[发明专利]浸没式横向流过滤

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜过滤装置，尤其是涉及浸没式薄膜过滤装置和操作方法

背景技术

利用空气冲刷的浸没式薄膜过滤方法出现在上世纪80年代。用于过滤的驱动力通过吸气或者静压力水头代替了加压作用，因此不需要使用容纳薄膜组件的压力容器，导致显著的节约了资本费用，形成了薄膜过滤系统。然而，在这种过滤方法中用于冲刷所述薄膜的气体/空气消耗占据了运转能量的主要部分，这导致操作成本超出了期望值。因此，从引入了这样的系统以来就已经在减少所述气体/空气消耗方面进行了很大的努力。

为了达到上述的目的，需要关注两个主要的方向：

a)改进所述薄膜的性质，也就是使所述薄膜具有低污垢率和高渗透性；以及

b)改进所述过滤/清洁方法。

有几个重要因素影响特定薄膜的冲刷效果。已知的是通过将组件重新调整成具有小的结构就可以使空气的更有效率地使用。用这种方法，一定数量的空气可以集中起来从而更有效率地冲刷所述薄膜。利用高存储密度的组件还能节省每单位薄膜面积上的空气消耗量，通过间断的而不是连续的注入空气冲刷所述薄膜是节约空气消耗量的另一种方法。

其他已知的方法还包括利用气体和液体的混合物冲刷所述薄膜。这样的方法在所述薄膜生物反应器中具有特别的重要性，其中所述薄膜过滤的混合溶液包括高浓度的悬浮固体物质，且需要对混合溶液进行再循环以实现反硝化作用。这样的方法利用上述的混合溶液重复循环流动与空气一起冲刷所述薄膜，如此以致于使所述薄膜表面附近的固相含量极化度变得最小，并且能防止所述混合溶液脱水。所述薄膜组件的设计的目的在于使进入所述薄膜束中的二相混合物实现均匀分布。在已知的组件中，薄膜典型地直接地暴露于进料或者限制在筛网圆筒中。因此，在流体沿着所述组件传送时，仍然有一定程度的能量损失。

在薄膜方法的发展初期，普遍地使用横向流过滤，其中通过高速运转的泵送作用产生的剪切力穿越所述薄膜表面。因为要求提供更多的能量去产生很高的剪切力以有效地清洁的所述薄膜，所述横向流过滤方法的应用出现了局限性，主要体现在管状的薄膜过滤领域。

发明内容

本发明的目的是解决或者改善现有技术中的至少一种不利情况，或者是提供有益的替换。

依照本发明的一个方面所提供的薄膜渗透组件的类型包括在其中设置的多个可渗透空心薄膜，其中，在使用中，施加的压差横过浸没于包含悬浮固体物质的悬浮液中的所述可渗透空心薄膜的壁，所述悬浮液应用于所述可渗透空心膜的一个表面而通过所述膜壁进行导引和持续的过滤，其中经过所述膜壁的一部分悬浮液作为滤清的液体或渗液放出，并且至少一部分固体滞留在所述可渗透空心薄膜上或其内部，或者作为悬浮固体物质滞留在悬浮液内，所述组件包括至少部分地围绕所述薄膜组件的流体保持装置，用于大体上保持流入所述薄膜组件至少部分流体。

依照本发明的第二方面，提供了利用设置在薄膜组件中的多个可渗透空心薄膜将固体从悬浮液中过滤出的方法，所述方法包括：

使包含所述悬浮液的流体流入所述薄膜组件而使所述悬浮液施加到所述可渗透空心薄膜的一个表面上；

横过浸没于包含悬浮固体物质的悬浮液中的所述可渗透空心薄膜的壁施加压差，以通过所述膜壁进行导引和持续过滤，其中一部分悬浮液经过薄膜壁而作为滤清的液体或渗液放出，并且至少一部分固体滞留在所述可渗透空心薄膜上或内部，或者做为悬浮固体物质滞留在悬浮液内；以及

利用至少部分围绕薄膜组件周围的一流体保持装置来大致保持流入薄膜组件的至少一部分流体。

优选地是，在一种方式下，所述流体保持装置包括基本上围绕所述薄膜组件的外周部的套筒。作为优选的是，所述套筒是不透水的，更优选的是实心的。优选地是，所述套筒具有沿着所述组件的长度方向延伸的箱形的结构。需要认识到的是所述术语＂箱形＂包括任意所需的适合于所述薄膜组件的形状的横截面形状。优选地是，所述套筒在一端带有开口，以允许所述流体通过。优选地是、在另一种方式下，所述流体保持装置包括至少一对设置在所述组件的两侧的相对的壁。作为优选地是，所述组件超过50％的部分被所述流体保持装置包裹，并且更优选地是70％或者以上的部分被包裹。

优选地是，所述流体包括至少一部分悬浮液。所述悬浮液可以通过多种方式传送给所述组件，包括通过直接供给或者通过气体提升作用传送。作为优选地是，所述流体还包括气体和/或气体/液体混合物。