过滤装置的制作方法

本发明涉及一种过滤装置，更详细地说，涉及如下过滤装置：在框架结构内安装高集成的中空纤维膜组件，由此能够提高过滤系统的回收率(recovery rate)，且能够有效地进行对高集成的所述中空纤维膜组件的曝气清洗。

背景技术：

从流体去除污染物质而进行净水的水处理方法包括利用加热或相变的方法和利用过滤膜的方法。

利用过滤膜的方法与利用加热或相变方法相比，具有下述优点：由于根据过滤膜的细孔大小能够稳定地获得所需的水品质，所以对工序的信赖度高。另外，利用过滤膜时，无需进行加热等操作，在利用微生物的分离工序中能够防止微生物因热而受影响。

利用过滤膜的分离方法之一，有利用中空纤维膜的方法。典型地，中空纤维膜组件已被广泛用于无菌水、饮用水、超纯水的制造等精密过滤领域。近来，中空纤维膜组件的应用延伸到废水处理、化粪池固-液分离、工业废水悬浮固体(SS:Suspended Solid)去除、河流过滤、工业水过滤、游泳池水过滤等领域。

作为中空纤维膜的一种，有浸渍式中空纤维膜膜组件，该中空纤维膜膜组件集成的方式浸渍在需要处理的流体中，通过施加在中空纤维膜的中空的负压选择性地仅将流体向所述中空渗透，由此分离如不纯物或污泥的固体成分。

浸渍式中空纤维膜膜组件包括垂直型的和水平型的。垂直型中空纤维膜组件是在浸渍在流体内时其中空纤维膜的长度方向与水面呈垂直排列的中空纤维膜组件。相反，水平型中空纤维膜组件是在浸渍在流体内时其中空纤维膜的长度方向与水面呈水平排列的中空纤维膜组件。

利用水平型中空纤维膜组件时，与垂直型中空纤维膜组件相比，流体内的不纯物因重力而堆积在中空纤维膜上以封堵孔隙的可能性相对地高。因此，水平型中空纤维膜组件主要使用于如净水站等污染度相对低的水处理中，垂直型中空纤维膜组件主要使用于如废水处理站等污染度较高的水处理中。

通常，为了防止过滤装置相互冲突而破损，多个过滤装置需要隔开规定距离来浸渍在需要处理的流体中。因此，装在规定大小的水槽内并能够浸渍在流体的过滤装置个数的增加将存在极限。即，在能够提高规定大小水槽内被浸渍在流体的过滤装置的集成度方面存在极限，其结果，在提高过滤系统的回收率方面存在极限。

技术实现要素：

技术课题

因此，本发明涉及一种能够克服如上所述技术中存在的极限和缺点的过滤装置。

本发明的一方面观点是提供一种过滤装置，通过在框架结构内安装高集成的中空纤维膜组件，由此能够提高过滤系统的回收率，且能够有效地进行对高集成的所述中空纤维膜组件的曝气清洗。

除了上述所提到的观点外，在下面对本发明的其它特征和优点进行说明，或者，本发明的所属领域的普通技术人员从这些说明中应该清楚理解本发明的其它特征和优点。

解决课题的技术手段

根据本发明的一方面，提供一种过滤装置，包括：框架结构，具有第一内部空间和第二内部空间；第一中空纤维膜组件，安装在所述第一内部空间内；第二中空纤维膜组件，安装在所述第二内部空间内，其特征在于，所述第一中空纤维膜组件和所述第二中空纤维膜组件分别包括：上部集管；下部集管；所述上部集管和所述下部集管之间的中空纤维膜，所述框架结构包括：垂直部件，具有与所述中空纤维膜平行的长度方向；横管，被所述垂直部件支撑，且具有分别与所述上部集管、所述下部集管以及所述中空纤维膜垂直的长度方向；所述垂直部件包括：一对中央垂直部件；一对第一垂直部件，与所述中央垂直部件一起形成所述第一内部空间；一对第二垂直部件，与所述中央垂直部件一起形成所述第二内部空间，所述横管包括：第一中央横管，被所述中央垂直部件支撑，且与所述第一中空纤维膜组件和所述第二中空纤维膜组件的上部集管流体连通；第二中央横管，被所述中央垂直部件支撑，且与所述第一中空纤维膜组件和所述第二中空纤维膜组件的下部集管流体连通，所述中央垂直部件为与所述第一中央横管和所述第二中央横管中至少一个中央横管流体连通的管，所述中央垂直部件包括用于将通过所述第一中空纤维膜组件和所述第二中空纤维膜组件生产的过滤水向外部传送的排出端口。

根据本发明的另一方面，提供一种过滤装置，包括：框架结构；第一组中空纤维膜组件，在所述框架结构内平行排列；第二组中空纤维膜组件，在所述框架结构内平行排列，所述框架结构包括中央横管，所述中央横管配置在所述第一组中空纤维膜组件和所述第二组中空纤维膜组件之间，所述第一组中空纤维膜组件和所述第二组中空纤维膜组件与所述中央横管流体连通。

除此之外，通过本发明的实施，应该能够进一步了解本发明的其他特征和优点。

附图说明

附图用于提供对本发明的进一步理解，并构成本说明书的一部分，示出本发明的实施例并与本发明的具体实施方式内容一起用于解释本发明的原理。

图1为概略地表示根据本发明一个实施例的过滤装置的立体图；

图2为根据本发明一个实施例的中空纤维膜组件的集管连接在框架结构横杆的方式的图；

图3为概略地表示根据本发明一个实施例相互连接的中空纤维膜组件的集管和框架结构横杆的主视图。

具体实施方式

下面，参考附图对本发明的过滤装置的多种实施例。

图1为概略地表示根据本发明一个实施例的过滤装置的立体图。

如图1所示，本发明的过滤装置包括：具有第一内部空间IS1、第二内部空间IS2的框架结构100，以及安装在所述第一内部空间IS1内的第一中空纤维膜组件200a和安装在所述第二内部空间IS2内的第二中空纤维膜组件200b。

图1中，虽然仅表示了一个第一中空纤维膜组件200a和第二中空纤维膜组件200b，但是根据本发明的一个实施例，多个第一中空纤维膜组件200a在所述框架结构100的第一内部空间IS1内相互平行排列而形成第一组，与此类似地，多个第二中空纤维膜组件200b在所述框架结构100的第二内部空间IS2内相互平行排列而形成第二组。

在所述框架结构100包括设置在所述第一组第一中空纤维膜组件200a和所述第二组第二中空纤维膜组件200b之间的中央横管(121和/或122)，所述第一中空纤维膜组件200a和所述第二组的第二中空纤维膜组件200b与所述中央横管(121和/或122)流体连通。所述框架结构100可以进一步包括与所述中央横管(121和/或122)流体连通的中央垂直部件111。所述框架结构100可以包括将所述中央横管(121和/或122)夹在中间的第一横管123、第二横管124；与所述第一横管123、第二横管124分别流体连通的第一垂直部件112、第二垂直部件113；与所述第一垂直部件112流体连通且设置在所述第一组中空纤维膜组件200a下方的第一曝气部140a；与所述第二垂直部件113流体连通且设置在所述第二组中空纤维膜组件200b下方的第二曝气部140b。下面将进一步详细说明如上所述的所述框架结构100。

所述第一中空纤维膜组件200a和第二中空纤维膜组件200b分别包括具有第一集水部的长条状(elongated shape)的上部集管210、具有第二集水部的长条状的下部集管220、以及所述上部集管210和所述下部集管220之间的中空纤维膜230。所述中空纤维膜230分别与所述第一集水部和第二集水部流体连通。

能够用于制造中空纤维膜230的聚合物树脂包括聚砜树脂、聚醚砜树脂、磺化聚砜树脂、聚偏氟乙烯(PVDF)树脂、聚丙烯腈(PAN)树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。

中空纤维膜230可为单层膜或复合膜。如果中空纤维膜230是复合膜，它可包括管状编织物和涂布于其上的聚合物薄膜。所述管状编织物可由聚酯或尼龙制成，所述聚合物薄膜包括聚砜树脂、聚醚砜树脂、磺化聚砜树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚丙烯腈树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂和聚酯树脂中的至少一种。

中空纤维膜230的一端通过第一固定层(未示出)固定至上部集管210的管体211，其另一端通过第二固定层222固定至下部集管220的管体221。

所述中空纤维膜230的腔(lumen)与第上部集管210、下部集管220的第一集水部和第二集水部流体连通。这样，通过提供给所述中空纤维膜230腔的负压而流经所述中空纤维膜230的过滤水(permeate)，将通过所述中空纤维膜230的腔流入所述上部集管210、下部集管220的第一集水部和第二集水部，然后通过第一排出管213、第二排出管223排出。

可选地，仅所述上部集管210和下部集管220其中之一可具有集水部。

另外，所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b可仅包括具有第一集水部的上部集管210和中空纤维膜230。此时，所述中空纤维膜230的一端可与所述第一集水部流体连通，其另一端被密封。

另外，如图1所示，根据本发明一个实施例的框架结构100包括具有与所述中空纤维膜230平行的长度方向的垂直部件111、112、113和由所述垂直部件111、112、113支撑且具有分别与所述上部集管210、下部集管220和所述中空纤维膜230垂直的方向的横管121、122、123、124。

所述垂直部件111、112、113包括一对中央垂直部件111、与所述中央垂直部件111一起形成所述第一内部空间IS1的一对第一垂直部件112、与所述中央垂直部件111一起形成所述第二内部空间IS2的一对第二垂直部件113。

横管121、122、123、124包括由所述中央垂直部件111支撑且与所述第一中空纤维膜200a和第二中空纤维膜200b的上部集管210流体连通的第一中央横管121、由所述中央垂直部件111支撑且与所述第一中空纤维膜200a和第二中空纤维膜200b的下部集管220流体连通的第二中央横管122、由所述第一垂直部件112支撑的第一横管123、由所述第二垂直部件113支撑的第二横管124。

具体来说，上部集管210的第一排出管213将插入于所述第一中央横管121的连接孔121a中，由此所述上部集管210被所述第一中央横管121支撑的同时所述上部集管210的第一集水部与所述第一中央横管121流体连通。

类似地，下部集管220的第二排出管223将插入于所述第二中央横管122的连接孔122a中，由此所述下部集管220被所述第二中央横管122支撑的同时所述下部集管220的第二集水部与所述第二中央横管122流体连通。

所述中央垂直部件111分别是至少与所述第一中央横管121和第二中央横管122之一流体连通的管，并具有用于向外部传送由所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b产生的过滤水的排出端口111a。

如上所述，能够提供中空纤维膜组件220a、220b在框架结构100内以高集成度来被安装的过滤装置。因此，这样的过滤装置在水槽内的流体中以规定间隔被浸渍，所以能够大大提高所形成的过滤系统的回收率。

根据本发明的一个实施例，所述中央垂直部件111分别是与所述第一中央横管121、第二中央横管122流体连通的管。因此，因提供给所述中空纤维膜230的腔的负压而流经所述中空纤维膜230的过滤水将流入到所述第一集管210和第二集管220的第一集水部和第二集水部，然后通过第一排出管213、第二排出管223传送到后侧的第一中央横管121和第二中央横管122，并通过所述中央垂直部件111的排出端口111a向外部排出。

根据本发明的另一实施例，所述两个中央垂直部件111之一(以下称之为第一中央垂直部件)为与所述第一中央横管121流体连通的管，所述两个中央垂直部件111中的另一部件(以下称之为第二中央垂直部件)为与所述第二中央横管122流体连通的管。因此，流入到所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的上部集管210的第一集水部的过滤水依次通过第一中央横管121和第一中央垂直部件后向过滤装置外部排出。另一方面，流入到所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的下部集管220的第二集水部的过滤水依次通过第二中央横管122和第二中央垂直部件后向过滤装置外部排出。

根据如上所述的实施例，由于能够将施加到位于下部的待处理水的水压利用到过滤作业，所以与通过上部集管210向中空纤维膜230施加的负压相比，即使通过下部集管220向中空纤维膜230施加比前者更低的负压时也不会降低过滤效率，其结果，在能量方面能够使过滤作业的效率达到最大化。

如图1所示，本发明的所述框架结构100可以进一步包括位于所述第一中空纤维膜组件200a下方的第一曝气部140a和位于所述第二中空纤维膜组件200b下方的第二曝气部140b。

在所述第一垂直部件112中至少一个是与所述第一横管123和所述第一曝气部140a流体连通的管，在所述第二垂直部件113中至少一个是与所述第二横管124和所述第二曝气部140b流体连通的管，所述第一横管123和第二横管124具有用于从外部接受曝气清洗用空气的流入端口123a、124a。

即，所述第一垂直部件112中至少一个提供用于向所述第一曝气部140a提供空气的通路，所述第二垂直部件113中至少一个提供用于向所述第二曝气部140b提供空气的通路。

另外，第一曝气部140a可以包括至少与所述第一垂直部件112之一流体连通的第一中继管141a和多个第一曝气管142a。另外，第二曝气部140b可以包括至少与所述第二垂直部件113之一流体连通的第二中继管141b和多个第二曝气管142b。

所述第一中继管141a、第二中继管141b将从与其流体连通的第一垂直部件112和第二垂直部件113接受的空气向所述多个第一曝气管142a、第二曝气管142b分配。流入到第一曝气管142a、第二曝气管142b的空气通过形成在第一曝气管142a、第二曝气管142b上的孔H排出到待处理水中，然后向上上升的同时去除附着在中空纤维膜230表面的污染物质。

如上所述，根据本发明的实施例，用于清洗第一内部空间IS1内的第一中空纤维膜组件200a的空气将依次通过第一横管123和所述第一垂直部件112中的至少一个，然后向所述第一曝气部140a提供。另外，用于清洗第二内部空间IS2内的第二中空纤维膜组件200b的空气将依次通过第二横管124和所述第二垂直部件113中的至少一个，然后向所述第二曝气部140b提供。

即，用于清洗分别配置在所述第一内部空间IS1、第二内部空间IS2的所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的空气分别提供给所述第一曝气部140a、第二曝气部140b，因此，即使所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b以高集成度来排列在框架结构100内，但是能够有效地进行对其组件的曝气清洗。

另外，如图1所示，本发明的框架结构100可以进一步包括水平部件131、132、133、134，这些水平部件具有与所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的上部集管210和下部集管220平行的长度方向。

根据本发明的第一实施例，所述水平部件131、132、133、134包括分别对应于所述第一内部空间IS1的第一上部水平部件131和第一下部水平部件133以及分别对应于所述第二内部空间IS2的第二上部水平部件132和第二下部水平部件134。

所述水平部件131、132、133、134为了分别在所述第一垂直部件112和中央垂直部件111之间以及所述第二垂直部件113和中央垂直部件111之间维持一定间隔，其两端直接连接在所述第一垂直部件112或者第二垂直部件113中的一个部件和所述中央垂直部件111中的一个部件上。

根据本发明的一个实施例，所述第一中继管141a、第二中继管141b可以分别在第一垂直部件112和中央垂直部件111之间以及第二垂直部件113和中央垂直部件111之间维持一定的间隔。此时，可以省略起到相同作用的第一下部水平部件133、第二下部水平部件134。

如图1所示，本发明的框架结构100包括横杆125、126、127、128。所述横杆125、126、127、128包括第一中空纤维膜组件200a的上部集管210、下部集管220分别被连接的第一上部横杆127和第一下部横杆125以及第二中空纤维膜组件200b的上部集管210、下部集管220分别被连接的第二上部横杆128和第二下部横杆126。

第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b按照其上部集管210、下部集管220的长度方向及所述中空纤维膜230的长度方向分别与所述横杆125、126、127、128的长度方向垂直的方式安装在所述框架结构100上。

在所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b仅由具有第一集水部的上部集管210和中空纤维膜230构成时，所述中空纤维膜230的一端与所述第一集水部流体连通，其另一端被密封，所述框架结构100仅包括第一上部横杆127、第二上部横杆128，可以不具有所述第一下部横杆125、第二下部横杆126。

所述第一上部横杆127、第二上部横杆128分别结合在所述第一横管123、第二横管124的下方。选择性地，所述第一上部横杆127直接与所述第一垂直部件112结合，所述第二上部横杆128直接与所述第二垂直部件113结合。

所述第一上部横杆127、第二上部横杆128分别包括第一、第二肋(rib)127a。所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的上部集管210的一端上分别包括第一环部件(ring member)214。所述第一环部件214位于第一排出管213的相反侧。通过所述第一上部横杆127、第二上部横杆128的第一、第二肋127a分别通过所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的第一环部件214，由此所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的所述上部集管210分别连接在所述第一上部横杆127、第二上部横杆128上。

所述第一下部横杆125直接与第一垂直部件112连接，所述第二下部横杆126直接与第二垂直部件113连接。

所述第一下部横杆125、第二下部横杆126分别包括第一肋125a、第二肋126a。所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的下部集管220一端上分别包括第二环部件224。所述第二环部件224位于第二排出管223的相反侧。通过所述第一下部横杆125、第二下部横杆126的第一肋125a、第二肋126a分别通过所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的第二环部件224，由此所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的所述下部集管220分别连接在所述第一下部横杆125、第二下部横杆126上。

即，根据本发明的一个实施例，第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的上部集管210和下部集管220的第一排出管213和第二排出管223分别插入于第一中央横管121、第二中央横管122的连接孔121a、122a中，通过所述上部集管210和下部集管220的第一环部件214、第二环部件224分别连接在所述横杆125、126、127、128，由此第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b分别安装在所述框架100内。

根据本发明的一个实施例的过滤装置进一步包括第一至第四止挡件300，通过分别与分别穿过所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b的所述第一环部件214、第二环部件224的所述第一、第二肋125a、126a、127a连接，用以防止所述第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b从所述框架结构100脱离。

下面，参考图2和图3，进一步对根据本发明一个实施例的第一中空纤维膜组件200a的下部集管220连接在框架结构100的第一下部横杆125的方式进行详细说明。

如图2所示，所述第一下部横杆125包括向第一中空纤维膜组件200a的下部集管220长度方向突出的第一肋125a，所述下部集管220包括形成在第二排出管223的相反侧且所述第二固定层222的相反面上的第二环部件224。

在所述下部集管220的第二环部件224上形成有贯通孔TH，在第一中空纤维膜组件200a安装在框架结构100内时，所述第一下部横杆125的第一肋125a插入在所述所述第二环部件224的贯通孔TH中。

止挡件300与穿过所述第二环部件224的贯通孔TH的所述第一肋125a的一部分连接，由此将防止所述第一中空纤维膜组件200a(更具体为所述下部集管220)从所述框架结构100(更具体为所述第一下部横杆125)上脱离。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，在穿过所述下部集管220的第二环部件224的贯通孔TH的所述所述第一下部横杆125的第一肋125a的一部分上形成有第一孔H1，在所述止挡件300上形成有与所述第一孔H1相对应的第二孔H2。通过穿过所述第一孔H1、第二孔H2的螺栓410和螺母420所述第一下部横杆125的第一肋125a和所述止挡件300向结合。

所述止挡件300可以进一步包括插入于所述下部集管220的第二环部件224的贯通孔TH的辅助肋310。

所述下部集管220的第二环部件224的贯通孔TH具有充分大的尺寸，因此第一下部横杆125的第一肋125a容易被插入，且除了第一肋125a外，所述止挡件300的辅助肋310被插入于所述第二环部件224的贯通孔TH中，由此所述第一下部横杆125的第一肋125a将紧紧地保持在所述下部集管220的第二环部件224的贯通孔TH内，其结果，可能在曝气清洗过程中发生的框架结构100内的第一中空纤维膜组件200a的相对振动将达到最小化。

另外，通过所述第一肋125a和所述辅助肋310插入于所述第二环部件224的贯通孔TH，由此，在曝气清洗时，能够将施加于所述第一中空纤维膜组件200a下部集管220的第二环部件224的力向所述第一肋125a和所述辅助肋310分散。

综上所述，根据本发明，通过提高过滤装置的耐久性，能够防止中空纤维膜组件的损伤和中空纤维膜组件从框架结构的脱离。

为了使所述第一下部横杆125的第一肋125a更紧地保持在所述下部集管220的第二环部件224的贯通孔TH内，选择性地，所述第二环部件224可以进一步包括弹性部件(图中未示出)，用来在所述第一肋125a和辅助肋310被插入在该贯通孔的状态下使所述辅助肋310向所述第一肋125a方向施加。

另外，根据本发明的一个实施例的过滤装置中，由于在框架结构100内安装多个所述第一中空纤维膜组件200a和多个所述第二中空纤维膜组件200b，所以所述框架结构100的横杆125、126、127、128分别包括多个第一和第二肋125a、126a、127a。

多个第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b各自上部集管210和下部集管220包括形成有贯通孔TH的第一环部件214、第二环部件224，所述第一和第二肋125a、126a、127a分别插入于与其相对应的第一环部件214或第二环部件224的的贯通孔TH中。

为了在框架结构100内便于安装第一中空纤维膜组件200a、第二中空纤维膜组件200b，所述止挡件300可以分别与穿过所述环部件214、224的贯通孔TH的所述第一肋125a、127a中的至少两个或者所述第二肋126a中的至少两个结合。

另外，如图2所示，各止挡件300可以包括多个辅助肋310，所述辅助肋310与所述横杆125、126、127、128的第一和第二肋125a、126a、127a一起分别插入于与其相对应的第一环部件214、第二环部件224中。

根据本发明的一个实施例，第一上部横杆127、第二上部横杆128分别进一步包括所述第一肋127a之间的第一突起部127b、所述第二肋(图中未示出)之间的第二突起部128b，所述第一下部横杆125、第二下部横杆126分别进一步包括所述第一肋125a之间的第一突起部125b、所述第二肋126a之间的第二突起部126b。

由于包括有所述第一和第二突起部125b、126b、127b，在曝气清洗时，将施加在所述环部件214、224的力分散到所述肋125a、126a、127a、辅助肋310以及突起部125b、126b、127b，由此能够提高过滤装置的耐久性。

另外，如图2所示，所述止挡件300可以进一步包括辅助肋310之间的突起部320。

由于包括有所述辅助突起部320，在曝气清洗时，施加在所述环部件214、224的力进一步分散到所述肋125a、126a、127a、辅助肋310、突起部125b、126b、127b以及辅助突起部320，由此能够进一步提高过滤装置的耐久性。

根据如上所述的本发明，在曝气清洗过程中可能会发生的中空纤维膜组件200a、200b在框架结构100内的相对振动将会达到最小化，由此能够防止因该相对振动导致的中空纤维膜组件200a、200b的损伤，而且能够防止中空纤维膜组件200a、200b从框架结构100的脱离。