[发明专利]包含具有毛细管通道的膜片材的过滤组件

说明书

交叉援引申明

本申请要求通过援引在本文中加入的于2009年8月28日提交的美国临时申请号61/237,725的利益。

技术领域：

本发明总体上涉及用于分离固体与液体的包含多孔聚合物膜的过滤组件。这些组件的代表性应用包括来自溪流、河流、池塘和湖泊的水的净化。其他实例包括城市和工业废水的处理，所述废水包括污水和澄清池废水。这种组件也可以在膜生物反应器(MBR)应用中找到用途。

背景技术：

用于分离固体与液体的过滤组件通常利用平均孔隙尺寸为大约0.005至10微米的微滤(MF)或超滤(UF)型多孔聚合物膜。更通常类型的膜中的两种包括多孔中空纤维(例如见JP 11-128692；JP H8-155275；JP 2951189；US 5,248,424)，以及平片复合膜(例如见US 2008/0156730；US 2008/0164208和WO 2007/036332)。在操作中，一些组件常常相互连接从而形成过滤组合件，所述过滤组合件浸没在水源(即“进料(feed)”源)诸如澄清池或活性污泥池(activated sludge basin)内。过滤通过产生横跨膜表面的跨膜压差发生。这典型地通过从膜的渗透物侧抽真空或通过给进料源加压实现。作为这种跨膜压力的结果，渗透物流经所述膜的孔隙并被收集在与进料源密封隔离的集管(header)中。在长时间的使用后，来自进料的固体积累在膜表面上并且限制或甚至阻断流体流动。常规上，已经通过使用通气装置解决了孔隙堵塞、浓差极化和结垢，所述通气装置产生冲洗膜的外表面的气泡。另一种常见的技术涉及返洗(backwashing)渗透物通过膜从而从膜表面移动并除去积累的固体。

另一种类型的平片膜包含整体挤出的多孔结构，所述整体挤出的多孔结构包括毛细管通道。这种类型的膜片材与上述平片复合类结构的区别在于它具有整体的或单一的结构而不是不同的多层构造。这些膜片材的实例描述于US 5,046,936；US 5,089,187；US 5,171,493；和US 2009/0011182中。这些膜可以由多种聚合物混合物如聚醚砜、聚偏氟乙烯挤出。US 6,787,216；FR 2,616,812；JP 59-082906和JP 11-90192进一步描述了这些膜片材在过滤组件中的用途。A.Grelot等描述了这种膜片材在过滤组件中的用途，所述过滤组件组合从而形成计划用于MBR应用的过滤组合件，见“A New and Appropriate Fibre Sheet Configuration for MBR Technologies，”(用于MBR技术的新的并且适当的纤维片材构型)Desalination and Water Treatment(脱盐和水处理)，6，25-32，Desalination Publications(2009)。

发明综述：

本发明包括过滤组件，所述过滤组件包含至少一个膜片材，所述至少一个膜片材包含多个毛细管通道，所述毛细管通道彼此平行布置并且与集管流体连通。公开了许多附加的实施方案，包括包含多个过滤组件的过滤组合件以及用于制备和使用所述组合件、组件和相应部件的方法。

附图简述：

所包括的附图图示了主题过滤组件、过滤组合件和选定的组成部件的一些实施方案。附图不是按照比例的并且包括理想化的视图以帮助描述。当可能时，贯穿附图和书面描述使用同样的数字以指明相同或类似的特征。

图1是垂直定位的包含膜片材和集管的过滤组件的一个实施方案的透视图。

图2是垂直定位的包含固定在两个相对的集管之间的膜片材的过滤组件的另一个实施方案的透视、部分剖视图。

图3是膜片材的透视、部分剖视图。

图4是过滤组合件的一个实施方案的透视图，所述过滤组合件包含多个垂直定位的过滤组件，以及沿单个膜片材的侧部边缘定位的集管和位于过滤组件以下的通气装置。

图5是沿图4的线5-5截取的剖视图，该图显示两个相邻放置的、垂直定位的过滤组件。

图6是图6的放大图，该图显示与两个膜片材的侧部边缘对齐并且流体连通的两个集管。

发明详述：