專利名稱：設備和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的設備和方法。
在用于對廢水如灰水、污水或工業(yè)排放物進行純化的活性污泥系統(tǒng)中，已公知的是使用水可透過的平面膜實現(xiàn)固體分離。
在這種已公知的系統(tǒng)中，一對膜借助于浸沒在包含高濃度活性污泥的槽中的被稱作盒體的結(jié)構(gòu)被附接到位于平行的垂直平面中的一排矩形支承板中的每塊板的相應的相對側(cè)上。該活性污泥包括懸浮的固體絮凝物，用于去除被供給進入槽內(nèi)的廢水內(nèi)包含的溶解的固體營養(yǎng)物的活性細菌存在于所述固體絮凝物內(nèi)。細菌需要溶解氧以便實現(xiàn)該目的且該溶解氧來源于被引導至且被分布在位于槽的底板上的盒體的底部處的空氣流。空氣還在膜/板組件之間提升液體和固體以便實現(xiàn)交叉流過濾，其中純液體由于膜兩端存在壓差而能夠通過膜，且膜表面未被過濾的固體阻塞。由污泥中的細菌產(chǎn)生的多糖沉積到膜上，而促進了阻塞過程。實際上通過在組件之間上升的空氣流誘發(fā)的液體流對膜進行清洗。
施加到每兩個相鄰組件的面對膜之間的間隙上以使污泥產(chǎn)生循環(huán)的空氣的施加容積流速和均勻性是確定整個工藝的成本和效能的關(guān)鍵因素。如果施加過高的空氣流速，則膜可受到液體流誘發(fā)的剪切作用的損害。如果施加過低的空氣流速，則由于過濾的固體發(fā)生積聚而導致阻塞膜的外表面。過量空氣流帶來的另一個問題在于空氣泡產(chǎn)生聚結(jié)且這降低了溶解氧被傳遞進入液相內(nèi)的效率。如果空氣未被均勻地供應至每個膜的外表面，則可產(chǎn)生死點，這降低了系統(tǒng)容量。空氣噴射管道的位置、數(shù)量和細部以及空氣流速決定了該問題的嚴重程度。
對于每個組件而言，膜本身對于純液體而言的透過率以及對由膜支承板上的純液體流徑產(chǎn)生的流的阻力決定了進行處理的容量。就短期而言，所希望的是具有高透過率的膜，但就長期而言，如果小尺寸的懸浮固體和細菌能夠穿過膜的外表面進入膜的本體內(nèi)的話，則具有高透過率的膜可導致膜的孔隙發(fā)生阻塞。此外，如果不對純化液體離開膜本身且隨后穿過組件并離開組件以后按規(guī)定路線傳送純化液體和收集所述純化液體的布置加以關(guān)注的話，則通過量將限于小于單獨的膜滲透率所允許實現(xiàn)的通過量。
JP-A-07-132214的摘要看來披露了一種膜/板組件，其中設置了覆蓋膜支承板的表面的過濾膜，所述膜支承板具有與在板上形成的透過液體抽吸管道連通的透過液體通路，透過液體通路包括與抽吸管道連通的液體收集部分和切口。板的每個主要垂直表面看來被形成具有與該液體收集部分連通的水平和垂直狹槽的網(wǎng)絡。看來可以確定，該組件可以經(jīng)濟的方式生產(chǎn)且有利于透過膜的液體產(chǎn)生流動且能夠易于過濾要受到處理的液體。
JP-A-09-299951的摘要看來披露了一種液體/固體分離裝置，所述裝置包括盒體，所述盒體包含浸沒的組件，所述組件分別包括覆蓋在具有過濾膜的兩個表面上的柔性水可透過材料。組件看來被垂直地布置在槽中且平行地隔開恒定間隔，且透過液體的取出部分被垂直地設置在盒體的兩端處或一端處，且噴射導管被設置在每個組件本身的底部上。看來可以確定，分離裝置使得能夠?qū)崿F(xiàn)長期持續(xù)有效的過濾同時有效地去除膜上的結(jié)塊。
JP-A-10-033955的摘要看來披露了一種膜分離設備，所述膜分離設備配備有膜分離槽、包括彼此平行地進行布置以便在其間留出間隔且被布置在槽中的大量垂直中空紗線平膜模塊的過濾膜單元、以及布置在膜分離槽中的過濾膜單元下面的多條空氣噴射管道。管道看來彼此平行地進行布置以便在其間提供間隔，且沿每條管道呈一定間隔地在每條管道的管壁的兩側(cè)中形成多個側(cè)部空氣噴射孔，相鄰管道的空氣噴射孔彼此相對?？磥砜梢源_定，該布置防止了空氣噴射孔發(fā)生堵塞且將被吹出孔的液體空氣泡徹底地分散開來。
US-A-2003/0150808披露了一種具有多孔基板和位于多孔基板的至少一個表面上的多孔樹脂層的分離膜，多孔樹脂層包括樹脂。部分樹脂滲透穿過多孔基板以形成復合物層。下列關(guān)系(1)和(2)中的至少一個關(guān)系得以滿足1.多孔樹脂層具有在0.01至0.2μm范圍內(nèi)的平均孔隙尺寸且在表面處的孔隙尺寸的標準偏差為0.1μm或更小，和2.多孔樹脂層包括具有0.05×A或更大的短直徑的大孔，其中A代表多孔基板的厚度，且平均顆粒尺寸為0.9μm的微顆粒的濾除率為至少90％。
膜被包括在膜/板組件中，在每個所述膜/板組件中，一對膜被布置在剛性板的相應的相對主要表面上的通道構(gòu)件上，所述剛性板被形成具有用于使透過的液體朝向外部流動的凹部。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種設備，所述設備包括(i)大體上平行于彼此的成對的大體上垂直的膜的陣列，每個膜具有在所述膜的相應相對側(cè)處的大體上垂直的內(nèi)部和外部主要表面，所述膜彼此隔開且液體可透過所述膜但固體顆粒大體上不可透過所述膜，(ii)位于每對所述膜之間的液體流通道布置，(iii)與所述液體流通道布置連通的用于接收已經(jīng)透過所述膜的液體的液體收集布置，和(iv)氣態(tài)流體噴射導管，所述氣態(tài)流體噴射導管被配置給所述相應的成對膜且與所述相應的成對膜大體上共面并且大體上水平地進行延伸以將氣態(tài)流體引入圍繞所述陣列的所述液體和所述固體顆粒的混合物內(nèi)，以使得所述氣態(tài)流體上升穿過所述膜的所述外部主要表面之間的間隙，每條所述導管具有沿所述導管設置的僅一排噴射孔，那些孔具有向下的取向以向下發(fā)射所述氣態(tài)流體。
由于本發(fā)明的該方面，使得可相對于每個膜可靠地均勻分布所述氣態(tài)流體，以使得傾向于積聚在所述膜的所述外表面上的任何固體顆粒被掃回進入所述混合物的本體內(nèi)，因此防止了該表面上死點的形成。
每排所述噴射孔不需要沿所述相關(guān)導管的縱向?qū)R但不應該包括在所述導管的大體上徑向的平面中的多個孔，原因在于要不然可妨礙對來自所述導管的氣態(tài)流體流進行控制的過程。
與每條導管相關(guān)的所述單排噴射孔有利地位于從所述導管的縱向中心線延伸出來的不超過四分之一直角，優(yōu)選不超過20°的夾角內(nèi)，所述夾角以穿過該中心線的垂直平面為中心。令人非常滿意的是，噴射孔具有幾乎垂直向下的取向。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種設備，所述設備包括(i)大體上平行于彼此的成對的大體上垂直的膜的陣列，每個膜具有在所述膜的相應相對側(cè)處的大體上垂直的內(nèi)部和外部主要表面，所述膜彼此隔開且液體可透過所述膜但固體顆粒大體上不可透過所述膜，(ii)位于每對所述膜之間的液體流通道布置，(iii)與所述液體流通道布置連通的用于接收已經(jīng)透過所述膜的液體的液體收集布置，和(iv)氣態(tài)流體噴射導管，所述氣態(tài)流體噴射導管大體上平行于所述膜且大體上水平地進行延伸以將氣態(tài)流體引入圍繞所述陣列的所述液體和所述固體顆粒的混合物內(nèi)，以使得所述氣態(tài)流體上升穿過所述膜的所述外部主要表面之間的間隙，每條氣態(tài)流體噴射導管被形成具有沿其分布的噴射孔，位于每條導管的中部的那些孔的進入口具有比位于所述導管的端部的那些孔的寬度更大的寬度。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種設備，所述設備包括(i)大體上平行于彼此的成對的大體上垂直的膜的陣列，每個膜具有在所述膜的相應相對側(cè)處的大體上垂直的內(nèi)部和外部主要表面，所述膜彼此隔開且液體可透過所述膜但固體顆粒大體上不可透過所述膜，(ii)位于每對所述膜之間的液體流通道布置，(iii)與所述液體流通道布置連通的用于接收已經(jīng)透過所述膜的液體的液體收集布置，和(iv)氣態(tài)流體噴射導管，所述氣態(tài)流體噴射導管大體上平行于所述膜且大體上水平地進行延伸以將氣態(tài)流體引入圍繞所述陣列的所述液體和所述固體顆粒的混合物內(nèi)，以使得所述氣態(tài)流體上升穿過所述膜的所述外部主要表面之間的間隙，每條氣態(tài)流體噴射導管被形成具有沿其分布的間隔不超過30mm的噴射孔。
由于本發(fā)明的這些方面，使得可沿每個膜的橫向均勻地分布所述氣態(tài)流體且因此可靠地避免形成死點。我們驚奇地確信，為實現(xiàn)該所希望的目的，所述噴射孔之間的間隔應該不超過30mm。
每個膜有利地為具有在0.01微米與0.05微米之間，優(yōu)選在0.03微米與0.05微米之間，的孔隙尺寸的超濾膜。特別適當?shù)哪ぐㄎ挥诶w維熱塑性塑料基板上的聚醚砜外層。
在每對膜的所述膜之間優(yōu)選存在具有大體上平行于彼此的相應的相對主要表面的板，每對膜的所述膜在所述相關(guān)板的所述相應的主要表面上進行延伸且從所述相應的主要表面向外間隔開來，在每塊板的所述相應的主要表面中形成第一和第二組大體上垂直的液體流線性溝槽，每組中的所述溝槽彼此平行。每組中的每兩條相鄰溝槽彼此隔開的距離在10mm與50mm之間，特別是在20mm與30mm之間，且每條溝槽具有在0.5mm與2mm之間，特別是在1mm與1.5mm之間，的寬度。
同樣優(yōu)選地，第一和第二組液體收集溝槽被形成于每塊板的所述相應的主要表面中并且橫向于所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽進行延伸并與所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽相交。每條所述液體收集溝槽具有在0.5mm與2mm之間，特別是在1mm與1.5mm之間，的寬度。每條所述液體收集溝槽具有在2mm與5mm之間的深度。此外，每組中的每兩條相鄰液體收集溝槽彼此隔開的距離在1mm與5mm之間，特別是在2mm與3mm之間。
在一個優(yōu)選實施例中，所述導管是管道，所述管道被穿孔以提供沿每條管道分布的用于所述氣態(tài)流體的所述噴射孔。在另一個優(yōu)選實施例中，所述導管被形成穿過所述相應板的下部且與沿所述導管分布的用于所述氣態(tài)流體的所述噴射孔連通。在每個那些實施例中，所述噴射孔具有傾斜向下的取向且每個噴射孔具有向外加寬的大體上截錐形的形式。每個噴射孔具有1.5mm至2.5mm的進入口直徑。
所述設備可進一步包括兩條歧管，所述兩條歧管被連接至所述導管的所述相應端以沿所述導管的相應的相對縱向方向?qū)⑺鰵鈶B(tài)流體供應至所述導管，在所述情況下，位于所述相應的導管的中部處的那些所述孔具有比位于更接近所述導管的所述端部的所述相應導管的部分處的那些所述孔更大的進入口直徑。
所述設備可被包括在活性污泥系統(tǒng)中，所述混合物為活性污泥和包括氧的所述氣態(tài)流體。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種用于從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的組件，且所述組件包括大體上平行于彼此的一對大體上平面的膜，且所述液體可透過所述膜但所述固體顆粒大體上不可透過所述膜，每個膜為具有在0.01微米與0.05微米之間的孔隙尺寸的超濾膜。
由于本發(fā)明的該方面，即使對于非常小的固體顆粒而言，也能防止它們進入所述膜并因此逐漸阻塞所述膜，同時所述液體可相對易于流動穿過所述膜。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種用于從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的組件，且所述組件包括(i)具有大體上平行于彼此的相應的相對主要表面的板，(ii)在所述板的所述相應的主要表面上進行延伸且從所述相應的主要表面向外間隔開來的第一和第二膜，且所述液體可透過所述第一和第二膜但所述固體顆粒大體上不可透過所述第一和第二膜，和(iii)在所述相應的主要表面中形成的第一和第二組液體流線性溝槽，每組中的所述溝槽彼此平行，每組中的每兩條相鄰溝槽彼此隔開的距離在10mm與50mm之間，且每條溝槽具有在0.5mm與2mm之間的寬度。
由于本發(fā)明的該方面，所述溝槽為液體離開所述板提供了易于行進的路線且還防止了所述膜(或設置在一方面的所述板與另一方面的所述膜之間的隔板網(wǎng)格)進入所述溝槽并因此限制它們。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種用于從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的設備，且所述設備包括(i)具有大體上平行于彼此的相應的相對主要表面的板，(ii)在所述板的所述相應的主要表面上進行延伸且從所述相應的主要表面向外間隔開來的第一和第二膜，且所述液體可透過所述第一和第二膜但所述固體顆粒大體上不可透過所述第一和第二膜，(iii)在所述相應的主要表面中形成的第一和第二組液體流線性溝槽，每組中的所述溝槽彼此平行，和(iv)第一和第二組液體收集溝槽，所述第一和第二組液體收集溝槽被形成于所述相應的主要表面中并且橫向于所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽進行延伸并與所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽相交，每條所述液體收集溝槽具有在0.5mm與2mm之間的寬度。
由于本發(fā)明的該方面，提供與每條液體流線性溝槽相交且具有給定寬度的一條以上的液體收集溝槽傾向于防止所述膜(或設置在一方面的所述板與另一方面的所述膜之間的隔板網(wǎng)格)進入所述液體收集溝槽并因此限制它們。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的方法，所述方法包括將氣態(tài)流體引入所述混合物內(nèi)以便形成多個大體上垂直的氣泡簾幕，且所述簾幕大體上平行于彼此、在多個膜之間向上承載所述混合物，所述多個膜大體上平行于所述簾幕，且所述液體可透過所述膜且所述固體顆粒大體上不可透過所述膜、來自所述混合物的一些所述液體流動穿過所述膜、并且收集已經(jīng)流動穿過所述膜且因此已經(jīng)與所述固體顆粒分離的該液體，所述引入過程包括在以垂直平面為中心的不超過一半直角的夾角內(nèi)向下引導所述氣態(tài)流體進入所述混合物內(nèi)。
為進行準確的操作，需要供應準確容積的空氣均勻地穿過每個膜的底部。為此目的，可為每兩個相鄰膜/板組件之間的所述間隙供應來自以充氣管道的形式存在的單條導管的空氣，所述充氣管道具有沿所述管道設置的面向下的噴射孔。每條管道被設置在所述相應的組件下方25mm至50mm的位置處，且被設置在與所述組件相同的平面中并平行于所述組件。所述噴射孔被設置在與所述垂直平面呈一定傾斜度的位置處以使得空氣易于到達所述管道的一側(cè)且隨后向上穿過所述兩個組件之間的所述間隙。為所述管道供給來自位于所述管道的每端處的共用歧管的空氣。所述孔的尺寸沿所述管道的長度產(chǎn)生變化，朝向中心變得更大，以便從每個孔中提供相等的流。這樣做是試圖確保清洗作用沿橫向和垂直方向是均勻的。
另一種可選方式是，可在所述支承板的下部5cm處制造提供水平導管。隨后通過穿過所述支承板的所述底部的向下傾斜的噴射孔將空氣分布在所述液體內(nèi)，正如上面對于所述外部噴射管道所述的情況那樣。通過從所述支承板的頂部延伸至底部的垂直孔口將空氣供給至該一體噴射導管且通過位于所述板的所述頂部處的空氣歧管供給空氣。
所使用的所述膜有利地具有孔隙尺寸為0.01微米至0.05微米的超濾特征。因此細菌和其它小的固體顆粒被排除在所述膜本體之外。這提供了較長的膜壽命和低頻率化學清洗從而消除了所述膜的結(jié)垢現(xiàn)象，因此保持了透過率。清洗頻率通常被降低至小于每6至12個月或更長時間進行一次。優(yōu)選的膜由沉積在聚丙烯或聚酯纖維材料的基板上的聚醚砜形成。這種膜通過熱焊接、超聲焊接或粘結(jié)劑圍繞其周部被附接到矩形背墊板上。細網(wǎng)格的隔板被置于所述膜與所述背墊板之間。所述背墊板同樣具有在每個主要表面中的多條垂直溝槽，這些溝槽具有1mm至1.5mm的深度和寬度，從所述背墊板的頂部延伸至底部。這些尺寸被選擇以使得所述隔板網(wǎng)格和所述膜不被抽吸入所述溝槽內(nèi)，這將降低所述溝槽的液體承載容量。這些溝槽的頻率使得對穿過所述膜和所述隔板網(wǎng)格的流的阻力較低且并非流的限制阻力。在每塊板的所述頂部處，在每個主要表面中形成一組水平的液體收集溝槽。這些溝槽的數(shù)量為5至10條且每條溝槽寬1mm至1.5mm，深1mm至3mm，以使得所述隔板網(wǎng)格和所述膜同樣不會被吸入所述溝槽內(nèi)，還使得在最小壓力降下提供足夠的液體承載容量。具有5mm或6mm的內(nèi)徑的一條或兩條液體離開管道被設置在所述支承板的所述頂部內(nèi)，與所述水平收集溝槽交叉且為從所述膜過濾進入收集歧管內(nèi)的液體提供最終離開路線。該外部歧管借助于被連接至泵或虹吸管而保持低于所述處理槽的液壓壓力。
每個膜優(yōu)選通過熱密封接縫或超聲密封接縫被緊固地保持到其支承板上以便避免由于所述向上流動的液體和空氣誘發(fā)的剪切作用導致出現(xiàn)的“變皺”問題。所述隔板網(wǎng)格還通過這些接縫被保持處于適當位置處。
如果所述背墊板的所述相鄰主要表面的整體被形成具有橫截面尺寸小于0.5mm的相連的“山和谷”的圖案，則可避免使用隔板網(wǎng)格。
所述背墊板通過滑動進入所述盒體的帶狹槽的導引板中的狹槽內(nèi)而被置于包含盒體內(nèi)，這使得每塊板的兩個垂直邊緣能夠被放置以使得所述膜/板組件隔開6mm至12mm的均勻間隙。這保持了用于空氣和液體流的自由通路，同時保持充分的剪切作用以保持所述膜的外表面的清潔。
通過鋼制管道的結(jié)構(gòu)保持所述帶狹槽的導引板的剛性，所述鋼制管道的結(jié)構(gòu)在正常操作過程中且當所述盒體被提升進入所述處理槽內(nèi)或離開所述處理槽時提供足夠的強度。沿板陣列的中心在所述頂部和所述底部處設置隔開板的桿以便保持板在所述中心處的分離。
所述盒體被設計以使得當所述噴射導管被包括在所述板內(nèi)時，噴射管道，或所述板的所述底部邊緣接近所述處理槽的底部，與所述槽的所述底部有利地隔開50mm與100mm之間的距離。這使得由于液壓壓力更高而更有效地傳遞氧且使得空氣泡行進至頂部混合液位的距離最大化。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種模塊，所述模塊包括(i)大體上平行于彼此以將氣態(tài)流體引入液體和固體顆粒的混合物內(nèi)的氣態(tài)流體噴射導管的陣列，和(ii)位于所述陣列的端部處以將所述氣態(tài)流體供應至所述導管的歧管，所述導管和所述歧管相對于彼此進行固定且所述模塊可作為單元產(chǎn)生移置。
由于本發(fā)明的該方面，可能有利于制造和安裝所述導管和所述歧管以及隨后對其進行清洗和維護。
為了可對本發(fā)明進行清楚完整地披露，現(xiàn)在將通過實例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進行描述，在所述附圖中

圖1示意性地示出了活性污泥系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2是與圖1相似的系統(tǒng)變型的視圖；圖3是圖1或圖2所示的系統(tǒng)的多個相同的膜/板組件中的一個組件的前視示意圖；圖4是圖3所示的部分IV的細節(jié)剖視圖；圖5示出了沿圖4所示的線V-V截取的剖視圖；圖6示出了沿圖4所示的線VI-VI截取的剖視圖；和圖7是與圖1相似的系統(tǒng)的另一種變型的視圖。
參見圖1，圖中示出了第一種型式，其中多個膜/板組件2位于盒體3的本體內(nèi)，所述盒體被浸沒在活性污泥1中，所述活性污泥被包含在槽4內(nèi)。每個膜/板組件2配備有單獨獨立的噴射管道5，所述噴射管道具有設置在一側(cè)且與穿過噴射管道5的中心線的垂直平面成20°與45°之間的一定角度的直徑為1.5mm至2.5mm的多個噴射孔6。每個出口孔的進入口的直徑在1.5mm與2.5mm之間。所述孔還被制成具有120°夾角的埋頭孔以便具有向外加寬的截錐形式，這通過被供應至管道5的壓縮空氣而在懸浮固體的阻塞物回流進入管道內(nèi)的情況下促進所述阻塞物不產(chǎn)生阻塞?？椎某叽缈蓮墓艿赖亩瞬肯蛑行漠a(chǎn)生變化以從每個孔提供均勻的空氣流。空氣進入兩條空氣集管歧管7、穿過噴射管道5和噴射孔6并隨后向上穿過組件2之間的間隙8?？椎拈g距是規(guī)則的且不超過30mm(優(yōu)選在10mm與30mm之間，特別是在15mm與30mm之間)，以便在膜的整個外表面區(qū)域上產(chǎn)生均勻的氣泡流，換句話說在每個間隙8中產(chǎn)生均勻擾動的混合作用，從而避免形成死點。
在圖2所示的形式中，通過鑄造、模制成型或鉆孔在膜支承板2a的下部形成噴射導管5。以相似方式在膜支承板2a的本體內(nèi)垂直地形成垂直空氣供應集管導管7a。這些成一體的供應導管被聯(lián)接至空氣供應導引管7?？諝饬鲃哟┻^噴射孔6，產(chǎn)生空氣流且隨后沿間隙8向上對污泥進行空氣提升。
噴射導管5具有5mm至12mm的內(nèi)徑。導引管7被制成適應空氣流的尺寸，所述尺寸由每個膜/板組件2的尺寸和組件的數(shù)量決定。成一體的空氣導管7a通常具有5mm至8mm的直徑但將以多于4個例如8個的數(shù)量存在，這同樣取決于板的尺寸。出口孔如同圖1所示型式那樣被制成一定尺寸并被隔開。
每個組件2的板2a通常寬500mm至1000mm且深1000mm，厚度為8mm至15mm。原材料可以是普通的聚丙烯(PP)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。原材料中可填充有切短的玻璃纖維或其它增強條股以強化和改進板的剛硬度。對于保持均勻的間隙8而言，剛硬度是特別重要的。可在置于處理槽底部上的單個盒體內(nèi)包含數(shù)量達100個的組件2。
圖3示出了與膜支承板2a和膜隔板網(wǎng)格13相關(guān)的膜14的細部。膜14通過由于膜基層纖維與板2a的支承材料的相容性而可能實現(xiàn)的超聲焊接部或熱焊接部11被附接到板2a上。另一種可選方式是，可使用粘結(jié)劑。
通過使用由塑料如聚酯、尼龍或聚丙烯制成的織造網(wǎng)格的隔板13而大大降低了對離開膜后的純化液體流的阻力。然而，從流動容量的立場來看，借助于使用如圖3所示的多條垂直溝槽10而使得使用大的膜14和背墊板2a也是可行的。這些溝槽寬1mm至1.5mm且深1mm至1.5mm。每兩條溝槽10之間的間距為10mm至25mm。在板的頂部處，水平的另一組溝槽12用作液體收集布置。這些溝槽的寬度為1mm至2mm，且深度為1mm至3mm。通過包括與溝槽12相交的垂直孔口17和被連接至來自槽的主要離開歧管的出口短管18的連接器16從這些水平溝槽12取出液體流。這些連接器8的外徑比支承板的厚度小2mm，即所述連接器具有6mm至13mm的外徑以及5mm至12mm的內(nèi)徑。
在第三實施例(未示出)中，如果板的表面光潔度以“山和谷”的形式存在，其中峰部到底面的距離為0.5mm至1mm，且平均寬度為0.5mm至1mm，則可省略在膜與背墊板之間使用的隔板網(wǎng)格。
圖7所示的型式與圖1所示型式的不同之處在于兩個方面。第一，噴射孔6位于管道周部的底部處，所述噴射孔同樣被布置成沿其管道5縱向?qū)R的單排。這樣做的優(yōu)點在于管道是自行凈化的，即在噴射周期之間的間隔過程中可進入噴射孔內(nèi)并積聚在管道內(nèi)部的下部中的固體在重新開始噴射時被立即噴射穿過孔6，而不是在管道內(nèi)部的下部中逐漸形成沉積物且因此逐漸降低管道的通流剖面面積以及對于給定的空氣供應壓力而言的可得噴射水平，這會降低對將空氣供應至單獨間隙8的供應容積流速的控制程度。
此外，孔6的排出口位于與其管道5的垂直中心平面非常短的距離處且與位于該平面的一側(cè)，以使得被注入液體內(nèi)的空氣在其管道5的僅一側(cè)處上升且因此僅進入所需的一個間隙8內(nèi)。孔6優(yōu)選具有沿管道5的徑向進行延伸的取向。
權(quán)利要求
1.一種設備，所述設備包括(i)大體上平行于彼此的成對的大體上垂直的膜的陣列，每個膜具有在所述膜的相應相對側(cè)處的大體上垂直的內(nèi)部和外部主要表面，所述膜彼此隔開且液體可透過所述膜但固體顆粒大體上不可透過所述膜，(ii)位于每對所述膜之間的液體流通道布置，(iii)與所述液體流通道布置連通的用于接收已經(jīng)透過所述膜的液體的液體收集布置，和(iv)氣態(tài)流體噴射導管，所述氣態(tài)流體噴射導管被配置給所述相應的成對膜且與所述相應的成對膜大體上共面并且大體上水平地進行延伸以將氣態(tài)流體引入圍繞所述陣列的所述液體和所述固體顆粒的混合物內(nèi)，以使得所述氣態(tài)流體上升穿過所述膜的所述外部主要表面之間的間隙，每條所述導管具有沿所述導管設置的僅一排噴射孔，那些孔具有向下的取向以向下發(fā)射所述氣態(tài)流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設備，其中每排所述噴射孔不包括在所述相關(guān)導管的大體上徑向的平面中的多個噴射孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設備，其中每排所述噴射孔位于從所述相關(guān)導管的縱向中心線延伸出來的不超過一半直角的夾角內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設備，其中所述夾角不超過20°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設備，其中每排所述噴射孔沿所述相關(guān)導管的縱向?qū)R。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，其中每排所述噴射孔以不超過30mm的間隔沿所述導管進行分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設備，其中所述間隔在10mm與30mm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設備，其中所述間隔在15mm與30mm之間。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，其中位于每排中部的那些噴射孔的進入口具有比位于每排端部的那些噴射孔的直徑更大的直徑。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，其中每個膜為具有在0.01微米與0.05微米之間的孔隙尺寸的超濾膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設備，其中所述孔隙尺寸在0.03微米與0.05微米之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的設備，其中每個膜包括位于纖維熱塑性塑料基板上的聚醚砜外層。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，且進一步包括位于每對膜的所述膜之間的具有大體上平行于彼此的相應的相對主要表面的板，每對膜的所述膜在所述相關(guān)板的所述相應的主要表面上進行延伸且從所述相應的主要表面向外間隔開來，以及在每塊板的所述相應的主要表面中形成的第一和第二組大體上垂直的液體流線性溝槽，每組中的所述溝槽彼此平行，每組中的每兩條相鄰溝槽彼此隔開的距離在10mm與50mm之間且每條溝槽具有在0.5mm與2mm之間的寬度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰溝槽彼此隔開的距離在20mm與30mm之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的設備，其中每條溝槽具有在1mm與1.5mm之間的寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項所述的設備，且進一步包括在每塊板的所述相應的主要表面中形成的并且橫向于所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽進行延伸并與所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽相交的第一和第二組液體收集溝槽，每條所述液體收集溝槽具有在0.5mm與2mm之間的寬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設備，其中每條所述液體收集溝槽具有在1mm與1.5mm之間的寬度。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的設備，其中每條所述液體收集溝槽具有在2mm與5mm之間的深度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰液體收集溝槽彼此隔開的距離在1mm與5mm之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰液體收集溝槽之間的間距在2mm與3mm之間。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，其中所述導管是管道，所述管道被穿孔以提供沿每條管道分布的用于所述氣態(tài)流體的所述噴射孔。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，其中所述噴射孔具有傾斜向下的取向。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，其中每個噴射孔具有向外加寬的大體上截錐形的形式。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，其中每個噴射孔具有1.5mm至2.5mm的進入口直徑。
25.根據(jù)權(quán)利要求9或從屬于權(quán)利要求9的權(quán)利要求10至24中任一項所述的設備，且進一步包括第一和第二歧管，所述第一和第二歧管被連接至所述導管的所述相應端以沿所述導管的相應的相對縱向方向?qū)⑺鰵鈶B(tài)流體供應至所述導管。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的設備，其中包括相對于彼此進行固定的所述導管和所述歧管的模塊可作為單元產(chǎn)生移置。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的設備，其中位于所述相應的導管的中部處的那些所述孔具有比位于更接近所述導管的所述端部的所述相應導管的部分處的那些所述孔更大的進入口直徑。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述且被包括在活性污泥系統(tǒng)中的設備。
29.用于從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的設備，且所述設備包括大體上平行于彼此的一對大體上平面的膜，且所述液體可透過所述膜但所述固體顆粒大體上不可透過所述膜，每個膜為具有在0.01微米與0.05微米之間的孔隙尺寸的超濾膜。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設備，其中所述孔隙尺寸在0.03微米與0.05微米之間。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的設備，其中每個膜包括位于纖維熱塑性塑料基板上的聚醚砜外層。
32.用于從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的設備，且所述設備包括(i)具有大體上平行于彼此的相應的相對主要表面的板，(ii)在所述板的所述相應的主要表面上進行延伸且從所述相應的主要表面向外間隔開來的第一和第二膜，且所述液體可透過所述第一和第二膜但所述固體顆粒大體上不可透過所述第一和第二膜，和(iii)在所述相應的主要表面中形成的第一和第二組液體流線性溝槽，每組中的所述溝槽彼此平行，每組中的每兩條相鄰溝槽彼此隔開的距離在10mm與50mm之間，且每條溝槽具有在0.5mm與2mm之間的寬度。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰溝槽彼此隔開的距離在20mm與30mm之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的設備，其中每條溝槽具有在1mm與1.5mm之間的寬度。
35.用于從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的設備，且所述設備包括(i)具有大體上平行于彼此的相應的相對主要表面的板，(ii)在所述板的所述相應的主要表面上進行延伸且從所述相應的主要表面向外間隔開來的第一和第二膜，且所述液體可透過所述第一和第二膜但所述固體顆粒大體上不可透過所述第一和第二膜，(iii)在所述相應的主要表面中形成的第一和第二組液體流線性溝槽，每組中的所述溝槽彼此平行，和(iv)第一和第二組液體收集溝槽，所述第一和第二組液體收集溝槽被形成于所述相應的主要表面中并且橫向于所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽進行延伸并與所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽相交，每條所述液體收集溝槽具有在0.5mm與2mm之間的寬度。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的設備，其中每條所述液體收集溝槽具有在1mm與1.5mm之間的寬度。
37.根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的設備，其中每條所述液體收集溝槽具有在2mm與5mm之間的深度。
38.根據(jù)權(quán)利要求35至37中任一項所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰液體收集溝槽彼此隔開的距離在1mm與5mm之間。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰液體收集溝槽之間的間距在2mm與3mm之間。
40.一種從固體顆粒和液體的混合物中分離液體的方法，所述方法包括將氣態(tài)流體引入所述混合物內(nèi)以便形成多個大體上垂直的氣泡簾幕，且所述簾幕大體上平行于彼此、在多個膜之間向上承載所述混合物，所述多個膜大體上平行于所述簾幕，且所述液體可透過所述膜且所述固體顆粒大體上不可透過所述膜、來自所述混合物的一些所述液體流動穿過所述膜、并且收集已經(jīng)流動穿過所述膜且因此已經(jīng)與所述固體顆粒分離的該液體，所述引入過程包括在以垂直平面為中心的不超過一半直角的夾角內(nèi)向下引導所述氣態(tài)流體進入所述混合物內(nèi)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述夾角不超過20°。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述氣態(tài)流體具有幾乎垂直向下的取向。
43.根據(jù)權(quán)利要求40至42中任一項所述的方法，其中所述混合物是活性污泥且所述氣態(tài)流體包括氧。
44.一種設備，所述設備包括(i)大體上平行于彼此的成對的大體上垂直的膜的陣列，每個膜具有在所述膜的相應相對側(cè)處的大體上垂直的內(nèi)部和外部主要表面，所述膜彼此隔開且液體可透過所述膜但固體顆粒大體上不可透過所述膜，(ii)位于每對所述膜之間的液體流通道布置，(iii)與所述液體流通道布置連通的用于接收已經(jīng)透過所述膜的液體的液體收集布置，和(iv)氣態(tài)流體噴射導管，所述氣態(tài)流體噴射導管大體上平行于所述膜且大體上水平地進行延伸以將氣態(tài)流體引入圍繞所述陣列的所述液體和所述固體顆粒的混合物內(nèi)，以使得所述氣態(tài)流體上升穿過所述膜的所述外部主要表面之間的間隙，每條氣態(tài)流體噴射導管被形成具有沿所述導管分布的噴射孔，位于每條導管的中部的那些孔的進入口具有比位于所述導管的端部的那些孔的寬度更大的寬度。
45.一種設備，所述設備包括(i)大體上平行于彼此的成對的大體上垂直的膜的陣列，每個膜具有在所述膜的相應相對側(cè)處的大體上垂直的內(nèi)部和外部主要表面，所述膜彼此隔開且液體可透過所述膜但固體顆粒大體上不可透過所述膜，(ii)位于每對所述膜之間的液體流通道布置，(iii)與所述液體流通道布置連通的用于接收已經(jīng)透過所述膜的液體的液體收集布置，和(iv)氣態(tài)流體噴射導管，所述氣態(tài)流體噴射導管大體上平行于所述膜且大體上水平地進行延伸以將氣態(tài)流體引入圍繞所述陣列的所述液體和所述固體顆粒的混合物內(nèi)，以使得所述氣態(tài)流體上升穿過所述膜的所述外部主要表面之間的間隙，每條氣態(tài)流體噴射導管被形成具有沿所述導管分布的間隔不超過30mm的噴射孔。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的設備，其中所述間隔在10mm與30mm之間。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設備，其中所述間隔在15mm與30mm之間。
48.根據(jù)權(quán)利要求44至47中任一項所述的設備，其中每個膜為具有在0.01微米與0.05微米之間的孔隙尺寸的超濾膜。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的設備，其中所述孔隙尺寸在0.03微米與0.05微米之間。
50.根據(jù)權(quán)利要求48或49所述的設備，其中每個膜包括位于纖維熱塑性塑料基板上的聚醚砜外層。
51.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設備，且進一步包括位于每對膜的所述膜之間的具有大體上平行于彼此的相應的相對主要表面的板，每對膜的所述膜在所述相關(guān)板的所述相應的主要表面上進行延伸且從所述相應的主要表面向外間隔開來，以及在每塊板的所述相應的主要表面中形成的第一和第二組大體上垂直的液體流線性溝槽，每組中的所述溝槽彼此平行，每組中的每兩條相鄰溝槽彼此隔開的距離在10mm與50mm之間且每條溝槽具有在0.5mm與2mm之間的寬度。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰溝槽彼此隔開的距離在20mm與30mm之間。
53.根據(jù)權(quán)利要求51或52所述的設備，其中每條溝槽具有在1mm與1.5mm之間的寬度。
54.根據(jù)權(quán)利要求51至53中任一項所述的設備，且進一步包括在每塊板的所述相應的主要表面中形成的并且橫向于所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽進行延伸并與所述相應的第一和第二組液體流線性溝槽相交的第一和第二組液體收集溝槽，每條所述液體收集溝槽具有在0.5mm與2mm之間的寬度。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的設備，其中每條所述液體收集溝槽具有在1mm與1.5mm之間的寬度。
56.根據(jù)權(quán)利要求54或55所述的設備，其中每條所述液體收集溝槽具有在2mm與5mm之間的深度。
57.根據(jù)權(quán)利要求54至56中任一項所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰液體收集溝槽彼此隔開的距離在1mm與5mm之間。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的設備，其中每組中的每兩條相鄰液體收集溝槽之間的間距在2mm與3mm之間。
59.根據(jù)權(quán)利要求44至58中任一項所述的設備，其中所述導管是管道，所述管道被穿孔以提供沿每條管道分布的用于所述氣態(tài)流體的所述噴射孔。
60.根據(jù)權(quán)利要求44至59中任一項所述的設備，其中所述出口孔具有傾斜向下的取向。
61.根據(jù)權(quán)利要求44至60中任一項所述的設備，其中每個出口孔具有向外加寬的大體上截錐形的形式。
62.根據(jù)權(quán)利要求44至61中任一項所述的設備，其中每個出口孔具有1.5mm至2.5mm的進入口直徑。
63.根據(jù)權(quán)利要求44至62中任一項所述的設備，且進一步包括第一和第二歧管，所述第一和第二歧管被連接至所述導管的所述相應端以沿所述導管的相應的相對縱向方向?qū)⑺鰵鈶B(tài)流體供應至所述導管。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的設備，其中包括相對于彼此進行固定的所述導管和所述歧管的模塊可作為單元產(chǎn)生移置。
65.根據(jù)權(quán)利要求63或64所述的設備，其中位于所述相應的導管的中部處的那些所述孔具有比位于更接近所述導管的所述端部的所述相應導管的部分處的那些所述孔更大的進入口直徑。
66.根據(jù)權(quán)利要求44至65中任一項所述且被包括在活性污泥系統(tǒng)中的設備。
67.一種模塊，所述模塊包括(i)大體上平行于彼此以將氣態(tài)流體引入液體和固體顆粒的混合物內(nèi)的氣態(tài)流體噴射導管的陣列，和(ii)位于所述陣列的端部處以將所述氣態(tài)流體供應至所述導管的歧管，所述導管和所述歧管相對于彼此進行固定且所述模塊可作為單元產(chǎn)生移置。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的模塊，且進一步包括位于所述陣列的相對端處的用于將所述氣態(tài)流體供應至所述導管的第二歧管，所述導管和所述第二歧管相對于彼此進行固定。
69.根據(jù)權(quán)利要求67或68所述的模塊，其中每條所述導管被形成具有沿所述導管分布的噴射孔。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的模塊，其中每條所述導管具有沿所述導管設置的僅一排噴射孔，那些孔具有向下的取向以向下發(fā)射所述氣態(tài)流體。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的模塊，其中每排所述噴射孔不包括在所述相關(guān)導管的大體上徑向的平面中的多個噴射孔。
72.根據(jù)權(quán)利要求70或71所述的模塊，其中每排所述噴射孔位于從所述相關(guān)導管的縱向中心線延伸出來的不超過一半直角的夾角內(nèi)。
73.根據(jù)權(quán)利要求72所述的模塊，其中所述夾角不超過20°。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的模塊，其中每排所述噴射孔沿所述相關(guān)導管的縱向?qū)R。
75.根據(jù)權(quán)利要求69至74中任一項所述的模塊，其中每條導管的所述噴射孔以不超過30mm的間隔沿所述每條導管進行分布。
76.根據(jù)權(quán)利要求7 5所述的模塊，其中所述間隔在10mm與30mm之間。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的模塊，其中所述間隔在15mm與30mm之間。
78.根據(jù)權(quán)利要求69至77中任一項所述的模塊，其中位于每條導管中部的那些噴射孔的進入口具有比位于所述每條導管端部的與所述或每條歧管相鄰的那些噴射孔的直徑更大的直徑。
79.根據(jù)權(quán)利要求69至78中任一項所述的模塊，其中所述噴射孔具有傾斜向下的取向。
80.根據(jù)權(quán)利要求69至79中任一項所述的模塊，其中每個噴射孔具有向外加寬的大體上截錐形的形式。
81.根據(jù)權(quán)利要求69至80中任一項所述的模塊，其中每個噴射孔具有1.5mm至2.5mm的進入口直徑。
全文摘要
一種用于對廢水進行純化的活性污泥系統(tǒng)包括膜反應器，所述膜反應器包括(i)平行于彼此的成對的垂直的膜(14)的陣列，(5)所述膜彼此隔開且液體可透過所述膜但固體顆粒大體上不可透過所述膜，(ii)位于每對所述膜(14)之間的液體流通道，(iii)與所述液體流通道連通的用于接收已經(jīng)透過所述膜(14)的液體的液體收集通道，和(iv)氣態(tài)流體噴射導管(5)，所述氣態(tài)流體噴射導管被配置給所述相應的成對膜(14)且與所述相應的成對膜共面并且大體上水平地進行延伸以將氣態(tài)流體引入圍繞所述陣列的所述液體和所述固體顆粒的混合物內(nèi)，以使得所述氣態(tài)流體上升穿過所述膜(14)的所述外部主要表面之間的間隙(8)，每條所述導管(5)具有沿所述導管設置的僅一排噴射孔(6)，那些噴射孔(6)具有向下的取向以向下發(fā)射所述氣態(tài)流體。
文檔編號B01D63/08GK101072623SQ200580038524
公開日2007年11月14日 申請日期2005年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者A·D·C·坎特韋爾 申請人:布賴特沃特工程有限公司