專(zhuān)利名稱(chēng)：超過(guò)濾和微過(guò)濾模件及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水凈化，更具體地涉及一種用于室內(nèi)的薄膜水過(guò)濾系統(tǒng)，例如提供一種可靠的安全水供應(yīng)而只有很少的維護(hù)。
背景技術(shù)：
最近爆發(fā)的在城市水供應(yīng)中出現(xiàn)寄生胞囊例如隱孢殼屬(cryptosporidium)和Giardia Lambia而引起的疾病需要可以提供飲用水而無(wú)需擔(dān)心疾病的系統(tǒng)。大多數(shù)城市依賴(lài)用氯破壞這些病原體，這只能局部有效。一些水凈化系統(tǒng)使用紫外線(xiàn)消毒，但也使用氯，這項(xiàng)技術(shù)只能部分有效地殺滅水中的病原體，尤其是上述的寄生胞囊。
已經(jīng)使用基于薄膜的技術(shù)來(lái)凈化水。但是，使用常規(guī)的薄膜容易污染并需要頻繁化學(xué)清洗，這被認(rèn)為對(duì)居住和商業(yè)使用不安全。出售小的可以處置的殼體專(zhuān)用于特定場(chǎng)合，例如廚房的水龍頭，但成本很高而且不能對(duì)整個(gè)居室提供防止污染物的保護(hù)。
為了改進(jìn)通過(guò)薄膜的滲透流以提供純凈水，已經(jīng)采用了不同的技術(shù)。例如，美國(guó)專(zhuān)利4,921,610公開(kāi)了由一系列化學(xué)清洗循環(huán)從薄膜去除固體的方法。在每次循環(huán)中從過(guò)濾流速中速度的減小以及時(shí)間和過(guò)濾損失中計(jì)算出清洗循環(huán)的最佳時(shí)間和方式。這由在每次施加一個(gè)壓縮液體和/或氣態(tài)回洗循環(huán)之后從過(guò)濾流速的減小率計(jì)算表示過(guò)濾流和時(shí)間之間關(guān)系并允許每次回洗循環(huán)中時(shí)間損失以及在每次回洗循環(huán)中損失的過(guò)濾量的公式計(jì)算得出、以及從過(guò)濾損失、時(shí)間損失以及過(guò)濾流速和時(shí)間之間的關(guān)系、流體和/或氣態(tài)回洗應(yīng)用的最佳時(shí)間中計(jì)算而得出。
日本專(zhuān)利4-180887公開(kāi)了使水從內(nèi)側(cè)至外側(cè)通過(guò)一個(gè)中空紗薄膜并除了在處理時(shí)間外用過(guò)濾水沖洗薄膜內(nèi)表面。生水導(dǎo)過(guò)一個(gè)頂口并在導(dǎo)過(guò)中空薄膜并經(jīng)過(guò)一個(gè)底口之前過(guò)濾。而且還使用一個(gè)樹(shù)脂固定床以及活性碳。
美國(guó)專(zhuān)利4,414,113公開(kāi)了一種利用反滲透(RO)技術(shù)從一種液體中去除分解的固體的方法和設(shè)備。要處理的液體導(dǎo)入包含多個(gè)放置在其中的過(guò)濾件的壓力容器中。過(guò)濾件具有纏繞在有小孔的中芯上的中空RO纖維，這樣在從過(guò)濾件外側(cè)向中芯的一個(gè)方向中流動(dòng)。純滲透液體進(jìn)入纖維的中芯中并且集中液體進(jìn)入部件的中心中。
此方法和設(shè)備提供了當(dāng)過(guò)濾件弄臟時(shí)對(duì)其的回洗。此外，一個(gè)外過(guò)濾隔膜可以圍繞部件的中空RO纖維施加，以去除否則會(huì)弄臟中空RO纖維的顆粒。
美國(guó)專(zhuān)利3,786,924公開(kāi)了一種采用反滲透單元用于凈化水的水凈化系統(tǒng)。此系統(tǒng)產(chǎn)生兩個(gè)流束，一個(gè)純度很高，用于飲用和做飯等，而一個(gè)質(zhì)量較低，用于沖廁所、澆草坪、灌溉花園等。此系統(tǒng)提供用于協(xié)調(diào)家用水系統(tǒng)中固有的水流變化的設(shè)備和技術(shù)，使其具有用于反滲透單元有效性能所需的恒定流速，對(duì)反滲透部件提供自動(dòng)沖洗和回洗功能。
美國(guó)專(zhuān)利3,716,141公開(kāi)了一種溶劑分離設(shè)備，用于通過(guò)使水在壓力下暴露給一種溶劑分離裝置而凈化水，溶劑分離裝置包括一個(gè)非活性位移泵，用于在水導(dǎo)入水分離裝置之前升高水壓，以及包括兩個(gè)尺寸預(yù)定的孔的裝置，用于保持所需的水壓和所需的水流速通過(guò)水分離裝置，并用于周期性地沖洗水分離裝置而不需要另外的調(diào)整以使系統(tǒng)回到正常的操作狀態(tài)。
美國(guó)專(zhuān)利3,992,301公開(kāi)了一種自動(dòng)沖洗和清洗系統(tǒng)，用于例如具有多個(gè)模件或薄膜的反滲透機(jī)的薄膜分離機(jī)。可以通過(guò)減小壓力使薄膜放松、通過(guò)注入空氣或惰性氣體以提供湍流、和/或通過(guò)注入可以包括化學(xué)清洗添加劑的沖洗液體而進(jìn)行清洗。提供了泵、自動(dòng)閥、以及壓力控制裝置，以及一個(gè)完整的時(shí)間操縱的電序列系統(tǒng)，其中所需的沖洗，清洗以及洗滌循環(huán)在一個(gè)周期間隔自動(dòng)進(jìn)行或響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選狀況。
美國(guó)專(zhuān)利4,876,000公開(kāi)了一種中空纖維過(guò)濾裝置，具有一個(gè)過(guò)濾殼，由一個(gè)水平件分隔成一個(gè)過(guò)濾的液體腔和一個(gè)過(guò)濾腔，而且多個(gè)過(guò)濾模件從水平件向下懸掛。每個(gè)模件包括多個(gè)中空纖維，纖維具有向過(guò)濾液體腔打開(kāi)的上端以及具有向一個(gè)液體收集腔打開(kāi)的下端，液體收集腔與過(guò)濾腔密封并設(shè)置成由一個(gè)導(dǎo)管與過(guò)濾液體腔連通，這樣利用纖維的全長(zhǎng)過(guò)濾。
美國(guó)專(zhuān)利5,437,788公開(kāi)了一種過(guò)濾組件，它包括一個(gè)分成第一腔和第二腔的殼體。一個(gè)過(guò)濾件設(shè)置在第一腔中，而一個(gè)導(dǎo)管設(shè)置在并向第二腔打開(kāi)。一個(gè)排水孔將回洗液從第二腔導(dǎo)入過(guò)濾件或?qū)Ч苤?。這樣在導(dǎo)管中的開(kāi)口和過(guò)濾件的外部之間形成一個(gè)壓差，以迫使回洗液通過(guò)過(guò)濾件并從而清洗過(guò)濾件和/或從過(guò)濾件刷去一個(gè)預(yù)涂層。
美國(guó)專(zhuān)利5,053,128公開(kāi)了一種制造一個(gè)分散和/或過(guò)濾設(shè)備的方法，設(shè)備包括一個(gè)外殼，外殼包括一個(gè)由兩個(gè)端蓋關(guān)閉的圓柱形開(kāi)口主體并設(shè)有用于第一流的一個(gè)入口和出口以及至少一個(gè)用于第二流體的出口，所述第一流體適于流過(guò)設(shè)置在位于殼體中的兩個(gè)端壁之間的半滲透性中空纖維束的纖維，而所述第二流體適于通過(guò)用于第二流體的所述至少一個(gè)出口而從纖維外的空間中被去除。
美國(guó)專(zhuān)利5,059,374公開(kāi)了一種將一個(gè)中空纖維薄膜分離模件封裝在一個(gè)殼體中的方法。
美國(guó)專(zhuān)利5,160,042公開(kāi)了一種環(huán)形雙端中空纖維束，一個(gè)流體分離裝置包括環(huán)形雙端中空纖維束具備在中空纖維兩端都打開(kāi)的孔，中空纖維嵌入封裝在一個(gè)具有多個(gè)開(kāi)口的外殼中的兩個(gè)管片中，多個(gè)開(kāi)口包括一個(gè)液體入口，一個(gè)非滲透出口和至少一個(gè)滲透出口，其中所述雙端中空纖維束裝在一個(gè)基本不可滲透的薄膜擋板中，只是入口區(qū)位于管片之間選定的區(qū)域中，并公開(kāi)了用于分離液體混合物的方法。
盡管具有這些公開(kāi)文本，仍需要適合室內(nèi)、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用的基于薄膜的過(guò)濾系統(tǒng)。即需要一種薄膜過(guò)濾系統(tǒng)，它可以以一種節(jié)省成本的方式對(duì)居室或研究機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期提供可靠而安全的服務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適于家庭使用的基于薄膜的過(guò)濾系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的提供一種基于中空纖維薄膜的過(guò)濾系統(tǒng)，適于從城市水中去除寄生胞囊例如隱孢殼屬(cryptosporidium)和Giardia Lambia細(xì)菌例如大腸桿菌和病菌，以提供安全的飲用水。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的方法，它利用基于薄膜的過(guò)濾凈化城市水而飲用，其中可以方便地清洗薄膜以改進(jìn)流量。而且本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的方法，用于例如使用微過(guò)濾或超過(guò)濾中空纖維薄膜凈化城市水的胞囊，以提供改進(jìn)的回收。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的方法，用于使用微過(guò)濾或超過(guò)濾中空纖維薄膜凈化城市水，以用一種節(jié)省成本的方式對(duì)整個(gè)家庭提供長(zhǎng)期的安全飲用水而不用清洗薄膜。
這些和其他目的從閱讀說(shuō)明書(shū)，權(quán)利要求書(shū)和附圖而更顯而易見(jiàn)。
根據(jù)這些目的，提供了一種凈化供給水以從中去除包括懸浮固體雜質(zhì)的方法，此方法使用水管壓力通過(guò)薄膜滲透水并回洗薄膜以去除收集在其上的固體。此方法包括提供一種由一個(gè)壁限定的腔體，壁具有一個(gè)內(nèi)側(cè)并具有一個(gè)第一端和一個(gè)第二端。薄膜例如從超過(guò)濾和微過(guò)濾薄膜中選定的中空纖維薄膜在所述第一端和第二端之間延伸。一個(gè)供給水入口用于連接在一個(gè)水管上向所述腔體導(dǎo)入管路壓力下的供給水。設(shè)置一個(gè)滲透水出口將純凈水導(dǎo)入建筑物中。通過(guò)使用所述管路壓力將水經(jīng)過(guò)薄膜而在所述腔體中過(guò)濾所述水，以在所述薄膜內(nèi)提供滲透水，并在所述薄膜外集中懸浮固體以提供集中水。在一個(gè)滲透收集器中收集來(lái)自所述薄膜的所述滲透水并分散所述滲透水用于使用。將一部分所述滲透水導(dǎo)入一個(gè)壓力罐體中，壓力罐體在管路水壓下收集滲透水，所述壓力罐體與所述滲透收集器液體連通。周期性地排干所述腔體以去除集中水，與此同時(shí)從所述罐體用滲透水回洗所述薄膜，以從所述薄膜去除固體。同時(shí)繼續(xù)使供給水通過(guò)腔體以將包含來(lái)自腔體的固體的集中水沖洗至一個(gè)排放管。
還提供了一種用于凈化供給水以從中去除包括固體雜質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用管路壓力使水滲透薄膜并從其之上去除收集的固體，所述系統(tǒng)包括一個(gè)具有第一端和第二端的腔體，一個(gè)用于連接到一個(gè)供給水管的供給水入口，一個(gè)滲透水出口和一個(gè)集中水出口。腔體包含從設(shè)置在所述腔體中并設(shè)置在所述第一端和所述第二端之間的超過(guò)濾和微過(guò)濾薄膜中選擇的中空纖維薄膜，所述中空纖維薄膜與所述滲透水出口流體連通并適于將水從所述腔體從其滲透到其腔中，以?xún)艋⒃诠苈匪畨合屡艞壒腆w，從而在所述腔體中提供集中水。設(shè)置一個(gè)適于從所述腔中排出滲透水而重新進(jìn)行分配的滲透水收集器。設(shè)置一個(gè)與所述滲透水收集器液體連通用于在管路壓力下在所述壓力罐體中儲(chǔ)存滲透水的膜片罐體，所述罐體適于用滲透水回洗所述薄膜。使用一個(gè)用于周期性地從所述腔體通過(guò)所述集中水出口排干集中水并將所述腔體中的壓力降低到管路水壓之下的閥裝置，所述閥裝置排干和降低所述腔體中壓力，(i)用滲透水從所述膜片罐體激發(fā)所述薄膜的回洗，以從所述薄膜排棄固體而在所述排干過(guò)程中與所述集中水一起去除，以及(ii)在所述周期性排干集中水和回洗過(guò)程中用供給水沖洗所述腔體。系統(tǒng)可以通過(guò)打開(kāi)排干閥而手動(dòng)排干，或者系統(tǒng)可以通過(guò)關(guān)閉水入口閥并打開(kāi)排干閥而手動(dòng)排干。


圖1是一個(gè)用于凈化水的基于薄膜的系統(tǒng)的剖視圖，示出了本發(fā)明的一個(gè)過(guò)濾罐體和回洗罐體。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)中空纖維薄膜模件以及通過(guò)其用于凈化的水流的剖視圖。
圖3a和b是中空纖維薄膜和用于將纖維定位在腔體2中的蜘蛛狀設(shè)置的俯視圖。
圖4是在腔體2中的一個(gè)底部蜘蛛設(shè)置。
圖5是一個(gè)水凈化系統(tǒng)的剖視圖，示出了一個(gè)過(guò)濾罐體和一個(gè)回洗罐體。
圖6是一個(gè)水凈化系統(tǒng)的剖視圖，示出了位于一個(gè)過(guò)濾罐體和一個(gè)回洗罐體之間的一個(gè)活性炭殼和氯分配裝置。
圖7是一個(gè)用于周期性排出和清洗過(guò)濾罐體和薄膜的控制圖。
圖8是一個(gè)圖表，示出從模件中排出水的氯的含量和時(shí)間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一個(gè)用于室內(nèi)凈化水的系統(tǒng)，以去除包括固體物質(zhì)的微有機(jī)體和顆粒物質(zhì)。其他可以去除的雜質(zhì)包括一些重金屬以及鑄鐵、硫磺和錳。系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可以在市政管路壓力或水管壓力上操作而不用使用額外的泵。此外，因?yàn)橄到y(tǒng)使用基于薄膜的技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可以使用管路水壓力提供回洗。
在圖1中使用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在圖1的實(shí)施例中，示出一個(gè)罐體或腔體2，腔體2具有安裝在頂部6中的供水入口4。而且示出一個(gè)從底部10延伸用于去除用于沖洗的水的管道8。腔體2包含一個(gè)用于承載沖洗水的穿孔導(dǎo)管12并，并集中到排放管8。但是，集中或沖洗水可以使用一個(gè)在罐體2的周壁上的排放管而去除。腔體2包括超過(guò)濾薄膜或微過(guò)濾薄膜的薄膜(在圖1中未示出)，薄膜透過(guò)在管路水壓下的供給水，以提供可以收集在滲透收集罐體或集管14中滲透水。薄膜可以從可以進(jìn)行回沖的平片薄膜、管狀薄膜或中空纖維薄膜中選擇。從薄膜或從滲透收集罐體14回收的滲透水沿管道16引導(dǎo)，用于從管道18通過(guò)建筑物例如房屋、學(xué)校辦公室等分配，以提供一個(gè)能夠根據(jù)要求凈化水的系統(tǒng)。
為了回洗，一部分滲透水沿管道22導(dǎo)至一個(gè)膜片罐體20，管道22通過(guò)滲透罐體或集管14與過(guò)濾罐體2液體流通。使用管路水壓由膜片21在壓力下將一部分滲透水儲(chǔ)存在膜片罐體20中。為了沖洗和激發(fā)膜片20，提供一個(gè)排放電磁閥24，即為了清洗中空纖維薄膜的外表面，周期性的排放電磁閥24打開(kāi)使?jié)B透水通過(guò)管道8到達(dá)排放管，同時(shí)由于腔體2中的壓力減小，膜片罐體20將滲透水排入中空的纖維薄膜中并通過(guò)薄膜壁返回，迫使固體或存流的碎屑從孔中離開(kāi)。同時(shí)，供給水沖洗纖維薄膜的外側(cè)或外殼側(cè)，將逐出的固體和存流的碎屑帶至排放管。當(dāng)排放電磁閥24關(guān)閉時(shí)，壓力在腔體2內(nèi)集聚到管路壓力并且供給水再一次滲透纖維薄膜。滲透水流回到建筑物中。同時(shí)，膜片罐體20充有滲透水到達(dá)管路壓力，用于進(jìn)行下一次沖洗循環(huán)。罐體2可以沖洗多次，因此根據(jù)凈化水的質(zhì)量可以連續(xù)利用幾個(gè)回洗以改進(jìn)通過(guò)薄膜的流速。通過(guò)使用在此利用的膜片罐體意味著可以包括任何具有用于為了回洗而保持壓力的裝置的罐體，例如一個(gè)利用保留空氣的在此稱(chēng)為壓力罐體的罐體。
下面參見(jiàn)圖2，其中示出倉(cāng)體或腔體2的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。其中相同的附圖標(biāo)記表示與圖1相同的部件。即，供給水例如在管路壓力下的市政水通過(guò)連接在市政水管上的頂部或蓋6在入口4導(dǎo)入。蓋6可以螺紋連接、粘接或焊接在倉(cāng)體2上，以提供一個(gè)防漏的安裝。在圖2所示的實(shí)施例中，示出中空纖維薄膜26基本豎直定位，薄膜26具有端部28，端部28端部封裝在腔體2的上部中的頂端或第一區(qū)29中。在一個(gè)實(shí)施例中，中空纖維薄膜26可以成束地設(shè)置在腔體2中。中空纖維薄膜26的束30成束設(shè)置或端部封裝在頂端29中。
圖3a和3b中所示的一個(gè)蜘蛛狀設(shè)置可以用在腔體2中，用于支撐蓋6和圍繞周邊34供水分配。在一個(gè)實(shí)施例中(見(jiàn)圖2)，供給水可以分散到頂端29和蓋6之間的腔40中并分散到其周邊42，在此通過(guò)壁通道44鄰近其壁導(dǎo)入腔體2中，以提供向?qū)Ч?2的一個(gè)基本徑向向內(nèi)的流動(dòng)。
可以在倉(cāng)體2的底部或第二區(qū)46使用第二蜘蛛狀設(shè)置48(見(jiàn)圖4)。第二蜘蛛狀設(shè)置48具有徑向延伸的臂部50，臂部50從一個(gè)中轂54延伸到周邊或邊緣52。中空纖維膜片26封裝在頂端47中，以便可以將過(guò)濾到其中心或內(nèi)腔的滲透水排出，以收集到滲透水收集罐體或集管14中。在周邊52第二蜘蛛狀設(shè)置48密封在倉(cāng)體2的內(nèi)壁上，以防止供給水或集中水漏入滲透水收集罐體14中以及其污染。另外，導(dǎo)管12密封在蜘蛛狀設(shè)置48的轂54上，以防止供給水或集中水泄漏。如圖2所示，導(dǎo)管或部件12從底蓋10通過(guò)倉(cāng)體2的中心延伸到頂部蜘蛛狀設(shè)置32。在導(dǎo)管12中，設(shè)有孔或開(kāi)口56，用于在沖洗時(shí)從腔體2中排出供給水或集中水。盡管孔56示出位于導(dǎo)管12的下部上，但孔可以如所需向上延伸。這樣，當(dāng)需要排干腔體2時(shí)，供給水和集中水圍繞中空纖維薄膜通過(guò)孔56沖洗到導(dǎo)管12中并進(jìn)入排放管8中(圖1)?？梢岳斫鈱?dǎo)管12在壁7密封到底端10上，以防止漏入滲透水罐體或集管14中。
倉(cāng)體2以及頂蓋和底蓋6，10可以由金屬或塑料制成，因?yàn)橹挥械蛪豪绻苈穳毫τ糜谇惑w2中。
為了在峰值流速下以約15psi的壓降(管路壓力)取得0.5至10加侖/分鐘的滲透流速需要200-1000英尺2的膜片表面積。這樣，足夠的中空纖維膜片束在所需長(zhǎng)度下應(yīng)該用于提供如此的流速。例如，圖3a示出8束中空纖維膜片。腔體2設(shè)有占據(jù)腔體2的容積30-50％的纖維束。
為了提供飲用水，最好使用孔尺寸小于1μm、最好小于0.5μm的中空纖維膜片，膜片典型的孔尺寸位于0.001μm-0.1μm的范圍中。
中空纖維膜片分別從頂端47向頂端29基本豎直延伸?？梢岳斫馇惑w2可以設(shè)置在水平位置，其中中空纖維膜片水平從頂端47延伸到頂端29。此外，過(guò)濾罐體可以位于頂部上而膜片罐體位于頂部上，其中用于供給水的入口位于例如罐體2的側(cè)面上。這樣，薄膜包括多個(gè)中空纖維，由此流量到達(dá)一個(gè)恒定的相對(duì)高的值。在每個(gè)頂端纖維的端部基本避免纖維對(duì)纖維的接觸。纖維可以操作，其中穿過(guò)薄膜的壓力差位于約0.1psi至約25psi的范圍中，優(yōu)選的中空纖維具有在約0.2至20psi的范圍中的穿過(guò)薄膜的壓力差。管路壓力例如20至100足以克服優(yōu)選的穿過(guò)薄膜的壓力。
優(yōu)選的中空纖維由有機(jī)聚合物和各向同性或各向異性的陶瓷制成，其中一個(gè)薄層位于纖維的外表面上。一些纖維可以由編織的聚合物制成，聚合物上涂有一個(gè)滲透性的天然橡膠或一種不溶于水的纖維性聚合材料。用于纖維的優(yōu)選有機(jī)聚合物是聚砜、聚苯乙烯、PVDF(聚偏二氯乙烯)和PAN(聚丙烯氰)，包括包含苯乙烯的共聚物，例如丙烯氰-苯乙烯、丁苯和苯乙烯-乙烯基芐基鹵化物共聚物、聚碳酸酯、纖維素聚合物、聚丙烯、聚氯乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯，以及在美國(guó)專(zhuān)利4,230,463中所公開(kāi)的物質(zhì)，此公開(kāi)文本在此作為參考。
對(duì)于中空纖維薄膜，一個(gè)纖維的外徑至少為20μm并可以大至3mm，通常在約0.3mm至2mm的范圍中。外徑越大，纖維每單位容積的表面積越小。纖維的壁厚至少為5μm并可以大至1.2mm，通常位于約為纖維外徑的15％至約60％的范圍中，最好在0.2mm至1.2mm之間。典型地，中空纖維的爆破壓力和壓縮壓力大于100psi。
在一個(gè)纖維中平均孔橫截面直徑可以變化很大，即在約10-10，000的范圍中。用于超過(guò)濾的優(yōu)選孔直徑在約10-1,000的范圍中；而對(duì)于微過(guò)濾在1,000-10,000的范圍中。盡管參照中空纖維薄膜，但可以使用包括微過(guò)濾薄膜的任何薄膜，以提供在管路水壓力下的凈化水并周期性地清潔薄膜以延長(zhǎng)薄膜的壽命。
為了本發(fā)明的目的，管路水壓可以在15-100psi的范圍內(nèi)，以使水通過(guò)中空纖維薄膜滲透，從而提供凈化水。此外，在這些壓力下，系統(tǒng)能夠產(chǎn)生0.1-10gpm、通常為7gpm的峰值滲透水流速。
為了使薄膜系統(tǒng)取得這些流速，重要的是倉(cāng)體2應(yīng)該分散成膠狀物質(zhì)雜質(zhì)和懸浮固體。在此術(shù)語(yǔ)“集中”表示包含在倉(cāng)體2中的供給水，這些供給水還沒(méi)有通過(guò)中空纖維薄膜26并與被薄膜排棄的固體或其他物質(zhì)一起收集在外側(cè)或外殼一側(cè)上?？梢岳斫庠趥}(cāng)體2的外殼一側(cè)中的液體在操作時(shí)更易集中固體和雜質(zhì)。這樣，為了在低壓下保持高流速，重要的是在某種程度根據(jù)水的質(zhì)量周期性地從腔體2中分散或去除排棄物質(zhì)，以避免在薄膜表面上集聚過(guò)多的固體和懸浮物以及流量的減低。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用排放電磁閥24打開(kāi)排放管8而由供給水周期性地沖洗腔體2(圖1)，電磁閥24使供給水可以自由流入和流出腔體2，從而提供圍繞中空纖維薄膜26的供給水沖洗作用。供給水通過(guò)穿孔管12離開(kāi)腔體12，從而分散腔體2中的固體集聚?？梢岳斫獯蜷_(kāi)排放管8用供給水沖洗腔體2具有減小腔體2中的壓力小于管路水壓至大約為常壓的效果。這樣，當(dāng)腔體2中的壓力減小時(shí)停止?jié)B透水流入中空纖維薄膜腔中。同時(shí)，隨著腔體2中的壓力減小和沖洗供給水至排放管8，在管路壓力下儲(chǔ)存在膜片罐體2中的滲透水流回到中空纖維膜片中并排出存留在薄膜外表面上的固體或顆粒物質(zhì)。這樣，與回流混合沖洗的供給水與滲透水一起工作，以清洗中空纖維薄膜并分散或凈化倉(cāng)體2。
應(yīng)該注意一個(gè)重要因素是需要分散或凈化倉(cāng)體2的時(shí)間量，尤其是當(dāng)系統(tǒng)用于處理室內(nèi)或辦公室建筑物的水時(shí)，其中重要的是水的供應(yīng)很少間斷。這樣，在頂部6供應(yīng)供給水而在底部10抽回滲透水和集中水是此系統(tǒng)的一個(gè)有用的特征。即，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基本豎直安裝腔體2和薄膜26導(dǎo)致可以在容器2的下部56收集固體。這對(duì)沖洗目的很重要，因?yàn)樵谟霉┙o水沖洗的過(guò)程中首先去除集中在下部56中的固體。這樣，可以迅速進(jìn)行沖洗并減小沖洗和分散的過(guò)程。根據(jù)本發(fā)明，用水沖洗可以由0.5至3個(gè)單位體積的供給水、最好為0.5至1個(gè)單位體積的供給水完成。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，供給水可以在罐體2的底部或側(cè)部導(dǎo)入而排水可以在頂部或側(cè)部導(dǎo)出，但這不是一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例。
此外，為了用儲(chǔ)存在膜片罐體20中的滲透水回洗，可以從膜片罐體20由約0.25至0.75個(gè)體積的腔體2的滲透水實(shí)現(xiàn)回洗。盡管膜片罐體20的尺寸作成可以提供充足的回洗量，但是也可以將其尺寸作成可以提供額外的滲透水用于室內(nèi)使用的腔體2的短期沖洗。即，當(dāng)提供用于回洗中空纖維薄膜26的水時(shí)，在回洗過(guò)程中膜片罐體20可以提供在用于室內(nèi)的壓力下的水。當(dāng)使用井水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，膜片罐體可以已經(jīng)存在，而且可以與過(guò)濾系統(tǒng)結(jié)合以提供回洗。
需要沖洗的供給水的體積根據(jù)供給水的質(zhì)量和沖洗完成的頻率可以變化。這樣，最好用供給水沖洗至少每24小時(shí)進(jìn)行一次。沖洗時(shí)間應(yīng)該在非高峰時(shí)間進(jìn)行例如凌晨2點(diǎn)，這還具有高水管路壓力而增大回洗效率的優(yōu)點(diǎn)。此外，可以根據(jù)水的質(zhì)量采用幾個(gè)連續(xù)的沖洗/回洗。
分散倉(cāng)體2的另一個(gè)重要的特征在于需要用供給水進(jìn)行沖洗和用滲透水進(jìn)行回洗的時(shí)間。這樣，最好在小于3分鐘、通常小于1.5分鐘的時(shí)間內(nèi)完成這種作用，以避免向建筑物供應(yīng)水的間斷。
可以理解，根據(jù)存留在薄膜上的固體的量可以關(guān)閉供給水排干倉(cāng)體2而不用使用滲透水的回流。不用回流排干可以使流量增加50％，通常為10-35％。或者，倉(cāng)體2可以由關(guān)閉供給水而排干同時(shí)使用來(lái)自膜片罐體20的回洗或回流，以從薄膜去除固體?？梢栽?5處提供一個(gè)空氣閥，以便當(dāng)去除集中時(shí)增加空氣或當(dāng)加入供給水時(shí)從罐體2中去除留存的空氣。
在本發(fā)明中，一種提供最小量的空氣以局部或完全移動(dòng)存在于模件2中的水的方法是維持薄膜清潔的優(yōu)選方法。在通常操作下，排出閥關(guān)閉而水根據(jù)需要過(guò)濾。如上所述，一些過(guò)濾水集聚在膜片罐體中。排干閥可以以每周打開(kāi)一次、一次三小時(shí)的頻率打開(kāi)，優(yōu)選的頻率是每天一次。這使供給水(見(jiàn)圖1)從模件2的外側(cè)頂部流到底部中心并通過(guò)排放管8排出，沖洗在過(guò)濾過(guò)程中集聚的固體或雜質(zhì)。而且，這使模件中的壓力下降，導(dǎo)致水從膜片罐體通過(guò)纖維的腔回流并通過(guò)纖維壁返回。這樣分離在過(guò)濾過(guò)程中沉積在纖維壁上的膠狀固體和其他雜質(zhì)。這樣這些雜質(zhì)從過(guò)濾罐體2中被排出，因?yàn)榕鸥砷y在產(chǎn)生回洗的同時(shí)打開(kāi)。在一個(gè)預(yù)置時(shí)間后，排干閥關(guān)閉而重新進(jìn)行過(guò)濾。在過(guò)濾循環(huán)開(kāi)始時(shí)重新填充回洗罐體并準(zhǔn)備進(jìn)行操作。使用者可以設(shè)置時(shí)間?？梢愿鶕?jù)需要在一個(gè)計(jì)數(shù)器上設(shè)置沖洗頻率。
回洗罐體20的尺寸應(yīng)該做成使得至少模件2容積的1/3作為回洗供給。清洗方法可以從低污染特性的水的模件回洗位移的約1/3至低壓供給的高污染的水的大于5個(gè)模件位移的范圍中變化。例如，在具有高含量有機(jī)雜質(zhì)和低供給壓力的未處理的表面水中，可能需要具有大量回洗位移的頻繁回洗或多次回洗，以保持可接受的產(chǎn)量。在本發(fā)明中，回洗和沖洗系統(tǒng)可以由上述的一個(gè)閥操作，它是閥24(圖1)或圖7中所示的“排干閥”，從而提供一個(gè)用于家庭的非常簡(jiǎn)便的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，可以使用一個(gè)多模件組件，用于大的設(shè)備，例如多單元的住所、商店、工廠(chǎng)以及研究所。在這些情況下，可以使用帶有一個(gè)單回洗罐體的上述簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，以同時(shí)維護(hù)所有模件的清潔?；蛘撸總€(gè)模件組件可以與基于計(jì)數(shù)器的控制裝置并行設(shè)置，以便在一個(gè)時(shí)刻回洗和/或沖洗一個(gè)模件，從而確保向系統(tǒng)連續(xù)供應(yīng)水。
下面參見(jiàn)圖5，圖5示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中腔體或過(guò)濾罐體2由任何適當(dāng)?shù)难b置連到回洗罐體20上，所述裝置限定一個(gè)滲透水收集罐體或集管14。此實(shí)施例基本避免圖1中所示的管路并提供一個(gè)更緊湊的系統(tǒng)。在圖5中，供給水入口4示出在頂部6中。供給水通過(guò)入口4導(dǎo)入管道12中，管道12設(shè)有開(kāi)口60，以將水導(dǎo)至與頂部6相鄰或接近的薄膜26的外殼一側(cè)，如圖5所示。罐體2設(shè)有一個(gè)位于罐體2壁上的排口62。排口62可以由一個(gè)閥或閥裝置控制，閥裝置可以包括一個(gè)由計(jì)數(shù)器控制的電磁閥，如圖1和7所示。薄膜26頂端封裝在頂端28中，如圖5所示。中空纖維薄膜26封裝在頂端47中，以使?jié)B透水可以從中空纖維薄膜26的中心或腔中排出收集到集管14中。來(lái)自集管14的滲透水用過(guò)開(kāi)口64分散到供應(yīng)的建筑物的管路中。膜片罐體20與集管14液體連通，以便從此而來(lái)的滲透水在管路壓力下進(jìn)入膜片罐體20中并壓下膜片21，以在罐體2的排干過(guò)程中提供回洗。液體流通可以由一系列位于部件23中的孔或開(kāi)口(未示出)提供，液體在孔或開(kāi)口中自由流動(dòng)并不限制回洗操作。罐體2具有如圖所示模制在其一側(cè)上中的排口62，而且罐體20具有模制或結(jié)合在其中的開(kāi)口64，用于分布滲透水?？蓱?yīng)該理解可以在這些開(kāi)口中連接或螺紋連接帶有所需閥的閥的適當(dāng)?shù)墓芗?br> 圖6的實(shí)施例與圖5相似，不同之處在于圖6的實(shí)施例具有一個(gè)位于過(guò)濾罐體2和回洗罐體20之間的活性碳罐體70。即，罐體70與罐體2和膜片罐體20都液體連通?；钚蕴脊摅w20具有一個(gè)開(kāi)口72，用于連接到通過(guò)服務(wù)的建筑物分配處理的滲透水的管件上。這樣，滲透水由活性碳或其他介質(zhì)處理，以去除當(dāng)其經(jīng)過(guò)罐體70時(shí)的味道和氣味。將活性碳罐體70設(shè)置在過(guò)濾罐體2下游大大延長(zhǎng)了活性碳的使用壽命，因?yàn)樵谶^(guò)濾罐體2中去除了顆粒和膠狀有機(jī)物質(zhì)。這樣，在操作中，水通過(guò)入口4傳導(dǎo)并通過(guò)開(kāi)口60分配。滲透水從中空纖維薄膜26的腔導(dǎo)至罐體70。滲透水通過(guò)一個(gè)固定板76流入筒芯74中，從而進(jìn)入活性碳罐體70中并通過(guò)口72流出。一部分滲透水通過(guò)管件或中心筒芯74進(jìn)入罐體20中，以在其中提供管路壓力下的水。管件74很有用，它可以使水回流至回洗薄膜26而在罐體2中薄膜26的回洗過(guò)程中不受活性碳顆粒的妨礙。即，回流液體可以旁路經(jīng)過(guò)活性碳，對(duì)回流提供更大壓力。
如果需要，在回洗過(guò)程中可以使用一個(gè)氯分配器80，以便在清潔循環(huán)過(guò)程中對(duì)薄膜消毒?？梢园温人徕c或次氯酸鈣溶液的氯分配器80例如可以位于管件74中，這樣可以在回流過(guò)程中分配在約0.2至5ppm范圍中的氯的量。氯對(duì)中空纖維薄膜消毒，控制在滲透一側(cè)微生物的生長(zhǎng)，并減少在滲透無(wú)中需氧異氧物的含量。在另一個(gè)實(shí)施例中，分配器80可以包含固體次氯酸鈣?？梢允且粋€(gè)柔性可壓縮葉片的分配器80可以使用一個(gè)毛細(xì)管或雙通閥，用于分配氯。這樣當(dāng)在回流中大量的水在管件74中產(chǎn)生比在纖維腔入口大的高壓時(shí)使得可以在回流循環(huán)中排出氯，從而壓縮氯的容器并將氯分配到回流水中。在填充回流罐體20的過(guò)程中，水流反轉(zhuǎn)并且大會(huì)導(dǎo)入分配器中用于在下一個(gè)回流操作過(guò)程中排出。
為了化學(xué)清潔，薄膜容器2可以從組件中去除而清洗，以便當(dāng)壓力降低到一個(gè)預(yù)定值例如15psi時(shí)薄膜恢復(fù)其滲透性?；蛘?，可以由系統(tǒng)處理的水的總量決定化學(xué)清潔的時(shí)間?；蛘撸梢酝ㄟ^(guò)導(dǎo)入清洗溶液清潔模件。使用的化合物取決于污物的性質(zhì)。
圖7示出用于周期性清洗罐體或模件2以及薄膜26的一個(gè)控制過(guò)程。在操作中，未處理的水通過(guò)一個(gè)入口閥導(dǎo)至罐體2，并且滲透水作為潔凈水通過(guò)一個(gè)出口閥導(dǎo)至服務(wù)的建筑物。在水凈化過(guò)程中，回流罐體20在水管路壓力下填充并且出口閥保持在打開(kāi)位置中。排干閥保持在關(guān)閉位置。為了周期性排干和清潔罐體2和薄膜26，計(jì)數(shù)器發(fā)出一個(gè)信號(hào)并打開(kāi)自動(dòng)排干閥。這樣可以將集中物從罐體2中排出，同時(shí)中空纖維薄膜的外側(cè)或外殼一側(cè)由入口或未處理的水連續(xù)沖洗。與此同時(shí)，回流容器20從薄膜的表面排棄膠狀物質(zhì)和顆粒。使用未處理的水將排棄的膠狀物質(zhì)和顆粒從容器2中沖洗。在沖洗后，計(jì)數(shù)器關(guān)閉自動(dòng)排干閥，重新進(jìn)行水凈化并且重新填注回流罐體20?？梢赃M(jìn)行許多排干和凈化的變化。例如，可以排干罐體2而不用入口水沖洗，而是使用回流通過(guò)關(guān)閉入口和出口閥并如圖7所示打開(kāi)排干閥而排干罐體2，以便從模件或腔體2排干集中物和回流。這種方法提供了改進(jìn)的薄膜清洗并在高度渾濁的水中很有用，用于延長(zhǎng)薄膜壽命。所有這些組合都落入本發(fā)明的范圍中。
盡管在圖1，5和6中所示的系統(tǒng)示出過(guò)濾罐體或腔體2位于頂部而膜片罐體20位于底部，但可以理解膜片罐體20可以位于頂部而過(guò)濾罐體2位于底部?；蛘?，膜片罐體20可以位于過(guò)濾罐體2的側(cè)部。此外，盡管供給水入口示出位于過(guò)濾罐體的頂部，但它也可以在一個(gè)變化的實(shí)施例中位于側(cè)部，而且這些位置包含在本發(fā)明中。
另外，盡管活性碳罐體70示出位于罐體2和罐體20之間(圖6)，但可以理解活性碳罐體70可以位于罐體2的頂部或側(cè)部上，垂直將滲透水通過(guò)活性碳罐體70導(dǎo)入。將罐體70位于側(cè)部或頂部上具有如下優(yōu)點(diǎn)，即用于罐體70中的活性碳筒可以方便地改變。此外，希望使用其他的凈化技術(shù)，例如離子交換樹(shù)脂等，從而便于筒或系統(tǒng)的變換。
盡管示出本發(fā)明采用一個(gè)單獨(dú)的凈化模件，但可以理解對(duì)于較大的設(shè)施例如醫(yī)院或公寓集中物可以采用幾個(gè)模件，而且模件可以串聯(lián)連接。這樣可以關(guān)閉一個(gè)模件使薄膜再生而例如不會(huì)使水流與服務(wù)的集中物相干涉。這種再生可以包括排干模件而不用供給水沖洗會(huì)不用滲透水回洗，而且這對(duì)或者一個(gè)單獨(dú)的密件或者幾個(gè)模件包括在本發(fā)明的范圍中。
薄膜可以每24小時(shí)回流1-6次，滲透水使用0.2-2微或超過(guò)濾腔體容積同時(shí)排干過(guò)濾腔。
以下的例子進(jìn)一步示出本發(fā)明，并在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上在一個(gè)與圖7相似的設(shè)置中進(jìn)行。在此設(shè)置中，在倉(cāng)體2中過(guò)濾一個(gè)小時(shí)大約為在一個(gè)典型的北美家庭中操作一天。一個(gè)每小時(shí)一次的沖洗模式用于每小時(shí)清洗過(guò)濾器。這種序列與用于標(biāo)準(zhǔn)家庭的每天一次的沖洗相關(guān)聯(lián)。薄膜的沖洗設(shè)計(jì)成可以將包含排棄材料的集中水帶至排放管。為了在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)，使用一個(gè)由加拿大安大略O(shè)akville的Zenon環(huán)境公司制造的200平方英尺面積的入口點(diǎn)(POE)超過(guò)濾(UF)過(guò)濾器。一個(gè)通常關(guān)閉的電磁排放閥用在過(guò)濾器未處理的一側(cè)上，而一個(gè)通常打開(kāi)的電磁出口閥用在下游，用于過(guò)濾器下游的的處理水。一個(gè)計(jì)數(shù)器用于控制沖洗序列。
實(shí)驗(yàn)#1在第一實(shí)驗(yàn)中，出口閥或清潔水閥打開(kāi)而排干閥關(guān)閉。不使用回流。每個(gè)小時(shí)清潔水閥關(guān)閉而排干閥打開(kāi)一個(gè)周期，這樣使四個(gè)模件容積移動(dòng)到排放管以從過(guò)濾器去除集中物或碎屑。在經(jīng)過(guò)每小時(shí)沖洗一次的120小時(shí)操作后，UF過(guò)濾器的穿透薄膜壓力(TMP)從4.5psi的開(kāi)始TMP到達(dá)約12psi。這對(duì)于延長(zhǎng)使用基本不是很滿(mǎn)意。
實(shí)驗(yàn)#2用于此實(shí)驗(yàn)的設(shè)備與實(shí)驗(yàn)#1相同(見(jiàn)圖1)，只是使用一個(gè)膜片或回流罐體。在管路壓力下接收過(guò)濾水的膜片罐體通過(guò)薄膜孔提供1/2的過(guò)濾器模件的回流水。過(guò)濾系統(tǒng)和清潔步驟與實(shí)驗(yàn)#1相似，只是膜片罐體在沖洗過(guò)程中供應(yīng)回洗水。即，為了沖洗或清洗UF過(guò)濾器，清洗水出口閥關(guān)閉，這樣可以模仿一個(gè)家庭非使用的階段。然后，當(dāng)系統(tǒng)壓力接近水管壓力時(shí)膜片罐體接受水。當(dāng)?shù)竭_(dá)水管壓力時(shí)，模的排干閥打開(kāi)，以從密件中沖洗集中物。當(dāng)打開(kāi)排干閥時(shí)，使在過(guò)濾器薄膜未處理水一側(cè)上的水壓下降。然后，膜片罐體中的高壓迫使過(guò)濾水通過(guò)薄膜返回，在過(guò)濾循環(huán)過(guò)程中排出任何存留在過(guò)濾孔中的顆粒。同時(shí)，要過(guò)濾的水流過(guò)薄膜，沖洗被排棄的顆粒和集中物至排放管。在實(shí)驗(yàn)#2中每小時(shí)重復(fù)此循環(huán)400小時(shí)。測(cè)量TMP發(fā)現(xiàn)其值為10psi，它從開(kāi)始的6psi增加4psi。這樣，可以看出回流大大改進(jìn)了薄膜過(guò)濾的性能。
實(shí)驗(yàn)#3此實(shí)驗(yàn)同在實(shí)驗(yàn)#2中一樣設(shè)置和進(jìn)行，只是使用500平方英尺的UF過(guò)濾薄膜，并且回流設(shè)置成供應(yīng)1/2模件的回流水。在操作370小時(shí)后，穿透薄膜壓力(TMP)到達(dá)10psi。在循環(huán)操作365小時(shí)后一個(gè)15psi的TMP是可以接受的。
實(shí)驗(yàn)#4此實(shí)驗(yàn)同在實(shí)驗(yàn)#3中一樣設(shè)置和進(jìn)行，只是每小時(shí)采用一個(gè)雙背對(duì)背的回流。此外，使用的膜片罐體在每次回流時(shí)提供約1/3的過(guò)濾器模件的容積。這樣，在第一次模件沖洗和回洗后，膜片罐體可以填充并且立即過(guò)濾器模件再次沖洗和回流?？梢园l(fā)現(xiàn)在每小時(shí)使用雙沖洗和回洗進(jìn)行370小時(shí)循環(huán)操作后，TMP只到達(dá)8psi，這樣大大改進(jìn)過(guò)濾操作的性能。
實(shí)驗(yàn)#5此實(shí)驗(yàn)同在實(shí)驗(yàn)#3中一樣設(shè)置和進(jìn)行，只是在每次回洗UF模件之前入口閥(見(jiàn)圖7)關(guān)閉。空氣釋放閥用于在UF模件的排出過(guò)程中提供空氣而在填充過(guò)程中排出空氣。在此實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)槿肟陂y關(guān)閉，UF薄膜背回洗并且模件背排干直到其變空。在排干后，入口閥打開(kāi)而模件和膜片重新被填充。每個(gè)循環(huán)使用此步驟導(dǎo)至在很長(zhǎng)的操作過(guò)程中TMP基本不會(huì)增加。此過(guò)程延長(zhǎng)了過(guò)濾器的操作壽命，并對(duì)很快就弄臟薄膜的高度渾濁的水很有用。而且，它在商業(yè)上對(duì)延長(zhǎng)過(guò)濾器的壽命很有用。
實(shí)驗(yàn)#6一個(gè)包括包含軟聚乙烯不滲透的可折疊包的PVC壓力倉(cāng)或包含約200ml的12％W/VnaOCl溶液的氣泡被動(dòng)注入裝置安裝在一個(gè)處理Burlington自來(lái)水的9USGPM ZENON超過(guò)濾薄膜中。外部管件連接件從可折疊包的外側(cè)連接到壓力容器的滲透一側(cè)上，并從可折疊包的內(nèi)側(cè)連接到纖維薄膜模件的滲透面上。后者包含控制從可折疊包向模件纖維表面流動(dòng)的毛細(xì)管。測(cè)量標(biāo)明在每個(gè)模件沖洗過(guò)程中在兩個(gè)連接件之間存在每4秒約5psi的壓力差。在5psi下毛細(xì)管每秒配送0.18ml的12％的NaOCl。計(jì)算表明，在回洗/沖洗循環(huán)中總共在薄膜的滲透一側(cè)傳遞0.75ml的12％的NaOCl。回流/沖洗循環(huán)約50秒的過(guò)程，而且在此時(shí)間過(guò)程中USG至排放管。為了檢驗(yàn)注入裝置的效果，在間隔排出樣品并分析自由氯。圖8中的數(shù)據(jù)顯示出在一個(gè)回洗/沖洗循環(huán)過(guò)程中由此被動(dòng)裝置注入氯的有關(guān)排出水自由氯的成分的效果。在第48次循環(huán)采樣的排出水的樣品中，自由氯的水平在17秒中從0.11增加到0.19mg/l，進(jìn)入循環(huán)后在循環(huán)的終端減小到0.13mg/l，這樣證實(shí)了在沖洗/回洗循環(huán)的開(kāi)始裝置注入次氯酸鈉。
盡管根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但所附權(quán)利要求書(shū)包括了落入本發(fā)明范圍中的其他實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于凈化供給水以從中去除包括固體雜質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用管路壓力使水滲透過(guò)薄膜并從薄膜上去除收集的固體，所述系統(tǒng)包括(a)一個(gè)具有第一端和第二端以及第一區(qū)和第二區(qū)的腔體，一個(gè)用于連接到一個(gè)供給水管上的供給水入口，一個(gè)滲透水出口和一個(gè)集中水出口；(b)設(shè)置在所述腔體中并適于使水通過(guò)其滲透的薄膜，以?xún)艋峁B透水并在管路水壓下排棄固體而在所述腔體中提供集中水；(c)一個(gè)用于收集通過(guò)所述滲透水出口的所述滲透水進(jìn)行分配的滲透水收集器；(d)一個(gè)與所述滲透水收集器液體連通的壓力罐體，所述壓力罐體適于在管路水壓下儲(chǔ)存滲透水，所述壓力罐體適于用滲透水回洗所述薄膜；以及(e)用于周期性地從所述腔體通過(guò)所述集中水出口排干集中水并將所述腔體中的壓力降低到管路水壓之下的裝置，以及用于從所述壓力罐體由滲透水回洗所述薄膜以從所述薄膜排棄固體而在所述排干過(guò)程中與所述集中水一起去除的裝置，所述用于回洗的裝置由所述排干和降低所述腔體中壓力的裝置激發(fā)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述薄膜是設(shè)置在所述第一和所述第二端之間的中空纖維薄膜，所述薄膜與所述滲透水出口流體連通并具有封裝在設(shè)置在所述腔體的所述第一區(qū)中一個(gè)第一頂端中的固定端和封裝在設(shè)置在所述腔體的所述第二區(qū)中一個(gè)第二頂端中的第二端，所述薄膜的所述第二端具有適于將滲透水排空到所述滲透收集器中的腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述薄膜是超過(guò)濾薄膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述薄膜是微過(guò)濾薄膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括在激發(fā)用于排干和回洗的裝置的過(guò)程中用供給水沖洗所述腔體的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，壓力罐體設(shè)置在所述腔體之下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述薄膜束基本豎直設(shè)置在所述腔體中，并且所述集中水出口基本位于所述薄膜之下以便于排干。
8.一種用于凈化供給水以從中去除包括固體雜質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用管路水壓使水滲透過(guò)薄膜并從薄膜上去除收集的固體，所述系統(tǒng)包括(a)一個(gè)具有第一端和第二端的腔體，一個(gè)用于連接到一個(gè)供給水管上的供給水入口，一個(gè)滲透水出口和一個(gè)集中水出口；(b)從設(shè)置在所述腔體中并設(shè)置在所述第一端和所述第二端之間的超過(guò)濾和微過(guò)濾薄膜中選擇的中空纖維薄膜束，所述中空纖維薄膜與所述滲透水出口流體連通并適于將來(lái)自所述腔體的水穿過(guò)所述中空纖維薄膜滲透到其腔中，以?xún)艋⒃诠苈匪畨合屡艞壒腆w，從而在所述腔體中提供集中水；(c)一個(gè)適于從所述腔中排出滲透水而重新進(jìn)行分配的滲透水收集器；(d)一個(gè)與所述滲透水收集器液體連通用于在管路水壓下在所述壓力罐體中儲(chǔ)存滲透水的壓力罐體，所述壓力罐體適于用滲透水回洗所述薄膜；以及(e)用于周期性地從所述腔體通過(guò)所述集中水出口排干集中水并將所述腔體中的壓力降低到管路水壓之下的閥裝置，所述閥裝置排干和降低所述腔體中壓力，(i)用來(lái)自所述膜片罐體的滲透水激發(fā)所述薄膜的回洗，以從所述薄膜排棄固體而在所述排干過(guò)程中與所述集中水一起去除，以及(ii)在所述周期性排干集中水和回洗過(guò)程中用供給水沖洗所述腔體。
9.一種用于凈化供給水以從中去除包括固體雜質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用管路水壓使水滲透過(guò)薄膜并從薄膜上去除收集的固體，所述系統(tǒng)包括(a)一個(gè)具有第一端和第二端的腔體，一個(gè)位于所述第一端中用于連接到一個(gè)供給水管上的供給水入口，一個(gè)滲透水出口和一個(gè)集中水出口；(b)設(shè)置在所述腔體中并設(shè)置在所述第一端和所述第二端之間的中空纖維薄膜束，所述中空纖維薄膜與所述滲透水出口流體連通并適于將來(lái)自所述腔體的水穿過(guò)所述中空纖維薄膜滲透到其腔中，以?xún)艋⒃诠苈匪畨合屡艞壒腆w，從而在所述腔體中提供集中水；(c)一個(gè)適于從所述腔中收集水進(jìn)行分配的滲透水收集器；(d)一個(gè)與所述滲透水收集器連接的壓力罐體，所述壓力罐體適于在管路水壓下儲(chǔ)存滲透水，所述壓力罐體設(shè)置成用于用滲透水回洗所述薄膜；以及(e)設(shè)置成用于周期性地從所述腔體通過(guò)所述集中水出口排干集中水并將所述腔體中的水壓降低到管路水壓之下的閥裝置，所述閥裝置排干和降低所述腔體中壓力，用來(lái)自所述膜片罐體的滲透水激發(fā)所述薄膜的回洗，以從所述薄膜排棄固體而在所述排干過(guò)程中與所述集中水一起去除。
10.一種用于凈化供給水以從中去除包括固體雜質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用管路水壓使水滲透過(guò)薄膜并從薄膜上去除收集的固體，所述系統(tǒng)包括(a)一個(gè)具有第一端和第二端的腔體，一個(gè)位于所述第一端中用于連接到一個(gè)供給水管上的供給水入口，一個(gè)滲透水出口和一個(gè)集中水出口；(b)設(shè)置在所述腔體中并設(shè)置在所述第一端和所述第二端之間的中空纖維薄膜束，所述中空纖維薄膜與所述滲透水出口流體連通并適于將來(lái)自所述腔體的水穿過(guò)所述中空纖維薄膜滲透到其腔中，以?xún)艋⒃诠苈匪畨合屡艞壒腆w，從而在所述腔體中提供集中水；(c)一個(gè)適于從所述腔中收集水進(jìn)行分配的滲透水收集器；(d)一個(gè)與所述滲透水收集器流體連通的壓力罐體，所述壓力罐體適于在管路水壓下儲(chǔ)存滲透水，所述壓力罐體適于用滲透水回洗所述薄膜；以及(e)一個(gè)設(shè)置成用于周期性地打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)集中水出口閥以從所述腔體通過(guò)所述集中水出口排干集中水并將所述腔體中的水壓降低到管路水壓之下的控制器，而且通過(guò)降低所述腔體中的壓力激發(fā)所述壓力罐體而用所述滲透水回洗所述薄膜。
11.一種用于凈化供給水以從中去除包括固體雜質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用管路水壓使水滲透過(guò)薄膜并從薄膜上去除收集的固體，所述系統(tǒng)包括(a)一個(gè)具有第一端和第二端以及第一區(qū)和第二區(qū)的腔體，一個(gè)用于連接到一個(gè)供給水管的供給水入口，一個(gè)滲透水出口和一個(gè)集中水出口；(b)設(shè)置在所述腔體中并適于使水穿過(guò)滲透的薄膜，以?xún)艋峁B透水，并在管路水壓下排棄固體，從而在所述腔體中提供集中水；(c)一個(gè)連接到所述滲透水出口上用來(lái)收集滲透水并具有一個(gè)凈化水出口用于分配所述凈化水的活性碳罐體；(d)一個(gè)與所述活性碳罐體液體連通的壓力罐體，所述壓力罐體適于在管路水壓下儲(chǔ)存滲透水，所述壓力罐體設(shè)置成用滲透水回洗所述薄膜；以及(e)用于周期性地從所述腔體通過(guò)所述集中水出口排干集中水并將所述腔體中的水壓降低到管路水壓之下的閥裝置，所述閥裝置排干和降低所述腔體中的壓力，用來(lái)自所述膜片罐體的滲透水激發(fā)所述薄膜的回洗，以從所述薄膜排棄固體而在所述排干過(guò)程中與所述集中水一起去除。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置一個(gè)氯源，與用滲透水的所述回洗一起將一個(gè)受控制量的氯導(dǎo)至所述中空纖維薄膜。
13.一種用于凈化供給水以從中去除包括固體雜質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用管路水壓使水滲透過(guò)薄膜并從薄膜上去除收集的固體，所述系統(tǒng)包括(a)一個(gè)具有一頂部和一底部的腔體，一個(gè)位于所述腔中用于連接到一個(gè)供給水管的供給水入口，一個(gè)滲透水出口和一個(gè)集中水出口；(b)從設(shè)置在所述腔體中并基本在所述頂部和所述底部之間豎直延伸的超過(guò)濾和微過(guò)濾薄膜中選擇出的中空纖維薄膜束，所述中空纖維薄膜與所述滲透水出口流體連通并適于將來(lái)自所述腔體的水穿過(guò)所述中空纖維薄膜滲透到其腔中，以?xún)艋⒃诠苈匪畨合屡艞壒腆w，從而在所述腔體中提供集中水；(c)一個(gè)適于從所述腔中收集滲透水進(jìn)行重新分配的滲透水收集器；(d)一個(gè)與所述滲透水收集器流體連通的壓力罐體，所述壓力罐體適于在管路水壓下儲(chǔ)存滲透水，所述壓力罐體適于用滲透水回洗所述薄膜；以及(e)一個(gè)設(shè)置成用于周期性地打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)集中水出口閥以從所述腔體通過(guò)所述集中水出口排干集中水并將所述腔體中的水壓降低到管路水壓之下的控制器，通過(guò)降低所述腔體中的壓力激發(fā)所述壓力罐體而用所述滲透水回洗所述薄膜；以及(f)用于在排干所述腔體并回洗所述薄膜的過(guò)程中用供給水沖洗所述腔體的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述滲透水收集器包含活性碳。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力罐體設(shè)置在所述腔體之下。
16.一種用于凈化供給水以從中去除包括固體雜質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)使用管路水壓使水滲透過(guò)薄膜并從薄膜上去除收集的固體，所述系統(tǒng)包括(a)一個(gè)具有第一端和第二端以及第一區(qū)和第二區(qū)的腔體，一個(gè)用于連接到一個(gè)供給水管上的供給水入口，一個(gè)滲透水出口和一個(gè)集中水出口；(b)設(shè)置在所述腔體中并適于使水穿過(guò)滲透的薄膜，以?xún)艋峁B透水，并在管路水壓下排棄固體，從而在所述腔體中提供集中水；(c)一個(gè)用于通過(guò)所述滲透水出口收集滲透水用于分配的滲透水收集器；(d)一個(gè)與所述滲透水收集器液體連通的壓力罐體，所述壓力罐體適于在管路水壓下儲(chǔ)存滲透水，所述壓力罐體適于用滲透水回洗所述薄膜；(e)用于周期性地從所述腔體通過(guò)所述集中水出口排干集中水并將所述腔體中的水壓降低到管路水壓之下的裝置，以及用來(lái)自所述壓力罐體的滲透水回洗所述薄膜以從所述薄膜排棄固體而在所述排干過(guò)程中與所述集中水一起排出的裝置，所述用于回洗的裝置由所述用于排干和降低所述腔體中的壓力中的裝置激發(fā)；以及(f)一個(gè)設(shè)置在所述壓力罐體和所述滲透水收集器之間的氯分配器，所述分配器包括一個(gè)包含一個(gè)氯源的柔性葉片，所述分配器適于將氯分配到用于回洗所述薄膜的滲透水中。
17.一種過(guò)濾水的裝置，包括(a)一個(gè)腔體，利用薄膜從內(nèi)部將其分隔為一個(gè)供給側(cè)和一個(gè)滲透?jìng)?cè)；(b)連接在所述腔體供給側(cè)的供給水源；(c)通過(guò)一個(gè)閥連接在所述腔體供給側(cè)的排放管；(d)用于將水直接分配到使用地點(diǎn)的管路網(wǎng)和閥，所述管路網(wǎng)連接在所述腔體滲透?jìng)?cè)；以及(e)用于在加壓狀態(tài)下收集可變體積的滲透物的罐體，所述罐體連接在所述腔體供給側(cè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述管路網(wǎng)的至少一些閥是根據(jù)需要控制的，以便將所述管路網(wǎng)在一個(gè)和多個(gè)使用地點(diǎn)暴露在空氣下。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述供給水源將加壓下的供給水基本上連續(xù)地供應(yīng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述供給水在一個(gè)地點(diǎn)從所述供給水源進(jìn)入所述腔體內(nèi)，所述地點(diǎn)從供給水排出腔體的位置偏移到所述排放管，從而從供給水源通過(guò)所述腔體供應(yīng)到排放管內(nèi)的水流流過(guò)所述薄膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于，所述供給水在供給水排出腔體的位置上方從供給水源進(jìn)入腔體到達(dá)排放管。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21任一所述的裝置，其特征在于，所述薄膜包括多個(gè)豎直取向的中空纖維。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-21任一所述的裝置，其特征在于，所述閥連接在一個(gè)定時(shí)器或控制器上，以周期地打開(kāi)所述閥來(lái)允許供給水從供給水源流到所述排放管、和所述滲透水從所述罐體流到所述排放管中。
24.根據(jù)權(quán)利要求17-21任一所述的裝置，其特征在于，所述罐體具有一個(gè)彈性能量?jī)?chǔ)存裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求17-21任一所述的裝置，其特征在于，所述罐體是一個(gè)具有捕獲有大量空氣的罐體或是一個(gè)膜片罐體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凈化水以從中去除包括懸浮固體的雜質(zhì)的方法和設(shè)備，該方法適于使用管路水壓使水通過(guò)中空纖維薄膜滲透并回洗薄膜，以去除沉積在其上的固體。
文檔編號(hào)B01D63/02GK1618506SQ20041001205
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2000年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月29日
發(fā)明者西達(dá)耶特·胡薩因, 安德列斯·德雷斯納, 邁克爾·布萊爾, 亨利·貝曼 申請(qǐng)人:齊儂環(huán)境有限公司