专利名称：闭合回路中悬浮颗粒的连续膜过滤分离的制作方法
闭合回路中悬浮颗粒的连续膜过滤分离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 斗立的方法和"i殳备。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 禾口^殳备"("Methods and apparatus for treating Fluids Containing Foreign materials 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 4由吸(permeate suction )来连续驱动，并且孝奪》文的;参透物(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才莫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)。
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，该才莫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、反沖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 器反沖洗的传导管道，同时过滤已停止，且代替地，正在进行膜过滤器清 洗过程(CIP )。图4是接收到的在图2中所展示的优选实施方案的设备中进行的连续 膜过滤的模拟结果的图解描述；其中，模块化单元是图1中所展示的优选 实施方案；在时间标尺(图4A)和回收率标尺(图4B)上显示了示范性 闭合回路过滤在膜过滤器模块入口和出口处的悬浮颗粒浓度的变化；根据连贯的顺序过滤^:°程。；、、 、' 、、r、 ，具体实施方式
本发明的用于在闭合回路中连续连贯的顺序过滤的设备和方法凭借 使用错流膜过滤器模块的简单装置为从溶液或流体中分离悬浮颗粒提供 了一种一致的方法。这种方法可应用于微过滤(MF)、超过滤(UF)、纳 米过滤(NF)，且还可以应用于分离较大尺寸的颗粒物质。根据本发明的 方法，进料溶液连续地进入具有错流膜过滤器模块的闭合回路中，其中，使所述进料溶液再循环至期望的回收率水平，然后将悬浮颗粒溶液排放到 外面，且其后，以连贯的顺序方式重复这两步过程。可通过加压进料或可 替换地通过抽吸渗透物来推动依据本发明方法的过滤。根据本发明方法的闭合回路中的再循环产生了强的稀释效果，这是因 为在再循环以前模块出口混合了新鲜进料，而且还产生了强的错流矢量分 量，这个错流矢量分量可影响移动的、远离膜过滤器表面的主流(bulk flow) 中的颗粒物质的截留率(retention)。稀释效果不仅与渗透物的速率流量有 关，而且还与再循环的速率流量有关；而错流效果主要随闭合回路中的循 环装置所产生的速率流量而变。通过本发明方法的所述稀释效果和错流效 果的组合甚至能在高的过滤回收率下产生膜过滤器表面上相对低的悬浮 颗粒浓度，因此，使相连的、通过"所谓，，就地清洗(Clean in Place )(CIP) 过程的的膜清洁模式之间的长的时间间歇成为可能。由本发明的设备和方法所提供的连贯的顺序过程允许高回收率的连 续过滤，其中每次重新继续都以相对低的悬浮颗粒浓度的新鲜进料供应开 始。因此，具有新鲜进料的重新过滤循环的频繁开始与所述稀释效果和错 流效果的相结合将有助于在很长的时间周期内维持干净的膜过滤器表面， 从而减少由颗粒物质堵塞膜孔的趋势。与不经由闭合回路系统进行的现有 过滤方法相比，通过本发明的设备和方法而增加的膜过滤器表面的清洁意 味着在较长周期内更快的渗透流动以及以更低频率进行的CIP过程。本发明的设备和方法的另 一优点是，模块化过滤单元可组合到任何期 望过滤能力的装置中，其中，在中心提供进料加压装置或替代地，提供渗 透物抽吸装置。本发明方法的模块性即是就模块化单元的设计方案而论 的，也是就由许多期望结构的模块化单元制成的大规模生产能力的全尺寸 i殳备(full scale apparatus )的i史计方案而i仑的。本发明的设备和方法不需要目前在浸没式膜过滤技术(immersed membranes filtration technology)中所要求的笨重的罐和/或容器，因此这并 不会限制过滤设备或装置的尺寸和能力。本发明的设备和方法纟是供了一种通过渗透物和/或通过可选的任何其 他清洗溶液或流体的加压反冲洗来实现膜过滤器清洗的手段。通过加压反沖洗的膜过滤器清洗只有当闭合回路过滤过程停止时才可进行。实施其他值得注意的现行作法，例如使用压缩空气来方便膜过滤器清洗过程。图1 (A和B)中本发明的膜过滤器模块化单元的优选实施方案包括 具有5个膜过滤器模块(MF ( 1 )、 MF ( 2 )、 MF ( 3 )、 MF ( 4 )和MF ( 5 )) 的闭合回路系统，其中的5个膜过滤器模块具有其各自的由传导管道并联 连接的入口和出口；循环泵(CP);新鲜进料进口传导管道(F);浓缩悬 浮颗粒溶液的排放传导管道(CSP);渗透物收集传导管道(P); 二通阀装 置(V2);三通阀装置(V3);颗粒物质监测记数装置(PC);流量和体积 监测装置(FM)以及压力监测装置(PM)。在图1A中，与再循环悬浮颗粒溶液混合或不与再循环悬浮颗粒溶液 混合的新鲜进料的传导管道由实线标示；排放浓缩悬浮颗粒溶液的传导管 道由短划线标示以及渗透物收集传导管道由点线标示。各种管道中的流动 方向由箭头标示。闭合回路的内在容量可由包含在所述闭合回路的膜过滤 器模块和传导管道中的悬浮颗粒溶液的体积导出。图1A中所描述的构型是用闭合回路来再循环，同时又使新鲜进料连 续进入系统以取代释放的渗透物的膜过滤构型，是一种经历本发明模块化 单元开动时的大部分时间的模式。图IB中所描述的构型是同时用新鲜进 料取代闭合回路中的浓缩悬浮颗粒溶液的膜过滤构型，是一种只经历本发 明模块化单元开动时的一小部分时间的模式。图1C中所描述的构型是用 加压渗透物来反冲洗的膜过滤器构型，是只在过滤停止时才进行的过程， 如通过闭合进料入口阀V2所揭示的。本发明方法的过滤设备包括图1中所展示的优选实施方案的一个或更 多个模块化单元，同时具有为设备中所有模块化单元服务的传导管道和中 心系统。图2 (A和B)中所展示的优选实施方案的设备包括图1中所 描述设计方案的五个模块化单元[MU (1)、 MU (2)、 MU (3)、 MU (4) 和MU (5)],这五个模块化单元带有它们各自的新鲜进料入口，而新鲜 进料是借助于进料加压泵FPP用加压进料来中心供给的；五个模块化单元各自的连接到中心排放管道(central drain line ) CSP的浓缩悬浮颗粒出口 ； 以及五个模块化单元各自的连接到中心渗透物收集管道(central permeate collection line ) P的释放渗透物的出口。图2(A和B)中所展示的过滤设 备还包括反冲洗力口压泵(backwash pressurizing pump ) B WPP;反冲洗溶液 入口 ( backwash solution inlet) BWS;以及二通阀V2 ( 1 )、 V2 ( 2 )和V2 (3 )。在图2A所展示设备的连续过滤模式期间，阀V2 ( 1 )和V2 ( 3 ) 保持打开，而V2 (2)关闭。在图2B所展示的操作的膜过滤器反洗模式 期间，反沖洗泵BWS开动，阀V2 ( 2 )打开，而阀V2 ( 1 )和V2 ( 3 ) 保持关闭。图3 (A和B)所展示的优选实施方案的设备包括图1所描述的设计 方案的五个模块化单元[MU( 1 )、 MU(2)、 MU(3)、 MU(4)和MU(5)], 这五个模块化单元带有它们各自的新鲜进料入口 ，而新鲜进料是借助于非 加压进料管道F来中心供应的；五个模块化单元各自的连接到中心排放管 道CSP的浓缩悬浮颗粒出口 ；以及五个模块化单元各自的连接到中心渗透 物收集管道P的释放渗透物的出口 ， P由渗透物抽吸泵(permeate suction pump) PSP驱动。图3 (A和B)中所展示的过滤设备还包括反冲洗加压 泵BWPP;反冲洗溶液入口 BWS;以及二通阀V2 ( 1 )、 V2 ( 2 )和V2 ( 3 )。 在图3A所展示设备的连续过滤模式期间，阀V2 ( 1 )和V2 (3 )保持打 开，而V2 (2)关闭。在图3B所展示操作的膜过滤器反沖洗模式期间， 反沖洗泵BWS开动，阀V2 (2 )保持打开，而阀V2 ( 1 )和V2 (3 )关 闭。图2 (A和B)或图3 (A和B)所展示的优选实施方案设备中的膜过 滤是通过它们的图1 (A、 B和C)中所描述的优选实施方案的模块化单元 来控制的。由来自PC和/或来自VM的、表明达到了期望回收率和/或完成 了 CSP排放的信号来开始和终止每个模块化单元中的连贯的顺序过滤过 程的步骤，同时用新鲜进料补充闭合回路。优选实施方案的模块化单元[图 1 (A和B )]中的连贯的顺序过程的精确控制可通过响应于来自PC的信号 而开动V3来实现；由表明达到了期望回收率的高的预定颗粒计数信号来 引起CSP排放(图1A);并由表明完成了用新鲜进料补充闭合回路的低的预定颗粒计凄t信号来引起再循环的重新开始(图1B)。图1 (A和B)中 的体积和流量计量装置VM提供与释放的渗透物或供应的新鲜进料有关的 数据，这些数据也可用于控制模块化单元中的连贯的顺序过滤过程。如果 精确知道再循环的持续时间和CSP排放模式，那么可借助于计时器来实现 对模块化单元中的连贯的顺序过程的近似控制。图1 ( A和B )中所提及的实施方案的每个模块化单元都通过阀V2连 接到本发明方法的模块化过滤设备的中心进料供应管道，且因此，每个单 元都可被临时断开以用于维护和/或修理，同时在设备的其余模块化单元中 继续进行膜过滤。值得注意的是，图1C中所展示的优选实施方案以及图 2B和3B中所展示的优选实施方案的所有模块化单元中的V2阀在模块化 设备的膜过滤器就地清洗(CIP)步骤中都保持关闭。应当理解，图1 (A、 B和C)、图2 (A和B)和图3 (A和B)所显 示的膜过滤器模块化单元和设备的设计方案是示意性的和简化的，且并不 能被认为是限制了本发明。事实上，根据本发明的膜过滤器模块化单元和 设备可包括许多根据具体要求认为必要的其他管道、分支、阀和其它系统 和装置，同时仍旧保持在本发明和权利要求的范围内。图1-3中所展示的所有优选实施方案都包括具有5个膜过滤器模块的 膜过滤器模块化单元和由5个这种模块化单元构成的模块化设备，且这只 是为了陈述的简单化、清晰化、 一致性和方便性。应当理解，根据本发明 的模块化膜过滤器单元并不局限于5个膜过滤器(MF )模块且可包括任何 期望数量(m)的这种模块[MF (1)、 MF (2)、 MF ( 3 ) ....MF (m)]。 还应当理解，根据本发明的模块化设备并不局限于5个模块化膜过滤器单 元(MU)且可包括任何期望数量(n)的这种模块化单元[MU ( 1 )、 MU (2)、 MU (3) ....MU (n)]。因此，任何期望数量膜过滤器模块的模块 化单元和任何期望数量所述模块化单元的模块化设备都在本发明设备和 方法的构架和范围内。应当理解，图2中所展示的模块化过滤设备的优选实施方案中的进料 加压泵(FPP)可包括单个这种泵、或同时开动或者可替换地并联开动的 若千个这种泵。还应当理解，图3中所展示的模块化过滤设备的优选实施方案中的渗透物抽吸泵(PSP)可包括单个这种泵、或同时开动或者可替换地并联开动的若干个这种泵。根据图2或图3中所展示的优选实施方案 的反沖洗加压泵(BWPP)可包括单个这种泵、或同时开动或者可替换地 并联开动的若干个这种泵。在认为需要固定流速或可变流率的情况下，图 1中所展示的模块化过滤单元的优选实施方案中的循环装置可包括单个循 环泵或同时开动或者可替换地并联开动和/或协调开动的若千个这种泵。实施例将最大颗粒物质尺寸大于微过滤器膜孔径大小的10毫克/升(10ppm) 悬浮颗粒浓度(SPC)的水溶液送入图2中的具有图1中示意性设计方案 的5个模块化单元的示范性设备中。该设备中的典型的错流膜过滤器模块 包括501112的膜过滤器表面，且假定在2.5巴(bar)压强下产生75 l/m2/h 的平均渗透通量。所以，整个设备的平均过滤流率是93.75mVh或2,250m3/ 天。圓柱状模块的假定尺寸是20x200cm (直径-长度)，所述模块化单元的 估算尺寸是50x250x200cm (宽度-长度-高度)，且具有5个这种单元的设 备的估算地面空间低于10m2。每一所述模块化单元的内在闭合回路容量假定为125升，且这种单元 的所述循环泵(CP)在约0.5巴压强差下为20.0m3/h的布i定循环流率。通 过FPP对5个模块化单元的所述设备的平均加压(2.5巴)进料供应是 92.5m3/h ( 1,543升/分钟)。在连续过滤操:作期间，用70%的^￡定效率开动 的所述泵的组合平均功率需求是11.2kW,同时具有具体的每立方米渗透物 0.122kWh的能量需求。图4用图表描述了在本发明示范性设备中进行的连续过滤的模拟结 果，所进行的连续过滤是关于在闭合回路中进行20分钟的循环步骤和进 行22.5秒(0.375分钟)的浓缩悬浮颗粒溶液排放步骤的连贯的顺序过滤 过程。因此，在连续过滤过程期间，所述设备中的每个模块化单元都以98% 的回收率连续进行20.375分钟的两步循环。图4中所展示的图表结果涉及在回收率标尺(recovery scale )(图4A)和时间标尺(time scale)(图4B ) 上表示的示范性连续连贯的顺序过滤过程在模块入口和模块出口处的再 循环的悬浮颗粒溶液浓度。图4中的示范结果展示了代表本发明设备中的 闭合回路过滤过程的强稀释效果。应当保证当特定压力下的渗透物流量下降到低于预定水平时开始示 范性设备的膜过滤器反沖洗清洗。在膜过滤器反冲洗之前，停止过滤，将 模块化单元和设备中的适当的阀转换到CIP构型，之后开动反沖洗泵期望 长的持续时间，引起可选的加压反沖洗清洗溶液从内到外穿过膜孔，从而 将堵塞颗粒推出膜孔。CIP完成之后，关闭反沖洗泵，并将模块化单元和 设备中的适当的阀转回到正常构型以使闭合回路中的连续过滤能够重新 开始。如果反沖洗溶液不是渗透物，那么应当排出CIP之后所产生的最初 的^h部分;参透物。
权利要求
1.一种在闭合回路中通过连贯的顺序过程来从进料溶液或流体连续分离悬浮颗粒的设备的模块化单元，其包括包括一个或更多个错流膜过滤器模块的至少一个闭合回路系统，所述错流膜过滤器模块具有其各自的由传导管道并联连接的入口和出口，其中每个所述模块包括壳体内的至少一个错流膜过滤器元件；使所述进料溶液或流体能够通过所述闭合回路的所述一个或更多个膜过滤器模块再循环的至少一个循环系统；用于将所述新鲜进料供应到所述闭合回路的至少一个传导管道系统；用于从所述闭合回路的所述一个或更多个膜过滤器模块收集渗透物的至少一个传导管道系统；用于从所述闭合回路移去浓缩悬浮颗粒溶液或流体的至少一个传导管道系统；使所述新鲜进料供应管道能够连接到所述闭合回路或使所述新鲜进料供应管道能够从所述闭合回路断开的至少一个阀系统；使能够从所述闭合回路周期性排出浓缩悬浮颗粒溶液或流体而不停止过滤的至少一个阀系统；以及使能够在闭合回路中通过所述连贯的顺序过程来从所述进料溶液或流体连续错流膜过滤分离悬浮颗粒的监测和控制系统。
2. 根据权利要求1所述的从进料溶液或流体连续分离悬浮颗粒的设 备的模块化单元，其中，所述循环系统包括一个或多于一个的循环泵，其中，所述监测和控制系统包括以下装置中的 一 个或多于 一 个的单 元溶液或流体中悬浮颗粒计数器、体积和流量计量器、压力监测器，以 及所述阀系统的致动器，由此，所述模块化单元能够连续进行预定期望回收率的所述连贯的顺序过滤过程。
3. —种通过由加压进料驱动的连贯的顺序闭合回路过程来从进料溶液或流体连续分离悬浮颗粒的设备，其包括根据权利要求1的一个或更多个模块化单元，每个包括一个或更多个 错流膜过滤器模块；具有一个加压泵或更多个加压泵的用于所述进^)"的加压系统，由此， 所述过程被驱动；借以将所述加压进料输送到所述模块化单元的传导管道；用于收集从所述模块化单元释放的渗透物的传导管道；用于从所述模块化单元排出浓缩悬浮颗粒溶液或流体的传导管道；以及膜过滤器反沖洗系统，其包括用于反沖洗溶液或流体的如加压泵的加 压装置和带有在过滤停止时使所述加压反沖洗溶液或流体能够以相反的 方向流动通过渗透物管道的阀装置的传导管道。
4. 一种通过由渗透物抽吸驱动的连贯的顺序闭合回路过程来从进料 溶液或流体连续分离悬浮颗粒的设备，其包括根据权利要求1的一个或更多个模块化单元，每个包括一个或更多个 错流膜过滤器模块；具有一个抽吸泵或更多个抽吸泵的用于所述渗透物的抽吸系统，由 此，所述过程被驱动；借以将未加压的所述进料输送到所述^t块化单元的传导管道；用于收集通过抽吸从所述模块化单元释放的渗透物的传导管道；用于从所述模块化单元排出浓缩悬浮颗粒溶液和流体的传导管道；膜过滤器反沖洗系统，其包括用于反沖洗溶液或流体的如加压泵的 加压装置和带有在过滤停止时使所述加压反沖洗溶液或流体能够以相反 的方向移动通过渗透物管道的阀装置的传导管道。
5. —种用于在闭合回路中通过由加压进料驱动的连贯的顺序过程来从进料溶液或流体中连续分离悬浮颗粒的方法，且所述方法在一设备中进行，所述设备包括一个或多于一个的错流膜过滤才莫块化单元，其中，与新鲜进料混合的 悬浮颗粒溶液或流体通过并联连接的一个或多于一个的膜过滤器模块在 闭合回路中再循环，同时按预定的期望回收率水平从所述模块化单元中不 定时地排放富含浓缩悬浮颗粒溶液或流体而不停止过滤过程；循环系统，由此，悬浮颗粒溶液或流体通过所述模块化单元的所述闭合回各再循环；进料加压系统和传导管道，由此，所述加压进料被供应到所述模块化 单元；用于从所述模块化单元收集渗透物的传导管道；用于从所述模块化单元排放富集的浓缩悬浮颗粒溶液或流体的传导 管道；膜过滤器反沖洗系统，其带有反沖洗溶液加压装置和传导管道以使得在所述过滤过程停止时能够清洗所述模块化单元中的膜过滤器模块；以及 阀、监测和控制系统，由此，在所述模块化单元的所述闭合回路中，通过两步骤连贯的顺序 过程来进行悬浮颗粒从溶液或流体中的连续膜分离，所述两步骤连贯的顺 序过程包括第一，在大部分时间内，在压力下，通过再循环混合有悬浮 颗粒浓缩物的新鲜进料来进行闭合回路过滤，以及第二，在压力下，进行 不定时的短暂的开放回路过滤步骤，其间，按预定的期望回收率水平用新 鲜进料取代富含悬浮颗粒聚集物而不停止过滤， 一种由此增加的过滤回收 率会伴随增加的悬浮颗粒浓度的过程，且这允许借助于监测在所述再循环 溶液中的悬浮颗粒的浓度或代替地借助于监测也能表明所述过程中的过 滤回收率的所释^t的渗透物的速率流量或体积来有效控制这种过程。
6. —种用于在闭合回路中在接近大气压的压力下通过由渗透物抽吸 驱动的连贯的顺序过程来从进料溶液或流体中连续分离悬浮颗粒的方法，且所述方法在一设备中进行，所述设备包括一个或多于一个的错流膜过滤模块化单元，其中，与新鲜进料混合的 悬浮颗粒溶液或流体通过并联连接的一个或多于一个的膜过滤器模块在 闭合回路中再循环，同时按预定的期望回收率水平从所述模块化单元中不 定时地排放富含浓缩悬浮颗粒溶液或流体而不停止过滤过程；循环系统，由此，悬浮颗粒溶液或流体通过所述模块化单元的所述闭 合回路再循环；渗透物抽吸系统和传导管道，由此从所述模块化单元收集所述渗透物；借以从所述模块化单元排放富含浓缩悬浮颗粒溶液或流体的传导管道；膜过滤器反沖洗系统，其带有反沖洗溶液加压装置和传导管道以使得 在所述过滤过程停止时能够清洗所述模块化单元中的膜过滤器模块；以及阀、监测和控制系统，由此，在所述模块化单元的所述闭合回路中，通过两步骤连贯的顺序 过程来进行悬浮颗粒从溶液或流体中的连续膜分离，所述两步骤连贯的顺 序过程包括第一，在大部分时间，在接近大气压的压力下，通过再循环 混合有悬浮颗粒浓缩物的新鲜进料来进行闭合回路过滤，以及第二，在接 近大气压的压力下，进行不定时的短暂的开放回路过滤步骤，其间，按预 定的期望回收率水平在所述模块化单元中用新鲜进料取代富含悬浮颗粒 聚集物而不停止过滤， 一种由此增加的过滤回收率会伴随增加的悬浮颗粒 浓度的过程，且这允许借助于监测在所述再循环溶液中的悬浮颗粒的浓度 或代替地借助于监测也能表明所述过程中的过滤回收率的所释放的渗透 物的速率流量或体积来有效控制这种过程。
7.根据权利要求1所述的用于从溶液和流体分离悬浮颗粒的模块化 单元的应用，其包括在微过滤、超过滤和纳米过滤水平中的应用。
全文摘要
一种用于在闭合回路中通过连贯的顺序过程来从进料溶液或流体中连续分离悬浮颗粒的模块化单元设备，其包括包括错流膜过滤器模块的闭合回路系统，错流膜过滤器模块具有各自的并联连接的入口和出口，其中每个所述模块包括壳体内的错流膜过滤器元件；使进料溶液或流体能够通过膜再循环的循环系统；用于将所述新鲜进料供应到闭合回路的传导管道系统；用于从膜模块收集渗透物的传导管道系统；用于从闭合回路中移去浓缩悬浮颗粒溶液或流体的传导管道系统；用于使所述新鲜进料供应管道能够连接到闭合回路或使所述新鲜进料供应管道能够从闭合回路断开且用于使能够从闭合回路周期性排出悬浮溶液而不停止过滤的两个阀系统；以及监测和控制系统。
文档编号B01D46/02GK101222965SQ200680025390
公开日2008年7月16日 申请日期2006年7月13日 优先权日2005年7月13日
发明者阿维·埃弗拉特 申请人:阿维·埃弗拉特