每个纤维支架包括框架，该框架包括多个(例如，2-50个，优选地6-30个)分隔框，这些分隔框将中空纤维膜分开成通过纤维支架的多个纤维组(例如，每个分隔框有5-500个，优选地50-200个)。在一个优选实施方式中，框架沿模块的侧面固定并延伸通过纤维通道，使得纤维通过纤维支架的分隔框，例如，每个分隔框围绕单个纤维形成的组。对分隔框的形状和大小没有特殊限制，所述分隔框也不必是相等大小。在优选实施方式中，至少50%，优选地，至少80%的纤维支架的分隔框具有相同的尺寸。在另一实施方式中，这些分隔框为长方形。对模块进行配置，使得与一个纤维支架相关联的至少一部分纤维组不同于与另一纤维支架相关联的纤维组。在本文下，术语“不同”是指纤维组不完全相同。在优选实施方式中，与一个纤维支架相关联的纤维组和与另一纤维支架相关联的纤维组相同的纤维不超过90 %，优选地不超过60 %。在另一实施方式中，这种关系适用于所有相邻的纤维支架。再在另一实施方式中，与每一个其它(即，不相邻)纤维支架相关联的纤维组彼此基本上相同，而彼此直接相邻的纤维支架之间相同的纤维不超过90 %，优选地不超过60 %。图1说明了本专利技术的优选实施方式。过滤模块(10)包括联管箱(12)和沿灌封在联管箱(12)内的下部第一端(16)和未限制的上部第二端(18)之间的长度延伸的多个垂直排列的纤维(14)。虽然图中未示出，但是纤维(14)的第二端分别被密封。多个纤维支架(20、20'、20、20 '、20)沿纤维(14)的长度(L)间隔隔开。每个纤维支架(20、20')包括框架(21)和多个长方形分隔框(24、24')，这些长方形分隔框将纤维(14)分开成多个通过纤维支架的纤维组(26)。至少80%的分隔框具有相等的尺寸，然而，一个纤维支架(例如，20)的分隔框与另一纤维支架(20')的分隔框形成偏移，即，纤维支架(20、20')的分隔框不是垂直对齐。因此，与一个纤维支架(20)相关联的至少一些但优选所有纤维组和相邻纤维支架(20')的纤维组相同的纤维不超过90%，优选地不超过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤模块，其包括：多个垂直排列的半渗透性中空纤维膜，所述膜沿着第一端和第二端之间的长度延伸，所述两端中的一端灌封在联管箱内，多个沿着所述中空纤维膜长度间隔隔开的纤维支架，其中，每个纤维支架包括框架，所述框架包括多个分隔框，所述多个分隔框将所述中空纤维膜分开成通过所述纤维支架的多个纤维组，其中，与至少一个纤维支架相关联的多个所述纤维组与另一纤维支架的纤维组不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.30 US 61/503,0661.一种过滤模块，其包括:多个垂直排列的半渗透性中空纤维膜，所述膜沿着第一端和第二端之间的长度延伸，所述两端中的一端灌封在联管箱内， 多个沿着所述中空纤维膜长度间隔隔开的纤维支架，其中，每个纤维支架包括框架，所述框架包括多个分隔框，所述多个分隔框将所述中空纤维膜分开成通过所述纤维支架的多个纤维组， 其中，与至少一个纤维支架相关联的多个所述纤维组与另一纤维支架的纤维组不同。2.根据上...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·格鲁克，P·E·M·埃尔兹，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：
国别省市：