[发明专利]闭合回路中悬浮颗粒的连续膜过滤分离

说明书

发明背景

本发明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粒的方法和设备。

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和设备”(“Methods and apparatus for treating Fluids Containing Foreignmaterials 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，而上述发明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。

本发明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。

发明内容

本发明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抽吸(permeate suction)来连续驱动，并且释放的渗透物(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。

在根据本发明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模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发明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是根据本发明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是根据本发明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是根据本发明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，该模块化单元正在反冲洗膜过滤器，同时过滤完全停止。

图2A是根据本发明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是根据本发明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是根据本发明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是根据本发明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冲洗的传导管道，同时过滤已停止，且代替地，正在进行膜过滤器清洗过程(CIP)。