过滤元件的制作方法

本发明涉及一种用于过滤流体如气体或液体尤其是原水的过滤元件,该过滤元件包括元件壳体，其中，在该元件壳体中布置有至少一个膜元件和至少一个渗透物收集管。本发明还涉及包括这样的过滤元件的过滤组件和过滤系统以及这样的过滤元件的应用。

水处理是过滤工艺的最重要的用途之一，因此不仅因全球水资源匮乏(尤其是在易干旱及环境污染地区)，还因对饮用水供应及市政或工业废水处理的持续需求而使人们对水处理产生浓厚兴趣。典型地，取决于净化水的使用目的及污水或原水的品质和污染程度，水处理依赖于不同方法和技术的组合。

通常，水处理基于多个处理步骤如絮凝、沉降和多介质过滤。然而，近来出现了膜技术如微滤、超滤、纳滤和反渗透，这些膜技术提供了更高效更可靠的过滤工艺。基于膜的工艺如微滤或超滤避免了因悬浮固体导致的混浊，并去除了来自原水的微生物，例如像是细菌、病菌和病毒的病原体。基于膜的工艺的另外的明显优势是需要较少量的化学品且无需温度处理。

用于过滤的膜通常为平面膜或具有一个或多个毛细管的管状膜。典型地，这类膜材料是半渗透的并且从原水中机械地分离渗透物或滤出物和渗余物。因此，微滤和超滤膜允许渗透物如水通过而将悬浮颗粒物或微生物阻挡作为渗余物。在该上下中，关键的膜参数是选择性、防污着性和机械稳定性。选择性通常主要由孔径确定，该孔径通常根据由理论截留分子量(NMWC，单位为道尔顿(Da))给出的排阻极限而规定。NMWC通常被定义为被膜截留达90％的球状分子的最小分子量。例如，在超滤中，标称孔径在50和5nm之间，并且NMWC在5和200kDa之间。在纳滤中，孔径在2和1nm之间，并且NMWC在0.1和5kDa之间。因此，尽管超滤已经过滤掉细菌、病毒和大分子，使水具有饮用品质，但纳滤导致部分脱矿物质水。在反渗透中，标称孔径甚至进一步减小至1nm以下，并且NMWC在100Da以下。因此，反渗透适用于过滤甚至更小的物体如盐类和有机小分子。在不同过滤技术的结合下，能够实现可适于特定过滤目的的各种各样的过滤作用。

膜通常被嵌入过滤系统内，这允许将原水引入并将渗透物和浓缩物排出。为了实现这一目的，过滤系统包括原水进料入口以及排出渗透物和浓缩物的出口。对于管状膜存在不同的过滤系统设计。

在WO 2006/012920 A1中描述了一种用于管状膜的过滤系统。在这里，该管状膜包括多个毛细管，这些毛细管被嵌入多孔衬底内。待过滤液体从至少一个毛细管的长内部通道中流出或者流入至少一个毛细管的长内部通道中，以运送待过滤液体或已过滤液体。该管状膜装备在管状壳体内，该管状壳体具有入口和用于排出渗透物和浓缩物的出口。特别地，渗透物经沿管状壳体的长轴线的中央排出口排出。

EP 0 937 492 A2公开一种毛细管过滤膜组件，其包括带有入口、出口和膜隔室的过滤壳体。为了排出渗透物，该膜隔室还包括排放层片(discharge lamellae)，该排放层片将渗透物引入位于中央的排放隔室。

已知的过滤组件经管状壳体上的开口将渗透物直接排出，或者经位于膜元件内的排放管间接排放。尤其是当间接排放时将排放管置于膜元件的中央并且膜元件的毛细管被成束地围绕排放管布置是有利的。这类水平布置设计的一个缺点是在组件截获内的空气不能排出，而且在启动前形成的空气气泡几乎不能被除去。这类气泡进一步降低了膜的活性面积且增加了渗透物或者是膜的渗透物一侧被污染的风险。另一个缺点是渗透物在膜上的压力分布不均匀，导致在过滤及反洗模式中的降低的性能，在反洗模式中过滤方向反转以使在膜表面上形成的可能结垢层被提起并能够被除去。因此，在本领域中仍然存在进一步改进过滤系统的过滤和反洗性能的需求。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供有助于获得改进的操作和性能特性的过滤元件、过滤组件和过滤系统。本发明的一个特殊目的是获得更高效、更有效的过滤和反洗方法。

这些目的通过用于过滤流体如气体或液体尤其是原水的过滤元件实现，该过滤元件包括元件壳体，其中，至少一个膜元件以及至少一个渗透物收集管布置在元件壳体内并且其中所述至少一个渗透物收集管布置于过滤元件的外部部分中。这些目的可通过滤组件以及包括该过滤元件的过滤系统进一步实现。

将渗透物收集管布置在过滤元件的外部部分中允许，在过滤模式和反洗模式中，膜元件上的均匀的流量和压力分布。在过滤模式下，将待过滤流体，优选原水，供给至膜元件，并且待过滤流体被膜元件过滤。因此渗余物被截留在膜的渗余物侧，并且渗透物从渗余物侧流至膜的渗透物侧。尤其，渗透物流向渗透物收集管，根据本发明，该渗透物收集管布置于过滤元件的外部部分处。

与在过滤元件中央且通常在膜元件内部具有渗透物收集管的已知系统不同，根据本发明的布置避免了渗透物不得不穿过朝膜元件的位于中央的渗透物收集管逐渐减小的横截面。由于逐渐降低的横截面导致朝中央增高的流速和朝中央增大的渗透物体积，膜的渗透物侧上的压力降低，因此过滤效果也同样降低。因此与已知系统相比，将渗透物收集管置于过滤元件外部部分中的布置平衡了并因此增强了跨膜元件的过滤作用。

类似地，在流向相反的反洗模式中，渗透物被反向供给至膜，以洗掉在膜的渗余物侧收集的渗余物。这里，根据本发明的布置避免了被反洗的渗透物不得不通过从膜元件的位于中央的渗透物收集管起逐渐增加的横截面。由于逐渐增加的横截面导致从中央起降低的流速，膜的渗透物侧上的压力降低，并且因此反洗效果也降低。因此与已知系统相比，本发明的布置增强了反洗效果。

尤其是，根据本发明的布置避免了具有中央渗透物收集管的系统的对抗效应(antagonistic effect)，在该具有中央渗透物收集管的系统中，一方面在膜元件的外部部分的过滤效果和因此结垢层的堆积更高，而在膜元件内部部分的反洗效果更高。因此，本发明提供了高度平衡的过滤元件，该过滤元件允许跨膜元件的均匀分布的过滤和反洗。

在本发明的上下文中，该过滤元件的外部部分是指过滤元件的、在元件壳体内部和并临近该元件壳体的外周。尤其是，渗透物收集管可布置在该元件壳体和该膜元件之间的环形间隙内和/或该渗透物收集管可至少部分地嵌在该膜元件内。

该过滤元件、元件壳体和膜元件可具有筒状形状，其中，横截面可具有任何形状如圆形、椭圆形、三角形、矩形或某种多边形。优选是圆形，圆形导致膜元件内的流动和压力分布更均匀，并且避免过滤后的物质在某些区域例如如矩形或三角形的拐角处聚积。

渗透物收集管也可具有筒状形状，其中，横截面可具有任何形状如圆形、椭圆形、三角形、矩形或者某种多边形。优选是圆形，圆形导致增强的耐压性。优选地，所述至少一个渗透物收集管的纵向中心线被布置成与该膜元件和该元件壳体的纵向中心线平行。此外，渗透物收集管的横截面可根据该膜元件产生的渗透物体积和在该渗透物收集管中发生的压力损失来选择。渗透物收集管的直径可在该元件壳体直径的1/2以下，优选在该元件壳体直径的1/3以下，特别优选在该元件壳体直径的1/4以下。

该渗透物收集管和该膜元件可具有不同的或者是相同的形状。优选地，该渗透物收集管和该膜元件具有相同的形状，尤其是圆形形状。因此，所述至少一个渗透物收集管可布置在从元件壳体半径处延伸到该元件壳体半径的1/2，优选该元件壳体半径的1/3并且特别优选该元件壳体半径的1/4处的周向环中。

在一个实施例中，该渗透物收集管位于过滤元件内，以使得该渗透物收集管至少部分地接触该元件壳体。这允许将过滤元件布置在过滤组件或系统内，以使得该渗透物收集管大致位于该水平布置的过滤元件的顶部。在此上下文中，大致在顶部包括在该膜的外部部分中的任何位置，该膜的外部部分位于自该过滤元件的横向平面中的竖向中心轴线起的±45°以内，优选±10°内。这里，在横向平面中的竖向中心轴线垂直于该横向平面中的水平中心轴线并垂直于沿过滤元件长轴线延伸的纵向中心轴线。通过以这种方式布置渗透物收集管，在过滤组件或系统启动前在该膜元件内存留的空气可在渗透物收集管中被收集，这些空气然后可以通过启动过滤操作被很容易地排放。尤其是，气泡(air pocket)可以被供给至过滤组件或系统的渗透物置换并在启动时被膜元件过滤。通过从过滤组件或系统释放空气，该膜元件的活性面积增加，因此提高了过滤效果。此外，由于被困气泡(air pocket)导致的结垢风险降低并且压力波动以及膜元件的破损风险被降到最小化。

在该膜元件的另一个实施例中，至少两个渗透物收集管可布置在该过滤元件内，尤其是在该元件壳体内。通过提供多于一个渗透物收集管在某一恒定压力下的渗透物产量可以被增加并且调整至该膜元件生产的渗透物的产量。此外，如果需要高反洗流量则压力损失被降低。此处，至少一个第一渗透物收集管布置在该过滤元件的外部部分中并且至少一个第二渗透物收集管被布置在该过滤元件的内部部分或外部部分中。例如，两个渗透物收集管可布置在该过滤元件的外部部分中或者一个第一渗透物收集管可布置在该过滤元件的外部部分中并且另一个第二渗透物收集管可布置在该过滤元件的内部部分中。

优选地，至少两个渗透物收集管彼此相对地布置在该过滤元件的外部部分或外部周向环中。通过在该过滤元件的外部部分中提供彼此相对的至少两个渗透物收集管，该过滤元件可在过滤组件或系统内如此就位，以使得其中一个管大致布置在该元件的顶部而另一个管大致布置在底部。采用这种方法，通风可通过该顶部管实现，而另外的底部管增加了恒定压力下的产量。

在另一个实施例中，该过滤元件还包括围绕尤其形成了包含至少一个中空纤维膜的至少一个膜装备的膜元件布置的穿孔管。该穿孔可由以固定或不规则的距离沿管就位的多个孔或其它开口形成。优选，该膜元件，尤其是该膜装备被该穿孔管封闭。在具有该穿孔管的情况下，在过滤和反洗操作中，沿过滤元件的轴向压力分布可被均衡。因此，渗透物流量沿过滤元件被均匀分布，并且因此过滤效果可被提高。

在另一个实施例中，该穿孔管被如此布置，以使得在元件壳体和该穿孔管之间形成有环形间隙。已知的膜元件没有明确的边界且该膜元件被直接嵌在该过滤元件的壳体内。这导致轴向压力分布不均，因为轴向流动被膜元件干扰。相比之下，根据本发明的过滤元件允许沿过滤元件均匀分布渗透物流量，并且因此过滤效果可被提高。

在另一实施例中，膜元件包括多孔膜。该多孔膜优选包括多于一个的毛细管，这些毛细管在沿膜元件或过滤元件的纵向轴线的通道中延伸。特别地，该多孔膜包括形成通道的至少一个衬底和布置在通道中的形成毛细管的至少一个活性层。在衬底中嵌埋毛细管允许形成多孔膜，其与基于单一中空纤维的膜相比明显更容易安装并且机械上更稳定。由于该机械稳定性，多孔膜特别适合于通过反洗进行清洗，在反洗中，过滤方向相反，从而形成在通道中的可能结垢层被提起并能被除去。与引起膜元件内的均匀压力分布的渗透物收集管的布置结构相结合，过滤元件的总体性能和稳定性进一步提高。

与带有中央排放管和单孔膜的设计不同，该多孔膜的分布就在过滤和反洗这两种操作模式下产生更低的压力损失方面具有优势。本发明通过均衡跨膜元件的流量或压力分布进一步提高了毛细管的稳定性。因此，本发明避免了对该膜元件的毛细管之间的压力分布产生的负面影响。对于带有中央渗透物收集管的设计，渗透物在过滤模式中从该膜的外部毛细管流入该内部毛细管并且不得不通过逐渐减小的横截面。在反洗模式中，该效果在这个意义上来讲发生反转，即该流量朝外部毛细管降低并且因此清洗效果也沿着外部方向降低。实际上，在该膜元件内的不均匀的流量和压力分布导致在过滤模式时外部的毛细管具有更高的流量因此与内部的毛细管相比积累了更多的结垢层。然而，在反洗模式时，这正好相反，内部的毛细管具有更高的清洗效果，而外部的则呈现更高的堆积。因此，将该过滤元件外部部分中的渗透物收集管与该多孔膜的使用结合则协同导致该过滤元件更长期的稳定性。

多孔膜的衬底可由至少一种聚合物、尤其至少一种可溶热塑性聚合物制成。该至少一种聚合物可选自聚砜(PSU)、聚醚砜(PESU)、聚亚苯基砜(PPSU)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯腈(PAN)、聚亚苯基砜、聚芳醚、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚氧化二甲苯(PPO)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、乙酸纤维素和由所述聚合物的至少两个单体单元组成的共聚物。优选地，该至少一种聚合物选自聚醚砜(PESU)、聚砜(PSU)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙酸纤维素、聚丙烯腈(PAN)和由所述聚合物的至少两个单体单元组成的共聚物。该聚合物也可选自磺化聚合物，该磺化聚合物选自由聚芳醚、聚醚砜(PESU)、聚砜(PSU)、聚丙烯腈(PAN)、聚苯并咪唑(PBI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚氧化二甲苯(PPO)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚亚苯基砜、和由所述聚合物的至少两个单体单元构成的共聚物组成的群组。例如PCT/EP2010/057591中也描述了合适的聚合物。

更优选地，该至少一种聚合物选自聚砜(PSU)和聚醚砜(PESU)。

衬底的通道可结合孔径与衬底或形成活性层的涂层不同的活性层。适合于涂层的材料是聚恶唑啉、聚乙二醇、聚苯乙烯、水凝胶、聚酰胺、两性离子嵌段共聚物，例如二甲基乙酸噻亭或羧基甜菜碱。活性层可具有在10nm至500nm、优选地50nm至300nm、更优选地70nm至200nm的范围内的厚度。

优选地，用于本发明的上下文中的多孔膜设计有在0.2μm与0.01μm之间的孔径。在此类实施例中，毛细管的内径可位于0.1mm与8mm之间，优选地0.5mm与4mm之间，并且特别优选0.9mm与1.5mm之间。多孔膜的外径可介于1mm与26mm之间，优选地2.3mm与14mm之间，并且特别优选地3.6mm与6mm之间。此外，多孔膜可包括2至94个、优选地3至19个并且特别优选3至14个通道。通常，多孔膜包括七个通道。渗透率范围可介于100与10,000L/m2hbar之间，优选地300与2,000L/m2hbar之间。

通常，上述类型的多孔膜是通过挤出聚合物而制得的，所述聚合物在经具有多个中空针的挤出喷嘴凝固之后形成半渗透膜。凝固液在挤出期间经中空针喷射到挤出的聚合物中，使得在挤出的聚合物中形成了沿挤出方向延伸的并列连续通道。优选地，通过使外表面在离开挤出喷嘴之后与温和型凝固剂接触以使得不利用外表面上的活性层固定形状并且随后使膜与强凝固剂接触来控制挤出的膜的外表面上的孔径。结果，能获得具有外表面和位于通道内部的活性层的膜，所述外表面不呈现或几乎不呈现任何对液体流动的阻力。这里，合适的凝固剂包括溶剂和/或非溶剂。可通过非溶剂/溶剂的组合和比例来调节凝固强度。凝固溶剂对本领域的技术人员来说是已知的且可通过常规实验来调节。基于溶剂的凝固剂的一个例子是N-甲基吡咯烷酮。基于非溶剂的凝固剂例如是水、异丙醇和丙二醇。

用于本发明的上下文中的膜元件也可设计用于孔径在0.2μm以上的微过滤、孔径在0.01μm与0.001μm之间的纳米过滤或孔径在0.001μm以下的反渗透。特别地，WO 2012/146629或PCT/EP2013/062232中描述了适合于反渗透的膜。例如，WO 2011/051273中说明了用于制造此类膜的方法。

本发明还涉及包括膜壳体的过滤组件，其中至少一个如上所述的过滤元件布置在该膜壳体内。借此，该过滤元件被竖向或水平布置。该膜壳体例如由纤维增强的塑料(FRP)制成。

在一个实施例中，所述至少一个过滤元件布置在该膜壳体内，以使得该过滤元件的纵向中心轴线和该壳体的纵向中心轴线重叠。优选地，该过滤元件被该膜壳体封闭，从而在该组件壳体和该元件壳体之间形成有环形间隙。在该元件壳体和该组件壳体之间的环形间隙在操作中允许在沿过滤组件的轴向的均匀的压力分布。

在另一个实施例中，该过滤元件被布置成使得所述至少一个渗透物收集管大致位于该过滤组件或过滤元件的顶部。在此上下文中，大致在顶部包括在该膜元件的外部部分中的任何位置，该外部部分位于自该过滤元件的横向平面内的竖向中心轴线的±45°以内，优选±10°以内，尤其优选±5°以内。此外，横向平面内的该竖向中心轴线垂直于该横向平面内的水平中心轴线并且垂直于沿该过滤元件的长轴线延伸的纵向中心轴线。通过如此布置渗透物收集管，在启动前滞留在该过滤组件或系统内的空气可被收集在该渗透物收集管内，这些空气然后可通过启动过滤操作而在启动时很容易被排放。尤其是，气泡可以由在启动时被供给至过滤组件或系统的渗透物置换。通过从过滤组件或系统中释放空气，该膜元件的活性面积增加，因此提高了过滤效果。此外，由于受困气泡引起的结垢风险降低。进一步优选地，该过滤组件被水平安装，以相应地确定该渗透物收集管的方向。

在另一个实施例中，该过滤元件被布置成使得至少两个渗透物收集管被彼此相对地布置在过滤元件的外部部分中。在该实施例中，该过滤组件如此取向，以使得其中一个渗透物收集管大致布置在该过滤元件的顶部，而另一个管大致布置在该过滤元件的底部。这样，可通过该顶部管实现通气，而该底部管允许在某一恒定压力下的更高的产量。此外，与其它构型相比，该渗透物收集管可具有更小的尺寸，从而提供更多空间来填充膜元件并因此提高了过滤能力。

本发明还涉及包括串联的多个如述过滤组件的过滤系统。将多个过滤组件连接还提高了过滤系统的能力。优选地，该过滤组件和所包括的过滤元件被水平安装并且适配器用于相应连接所述过滤组件。

此外，本发明涉及过滤元件，过滤组件和过滤系统在水处理如饮用水处理、废水处理或海水淡化；药物组合物的浓缩；食品组合物的浓缩；从废水中回收水；发电和便携式水再利用装置的超滤、微滤或纳滤过程中的应用，优选用于水处理，例如饮用水处理、废水处理和海水淡化。

附图说明

应结合附图，参考下方实施例的说明，来更好地理解本发明的上述实施例及本发明的其它实施例：

图1是包括过滤元件的一个实施例的过滤组件的透视图；

图2是图1中的多孔膜的详细视图；

图3是包括该过滤元件的另一实施例的过滤组件的透视图；

图4是包括根据图3的过滤元件的过滤组件的横截面视图；

图5是示出了图1、图3和图4中的过滤元件在过滤模式下的横截面视图；

图6是示出了图1、图3和图4中的过滤元件在反洗模式下的横截面视图；

图7是包括串联的多个如图1、3或4所示的过滤组件的过滤系统的实施例。

以下将参考附图说明本发明的优选实施例。附图仅提供本发明的示意图。除非另有说明，否则在全部附图中，同样的附图标记表示对应的部分、元件或构件。

具体实施方式

图1示出了包括过滤元件12的一个实施例的过滤组件10的透视图。

该过滤组件10包括布置在组件壳体39内的过滤元件12。在图1所示的构型中，待过滤流体，例如原水，被供给至过滤组件10并且尤其是从由箭头16表示的左侧进入该过滤元件12。该原水经由该过滤元件12被至少部分地过滤并且渗透物被收集在渗透物收集管18中。未通过该过滤元件12过滤掉的废水、盐水或浓缩物在如图1所示的该配置中被排放至由箭头20表示的右侧。此外，原水至少部分地流动经过组件壳体39以进入例如串联连接的另一过滤组件10。

布置在组件壳体39内的过滤元件12包括元件壳体14、尤其适用于微滤、超滤或纳滤的多孔膜装备22。该多孔膜装备22包括在图2中被更详细介绍的多个但至少一个多孔膜23。该多孔膜23包括多个毛细管24，所述毛细管起过滤介质的作用且沿过滤组件10的纵向轴线延伸。元件壳体14、渗透物收集管18以及多孔膜装备22在每一端处固定在含树脂优选含环氧树脂的膜保持件26中，元件壳体14、渗透物收集管18和多孔膜装备22被嵌入该膜保持件内。

图2示出了图1中由圈28标记的单个多孔膜23的详细视图以及该多孔膜装备22的、在图2中由圈32标记的一个毛细管24、30的进一步详细的视图。

毛细管24、30包括形成通道25的多孔衬底36，所述通道沿多孔膜装备22的长度纵向延伸。在通道25内布置有活性层34作为过滤层，该活性层或者可结合至具有不同孔径的衬底36中或者该活性层可由涂层形成。毛细管24、30因此被嵌入该多孔衬底36内，这有助于稳定性且避免毛细管破裂。

多孔膜23的多孔衬底36由聚合物如聚砜类聚合物、乙酸纤维素、聚丙烯腈、聚乙二烯形成。例如，聚醚砜或聚砜用于通过挤出、特别是通过湿纺来形成多孔衬底36。在湿纺中，合适的聚合物被溶解于可选择地添加了添加剂的溶剂中并经喷丝头挤出以形成多孔膜23。在挤出之后，膜凝固并除去可溶解的成分。此类具有例如4mm的外径的多孔膜23包括例如七个内径为0.9mm且孔径为0.02μm的毛细管24。其它具有例如6mm的外径并允许更高的沉积物浓度的多孔膜23例如包括七个内径为1.5mm且孔径为0.02μm的毛细管24。

进一步参考图1，该多孔膜装备22包括渗透物收集管18，该渗透物收集管布置在该过滤元件12内。尤其，该渗透物收集管18布置在该过滤元件12的外围上且包括带开口(未示出)的管，所述开口允许渗透物流入将渗透物引出该过滤元件12的渗透物收集管18内。

在操作中，该过滤组件10被水平取向，且该渗透物收集管18的取向如图1所描绘地选择。此处，该取向被如此选择，以使得渗透物收集管18位于在该过滤元件12的顶部，即在12点钟位置上，并且接触该元件壳体14。这允许过滤元件12容易通气，尤其是在该过滤组件10启动时。此外，该渗透物收集管18的位置提供了在该多孔膜装备22中的均匀的压力分布。尤其，该多孔膜装备22的横截面，即渗透物流流经的横截面，未被降低也因此流速在该多孔膜装备22的整个横截面上保持均匀。相反，当将该渗透物收集管18置于该多孔膜装备22的中央部分中时，该横截面向着中央管的方向降低且流速增加，这导致对接近中央管处的毛细管24施加了更大的压力。因此，由于将该渗透物收集管18布置在中央而导致的缺点被消除并且在径向方向上的均匀的压力分布得以实现。

如图1的实施例中所描述的该过滤元件12还包括包封该多孔膜装备22上的穿孔管38。在图1所示的实施例中,该穿孔管38包封可渗透的收集管18。在其他实施例中，该穿孔管38仅部分或根本不包封收集管18。该管18的穿孔可以是任何种类。在图1的例子中，该穿孔包括在该管38上的孔40，这些孔允许流体流动。在该穿孔管38包封该多孔膜装备22的情况下，在该元件壳体14和该穿孔管38之间形成有环形间隙42。在操作中，即在过滤和反洗操作中，这允许水在该过滤元件12内的均匀分布。尤其是在轴向流动方向上也实现了均匀的压力分布。

结果，如图1的实施例中所示的该过滤组件10提供了多孔膜装备22的优化的过滤和反洗性能。此外，该多孔膜装备22的跨毛细管24的径向压力以及沿多孔膜装备22的轴向压力被均匀分布，这降低了毛细管破裂的风险且增加了被过滤的体积。

图3示出了包括该过滤元件12的另一个实施例的过滤组件10的透视图。

图3所示的该过滤组件10与图1所示的那一个基本上相似。该过滤组件10包括嵌在组件壳体39之内的过滤元件12。该过滤组件10还包括如参见图2中所描述的多孔膜装备22，该多孔膜装备22位于元件壳体14内并且被如图1中也示出的穿孔管38包封。

然而，与图1相反，图3中的该过滤元件12包括两个渗透物收集管18、19，它们布置在该过滤元件12的外周。这两个渗透物收集管18、19被彼此相对地布置。为了操作，该过滤组件10被水平安装，以使得第一渗透物收集管18位于该过滤元件12的顶部上，即在横截面视图中位于12点钟位置，而第二渗透物收集管19位于过滤元件12的底部，即在横截面视图中位于6点钟位置。通过使用如图3所示的两个渗透物收集管18、19，借助恒定压力从过滤元件12排放的渗透物的产量增加，而在如图1上下文中所介绍的该过滤组件10的轴向和径向流动方向上仍然保持均匀的压力分布。

图4示出了图3中该过滤组件10的横截面视图。

图4的视图示出该渗透物收集管18、19在该过滤组件10中的位置。此处该多孔膜装备22的细节因清晰性原因被省略掉。这两个渗透物收集管18、19被彼此相对地布置在该元件壳体14内部的过滤元件12的外部周向环44中。为操作目的，该过滤组件10被水平安装。在该水平取向下，该渗透物收集管18、19的位置被如此选择，以使得第一渗透物收集管18位于该过滤元件12的顶部，即在横截面视图中位于12点钟位置，而第二渗透物收集管19位于过滤元件12的底部，即在横截面视图中位于6点钟位置。

图5示出了该过滤元件12在过滤模式下的横截面视图。

在过滤模式下，原水被进料至如图1和图3的上下文中所描述的该过滤组件10，其中图5示例性示出了在该过滤元件12的顶部的一个渗透物收集管18的流动。此外，该多孔膜装备22的结构为清楚原因被省略掉。

该原水经由该多孔膜装备22被过滤且尤其经由毛细管24的该活性层34过滤。过滤后的水被收集在位于该穿孔管38和元件壳体14之间的环形间隙42里以及被收集在该渗透物收集管18里。该渗透物收集管18沿过滤元件12的整个长度延伸并且也包括用于渗透物进入该渗透物收集管18的穿孔或开口。渗透物经由该渗透物收集管18被排放，渗透物收集管将该渗透物引出该过滤组件10。

图6示出了该过滤元件12在反洗模式下的横截面视图。

在反洗模式下，该流动相对于过滤模式发生反转以从毛细管24中除去能在该活性层34上聚集成结垢层进而降低过滤效果的渗余物如悬浮颗粒或微生物。因此，过滤后的水经由该渗透物收集管18供给并流入该多孔膜装备22以及在该穿孔管38和该元件壳体14之间的该环形间隙42中。这种方式下，过滤后的水以反方向渗透该多孔膜装备22并且除去过滤期间在毛细管24内形成的结垢层。

在两种模式下，即在如图5和图6中描述的过滤和反洗模式下，在毛细管24上的压力被分布均匀。因此，过滤可在高效方式下进行，使得多孔膜装备22的毛细管24的外部和内部负载相近并进一步增强过滤效果。同时，该反洗模式可以在更高效的方式下进行，由于均匀的压力分布、该反洗以相似的方式影响毛细管24的内部及外部。与带有中央渗透物收集管的实施例不同，在带有中央渗透物收集管的实施例中，与过滤相比，反洗作用被反向地跨毛细管24分布，即在过滤模式下收集更多颗粒的毛细管24在反洗模式下清洗效果较差。

图7示出了包括串联的多个过滤组件10的过滤系统11的一个实施例。

本文描述的过滤组件10尤其被利用在微-、超-和纳滤系统中。为了在恒定压力下提供足够的产量，将多个过滤组件10串联连接。这里，每一个过滤组件10与该渗透物收集管18以相同取向被水平安装，以提供在多个过滤组件10中的流体连接。该连接通过设配器50实现，适配器连接过滤组件10，以使得渗透物可从一个过滤组件10流入下一个过滤组件10。尤其是，适配器50允许渗透物在渗透物收集管18之间流动。这样的适配器的详细结构对于本领域人员来说是已知的，因此在此处不进行更详细的介绍。

已参考具体实施例出于说明的目的进行了以上描述。然而，以上说明性的论述并非意在是穷尽的或将本发明限制于所公开的精确形式。根据以上教导和所附权利要求中包含的教导，可以做出许多改型和变型。选择和描述这些实施例以便说明本发明的原理及其实践应用，以由此使本领域的技术人员能够就适合预期的特定用途的各种实施例和各种改型来理解本发明。

附图标记列表

10 过滤组件

12 过滤元件

14 元件壳体

16 箭头表示流动方向

18 渗透物收集管

20 箭头表示流动方向

22 多孔膜装备

23 多孔膜

24 毛细管

26 膜保持件

28 指示圈

30 毛细管

32 指示圈

34 活性层

36 衬底

38 穿孔管

39 组件壳体

40 穿孔的孔

42 环形间隙

44 周向环