專利名稱：反洗廢液的減少的制作方法
技術領域：
本發明涉及薄膜過濾系統，更尤其是涉及反洗這種系統期間所產生的廢液的減少。
背景技術：
在薄膜過濾操作中，通過液體或氣體反洗定期清洗薄膜對保持薄膜的較長操作時間而不需要化學清洗處理是必不可少的。但是，在每次反洗期間，都會產生一定量的廢液，這降低了進料液體回收，增加了對反洗廢液后處理的需要。對于尤其是消費者不得不購買進料的消費工廠來說，進料回收是非常重要的工廠性能因數。
發明內容
依照本發明的一個方面，提供了一種從液體懸浮液過濾固體的方法，其包括(i)提供橫跨浸在容納于容器中的液體懸浮液中的可滲透中空薄膜的壁的壓力差，所述液體懸浮液供給至所述多孔中空薄膜的外表面，以引起和維持經過薄膜壁的過濾，其中(a)一些液體懸浮液經過薄膜的壁，作為滲透液從中空薄膜內腔排出，和(b)至少一些固體保留在中空薄膜上或中空薄膜內，或者相反，作為懸浮固體保留在薄膜周圍的液體中，(ii)中止液體懸浮液至所述容器的流動；(iii)減少所述容器內部的液體懸浮液體積；(iv)中止過濾處理；(v)通過驅逐保留在薄膜上或薄膜內的至少一些固體來清潔薄膜；和(vi)從所述容器移除包含被驅逐固體的液體。
優選地，清洗步驟包括反洗薄膜。更優選地，清洗步驟包括用氣泡沖洗薄膜表面。優選地，通過繼續從薄膜抽取滲透液，同時中止液體懸浮液至容器的流動，減少容器內部的液體懸浮液體積。優選地，繼續抽取滲透液的步驟包括，對液體懸浮液施加氣體壓力，以幫助提供橫跨薄膜壁的所述壓力差。可以通過向液體懸浮液供給通風或沖洗氣泡施加氣體壓力，或者通過向液體懸浮液施加獨立氣體壓力源來施加氣體壓力。在另一個方面，可以通過使液體懸浮液倒流至容器來減少容器中的液體懸浮液體積。優選地，容器內部的液體懸浮液體積減少至預定液面水平(level)。作為參考，該預定液面水平足以使薄膜在沖洗和液體反洗期間保持浸于液體懸浮液中。
依照本發明的另一個方面，提供了一種從液體供給懸浮液去除固體的過濾系統，其包括(i)用于容納所述液體供給懸浮液的容器；(ii)用于提供液體供給懸浮液至容器的流動的裝置；(iii)位于容器內的多個可滲透中空薄膜；(iv)用于提供橫跨所述薄膜的壁的壓力差的裝置，以使一些液體懸浮液經過薄膜的壁，作為滲透液排出，同時至少一些固體保留在中空薄膜上或中空薄膜內，或者相反，作為懸浮固體保留在薄膜周圍的液體中，(v)用于從薄膜抽取滲透液的裝置；(vi)用于減少容器內的液體懸浮液體積的裝置；(vii)用于中止從薄膜抽取滲透液的裝置；(viii)用于通過從薄膜上驅逐至少一些所保留的固體以清潔薄膜的裝置；(ix)用于從容器移除包含固體的液體的裝置。
通過預先濾出(filter down)進料側供給水來改善進料回收的方法是根據增壓薄膜過濾系統進行描述的。
這些方法使用通風氣體或處理氣體來推動進料液體通過薄膜，以生產濾液產品，減少反洗處理開始之前容器進料側內部的液體體積。做為選擇，在一些系統中，進料泵可以自動地重定向，以執行吸入操作，以向下拉動進料側液面。通過使用這些方法中的一種方法，可以回收一部分進料側液體，進料回收可達到99％以上。
現在參照附圖，通過舉例對本發明的優選實施例加以說明，其中圖1顯示了依照本發明一個實施例的薄膜過濾模塊的示意性側視圖；圖2顯示了依照本發明第二實施例的薄膜過濾模塊的示意性側視圖；圖3顯示了依照本發明第三實施例的薄膜過濾模塊的示意性側視圖；圖4顯示了依照圖3所示實施例的改進的薄膜過濾模塊的示意性側視圖；圖5顯示了進料回收與進料流量相對比在濾液面下降情況下和濾液面沒有下降情況下的曲線圖；和圖6顯示了對于各種系統的進料回收的柱狀圖。
具體實施例方式
參照附圖，所示的典型增壓纖維薄膜過濾模塊4具有多個纖維薄膜5，纖維薄膜5在上、下端板6和7之間延伸，并安裝在容器8內。供料經由管路9、10至容器8的供給由各自的閥AV1和AV2控制。可以通過口13、14和由濾液閥AV16控制的管路15、16從纖維5兩端抽取濾液。
在優選實施例中，可以利用三種不同的方法實現濾出工序。
1)在過濾階段的末尾，通風氣體被引入進料側，迫使過濾繼續進行。由于至模塊4的進料液體流動已中止，繼續進行的過濾減少了薄膜5的進料側上的剩余液體。要過濾的體積取決于各種因素。過濾的體積越大，反洗期間產生的廢液越少。但是，如果留在進料容器8中的液體體積太小，氣體沖洗可能不會產生效果，因為模塊4沒有全部浸沒在進料液體中，所以反洗功效將受到影響。優選地，保留在進料容器8中的液面水平足以正好允許模塊4在氣體沖洗步驟期間全部浸沒在進料液體中。
2)通過在進料側將處理氣體引入進料容器8，以使進料液體通過薄膜5流到濾液側，也可以實現濾出。在這種情況下，進料側壓力可能較高，導致較快的處理步驟。
3)另一個可選方案是，在過濾階段的末尾，反轉進料泵17，以將進料容器8中的一些進料回吸至進料源，從而減少反洗后的排出體積。
現在參照如下所示的例子，將進一步描述各個可選方案。
用通風氣體濾出參照圖1，在濾出和反洗之前，薄膜的進料或殼體側借助于進料管路/排泄管路閥AV1、2、4、5保持相互隔離。濾液閥AV16保持開啟。然后通風氣體通過閥AV17和管路17注入模塊4的下部，進料側在通風氣體壓力的作用下增壓。通風氣體源(未顯示)可以是壓縮氣體或風機空氣。通過通風氣體對進料側的增壓推動進料側的進料液體穿過薄膜壁，并產生濾液，以公知的方式經由管路15、16抽取所述濾液。當通風氣體通常為低壓空氣并不需要壓力釋放時，氣體不斷地注入到進料側，直到產生所要求的濾液體積。
一旦完成濾出步驟，通風氣體繼續，系統進入正常反洗程序。
利用通風氣體作為用于濾出的氣體壓力源的一個優點是，它有助于清除過濾階段期間填充通風歧管的液體，減少通風開始時可能出現的分布不均。濾出步驟期間注入的氣體也沿著薄膜表面行進，提供了常規的沖洗作用。
當將一流量計(未顯示)布置在濾液側時，流量計可用于累加濾出體積，并反饋至控制系統。流量計反饋可用于將濾出體積控制在一預定值。在沒有流量計(未顯示)位于濾液側的情況下，可以用控制PLC程序執行累加程序，運用膜透性和可透性膜壓(TMP)計算濾出體積，并將其控制至預定值。
用處理空氣濾出。
利用通風氣體濾出的一個缺陷是傳送至進料側的壓力受到限制。當由于操作的緣故濾液側背壓高時，通風氣體不能傳送足夠高的可透性膜壓(TMP)以在合理的時間范圍內完成濾出步驟。在這樣的情況下，如圖2所示，處理氣體可以向下調節至50到250kPa，并經由閥AV13和管路19進給至進料側，以實現濾出步驟。當使用處理氣體時，可以通過調節閥AV16的位置，控制TMP。在濾出期間，控制過濾流量，使之不超過正常過濾流量。當處理氣體壓力高時，濾出工序被分成兩個步驟，以減少濾出一端的進料側壓力。在濾出工序的步驟1中，閥AV13和AV16開啟，處理氣體進入薄膜容器8的頂部分，推動液體通過薄膜壁。在濾出工序的步驟2中，閥AV13關閉，而閥AV16繼續開啟。進料側保留的壓縮氣體繼續推動液體通過薄膜壁。當進料側液體體積減少時，進料側氣體壓力也下降，從而達到所希望的濾出體積和/或進料側壓力。
將濾出工序分成兩個步驟的另一個優點是，減少了壓縮氣體的耗費。類似于使用通風氣體的濾出方法的方式，可利用濾液側流量計或PLC可編程累加器來控制濾出工序。
用泵反轉濾液吸入泵進行濾出如圖3所示，濾出也可以通過由泵17施加于薄膜內腔的濾液吸力來實現。可以安裝一單獨的吸入泵，作為專用濾出泵。如果系統具有液體反洗泵，則該泵可以反向旋轉，以從纖維內腔中吸取濾液，從而降低進料容器8中的液面水平。作為選擇，通過添加閥AV20和AV21，供給泵17也可以用作濾液吸入泵，以實現濾出步驟。該工序可以分成兩個步驟。在第一步驟，閥AV16關閉，閥AV20和AV1開啟，以提供從濾液側到進料側的再循環流動。該步驟的主要目的是，在將濾液傳送至產品前，清洗進料泵17和相關管線。該步驟通常只持續幾秒鐘。為了提高清洗效率，閥AV21盡可能地靠近于泵的排出管路，并且位于閥AV1前面。一旦清洗了進料泵和管道，就可以啟動濾出工序的步驟2，閥AV1關閉，而閥AV21開啟。也可以由濾液流量計或PLC可編程濾液累加器(未顯示)控制濾出體積。
通過利用該方法，并通過開啟閥AV20和AV1，清洗進料泵和管道，以提供短時間段濾液至進料側的再循環。
在該方法中，泵的使用允許有效地調節容器進料側的液體的濾出。對控制閥AV21的位置進行控制，可達到所希望的濾出流速。當進料液體質量較差時，進料泵和管路不能夠被很好地清洗以進行濾液的傳送，這樣，可以變更工序，將濾液傳送至閥AV0前的進料歧管或進料中斷柜中。在將濾液傳送至進料歧管或中斷柜的情況下，圖4中顯示了該工序。
另一個在反洗前節省進料側液體的可行方法是僅僅反轉進料泵的流向，開啟閥AV1、AV5和AV0，將進料側液體返回至進料管路。
利用泵執行濾出步驟的優點是，可以顯著地縮短濾出至所希望的反洗程度的時間。
利用該濾出工序，可以顯著地減少反洗廢液，并改善進料回收。使用該濾出的每一次反洗的反洗廢液體積可以減少為沒有使用該濾出的原有反洗廢液體積的60％。圖5顯示了與在當前系統中沒有濾出的回收相比，不同過濾流速下的進料回收。
將利用該系統的濾出工序的典型回收與另一個增壓薄膜系統和圖6中的一個浸沒系統進行比較。
本說明書中的描述集中在中空纖維薄膜模塊的從外向內過濾上。上述的原理和方法同樣也可以應用于中空薄膜模塊及諸如平板和螺旋卷繞模塊的其它類型的薄膜模塊的從內向外過濾模式。
應該明白，在不背離所述本發明的精神或范圍的情況下，本發明可以有其它實施例和示例。
權利要求
1.一種從液體懸浮液過濾固體的方法，其包括(i)提供橫跨浸在容納于容器中的液體懸浮液中的可滲透中空薄膜的壁的壓力差，所述液體懸浮液供給至所述多孔中空薄膜的外表面，以引起和維持經過薄膜壁的過濾，其中(a)一些液體懸浮液經過薄膜的壁，作為滲透液從中空薄膜內腔排出，和(c)至少一些固體保留在中空薄膜上或中空薄膜內，或者相反，作為懸浮固體保留在薄膜周圍的液體中，(ii)中止液體懸浮液至所述容器的流動；(iii)減少所述容器內部的液體懸浮液體積；(iv)中止過濾處理；(v)通過驅逐保留在薄膜上或薄膜內的至少一些固體來清潔薄膜；和(vi)從所述容器移除包含被驅逐固體的液體。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，清潔步驟包括反洗薄膜。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，清潔步驟包括用氣泡沖洗薄膜表面。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過繼續從薄膜抽取滲透液，同時中止液體懸浮液至容器的流動，減少容器內部的液體懸浮液體積。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，繼續抽取滲透液的步驟包括對液體懸浮液施加氣體壓力，以幫助提供橫跨薄膜壁的所述壓力差。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，通過向液體懸浮液供給通風或沖洗氣泡來施加氣體壓力。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，施加氣體壓力的步驟包括向液體懸浮液施加單獨的氣體壓力源。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，通過使液體懸浮液倒流至容器，減少容器中的液體懸浮液體積。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，容器內部的液體懸浮液體積減少至預定液面水平。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，該預定液面水平足以使薄膜在沖洗和液體反洗期間保持浸于液體懸浮液中。
11.一種從液體供給懸浮液移除固體的過濾系統，其包括(i)用于容納所述液體供給懸浮液的容器；(ii)用于提供液體供給懸浮液至容器的流動的裝置；(iii)位于容器內的多個可滲透中空薄膜；(iv)用于提供橫跨所述薄膜的壁的壓力差的裝置，以便使一些液體懸浮液經過薄膜的壁而作為滲透液排出，同時至少一些固體保留在中空薄膜上或中空薄膜內，或者相反，作為懸浮固體保留在薄膜周圍的液體中，(v)用于從薄膜抽取滲透液的裝置；(vi)用于減少容器內的液體懸浮液體積的裝置；(vii)用于中止從薄膜抽取滲透液的裝置；(viii)用于通過從薄膜上驅逐至少一些所保留的固體來清潔薄膜的裝置；(ix)用于從容器移除包含固體的液體的裝置。
12.如權利要求11所述的過濾系統，其特征在于，清潔裝置包括用于反洗薄膜的裝置。
13.如權利要求11所述的過濾系統，其特征在于，清潔裝置包括用氣泡沖洗薄膜表面的裝置。
14.如權利要求11所述的過濾系統，其特征在于，通過繼續從薄膜抽取滲透液，同時中止液體懸浮液至容器的流動，減少容器內部的液體懸浮液體積。
15.如權利要求11所述的過濾系統，其特征在于，通過使液體懸浮液倒流至容器，減少容器中的液體懸浮液體積。
16.如權利要求11所述的過濾系統，其特征在于，容器內部的液體懸浮液體積減少至預定液面水平。
17.如權利要求11所述的過濾系統，其特征在于，該預定液面水平足以使薄膜在沖洗和液體反洗期間保持浸于液體懸浮液中。
全文摘要
一種從液體懸浮液過濾固體的方法，其包括提供橫跨浸在容納于容器(8)中的所述液體懸浮液中的可滲透中空薄膜(5)的壁的壓力差，液體懸浮液供給至所述多孔中空薄膜(5)的外表面，以誘導和維持經過薄膜壁的過濾。一些液體懸浮液經過薄膜(5)的壁，作為滲透液從中空薄膜內腔排出，以及至少一些固體保留在中空薄膜上或中空薄膜內，或者相反，作為懸浮固體保留在薄膜(5)周圍的液體中。該方法包括下列步驟中止液體懸浮液至容器(8)的流動；減少容器(8)內部的液體懸浮液體積；中止過濾處理；通過驅逐保留在薄膜(5)上或薄膜(5)內的至少一些固體，清潔薄膜(5)；和從容器(8)移除包含被驅逐固體的液體。
文檔編號B01D65/02GK101043933SQ200580035601
公開日2007年9月26日 申請日期2005年9月7日 優先權日2004年9月7日
發明者查富芳, 曹治毅 申請人:西門子水技術公司