专利名称：从散布有固体颗粒的液体中分离固体颗粒的制作方法
技术领域：
本发明涉及从散布有固体颗粒的液体中分离这些固体颗粒。
背景技术：
为了从水(或任何其他液体)中去除细微的、几个微米大小的固体颗粒，传统上使用半透过材料。使用的材料对于水分子来说是多孔的，但这些小孔又足够小，能够阻止固体颗粒通过。这些材料根据小孔尺寸的不同而能够进行微细或超细过滤。
传统上，基于这样的材料的过滤器包括长条的芯管，沿着该芯管具有多排孔洞。半透过材料制成的长条叶片固定于该芯管，它们的开放边缘与成排的孔洞相连通，其中长条叶片具有一个开放侧，或者呈密封口袋的形式。在口袋之间以及口袋中有网眼状的分隔件。密封的口袋紧紧围绕芯管缠绕，并且将该缠绕单元滑入长条的外壳体。
当夹带有固体颗粒的水流入壳体时，其进入叶片之间形成的固体滞留通道，口袋之间的分隔件处于该固体滞留通道中。水，而不是固体，透过半透过材料进入口袋，因而通过口袋的开放边缘和成排的孔洞进入芯管。
在一段时间的使用之后，过滤器被堵塞，或者至少流率降低到了必须清洁过滤器的程度。这通过以下实现打开控制离开壳体的废物出口的阀，并且将冲洗水在压力下灌入壳体，以将壳体中的水和固体颗粒通过废物出口冲洗出壳体。
本发明的目的是提供一种改进的操作过滤单元的方法，一种改进的过滤设备，以及一种改进的制造过滤单元的方法。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种操作直立的过滤单元的方法，该过滤单元包括隔膜，该隔膜包括渗透管和透水叶片，水通过透水叶片到达所述渗透管，该方法包括将未处理的进给水进给到该单元的下端，从该单元的下端提取渗透水，以及利用与加压气体源相连的永久连接，保持该单元的上端中的压力高于大气压。
为了经济的目的，该气体通常是空气，但也可以使用其他气体。
为了清洁隔膜，该操作方法包括终止未处理水的水流，打开与单元的下端连通的废物流管线，以及将冲洗水的水流引到所述单元的上端，同时保持向该单元的上端的气体供给，从而使水、气和固体颗粒通过所述废物流管线从所述单元流出。
在冲洗过滤单元的过程中，该压力可以被保持为恒定或者可以是脉冲变化的。
本发明还提供了一种设备，该设备包括直立的过滤单元，该过滤单元包括隔膜，该隔膜包括竖直的渗透管和透水叶片，水通过透水叶片到达所述渗透管；在该单元的下端处的用于未处理水的入口；在该单元的下端处的用于渗透物的出口；用于截断未处理水的供给的阀装置；该单元的上端处的入口；加压气体源，该加压气体源永久连接到该单元的上端处的入口，同时该单元进行工作以将液体与滞留的固体分离；通向该单元的上端处的入口的冲洗水流管；用于常闭所述冲洗水流管的阀装置，并且在要进行清洁时，该阀装置能够被打开以将所述冲洗水流管连接到加压的冲洗水源；以及处于该单元的下端处的废物出口，冲洗水和固体颗粒通过该废物出口离开该单元。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于将固体从液体中分离的过滤单元，其包括隔膜，该隔膜包括渗透管和透水叶片，水通过该透水叶片到达所述渗透管，该隔膜在其每个端部都具有端盖；以及通过围绕隔膜和端盖缠绕树脂覆膜纤维而当场形成的壳体。
根据本发明的另一个方面，提供一种制造过滤单元的方法，该方法包括旋转一个组件，该组件包括隔膜，该隔膜包括渗透管和透水叶片，水通过该透水叶片到达所述渗透管，该隔膜在其每个端部都具有端盖；以及围绕该组件缠绕树脂覆膜纤维，从而制造出与隔膜和端盖成一体的壳体。
优选地，该纤维为玻璃纤维的形式，但也可以使用其他的纤维，诸如碳纤维和凯夫拉尔(Kevlar)纤维。
为了对本发明更好的理解，并示出如何取得效果，以下将参照附图，以举例的方式进行说明，在附图中图1是根据本发明的过滤单元的剖视图；图2是图1中的过滤单元的分解图；图3和图4是过滤设备的相对两侧的示意图；图5和图6是过滤设备的相对两侧的侧视图；图7是过滤设备的俯视图；图8和图9是过滤设备的相对端视图；以及图10是过滤设备的管路图。
具体实施例方式
图1和2所示的过滤单元10包括长条的、竖直的、带孔的芯管12，围绕着该芯管缠绕有长条的叶片14(图2)。每个叶片14都呈密封口袋的形式，并且用半透过材料制成，该半透过材料允许水但不允许固体颗粒通过该材料。每个口袋的内边缘都是开放的，并且该边缘连接于芯管12。口袋通过芯管12中的多个孔与芯管12的内部连通。芯管12和叶片14的构造是传统的。根据本领域的传统的术语命名原则，包含芯管(由12指出)和水透叶片(由14指出)的结构将被称为“隔膜(membrane)”。隔膜由16指出。
该过滤单元，如图1所示，还包括处于其下端的端盖18。该端盖18具有中央插口20，其接纳管道22。管道22穿入芯管12中并且将端盖18连接到芯管12。在端盖18中的出口孔24与管道22的内部连通并因而与芯管12的内部连通，并且允许已经进入芯管12的渗透物从过滤单元10流出。管道22临时地将端盖18连接到隔膜16。
端盖18还具有两个孔26、28。孔26是未处理水的送入口，孔28是冲洗出口。在以下将说明的清洁程序中，固体颗粒就是通过孔28从壳体中冲洗出去的。如果需要，可以有多于一个的孔26和多于一个的孔28。
在过滤单元10的上端，还有一个端盖30。该端盖30具有轴向孔32，通过该轴向孔32加压的空气供给(在图1和图2中未示出)连接到端盖上。在端盖30和隔膜16之间有空间34。芯管12的上端被塞子36封闭。
为了制造该过滤单元10，隔膜16的两个端盖18、30配合到隔膜16上，并且将该组合的结构安装在可旋转的芯轴(未示出)上。该芯轴包括两个共轴的、轴向间隔开的转轴，这两个转轴进入孔24和32，从而能够旋转，以安装端盖18、30以及隔膜16。
端盖30包括套筒38，隔膜16的端部配合在套筒38中，从而提供盖30与隔膜16之间必要的临时连接。旋转芯轴，并且通过围绕隔膜16和端盖18、30缠绕树脂覆膜玻璃或其他纤维束，制造壳体40。壳体40和隔膜16在端盖18、30汇合，从而形成整体的单元，该单元在隔膜16的外表面与壳体40的内表面之间没有任何空隙。
转到图3到10，图示的过滤设备包括基底框架42，该设备的所有预期的构件都安装在该基底框架上。
如上所述形式的四个过滤单元10.1、10.2、10.3、10.4安装在框架42上。水管44连接到四个过滤单元的入口孔32。每个水管44都通向阀46(图10)，阀46控制来自气体源48的气流。
要处理的水通过入口50进入并流过阀52到达水管54，水管54连接于泵56的吸入侧。泵的加压侧连接到歧管58。提供有用于冲洗水的第二入口60，并在入口60与水管54之间设置阀62。
歧管58通过四个支管64连接到单元10.1、10.2等的孔26。因此，未处理水流入隔膜16的固体滞留通道。每个孔24都连接到出口管66，且出口管66通向渗透物出口歧管68。每个端盖18的另一个孔28连接到水管70，且水管70通向歧管72。在水管70中有阀74，在水管66中有阀76，在水管64中有阀78。
水管80将歧管58连接到支管82，支管82通向单元10.1、10.2等的上端处的入口孔32。在支管82中有常闭阀84。水管82与水管44相接，从而用于冲洗目的的孔32能够被同时连接到气体源48和净水源60。
在正常操作中，带有固体颗粒的未处理水被泵56泵入歧管58，之后进入水管64，通过孔26进入隔膜16。流入隔膜16的水透过叶片14，通过水管12、管道22和孔24排出。水从孔24流到水管66，从而通过阀76流到歧管68。
单元10.1、10.2等的上端是永久性连接于气体源48的，从而保持每个单元10.1、10.2等中的气压高于大气压。未处理的水在孔26处的压力足以平衡空气压力，使得注入壳体40的水基本上注到顶部，同时又在水上方留下一个空气空间。
当过滤单元堵塞时，关闭阀52并打开阀62。同时打开阀74和84，关闭阀76、78。在正常操作中，阀74、84是关闭的，且阀76、78是常开的。冲洗水从泵56流入到歧管58，然后流到水管80。冲洗水从水管80流过水管82和进入的空气一起到达孔32，一旦阀78被关闭从而从隔膜的下端消除了水压，其就能够开始流过单元。
空气和冲洗水流过隔膜的固体滞留通道，通过孔28流出到水管70，然后带着过滤出的颗粒流到歧管72。
加压空气被持续供给到各个过滤单元的上端。在冲洗过程中，空气压力能够保持在恒定值，或者可以使空气压力产生脉冲变化。
权利要求
1.一种操作直立的过滤单元的方法，该过滤单元包括隔膜，该隔膜包括渗透管和透水叶片，水通过透水叶片到达所述渗透管，该方法包括将未处理的进给水进给到该单元的下端，从该单元的下端提取渗透水，以及利用与加压气体源相连的永久连接，保持该单元的上端中的压力高于大气压。
2.如权利要求1所述的方法，其中，为了清洁隔膜，该操作方法包括终止未处理水的水流，打开与单元的下端连通的废物流管线，以及将冲洗水的水流引到所述单元的上端，同时保持向该单元的上端的气体供给，从而使水、气和固体颗粒通过所述废物流管线从所述单元流出。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在冲洗的过程中，该气体源的压力是脉冲变化的。
4.一种设备，该设备包括过滤单元，该过滤单元包括隔膜，该隔膜包括竖直的渗透管和透水叶片，水通过透水叶片到达所述渗透管；在该单元的下端处的用于未处理水的入口；在该单元的下端处的用于渗透物的出口；用于截断未处理水的供给的阀装置；该单元的上端处的入口；加压气体源，该加压气体源永久连接到该单元的上端处的所述入口，同时该单元进行工作以将液体与滞留的固体分离；通向该单元的上端处的入口的冲洗水流管；用于常闭所述冲洗水流管的阀装置，并且在要进行清洁时，该阀装置能够被打开以将所述冲洗水流管连接到加压的冲洗水源；以及处于该单元的下端处的废物出口，冲洗水和固体颗粒通过该废物出口离开该单元。
5.一种用于将固体从液体中分离的过滤单元，其包括隔膜，该隔膜包括渗透管和透水叶片，水通过该透水叶片到达所述渗透管，该隔膜在其每个端部都具有端盖；以及通过围绕隔膜和端盖缠绕树脂覆膜纤维而当场形成的壳体。
6.一种制造过滤单元的方法，该方法包括旋转一个组件，该组件包括隔膜，该隔膜包括渗透管和透水叶片，水通过该透水叶片到达所述渗透管，该隔膜在其每个端部都具有端盖；以及围绕该旋转着的组件缠绕树脂覆膜纤维，从而制造出与隔膜和端盖成一体的壳体。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述选自玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉尔纤维。
全文摘要
公开了一种直立的过滤单元(10)，其包括隔膜(16)，该隔膜包括带孔的、竖直的渗透管(12)和多个半透过材料制成的叶片(14)，该叶片允许水通过。该半透过材料形成了多个固体滞留通道以及多个渗透通道。该叶片(14)围绕带孔的竖直管(12)缠绕，渗透水流入该竖直管(12)，该隔膜处在壳体(40)中。该单元底部的入口(24)允许未处理的加压水流入隔膜的固体滞留通道。单元的上端的气体入口(32)允许加压空气进入该单元的上端，并从而进入固定滞留通道的上端，直到空气和水的压力达到平衡。通过以下过程来冲洗滞留的固体关闭带孔的管的出口并打开冲洗水入口和冲洗水出口，同时保持壳体上端处的气体压力。
文档编号B01D65/02GK101087641SQ200580044574
公开日2007年12月12日 申请日期2005年12月15日 优先权日2004年12月22日
发明者威廉·格雷厄姆 申请人:德雷塞尔有限公司