CN103958034B - 隔离阀 - Google Patents

Abstract

提供用于隔离过滤模块的系统和方法。系统和方法可以利用包括隔离阀的可移除的端帽。在某些系统和方法中，隔离阀可以被配置为选择性地允许通口和多个过滤模块中的一个过滤模块的滤液通路之间的流体连通。

Description

隔离阀

技术领域

本发明的方面和实施方案涉及膜过滤系统并且更具体地涉及这样系统的被用于把流体向和从膜元件连通的端帽和集管排列。

发明内容

本公开内容的一个或多个方面涉及针对膜过滤系统的实施方案。膜过滤系统可以包括含有多个中空纤维膜的第一过滤模块。所述多个中空纤维膜可以被灌封(potted)在上集管和下集管中并且在上集管和下集管之间延伸。过滤系统可以包括被界定在上集管中并且与所述多个中空纤维膜流体连通的第一滤液通路，以及可移除的端帽。可移除的端帽可以包括通口(port)和截止阀。截止阀可以包括被配置为选择性地允许通口和第一滤液通路之间的流体连通的密封部。

根据一个进一步的方面，膜过滤系统还可以包括含有具有分别的滤液通路的分别的上集管的多个过滤模块。在另一个方面中，膜过滤系统还可以包括与所述多个过滤模块的上集管中的滤液通路流体连通的滤液转移歧管。在至少一个方面中，截止阀可以被配置为在第一滤液通路提供所述多个过滤模块的上集管中的滤液通路之间的流体连通的同时把所述多个中空纤维膜与第一滤液通路隔离。

根据各种方面，截止阀还可以包括突出穿过可移除的端帽的杆。在一个进一步的方面中，截止阀可以被布置在与第一滤液通路流体连通的截止通路内。在又一个进一步的方面中，截止通路的内壁和阀的杆包括被配置为提供阀在截止通路中的位移并且选择性地允许通口和滤液通路之间的流体连通的互补的匹配结构。在某些方面中，截止阀可以被配置为允许密封部的手动定位。在至少一个方面中，截止通路可以包括察看窗口。

在某些方面中，膜过滤系统还可以包括与滤液通路和通口流体连通的滤液接收室。滤液接收室可以在通口和所述多个中空纤维膜之间进行流体连通。在一个进一步的方面中，膜过滤系统还可以包括滤液转移歧管和滤液转移通口。滤液转移通口可以被定位成在滤液转移歧管和滤液接收室之间进行流体连通。

本公开内容的一个或多个另外的方面涉及膜过滤系统，包括至少一个包括多个中空纤维膜的过滤模块，所述多个中空纤维膜被灌封在上集管和下集管中并且在上集管和下集管之间延伸。上集管可以包括第一密封表面和滤液通路。膜过滤系统还可以包括可移除的端帽，可移除的端帽包括被配置为与第一密封表面选择性地啮合的第二密封表面以选择性地。第二密封表面可以与第一密封表面选择性地啮合以允许所述多个中空纤维膜和滤液通路之间的流体连通。在一个进一步的方面中，膜过滤系统还可以包括共用的滤液歧管和滤液转移通口。滤液转移通口可以在滤液通路和共用的滤液歧管之间进行流体连通。

本公开内容的一个或多个另外的方面涉及针对用于更换膜过滤系统中的过滤滤芯的方法的实施方案。方法可以包括访问(accessing)包括多个过滤模块的膜过滤系统，其中每个过滤模块包括过滤滤芯、界定滤液通路的上集管以及与上集管流体连通的可移除的端帽。可移除的端帽可以包括与滤液通路流体连通的通口以及被配置为选择性地允许通口和滤液通路之间的流体连通的截止阀。方法还可以包括评估至少一个过滤模块的至少一个性质以获得结果。响应于评估的结果，方法还可以包括访问所述至少一个过滤模块。方法还可以包括啮合(engaging)至少一个过滤模块中的至少一个截止阀以中断所述至少一个过滤模块的通口和滤液通路之间的流体连通，同时保持所述多个过滤模块的上集管中的滤液通路之间的流体连通。

根据另一个方面，评估可以包括测量所述至少一个性质，比较测量到的值与目标值，并且基于测量到的值和目标值之间的比较识别所述至少一个过滤模块中的故障。在至少一个方面中，评估可以包括进行压力衰减测试。在某些方面中，压力衰减测试可以被控制系统自动地进行。

在某些方面中，啮合所述至少一个截止阀包括把所述至少一个截止阀的杆从可移除的端帽的上表面延伸以提供所述至少一个过滤模块离线的视觉指示。在其他的方面中，方法还可以包括松开(disengaging)所述至少一个截止阀以提供通口和滤液通路之间的流体连通。在至少一个方面中，啮合和松开所述至少一个截止阀包括旋转所述至少一个截止阀的杆。

附图说明

附图不意图是按比例绘制的。在图中，在各个图中图示的每个相同的或近似地相同的部件被同样的数字代表。为了清楚性的目的，不是每个部件都可能在每个图中被标记。在图中：

图1是根据本公开内容的一个或多个方面的一对膜过滤模块的横截面正视图的示意图；

图2是图1的一对膜模块的部分地分解的横截面正视图的示意图；

图3是图2的区A的部分地分解的横截面正视图的放大的示意图；

图4是图2的区B的横截面正视图的放大的示意图；

图5是根据本公开内容的一个或多个方面的具有在开放位置中的端帽的上集管外壳的放大的横截面正视图；

图6是图5的上集管外壳的放大的横截面正视图，其中端帽在关闭位置中；

图7是根据本公开内容的一个或多个方面的一对过滤模块的上部分的横截面正视图；以及

图8是图7的区A的横截面正视图的放大的示意图。

具体实施方式

本文描述的方法和系统可以参照膜过滤系统被描述。膜过滤系统可以包括含有将过滤滤芯束缚在分别的模块内的集管的多重的模块。过滤器滤芯可以被称为过滤或膜子模块并且这些术语在本文中被可互换地使用。过滤滤芯可以包括过滤子系统并且可以在某些实施方案中包括多个膜。所述多个膜可以包括可渗透中空纤维膜的长形的束。进料液体可以通过把进料液体从纤维膜的外侧传递至纤维膜的内侧或管腔侧并且把所得到的滤液从膜管腔撤回而被过滤。

中空纤维过滤模块可以包括环绕中空纤维膜的束的长形管状壳体。在管状壳体的一个端部处可以具有第一集管，第一集管具有穿过其的进料通路。进料通路可以与管状壳体的内部和纤维膜的外部流体连通。在壳体的另一个端部处可以具有第二集管，第二集管具有穿过其的滤液通路。滤液通路可以与纤维膜的管腔连通。

集管中的至少一个(其可以是下集管)可以设置有与壳体的内部和纤维膜的外部流体连通的气体传递通路。

一个或多个通路可以被在集管的偏移部分中形成。集管可以具有平面的端面。多个这样的模块可以在没有互相连接的歧管或管子的情况下被接合在一起以形成过滤器模块的排。过滤器模块的许多这样的排可以被互相连接以界定过滤器模块的堆积物(bank)。过滤器滤芯和堆积物的实例在例如国际专利申请PCT/AU87/00309(相应于美国专利第4,876,012号和第4,871,012号)和PCT/AU90/00470(相应于美国专利第5,194,149号)中示出。这些申请和专利为了所有目的以其整体通过引用并入本文。

过滤系统经常包括被歧管流体地连接于彼此的多个过滤模块。用于把流体向和从集管连通的歧管可以被排列在集管上方和/或下方。

过滤系统通常包括多个过滤模块，并且模块经常被排列在形成大的阵列的堆积物中。这些类型的系统中的过滤器滤芯可以具有有限的寿命并且可以因此在系统的操作寿命期间以有规律的间隔被移除以用于清洁或更换。具有上和下安装部的过滤模块组件经常要求竖直地位移上和下安装部中的至少一个并且然后把过滤模块和/或滤芯从安装部之间横向地移除以移除/更换单一的滤芯或以其他方式保养过滤模块。歧管的位置可以要求过滤模块和/或滤芯被横向地移除以围绕被竖直地定位的歧管操纵。为了横向地移除模块和/或滤芯，可以要求堆积物中的相邻的模块被移除，以允许向更远地位于堆积物内的模块的到达。评估单一的模块，特别是较深地位于膜模块的多行阵列内的一个，可以导致整个的系统或系统的部分离线而持续非期望地很长的时间时期。这在其中待被评估、更换或保养的滤芯较深地位于模块的堆积物内的情况中是特别地真实的。

过滤器滤芯中的膜可以期望地经受有规律的测试、评估、诊断、清洁和/或更换。例如，当过滤模块内的膜故障时，可以是期望的是把模块与系统的其余部分隔离以防止从过滤系统生产的滤液被进料液体污染。因此是期望的是，提供简单的当膜的故障发生时隔离模块的手段。此外，是期望的是，提供是在不会过度中断过滤系统的操作的情况下容易地可保养的隔离布置。本文描述的方法和系统的某些方面和实施方案有利地提供简化分别的过滤滤芯的从过滤模块的堆积物的除去的歧管排列。

如本文所使用的，术语“评估”可以是指许多与保持过滤模块的适当运转状态有关的动作中的一个或多个，例如保养、监视、测试、分析、测量、清洁和诊断。评估可以包括更换过滤滤芯。例如，评估可以是指分析或检查过滤模块或滤芯的一个或多个性质，例如进行压力衰减测试。一个压力测量值或一系列的压力测量值可以被获得并且测量到的值可以被与一个或多个目标值比较。如果测量到的值不能够满足目标值，那么过滤滤芯可以被更换滤芯代替。

过滤模块和/或滤芯的评估可以使用许多不同的方法中的任何一个被进行，包括使用控制系统或通过一个或多个操作者手动地进行一个或多个步骤。例如，过滤模块可以配备有一个或多个传感器。传感器可以被配置为检测或测量过滤模块的至少一个操作参数，非限制性的实例包括滤液纯度、流量和跨膜压力。控制系统可以被配置为把测量到的值与一个目标值或值的范围比较。如果测量到的值不能够满足该一个或多个目标值，那么控制系统可以自动地啮合截止阀以中止滤液经过模块或滤芯的流动。在该替代形式中，操作参数可以使用被一个或多个操作者进行的手动的方法被测量或检测。截止阀可以然后被手动地啮合。

本文描述的方法和系统的一个或多个方面涉及改进的过滤模块组件。改进的过滤模块组件可以有利地在过滤系统中使用。本文公开的过滤模块组件的方面和实施方案可以期望地减少为了保养过滤系统的过滤模块所需要的停机时间。本文公开的过滤模块组件的方面和实施方案也可以使过滤系统的过滤模块能够与改进的端帽排列共同使用。

根据一个或多个方面，膜过滤系统可以包括含有多个中空纤维膜的第一过滤模块。中空纤维膜可以被灌封在上集管和下集管中并且在上集管和下集管之间延伸。过滤系统还可以包括被界定在上集管中并且与所述多个中空纤维膜流体连通的第一滤液通路。在某些实施方案中，第一滤液通路可以与中空纤维膜的管腔或内部侧流体连通。过滤系统还可以包括可移除的端帽。如本文所使用的，“可移除的端帽”是可以在不导致对可移除的端帽或其被包括在其中的膜模块的任何其他部分损伤的情况下从膜模块可逆地移除的端帽。已经被从过滤模块移除的可移除的端帽可以被更换在模块中并且模块可以以没有被可移除的端帽的移除和更换导致的性能的损失而操作。在某些实施方案中，可移除的端帽可以包括通口和截止阀。在至少一个实施方案中，截止阀可以包括被配置为选择性地允许通口和第一滤液通路之间的流体连通的密封部。

在某些实施方案中，过滤系统还可以包括多个过滤模块。所述多个过滤模块可以包括具有分别的滤液通路的分别的上集管。过滤系统还可以包括与滤液通路流体连通的滤液转移歧管。在某些实施方案中，具有第一滤液通路的第一过滤模块的截止阀被配置为在第一滤液通路提供所述多个过滤模块的上集管中的滤液通路之间的流体连通的同时把第一过滤模块中的所述多个中空纤维膜与第一滤液通路隔离。在至少一个实施方案中，截止阀被配置为允许被耦合于截止阀的密封部的手动定位。

根据某些实施方案，过滤系统还可以包括截止通路。截止通路可以包括察看窗口。察看窗口可以允许使用者在压力衰减测试的过程期间视觉地检查气泡的存在。

在各种实施方案中，截止阀还可以包括突出穿过可移除的端帽的杆。截止阀可以被布置在截止通路内。在某些实施方案中，可移除的端帽中的通口可以与第一滤液通路流体连通。截止通路的内壁和阀的杆可以包括互补的匹配结构。互补的匹配结构可以被配置为提供阀截止通路中的位移并且选择性地允许通口和滤液通路之间的流体连通。如本文所使用的，术语“互补的匹配结构”指代具有被配置为接收第二表面的结构的结构的第一表面。互补的匹配结构可以是任何适合于执行选择性地允许流体连通的功能的目的的结构。例如，在某些实施方案中，互补的匹配结构可以包括螺旋和螺纹排列。匹配的结构的其他的非限制性的实例可以包括塞子和孔、带键的或卡销排列。

根据一个实施方案，过滤系统还包括滤液接收室。滤液接收室可以与滤液通路和通口流体连通。滤液接收室可以在通口和多个中空纤维膜之间进行流体连通。根据另一个实施方案，过滤系统还可以包括滤液转移歧管和滤液转移通口。滤液转移通口可以被定位成在滤液转移歧管和滤液接收室之间进行流体连通。

根据一个或多个方面，膜过滤系统可以包括至少一个过滤模块。过滤模块可以包括多个中空纤维膜。中空纤维膜可以被灌封在上集管和下集管中并且在上集管和下集管之间延伸。在某些方面中，上集管可以包括第一密封表面和滤液通路。滤液通路可以与多个中空纤维膜流体连通。在至少一个方面中，膜过滤系统还可以包括可移除的端帽。可移除的端帽可以包括被配置为选择性地与第一密封表面啮合以选择性地允许多个中空纤维膜和滤液通路之间的流体连通的第二密封表面。第一密封表面和第二密封表面可以是任何适合于执行选择性的流体连通的目的的表面。例如，第一密封表面可以是可移除的端帽的基部部分的底部表面并且第二密封表面可以是灌封头部的上表面。在某些方面中，当第一密封表面和第二密封表面被与彼此啮合时，滤液通路和中空纤维膜的管腔之间的流体连通可以被中断。在某些实施方案中，过滤系统还可以包括共用的滤液歧管。在其他的实施方案中，过滤系统还可以包括滤液转移通口。在某些例子中，滤液转移通口可以在滤液通路和共用的滤液歧管之间进行流体连通。

本文描述的系统和方法可以提供一种用于更换膜过滤系统中的过滤滤芯的方法。方法可以包括访问包括多个过滤模块的膜过滤系统。每个过滤模块可以包括过滤滤芯、界定滤液通路的上集管以及可移除的端帽。可移除的端帽可以与上集管流体连通。可移除的端帽可以包括与滤液通路流体连通的通口。可移除的端帽还可以包括被配置为选择性地允许通口和滤液通路之间的流体连通的截止阀。

方法还可以包括评估至少一个过滤模块的至少一个性质以获得结果。评估可以如上文讨论和特征化地被进行。例如，评估可以包括在过滤模块上进行压力衰减测试。响应于评估的结果，方法还可以包括访问所述至少一个模块。例如，如果过滤模块未通过压力衰减测试，那么模块可以然后被访问。如本文所使用的，术语“访问”是指控制过滤模块的一个或多个特征。例如，访问可以被控制系统进行。控制系统可以被配置为把一个或多个信号发送至控制一个或多个特征的过滤模块例如截止阀。在另一个实施例中，访问可以被使用者例如操作者进行。操作者可以手动地控制过滤模块的一个或多个特征，例如截止阀。方法还可以包括啮合至少一个过滤模块中的至少一个截止阀以中断通口和至少一个过滤模块的滤液通路之间的流体连通。当截止阀被以这种方式啮合时，多个过滤模块的上集管中的滤液通路之间的流体连通可以被保持。例如，当过滤模块的堆积物中的一个或多个过滤模块未通过压力衰减测试时，用于使过滤模块失效的截止阀可以被啮合。这把失效的过滤模块的膜从与非失效模块相关联的滤液通路隔离并且防止污染进料的损害源进入滤液通路。非失效过滤模块的滤液通路之间的流体连通可以通过失效过滤模块的滤液通路被保持，甚至当用于失效过滤模块的截止阀被啮合时。

在至少一个方面中，评估包括测量至少一个性质，比较测量到的值与目标值，并且基于测量到的值和目标值之间的比较作出关于至少一个过滤模块中的故障的存在或不存在的确定。在某些方面中，评估可以包括进行压力测试或压力衰减测试。例如，被测量的所述至少一个性质可以是与中空纤维膜相关联的跨膜压力。当一个或多个膜破裂时，与跨膜压力相关联的测量值可以产生不能够依从一个或多个目标值的值。过滤模块可以响应于故障的存在的确定，例如通过啮合截止阀，被脱机。在某些方面中，压力衰减测试可以被控制系统自动地进行。例如，被定位在过滤模块中的传感器可以提供跨膜压力测量。传感器可以与控制系统通信。如果与特定的模块相关联的跨膜测量值指示故障，那么控制系统可以向与该模块相关联的截止阀发送信号以关闭。

根据另一个方面，啮合截止阀包括把截止阀的杆从过滤模块的可移除的端帽的上表面延伸。突出的杆可以提供过滤模块离线的视觉指示。在某些方面中，方法还可以包括松开截止阀以提供过滤模块的可移除的端帽中的通口和模块中的滤液通路之间的流体连通。在至少一个方面中，啮合和松开截止阀可以包括旋转截止阀的杆。

本文描述的实施方案参照中空纤维膜被描述，但是应当理解，方法和系统不一定被限于其并且可以被应用于结合有其他的类型的过滤器膜的系统，例如以螺旋缠绕、席子或片材形式的多孔的或可渗透的膜。

本文描述的某些方面和实施方案可以涉及包括一个或多个过滤器膜滤芯或子模块组件的过滤器模块组件。过滤器膜滤芯可以具有被附接于任一个端部的对称的灌封头部。应当注意，具有不相似的灌封头部的过滤器膜滤芯或子模块也被设想。

本文描述的各种方面和实施方案可以涉及利用被构建以把以例如进料、滤液和气体的形式的流体运输至其他的集管，例如毗邻的相似的集管，并且运输入和出它们被连接于的过滤器模块、滤芯或子模块组件的集管的过滤器模块组件。

本公开内容的方面提供被配置为用膜过滤模块的集管密封的可移除的端帽。可移除的端帽可以简单地被称为端帽。端帽可以包括与端帽的相对的侧部中的一个流体连通并且与端帽的与过滤器膜滤芯流体连通的面部流体连通的流体转移通路。流体转移通路可以被阀选择性地打开和关闭。在某些方面中，从膜过滤模块向流体转移通路的入口可以被阀密封地打开或关闭。在其他的方面中，从流体转移通路向与流体转移通路流体连通的滤液歧管的出口可以被阀密封地打开或关闭。

根据某些实施方案，可移除的端帽可以具有有利地控制流体流动的特征。在某些实施方案中，阀可以操作以把过滤模块从过滤系统断开连接，而不干涉系统中的其他的模块。在某些方面中，阀可以被定位在端帽内并且是从端帽的外部可操作的。在各种方面中，端帽的面部可以是端帽的基部部分。在某些方面中，流体通路的出口可以被设置在端帽的基部部分中。在各种方面中，阀的状态可以通过集管的外部的视觉检查被确定。

在至少一个方面中，端帽可以是在集管内在第一位置和第二位置之间可运动的。在第一位置中，端帽可以界定在集管内的与膜过滤模块和滤液出口流体连通的流体转移通路。流体转移通路可以当端帽被运动至第二位置时被封闭。

在各种方面中，流体转移通路可以与膜过滤模块的灌封头部的滤液排放面部流体连通。当端帽在第二位置中时，其可以使用滤液排放面部密封以封闭流体转移通路。在某些方面中，端帽可以被定位为毗邻于滤液排放面部以形成该密封部。

本发明的方面和实施方案涉及具有在过滤模块的堆积物中被连接在一起的多重的过滤模块的膜过滤系统。流体控制模块，可选择地在本文中被称为歧管，可以把进料的源和曝气气体的源流体地连通于堆积物中的过滤模块中的一个或多个的集管。流体控制模块和过滤模块集管中的至少一个可以包括集成的进料、滤液和气体导管。流体控制模块可以被配置为在气体向被包括在流体控制模块的主体内的进料导管中引入时自动地把气体传送至过滤模块集管。

可以被与本文描述的方法和系统共同使用的流体控制歧管的类型的实例在共同所有的澳大利亚专利申请第2010902334号中描述，其的主题内容以其整体并入本文。

根据本文公开的各种方面和实施方案的过滤器模块组件在图1中通常以10被图示。在图中，组件10具有被分别安装在共用的上歧管和下歧管13和14中的过滤器模块11和12。每个过滤器模块11和12可以包括包封分别的子模块或滤芯16的管状的外壳体15。壳体15可以在下插座31和上集管外壳30之间延伸。下插座31可以被安装于下集管32。下集管32可以包括头部件49。头部件49可以被连接于选择性地把进料液体和空气提供至下集管32的流体控制歧管54。

滤芯16可以包括被灌封在相对的下灌封头部和上灌封头部17和18中并且在相对的下灌封头部和上灌封头部17和18之间竖直地延伸的多个中空纤维膜(未示出)。灌封头部17和18可以由树脂的灌封材料形成并且可以是在构型上大体上圆柱形的。应当注意，灌封头部的形状和大小不是严格苛求的并且多种构型可以被使用，包括正方形的、矩形的、三角形的或椭圆形的形状。灌封头部可以设置有用于把气体和液体流动入滤芯16中的贯通开口或孔26。

中空纤维膜可以形成过滤器滤芯的工作部分。每个纤维膜可以具有约0.2微米的平均孔径大小、约600微米的壁厚度以及约200微米的管腔直径。纤维膜可以被排列在束中。在束中可以具有约14,000个中空纤维，但是这个数量，以及分别的纤维尺寸和特性，不是严格苛求的并且可以根据操作要求被变化。

每个灌封头部17、18可以被铸造在分别的灌封套筒19、20中并且在其的外侧部被分别的灌封套筒19、20周边地围绕，分别的灌封套筒19、20在朝向分别的相对的灌封头部17、18的纤维方向纵向地延伸。每个灌封套筒19、20可以延伸超出灌封头部17、18与从灌封头部17、18朝向分别的相对的灌封头部17、18纵向地延伸的纤维之间的界面以形成流体连通区21。

每个灌封套筒19、20可以具有被在其中形成并且位于流体连通区21中的多个开口22。在该实施方案中，被从彼此周向地和纵向地间隔的开口22的阵列可以被提供。每个开口23可以以周向地延伸的凹槽的形式。将意识到，开口23的数量、大小和形状不是严格苛求的。开口22优选地被定位为邻近每个灌封头部17、18的远端端部24、25。

如在图4中示出的，纤维膜的上端部(未示出)可以被内嵌在上灌封头部17中。灌封头部17可以包括，例如，被铸造入上灌封套筒20中的树脂材料的塞子，例如聚氨酯塞子。围绕灌封套筒20的上端部的周边可以具有用于分别地接收O形环77和78的一对沟槽75和76。上灌封套筒20的下端部79可以被配置为接收包封纤维膜(未示出)的圆柱形的屏蔽物80。

圆柱形的屏蔽物80可以在上灌封套筒20的下端部79和下灌封套筒19的上端部之间延伸。屏蔽物80可以沿着灌封套筒的外壁纵向地延伸至被周向肋部80'与流体连通区21间隔开的位置。在一个实施方案中，屏蔽物80可以是薄壁的实体管子，但是将意识到，屏蔽物的其他的形式可以被使用。屏蔽物可以起作用以在子模块的操纵期间保护膜并且此外辅助把流体流束缚在膜束内。实体管子屏蔽物的平滑的表面也可以减少在使用期间的膜的磨蚀的潜在可能。

上灌封套筒20可以在其上端部装配在环形接头81内。灌封套筒20可以借助于位于可以被设置在上灌封套筒20和环形接头81的分别的外部壁和内部壁上的配合的沟槽83、84中的簧环82被啮合和保持在环形接头81内。上灌封套筒20可以被上灌封套筒20上的向外地延伸的肋部86支撑在上外壳30上的径向地延伸的肩部85上。锁定突出部85'可以被在上灌封套筒20的外部壁上形成，被间隔在可以容纳簧环82的沟槽83、84下方。锁定突出部85'可以与被在肩部85中形成的凹槽(未示出)啮合以防止上灌封套筒20和上外壳30之间的相对旋转。

上灌封套筒20和环形接头81可以被上集管外壳30围绕并且被安装在上集管外壳30内。上集管外壳30可以被称为上外壳或简单地被称为外壳。上集管外壳30可以是开放端部的并且被控制尺寸以紧密地接收上灌封套筒20和环形接头81。

上集管外壳30可以由上部件和下部件87、88形成。上部件87的下端部89可以设置有周边凸缘90。周边凸缘90的下面部91可以设置有环形沟槽92。下部件88的上端部93可以设置有可以被定位为毗邻于上部件87的周边凸缘90的周边凸缘94。下部件88的周边凸缘94的上面部95可以设置有环形肋部96。环形肋部96可以被控制大小以当上部件和下部件87、88的凸缘90、94被定位为毗邻于彼此时匹配并且装配在环形沟槽92内。燕尾形密封部可以被设置在凸缘90和94之间。凸缘90、94可以通过可以装配在上部件和下部件87、88的凸缘90、94的周边上并且与上部件和下部件87、88的凸缘90、94的周边啮合的外部C形截面夹子97保持为毗邻于彼此。夹子97可以是被偏置以把凸缘90、94束缚在邻接位置中的弹性的自致动的装置。凸缘90、94可以通过手动地或使用工具扩展和移除夹子97而被脱离啮合。

在使用中，环形接头81可以被抵住集管外壳30的上部件87密封。围绕环形接头81的周边可以具有支撑O形环102和103的一对环形沟槽100和101。O形环102、103可以倚靠上部件87的内壁以提供密封啮合。

在其下端部89的周边凸缘90和环形沟槽100、101之间，上集管外壳30的上部件87可以设置有放大直径的部分以形成环形的流体转移通路104。流体转移通路104可以被定位在上灌封套筒20的外壁和上集管外壳30的上部件87的内壁之间。流体转移通口105可以位于上部件87的侧壁中毗邻于环形的流体转移通路104并且从环形的流体转移通路104延伸。流体转移通口105可以设置有在其的自由端部107处的管状的连接凸缘106。围绕管状的连接凸缘106的周边可以具有支撑O形环110和111的一对环形沟槽108和109。

在使用中，当上灌封套筒20被安装在上集管外壳30内时，灌封套筒20可以被定位为使得流体连通区21的开口22与环形的流体转移通路104流体连通。

锁定突出部85'可以防止上灌封套筒20和上集管外壳30之间的相对旋转。相对旋转的防止可以是期望的以允许开口22的地点被与流体转移通口105间隔并且因此防止对在流体流出的区中的膜的损伤。

上灌封套筒20和其的被附接的环形接头81可以通过可移除的端帽120保持在上集管外壳30内的安装地点处。端帽120可以包括基部部分121、减少直径的中部部分122和上部分123。端帽120还可以包括从上部分123延伸至基部部分121的下侧部125的中央定位的截止通路124。减少直径的中部部分122可以形成滤液排放通路126，滤液排放通路126包括内部凹形壁127和在滤液排放通路126的上壁和下壁129、130之间的多个径向地延伸的加强肋部128。滤液排放通路126也可以被称为滤液通路126。

端帽120的基部部分121可以包括中央凸台部分131，截止通路124在其的下端部132打开而通过中央凸台部分131。基部部分121可以包括周向的向下地延伸的肋部133，周向的向下地延伸的肋部133在使用中抵靠环形接头81的被与上灌封头部的上表面136间隔的上周边边缘134，以界定在上灌封头部17的上表面136和端帽120之间的滤液接收室135。环形接头81的上周边边缘134可以设置有向内地延伸的周向的提升肩部139。被灌封在上灌封头部17中的纤维膜的开放端部可以通到滤液接收室135中以提供纤维膜的管腔和滤液接收室135之间的流体连通。

基部部分121的毗邻于向下地延伸的肋部133的外壁可以设置有支撑O形环138的周边沟槽137。这种排列可以提供端帽120和上集管外壳30之间的密封。

端帽120的上部分123可以包括底面140，底面140具有截止通路124在其上端部142打开而通过的中央定位的凸台部分141。周边阶梯状壁143可以从上部分123的底面140向上地延伸以界定向上地打开的凹陷部144。阶梯状壁143的上部分145的外周边表面可以设置有螺纹146，螺纹146在使用中与被设置在集管外壳30的内壁表面的上部分上的匹配的螺纹147螺纹地啮合。

端帽120的上部分123的外壁(被定位为毗邻于阶梯并且在螺纹146下方)可以设置有支撑O形环149的周边沟槽148。这种排列与O形环138共同地可以起作用以形成对于滤液排放通路126的液密密封。

截止通路124可以提供从集管外壳30的外部至滤液排放通路126的内部的到达并且容纳截止阀150。截止阀150也可以被简单地称为阀150。截止阀150的顶部部分151可以包括用于接收调整工具例如螺丝刀或扳手以及用于阀的手动激活的洞(未示出)。根据某些实施方案，截止阀150可以被手动地激活。根据其他的实施方案，截止阀150可以被控制系统远程地激活。例如，控制系统可以远程地控制可以操作截止阀150的伺服电动机。毗邻于截止阀150的中央部分的可以是提供截止阀150和截止通路124的内部壁之间的液密密封的密封部152。

端帽120中的通口154可以流体地连接滤液收集室135和滤液通路126。在截止阀150的下端部处可以具有密封部153。当截止阀150被向上地运动时，密封部153可以关闭向滤液排放通路126的通口154以防止滤液从子模块16至集管155的流动。通口154的关闭不干扰滤液的经过滤液通路126的向和从毗邻集管的流动。截止阀150可以被构建为使得其可以在不拆卸过滤器的任何部件零件的情况下被容易地操作。截止阀150可以有利地允许包括多个模块的过滤系统的单一膜模块被脱机，而不要求其他的周围的模块在相同的时间被脱机。

截止阀150可以包括当被激活时从端帽120的上部分突出的杆156。杆的突出可以是在某个距离处容易地可确定的。在某些实施方案中，突出的杆可以指示截止阀150在关闭位置中并且因此指示分别的子模块被断开连接或离线。

在某些实施方案中，截止通路124的内壁和杆156可以包括被配置为选择性地允许通口154和滤液通路124之间的流体连通的互补的匹配结构。例如，根据某些实施方案，截止阀150可以通过旋转阀150的与截止通路124的内壁螺纹啮合的杆156被从开放位置运动至关闭位置。把杆156在通路124中在第一方向旋转可以导致密封部153的向上轴向运动并且关闭通口154。同样地，把杆156在第二方向旋转可以导致密封部153的向下轴向运动并且打开通口154。

在某些实施方案中，截止通路124可以具有察看窗口或由透明材料形成，使得空气气泡可以在压力测试或压力衰减测试期间被操作者观察到。空气压力衰减测试可以包括加压中空纤维膜模块的一个侧部，并且然后观看在一个时间时期(其可以是几分钟)内的空气压力衰减。如果模块中的膜纤维是完整的，那么相应于压力衰减的压力随时间推移的改变可以是低的或不改变的。如果模块中的一个或多个膜纤维被破裂，那么压力可以以高的或高度不稳定的速率衰减。在某些例子中，过滤系统中的中空纤维膜经受自动的空气压力测试。程序可以一次在模块的整个的机架上被进行，并且在某些情况下，能够找到模块的整个阵列中的一个破裂的纤维。空气压力衰减测试可以也被手动地进行。测试可以被有规律地或不定时地进行。

集管外壳30的上部件87可以设置有位于上部件87的侧壁中毗邻于滤液排放通路并且从滤液排放通路延伸的滤液转移通口160。滤液转移通口160可以设置有在其的自由端部162处的径向地突出的管状的连接凸缘161。围绕管状的连接凸缘161的周边可以具有支撑O形环165和166的一对环形沟槽163和164。

滤液转移通口160的连接凸缘161可以装配在共用的滤液转移歧管168内并且提供与被设置在共用的滤液转移歧管168上的连接凸缘167的密封。共用的滤液转移歧管168可以位于每个模块11、12的上集管155之间。

相似地，流体转移通口105的径向地突出的连接凸缘106可以装配在位于每个模块11、12的上集管155之间的共用的流体转移歧管170内并且提供与被设置在共用的流体转移歧管170上的连接凸缘169的密封。O形环110、111可以提供与流体转移歧管170的配合的连接凸缘169的密封啮合。

如在图1和2中最好地示出的，流体转移歧管170和滤液转移歧管168可以每个设置有法向于模块11、12的纵向轴线延伸的分别的大体上圆形横截面的通路171、172。滤液转移歧管168可以被安装于流体转移歧管170并且被定位在流体转移歧管170上方。歧管168、170可以被安装在每个模块对11、12的上集管外壳30之间，从而不妨碍每个集管外壳30的分别的端帽120的移除。

图5和6图示了根据本文描述的各种方面和实施方案的端帽和集管外壳排列的另外的实施方案。在图中，端帽和集管外壳被配置为提供可选择的用于隔离滤液收集室的方法和结构。在某些实施方案中，隔离滤液收集室可以当故障在有关的过滤模块中被检测到时发生。

在该实施方案中，截止阀150和端帽的内部滤液通路可以不再被需要。

端帽120可以包括由阶梯状壁143形成的上部分123和减少直径的基部部分121。阶梯状壁143可以界定在端帽120中的向上地打开的向下地延伸的凹陷部144。阶梯状壁143的上部分145可以设置有与上集管外壳30的内部壁上的配合的螺纹147啮合的周边的周向地延伸的螺纹146。基部部分121可以包括在使用中可以倚靠环形接头81的上周边边缘134的周向的向下地延伸的肋部133。

在使用中，端帽120可以在集管外壳30内被向下旋拧至在其处基部部分121被与上灌封头部17的上表面136竖直地间隔的位置以形成滤液接收室135。滤液接收室135可以与滤液转移通口160直接流体连通。

当过滤模块中的故障被检测到时，可以是期望的是隔离模块。如在图6中图示的，端帽120可以被在集管外壳30内进一步向下旋拧，直到肋部133倚靠上灌封套筒20的上周边边缘180。这可以起作用以把上灌封头部17的上表面136从滤液转移通口160密封并且防止滤液的向滤液转移通口160的流动。肋部133可以由密封材料形成以产生液密密封，或沟槽可以被在肋部中形成以容纳密封O形环(未示出)。

图7和8图示了根据本文描述的各种方面和实施方案的端帽120和集管外壳排列的另外的实施方案。在图中，端帽和集管外壳可以被配置为提供可选择的用于例如当故障在有关的过滤模块中被检测到时隔离滤液接收室135的方法和结构。

在该实施方案中，端帽120可以被不同于上文描述的实施方案地配置。被从阶梯状壁143向内径向地间隔的另外的阶梯状壁173可以从端帽120的上部分123的底面140向上地延伸以界定向上地打开的凹陷部174。端帽120的上部分可以设置有位于毗邻于阶梯状壁173的阶梯部分175的径向地延伸的截止通路124。截止通路124可以从凹陷部174延伸至滤液通路126。

截止通路124可以提供从集管外壳30的外部至滤液排放通路126的内部的到达并且容纳截止阀150。截止阀150的内部分151可以包括用于接收调整工具例如螺丝刀或扳手以及用于阀150的手动激活的洞(未示出)。毗邻于截止阀150的中央部分的可以是提供截止阀150和截止通路124之间的液密密封的密封部152。

密封部153可以在截止阀150的外端部处。当截止阀150被向外地运动时，密封部153可以起作用以把通口176从滤液排放通路126和滤液转移通口160关闭并且防止滤液的从滤芯16至集管155的流动。然而，将注意，通口176的关闭可以不干扰滤液的经过滤液通路126的向和从毗邻集管的流动。截止阀150可以被设计为使得其可以在不拆卸过滤器的部件零件的情况下被容易地操作。

截止阀150可以通过旋转阀150的与截止通路124的内壁螺纹啮合的杆156以导致相对于截止通路124的向外的轴向运动，而被从开放位置运动至关闭位置。然后，通口176可以使用被定位在杆156的端部上的密封部153被封闭。截止阀150可以通过把杆156在相反的方向旋转被打开。

过滤模块的操作现在将参照图1至5被大体上描述。

如在共同所有的澳大利亚专利申请第2010902334号中描述的(其为了所有目的以其整体通过引用并入本文)，在正常的进料供应模式期间以及在过滤期间，下集管32的进料通路60可以被进料液体填充。进料可以流动经过进料通路60进入流体连接通路50中并且从下集管32的流体转移通口45出来。进料液体可以然后沿着环形的流体转移通路9，经过流体连通区21，下灌封套筒19中的开口22，并且围绕每个模块11和12的膜流动入下插座31中。

该实施方案的过滤系统可以在死端过滤模式或补水与排水过滤模式(feed andbleed filtration mode)中操作。

在死端过滤模式中，进料液体可以被在外壳体15内加压以产生跨越膜的壁的跨膜压力差。这可以导致滤液在膜管腔内产生。在该实施方案中，膜可以不通向下灌封头部18。因此，滤液可以在膜管腔内向上流动并且被排放入滤液接收室135中。滤液可以然后流动经过通口154、滤液排放通路126、滤液转移通口160，并且进入滤液转移歧管168中。

在补水与排水过滤模式中，进入每个模块的基部的进料液体的一部分(例如进料液体的10％至75％)可以沿着膜并且在实体的屏蔽物和外壳体15内向上流动并且经过上灌封套筒20中的开口22向外传递入环形的流体转移通路104中。进料液体可以然后经过流体转移通口105流动出来并且流动入流体转移歧管170的通路172中。

在该实施方案中膜可以不通向下灌封头部18，所以滤液可以在膜管腔内向上流动并且被排放入滤液接收室135中。滤液可以然后流动经过通口154、滤液排放通路126、滤液转移通口160，并且进入滤液转移歧管168中。

如在共同所有的澳大利亚专利申请第2010902334号中描述的，当空气或气体冲刷被期望时，进料通路60内的液体可以通过气体向进料通路60中的引入被向下地位移。气体可以被经过通路26向上地供入下灌封头部18中并且然后围绕膜。

气体可以然后进入每个模块11、12的基部并且作为气泡沿着膜并且在实体的屏蔽物80内向上流动以清洁膜的表面。气体可以然后经过上灌封套筒20中的开口22传递出来进入环形的流体转移通路104中。气体可以然后经过流体转移通口105排出并且进入流体转移歧管170的通路171中。

在气体曝气或冲刷之后的回洗或排空期间，液体可以通过把液体在与进料供应模式逆向的方向从模块流动而被从模块除去。

本文描述的方法和系统在它们的应用中不限于在之前的描述或图中的图示中提出的部件的构造和排列的细节。本文描述的方法和系统能够具有其他的实施方案并且能够被实践或能够被以各种方式进行。此外，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的并且不应当被认为是限制性的。“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”、“以……为特征”、“其特征在于”和其的变化形式在本文中的使用意指包括在其后列出的条目、其的等效物以及由在其后排他地列出的条目组成的可选择的实施方案。

顺序的术语例如“第一”、“第二”、“第三”和类似物在说明书和权利要求中以用于修饰一个要素的使用不独立地暗示一个要素相对于另一个的任何优先性、优越性或顺序或方法的动作执行的时间顺序，而是仅被作为标记用于区分一个具有某个名称的要素与具有同一个名称，除了顺序的术语的使用，的另一个要素，以区分这些要素。

本领域的技术人员将容易地意识到，本文描述的各种参数和配置意图是示例性的并且实际的参数和配置将取决于本公开内容的设备和方法被用于的具体的应用。本领域的技术人员将意识到，或能够使用仅仅常规的实验确定，许多对本文描述的具体的实施方案的等效物。例如，本领域的技术人员可以意识到，根据本公开内容的系统和其的部件还可以包括系统的网络或是热交换器系统或水处理系统的部件。因此，将理解，上文的实施方案仅以例子的方式被提出并且在所附的权利要求和对其的等效物的范围内，所公开的系统和方法可以与具体地描述的不同地被实践。例如，平坦片材膜可以被制备并且在本公开内容的系统中使用。本系统和方法涉及本文描述的每个分别的特征、系统或方法。此外，两个或更多个这样的特征、系统或方法的任何组合被包括在本公开内容的范围内，如果这样的特征、系统或方法不是相互地不一致的话。

此外，将意识到，各种改变、修改和改进将是本领域的技术人员容易想到的。这样的改变、修改和改进意图是本公开内容的一部分，并且意图在本公开内容的精神和范围内。例如，歧管可以通过任何制造技术被制备，包括注射成型或焊接技术，并且可以从任何期望的材料制造。在其它的例子中，现有的设施可以被修改以利用或结合本文描述的方法和系统的任何一个或多个方面。因此，在某些情况下，系统可以涉及连接或配置现有的设施以包括过滤系统或过滤系统的部件，例如本文公开的歧管。据此，上文的描述和图仅以例子的方式。此外，图中的描绘不会把本公开内容限制于具体地图示的代表。

虽然本公开内容的示例性的实施方案已经被公开，但是许多修改、加入和删除可以被在其中作出，而不偏离本公开内容和其的等效物的精神和范围，如在下文的权利要求中提出的。

Claims (20)

1.一种膜过滤系统，包括：

第一过滤模块，其包括多个中空纤维膜，所述多个中空纤维膜被灌封在上集管和下集管中并且在所述上集管和所述下集管之间延伸；

第一滤液通路，其被界定在所述上集管中并且与所述多个中空纤维膜流体连通；以及

可移除的端帽，其包括：

通口；以及

截止阀，其包括被配置为选择性地允许所述通口和所述第一滤液通路之间流体连通的密封部，所述截止阀允许包括多个过滤模块的膜过滤系统的单一过滤模块被脱机，而不要求其他的周围的过滤模块在相同的时间被脱机。

2.根据权利要求1所述的膜过滤系统，所述多个过滤模块包括具有分别的滤液通路的分别的上集管。

3.根据权利要求2所述的膜过滤系统，还包括与所述多个过滤模块的所述上集管中的所述滤液通路流体连通的滤液转移歧管。

4.根据权利要求3所述的膜过滤系统，其中所述截止阀被配置为在所述第一滤液通路提供所述多个过滤模块的所述上集管中的所述滤液通路之间的流体连通的同时把所述多个中空纤维膜与所述第一滤液通路隔离。

5.根据权利要求3所述的膜过滤系统，其中所述截止阀还包括突出穿过所述可移除的端帽的杆。

6.根据权利要求5所述的膜过滤系统，其中所述截止阀被布置在与所述第一滤液通路流体连通的截止通路内。

7.根据权利要求6所述的膜过滤系统，其中所述截止通路的内壁和所述截止阀的所述杆包括被配置为提供所述截止阀在所述截止通路中的位移并且选择性地允许所述通口和所述第一滤液通路之间流体连通的互补的匹配结构。

8.根据权利要求6所述的膜过滤系统，其中所述截止通路包括察看窗口。

9.根据权利要求1所述的膜过滤系统，其中所述截止阀被配置为允许所述密封部的手动定位。

10.根据权利要求1所述的膜过滤系统，还包括与所述第一滤液通路和所述通口流体连通的滤液接收室，所述滤液接收室在所述通口和所述多个中空纤维膜之间进行流体连通。

11.根据权利要求10所述的膜过滤系统，还包括滤液转移歧管和滤液转移通口，所述滤液转移通口被定位成在所述滤液转移歧管和所述滤液接收室之间进行流体连通。

12.一种膜过滤系统，包括：

至少一个过滤模块，所述过滤模块包括多个中空纤维膜，所述多个中空纤维膜被灌封在上集管和下集管中并且在所述上集管和所述下集管之间延伸；

所述上集管，其包括第一密封表面和滤液通路；以及

可移除的端帽，其包括被配置为选择性地与所述第一密封表面啮合以选择性地允许所述多个中空纤维膜和所述滤液通路之间流体连通的第二密封表面，所述可移除的端帽包括通口以及被配置为选择性地允许所述通口和所述滤液通路之间流体连通的截止阀，所述截止阀允许包括多个过滤模块的膜过滤系统的单一过滤模块被脱机，而不要求其他的周围的过滤模块在相同的时间被脱机。

13.根据权利要求12所述的膜过滤系统，还包括共用的滤液歧管和滤液转移通口，其中所述滤液转移通口在所述滤液通路和所述共用的滤液歧管之间进行流体连通。

14.一种用于更换膜过滤系统中的过滤滤芯的方法，所述方法包括：

访问包括多个过滤模块的膜过滤系统，其中每个过滤模块包括过滤滤芯、界定滤液通路的上集管以及与所述上集管流体连通的可移除的端帽，所述可移除的端帽包括与所述滤液通路流体连通的通口以及被配置为选择性地允许所述通口和所述滤液通路之间流体连通的截止阀；

评估至少一个过滤模块的至少一个性质以获得结果；以及

响应于评估的所述结果，访问所述至少一个过滤模块；以及

啮合至少一个过滤模块中的至少一个截止阀以中断所述至少一个过滤模块的所述通口和所述滤液通路之间的流体连通，同时保持所述多个过滤模块的所述上集管中的滤液通路之间的流体连通，所述截止阀允许包括多个过滤模块的膜过滤系统的单一过滤模块被脱机，而不要求其他的周围的过滤模块在相同的时间被脱机。

15.根据权利要求14所述的方法，其中评估包括测量所述至少一个性质、比较测量到的值与目标值，并且基于所述测量到的值和所述目标值之间的比较识别所述至少一个过滤模块中的故障。

16.根据权利要求14所述的方法，其中评估包括进行压力衰减测试。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述压力衰减测试被控制系统自动地进行。

18.根据权利要求14所述的方法，其中啮合所述至少一个截止阀包括使所述至少一个截止阀的杆从所述可移除的端帽的上表面延伸以提供所述至少一个过滤模块离线的视觉指示。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括松开所述至少一个截止阀以提供所述通口和所述滤液通路之间的流体连通。

20.根据权利要求19所述的方法，其中啮合所述至少一个截止阀和松开所述至少一个截止阀包括旋转所述至少一个截止阀的所述杆。