CN106102876B - 用于过滤流体的外壳组件和过滤模块 - Google Patents
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Abstract
一种外壳组件，其被配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜，所述外壳组件可以包括：细长管状构件，其包括在第一端和第二端之间延伸的细长壁，以及可拆装舱口，其连接至所述细长壁的相对侧边缘，由此形成具有内部的中空外壳。所述细长管状构件的内部可以配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜。
Description
优先权要求
本PCT国际申请要求于2014年3月7日提交的美国临时申请号61/949,939的优先权权益，将其主题通过整体引用结合在本文中。
描述
发明领域
本公开内容涉及外壳组件(封装组件，enclosure assembly)和用于过滤模块的外壳模块(封装模块，enclosure module)，并且更具体地，涉及包括纤维膜的外壳组件和用于过滤模块的外壳模块。
背景技术
多年来已使用各种各样的膜过滤系统来处理受污染的水，例如污水或废水。这样的系统在复杂度和成本方面有所相同。在使处理过程更有成本效率的努力中，已经开发了浸没式膜过滤工艺，其中将包括过滤膜的模块浸入大型进料槽中，并且通过施加到膜的滤液侧的抽吸来收集滤液。然而，这些系统的有效性可能极大地取决于：具有对膜表面进行清洁的有效方式，使得它们不变得堵塞和/或失去它们的有效性。尽管这些系统中的一些可以是相对有效的，但对以下仍然存在持续需求：提供用于处理大体积的在例如浸没式膜过滤系统中的流体的膜过滤系统，其例如通过与穿过系统的流体的流动速度无关地从过滤膜移除物质更有效地减少系统阻塞或有效性的损失。
在美国专利申请公开号US 2009/0026139 A1(“’139公开”)中公开了过滤系统的一个实例。’139公开描述了其中具有多个安装在其中的渗透性的、中空的膜的类型的膜过滤模块，其中，在使用中，跨过浸没在含有悬浮固体的液体悬浮液中的膜的壁施加压力差。将液体悬浮液施用至膜的一个表面，以引起和维持穿过膜壁的过滤。根据’139公布，液体悬浮液中的一些穿过膜的壁而作为澄清的液体或渗透物被脱去，并且固体中的至少一些保留在膜上或膜中或者否则作为悬浮的固体保留在液体悬浮液中。
虽然在’139公布中描述的过滤系统可以有效地从被过滤的液体中除去一些悬浮的固体，但它可能仍然由于许多与上述的那些类似的可能的缺点而受到损害。例如，固体可能积累在膜上，从而堵塞或减少过滤系统的有效性。作为结果，可能想要从膜上清洁固体，以恢复过滤系统的有效性。然而，’139公布的膜过滤模块的设计可能使得在不将膜过滤模块部分或完全拆解的情况下清洁膜是困难或低效的，所述拆解导致延长的不可用和无效时间段。此外，’139公布的系统的设计可能导致与膜过滤模块结合的泵的较低效率的操作。
本文所述的示例性的组件、系统和方法可以减轻或消除上述潜在缺点中的一些。
概述
根据第一方面，一种配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜的外壳组件可以包括细长管状构件(elongated tubular member)，所述细长管状构件沿着在所述细长管状构件的第一端和第二端之间的纵向轴延伸。所述细长管状构件可以包括细长壁(elongatedwall)，所述细长壁在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸，其中所述细长壁包括相对侧边缘(opposing side edge)。所述细长管状构件还可以包括可拆装舱口(可拆装仓门，removable hatch)，所述可拆装舱口在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸并且连接至所述细长壁的所述相对侧边缘，由此形成具有内部的中空外壳，所述内部被配置成提供在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间的流动连通。细长管状构件的内部可以配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜。
根据另一个方面，一种配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜束的外壳模块可以包括多个细长管状构件，每个细长管状构件沿着在所述细长管状构件的第一端和第二端之间的纵向轴延伸。所述细长管状构件可以各自包括细长壁，所述细长壁在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸，其中所述细长壁包括相对侧边缘。所述细长管状构件还可以包括可拆装舱口，所述可拆装舱口在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸并且连接至所述细长壁的所述相对侧边缘，由此形成具有内部的中空外壳，所述中空外壳的内部被配置成提供在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间的流动连通。所述细长管状构件各自的内部可以配置成接纳被配置成过滤流体的纤维膜束(bundle offiber membrane)。
根据又一个方面，一种被配置成过滤流体的过滤模块可以包括外壳组件，所述外壳组件被配置成接纳多个纤维膜。所述外壳组件可以包括细长管状构件，所述细长管状构件沿着在所述细长管状构件的第一端和第二端之间的纵向轴延伸。所述细长管状构件可以包括细长壁，所述细长壁在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸，其中所述细长壁包括相对侧边缘。所述细长管状构件还可以包括可拆装舱口，所述可拆装舱口在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸并且连接至所述细长壁的所述相对侧边缘，由此形成具有内部的中空外壳，所述内部被配置成提供在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间的流动连通。所述过滤模块还可以包括集管(header)，所述集管与所述细长管状构件的所述第一端结合(连接，associate)并且被配置成提供进入所述细长管状构件的内部的流动连通。所述过滤模块还可以包括多个纤维膜束，所述纤维膜束连接至所述集管并且接纳在所述细长管状构件的内部中，使得所述纤维膜沿着所述细长管状构件的所述纵向轴延伸，其中所述纤维膜被配置成过滤流体。
根据再一个方面，一种维护(保养，service)被配置成过滤流体的过滤模块的方法可以包括从容纳有(含有，contain)流体的槽(罐，tank)中移出所述过滤模块。所述过滤模块可以包括多个纤维膜束，其中每个束被接纳在外壳组件中。所述方法还可以包括将可拆装舱口与所述外壳组件中的一个至少部分地分离，由此使所述纤维膜束中的一个暴露，和维护所述暴露的纤维膜束。
根据又一个方面，一种减少过滤残渣(过滤碎片，filtered debris)在被配置成过滤流体的过滤模块的纤维膜束的纤维膜上的积累(蓄积，build-up)的方法可以包括：将所述纤维膜束设置在外壳组件的细长管状构件中，使得所述纤维膜沿着所述细长管状构件的纵向轴延伸。所述方法还可以包括在所述细长管状构件的第一端处供应气泡(gaseousbubble)，使得所述气泡从所述细长管状构件的第一端经过所述纤维膜的至少一部分朝向所述细长管状构件的第二端流动，从而去除所述过滤残渣中的至少一些。
附图简述
图1是过滤模块的一个示例性实施方案的侧视图。
图2是过滤模块的一个示例性实施方案的透视图。
图3是过滤模块的一个示例性实施方案的顶视图。
图4是外壳模块的一个示例性实施方案的透视图。
图5是图4中所示的一个示例性部分的详细视图。
图6是外壳组件的一个示例性实施方案的顶视图。
图7是在外壳组件的一个示例性实施方案中容纳的纤维膜束的一个示例性实施方案的顶视图。
图8是在一个示例性槽中接纳的过滤模块的一个示例性实施方案的侧视图。
图9是外壳组件的一个示例性实施方案。
图10是图9中所示的示例性实施方案的详细视图。
图11是细长管状构件的一个示例性实施方案的横截面图。
图12是细长管状构件的一个示例性实施方案的局部透视图。
图13是外壳组件的一个示例性实施方案的顶视图。
图14是图13中所示的一个示例性实施方案的详细视图。
图15是过滤模块的另一个示例性实施方案的透视图。
图16是图15中所示的示例性实施方案的部分的透视组装图。
图17是图16中所示的示例性实施方案的一部分的详细透视图。
图18是图15中所示的示例性过滤模块的一部分的详细透视图。
图19是升流管(riser)连接组件的一个示例性实施方案的详细视图。
图20是过滤模块的一个示例性实施方案的一部分的倒置截面图。
图21是与纤维束组件相关的部件的一个示例性实施方案的倒置组装图。
图22是纤维束组件的一个示例性实施方案的一部分的倒置局部透视图。
图23是束体和纤维束组件的一个示例性实施方案的倒置局部透视截面图。
图24是纤维板的一个示例性实施方案。
图25是纤维板的一个示例性实施方案。
图26是纤维板的一个示例性实施方案。
图27是纤维板的一个示例性实施方案。
图28是纤维板的一个示例性实施方案。
图29是纤维板的一个示例性实施方案。
图30是纤维板的一个示例性实施方案。
图31是纤维板的一个示例性实施方案。
图32是纤维板的一个示例性实施方案。
示例性实施方案描述
图1示出了浸没式膜过滤系统10的一个示例性实施方案的侧视图。所示的示例性实施方案包括过滤模块12的一个示例性实施方案，其包括多个示例性外壳模块14，其各自包括多个示例性外壳组件16(参见图2)。在所示的示例性实施方案中，外壳组件16中的每一个包括纤维膜20的束18。根据一些实施方案，纤维膜20是中空纤维膜。考虑了本领域中已知的其他类型的纤维膜。示例性过滤系统10可以例如用来处理在环境压力下的盆或槽中容纳或保持的流体。
图1中所示的箭头示意性地描绘了与过滤模块12相关的流体的一种示例性流路。在所示的示例性过滤系统10中，将低于环境压力的压力施加至过滤模块12并且横跨纤维膜20，由此引起过滤。例如，当经受差异压力时，流体中的一些将会通过纤维膜20的孔并且被过滤，得到澄清的流体(渗透物)，而来自之前未处理的流体的残渣(例如，固体材料)中的至少一些将会保留在纤维膜20之上(或之中)。在所示的示例性实施方案中，空气通过在过滤模块12底部附近的横跨整个过滤模块12延伸的单一间隙进入容纳有纤维膜20的束18的每个外壳模块14。对于至少一些实施方案，因为过滤模块12的结构是基本上封闭的，所以一旦空气进入过滤模块12的外壳组件16，空气不能从过滤模块12逸出，直至其到达外壳组件16的顶部，例如，如图1中所示。
如图1中所示，示出的示例性流体接纳槽22为具有大于外壳模块14的高度C的液体深度D。外壳模块14的底部和保持槽(holding tank)22的底部之间的距离或空间可以被称为“模块空间”S。包括纤维膜20的过滤模块12的部分具有至少略微大于外壳模块14的高度C的高度M。使高度M相对于外壳模块14的高度C最大化可以为特定的模块提供最大量的活性膜材料。将在活性膜材料的底部处的一部分图示为进料间隙G，可以对其进行选择以优化给定的模块的过滤性能。从进料间隙区域的底部至保持槽22的底部的距离是保持槽22的混合区的高度H。
参照图2和3，示例性过滤模块12包括多行纤维膜20的束18，其中每个束18被接纳在彼此相邻安置(定位，position)的外壳组件16中的一个中以形成外壳模块14。图3中所示的示例性过滤模块12具有模块长度L和模块宽度W，其中在每行中的外壳组件16的数量和行数建立了束18的阵列的尺寸和形状。在图3中所示的示例性实施方案中，过滤模块12包括两个各22行的列，并且这44行中的每一行包括九个束18，在这种单个的示例性过滤模块12中总计396个纤维膜20的束18。例如，在其中每个束18含有280个纤维膜20的实施方案中，过滤模块12将含有110，880个纤维膜20。其他过滤模块构造是预期的。例如，在其中450个束18中的每一个含有364个纤维膜20的实施方案中，过滤模块12将包括163，800个纤维膜20。每个模块18的活性膜区域可以变化，例如，随着在束18中的纤维膜20的数量、每个纤维膜20从纤维板表面到如在本文中更详细解释的纤维尖端密封的起始处的长度以及所安装或使用的行的数量的变化而变化。根据一些实施方案，当需要时，过滤模块12可以被配置成以部分负荷运行和/或可以包括增加或移除的行。
图4和5示出了外壳模块14的示例性实施方案，其包括九个各自被配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜20的示例性外壳组件16。其他数量的外壳组件16/外壳模块14是预期的，如，例如，至少三个。如示出的，示例性外壳模块14被配置成在使用期间竖直定向，例如，如在图1-5中所示作为过滤模块12的一部分。
如图4和5中所示，每个示例性外壳组件16被配置成接纳多个纤维膜20。在所示的示例性实施方案中，纤维膜20排布在束18中。外壳模块14的底部区域24包括在外壳模块14的最低竖直部分和外壳模块14的较低集流管28之间的进料间隙区域26。进料间隙区域26可以被配置成向外壳模块14中提供所需流入量的残渣(例如，如污泥)，因为这可以是外壳模块14暴露于包含残渣的流入流体的仅有开放区域。根据一些实施方案，间隙高度G的长度(参见图1)可以有助于提高或优化外壳模块14的每个外壳组件16的性能，并且可以根据许多因素选择，包括，例如，适宜进行过滤的流率，包含残渣的流入流体的污染水平，以及许多额外的因素。根据一些实施方案，间隙高度G可以在例如1至5英寸的范围内并且可以提供流体和残渣可以进入用于过滤的外壳模块14中的区域。如果需要，可以用例如放置在最低的竖直部分下方的间隙间隔离体或其他结构构件维持间隙高度G。
在图4和5中所示的示例性实施方案中，提供了多个成形的外壳组件16，其有时被称为“笼”。这些示例性外壳组件16中的每一个可以尺寸化并成形以容纳沿着外壳组件16的纵向轴X延伸的纤维膜20的束18。
图4和5中所示的示例性实施方案还包括在外壳模块14的下端处的第一端盖(端帽，end cap)30和在外壳模块14的上端处的第二端盖32。外壳组件16可以以相邻、并排方式连接至第一端盖30。例如，外壳组件的下端26和第一端盖30可以被配置成使得外壳组件16的下端滑动进入在第一端盖30中的沟槽或凹槽中。一旦全部相邻的外壳组件16已经相对于第一端盖30安置，就可以将第二端盖32放置在外壳组件16的上端上方，以确保它们就位，例如，如在图4中所示。示例性外壳模块14还包括在外壳模块14的相对端处的渗透物升流管(riser pipe)36和通气升流管(aeration riser pipe)37。如在图4中所示，升流管36和37可以例如经由夹具38连接至第一端盖30和第二端盖32的相对端，由此将外壳模块14固定在一起。
根据一些实施方案，外壳组件16不包括第一和第二端盖30和32中的一个或多个。例如，如在图15-18中所示，以相邻、并排方式，经由连接机构如，例如，紧固件、粘合剂和/或焊接、或者本领域中已知的任何其他连接机构，可以将外壳组件16连接在一起。在一些这样的实施方案中，如在本文中更详细地解释的，升流管36和37可以例如经由连接至最外外壳组件16的升管连接组件31而直接连接至外壳模块14的相对端，由此将外壳模块14固定在一起。
如在图4和5中所示，示例性外壳模块14还包括连接至纤维膜20的一个或多个束18的集管39，其中束18连接至集管39的一个或多个束体41。渗透物升流管36和通气升流管37与集管39在其相对端流动连通。如在图5中所示，每个纤维膜20的束18在总体竖直的方向(即，沿着每个外壳组件16的纵向轴X)朝向外壳模块14的上端延伸远离集管39。在所示的示例性实施方案中，一个或多个气化装置43(参见图8)与集管39流动连通。气化装置43中的每一个可以被配置成接纳经由通气升流管37供应的气体流。利用该气体流，每个气化装置43可以被配置成产生并从集管39释放气泡。根据一些实施方案，过滤模块12可以被配置成使得集管39具有对应于每个束18和束体41的单个气化装置43。
如在图6的示意性顶视图中所示，外壳模块14可以包括多个形成细长中空外壳45的外壳组件16。如在图7中所示，每个细长中空外壳45可以被配置成接纳包括多个纤维膜20的束18。
图8提供了在示例性过滤运行期间的过滤模块12的一个示例性实施方案的示意图。如在图8中所示，外壳组件16可以各自被配置成提供对纤维膜20的束18的支撑。另外，外壳组件16可以被配置成基本上围绕束18并且提供对从与外壳组件16结合的气化装置43释放的气泡47的限制。例如，如在图8中所示，由气化装置43释放的气泡47，在它们沿着相应束18流动时，将其限制在相应的外壳组件16内，直到它们到达保持槽22中的流体49的表面。将气泡47限制在单个的外壳组件16内可以提供在气泡47上方的流体的更高效的提升和在每个气泡47下方的流体的向上引导。这种与外壳组件16结合的通气形式可以产生更高的流体泵送速率和/或更有效的残渣从纤维膜20的自清洁。
图9-14示出了配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜20的外壳模块14的一个示例性实施方案。示例性外壳模块14包括多个以相邻、并排构造排列的外壳组件16。在所示的示例性实施方案中，外壳组件16包括细长管状构件40，其沿着在细长管状构件40的第一端42和第二端44之间的纵向轴X延伸。示例性细长管状构件40包括在细长管状构件40的第一端和第二端42和44之间延伸的细长壁46。细长壁46包括相对侧边缘48。示例性外壳组件16还包括可拆装舱口50，其在细长管状构件40的第一端和第二端42和44之间延伸并且连接至细长壁46的相对侧边缘48，由此形成具有被配置成提供在细长管状构件40的第一端和第二端42和44之间的流动连通的内部的中空外壳45。根据一些实施方案，外壳模块14和相应外壳组件被配置成防止从多个细长管状构件40中的第一个的第一端42流动的流体在没有首先从第一细长管状构件40的第二端44流动的情况下从第一细长管状构件40的内部流动至第二细长管状构件40的内部。
根据一些实施方案，外壳模块14可以包括第一和第二端盖30和32，例如，如在图9-14中所示。例如，图9-14中所示的示例性实施方案包括连接至细长管状构件40的第一端42的第一端盖30。第一端盖30配置成提供从细长管状构件40的第一端42的外部至细长管状构件40的内部的流动连通。图9-14中所示的示例性外壳模块14还包括连接至细长管状构件40的第二端44的第二端盖32。第二端盖32被配置成提供从细长管状构件40的内部至细长管状构件40的第二端44的外部的流动连通。以这种示例性的方式，在细长管状构件40的第一端和第二端42和44之间提供流动连通。如在图7和8中所示，细长管状构件40的内部配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜20(例如，纤维膜20的束18)。在图9-14中所示的示例性实施方案中，第一端盖30和第二端盖32各自包括被配置成对应于细长管状构件40的横截面的相应开口。
如在图9-14中所示，示例性可拆装舱口50包括相对舱口边缘54。根据一些实施方案，相对舱口边缘54和细长壁46的相对侧边缘48被配置成使得可拆装舱口50经由使可拆装舱口50连接至伸长的壁46并且经由将可拆装舱口50在基本上平行于封装组件16的纵轴X的方向上相对于伸长的壁46滑动而从伸长的壁46分离。例如，在图9-14中所示的示例性实施方案中，相对舱口边缘54和细长壁46的相对侧边缘48被配置成当彼此接合时重叠和/或互锁。
例如，如在图11-14中所示，示例性细长壁50的相对侧边缘48各自包括钩形轨道(hook-shaped track)(或其他接合构造)，其形成相对舱口边缘54可以滑入其中的细长钩形空间，用于在可拆装舱口50和细长壁46之间的互锁接合和连接。侧边缘48和舱口边缘54的其他互锁构造是预期的，如，例如弹簧锁和/或铰链锁。例如，侧边缘48中的一个可以配置为经由快速锁合连接器(snap-together coupling)连接至舱口边缘54中的一个，同时侧边缘48中的另一个铰链连接至另一个舱口边缘54。这样的实施方案可以被配置成使得可拆装舱口50相对于细长壁46和/或外壳组件16仍然是可滑动的。在图11-14中所示的示例性实施方案中，互锁接合区域相对于细长壁46的侧边缘48的外侧安置，这可以起到使在过滤模块12的使用期间对纤维膜20的干扰最小化的作用。然而，预期的是，可以不同于所示地安置和/或构造侧边缘48和舱口边缘54。
根据一些实施方案，突出物(tab)56可以与第二端盖32的外部表面(例如，在与可拆装舱口50相邻的一侧)结合或连接。突出物56被配置成防止可拆装舱口50与细长壁46分离，除非可拆装舱口50与第二端盖32相邻的一端偏离第二端盖32的外部表面，例如，在可拆装舱口50已经滑入靠近外壳组件16的位置之后，经由工具如螺丝刀。根据一些实施方案，突出物56可以包括狭缝57(例如，用于接纳螺丝刀的刀片或其他工具)以便于将可拆装舱口50提升至突出物56之上。根据一些实施方案，第一端盖30可以包括被配置成接纳可拆装舱口50的与细长管状构件40的第一端42的结合的一端的舱口阱(hatch trap)34。舱口阱34可以采取沿着接纳可拆装舱口50的一端的第一端盖30的外侧延伸的沟形凸缘的形式。在这样的实施方案中，可拆装舱口50通过细长壁46的相对侧边缘48保留在细长壁46上，并且在突出物56和舱口阱34之间。
示例性细长管状构件40具有与纵向轴X垂直的横截面(参见，例如，图11)。细长管状构件40的横截面可以是多边形、矩形、正方形(参见，例如，图11)、圆形、椭圆形、或它们的任何组合。根据一些实施方案，如在图11中所示，细长管状构件40的横截面包括圆形(磨圆，rounded)内部表面60。根据一些实施方案，细长壁46的内侧62没有相对于细长管状构件40的纵向轴X的在横向上的接缝(横向接缝)。这可以降低或防止对纤维膜20的损害。根据一些实施方案，细长壁46具有与纵向轴X垂直的横截面，并且细长壁46的横截面是相对于所述细长管状构件40的所述内部的凹形(为凹入的，concave)、通道形、U形、和C形中的至少一种。根据一些实施方案，细长壁46作为整体(单件，single piece)形成。根据一些实施方案，可拆装舱口50作为整体形成。例如，细长壁46和/或可拆装舱口50可以经由挤出或轧制成形、或任何其他类似工艺形成。细长壁46和/或可拆装舱口50可以由铝、聚合物、碳纤维、它们的组合、和/或其他具有类似特性的材料形成。
如在图9中所示，示例性外壳模块14包括多个(九个)外壳组件16。如示出的，相应细长管状构件40的可拆装舱口50从所述外壳模块14的共有侧可进入(可访问，accessible)。这可以有利于维护的容易性。根据一些实施方案，每个细长管状构件40与给定的外壳模块14的其他细长管状构件40独立的。例如，可以从外壳模块14中移除给定的外壳组件16的细长壁46和可拆装舱口50而不影响外壳模块14的任何其他外壳组件16。
图9中所示的过滤模块12的示例性实施方案包括：包含九个外壳组件16的外壳模块14，如图9-14中所示的示例性实施方案。例如，示例性过滤模块12包括九个外壳组件16，其各自包括：包含在细长管状构件40的第一端和第二端42和44之间延伸的细长壁46的细长管状构件40。每个示例性外壳组件16还包括可拆装舱口50，其在细长管状构件40的第一端和第二端42和44之间延伸并且连接至细长壁46的相对侧边缘48，由此形成具有被配置成提供在细长管状构件40的第一端和第二端42和44之间的流动连通的内部的中空外壳45。在所示的示例性实施方案中，过滤模块12还包括连接至细长管状构件40的第一端42的第一端盖30，并且第一端盖30被配置成提供从细长管状构件40的第一端30的外部至细长管状构件40的内部的流动连通。过滤模块12还包括集管39(参见，例如，图4和5)，其与第一端盖30结合并且被配置成提供进入细长管状构件40的内部的流动连通。如在图中所示8，例如，示例性过滤模块12还包括多个被配置成过滤流体的纤维膜20的束18，其连接至集管39并且被接纳在细长管状构件40的内部中，使得纤维膜20沿着细长管状构件40的纵向轴延伸。示例性过滤模块12还包括第二端盖32，其连接至细长管状构件40的第二端44，并且第二端盖32被配置成提供从细长管状构件40的内部至细长管状构件40的第二端44的外部的流动连通。
如在图8中所示，过滤模块12可以包括气化装置43，其与集管39结合并且被配置成释放气泡47，使得气泡47从细长管状构件40的第一端42沿着纤维膜20流动。以这种示例性的方式，在气泡47去除在纤维膜20中累积或捕获的残渣时，可以通过在细长管状构件40的内部向上流动的气泡47的作用将纤维膜20有效地刷洗。根据一些实施方案，过滤模块12包括纤维板68，其与纤维膜20的每个束18结合并且被配置成将多个纤维膜20与集管39结合。根据一些实施方案，过滤模块12可以包括多个外壳组件16，其中外壳组件16中的每一个具有连接至第一端盖30的相应第一端42和连接至第二端盖32的相应第二端44，以及纤维膜20的多个束18，其中纤维膜20的多个束18中的每一个被接纳在相应外壳组件16中。
示例性外壳组件16的示例性多片构造可以有利地提供将纤维膜20和/或束18插入至外壳组件16中的简单方法，这还可以带来安装后改善的纤维膜的可进入性(可访问性，access)。例如，可以将包括多个各自含有纤维膜20的束18的外壳组件14的外壳模块14从保持槽22中移出并且水平放置在表面(例如，地面上)，并且外壳组件16中含有的束18将向着细长壁46的与细长壁46的开口侧相反的一侧移动，这将为在可拆装舱口50的移除和连接期间的可拆装舱口50和封闭的束18之间的干扰提供较少的机会。
作为结果，过滤模块12的一些实施方案可以有利于维护纤维膜20的容易性。例如，维护包括多个纤维膜20的多个束18的过滤模块12的方法可以包括从含有待过滤流体的保持槽22中移出过滤模块12。所述方法还可以包括至少部分地将可拆装舱口50与外壳组件16中的一个分离，由此使所述纤维膜20的束18中的一个暴露，和维护暴露的纤维膜20的束18。例如，根据一些实施方案，可拆装舱口50可以相对于细长壁46滑动以在不将可拆装舱口50与外壳组件16完全分离的情况下使束18和纤维膜20中的至少一部分暴露。备选地，例如经由滑动，可以将可拆装舱口50与外壳组件16完全分离。这样的维护可以包括在纤维膜保留在细长管状构件40中的情况下，或者在将纤维膜20从细长管状构件40中移出之后，清洁纤维膜20。以这种示例性的方式，可以维护与其他外壳组件16的纤维膜20独立的单独外壳组件16的纤维膜20。另外，根据一些实施方案，可拆装舱口50有利于维护纤维膜20，而不需要将过滤模块12或外壳模块14基本上或完全拆解。
过滤模块12的一些实施方案可以用于减少过滤残渣在纤维膜20的束18中的纤维膜20上的积累。例如，该方法可以包括将纤维膜20的束18设置在外壳组件16的细长管状构件40中，使得纤维膜20沿着细长管状构件40的纵向轴X延伸。所述方法还可以包括在细长管状构件40(参见，例如，图8)的第一端42处供应气泡47，使得气泡47从细长管状构件40的第一端42经过纤维膜20的至少一部分朝向细长管状构件40的第二端44流动，由此去除过滤残渣的至少一些。根据一些实施方案，过滤模块12可以包括多个细长管状构件40，其中细长管状构件40中的每一个接纳多个纤维膜20的相应束18，并且用于减少残渣的积累的方法可以包括在细长管状构件40中的每一个的第一端42处供应气泡47，使得气泡47从相应细长管状构件40的第一端42经过接纳在细长管状构件40中的相应纤维膜20的至少一部分朝向细长管状构件40的第二端44流动，由此去除在纤维膜20上累积的过滤残渣中的至少一些。以这种示例性的方式，可以在彼此独立的外壳组件16中的每一个中使用气泡47，以防止残渣在纤维膜20上的积累。此外，根据一些实施方案，因为将气泡47限制到单独的细长管状构件40和相应的纤维膜20，所以气泡47可以更有效防止残渣的积累。
根据一些实施方案，在一些情况下，如例如在与过滤模块12相关的灾难性的成渣事件之后，过滤模块12的运行的有效性可以基本上减小或避免对人为干预以清洁纤维膜20的需要。根据至少一些实施方案，包括外壳模块14的过滤模块12的运行的效率可以减少常规维护(例如，清洁，如回洗、化学处理、纤维膜20的松弛、和空气冲刷)所需的停机时间的量。根据一些实施方案，由于例如提高的空气提升再循环效率所致，可以增强通量潜力(flux potential)。
根据一些实施方案，过滤模块12，其包括外壳模块14的外壳组件16，不包括端盖。例如，如在图15-19中所示，示例性过滤模块12包括：不包含与例如图9和10中所示的示例性实施方案相关描述的端盖30和32的外壳组件16。如在图15中所示，外壳模块14包括多个相邻、并排关系的外壳组件16，其中渗透物升流管36和通气升流管37位于外壳模块14的相对端。在所示的示例性实施方案中，渗透物升流管36和通气升流管37经由示例性升流管连接组件31直接连接至外壳模块14的相对端。如在图16中所示，以相邻、并排方式，经由连接机构如，例如，紧固件、粘合剂、和/或焊接、或者本领域中已知的任何其他连接机构，可以将外壳模块14的示例性外壳组件16彼此直接连接。例如，相邻外壳组件16的细长壁46的侧面可以如所示出的彼此连接。根据一些实施方案，例如，如在图11和12中所示，外壳组件16可以包括与设计为连接至端盖的外壳组件的细长壁和可拆装舱口相似或基本相同的相应细长壁46和/或可拆装舱口54。根据不包括端盖的一些实施方案，可拆装舱口54可以包括在其纵向端的一个或多个处的孔，所述孔被配置成接纳紧固件(例如，针状紧固件)，所述紧固件被配置成固定可拆装舱口54相对于相应细长壁46的纵向位置。其他固定可拆装舱口54相对于相应细长壁46的纵向位置的方式是预期的。
如在图15中所示，示例性过滤模块14可以包括经由例如升流管36和37连接至外壳模块14的集管26。例如，如在图15和18中所示，升流管36和37经由多个升流管连接组件31连接至在外壳模块14的相对端处的外壳组件16。所示的示例性实施方案还包括在外壳模块14的每个端的间隙间隔体33，其被配置成建立进料间隙G的大小(参见图1)，其可以进行选择以调节或优化过滤模块12的过滤性能，例如，如之前在本文中解释的。根据一些实施方案，间隙间隔体33具有与升流管36和37的直径相似或相同的直径的圆柱形管状构件。
如在图16、17、和19中所示，示例性升流管连接组件31包括被配置成连接至外壳模块14的最外侧的外壳组件16的细长壁54的基底构件(base member)53，以及被配置成在升流管36和37周围延伸的套筒构件(sleeve member)55。在所示的示例性实施方案中，基底构件35包括被配置成邻接细长壁54的基本上平面的接合面59，以及被配置成接纳升流管36或37的外部表面的半圆柱形凹槽61。示例性基底构件53的接合面59还包括多个定位器63，其被配置成安装到外壳组件16的细长壁54中的相应孔65中。定位器63可以用于更牢固地将基底构件53相对于外壳组件16连接并定位。基底构件53可以经由已知的连接机构，如，例如，紧固件、粘合剂、和/或焊接、或者本领域中已知的任何其他连接机构连接至细长壁54。
示例性基底构件53还包括在凹槽61的相对侧上的一对通道67，其被配置成接纳用于将套筒构件55和基底构件53经由例如相对于彼此的纵向滑动动作而彼此连接的套筒构件55的相对端69。另外，根据一些实施方案，套筒构件55的末端69可以包括这样的特征：防止或减少套筒构件55在与基底构件53组装后将作为例如振动的结果而相对于基底构件53无意滑动的可能性。
不包括端盖中的一个或多个的实施方案可以具有可能的优势。例如，对于包括与集管结合的端盖的一些实施方案来说，可能需要在组装期间将束的纤维膜通过孔插入在端盖中，这可能会增加与过滤模块的组装相关的时间。另外，与端盖相关的壁厚度可以减小通过过滤模块的流体流的横截面。此外，由于例如需要将端盖与外壳组件排成一行，端盖可能会增加过滤模块的组装的难度。端盖还可以增加过滤模块的成本。
如在图20-23中所示，示例性过滤模块12可以包括多个气化装置43，其每一个可以被配置用于基本连续的或间歇的通气。例如，图21示出了包括单独束体41、通气管70和纤维板68的示例性气化装置43的分解图。示例性纤维板68、通气管70和纤维膜20(参见图22)可以包括纤维束组件72。例如图4和5中所示的示例性集管39可以通过如示出的彼此相邻安置的多个束体41形成。例如，根据多个实施方案，集管39可以由例如，如在图4和5中所示的彼此相邻安置的一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、或更多个束体41形成。
图22示出了示例性的组装好的构造的图21中所示的示例性部件，并且其还包含纤维膜20的束18。。在图22中，组件是倒置示出的，使得通气管70延伸超出纤维膜20的端部。多个纤维膜20中的每一个可以延伸通过纤维板68中的相应孔74。图20示出了多个示例性纤维束组件72与相应延伸的通气管70，所述通气管70相对于它们的相应束体41安置，所述束体41进而安置在集管39中。
图23是示出了处于组装好的构造的包括示例性纤维束组件72的示例性束体41的横截面透视图。还显示的是与束体41接合的示例性通气管70。在所示的示例性实施方案中，通气管70的外表面设置有配置成与束体41的内侧结构接合的结构(例如，延伸的圆形法兰)，以将部件相对于彼此固定。示例性通气管70延伸通过束体41的中心，其端部之一安置在可以被安置在接近通气管70的远端的通气室76中。如所示，束体41还可以包括至少一个渗透物室78。
图23以未连接的示例性气化装置43示出，但是气化装置43可以可旋转地连接至束体41。当连接至束体41时，气化装置43被配置成接纳来自通气室76的气体流并且将气体流(参见箭头82)经由孔80引导至与通气管70流动连通的气化装置43的中心。作为该示例性构造的结果，供应至气化装置43的气体流可以产生连续的或间歇的气泡流，该气泡流可以经由通气管70被释放至束18的中心。
根据一些实施方案，通气过程可以包括在特定时间段内将气体流经由通气室76连续供应至气化装置43，并且之后停止气体流。例如，根据一些实施方案，可以将通气在预定的时间(例如，在约120秒至24小时的范围内)内起动，并且之后在预定的时间段(例如，在仅大于无时间至约120秒的范围内)内停止。根据起动通气的时间长度，可以在整个每24小时的阶段内将该循环重复一个或多个循环。其他起动时间方案是预期的。
纤维束组件72可以包括具有多个孔74的纤维板68，单独的纤维膜20(例如，中空纤维膜)可以通过其每一个延伸。图19-27示出了具有多种不同孔排列的纤维板68的多个示例性实施方案。当组装后，纤维板68可以与纤维膜20的端部至少稍微隔开(即，在纤维膜的长度内(参见图22))。以这种示例性的方式，可以将纤维膜20维持在其相对于彼此的所需位置。
如在图24-32中所示，例如，给定的束18的纤维膜20可以分为分开的部分，并且可以通常以辐条状的关系安置，其中“辐条”表示通过不包括任何纤维膜20的束18的通道。这些通道提供了开口，流体和/或任何残渣可以通过所述开口沿着纤维膜20的束18行进。可以安排纤维膜20的数量和它们的间距以减少堵塞可能性和/或增加流体的再循环速率，由此实现更高的可持续渗透物通量。可以针对其中运行过滤模块12的应用选择在束18中的纤维膜20的数量和/或通道的构造。
仅为了理解清楚而给出了前述详细描述和实例。不应由此理解为任何不必要的限制。对本领域技术人员来说将会显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以在所描述的实施方案中做出许多改变。因此，本发明范围不应当限于在本文中所描述的结构，而仅受由权利要求的语言描述的结构和那些结构的等同物限制。
Claims (18)
1.一种外壳组件，所述外壳组件配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜，所述外壳组件包括：
细长管状构件，所述细长管状构件沿着在所述细长管状构件的第一端和第二端之间的纵向轴延伸，所述细长管状构件包括：
细长壁，所述细长壁在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸，所述细长壁包括相对侧边缘；
可拆装舱口，所述可拆装舱口在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸并且连接至所述细长壁的所述相对侧边缘，由此形成具有内部的中空外壳，所述内部被配置成提供在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间的流动连通；和
集管，所述集管与所述细长管状构件的所述第一端结合并且被配置成提供进入所述细长管状构件的内部的流动连通，
其中所述细长管状构件的内部配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜，其中所述中空外壳基本上包围所述多个纤维膜以提供对从气化装置释放的气泡的限制，其中所述纤维膜以束排列，并且其中所述气化装置配置成释放气泡，使得所述气泡从所述细长管状构件的所述第一端并且沿着所述纤维膜流动，其中所述气化装置与所述集管流动连通。
2.根据权利要求1所述的外壳组件，所述外壳组件还包括与所述第一端相邻的进料间隙，其中所述进料间隙被配置成向所述外壳组件中提供所需流入量的包含残渣的流入流体。
3.根据权利要求1所述的外壳组件，其中所述细长壁的内侧没有相对于所述细长管状构件的所述纵向轴在横向上的接缝。
4.根据权利要求3所述的外壳组件，其中所述细长管状构件具有与所述纵向轴垂直的横截面，其中所述细长管状构件的所述横截面包括圆形内部表面。
5.根据权利要求1所述的外壳组件，其中所述细长壁具有与所述纵向轴垂直的横截面，并且其中所述细长壁的所述横截面是通道形、U形、C形和相对于所述细长管状构件的内部的凹形中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的外壳组件，其中所述可拆装舱口包括相对舱口边缘，并且其中所述相对舱口边缘和所述细长壁的所述相对侧边缘被配置成使得所述可拆装舱口经由将所述可拆装舱口相对于所述细长壁在与所述纵向轴基本平行的方向上滑动而连接至所述细长壁并且与所述细长壁分离。
7.一种外壳模块，所述外壳模块配置成接纳多个被配置成过滤流体的纤维膜束，所述外壳模块包括：
多个细长管状构件，所述细长管状构件各自沿着在所述细长管状构件的第一端和第二端之间的纵向轴延伸，所述细长管状构件各自包括：
细长壁，所述细长壁在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸，所述细长壁包括相对侧边缘；
可拆装舱口，所述可拆装舱口在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸并且连接至所述细长壁的所述相对侧边缘，由此形成具有内部的中空外壳，所述内部被配置成提供在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间的流动连通；和
集管，所述集管与所述细长管状构件的所述第一端结合并且被配置成提供进入所述细长管状构件的内部的流动连通；
所述外壳模块还包含在所述外壳模块的相对端处的渗透物升流管和通气升流管，其中所述渗透物升流管和所述通气升流管与所述集管在其相对端流动连通，
其中所述细长管状构件各自的内部配置成接纳被配置成过滤流体的纤维膜束，其中所述中空外壳基本上包围所述多个纤维膜以提供对从气化装置释放的气泡的限制，其中所述纤维膜以束排列，并且其中所述气化装置配置成释放气泡，使得所述气泡从所述细长管状构件的所述第一端并且沿着所述纤维膜流动，其中所述气化装置与所述集管流动连通，并且所述气化装置配置成接纳经由所述通气升流管供应的气体流。
8.根据权利要求7所述的外壳模块，其中所述相应细长管状构件的所述可拆装舱口从所述外壳模块的共用侧可进入。
9.根据权利要求7所述的外壳模块，其中所述外壳模块被配置成防止从所述细长管状构件中的第一个的第一端流动的流体在没有首先从所述第一细长管状构件的所述第二端流动的情况下从所述第一细长管状构件的内部流动至第二细长管状构件的内部。
10.根据权利要求7所述的外壳模块，所述外壳模块还包括与所述第一端相邻的进料间隙，其中所述进料间隙被配置成向所述外壳模块中提供所需流入量的包含残渣的流入流体。
11.根据权利要求7所述的外壳模块，其中所述过滤模块包括至少三个细长管状构件。
12.根据权利要求11所述的外壳模块，其中所述细长管状构件经由连接机构彼此连接。
13.一种被配置成过滤流体的过滤模块，所述过滤模块包括：
外壳组件，所述外壳组件被配置成接纳多个纤维膜，所述外壳组件包括：
细长管状构件，所述细长管状构件沿着在所述细长管状构件的第一端和第二端之间的纵向轴延伸，所述细长管状构件包括：
细长壁，所述细长壁在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸，所述细长壁包括相对侧边缘；
可拆装舱口，所述可拆装舱口在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间延伸并且连接至所述细长壁的所述相对侧边缘，由此形成具有内部的中空外壳，所述内部被配置成提供在所述细长管状构件的所述第一和第二端之间的流动连通；
集管，所述集管与所述细长管状构件的所述第一端结合并且被配置成提供进入所述细长管状构件的内部的流动连通；以及
多个纤维膜束，所述纤维膜连接至所述集管并且接纳在所述细长管状构件的内部中，使得所述纤维膜沿着所述细长管状构件的所述纵向轴延伸，所述纤维膜被配置成过滤流体，其中所述中空外壳基本上包围所述多个纤维膜以提供对从气化装置释放的气泡的限制，其中所述纤维膜以束排列，并且其中所述气化装置并配置成释放气泡，使得所述气泡从所述细长管状构件的所述第一端并且沿着所述纤维膜流动，
所述过滤模块还包含渗透物升流管和通气升流管，其中所述渗透物升流管和所述通气升流管位于所述过滤模块的相对端处；
其中所述气化装置与所述集管流动连通，并且所述气化装置配置成接纳经由所述通气升流管供应的气体流。
14.根据权利要求13所述的过滤模块，所述过滤模块还包括与所述第一端相邻的进料间隙，其中所述进料间隙被配置成向所述过滤模块中提供所需流入量的包含残渣的流入流体。
15.根据权利要求13所述的过滤模块，所述过滤模块还包括纤维板，所述纤维板被配置成将所述多个纤维膜与所述集管结合。
16.根据权利要求13所述的过滤模块，所述过滤模块还包括：
多个所述外壳组件，所述外壳组件各自经由连接机构连接至相邻的外壳组件；和
多个所述纤维膜束，所述纤维膜束各自被接纳在相应外壳组件中。
17.根据权利要求13所述的过滤模块，其中所述渗透物升流管和所述通气升流管经由升流管连接组件连接至所述过滤模块的所述相对端。
18.一种减少过滤残渣在被配置成过滤流体的权利要求13的过滤模块的纤维膜束的纤维膜上的积累的方法，所述方法包括：
将所述纤维膜束设置在外壳组件的细长管状构件中，使得所述纤维膜沿着所述细长管状构件的纵向轴延伸；和
在所述细长管状构件的第一端处供应气泡，使得所述气泡从所述细长管状构件的所述第一端经过所述纤维膜的至少一部分朝向所述细长管状构件的第二端流动，由此去除所述过滤残渣中的至少一些。
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