CN111818989B - 结合有中空纤维过滤元件的水过滤模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水过滤模块（20），该水过滤模块包括多个过滤元件（10），每个过滤元件由中空纤维束（101）形成。在每个元件（10）中，纤维的这些端部被包含在不封闭纤维的包覆块（103，104）中，并且纵向中空管（107）布置在该束的中心处而在包覆块的的任一侧开放。每个元件（10）包括附接在下部（104）包覆块周围的帽（108），从而提供与中空纤维和中心管液压连通的腔室（109）。这组元件（10）可移除地组装在模块的壳体（13）中，使得模块的上部渗透物收集室（154）与每个元件（10）的中空纤维（102）和中心管（107）液压连通。

Description

结合有中空纤维过滤元件的水过滤模块

本发明涉及水处理领域，更具体地涉及通过中空纤维型膜对大量水的过滤，特别是用于社区的供水。

更具体地，本发明涉及一种包括多个中空纤维水过滤元件的水过滤模块，中空纤维水过滤元件被配置用于将水从中空纤维的外部朝向内部过滤。本发明还涉及一种用于制造根据本发明的水过滤模块的方法。本发明还涉及一种水处理设备，该水处理设备包括这样的水过滤模块和被配置为可移除地组装在这样的水过滤模块中的水过滤元件。

为了供应适合人类消耗的水而实施的用于社区的水过滤装置通常使用一系列并排布置的超滤模块。

本发明更具体地涉及在使用期间竖直设置的这种超滤模块，该超滤模块使用了中空纤维，该中空纤维被供应加压水，并且被配置成使得所寻求的过滤是通过使水从纤维的外部穿过纤维的多孔壁到内部而实现的，该多孔壁构成过滤膜。典型地，这些模块大致呈圆柱形的，包括具有数百个这种中空纤维的基本上圆柱形束。

在文件WO 2011/157835中特别描述了这种过滤模块以及构成该过滤模块的基于中空纤维的过滤元件。

在其优选实施模式中，所述模块通过其上端被供应未处理的水。中空纤维在其上端是打开的，并且在其下端是封闭的，因此，在穿过中空纤维的壁之后，已净化水由此处达到过滤模块的上部中，并在此被收集。就其本身而言，处理的污泥由下部排放管排出。

尽管基于这样的过滤模块的水处理设备可以有效地过滤大量的水，同时占据小的地面表面积并且安装简单快捷，但是这些设备的操作仍需要一定量的能量，而这对某些用户来说很重要。

本发明的目的是通过提出一种中空纤维型的水过滤模块来弥补现有技术提出的水过滤模块的缺点，特别是上述缺点，该中空纤维型的水过滤模块可以有效过滤大量水，同时与现有技术提出的基于中空纤维的过滤模块相比，其操作能耗更低。

本发明的另外的目的是，这样的水过滤模块易于以低成本制造，并且进入其组成结构中的水过滤元件可以容易地安装和拆卸以便更换。

为此，本发明人有利地提出通过降低操作所述过滤模块所需的水压来减少水过滤模块的能量需求。典型地，对于现有技术提出的传统水过滤模块（比如文件WO 2011/157835中描述的过滤模块），正确操作所需的水压至少等于0.5巴。

现在，本发明有利地提出了一种水过滤模块，该类型的水过滤模块包括多个中空纤维，这些中空纤维被配置成能够将水从纤维的外部朝向内部过滤，这能够在低至0.3巴的水压下有效地操作。操作根据本发明的过滤模块所需的水压的这种降低使得可以实现显著的能量节省，特别是对于旨在向社区提供饮用水的大型水处理设备而言。

因此，根据本发明，提出了一种中空纤维型的水过滤模块，该水过滤模块包括：

-具有纵向轴线的壳体，

-彼此独立的多个水过滤元件，可移除地组装在壳体中而沿着纵向轴线延伸，这些水过滤元件中的每个使得：

该水过滤元件包括多个纵向中空纤维，这些纵向中空纤维被配置成能够将水从这些纤维的外部朝向内部过滤，所述纤维一起形成沿纵向轴线延伸并且具有上端部和相反的下端部的纤维束，

这些纤维的上端部包含在第一刚性包覆块中，所述第一刚性包覆块在纤维的上端部中不封闭纤维，

-以及上部渗透物收集室，该上部渗透物收集室与所有水过滤元件的中空纤维液压连通。

在此，彼此独立意味着过滤元件没有彼此连结，特别是没有灌封在一个或多个共用的包覆块中。

根据本发明，水过滤元件中的每个使得：

-这些纤维的下端部包含在第二刚性包覆块中，所述第二刚性包覆块在纤维的下端部中不封闭纤维，

-被称为中心管的纵向中空管设置在纤维束中、基本上在其中心处，以至少在纤维束的整个高度上、优选地沿着与纤维束的纵向轴线基本上同轴的纵向轴线延伸并且在第一包覆块或第二包覆块的任一侧开放，

-水过滤元件进一步包括围绕第二包覆块流体密封地附接的帽。所述帽被设置用于在该帽与第二包覆块之间在纤维的下部处提供与中空纤维以及与中心管液压连通的被称为下部腔室的腔室。

每个水过滤元件的中心管在纤维的上部处与上部渗透物收集室液压连通。

因此，根据本发明的水过滤模块包括上部渗透物收集室以及多个单独的下部腔室，该上部渗透物收集室是统一的，即为模块的所有水过滤元件共用，每个下部腔室与模块的一个水过滤元件相关联。

如上所述，这样的水过滤模块有利地能够在非常低的进水压力下操作，同时产生与现有技术提出的中空纤维束型过滤模块几乎一样有效或甚至更有效的过滤。特别地，本发明人已经发现，令人惊讶的是，对于相同直径的中空纤维束，当中心管的外部尺寸相对于所述直径保持较小时，将管插入纤维束中、基本上在纤维束的中心处对过滤元件的过滤效率几乎没有影响或甚至根本没有影响。优选地，与中心管所占据的空间被典型地彼此间隔开的中空纤维占据的构型相比，中心管的外直径被选择为不使过滤元件的过滤表面减小超过5%至6%。举例而言，对于包括大约3,500个中空纤维的大致6.4 cm的外径束，当中心管的外直径小于或等于1.2 cm时，过滤效率不会受到太大影响。这个外直径例如在1与2.5 cm之间。

这种令人惊讶的结果尤其可以部分地通过以下事实来解释：位于纤维束中心的、根据本发明由中心管代替的中空纤维对于过滤的作用最小。此外，中空纤维在其相反两端开放的这一事实能够实现更有效的洗涤，从而其随着时间的过滤效率被更好地维持。因此，对于相同的流入，可以从过滤元件产生更多的流出，根据本发明的过滤元件内的平均操作膜压力在纤维长度上有利地对于相同的给定流入而言更低。

此外，本发明人已经发现，特别令人惊讶的是，在根据本发明的水过滤模块中实施多个“中心管/下部腔室”对（每个所述对与特定的一组纤维相关联，从而形成单个水过滤元件的纤维束）相对于过滤模块的所有纤维共用单一管和单一下部腔室的过滤模块（例如文件KR 20160080010中所述）而言，提高了根据本发明的水过滤模块的效率。文件KR20160080010描述了一种过滤模块，其中所有纤维与单一中心管和单一下部腔室相关联，用于统一收集从纤维下端逸出的过滤渗透物。

与现有技术提出的这种构型相比，根据本发明的水过滤模块的过滤元件的复杂性有利地通过在水过滤模块中安装/拆卸过滤元件的容易性来抵消。

如果需要，由于每个纤维束中存在中心管而引起的过滤表面的减小可以特别地通过增大所使用的中空纤维的高度来抵消，这有利地能够以小的额外成本来进行，并且不会影响装配过滤元件的设备的占用空间。

在实施根据本发明的过滤模块期间，当将未处理的水注入所布置的过滤模块中时，位于中空纤维外、来自模块的上部或下部的水穿过纤维的壁。过滤渗透物的一部分上升穿过纤维的上端，进入上部渗透物收集室，其中，纤维在模块的上端处是开放的。过滤渗透物的另一部分在纤维内部向下行进到纤维的下端，然后进入设置在纤维的下部与每个相关帽之间的每个下部腔室中。渗透物从下部腔室上升进入中心管，直到进入过滤模块的上部，特别是上部渗透物收集室。根据本发明的水过滤模块的构型，更具体地说它所容纳的水过滤元件的构型，有利地显著降低了与液体在该元件中的循环有关的压力损失，并且相对于纤维束不包括中心管的构型而言，压力损失降低大致40%。

根据本发明的水过滤模块可以进一步满足以下描述的一个或多个特征，这些特征单独实施或以其技术上可操作的每个组合来实施。

在本发明的特定实施方式中，在至少一个水过滤元件中、优选地在所有水过滤元件中，帽不可逆地环绕地连接第二包覆块。例如，帽通过粘合或焊接具体附接至围绕中空纤维下端部紧密装配的下部套筒。这样的下部套筒本身对于这种类型的水过滤元件而言可以是常规的。

这种构型尤其提供了用于制造根据本发明的水过滤模块的过滤元件的零部件的简化方法的优点。

在本发明的变体中，在至少一个水过滤元件中，优选在所有水过滤元件中，帽可逆地附接在第二包覆块周围。例如，帽通过旋拧来附接，这种旋拧具体围绕着下部套筒进行，这里的下部套筒围绕中空纤维并在其下端部与之紧密装配。在这种构型中，帽和下部套筒设有配合的附接器件。帽可以例如包括螺纹区域，此螺纹区域适于拧入形成在下部套筒的外表面上的互补螺纹区域中。

这样的构型尤其具有帽为可拆卸这一优点，并尤其使得能够接触中空纤维的下端。

在本发明的优选实施方式中，在至少一个水过滤元件中，优选地在所有水过滤元件中，纤维束的形状通过环绕纤维束的格栅（即，具有镂空壁的包络体）保持。格栅优选是柔性的或半刚性的。有利地，所述格栅具有小厚度，特别是在0.5与3 mm之间的厚度。格栅进一步优选具有高表面穿孔率，特别是在20%和80%之间。这样的特征（有利地通过由于纤维束中存在优选为刚性的中心管而让纤维束具有刚性，而使这样的特征成为可能，所述管还被灌封在纤维的端部的包覆块中）相对于现有技术的水过滤元件，有利地降低了进入根据本发明的水过滤模块的组成结构中的水过滤元件的制造成本，现有技术的水过滤元件包括用于保持纤维束的形状的较厚且镂空较少的格栅。所述特征进一步使得可以将更多的过滤纤维结合到相同外直径的过滤元件中，并且这些过滤纤维有助于使待过滤水朝向纤维流动，并且使洗涤水沿相反的方向流动，因此使得根据本发明的水过滤模块的过滤效率改善更多。

在本发明的优选实施方式中，至少一个水过滤元件、优选地所有水过滤元件包括围绕纤维束在其上端部处紧密装配的上部套筒和围绕纤维束在其下端部处紧密装配的下部套筒。当纤维束的形状进一步通过格栅、特别是柔性格栅保持时，格栅优选地分别附接到上部套筒和下部套筒。

上部套筒本身可以是常规的，并且尤其包括用于将过滤元件安装在过滤模块中的器件。

在本发明的特定实施方式中，至少一个水过滤元件、优选地所有水过滤元件包括空气注入器，该空气注入器在纤维的下端部处围绕中心管延伸，并且超过第二刚性包覆块、到达纤维束的中间而开向纤维束中。特别地，这样的特征有利地使得可以将空气注入纤维束内部，以便执行对纤维的洗涤。这种洗涤是特别有效的，特别是因为注入到中心管周围的空气然后从纤维束的中心在纤维束内沿所有方向特别好地扩散。

在根据本发明的水过滤模块中，通过分别由模块和每个元件支撑的配合组装装置，水过滤元件被可移除地组装在壳体中。

配合组装装置本身可以是常规的。它们优选地设置在过滤模块的上部中。

在本发明的特定实施方式中，水过滤模块包括设置在壳体中的上部板。水过滤元件优选地悬挂在上部板上，而基本上沿着壳体的纵向轴线延伸。然后，根据本发明的水过滤模块包括配合组装装置，所述器件分别由上部板和过滤元件支撑，用于将过滤元件可移除地组装到上部板。

对根据本发明的过滤模块供应待过滤水可以通过模块的上端或下端来进行。

在本发明的特定实施方式中，在壳体中设置了粗滤器，该粗滤器与壳体的纵向轴线同轴，其长度基本等于壳体的长度，是用于分配壳体中的待过滤水。

粗滤器优选地基本上设置在壳体的中心处，水过滤元件围绕粗滤器设置在壳体中，优选地围绕粗滤器以规则的间隔设置成多个同心圆。

根据本发明的过滤模块还可以没有粗滤器，则待过滤水必须以经预过滤的形式被带到过滤模块中。

壳体本身常规地还可以包含用于收集过滤污泥（也就是说，被容纳在流出物中、未穿过中空纤维的壁的待过滤的固体或半固体颗粒）的下部腔室。

在本发明的特定构型中，其中，至少一个水过滤元件包括空气注入器，该空气注入器在纤维的下端部处围绕中心管延伸，并且超过第二刚性包覆块、到达纤维束的中部而向纤维束开放，根据本发明的过滤模块可以进一步包括优选地位于壳体中的基板，该基板包括回路，该回路用于将空气从通气喷嘴分配到空气注入器，该通气喷嘴则包括过滤模块。

根据另一方面，本发明涉及一种用于制造根据本发明的水过滤模块的方法，该方法满足上面或下面的特征中的一个或多个。方法包括以下步骤：

-制造多个水过滤元件，这对于每个水过滤元件包括以下步骤：

• 将纵向中空纤维围绕纵向中空中心管、平行于所述纵向中空中心管的纵向轴线组装成束，所述中心管至少在所述束的整个高度上延伸，纤维束的形状优选地通过包围纤维束的格栅保持，

• 将纤维的上端部包覆在第一包覆块中，该第一包覆块在上端部不封闭纤维且不封闭中心管，并且将纤维的下端部包覆在第二包覆块中，该第二包覆块在下端部处不封闭纤维且不封闭中心管，

• 以及将帽流体密封地附接在第二包覆块周围，所述帽被设置用于在该帽与第二包覆块之间提供与中空纤维和中心管液压连通的腔室，

-以及将多个过滤元件可移除地组装在壳体中，使得上部渗透物收集室在纤维的上部处与所有水过滤元件的中空纤维和中心管液压连通。

帽流体密封地附接在第二包覆块的周围可以例如通过粘合或焊接不可逆地实现，或者例如通过旋拧可逆地实现，所述附接优选地进行成使得下部套筒围绕纤维束紧密地装配在纤维的下端部。

包覆纤维的上端部和下端部的步骤可以根据本身常规的任何技术来进行。它们可以例如使用双组分树脂，其中在树脂硬化之前将纤维的端部插入，以形成包覆纤维的端部的刚性块，但是在端部处不封闭纤维。

为了可移除地组装在过滤模块中，根据本发明的至少一个水过滤元件、优选地根据本发明的所有水过滤元件围绕粗滤器被悬挂在壳体内，特别是悬挂到上部板，以用于分配待过滤水。

本发明的另一方面涉及一种水处理设备，该水处理设备包括：

-根据本发明的水过滤模块，该水过滤模块满足上述或以下所述特征中的一个或多个，

-管道，该管道将待过滤水供应到壳体中，优选地连接至粗滤器的上端，

-连接到上部渗透物收集室的过滤渗透物收集管道。

优选地，该设备还包括连接至下部过滤污泥收集室的过滤污泥排出排放管。

如果适用，当水过滤模块包括这样的通气喷嘴时，该设备还可以包括链接到水过滤模块的通气喷嘴的压缩空气分配系统。

该水处理设备可以进一步包括控制各种管道、排放管和回路的阀的PLC，所述PLC本身常规地附接到水过滤模块，并且本身常规地附接到任何其他构件或装置。

本发明的另一方面涉及一种水过滤元件，该水过滤元件被配置为可移除地组装在根据本发明的水过滤模块中。所述水过滤元件可满足以上参照根据本发明的水过滤模块所描述的特征中的一个或多个。特别地，水过滤元件包括多个纵向中空纤维，该多个纵向中空纤维被配置成能够将水从纤维的外部朝向内部过滤，纤维形成沿纵向轴线延伸并且具有上端部和相反的下端部的纤维束。

根据本发明，纤维的上端部包含在第一刚性包覆块中，该第一刚性包覆块在纤维的上端部中不封闭纤维，而纤维的下端部包含在第二刚性包覆块中，第二刚性包覆块在纤维的下端部中不封闭纤维。

被称为中心管的纵向中空管设置在纤维束中、在所述束的中心处，而至少在束的整个高度上延伸并且在第一包覆块和第二包覆块之一侧开放，

过滤元件还包括围绕第二包覆块流体密封地附接的帽，此帽被设置为在纤维的下端部处在该帽与第二包覆块之间提供与中空纤维和中心管液压连通的下部腔室。

优选地，纤维束的形状通过环绕纤维束的特别为柔性的格栅保持。

鉴于下面借助于图1至图8以本发明的简单说明性和非限制性示例的方式提供的以下实现方式的示例，本发明的特征和优点将变得更加清楚，其中：

-图1以相对于纵向平面的截面视图示出了根据本发明的特定实施方式的水过滤元件；

-图2示出了图1的水过滤元件的上端部的放大图；

-图3示出了图1的水过滤元件的下端部的放大图；

-图4示出了根据本发明的不同实施方式的水过滤元件的下端部相对于纵向平面的截面视图的放大图；

-图5示出了根据本发明的另一不同实施方式的水过滤元件的下端部相对于纵向平面的截面视图的放大图；

-图6示出了根据本发明的特定实施方式的水过滤模块相对于纵向平面的截面视图；

-图7示出了图6的水过滤模块的上部的放大图；

-图8示出了图6的水过滤模块的下部的放大图。

根据本发明的水过滤模块包括优选地全部以相同方式制成的多个水过滤元件。

水过滤元件

在图1中示出了根据本发明的水过滤元件10（以下称为“元件”）。

此元件10具有纵向的总体形状，在所述示例性实施方式中基本上为圆柱形。此元件包括纵向中空纤维102的束101，在此所述束也基本上为圆柱形。

在此通过非限制性示例描述的实施方式中，过滤中空纤维102各自的直径为几十毫米，长度约为1.5 m。其尺寸和材料特征是本领域技术人员已知的，并且脱离了本发明的范围。因此，在此不再进一步描述它们。

束101包括数千（典型地大约4,000）个中空纤维102，其多孔壁构成过滤膜。这样的束101可以例如具有5至7 cm的直径。

束101的形状通过例如由塑料材料制成的格栅110保持，该格栅环绕该束。所述格栅可以保持束的总体形状，同时允许纤维102在使用时在水流中自然移动。此格栅的厚度例如在0.5与3 mm之间，并且表面穿孔率在20%与80%之间。优选地，格栅有利地是柔性的。

在图1顶部的上端部处，中空纤维102在第一刚性树脂包覆块103（称为上部包覆块，例如是本身已知的双组分类型，例如高度大约5 cm）处开放。应理解，以这种方式，从纤维的外部穿过纤维102的壁到内部的水可以在纤维内部朝着其上端部循环，而在纤维的上端1021处离开纤维。

在图中底部的下端部处，中空纤维102也在树脂的第二刚性包覆块104（称为下部包覆块，例如是本身已知的双组分类型，例如高度大约5 cm）处开放。因此，在纤维102内部循环的水也可以在纤维的下端1022处离开纤维。

纤维束101的上端部紧密地装配在上部套筒105中，该上部套筒特别地围绕上部包覆块103设置。纤维束的下端部紧密地装配在下部套筒106中，该下部套筒特别地围绕下部包覆块104设置。这些套筒本身是常规的，下面更详细地描述了其中一个实施方式。

元件10还包括纵向中空管107（被称为中心管），该纵向中空管基本上设置在纤维束101的中心、与其同轴，并且至少在所述束101的整个长度上延伸。特别地，中心管107的上端1071从上部包覆块103处开放，并且下端1072在下部包覆块104处开放。

在图中所示的实施方式中，中心管107是基本圆柱形的。中心管具有例如大致1.2cm的直径。

元件10的下端部处被圆柱形帽108覆盖，该圆柱形帽流体密封地环绕附接于下部包覆块104。更具体地，帽108附接在下部套筒106上。该帽在其与下部包覆块104之间形成不漏水的下部腔室109，该下部腔室与纤维102的下端1022并且与中心管107的下端1072液压连通。此下部腔室109具有例如大致1 cm的高度。

帽108包括底壁1081和周壁1082，该底壁封闭元件10的下端，该周壁环绕套筒106的整个圆周。

如图2所示，上部套筒105在元件10的上端部中在上部包覆块103处紧密地装配在中空纤维102周围。上部套筒105达到与纤维102的上端1021相同的高度，并且沿着元件10延伸几十厘米。

从图2中可以看出，此上部套筒105的外轮廓（虽然主要是圆柱形的）从上到下包括：

-第一螺纹区域1051，例如延伸了0.5至1 cm，

-支承环1052，

-第二螺纹区域1053，例如延伸了大致2 cm的高度，

-平滑区域1054，该平滑区域包括旨在供两个O形圈（图中未展示）插入的凹槽1055，

-下部区域1056，该下部区域朝着底部基本上呈截头圆锥形地渐缩，以旨在适应格栅110的上边缘，此格栅110紧密地围绕元件10的中空纤维102并与之配合。优选地，此下部区域1056包括表面纹理（未展示），该表面纹理基本上与格栅110的形状互补，并且旨在使格栅110能够互锁和锁定在上部套筒105上。

如图3所示，下部套筒106在元件10的下端部中在下包覆块104处紧密装配在中空纤维102周围。下部套筒106达到与纤维的下端1022相同的高度，并且沿着元件10延伸几十厘米。

在图3所示的实施方式中，下部套筒106基本上为圆柱形，并且在其上部中包括截头圆锥形区域1061，该截头圆锥形区域的轮廓与上部套筒105的下部区域1056的轮廓基本上相同，并且还旨在使格栅110能够互锁和锁定在该下部套筒106上。

在图3所示的本发明的特定实施方式中，帽108包围下部套筒106的下部区域1062不可逆地附接（例如胶粘或焊接）。为此，所述下部区域1062是光滑的。

附接的紧密性由设置在帽108与下部套筒的下部区域1062之间的密封件（图中未示出）提供。

在图4中示出了根据本发明的元件10的下端部的变体。在所述变体中，帽108例如通过旋拧可逆地附接到下部套筒106。为此，帽108和下部套筒106设有配合的附接器件。帽108可以例如在其周壁1082中包括适于拧入互补螺纹区域中的螺纹区域1083，互补螺纹区域形成在下部套筒106的下部区域1062的外表面上，如图4所示。在帽108的周壁1082与下部套筒106的下部区域1062的外表面之间插入例如在图中数量为两个的O形圈1084，以便在所述下部处提供紧密性。

在图5中示出了根据本发明的元件10的更复杂的变体。在此变体中，元件10在其下端部中包括空气注入器111，该空气注入器围绕中心管107延伸，并且其功能是使得能够在清洁阶段期间将空气注入中空纤维102之间。

此空气注入器111具有中空圆柱体的形式，流体密封地穿过帽108的底壁1081，并且围绕中心管107的下部装配，以围绕该中心管延伸至下部包覆块104的上方、到达纤维束101的中间，如图5的1110所示。空气注入器111特别地通过旋拧而附接在帽108的底壁1081中，空气注入器的螺纹区域例如适于拧到形成在帽108的底壁1081中的互补攻丝区域中。

空气注入器111与帽108的底壁1081之间插入O形圈1185（例如在图中数量为两个），以便提供所述部件之间的附接紧密性。

空气注入器111的外周表面被刺穿出开口1111，以供在注入器中循环进入围绕中心管107地纤维102的束中的空气离开。

空气注入器111还被刺穿出内通道1112，当将空气注入器置于围绕中心管107的操作位置时，该内通道一方面与中心管107液压连通，另一方面与下部腔室109液压连通。如图5的1113所展示的，此通道1112使容纳在下部腔室109中的液体能够循环到中心管107内。

根据本发明的元件10可以如下制造。

将中空纤维102围绕中心管107组装成束，使得中心管至少在束101的整个高度上延伸。

将纤维102的上端部包覆在第一包覆块103中，该第一包覆块在纤维的上端部中既不封闭纤维102，也不封闭中心管107。优选地，纤维102的上端1021和中心管107的上端1071达到包覆块103的表面的高度。

将纤维102的下端部包覆在第二包覆块104中，该第二包覆块在纤维的下端部中既不封闭纤维102，也不封闭中心管107。优选地，纤维102的下端1022和中心管107的下端1072达到包覆块104的表面的高度。

将上部套筒105和下部套筒106放置在束101的相反两端处，并且将格栅110组装在所述套筒105、106上。

将帽108流体密封地附接在下部套筒106处，从而在下部套筒与第二包覆块104之间提供与中空纤维102和中心管107液压连通的下部腔室109。

如果适用，将空气注入器111旋拧到帽108的底壁1081中、围绕中心管107设置。

所述操作是容易且快速的。

水过滤模块

图6示出了根据本发明的示例性实施方式的过滤模块20。

将几十个过滤元件（可以仅是根据本发明的元件10，或是所述元件与常规过滤元件11的混合形式）结合到此过滤模块20中。

例如，可以将四十九个过滤元件以三个同心圆设置在过滤模块处，比率为在所述三个同心圆上布置十个、十六个和二十三个元件，留下用于注入待处理水的中央空间。清楚的是，所述过滤元件被布置成在彼此之间留下最小的未使用空间，以使得模块20的体积最小化。

从图6中可以看出，在此以示例的方式描述的过滤模块20包括壳体13，该壳体主要是圆柱形的，其下端由基座14终止，其上部由盖15终止。基座14和盖15各自基本上具有平坦的半椭圆形形状。

在此通过非限制性示例所描述的本示例中，模块20对于60 cm的直径具有大致2 m的高度。然而，清楚的是，根据结合到模块20中的过滤元件的数量，此直径可以任意增加到显著更高的值，该数量与每小时操作的待处理水量直接相关。在例如包括大致200个过滤元件的模块20的情况下，直径可以达到1.2 m。

在制造、焊接、粘合或其他适合于构成壳体13的材料的技术过程中，通过接头模制将基座14固定到壳体13。在海水处理的情况下壳体可以特别地由复合材料制成，或者在淡水处理模块的情况下由不锈钢或涂覆钢、或甚至由塑料材料制成。

此基座14包括中心开口141和侧向开口143，该中心开口旨在供通气喷嘴142穿过，该侧向开口旨在用于排出收集在形成于基座14中的下部洗涤污泥收集室144中的洗涤污泥。过滤污泥排出排放管1430可以在侧向开口143处连接到所述下部洗涤污泥收集室144。

过滤元件10例如通过以下部件在壳体13内保持在位：

- 模块的顶部处的定位板16，元件10悬挂在该定位板上，

- 基板17，元件10的空气注入器111（如果适用）连接到该基板。

基板17可以链接到通气喷嘴142，并且包括回路171，该回路用于将来自所述通气喷嘴142的空气分配到被结合到模块20中的元件10的各个空气注入器111。

基板17还包括一组通孔，这些通孔旨在使水能够自由穿过位于所述基板17上方的区域与位于所述基板下方的区域之间。

形成定位板16和基板17的材料以本领域技术人员已知的方式由以下待处理水的性质决定：淡水或海水。

盖15是可移除的。盖通过本身常规的附接装置附接在壳体13上，在此将不进行描述。

盖15包括中心开口151，该中心开口能让供应待过滤水的管道1510穿过。密封件在盖15与管道1510之间提供紧密性。

在盖15中形成了上部渗透物收集室154。

盖15还包括旨在用于回收过滤渗透物的侧向开口153。过滤渗透物收集管道1530可以在侧向开口153处连接到上部渗透物收集室154。

由于明显的原因，用于收集已净化水的管道1530的直径基本上等于供应待过滤水的管道1510的直径。在本示例中，所述直径为大致10 cm（对于几十m³/h的流量而言）。

与过滤模块20的纵向轴线同轴并且长度基本等于壳体13的长度的粗滤器18布置在供应待过滤水的管道1510的底部与基板17之间，粗滤器搁置在该基板上并且通过旋拧附接到其上。此粗滤器18的下端181被封闭，并且在其相反的上端182连接至供应待过滤水的管道1510。粗滤器18是本身已知的类型。根据待处理水的类型，粗滤器由（厚度几十到几百μm）塑料材料或不锈钢制成。

将理解，粗滤器18旨在将待净化水从过滤模块20中的顶部到底部朝向过滤元件10分配。

在本发明的图中未示出的替代型实施方式中，过滤模块20不包括供应粗滤器。例如，待过滤水通过连接在过滤模块下端的管道而引入过滤模块中。然后，过滤模块20的上端例如配备有用于清除容纳在过滤模块中的空气的管道。

元件10本身常规地通过上部套筒105附接到定位板16，从而易于拆卸，例如通过更换某些磨损元件来实现对模块的维护。

为了安装模块20，将已经具有基板17的壳体13固定到排放管1430的排出管线和通气喷嘴142。然后，将中心粗滤器18安装并旋拧到基板17上。然后将定位板16布置成搁置在壳体13的凸缘上。

然后将元件10插入模块20中。

每个元件10通过将上部套筒105旋拧到定位板16而附接。如果适用，将空气注入器111连接到基板17的空气分配回路171。

一旦元件10已经安装好，就安装盖15并进行附接。

然后将供应待处理水的管道1510和回收过滤渗透物的管道1530连接到盖15。

操作模式

将参照分别示出了模块20的上部和下部的视图的图7和图8来更详细地描述模块20的操作。

在正常操作（过滤）中，待处理水通过供应水的管道1510注入到过粗滤器18中，如图7中的21所示。然后待处理水被分布到在元件10周围并加压，如图7和图8中的22所示，并穿过元件10的中空纤维102的膜。

这样被净化的水部分地在中空纤维102内上升，并从其上部离开而进入上部过滤渗透物收集室154中，如图7中的23所示。

已净化水的另一部分在中空纤维102内部向下行进到下部腔室109，由于暴露于压力，从这里到达相关的中心管107、在中心管中上升，如图8中的24所示。到达中心管107的顶部后，已过滤水行进到上部过滤渗透物收集室154，如图7中的25所示。

然后，已净化水被过滤渗透物收集管道1530收集，如图7中的26所示。

所述过滤操作可以在低进水压力下进行，同时具有显著的过滤效率。

将模块20定期进行反洗，水经由中空纤维的内部注入，以便使在正常操作期间自然粘附在中空纤维处的过滤污泥脱离。然后，洗涤污泥落入下部收集室144中，并通过排放管1430排出，如图8中的27所示。

洗涤纤维102的另一方法包括通过空气注入器111从通气喷嘴142并在每个元件10的中空纤维束的中间注入加压空气，分别如图8中的28和29所示。因此产生的非常湍急的空气和水流摇晃纤维束101并引起其膨胀，并清洁中空纤维102的外壁。由于已经将空气注入到纤维束101的实际上中间，因此这种清洁更加有效。然后，空气通过粗滤器18在上部排出，如图7中的30所示。

用于洗涤粗滤器18的方法包括反洗，其中，首先将污泥引向模块20的底部。以这种方式，在开始反洗时，当颗粒的数量显著时，流不会回流穿过粗滤器18（这可能阻塞粗滤器）。

其次，在反洗纤维102结束时，反洗水变得越来越干净，然后沿相反的方向、因此向上、可选地通过在纤维束101的中心处添加空气注入来洗涤粗滤器18，这有助于提高洗涤效果。

纤维102被更好地洗涤，与包含在所述模块中的过滤元件不是根据本发明的相比，块20的随着时间的过滤效率被更好地维持。

Claims (13)

1.一种中空纤维水过滤模块（20），包括：

-具有纵向轴线的壳体（13），

-彼此独立的多个水过滤元件（10），所述多个水过滤元件可移除地组装在所述壳体（13）中而沿着所述纵向轴线延伸，所述水过滤元件（10）中的每个使得：

• 该水过滤元件包括多个纵向中空纤维（102），这些纵向中空纤维被配置成能够将水从这些纤维的外部朝向内部过滤，所述纤维（102）形成沿所述纵向轴线延伸并且具有上端部和相反的下端部的纤维束（101），

• 所述纤维（102）的上端部包含在第一刚性包覆块（103）中，所述第一刚性包覆块（103）在所述上端部中不封闭纤维（102），

-以及上部渗透物收集室（154），该上部渗透物收集室与所有水过滤元件（10）的中空纤维（102）液压连通，

所述水过滤模块（20）的特征在于，所述水过滤元件（10）中的每个为：

-所述纤维（102）的下端部包含在第二刚性包覆块（104）中，所述第二刚性包覆块（104）在所述下端部中不封闭纤维（102），

-被称为中心管的纵向中空管（107）布置在所述纤维束（101）中、在所述纤维束（101）的中心处，而至少在所述纤维束（101）的整个高度上延伸并且在所述第一刚性包覆块（103）和所述第二刚性包覆块（104）的两侧开放，

-所述水过滤元件（10）包括围绕该第二刚性包覆块（104）流体密封地附接的帽（108），所述帽（108）被布置为在该帽与所述第二刚性包覆块（104）之间提供与所述中空纤维（102）和所述中心管（107）液压连通的腔室（109），

并且特征在于，每个所述水过滤元件（10）的中心管（107）在这些纤维（102）的上部处与所述上部渗透物收集室（154）液压连通。

2.根据权利要求1所述的水过滤模块（20），其中，在所述水过滤元件（10）中的至少一个水过滤元件中，该帽（108）不可逆地附接在该第二刚性包覆块（104）周围。

3.根据权利要求1至2之一所述的水过滤模块（20），其中，在所述水过滤元件（10）中的至少一个水过滤元件中，该帽（108）可逆地附接在该第二刚性包覆块（104）周围。

4.根据权利要求1或2所述的水过滤模块（20），其中，在所述水过滤元件（10）中的至少一个水过滤元件中，该纤维束（101）的形状通过环绕该纤维束的格栅（110）保持。

5.根据权利要求1或2所述的水过滤模块（20），其中，所述水过滤元件（10）中的至少一个水过滤元件包括围绕该纤维束（101）在其上端部处紧密装配的上部套筒（105）和围绕所述纤维（101）在其下端部处紧密装配的下部套筒（106）。

6.根据权利要求1或2所述的水过滤模块（20），包括布置在所述壳体（13）中的上部板（16）。

7.根据权利要求6所述的水过滤模块（20），包括协作的组装器件，所述协作的组装器件分别由所述上部板（16）和所述水过滤元件（10）支撑，用于将所述水过滤元件（10）可移除地组装到所述上部板（16）。

8.根据权利要求1或2所述的水过滤模块（20），包括在该壳体（13）中的粗滤器（18），该粗滤器与所述纵向轴线同轴，具有的长度基本等于该壳体（13）的长度。

9.根据权利要求8所述的水过滤模块（20），其中该粗滤器（18）布置在该壳体（13）的中心处，所述水过滤元件（10）围绕所述粗滤器（18）布置。

10.根据权利要求1或2所述的水过滤模块（20），其中，所述水过滤元件（10）中的至少一个水过滤元件包括空气注入器（111），该空气注入器在这些纤维（102）的下端部处围绕所述中心管（107）延伸，并且超过所述第二刚性包覆块（104）、达到所述纤维束（101）的中间而开向所述纤维束（101）中。

11.根据权利要求10所述的水过滤模块（20），包括基板（17），该基板包括回路（171），该回路用于将空气从通气喷嘴（142）分配到所述空气注入器（111）。

12.一种用于制造根据权利要求1至11中任一项所述的水过滤模块（20）的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-制造多个所述水过滤元件（10），对于每个所述水过滤元件（10）包括以下步骤：

• 将中空纤维（102）围绕纵向中空中心管（107）组装成束，所述中心管（107）至少在所述纤维束（101）的整个高度上延伸，

• 将所述纤维（102）的上端部包覆在第一刚性包覆块（103）中，所述第一刚性包覆块在所述上端部处不封闭所述纤维（102）且不封闭所述中心管（107），并且将所述纤维（102）的下端部包覆在第二刚性包覆块（104）中，所述第二刚性包覆块在所述下端部处不封闭所述纤维（102）且不封闭所述中心管（107），

• 以及将帽（108）流体密封地附接在该第二刚性包覆块（104）周围，所述帽（108）被布置成在该帽与所述第二刚性包覆块（104）之间提供与所述中空纤维（102）和所述中心管（107）液压连通的腔室（109），

-以及将所述多个水过滤元件（10）可移除地组装在所述壳体（13）中，使得所述上部渗透物收集室（154）在这些纤维（102）的上部处与所有水过滤元件（10）的中空纤维（102）和中心管（107）液压连通。

13.一种水处理设备，其特征在于，包括：

-根据权利要求1至11中任一项所述的水过滤模块（20），

-管道（1510），该管道供应待过滤水，

-连接到该上部渗透物收集室（154）的过滤渗透物收集管道（1530），

-以及在适用情况下的压缩空气分配系统，该压缩空气分配系统链接到所述水过滤模块（20）的通气喷嘴（142）。

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