CN114728240A - 过滤膜组件及其清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于处理液体的组件。该组件包括:压力容器，其具有分别设置有第一和第二端盖的第一和第二端部；膜元件，其定位在压力容器内；适配器，其将第一端盖与膜元件的第一端部联接；第一垫片组，其定位在第一端盖与第一适配器之间。定位在所述第一端盖与所述膜元件的所述第一端之间的第一止推环、定位在所述第二端盖与所述膜元件的第二端之间的第二止推环、以及定位在所述第一止推环与所述膜元件的所述第一端之间的第二垫片组。所述第二垫片组的总厚度与所述第一垫片组的总厚度相同。

Description

过滤膜组件及其清洗方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月8日提交的美国临时专利申请62/912，450的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种过滤膜组件，更具体地涉及一种反渗透膜组件，以及一种清洗过滤膜组件的方法。

背景技术

各种类型的过滤过程中均利用可渗透或半透膜来处理液体。这种过滤方法的实例包括但不限于纳米过滤、超滤、微滤和反渗透。虽然本文的讨论主要集中在反渗透系统上，但是本发明同样适用于任何已知的过滤过程和组件。

反渗透(reverse osmosis，RO)是一种水净化工艺，它利用部分可渗透的膜元件来处理含有离子，不需要的分子和较大颗粒的水，例如溶解的盐，有机化合物，胶体和微生物。RO处理是通过使水流流过RO膜组件的进料侧并在RO膜组件的进料侧上施加高于进料溶液的渗透压的压力来进行的。水分子在这种增加的压力的驱动力下穿过RO膜组件，从而给水中去除溶解和悬浮的化学和生物物种。然后将所得的处理水从RO膜组件的渗透物侧抽出。溶解的盐，有机化合物，胶体，微生物和悬浮在水中的任何其他物质都保留在RO膜组件的进料侧，其被称为浓缩物或废液。

典型的RO膜组件由一个压力容器组成，该压力容器包含一个或多个RO膜组件(例如，通常为1至8个RO膜组件)。压力容器具有进料口、浓缩物口和一个或多个渗透口。原给水通过进料口被引入到压力容器中，并穿过RO膜组件，从在压力容器的上游端处的引导膜元件开始，到在压力容器的下游端处的尾端膜元件结束。压力容器通常在下游端包括一个止推环(即，例如，与尾端RO膜组件接触)以支撑RO膜组件并防止它们由于加压水沿向前方向(即，从上游端朝向下游端)流过压力容器的的力而伸缩。

但是，RO膜组件会随着时间的推移而积聚污垢，因此需要定期清洁。目前已经设计了就地清洁(Clean-in-Place，CIP)系统和方法，该方法通过使清洁溶液或冲洗溶液沿向前方向流过膜元件来清洁RO膜组件。正向流动模式与RO膜组件在正常操作条件下的操作方式相同。RO膜组件由下游端止推环支撑，因此不会由于清洁溶液的向前流动而伸缩或移动。

但是，某些类型的污垢，例如重的生物污垢，胶体物质和颗粒污垢，倾向于在引导膜元件的进料端(或前)积聚。在这种情况下，向前方向的冲洗或清洁在去除已经积聚在引导RO膜组件的进料端处的这些污物方面不是很有效，因为很难通过向前方向清洁/冲洗来破坏引导RO膜组件处的污物。此外，在这种情况下，正向清洁可能导致积聚在引导RO膜组件处的污垢被清洗液向下游带到压力容器中包含的所有其他RO膜组件。

然而，对于这种情况，制造商通常已经劝阻操作者使用反向清洁方法(即，在反向方向上冲洗或清洁)。这是因为，与通过止推环在压力容器的下游端处提供的支撑相反，通常在进料端(或前端或上游)处没有为RO膜组件提供支撑。因此，在反向清洁期间，清洁溶液在反方向(即，在与正常操作条件的流动模式相反的方向上)被冲洗而通过压力容器的力将导致RO膜组件移动和/或伸缩，从而造成反渗透膜元件的损坏。

因此，希望提供一种用于过滤膜组件、特别是RO膜组件的支撑机构，其适于实现组件的膜元件的反向清洁，特别是在污物已经积聚在引导膜元件中或其上的情况下。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于处理液体的组件。该组件包括一个或多个压力容器，每个压力容器具有设置有第一端盖的第一端，设置有第二端盖的相对的第二端，以及在第一和第二端之间延伸的侧壁；至少一个膜元件，定位在每个压力容器内的第一和第二端之间，每个膜元件具有第一端和相对的第二端；第一适配器，将每个压力容器的第一端帽与至少一个膜元件的第一端联接；第一垫片组，其定位在每个压力容器的第一端帽的远端与第一适配器之间；定位在每个压力容器的第一端盖和至少一个膜元件的第一端之间的第一止推环，第一止推环具有第一开口端、相对的第二开口端和从第一开口端延伸到第二开口端的侧壁，所述第二开口端邻接所述第一端盖；第二止推环，所述第二止推环位于每个压力容器的所述第二端盖与至少一个所述膜元件的所述第二端之间，所述第二止推环具有第一开口端，相对的第二开口端和从所述第一开口端到所述第二开口端的侧壁，所述第二开口端邻接所述第二端盖；以及第二垫片组，其定位在所述第一止推环的所述第一开口端与至少一个所述膜元件的所述第一端之间。所述第二垫片组的总厚度与所述第一垫片组的总厚度相同。

另一方面，本发明涉及一种用于反渗透组件的套件。该反渗透组件包括压力容器，该压力容器具有设置有第一端盖的第一端和相对的设置有第二端盖的第二端，至少一个膜元件定位在压力容器内的第一端和第二端之间，将所述第一端盖与至少一个所述膜元件的第一端联接的第一适配器，定位在所述第二端盖与至少一个所述膜元件的第二端之间的止推环，以及垫片组，其定位在所述第一端盖和至少一个所述膜元件的所述第一端之间。所述套件包括配置成定位在所述第一端盖的远端的与所述反渗透组件的所述第一适配器之间的额外的垫片组，以及配置成定位在所述第一端盖与所述反渗透组件的至少一个所述膜元件的所述第一端之间的额外的止推环。附加的垫片组被预选为具有与反渗透组件的垫片组的总厚度相同的总厚度。所述反渗透组件的所述垫片组定位在所述附加止推环与至少一个所述膜元件的所述第一端之间。

本发明的另一方面涉及一种操作反渗透组件的方法。该反渗透组件包括压力容器，该压力容器具有设置有第一端盖的第一端和设置有第二端盖的相对的第二端、靠近压力容器的第一端的第一端口和靠近压力容器的第二端的第二端口。至少一个膜元件，其定位在压力容器内的第一端和第二端之间；第一适配器，其将第一端盖与至少一个膜元件的第一端联接；第一止推环，其定位在第一端盖和至少一个膜元件的第一端之间；位于所述第二端盖与至少一个所述膜元件的第二端之间的第二止推环，位于所述第一止推环与至少一个所述膜元件的第一端之间的第一垫片组，以及设置在所述第一端盖的远端和所述第一适配器之间的第二垫片组，所述第二垫片组的总厚度与所述第一垫片组的总厚度相同。该方法包括通过在压力下经由第一端口将第一液体引入压力容器来处理第一液体。其使得第一液体在第一方向上从至少一个所述膜元件的第一端朝向至少一个所述膜元件的第二端行进并通过至少一个所述膜元件；并且在检测到积聚在至少一个所述膜元件上的污垢时，经由所述第二端口将第二液体引入所述压力容器中来清洁所述组件，使得所述第二液体在第二方向上从至少一个所述膜元件的第二端朝向至少一个所述膜元件的第一端行进通过至少一个所述膜元件。

附图说明

结合附图阅读时，可以更好地理解上述概述以及本发明的以下详细描述。为了说明本发明的目的，在附图中示出了目前优选的实施例。然而，应当理解，本发明不限于所示的准确的布置和手段。其中：

图1是根据本发明的实施例的反渗透组件的正视图；

图2是沿图1中线A-A截取的图1所示的反渗透组件的剖视图；

图3是沿图1中线A-A截取的图1的反渗透组件的一部分的放大剖视图；

图4是图1的反向组件的一部分的放大的局部横截面透视图，其中为了清楚起见，省略了组件的部分；

图5是图1的反渗透组件的一部分在图4的区域B附近的放大图；

图6是图1的反渗透组件的一部分在图4的区域C附近的放大图；

图7是图1的反渗透组件的一部分的某些部件的分解透视图；

图8描述了用于处理液体的图1的反渗透组件的第一操作配置；和

图9描述了用于清洁组件的图1的反渗透组件的第二操作配置。

具体实施方式

在以下描述中使用某些术语仅是为了方便，而不是限制。词语“下部”、“上部”、“底部”和“顶部”表示附图中的方向。根据本发明，词语“向内”和“向外”分别指朝向和远离装置的几何中心及其指定部件的方向。除非本文特别阐述，否则术语“一个”和“该”不限于一个元件，而是应当理解为意指“至少一个”。该术语包括上述词语、其衍生词和类似含义的词语。

具体实施方式详细参考附图，其中相同的数字在几个视图中表示相同的元件。图1-7显示了根据本发明的第一实施例的通常以10表示的RO膜组件。管道(例如，供应和排放管线)、预处理系统、泵、密封容器、阀门、插座件、连接分支和其它部件及设备(未示出)都优选地以已知的方式围绕组件10构建和/或可操作地连接到组件10，以形成完整的RO系统。

组件10包括围绕一个或多个RO膜组件14的壳体12。壳体12优选地设计和构造为压力容器12，其允许液体流过RO膜组件14。在一个实施例中，压力容器12具有大致为管状的形状。然而，本领域技术人员应当理解，压力容器具有替代形状，例如矩形、圆锥形、截头圆锥形等。优选地，RO膜组件14以任何方式相互连接和布置，以便实现所需的端部构造。

压力容器12具有第一端16和相对的第二端18、沿纵向轴线X在第一端16和第二端18之间延伸的侧壁20、封闭第一端16的第一端盖32和封闭第二端18的第二端盖34。优选地，侧壁20是管状侧壁。侧壁20具有内表面22和外表面24，内表面22限定压力容器12的内腔26，该内腔26被构造成容纳组件10的各种部件，包括RO膜组件14。在一优选实施例中，O形环33或其它类型的密封机构设置在压力容器的第一端16和第二端18中的至少一个处，优选地设置在两个处，以在侧壁20与第一端盖32和/或第二端盖34之间提供不透流体的密封。第一端盖32和第二端盖34可以通过任何已知的机构和方法固定到压力容器12上，例如通过分段环或蛤壳锁。

第一端口28设置在压力容器12的第一端16处，第二端口30设置在压力容器12的第二端18处。第一和第二端口28、30中的每一个优选地延伸穿过压力容器12的侧壁20，使得端口28、30与压力容器12的内腔26连通，并且更具体地与定位在其中的RO膜组件14连通。在一优选实施例中，设置O形环29或其它类型的密封机构，以确保在第一和/或第二端口28、30中的至少一个(优选地两者)处的流体密封。应当理解的是，第一端口28和第二端口30可以替代地形成在压力容器12的另一部分中，例如形成在相应的端盖32、34中。

在一个实施例中，第一端口28连接到进料液体源(未示出)，例如容纳生水、废液(例如，废清洁溶液或冲洗溶液)或其他待处理液体的罐或容器。在一个实施例中，第二端口30连接到构造成储存来自于处理过的进料液体的浓缩物的罐或容器(未示出)。在另一个实施例中，第二端口30连接到清洁或冲洗液体源(未示出)，例如容纳液体(例如水、渗透物、冲洗溶液、清洁溶液等)的罐或容器，将其冲洗并通过组件10以去除任何积聚的污垢。

组件10优选地具有和/或可在第一配置中操作，第一配置是正常的正向反渗透处理过程，如图8所示，第二配置是反向操作，如图9所示。

在第一可操作配置中，如在下文中更详细描述的，诸如生水的进料液体通过第一端口28(即，第一端口是进料口)，然后穿过容纳在压力容器12中的至少一个RO膜组件14。

在一个实施例中，压力容器12包括多个互连的RO膜组件14，并且更具体地，包括定位在压力容器12的第一端16和第二端18之间的一系列互连的RO膜组件14。在这样的实施例中，在第一可操作配置中，通过第一端口28引入到压力容器12中的进料液体通过一系列互连的RO膜组件14，从在压力容器12的第一端16处的最前面的RO膜组件14开始，并在压力容器12的第二端18附近的最后的RO膜组件14中结束。这样，最上游的RO膜组件14(即，串联的RO膜组件14中最靠近第一端16的，并且更具体地，压力容器12的第一端盖32，)下文中称为第一或引导RO膜组件14a，而串联的RO膜组件14中最靠近压力容器12的第二端18的，更具体地说是第二端盖34，并且最远离所述第一端16和所述引导RO膜组件14，在下文中称为最后的RO膜组件14b。

压力容器12优选地由能够承受RO系统中存在的高压的坚固的刚性材料制成，例如纤维增强塑料、纤维增强聚酯、玻璃增强聚酯或玻璃增强环氧树脂(GRE)。最优选地，压力容器12是通过将涂有树脂的玻璃/碳纤维缠绕在心轴上以制造硬壳压力容器12。压力容器12优选地设计成在高达1200PSI的压力下操作。压力容器12的尺寸将根据容纳在其中的RO膜组件14的数量和容纳在其中的RO膜组件14的尺寸而变化。例如，容纳一个RO膜组件14的压力容器12优选地具有大约1.5米的长度，容纳两个RO膜组件14的压力容器12优选地具有大约2.5米的长度，等等。此外，在RO膜组件14具有约8英寸的外径的情况下，压力容器12具有约9至10英寸的直径。

每个RO膜组件14都优选地是螺旋卷绕的膜元件。参照图4，每个螺旋缠绕RO膜组件14包括圆柱形缠绕主体36，所述圆柱形缠绕主体36包括分离膜、进料侧通道/间隔材料和渗透侧通道/间隔材料，所述渗透侧通道/间隔材料以层压状态螺旋缠绕在穿孔芯管38周围。渗透物被收集在每个RO膜组件14的芯管38中。

本领域技术人员应当理解，RO膜组件包括任何市售的膜。以下讨论涉及RO膜组件14的优选实施例。

分离膜包括依次层压在无纺布层上的多孔载体和表层。无纺布层的材料没有特别限制。无纺布层的材料的实例包括聚酯和聚烯烃。多孔载体是微孔的，并且可以由例如聚砜、聚芳基砜(例如聚醚砜)、聚酰胺和聚偏二氟乙烯形成。从化学、机械和热稳定性的角度来看，包含聚砜或聚芳基砜的多孔层是优选的。可用于形成表层的材料的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺和乙烯-乙烯醇共聚物。

可以使用的进料侧通道材料的实例包括网状材料、网格材料、带槽片材和波片。可以使用的渗透侧通道材料的实例包括网状材料、织物材料、网格材料、带槽片材和波片。穿孔的芯管38没有特别限制，只要它在管周围具有开口即可。

为了防止进料侧液体和渗透侧液体混合在一起，密封树脂被涂在分离膜的边缘，从多孔质支撑体侧面向渗透侧通道材料，至少直到表层附近浸渍密封树脂，从而密封边缘。

RO膜组件具有任何合适的尺寸。例如，在一个实施例中，RO膜组件14具有大约8英寸的外径。然而，应当理解的是，RO膜组件的尺寸应当被选择以适合所需的最终应用。然而，每个RO膜组件14的外径必须至少略小于压力容器12的内径，以便能够容纳在其中。

在每个RO膜组件14的两端都设置有被称为防伸缩装置或ATD(anti-telescopingdevice)的支撑构件52，以防止元件14在操作期间的展开和延伸。当在组件10中存在多个RO膜组件14时，设置在第一RO膜组件14的一端处的ATD52将邻接设置在相邻的第二RO膜组件14的一端处的ATD52，等等。每个ATD52具有大约为圆柱形的形状和与相关联的RO膜组件14的外径相匹配的外径(例如，大约8英寸)，以及中心开口53，相应元件14的芯管38通过该中心开口与互连适配器57或端盖适配器48、50接合并连接(参见图8和图9)，如下文更详细地描述。

每个RO膜组件14优选地包括盐水密封件54，该盐水密封件在每个组件14的外表面和压力容器12的内表面22之间提供密封，从而确保给水流过RO膜组件14而不是围绕元件14的外部流动。盐水密封件54优选地放置在每个RO膜组件14的ATD52中的一个ATD52中的外围凹槽56中。更优选地，盐水密封件54位于每个RO膜组件14的引导或给水端ATD52中形成的周向凹槽56中。

在包括两个或更多个RO膜组件14的组件10的构造中，RO膜组件14优选地包括在每个相邻组件14之间的一个或多个互连器57(仅在图8至图9中示意性地示出)。每个互连器57将相邻的RO膜组件14的芯管38彼此连接和密封。互连器57可以在一端或两端具有一个或两个O形环或其他密封机构。这种互连器也称为互连适配器。

第一端盖32具有构造成容纳在压力容器12的第一端16内的主体40，以及延伸穿过主体40的第一导管44。第二端盖34具有构造成容纳在压力容器12的第二端18内的主体42，以及延伸穿过主体42的第二导管46。在优选实施例中，第一和第二导管44、46延伸穿过相应主体40、42的几何中心。在一个优选实施例中，第一和第二导管44、46通常是管状的，但是应当理解，这些导管44、46也能是可替代的形状。

第一和第二端盖32、34的主体40、42的形状优选地与压力容器12的第一端16和第二端18的形状一致。此外，第一和第二端盖32、34的主体40、42的尺寸优选地被确定以配合在压力容器12的相应的第一和第二端16、18内。更具体地，每个端盖32、34的主体40、42的外径与压力容器12的第一端16和第二端18的内径匹配或略小于压力容器12的第一端16和第二端18的内径。以此使得第一端帽32和第二端帽34分别紧密地配合在压力容器12的第一端16和第二端18内。每个端盖32、34的主体40、42包括优选地形成在其几何中心处的开口41、43，并且相应的导管44、46从开口41、43朝向压力容器12的内腔26延伸。导管44、46的外径小于各个主体40、42的外径。

第一开口41和第二开口43是用于将过滤的液体(即，渗透物)输送出压力容器12的第一渗透口和第二渗透口。更具体地，第一渗透端口41和第二渗透端口43经由相应的第一导管44和第二导管46以及相应的适配器，并且更具体地，相应的端盖适配器48、50连接到相邻的RO膜组件14的芯管38。在压力容器12包含一系列互连的RO膜组件14的实施例中，第一渗透端口41经由第一导管44和第一端盖适配器48连接到第一RO膜组件14a的芯管38。并且，所述第二渗透口43通过所述第二导管46和第二端盖适配器50连接到所述最后一个RO膜组件14b的所述芯管38。

第一端盖适配器48具有第一端部49，其外径至少略小于第一端盖32的第一导管44的内径，第二端部66和中间或中央部分51，所述第二端部66的外径至少略小于第一RO膜组件14a的芯管的内径，所述中间或中央部分51的外径相对于第一端部49和第二端部66的外径扩大。第二端盖适配器50具有第一端部68，该第一端部68的外径至少略小于第二端盖34的第二导管46的内径。第二端部70和中间或中央部分72，所述第二端部70的外径至少略小于最后一个RO膜组件14b的芯管的内径，所述中间或中央部分72的外径相对于第一端部68和第二端部70的外径扩大。因此，第一端盖适配器48的第一端部49被配置为容纳在第一端盖32的第一导管44内，并且第一端盖适配器48的第二端66被配置为容纳在RO膜组件14的芯管38的端部内，而第二端盖适配器50的第一端部68被配置为容纳在第二端盖34的第二导管46内，并且第二端盖适配器50的第二端70被配置为与RO膜组件14b的芯管38的端部一起容纳。更具体地，第一和第二端盖适配器48、50的第二端部66、70分别延伸穿过第一和最后的RO膜组件14a、14b的ATD52开口53，以容纳在其芯管38内。每个中间部分51、72的扩大的外径大体上分别与第一导管44和第二导管46的外径相匹配。每个端盖适配器48、50分别包括延伸穿过其中的导管74、76。

在组件10仅包括一个RO膜组件14的构造中，(i)第一端盖32的第一导管44通过第一端盖适配器48与芯管38的第一端流动连通，更具体地说，第一适配器48的第一端49被接纳在第一端盖32的第一导管44内，并且第一适配器48的第二端部66被接纳在芯管38的第一端内；并且(i i)第二端盖34的第二导管46通过第二端盖适配器50与芯管38的第二端流动连通，更具体地，第二适配器50的第一端部68被接纳在第二端盖34的第二导管46内，并且第二适配器50的第二端部70被接纳在芯管38的第二端部内。这样，来自RO膜组件14的渗透物可以从芯管38的第一端通过第一端盖适配器48的导管74和第一端盖32的第一导管44被运送到第一渗透物端口41。并且，来自RO膜组件14的渗透物可以从芯管38的第二端通过第二端盖适配器50的导管76和第二端盖34的第二导管46被输送到第二渗透物端口43。

在组件10包括两个或更多个RO膜组件14(例如，引导元件14a和最后一个元件14b)的配置中，(i)第一端盖32的第一导管44通过将第一适配器48的第一端部49接收在第一端盖的第一导管44内，第一适配器48的第二端部66被接收在引导RO膜元件14a的芯管38的一端，而与引导RO膜元件14a的芯管38的一端流动连通，并且(i i)通过将第二适配器50的第一端68接收在第二端盖的第二导管46内，第二端盖34的第二导管46与最后一个RO膜元件14b的芯管38的一端流动连通并且第二适配器50的70被接收在最后一个RO膜元件14b的芯管38的第二端内。

因此，每个端盖适配器48、50将位于压力容器12的每个端部16、18处的RO膜组件14与相应的端盖32、34连接并密封。O形环35或其它密封机构可以设置在接合的端盖适配器48、50和端盖32、34的接口处。

在第一端帽32连接到第一端帽适配器48的情况下，由于部件变化，在第一导管44的最远端和中心部分51之间经常保持间隙或间隙。这样的间隙将使得RO膜组件14在相反的方向上进行不期望的运动，例如在处理过程结束时，当高压被关闭并且RO膜组件14受到强制水流的向前方向上的力之后回弹。因此，为了防止RO膜组件14在相反方向上做不期望的运动，在第一端盖32和第一端盖适配器48之间设置第一垫片组62，所述第一垫片组62构成一个或多个垫片62。更具体地，在第一导管44的最远端和中央部分51之间。

每个垫片62大约为中空的圆柱形形状。每个垫片62优选地具有与第一端盖32的第一导管44和第一端盖适配器48的中央部分51的外径相匹配的外径。内径刚好略大于第一端盖适配器48的第一端部49的外径，使得第一端部49可以穿过垫片62的中空内部，并且厚度t62大约为1/16到1/4英寸，并且更优选地大约1/8英寸。在一优选实施例中，三个垫片62设置在第一端盖32和第一端盖适配器48之间的空间中，更具体地，设置在第一导管44的最远端和中心部分51之间。

第一止推环或止推圈58设置在压力容器12的第一端16处，并且第二止推环或止推圈60设置在压力容器12的第二端18处。每个止推环58、60具有第一端部58a、60a；相对的第二端部58b、60b；以及在第一和第二端部58a、60a、58b、60b之间延伸的侧壁58c、60c。优选地，第一端部58a、60a的外径与每个RO膜组件14的外径大致相同。第一和第二止推环58、60的第一和第二端部58a、58b、60a、60b优选地为开口端。即，第一和第二止推环58、60的第一和第二端部58a、58b、60a、60b可以没有壁并且完全打开，或者可以包括具有穿过其形成的开口的壁。

在一个实施例中，止推环58、60中的一个或两个具有大致为圆柱形的横截面轮廓，使得侧壁58c、60c具有大致为圆柱形的形状，并且第一开口端部58a、60a的直径与第二开口端部58b、60b的直径相同。

在另一实施例中，止推环58、60中的一个或两个具有大致锥形或楔形的横截面轮廓。更具体地，第一开口端部58a、60a具有比第二开口端部58b、60b的直径更大的直径，并且侧壁58c、60c从第一开口端部58a、60a朝向第二开口端部58b、60b倾斜或逐渐变细。

第二止推环60的第一开口端部60a邻接最后一个RO膜组件14b的ATD52，并且第二开口端部60b邻接第二端盖34的主体42。因此，第二止推环60使RO膜元件14的向前运动(即，在进料液体的正常流动方向上从第一端16朝向第二端18的运动)最小化，并且减轻由加压进料液体流施加在第二端盖适配器50上的一些负载。

所述第一止推环58的所述第一开口端部58a与所述引导RO膜组件14a的ATD52接近但间隔开，并且所述第二开口端部58b邻接所述第一端盖32的所述主体40。由一个或多个垫片64构成的第二垫片组64设置在所述第一止推环58和所述ATD52之间，在所述引导RO膜组件14a的进料端处。类似于第一垫片组62的垫片62，第二垫片组64的每个垫片64具有大致中空的圆柱形形状。第二组的每个垫片64优选地具有与第一止推环58的第一端部58a和ATD52的外径相匹配的外径，以及厚度t64大约1/16到1/4英寸，并且更优选地大约1/8英寸。在一优选实施例中，三个垫片64设置在第一止推环58的第一端58a与在引导RO膜组件14a的进料端处的ATD52之间的空间中。更优选地，第一垫片组62的总厚度T62与第二垫片组64的总厚度T64相同。也就是说，需要被理解的是，第一垫片组62中的垫片62的数量不需要与第二垫片组64中的垫片64的数量对应或匹配。相反，优选的是，第一垫片组62的总厚度T62与第二垫片组64的厚度T64匹配。

第一止推环58、第一垫片组62和第二垫片组64的组合使RO膜组件14的向后移动(即，从第二端18朝向第一端16的相反方向的移动)最小化。并且减轻施加在第一端盖适配器48上的一些负载。

在一方面，本发明涉及一种套件，其包括第一止推环58和第一垫片组62，用于与如本文所述的组件10的其余部件进行组装。也就是说，在一个实施例中，预先存在的反渗透组件10包括压力容器12，该压力容器具有设置有第一端盖32的第一端16和设置有第二端盖的相对的第二端18。定位在压力容器12的第一端16和第二端18之间的至少一个膜组件14(并且更优选地是一系列相互连接的膜组件14)，将第一端盖32与至少一个膜组件14的第一端联接的第一适配器48，位于第二端盖34和至少一个膜组件14的第二端之间的止推环60，以及位于第一端盖32和至少一个膜组件14的第一端之间的垫片组64，而该套件包括一组额外的垫片62和一个额外的止推环58，该止推环58被配置为改装到预先存在的组件10上。更具体地，附加垫片组62被配置为定位在第一端盖32的远端和第一适配器48之间，并且具有预选的总厚度T62，与组件10的垫片组64的总厚度T64相同。。所述附加止推环58被配置为定位在所述第一端盖32和至少一个所述膜元件14的第一端之间，其中，所述反渗透组件10的所述垫片组64位于所述附加止推环58和至少一个所述膜元件14的所述第一端之间。

如图8所示，在第一可操作配置中(即，用于进料液体的反渗透处理)，加压进料液体(例如，水)78通过第一端口28供给给组件10(即，所述第一端口28是进料液体端口)并且穿过每个RO膜组件14，从靠近所述第一端16的所述引导元件14a开始并且以靠近所述压力容器12的第二端18的最后一个元件14b结束。例如，在一个实施例中，对于8英寸RO膜组件14，进料液体流速优选在35和55GPM之间，并且对于8英寸RO膜组件14优选在30和50GPM之间。进料压力将取决于所处理液体的类型。应当理解的是，进料压力和进料流速将根据例如RO膜组件14和压力容器12的尺寸、RO膜组件14的类型和构造以及待处理的进料液体的类型而变化。经处理的液体或渗透物通过膜表面进入每个RO膜组件14的渗透物通道，以螺旋方向朝向元件14的中心流动，并且最终被收集在芯管38中并通过第一渗透物端口41和第二渗透物端口43离开压力容器12。包含未进入渗透区域的浓缩污染物的浓缩(或排斥)流80经由第二端口30离开组件10。

在第二可操作配置中，如图9所示，液体82通过第二端口30被供应到组件10，并且在压力下被强制通过每个RO膜组件14，从接近第二端18的最后一个元件14b开始，并以接近压力容器12的第一端16的引导元件14a结束。反向的供给压力优选地为大约2至4bar，更优选地为大约2至3bar。液体在相反方向上的流速优选大约为在第一可操作配置中给水的流速的67％至100％。

在优选实施例中，执行第二可操作配置以用于清洁RO膜组件10，并且更具体地用于去除任何累积的污垢84，特别是在引导RO膜组件14a处积聚的污垢(见，例如，图9)。

例如，在一个实施例中，经由第二端口30供应到压力容器12的液体80是清洁溶液或冲洗溶液(即，第二端口30是清洁/冲洗溶液端口)，其首先通过最后一个RO膜组件14b引入，然后通过所有RO膜组件14朝向引导RO膜组件14a泵送。清洁溶液将积聚在RO膜组件14上的污物84分解，并将污物84通过第一端口28(即，第一端口是废液端口)以废物流86从压力容器12中带出。所述第一止推环58、所述第一垫片组62和所述第二垫片组64的组合在所述清洁操作期间支撑并最小化所述RO膜组件14的向后移动、延伸或伸缩。

应当理解，任何已知的市售清洁溶液或冲洗溶液均可用于清洁RO膜组件10。优选地，基于污垢的类型选择清洁溶液或冲洗溶液(即，使用已知最适合去除累积污垢的溶液)。一些合适的溶液的实例包括但不限于三聚磷酸钠、EDTA钠、十二烷基苯磺酸钠(DDBS)、十二烷基硫酸钠、氢氧化钠和柠檬酸。还将理解的是，利用相同或不同的清洁/冲洗溶液的多个清洁循环可以在反向流动方向上进行。

在第二可操作配置的另一个实施例中，用于清洁RO膜组件的液体82是清洁水或RO渗透物，并且组件10在与RO膜清洁相同的条件下(例如，2至3bar的压力)在反向流动方向上运行。即，清洁水或渗透物通过第二端口30(即，第二端口30是进料口)供应到组件10，并通过每个RO膜组件14，从靠近第二端18的最后一个RO膜组件14b开始，并以靠近压力容器12的第一端16的引导RO膜组件14a结束，并且包含未通过RO膜组件14的浓缩污染物的浓缩物经由第一端口28(即，第一端口28是浓缩物端口)离开组件10。

本领域技术人员应当理解，可以在不脱离其广泛的发明构思的情况下对上述实施例进行改变。因此，应当理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而是旨在覆盖在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (19)

1.一种用于处理液体的组件，其特征在于，所述组件包括:

一个或多个压力容器，每个压力容器都有设置有第一端盖的第一端，设置有第二端盖的相对的第二端，以及在第一和第二端之间延伸的侧壁；

至少一个膜元件定位在每个压力容器内的第一端和第二端之间，每个膜元件具有第一端和相对的第二端；

将每个压力容器的第一端盖与至少一个所述膜元件的第一端连接的第一适配器；

位于每个压力容器的第一端盖的远端和相应的第一适配器之间的第一垫片组；

定位在每个压力容器的第一端盖和至少一个膜元件的第一端之间的第一止推环，所述第一止推环具有第一开口端、相对的第二开口端和从第一开口端延伸到第二开口端的侧壁，所述第二开口端抵接所述第一端盖；

位于每个压力容器的第二端盖和至少一个所述膜元件的第二端之间的第二止推环，所述第二止推环具有第一开口端、相对的第二开口端以及从第一开口端到第二开口端的侧壁，所述第二开口端抵接所述第二端盖；以及

位于所述第一止推环的所述第一开口端与至少一个所述膜元件的所述第一端之间的第二垫片组，所述第二垫片组的总厚度与所述第一垫片组的总厚度相同。

2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述组件是反渗透组件。

3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述组件包括定位在压力容器内的第一端和第二端之间的一系列相互连接的膜元件，该系列中的第一膜元件定位在所述压力容器的第一端附近，该系列中的最后膜元件定位在所述压力容器的第二端附近，

其中，所述第一适配器将所述第一端盖与所述第一膜元件联接。

4.根据权利要求3所述的组件，其特征在于，所述第一端盖包括与所述第一膜元件流动连通的第一渗透端口，并且所述第二端盖包括与所述最后膜元件流动连通的第二渗透端口。

5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述第二适配器将所述第二端盖与所述最后膜元件联接。

6.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述第一止推环的侧壁从其第一开口端到其第二开口端逐渐变细。

7.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述第二止推环的侧壁从其第一开口端到其第二开口端逐渐变细。

8.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，至少一个所述膜元件是螺旋缠绕的膜元件。

9.根据权利要求2所述的组件，其特征在于，所述第一端盖包括与至少一个所述膜元件的所述第一端流动连通的第一渗透端口，并且所述第二端盖包括与至少一个所述膜元件的所述第二端流动连通的第二渗透端口。

10.一种用于反渗透组件的套件，其特征在于，所述反渗透组件包括压力容器，所述压力容器具有设置有第一端盖的第一端和设置有第二端盖的相对的第二端，定位在所述压力容器内的所述第一端和所述第二端之间的至少一个膜元件，将所述第一端盖与至少一个所述膜元件的第一端联接的第一适配器，定位在所述第二端盖与至少一个所述膜元件的第二端之间的止推环，以及垫片组，其定位在所述第一端盖和至少一个所述膜元件的所述第一端之间，所述套件包括:

被配置成定位在所述第一端盖的远端和所述反渗透组件的所述第一适配器之间的额外垫片组，所述额外垫片组的总厚度被预选为与所述反渗透组件的所述垫片组的总厚度相同；以及

被构造成定位在所述第一端盖与所述反渗透组件的至少一个所述膜元件的所述第一端之间的额外止推环，所述反渗透组件的所述垫片组被定位在所述额外止推环与至少一个所述膜元件的所述第一端之间。

11.根据权利要求10所述的套件，

其特征在于，所述反渗透组件包括一系列相互连接的膜元件，所述一系列相互连接的膜元件定位在所述压力容器内的所述第一端和所述第二端之间，所述系列中的第一膜元件定位在所述压力容器的所述第一端附近，所述系列中的最后膜元件定位在所述压力容器的所述第二端附近；和

其中，所述额外止推环被配置为定位在所述第一端盖与所述反渗透组件的所述第一膜元件的第一端之间。

12.根据权利要求10所述的套件，其特征在于，所述额外止推环具有第一端、相对的第二端和从所述第一端延伸到所述第二端的侧壁。

13.根据权利要求12所述的套件，其特征在于，所述附加止推环的侧壁从其第一端朝向其第二端逐渐变细。

14.根据权利要求12所述的套件，其特征在于，所述附加止推环的所述第一端的直径与所述附加止推环的所述第二端的直径相同。

15.根据权利要求10所述的套件，其特征在于，所述附加的垫片组中的每个垫片具有大约为中空的圆柱形形状。

16.一种操作反渗透组件的方法，其特征在于，所述反渗透组件包括压力容器，所述压力容器具有设置有第一端盖的第一端和设置有第二端盖的相对的第二端、靠近所述压力容器的第一端的第一端口和靠近所述压力容器的第二端的第二端口，至少一个膜元件，所述膜元件定位在压力容器内的第一端和第二端之间；第一适配器，所述第一适配器将第一端盖与至少一个膜元件的第一端联接；第一止推环，所述止推环定位在第一端盖和至少一个膜元件的第一端之间；位于所述第二端盖与至少一个所述膜元件的第二端之间的第二止推环，位于所述第一止推环与至少一个所述膜元件的第一端之间的第一垫片组，以及位于所述第一端盖的远端和所述第一适配器之间的第二垫片组，所述第二垫片组的总厚度与所述第一垫片组的总厚度相同，所述方法包括:

通过在压力下经由第一端口将第一液体引入压力容器中，使得第一液体在第一方向上从至少一个膜元件的第一端朝向至少一个膜元件的第二端行进并通过至少一个膜元件，来处理第一液体；和

在检测到积聚在至少一个所述膜元件上的污垢时，通过经由所述第二端口将第二液体引入所述压力容器来清洁所述组件，使得所述第二液体在第二方向上从至少一个所述膜元件的第二端朝向至少一个所述膜元件的第一端行进通过至少一个所述膜元件。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第二液体包括清洁溶液、水和渗透物。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述反渗透组件包括一系列互连的膜元件，所述一系列互连的膜元件定位在所述第一端和所述第二端之间，所述系列的第一膜元件定位在所述第一端附近，并且所述系列的最后膜元件定位在所述第二端附近，

其中，所述第一液体在所述第一方向上从所述第一膜元件朝向所述最后膜元件行进通过所述一系列互连膜元件；和

其中，所述第二液体在所述第二方向上从所述最后膜元件朝向所述第一膜元件行进通过所述一系列互连膜元件。

19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，沿所述第二方向行进的所述第二液体的流量约为沿所述第一方向行进的所述第一液体的流量的67％至100％。

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