過濾方法

2023-05-03 17:28:16

專利名稱：過濾方法
技術領域：
本發明涉及一種過濾方法。
背景技術：
現有技術中，過濾例如海水、苦鹹水等待過濾水的常規方法是採用具有卷式膜的過濾設備。以緊密疊置在一起的過濾膜和濾網為一獨立過濾單元，將這樣的過濾單元卷繞在具有徑向孔的採水管上，這些卷繞在採水管上的過濾單元就是卷式膜，並且每相鄰兩個卷繞的過濾單元之間緊密接觸。
當採用上述裝置工作時，待過濾的水以一定壓力從卷式膜的一個軸向端進入，進入卷式膜的水沿卷式膜的徑向流向採水管，即沿該徑向方向水被層層過濾，過濾後的水經採水管的徑向孔進入採水管中從採水口流出。
但是，上述的方法，以及實現上述方法的裝置存在如下缺陷:
(I)由於待過濾的水從卷式膜的一個軸向端進入，這導致過濾時的殘留物不僅殘留在過濾膜上也殘留在濾網上，從而不易清洗；
(2)又由於卷式膜中每相鄰兩個卷繞的過濾單元彼此之間直接接觸得太緊密，即，在每相鄰兩個過濾單元中，一個過濾單元的過濾膜與另一過濾單元的濾網之間緊密接觸，這導致過濾時殘留在卷式膜中的汙垢更加不易清洗且清洗不乾淨。
因此，現有卷式膜由於不易清洗而且也清洗不乾淨，從而使得卷式膜過濾效果不好，而且長時間清洗不乾淨的汙垢會產生綠苔，也會使得卷式膜降低使用效率。
另一方面，現有技術過濾設備在過濾時，為了防止流經過濾芯的待過濾對象由於具有一定壓力而產生壓力洩露，需要採用壓力容器，這不僅使得過濾設備的成本較高，而且由於產生了壓力洩露從而達不到期望過濾效果。發明內容
針對相關技術中存在的一個或多個問題，本發明的目的在於提供一種由過濾芯提供的壓力水密封環境，對待過濾水進行過濾的方法，在不需壓力容器的情形下不會產生任何洩露。
為了實現上述目的，提供一種過濾方法，包括:將待過濾水送入過濾芯中的行走通道行走，以及在待過濾水在行 走通道行走過程中進行過濾，其中，待過濾水在行走通道中的行走，以及的在行走過程中的過濾，均是在由過濾芯提供的壓力水密封環境中進行的。
優選地，在待過濾水在行走通道中行走的過程中，利用作為行走通道中待過濾水流經表面的平面過濾膜進行過濾；以及採用設在平面過濾膜下的平面濾網，將經平面過濾膜過濾後的清水輸出。
優選地，在待過濾水行走於行走通道的過程中，同時使過濾芯相對於其軸線方向上下振動。
優選地，在待過濾水行走於行走通道的過程中，同時使過濾芯圍繞其軸線往復擺動。
優選地，待過濾水在行走通道中的行走路徑設置為:圍繞過濾芯的軸線方向前進，並且，當以軸線所在平面為參考面時，行走路徑沿著軸線在參考平面上呈連續的之字形。
優選地，待過濾水的壓力為20kg/cm2以上。
優選地，所採用的過濾芯包括疊加式地擠壓在一起的多個平面狀過濾單元，每個平面狀過濾單元均包括所述平面過濾網和平面過濾膜，行走通道貫穿所有平面狀過濾單元，並且與所有平面過濾網和平面過濾膜一起構成總通道，其中過濾芯中的用以構成所述總通道的各元件之間相接位置處的接縫由粘接劑填充，以提供壓力水密封環境。
相比於現有技術，本發明的效果有:
(I)本發明是在過濾芯提供的壓力水密封環境中進行的。從而，在不藉助於壓力容器的情形下，實現 了帶壓力的待過濾水邊行走邊過濾而且不會產生任何壓力洩露的效果。
(2)相比於現有技術過濾方法需要採用壓力容器的情形，現有技術過濾芯在壓力容器的壓力環境下工作。由於現有技術的過濾芯過濾時產生壓力洩露，所以現有技術的過濾芯中壓力不均衡，這導致現有技術過濾芯中採用的元件的材料，要符合能承受這種壓力不均衡帶來的變形等不良影響。從而現有技術過濾芯中過濾時用到的相關元件的材料成本較高。相比較而言，本發明中過濾芯提供壓力水密封環境，在過濾過程中的各個步驟均不會產生任何洩露。所以本發明過濾方法在工作時，在過濾芯中產生的壓力是均衡的。這樣，本發明過濾方法使得所用過濾芯的元件的材料不用考慮要承受壓力不均衡的作用，從而可以採用塑料等成本較低材料。
(3)本發明過濾方法中，採用平面過濾膜即濾網，待過濾水只有經過濾膜過濾後才能由濾網輸出，從而過濾後剩餘的殘留物只能殘留在過濾膜上，這使得清洗過濾設備中過濾時殘留的汙垢變得容易。相比於現有技術中卷式膜而言，由於待過濾的水從卷式膜的一個軸向端進入，這導致過濾時的殘留物不僅殘留在卷式膜的過濾膜上也殘留在卷式膜的濾網上，從而存在不易清洗且清洗不乾淨的缺陷。
(4)由於過濾過程中會有一些固體顆粒(肉眼可見或不可見)殘留在過濾芯的過濾膜上，本方法中使濾芯在採水通道的軸線方向上振動、濾芯繞採水通道的軸線往復擺動的，該擺動與振動的複合運動使得這些固體顆粒在過濾膜上跳動，從而能夠防止這些固體顆粒對過濾膜的堵塞。
(5)即使待過濾水的壓力為20kg/cm2以上，仍然可以在上述壓力水密封環境下可以在行走通道中流動並流經過濾膜過濾後被濾網輸送出去。


圖1是本發明過濾方法的一個示例性流程圖2是本發明過濾設備一個實施例的剖視圖，示出了具有疊置在一起的一組過濾單元的過濾芯、驅動過濾芯振動的振動電機、驅動過濾芯繞採水通道的軸線往復擺動的擺動機構；
圖3是圖2中過濾芯的替代性實施例的示意性剖視圖4是圖3中一部分過濾單元的剖視圖，示出了待過濾水在其中流動路徑、以及構成過濾芯中部分總通道的行走通道、過濾膜和濾網的細節；
圖5是圖4中一個過濾單元的剖視圖6是圖5的過濾單元的俯視圖，僅是示例而未按比例示出；
圖7是圖2中II部的放大圖，示出了過濾芯底部的排水腔；
圖8是本發明的過濾芯中所採用的過濾單元的另一個示例的剖視圖9是圖2中I部的放大圖，示出了擺動機構的細節；
圖10是用以說明圖9中擺動機構的簡化原理圖11是本發明過濾設備的又一實施例的主視圖12是圖11的左視圖13是圖12中過濾芯的部分剖視圖，出於簡化原因省略了各過濾芯段中的過濾單元，僅示出了各過濾芯段中的上下夾板；
圖14是圖13中過濾芯段E3的進一步詳細視圖，示出了該過濾芯段中的各過濾單J Li ο具體實施方式
下面結合附圖對本發明具體實施方式
進行描述。
本發明過濾方法，是為了使得在過濾芯提供的壓力水密封環境下，待過濾水的行走、行走過程中的過濾均是在壓力水密封環境下進行的，不會發生任何洩露。甚至過濾後的輸送(例如通過平面濾網輸送過濾後的清水)也是在壓力水密封環境下進行輸送的，不會發生任何洩露。
具體而言，本發明過濾方法包括:將待過濾水送入過濾芯中的行走通道行走，以及在待過濾水在行走通道行走過程中對其進行過濾。當然，上述這些都是在過濾芯(不藉助壓力容器)提供的壓力水密封環境下進行的。優選地，本發明過濾方法的操作對象可以是壓力為例如20kg/cm2及以上的待過濾水。
圖1示意性地示出了:本發明的過濾方法的部分內容:S1:將待過濾水送入過濾芯中的行走通道；S2:在行走過程中，利用平面過濾膜進行過濾；以及採用平面濾網，將經平面過過濾膜過濾後的過濾水輸出。
在本發明方法中，所採用的過濾芯包括疊加式地擠壓在一起的多個平面狀過濾單元，每個平面狀過濾單元均包括平面過濾網和平面過濾膜。行走通道貫穿所有平面狀過濾單元，並且與所有平面過濾網和平面過濾膜一起構成總通道。待過濾水在總通道中完成流經行走通道、經過濾膜過濾以及過濾後從平 面濾網輸出的所有過程。為了能夠為上述的所有過程提供所述的壓力水密封環境，本發明優選地將構成上述總通道的各元件之間相接位置處的接縫均由粘接劑填充，藉助於上述的粘接劑填充操作、以及平面狀過濾單元彼此之間的擠壓，上述的所有過程中不會在總通道的任何接縫處發生洩露。過濾芯提供的壓力水密封環境的方式，將在之後的說明書中進一步詳細說明。所述的平面狀過濾單元，是指採用了平面過濾膜和平面濾網的過濾單元，該平面狀過濾單元會使得待過濾水從平面過濾膜流向平面濾網的方向，與過濾芯的軸線相互平行。平面狀過濾單元還會在以下有詳細描述。另外這裡所說的過濾膜和濾網可以是層疊的兩層膜結構，過濾膜覆蓋濾網。
進一步，待過濾水在行走通道中的行走路徑設置為:圍繞過濾芯的軸線方向前進，並且，當以軸線所在平面為參考面時，行走路徑沿著軸線在參考平面上呈連續的之字形。因為待過濾水的壓力，如上述的20kg/cm2，在壓力的作用下待過濾水會在行走通道中流動，並被設置在行走通道中作為待過濾水流經表面的過濾膜過濾，過濾後的清水經由過濾膜覆蓋的濾網輸出，顯然本發明中過濾水在濾網中的傳輸也是在上述的壓力水密封環境中進行的。而當待過濾水量大時，接觸過濾膜的水被過濾，無法過濾的待過濾水在壓力的作用下，沿著上述的之字形行走通道繼續流動。又因為接觸過濾膜的待過濾水被過濾後從濾網輸出，所以一直沿之字形行走通道流動的待過濾水會越來越濃，而行走過程中過濾後的清水會經濾網輸出。
進一步，為了提高過濾能力，在待過濾水行走於行走通道的過程中，同時使過濾芯相對於其軸線方向上下振動，同時使過濾芯圍繞其軸線往復擺動。
另外，本發明提供一種用於實現上述方法的過濾設備，本發明過濾設備與現有技術不同，本發明沒有採用壓力容器，沒有使過濾芯處於壓力容器的壓力密封環境下工作。本發明過濾設備在過濾芯中提供一種總通道，該總通道提供一種壓力水密封環境，以能夠使得一定壓力(例如壓力為20kg/cm2以上)的待過濾水在該總通道中一邊行走、一邊在行走過程中被過濾後輸送給採水通道，而且行走、過濾、過濾後輸送給採水通道的所有過程均不會發生任何洩露。
參見圖2-圖3，本發明中過濾芯包括:擠壓地疊加在一起的平面狀的一組過濾單元；以及採水通道，該採水通道貫穿這一組過濾單元，經過濾芯過濾後的清水均通過該採水通道輸出過濾芯。因為進入過濾芯中的待過濾水是有壓力的，所以過濾後進入採水通道的清水也是有壓力的，在此壓力下清水會從採水通道輸出。在圖2-3中可以看出採水通道中設有採水管103，進入採水通道中的清水可以通過採水管103的徑向孔進入採水管103中，然後再經採水管103輸出。但是，也可以不用採水管103，而直接將採水通道中的清水輸出，這在後面會有進一步描述。過濾芯可以是多個過濾芯段，例如圖2-3示出的四個過濾芯段DU D2、D3、D4，沿著採水管103的軸線依次疊加而成。根據需要每個過濾芯段可以拆卸下來，這樣可以方便地調整組成過濾芯的過濾芯段的個數。顯然可以理解，過濾芯也可以不劃分成多個可組裝在一起的過濾芯段，而是一個整體。
繼續參見圖2-3，描述過濾芯採用多個過濾芯段構成的情形。所述的一組過濾單元可以分成幾個(例如4個)獨立的分組，各分組有自己的採水分段通道(採水分段通道是相對於過濾芯的整個採水通道而言的)。每個分組中所有過濾單元一個疊加另一個地通過例如螺杆連接擠壓在一對上下夾板之間以構成一個過濾芯段。所有過濾芯段D1-D4中採水分段通道一起首尾依次相通以構成採水通道。為了將每個過濾芯段D1-D4中所有過濾單元擠壓在一對上下夾板之間，每個過濾芯段D1-D4所採用的螺杆沿著圖2中採水通道的軸線豎直向下地依次貫穿上夾板、該過濾芯段中所有過濾單元、以及下夾板。在圖3中，沿採水通道的豎直軸線方向，所有過濾單元夾在頂板104與地板106之間，頂板104上的第一通孔102用於向過濾芯通入待過濾水，底板106的第二通孔108用以將待過濾水流經過濾芯後的濃水排出。待過濾水經過濾芯處理分成兩部分水，一部分變得更濃即為上述濃水，另一部分變成上述清水進入採水通道。
對於過濾芯不是由多個可組裝在一起的過濾芯段構成，而是一個整體的情形，這相當於過濾芯就是上述的任一個過濾芯段，此時單個採水分段通道即相當於過濾芯的整個採水通道。即，所述的一組過濾單元不用如上所述劃分成幾個分組了。
為了清楚待過濾水在過濾芯中的行走過程、在行走過程中如何發生過濾、以及過濾後如何被送入採水通道，本文先從待過濾水流經單個過濾單元說起。參見圖5-圖6，示出了過濾芯中過濾單元的第一實施例。每個過濾單元101會提供供待過濾水流經的通道，藉助於該通道，待過濾水進入過濾單元然後再出來，這樣的通道可以稱之為第一通道(下文參見圖5和圖8有詳細描述示例)。當過濾芯中所有過濾單元的第一通道首尾連通時，會構成環繞採水通道並沿採水通道的軸線的一個方向(例如圖2中採水通道軸線豎直向下的方向)前進的行走通道，該行走通道貫穿過濾芯中的所述的一組過濾單元。待過濾水流經過濾芯，即是從上述行走通道的一端進入從另一端出來。為了對行走通道中行走的待過濾水進行過濾、以及將過濾後的清水送入採水通道，每個平面狀過濾單元101還具有:在圖5中示出為第一過濾膜7和第二過濾膜12的濾膜,該濾膜設在第一通道中的待過濾水流經路徑上，以便在待過濾水流經第一通道時對其進行過濾；以及濾網，上述濾膜是覆蓋在濾網上的，藉助於該濾網可以將經濾膜過濾後的清水送入採水通道中。在圖5中，濾網示出為第一濾網2和第二濾網11，第一過濾膜7覆蓋在第一濾網2上，而第二過濾膜12覆蓋在第二濾網11上。至此可以明白，當待過濾水在行走通道中行走時，每個過濾單元101中的第一過濾膜7和第二過濾膜12會對穿行於行走通道中的待過濾水進行過濾，而每個過濾單元101中第一濾網2會將第一過濾膜7過濾後的清水通向採水通道，每個過濾單元101中第二濾網11會將第二過濾膜12過濾後的清水通向採水通道。如此，過濾芯就實現了待過濾水一邊行走、一邊過濾並將過濾後的清水送入採水通道中。
本文中，將上述行走通道、過濾芯中所述一組過濾單元的所有濾網、所述一組過濾單元的所有濾膜、和採水通道連通在一起並稱之為總通道。本發明中形成的總通道中，經過濾膜過濾後的清水必須經濾網才能進入採水通道中，即過濾膜與採水通道不是直接相通的。待過濾水在過濾芯 中的行走、過濾、以及過濾後送入採水通道，這些過程均是在總通道中進行的。
基於如上所形成的總通道，本發明可以進一步將總通道設置為能夠為待過濾水的行走、過濾、以及過濾後送入採水通道提供壓力水密封環境。即，所述的行走、過濾、以及過濾後送入採水通道，在總通道中進行時不會發生任何洩露，即使進入過濾芯的處理對象是一定壓力(例如壓力超過20kg/cm2以上)的待過濾水。為了使總通道能提供所述的壓力水密封環境，優選地，可以將構成總通道的各相接元件之間的接縫用粘接劑填充，這樣當該各相接元件在接縫處被擠壓時，不會在接縫處產生任何洩露點。
以下參見圖4-圖6，更詳細地描述本發明中過濾芯採用的過濾單元的第一實施例，並詳細說明總通道的一個示例。如圖5和6示出的，在所述的一組過濾單元中，每個過濾單元101包括:平面狀剛性擋水片1、依次層疊在擋水片I的第一側上的第一濾網2和第一過濾膜7、以及依次層疊在擋水片I的第二側(與第一側相反)上的第二濾網11和第二過濾膜12、第一擋水圈6、第二擋水圈9、第一穿孔5』、以及多個套設有套筒10』的第二穿孔13。平面狀剛性擋水片1、第一濾網2、第一過濾膜7、第二濾網11和第二過濾膜12 —起構成過濾單元101中的疊片組。第一擋水圈6和第二擋水圈9均層疊在第一過濾膜7上，第二擋水圈9包圍第一擋水圈6。第一穿孔5』位於第一擋水圈6的包圍區域內，第一穿孔5』貫穿疊片組。第一穿孔5』和第一擋水圈6 —起構成一個採水分段通道。第一和第二濾網2、11從第一穿孔5』的內周壁處露出以與採水分段通道相通。多個套設有套筒10』的第二穿孔位於第一和第二擋水圈6、9之間區域內，並且這些套設有套筒10』的第二穿孔均貫穿疊片組。顯然過濾芯中採用多個這樣的過濾單元擠壓疊加在一起時,每個過濾單元的採水分段通道首尾依次連通就可以構成過濾芯的採水通道，從而每個過濾單元中第一和第二濾網2、11會與採水通道相通。
進一步參見圖4和圖5，描述每個過濾單元101中的用以形成行走通道的一部分的第一通道。對於圖4中示出的每相鄰上下兩個過濾單元101而言，當二者以下方過濾單元的第一和第二擋水圈6、9抵壓在上方過濾單元的第二過濾膜12的方式擠壓在一起時，結合圖5可知，第一擋水圈6、第二擋水圈9、第一過濾膜7、以及每個套筒10』 一起構成以第一過濾膜7為待過濾水流經表面並且以每個套筒10』為出口的所述第一通道。從圖4和圖5中可看出，對於每相鄰上下兩個過濾單元101而言，下方過濾單元的第一過濾膜7與上方過濾單元中第二過濾膜12 —起作為所述下方過濾單元中第一通道的待過濾水流經表面，之所以如此，是因為待過濾對象是有壓力的，待過濾對象會從下方過濾單元的第一過濾膜7與上方過濾單元中第二過濾膜12同時進行過濾。
繼續參見圖4和圖5。在圖4中，以A1、A2、B、A3、A4、C表示6個依次疊置地被擠壓在一起的過濾單元，均為前述的過濾單元的第一實施例。過濾單元A1、A2、A3、A4的結構相同並且布置方向相同，各有兩個第二穿孔，如圖6示出的，這兩個第二穿孔圍繞圍繞第一穿孔5』的軸線成180 °夾角，即相對於第一穿孔5』對稱；過濾單元B與過濾單元A1-A4的差別在於第二穿孔的位置和數量，其只有一個第二穿孔，並且正對A2的一個第二穿孔；過濾單元C與過濾單元B的結構相同，差別在於二者的第二穿孔的布置位置圍繞第一穿孔5』的軸線成180°夾角。當將這6個過濾單元如圖4布置時，即每相鄰兩個過濾單元，以下方過濾單元的第一和第二擋水圈6、9抵壓在上方過濾單元的第二過濾膜12的方式擠壓在一起時，這六個過濾單元的第一通道之間彼此首尾連通，待過濾水在該首尾連通的第一通道中圍繞採水通道的軸向以之字形流動，沿採水通道的豎直軸線向下移動。具體地待過濾水的之字形流動路徑以箭頭Ml、M2、M3、M4表示。在圖4中，待過濾水從箭頭Ml方向豎直向下流動，然後轉而沿箭頭M2方向水平向右流動，再沿箭頭M3方向豎直向下流動，接著沿箭頭M4水平向左流動，再接著沿箭頭M5的方向向下流動，藉此形成一段之字形的流動路徑。隨著過濾單元數量的增加，並適當調整第二穿孔的數量和位置，就可以使得待過濾水沿之字路徑，順著採水通道的豎直向下的軸向方向在首尾相通的第一通道中一直往下流動，直至希望終止為止。顯然對於過濾芯而言，所有的第一通道最終形成所述行走通道。過濾膜對待過濾水的過濾、以及濾網將過濾膜過濾後的清水送入採水通道的行為，就是在待過濾水於行走通道的流動過程中發生的。從圖4中還可看出:過濾單元Al中下方的過濾膜，與過濾單元A2中上方的過濾膜彼此相互面對、且由於過濾單元A2中第一和第二擋水圈的存在而彼此間隔開。簡而言之，過濾單元Al與過濾單元A2之間彼此相互面對的過濾膜之間彼此間隔開而不是直接接觸的。
在清楚待過濾水在總通道中流動的路徑後，以下說明過濾芯採用過濾單元101時，總通道中可能存在的接縫，以及對接縫的填充。參見圖4和圖5，每個過濾單元101中第一擋水圈6與第一濾網2之間位置處的任何接縫均由粘接劑填充，每相鄰上下兩個過濾單元中下方過濾單元中第一擋水圈6與上方過濾單元中第二濾網11之間位置處的任何接縫均由粘接劑填充，每個過濾單元101中第二擋水圈9和平面狀剛性擋水片I的所述第一側之間位置處的任何接縫均由粘接劑填充，每相鄰上下兩個過濾單元中下方過濾單元中第二擋水圈9與上方過濾單元中平面狀剛性擋水片I的所述第二側之間位置處的任何接縫均由粘接劑填充，以及每個過濾單元101中套筒10』與第一和第二過濾膜7、12之間位置處的任何接縫，以及每個過濾單元101中套筒10』與第一和第二濾網2、11之間位置處的任何接縫均由粘接劑填充。當然應該理解，上述對接縫的填充不會阻擋過濾後的清水經濾網通向採水通道。
結合圖4和圖5可知:每個過濾單元101中，第一擋水圈6與第一濾網2之間位置處的接縫包括第一過濾膜7的濾孔，其中第一過濾膜7在該位置處擠壓在第一擋水圈6與第一濾網2之間；每相鄰上下兩個過濾單元中，下方過濾單元中第一擋水圈6與上方過濾單元中第二濾網11之間位置處的接縫包括:上方過濾單元中第二過濾膜12的濾孔，其中上方過濾單元中第二過濾膜12在該位置處擠壓在上方過濾單元中第二濾網11與下方過濾單元中第一擋水圈6之間；每個過濾單元101中，第二擋水圈9和平面狀剛性擋水片I的所述第一側之間位置處的接縫包括:第一過濾膜7的濾孔和第一濾網2的濾孔，其中第一過濾膜7和第一濾網2在該位置處擠壓在第二擋水圈9和平面狀剛性擋水片I的所述第一側之間；每相鄰上下兩個過濾單元中，下方過濾單元中第二擋水圈9與上方過濾單元中平面狀剛性擋水片I的所述第二側之間位置處的接縫包括:上方過濾單元中第二過濾膜12的濾孔和第二濾網11的濾孔，其中上方過濾單元中第二過濾膜12和第二濾網11在該位置處擠壓在下方過濾單元中第二擋水圈9與上方過濾單元中所述平面狀剛性擋水片I的所述第二側之間；每個過濾單元101中，套筒10』與第一和第二過濾膜7、12以及與第一和第二濾網2、11之間位置處的接縫包括:第一和第二過濾膜7、12各自的與套筒10』相接的部分的濾孔、以及第一和第二濾網2、11各自的與套筒10』相接的部分的濾孔。當然接縫不局限於此，凡是總通道中，任何會使待過濾水在總通道中的行走、過濾、以及過濾後通向採水通道時發生洩漏的接縫處，均填充有粘接劑 。例如，接縫還可以包括與濾網或濾膜接觸的擋水圈、平面狀剛性擋水片的各自接觸表面上的微孔等。
綜上描述了:當過濾芯採用的過濾單元為上述第一實施例的情形時，過濾芯提供的、能夠為待過濾水行走、過濾、過濾後通向採水通道提供壓力水密封環境的總通道。
但是，除了上述第一實施例的過濾單元外，過濾芯採用的過濾單元也可以是其他實施方式，例如參見圖8示出的過濾單元的第二實施例。以下參見圖8詳細描述過濾單元的第二實施例，過濾芯中的所有過濾單元可以採用該第二實施例的過濾單元。具體地，在第二實施例中，過濾單元101』包括:疊片組，疊片組由平面狀剛性擋水片1、和在平面狀剛性擋水片I的第一側上依次層疊的第一濾網2和第一過濾膜7形成；第一擋水圈6和第二擋水圈9，均層疊在第一過濾膜7上，第二擋水圈9包圍第一擋水圈6 ;貫穿所述疊片組的第一穿孔5，第一穿孔5位於第一擋水圈6的包圍區域內，第一穿孔5和第一擋水圈6 —起構成一個採水分段通道，第一濾網2從第一穿孔5的內周壁處露出以與採水分段通道相通；以及多個套設有套筒10的第二穿孔，均位於第一和第二擋水圈6、9之間的區域內，並且均貫穿疊片組。顯然過濾芯中採用多個這樣的過濾單元擠壓疊加在一起時,每個過濾單元的採水分段通道首尾依次連通就可以構成過濾芯的採水通道，從而每個過濾單元中第一濾網2會與採水通道相通。
多個過濾單元101』可以如前述參見圖4描述的方式擠壓在一起，此時，每相鄰上下兩個過濾單元101』，以下方過濾單元的第一和第二擋水圈6、9抵壓上方過濾單元的平面狀剛性擋水片I的所述第一側(即，第一和第二擋水圈6、9，直接抵壓在平面狀剛性擋水片I上)的方式擠壓在一起。每個過濾單元101』中，第一過濾膜7、第一擋水圈6、第二擋水圈9、以及每個套筒10，一起構成以第一過濾膜7為待過濾水流經表面且以每個套筒10為出口的所述第一通道。
如此，可以獲得本發明中總通道的另一個實施例。在過濾芯中的過濾單元均採用上述過濾單元101』時，所有過濾單元101』中第一通道彼此連通，會構成環繞採水通道並沿採水通道的軸線的一個方向(例如圖2中採水通道軸線豎直向下的方向)前進的行走通道；上述行走通道、每個過濾單元101』的所有濾網和所有濾膜、以及採水通道連通在一起構成總通道。同樣地，該總通道設置成，為待過濾水的行走、過濾、以及過濾後送入採水通道提供壓力水密封環境。即，所述的行走、過濾、以及過濾後送入採水通道，在總通道中進行時不會發生任何洩露，即使進入過濾芯的處理對象是一定壓力(例如壓力超過20kg/cm2以上)的待過濾水。為了使總通道能提供所述的壓力水密封環境，優選地，可以將構成總通道的各相接元件之間的接縫用粘接劑填充，這樣當該各相接元件在接縫處被擠壓時，不會在接縫處產生任何洩露點。
當多個過濾單元101』如前述參見圖4描述的方式擠壓在一起時，總通道的各相接元件的接縫:處於過濾單元101』的第一擋水圈6與第一濾網2之間位置處，第二擋水圈9和平面狀剛性擋水片I所述第一側之間位置處，以及套筒10與第一過濾膜7和第一濾網2之間位置處，所有這些所述位置處的任何接縫均由粘接劑填充。每個過濾單元101』中，第一擋水圈6與第一濾網2之間位置處的接縫包括:第一過濾膜7的濾孔，其中第一過濾膜7在該位置處擠壓在第一擋水圈6與第一濾網2之間；每個過濾單元101』中，第二擋水圈9和平面狀剛性擋水片I所述第一側之間位置處的接縫包括:第一過濾膜7和第一濾網2的濾孔，其中第一過濾膜7和第一濾網2在該位置處擠壓在第二擋水圈9和平面狀剛性擋水片I的所述第一側之間；每個過濾單元101』中，套筒10與第一過濾膜7和第一濾網2之間位置處的接縫包括:第一過濾膜7和第一濾網2各自與套筒10相接的部分上的濾孔。當然接縫不局限以上所述，凡是總通道中，任何會使待過濾水在總通道中的行走、過濾、以及過濾後通向採水通道時發生洩漏 的接縫處，均填充有粘接劑。例如，接縫還可以包括與濾網或濾膜接觸的擋水圈、平面狀剛性擋水片的各自接觸表面上的微孔等。
相比於現有技術過濾設備的過濾芯，現有過濾芯過濾時產生壓力洩露，所以現有技術才將過濾芯設在壓力容器的壓力環境中，但是正因為如此，工作時現有過濾芯中的壓力不均衡，這導致現有過濾芯中採用的元件的材料要能承受這種壓力不均衡帶來的變形等不良影響，從而成本較高。相比較而言，本發明中過濾芯中的總通道能提供壓力水密封環境，使得待過濾水在總通道內行走通道中的行走、行走過程中的過濾、以及過濾後送入採水通道均不會產生任何洩露，所以在工作時，過濾芯中總通道中壓力是均衡的。這樣，本發明中過濾芯構成所述總通道的各元件(例如，過濾單元中平面狀剛性擋水片、第一擋水圈和第二擋水圈)不用承受壓力不均衡的不良影響，相應地對材料要求較低，從而本發明成本較低。例如，所有剛性擋水片I可以為塑料片、金屬片；所有第一和第二擋水圈6、9均為剛性圈，例如可以為塑料密封圈、金屬密封圈。
本發明在每個過濾單元中，濾網和濾膜分別為平面濾網和平面過濾膜，優選地，平面濾網和平面過濾膜可以垂直於第一穿孔的軸線布置。平面濾網的濾孔的孔徑大於平面過濾膜的濾孔的孔徑。本發明中所述的濾膜(包括第一過濾膜、第二過濾膜)，例如可以是反滲透膜和納濾膜等能夠過濾分子(例如能過濾鹽分子)的膜，也可以是能過濾顆粒而不過濾分子的膜。
優選地，當採水通道的軸線呈豎直布置時，本發明在過濾芯的所有過濾單元中，至少有如下設置的抵壓在一起的上、下兩個過濾單元，其中上過濾單元中至少一個第二穿孔處套筒的下埠，相對於下過濾單元中所有第二穿孔處套筒的上埠錯開。
為了進一步理解本發明中總通道的行走通道的布置方式，以鄰接在一起的上、下兩個過濾單元為例，從投影的角度，即從上過濾單元中第二穿孔的套筒在下過濾單元中第一過濾膜上的投影角度進行描述。參見圖4和圖5，當以下過濾單元中第一過濾膜為投影面時，上過濾單元中每個第二穿孔的套筒的下埠(套筒具有上下兩個埠，其中朝向下過濾單元的埠，即離下過濾單元較近的埠為下埠)在該投影面上有第一投影，下過濾單元中每個套筒的上埠(套筒具有上下兩個埠，其中朝向上過濾單元的埠，即離上過濾單元較近的埠為上埠)在該投影面上有第二投影。當在該投影面中，至少一個第一投影位於所有第二投影包圍的區域之外時，這樣就使得上過濾單元中至少一個第二穿孔的套筒的下埠，相對於下過濾單元中所有第二穿孔的套筒的上埠完全錯開(在圍繞採水通道的軸線的方向上完全錯開)。如此，待過濾水從上過濾單元的第一通道流向下過濾單元的第一通道的方式，不是直上直下的方式，而是相互錯開的方式，這使得待過濾水有更多機會流經濾膜，從而增大了待過濾水的過濾的機會。當然上述相互錯開可以是部分錯開，部分錯開是相對於上述完全錯開而言的，是指:在所述投影面中，至少一個第一投影與其中一個第二投影相交，但是沒有相互包含或重疊關係。對於上述的完全錯開而言，當相對於採水通道的軸線，兩個相互錯開的對象之間夾角為180°時是最優選的。前述參見圖4和圖5以M1-M4描述待過濾水行走路徑的情形就屬於這種180°的完全錯開。此時，行走通道圍繞採水通道的軸線的行走路徑，在採水通道的軸線所在平面上的投影為連續的「之字形」(「之字形」也可以替代地表述為，以採水通道的軸線為基準線的矩形波形狀)。從另一個角度而言，上方過濾單元中至少一個第二穿孔的套筒的下埠(簡稱第一出口)，與下方過濾單元中所有第二穿孔的套筒的上埠完全錯開，即，上方過濾單元中至少一個所述第一出口與下方過濾單元中的第一過濾膜正對，而不是與下方過濾單元中的任一個第二穿孔處套筒的上埠正對，這使得來自第一出口的待過濾水路徑被改變，從而下方過濾單元中更多的待過濾水需要流經第一過濾膜後才能從套筒流走，這就增加了待過濾水流經下方過濾單元的第一過濾膜的機會，這便於待過濾水在下方過濾單元中充分過濾。
本發明中所述的過濾單元之間的擠壓、以及各過濾單元中組成元件的擠壓，擠壓力均可以是由於前述的過濾芯段或過濾芯，在擠壓各過濾單元是採用的螺杆傳遞的。例如，參見圖3，一共四個過濾芯段D1-D4通過螺杆105擠壓在頂板104和底板106之間，螺杆105設於每個過濾單元中疊片組的外圍，並依次貫穿頂板104、每個過濾單元的平面狀剛性擋水片1、以及底板106。圖3中螺杆105就可以導致各過濾單元之間的擠壓、以及各過濾單元中組成元件的擠壓。
本發明過濾設備還包括:用於使得過濾芯沿著採水通道的軸向方向振動的振動電機。例如，參見圖2，過濾設備還支撐板117、固定支撐板117的底座119，支撐板117與底座119的接觸位置之間設有減震墊118 ;多個振動電機126，圍繞採水通道的軸線以彼此夾角相等的方式固定在支撐板117上。當這些振動電機工作時，會使過濾芯沿著採水通道的軸向方向振動。繼續參見圖2，在過濾芯100的底部，固定地設置有伸出軸120，該伸出軸120的軸線可以與採水通道的軸線同軸，過濾芯100通過將伸出軸由例如軸承轉動支撐在支撐板117上，而繞採水通道的軸線轉動地支撐在支撐板117上。結合圖2和圖7，在底板106上固定有套筒112，在套筒的遠離底板106的埠連接有板113，伸出軸設置在板113上即可。其中，套筒112與底板106、板113包圍的空間可以用作排水腔115，以容納由流經過濾芯後排出的待過濾水(相比於最初送入過濾芯的待過濾水而言很濃，因為穿過過濾芯時發生了過濾，並將過濾後清水送入了採水通道)。為了將排水腔中待過濾水排出，可以從板113處引出排水管，當伸出軸設置為中空的，該排水管可以從該中空處引出。
本發明過濾設備還包括:使得過濾芯繞採水通道的軸線往復擺動的擺動機構。參見圖2以及圖9和圖10，擺動機構包括:調頻電機121、轉盤124、連杆122。調頻電機121固定在支撐板117上，調頻電機121的輸出軸可驅動轉盤124轉動。在轉盤124上設有一圈圍繞轉盤124的轉動軸線的凹槽125。連杆122—端與伸出軸120固定連接成一體，連杆122另一端隨轉盤124的轉動在凹槽125中滑動。凹槽125的輪廓設計成滿足如下條件:使連杆122隨轉盤124的轉動而帶動過濾芯100繞採水通道的軸線往復擺動。本發明中過濾芯擺動時圍繞的軸線實際是伸出軸120的軸線。伸出軸120的軸線、與採水通道的軸線的重合時最優選的。但是二者可不重合。如圖2所示，驅動轉盤124的調頻電機121可以固定在支撐板117上，將調頻電機121的輸出軸與轉盤124固定連接，以轉動轉盤124。在優選方式中，調頻電機輸出軸的軸向與轉盤124的圓心重合。
在圖10中，凹槽125的軌跡是相對於轉盤124的圓心的偏心圓，該偏心圓相對於轉盤124的圓心的偏心距以L表示。圖10中的箭頭為轉盤124的轉動方向示例。當轉盤124轉動時，凹槽125由於與轉盤124的轉動軸線偏心，因此會通過在其中滑動的連杆122帶動伸出軸120擺動，從而帶動過濾芯擺動。應該理解，凹槽125的軌跡不是必須為圖10所示偏心圓，只要該軌跡滿足:具有使連杆122隨轉盤124的轉動帶動伸出軸120擺動的軌跡形狀即可。顯然也可以用具有凹槽125軌跡形狀的凸輪來代替轉盤124，此時只要保證連杆122的一端(原來在凹槽中滑動的那一端)隨凸輪轉動而在凸輪的外邊緣上滑動即可。
當過濾芯100由於上述振動電機和 擺動機構，同時進行這振動和擺動時，過濾芯100中濾膜上的固體顆粒(過濾時留在濾膜上的固體顆粒)的運動就是振動和擺動的複合運動，此處稱之為跳動。從而，由於固體顆粒在過濾芯的濾膜上跳動，就能夠防止這些固體顆粒對濾膜的堵塞。
在圖2和圖3中，採水通道的下埠採用不同方式密封。例如，圖2中採用密封墊緊固密封；圖3中採用橡膠套密封。
當本發明過濾設備採用採水管103時，各過濾芯段(例如圖1中D1-D4)中採水分段通道之間的首尾連通是通過各過濾芯段中採水管段(採水管段時相對於過濾芯的整個採水管103而言的)實現的。例如，圖1所示的4個過濾芯段中，每個過濾芯段有一相應採水管段，每個採水管段有徑向孔與該過濾芯段的採水分段通道相通，但是採水管段的兩端與採水分段通道之間是水密封連接的，這樣每相鄰兩個採水管段的端部相連通時，就可以使得每相鄰兩個過濾芯段之間採水分段通道相通。如圖1所示，為了使得待過濾水經一個過濾芯段過濾後送入另一過濾芯段繼續過濾，相鄰兩過濾芯段之間可以通過例如密封套筒130連接在一起。圖1中密封套筒130圍繞採水管103設置。從總通道的角度而言，密封套筒130是為了將相鄰各過濾芯段之間的第一通道相互連通，以使得待過濾水能夠依次流經D1-D4過濾芯段，顯然因此密封套筒130與其他零部件之間的任何相接位置處的接縫也是採用粘接劑填充。
以下參見圖11-14描述本發明過濾設備的又一實施例。該實施例與前述參見圖1-10描述的過濾設備的差別主要在於:圖11-14的過濾設備沒有採用採水管103，各過濾芯段(例如E1-E3)的採水分段通道之間的連通也與採水管103無關，而是通過例如連接法蘭來連接。以下進行詳細說明。
在圖11-圖14中示出了:底座119，振動電機126，第一螺杆221，過濾芯段E1、E2、E3，調頻電機121，濃水管222，原水管組223，產水管組224。待過濾水(也可稱之為原水)經原水管組223中的管道供給過濾芯進行過濾；過濾芯中進入採水通道的清水從產水管組224的產水管輸出；過濾後變濃的濃水經濃水管222輸出。振動電機126用以使得過濾芯相對於底座119振動，振動電機126不是必須如前所述的、圍繞過濾芯的軸線彼此等角度地均勻布置有多個。調頻電機121與如前所述的一樣，是作為擺動機構的動力驅動過濾芯擺動，該擺動機構可以與前述擺動機構相同。
參見圖13，示出了:過濾芯段E3中下夾板202和上夾板220，過濾芯段E2中上夾板229和下夾板219，第一連接法蘭207，第二連接法蘭217，第二螺杆201。第一連接法蘭207用於將過濾芯段E2中的採水分段通道，與過濾芯段E3中採水分段通道連通，以使得二者的採水分段通道連通。第二連接法蘭217用於將過濾芯段E2的原水出口 227，與過濾芯段E3的原水入口 228連通，以使得E2中被採取清水後的待過濾水(相比於過濾前變濃)送入E3中繼續進行過濾。多個第二螺杆221將過濾單元組擠壓在其上夾板229與下夾板219之間。圖13還示出了:第三連接法蘭218，用以連接濃水管222，該濃水管222將過濾芯中採取清水後剩餘的變濃的濃水排出；第四法蘭209，用於與產水管組224中的產水管連通；第五法蘭210，用於與原水管組223的管道連通；接帽216，用於將不同螺杆連接起來；封蓋204，用於將過濾芯中採水通道的底埠封閉，在圖13中即封閉過濾芯段E3的採水分段通道的底埠，這樣進入採水通道中的清水由於壓力只能從產水管組224的產水管輸出。
結合圖13與圖14，其中圖13示出的是過濾芯段E3的剖視圖，也示出了其中的過濾單元組。在圖14中可看出，過濾芯段E3與其它過濾芯段El和E2 —樣，也採用第一螺杆221和第二螺杆201。通過 多個第二螺杆221、以及多個第一螺杆201，將一組過濾單元擠壓在上夾板220與下夾板202之間。其中所述的多個第二螺杆201，位於每個過濾單元的第一擋水圈6的包圍區域內，設置在要形成的採水通道的周圍，依次貫穿上夾板220、過濾單元中的每個平面狀剛性擋水片、以及下夾板202。需要指出，設置第二螺杆201僅是優選的方式。當第二螺杆221擠壓上夾板220與下夾板202施加的擠壓力，能夠滿足本發明中總通道的要求時，並且採水通道中清水也不會發生洩露時，也可以不用第二螺杆201。
從圖14中還可看出，所有第一螺杆221並沒有穿過過濾單元的任何部件，而是直接穿過上夾板220和下夾板202，設置在所有過濾單元的外圍。繼續參見圖13和圖14，三個過濾芯段E1-E3的結構可以相同，當然各自所含的過濾單元與前述描述的過濾單元的結構和組合情形也相同。應該理解，每個過濾芯段中的過濾單元個數，以及每個過濾單元是否設置第二穿孔、以及設置第二穿孔的數量、以及第二穿孔的布置位置、以及各相鄰過濾單元的布置方式均可以根據具體要求變化。只要能符合使得待過濾水在過濾芯中的行走、行走過程的過濾、以及過濾後的清水送入採水通道均是在壓力水密封環境下進行即可。
參考以上結合圖11-14的描述的本發明過濾設備，顯然，在不採用採水管的情形下，本發明過濾設備中粘接劑填充的縫隙變少。
需要指出，本發明中過濾芯不一定都是採用第一實施例的過濾單元，或者都是採用第二實施例的過濾單元，而是可以進行變化和組合，只要滿足本發明對總通道的要求即可。本發明中提及的第一濾網和第二濾網可以是一層也可以是多層。例如，第一濾網2可以設置為兩層結構，由層疊在一起的第一層濾網和第二層濾網構成。具體地，第一層濾網層疊在擋水片I上，第一過濾膜7層疊在第二層濾網上，並且第一層濾網的網孔尺寸大於第二層濾網的網孔尺寸。簡而言之，第一層濾網可以稱之為粗網、第二層濾網可以稱之為細網。採用第一層濾網和第二層濾網的優勢在於，即使當待過濾水施加於過濾膜的壓力導致過濾膜凹陷以堵塞第一層濾網時，第二層濾網不會由於過濾膜的凹陷而堵塞，從而依然可以使得過濾後的清水通暢地通向採水通道。
例如，當待過濾水為含硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等的一定壓力(例如20公斤每平方釐米)的濃鹽水並且電導率為4000 μ s/cm時，採用本發明過濾設備，在不用振動、也不用擺動的情形下，濃鹽水處理後產生的清水達到電導率為(4000Χ(1-99.2% )) μ s/cm至(4000Χ(1-99.5% )) μ s/cm的範圍內。「X」表示相乘。對應於待過濾水的工作環境溫度和壓力變化，過濾後所獲得清水達到電導率會相應變化，但是在上述範圍內。
權利要求
1.一種過濾方法，其特徵在於，包括: 將待過濾水送入過濾芯中的行走通道行走，以及在所述待過濾水在行走通道行走過程中進行過濾， 其中，所述待過濾水在行走通道中的行走，以及所述的在行走過程中的過濾，均是在由所述過濾芯提供的壓力水密封環境中進行的。
2.根據權利要求1所述的過濾方法，其特徵在於， 在所述待過濾水在行走通道中行走的過程中，利用作為行走通道中待過濾水流經表面的平面過濾膜進行所述過濾；以及 採用設在所述平面過濾膜下的平面濾網，將經所述平面過濾膜過濾後的過濾水輸出，並且所述過濾水輸出在所述壓力水密封環境中進行。
3.根據權利要求2所述的過濾方法，其特徵在於， 在所述待過濾水行走於所述行走通道的過程中，同時使所述過濾芯相對於其軸線方向上下振動。
4.根據權利要求3所述的過濾方法，其特徵在於， 在所述待過濾水行走於所述行走通道的過程中，同時使所述過濾芯圍繞其軸線往復擺動。
5.根據權利要求 1-4中任一項所述的過濾方法，其特徵在於， 所述待過濾水在所述行走通道中的行走路徑設置為:圍繞所述過濾芯的軸線方向前進， 並且，當以所述軸線所在平面為參考面時，所述行走路徑沿著所述軸線在所述參考平面上呈連續的之字形。
6.根據權利要求1-4中任一項所述的過濾方法，其特徵在於， 所述待過濾水的壓力為20kg/cm2以上。
7.根據權利要求2所述的過濾方法，其特徵在於， 所採用的過濾芯包括疊加式地擠壓在一起的多個平面狀過濾單元，每個平面狀過濾單元均包括所述平面過濾網和平面過濾膜， 所述行走通道貫穿所有平面狀過濾單元，並且與所有所述平面過濾網和平面過濾膜一起構成總通道， 其中，所述過濾芯中的用以構成所述總通道的各元件之間相接位置處的接縫由粘接劑填充，以提供所述壓力水密封環境。
全文摘要
本發明涉及一種過濾方法，包括將待過濾水送入過濾芯中的行走通道行走，以及在待過濾水在行走通道行走過程中進行過濾，其中，待過濾水在行走通道中的行走，以及的在行走過程中的過濾，均是在由過濾芯提供的壓力水密封環境中進行的。由過濾芯提供的壓力水密封環境。從而，在不藉助於壓力容器的情形下，實現了帶壓力的待過濾水邊行走邊過濾而且不會產生任何壓力洩露的效果。
文檔編號B01D63/08GK103212297SQ20131017025
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月9日 優先權日2013年5月9日
發明者任重, 任曉東, 任曉琳 申請人:北京萬邦達環保技術股份有限公司