TW201544157A - 用於過濾流體之外殼總成及過濾模組 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種經構形以接納經構形以過濾流體之複數個纖維膜之外殼總成，該外殼總成可包含：一長形管狀構件，其包含延伸於第一端與第二端之間之一長形壁；及一可移除艙口，其經耦合至該長形壁之相對側邊緣，藉此形成具有一內部之一中空外殼。該長形管狀構件之該內部可經構形，以接納經構形以過濾流體之複數個纖維膜。

Description

用於過濾流體之外殼總成及過濾模組 優先權之主張
此PCT國際申請案主張於2014年3月7日申請之美國臨時申請案第USSN 61/949,639號之優先權利，該案標的之整體以引用的方式併入本文中。
本發明係關於過濾模組之外殼總成及外殼模組，且更特定言之係關於包含纖維膜之過濾模組之外殼總成及外殼模組。
多年來已使用多種膜過濾系統來處理污染水，舉例而言，諸如污水或廢水。此等系統在複雜性及成本方面有所不同。為了使處理程序更具成本效益，已發展出浸沒式膜過濾程序，其中將包含過濾膜之模組浸入於一大的進給槽中，且透過施加至膜之濾液側的吸力收集濾液。然而，此等系統之有效性在很大程度上可依賴於具有清潔該等膜之表面使得其等不會變得堵塞及/或失去其等有效性之有效方式。雖然此等系統之一些者可相對有效，但仍不斷地期望提供一種以例如浸沒式膜過濾系統處理大量的流體之膜過濾系統，其例如藉由自過濾膜移除與流體通過系統之流動速度無關的物質而更有效地降低系統阻塞或有效性的損失。
美國專利申請公開案第US 2009/0026139 A1號(「’139公開案」) 中揭示一過濾系統之一實例。’139公開案描述一種其中安裝有複數個可滲透中空膜類型的膜過濾模組，其中，在使用中，跨浸入於含有懸浮固體之一液體懸浮液中之膜之壁施加一壓力差。將液體懸浮液施加至該等膜之一表面以引發並維持透過該等膜壁之過濾。根據’139公開案，液體懸浮液之一些者行進通過該等膜之壁而作為經澄清液體或滲液(permeate)排出，且固體之至少一些者留存在該等膜上或該等膜中或者作為懸浮固體留存在液體懸浮液內。
儘管’139公開案中描述之過濾系統在自所過濾的液體移除一些懸浮固體方面可為有效的，然其仍可遭受類似於上述缺點之若干可能缺點。例如，固體可累積於膜上，藉此堵塞過濾系統或降低過濾系統之有效性。因此，可期望自膜清潔固體以使過濾系統之有效性復原。然而，在未部分或完全拆卸膜過濾模組之情況下，’139公開案之膜過濾模組之設計可能難以或無效率地清潔膜，此引起無效用及無效率之延長時期。此外，’139公開案之系統之設計可導致與膜過濾模組相關聯之一泵浦之較低效率的操作。
本文中描述之例示性總成、系統及方法可減輕或消除上述可能缺點之一些者。
根據一第一態樣，一種經構形以接納經構形以過濾流體之複數個纖維膜之外殼總成可包含一長形管狀構件，該長形管狀構件沿一縱向軸延伸於該長形管狀構件之一第一端與一第二端之間。該長形管狀構件可包含延伸於該長形管狀構件之第一端與第二端之間的一長形壁，其中該長形壁包含相對側邊緣。該長形管狀構件進一步可包含一可移除艙口，該可移除艙口延伸於該長形管狀構件之第一端與第二端之間且耦合至該長形壁之相對側邊緣，藉此形成具有一內部之一中空外殼，該中空外殼經構形以提供該長形管狀構件之第一端與第二端之 間的流動連通(flow communication)。該長形管狀構件之內部可經構形以接納經構形以過濾流體之複數個纖維膜。
根據又一態樣，一種經構形以接納經構形以過濾流體之纖維膜之複數個束之外殼模組可包含複數個長形管狀構件，該複數個長形管狀構件各自沿一縱向軸延伸於該長形管狀構件之一第一端與一第二端之間。該等長形管狀構件可各自包含延伸於該長形管狀構件之第一端與第二端之間的一長形壁，其中該長形壁包含相對側邊緣。該長形管狀構件進一步可包含一可移除艙口，該可移除艙口延伸於該長形管狀構件之第一端與第二端之間且耦合至該長形壁之相對側邊緣，藉此形成具有一內部之一中空外殼，該中空外殼經構形以提供該長形管狀構件之第一端與第二端之間的流動連通。該等長形管狀構件之各者之內部可經構形以接納經構形以過濾流體之一束纖維膜。
根據另一態樣，一種經構形以過濾流體之過濾模組可包含經構形以接納複數個纖維膜之一外殼總成。該外殼總成可包含一長形管狀構件，該長形管狀構件沿一縱向軸延伸於該長形管狀構件之一第一端與一第二端之間。該長形管狀構件可包含延伸於該長形管狀構件之第一端與第二端之間的一長形壁，其中該長形壁包含相對側邊緣。該長形管狀構件進一步可包含一可移除艙口，該可移除艙口延伸於該長形管狀構件之第一端與第二端之間且耦合至該長形壁之相對側邊緣，藉此形成具有一內部之一中空外殼，該中空外殼經構形以提供該長形管狀構件之第一端與第二端之間的流動連通。該過濾模組亦可包含一集管(header)，該集管與該長形管狀構件之第一端相關聯且經構形以提供至該長形管狀構件之內部中之流動連通。該過濾模組進一步可包含複數個纖維膜之一束，該束耦合至該集管且接納於長形管狀構件之內部中，使得該等纖維膜沿該長形管狀構件之縱向軸延伸，其中該等纖維膜經構形以過濾流體。
根據另一態樣，一種保養(service)經構形以過濾流體之一過濾模組之方法可包含自含有流體之一槽移除該過濾模組。該過濾模組可包含纖維膜之複數個束，其中各束接納於一外殼總成中。該方法進一步可包含：使一可移除艙口與外殼總成之一者至少部分分離，藉此暴露纖維膜之該等束之一者；及保養纖維膜之該經暴露束。
根據另一態樣，一種減少過濾殘渣累積於經構形以過濾流體之一過濾模組之一束纖維膜中之纖維膜上之方法可包含：將纖維膜之束提供於一外殼總成之一長形管狀構件中，使得該等纖維膜沿該長形管狀構件之一縱向軸延伸。該方法進一步可包含：在該長形管狀構件之一第一端處供應氣泡，使得該等氣泡經由該等纖維膜之至少一部分自該長形管狀構件之第一端流動朝向該長形管狀構件之一第二端，藉此去除過濾殘渣之至少一些者。
10‧‧‧浸沒式膜過濾系統
12‧‧‧過濾模組
14‧‧‧外殼模組
16‧‧‧外殼總成
18‧‧‧束
20‧‧‧纖維膜
22‧‧‧流體容納槽
24‧‧‧外殼模組之底部區域
26‧‧‧進給間隙區域
28‧‧‧下歧管
30‧‧‧第一端蓋
31‧‧‧升管耦合總成
32‧‧‧第二端蓋
33‧‧‧間隙間隔件
34‧‧‧艙口截留板
36‧‧‧滲液升管
37‧‧‧通氣升管
38‧‧‧夾箝
39‧‧‧集管
40‧‧‧長形管狀構件
41‧‧‧束本體
42‧‧‧長形管狀構件之第一端
43‧‧‧氣化裝置
44‧‧‧長形管狀構件之第二端
45‧‧‧長形中空外殼
46‧‧‧長形壁
47‧‧‧氣泡
48‧‧‧長形壁之相對側邊緣
49‧‧‧流體
50‧‧‧可移除艙口
53‧‧‧基座構件
54‧‧‧相對艙口邊緣
55‧‧‧套筒構件
56‧‧‧突片
57‧‧‧狹槽
59‧‧‧接合表面
60‧‧‧內部表面
61‧‧‧凹部
62‧‧‧長形壁之內部側
63‧‧‧定位件
65‧‧‧孔
67‧‧‧通道
68‧‧‧纖維板
69‧‧‧套筒構件之相對端
70‧‧‧通氣管
72‧‧‧纖維束總成
74‧‧‧孔
76‧‧‧通氣腔室
78‧‧‧滲液腔室
80‧‧‧孔口
82‧‧‧箭頭
C‧‧‧外殼模組之高度
D‧‧‧流體深度
G‧‧‧進給間隙/間隙高度
H‧‧‧容納槽之混合區的高度
L‧‧‧模組長度
M‧‧‧過濾模組之部分的高度
S‧‧‧「模組空間」
W‧‧‧模組寬度
X‧‧‧縱向軸
圖1係一過濾模組之一例示性實施例之一側視圖。
圖2係一過濾模組之一例示性實施例之一透視圖。
圖3係一過濾模組之一例示性實施例之一俯視圖。
圖4係一外殼模組之一例示性實施例之一透視圖。
圖5係圖4中所示之例示性部分之一細節圖。
圖6係一外殼總成之一例示性實施例之一俯視圖。
圖7係接納於一外殼總成之一例示性實施例中之一束纖維膜之一例示性實施例之一俯視圖。
圖8係接納於一例示性槽中之一過濾模組之一例示性實施例之一側視圖。
圖9係一外殼總成之一例示性實施例。
圖10係圖9中所示之例示性實施例之一細節圖。
圖11係一長形管狀構件之一例示性實施例之一橫截面視圖。
圖12係一長形管狀構件之一例示性實施例之一部分透視圖。
圖13係一外殼總成之一例示性實施例之一俯視圖。
圖14係圖13中所示之例示性實施例之一細節圖。
圖15係一過濾模組之另一例示性實施例之一透視圖。
圖16係圖15中所示之例示性實施例之部分之一透視組裝圖。
圖17係圖16中所示之例示性實施例之一部分之一細節透視圖。
圖18係圖15中所示之例示性過濾模組之一部分之一細節透視圖。
圖19係一升管(riser)耦合總成之一例示性實施例之一細節圖。
圖20係一過濾模組之一例示性實施例之一部分之一倒轉剖面圖。
圖21係與一纖維束總成有關的組件之例示性實施例之一倒轉組裝圖。
圖22係一纖維束總成之一例示性實施例之一部分之一倒轉部分透視圖。
圖23係一束本體及纖維束總成之一例示性實施例之一倒轉部分透視剖面圖。
圖24係一纖維板之一例示性實施例。
圖25係一纖維板之一例示性實施例。
圖26係一纖維板之一例示性實施例。
圖27係一纖維板之一例示性實施例。
圖28係一纖維板之一例示性實施例。
圖29係一纖維板之一例示性實施例。
圖30係一纖維板之一例示性實施例。
圖31係一纖維板之一例示性實施例。
圖32係一纖維板之一例示性實施例。
圖1展示一浸沒式膜過濾系統10之一例示性實施例之一側視圖。所示之例示性實施例包含一過濾模組12之一例示性實施例，其包含複數個例示性外殼模組14，該等外殼模組14各自包含複數個例示性外殼總成16(參見圖2)。在所示之例示性實施例中，外殼總成16之各者包含纖維膜20之一束18。根據一些實施例，纖維膜20係中空纖維膜。可設想此項技術中已知之其他類型的纖維膜。例示性過濾系統10可用以例如在環境壓力下處理一盆(basin)或槽中所裝納或容納之流體。
圖1中所示之箭頭示意性地描繪關於過濾模組12之用於流體之一例示性流動路徑。在所示之例示性過濾系統10中，小於環境壓力之壓力被施加至過濾模組12且跨纖維膜20，藉此引發過濾。例如，當經受壓力差時，一些流體將行進通過纖維膜20之細孔(pore)且被過濾，導致一經澄清流體(滲液)，而來自先前未經處理的流體之殘渣(例如，固體物質)之至少一些者將留存在纖維膜20上(或纖維膜20中)。在所示之例示性實施例中，空氣透過在過濾模組12之底部附近跨過濾模組12延伸之一單一間隙進入含有纖維膜20之束18之外殼模組14之各者。對於至少一些實施例，因為過濾模組12之結構實質上係封閉的，所以空氣一進入過濾模組12之外殼總成16，空氣便無法逸出過濾模組12，直至其到達外殼總成16之頂部，例如，如圖1中所示。
如圖1中所示，一例示性流體容納槽22係展示為具有大於外殼模組14之高度C之一液體深度D。外殼模組14之底部與容納槽22之底部之間的距離或空間可稱為「模組空間」S。包含纖維膜20之過濾模組12之部分具有至少略大於外殼模組14之高度C之一高度M。相對於外殼模組14之高度C最大化高度M可針對一特定模組提供最大量的活性膜材料。活性膜材料之底部處之一部分係繪示為一進給間隙G，其可經選擇以最佳化一給定模組之過濾效能。自此進給間隙區域之底部至 容納槽22之底部之距離係容納槽22之混合區之高度H。
參考圖2及圖3，例示性過濾模組12包含纖維膜20之複數個列之束18，其中束18之各者接納於外殼總成16之一者中，該等外殼總成16經定位而鄰近於彼此以形成外殼模組14。圖3中所示之例示性過濾模組12具有一模組長度L及一模組寬度W，其中各列中外殼總成16之數目及列之數目產生束18之陣列之大小及形狀。在圖3中所示之例示性實施例中，過濾模組12包含各22個列之兩個行，且該44個列之各者包含九個束18，在此單一例示性過濾模組12中總共纖維膜20之396個束18。例如，在其中各束18含有280個纖維膜20之實施例中，過濾模組12將含有110,880個纖維膜20。可設想其他過濾模組構形。例如，在其中450個束18之各者含有364個纖維膜20之實施例中，過濾模組12將包含163,800個纖維膜20。各束18之活性膜面積可例如隨以下各者之改變而變化：一束18中纖維膜20之數目、如本文中更詳細說明之自一纖維板表面至一纖維尖端密封件(seal)之起始點(start)之各纖維膜20之長度及所安裝或使用之列之數目。根據一些實施例，如所需，過濾模組12可經構形以在部分負載之情況下操作及/或可包含添加或移除的列。
圖4及圖5展示一外殼模組14之一例示性實施例，其包含九個例示性外殼總成16，該等外殼總成16各自經構形以接納經構形以過濾流體之複數個纖維膜20。可設想每外殼模組14其他數目個外殼總成16，舉例而言，諸如至少3個。如所示，例示性外殼模組14經構形以例如在使用期間垂直地定向為一過濾模組12之部分，如圖1至圖5中所示。
如圖4及圖5中所示，各例示性外殼總成16經構形以接納複數個纖維膜20。在所示之例示性實施例中，纖維膜20配置成束18。外殼模組14之底部區域24包含外殼模組14之最低垂直剖面(vertical section)與外殼模組14之一下歧管28之間的一進給間隙區域26。進給間隙區域26 可經構形以提供至外殼模組14中之殘渣(舉例而言，諸如污泥)之一所要流入量，此係因為此可為外殼模組14暴露於包含殘渣之進入流體之唯一敞開區域。根據一些實施例，間隙高度G(參見圖1)之長度可有助於改良或最佳化外殼模組14之各外殼總成16之效能，且可依據若干因素而選定，該等因素包含例如期望發生過濾之流動速率、包含殘渣之進入流體之污染等級及若干額外因素。根據一些實施例，間隙高度G可在自例如1英吋至5英吋之範圍內，且可提供其中流體及殘渣可進入外殼模組14以進行過濾之一區域。如所需，可用例如放置於最低垂直剖面之下之一間隙間隔件或其他結構構件來維持間隙高度G。
在圖4及圖5中所示之例示性實施例中，提供多個經塑形外殼總成16，有時稱為「籠(cage)」。此等例示性外殼總成16之各者可經設計大小且經塑形以裝納沿外殼總成16之一縱向軸X延伸之纖維膜20之一束18。
圖4及圖5中所示之例示性實施例亦包含外殼模組14之下端處之一第一端蓋30及外殼模組14之上端處之一第二端蓋32。外殼總成16可以一鄰近、並排方式耦合至第一端蓋30。例如，外殼總成16之下端及第一端蓋30可經構形使得外殼總成16之下端滑動至第一端蓋30中之凹槽或凹部中。鄰近外殼總成16之全部者一已相對於第一端蓋30經定位，便可將第二端蓋32放置於外殼總成16之上端上方以將其等固定於適當位置中，例如，如圖4中所示。例示性外殼模組14亦包含外殼模組14之相對端處之一滲液升管36及一通氣升管37。如圖4中所示，升管36及37可例如經由夾箝38耦合至第一端蓋30及第二端蓋32之相對端，藉此在一起固持外殼模組14。
根據一些實施例，外殼總成16不包含第一端蓋30及第二端蓋32之一或多者。例如，如圖15至圖18中所示，外殼總成16可經由一耦合機構以一鄰近、並排方式耦合在一起，該耦合機構諸如(舉例而言)緊 固件、黏著劑、及/或熔接，或此項技術中已知之任何其他耦合機構。在一些此等實施例中，如本文中更詳細說明，升管36及37可例如經由耦合至最外面的外殼總成16之升管耦合總成31直接耦合至外殼模組14之相對端，藉此在一起固持外殼模組14。
如圖4及圖5中所示，例示性外殼模組14亦包含耦合至纖維膜20之一或多個束18之一集管39，其中束18耦合至集管39之一或多個束本體41。滲液升管36及通氣升管37在集管39之相對端處與其流動連通。如圖5中所示，纖維膜20之各束18以一大體上垂直方向(亦即，沿各外殼總成16之縱向軸X)延伸遠離集管39而朝向外殼模組14之上端。在所示之例示性實施例中，一或多個氣化裝置43(參見圖8)與集管39流動連通。氣化裝置43之各者可經構形以接收經由通氣升管37供應之一氣流。使用該氣流，各氣化裝置43可經構形以產生氣泡且自集管39釋放氣泡。根據一些實施例，過濾模組12可經構形使得集管39具有對應於各束18及束本體41之一單一氣化裝置43。
如圖6之示意性俯視圖中所示，外殼模組14可包含形成一長形中空外殼45之複數個外殼總成16。如圖7中所示，各長形中空外殼45可經構形以接納包含複數個纖維膜20之一束18。
圖8提供在一例示性過濾操作期間之一過濾模組12之一例示性實施例之一示意性描繪。如圖8中所示，外殼總成16可各自經構形以提供對纖維膜20之一束18之支撐。另外，外殼總成16可經構形以實質上包圍束18且提供對自與該外殼總成16相關聯之氣化裝置43釋放之氣泡47之局限。例如，如圖8中所示，由氣化裝置43釋放之氣泡47在其等沿對應束18流動時被局限於對應外殼總成16內，直至該等氣泡47到達容納槽22中之流體49之表面。將氣泡47局限於個別外殼總成16內可提供對氣泡47上方之流體之更有效率提升以及對上升而在各氣泡47下方之流體之汲取。結合外殼總成16之此形式的通氣可產生更高流體泵送 速率及/或殘渣自纖維膜20之更有效自我清潔。
圖9至圖14展示經構形以接納經構形以過濾流體之複數個纖維膜20之一外殼模組14之一例示性實施例。例示性外殼模組14包含以一鄰近、並排構形配置之複數個外殼總成16。在所示之例示性實施例中，外殼總成16包含一長形管狀構件40，該長形管狀構件40沿一縱向軸X延伸於該長形管狀構件40之一第一端42與一第二端44之間。例示性長形管狀構件40包含延伸於該長形管狀構件40之第一端42與第二端44之間的一長形壁46。長形壁46包含相對側邊緣48。例示性外殼總成16亦包含一可移除艙口50，該可移除艙口50延伸於長形管狀構件40之第一端42與第二端44之間且耦合至長形壁46之相對側邊緣48，藉此形成具有一內部之一中空外殼45，該中空外殼45經構形以提供長形管狀構件40之第一端42與第二端44之間的流動連通。根據一些實施例，外殼模組14及各自外殼總成經構形使得在未首先自長形管狀構件40之一第一者之第二端44流動之情況下，防止自該第一長形管狀構件40之第一端42流動之流體自該第一長形管狀構件40之內部流動至一第二長形管狀構件40之內部中。
根據一些實施例，外殼模組14可包含第一端蓋30及第二端蓋32，例如，如圖9至圖14中所示。例如，圖9至圖14中所示之例示性實施例包含耦合至長形管狀構件40之第一端42之一第一端蓋30。第一端蓋30經構形以提供自長形管狀構件40之第一端42之外部至長形管狀構件40之內部之流動連通。圖9至圖14中所示之例示性外殼模組14亦包含耦合至長形管狀構件40之第二端44之一第二端蓋32。第二端蓋32經構形以提供自長形管狀構件40之內部至長形管狀構件40之第二端44之外部之流動連通。以此例示性方式，提供長形管狀構件40之第一端42與第二端44之間的流動連通。如圖7及圖8中所示，長形管狀構件40之內部經構形以接納經構形以過濾流體之複數個纖維膜20(例如，纖維 膜20之一束18)。在圖9至圖14中所示之例示性實施例中，第一端蓋30及第二端蓋32各自包含經構形以對應於長形管狀構件40之橫截面之各自開口。
如圖9至圖14中所示，例示性可移除艙口50包含相對艙口邊緣54。根據一些實施例，相對艙口邊緣54及長形壁46之相對側邊緣48經構形，使得經由使可移除艙口50相對於長形壁46在實質上平行於外殼總成16之縱向軸X之一方向上滑動而將可移除艙口50耦合至長形壁46且使其與長形壁46分離。例如，在圖9至圖14中所示之例示性實施例中，相對艙口邊緣54及長形壁46之相對側邊緣48經構形以在與彼此接合時彼此重疊及/或互鎖。
例如，如圖11至圖14中所示，例示性長形壁46之相對側邊緣48各自包含產生一長形鉤狀空間之一鉤狀軌(或其他接合構形)，相對艙口邊緣54可滑動至該長形鉤狀空間中以互鎖接合且耦合於可移除艙口50與長形壁46之間。可設想側邊緣48及艙口邊緣54之其他互鎖構形，舉例而言，諸如一按扣鎖定(snap-lock)及/或鉸接鎖定(hinged lock)。例如，側邊緣48之一者可經構形以經由一扣合(snap-together)耦合而耦合至艙口邊緣54之一者，而側邊緣48之另一者鉸接地則耦合至另一艙口邊緣54。此等實施例可經構形使得可移除艙口50仍可相對於長形壁46及/或外殼總成16滑動。在圖11至圖14中所示之例示性實施例中，互鎖接合區域係相對於長形壁46之側邊緣48定位於外部，此可用以最小化在過濾模組12之使用期間對纖維膜20的干擾。然而，可設想與所示般不同地定位及/或構形側邊緣48及艙口邊緣54。
根據一些實施例，一突片56可係與第二端蓋32之一外部表面相關聯或經耦合至該外部表面(例如，位在鄰近可移除艙口50之側上)。可移除艙口50一旦滑動至封閉外殼總成16之位置中，突片56便經構形以防止可移除艙口50與長形壁46分離，除非鄰近第二端蓋32之可移除 艙口50之一端(例如)經由諸如一螺絲起子之一工具偏轉而遠離第二端蓋32之外部表面。根據一些實施例，突片56可包含一狹槽57(例如，用於接納一螺絲起子或另一工具之葉片(blade))，以有利於將可移除艙口50提升至突片56上方。根據一些實施例，第一端蓋30可包含經構形以接納與長形管狀構件40之第一端42相關聯之可移除艙口50之一端之一艙口截留板(hatch trap)34。艙口截留板34可採取沿接納可移除艙口50之端之第一端蓋30之外部側延展之一溝槽狀凸緣的形式。在此等實施例中，可移除艙口50係由長形壁46之相對側邊緣48保持於長形壁46上，且保持在突片56與艙口截留板34之間。
例示性長形管狀構件40具有垂直於縱向軸X之一橫截面(例如，參見圖11)。長形管狀構件40之橫截面可為多邊形、矩形、方形(例如，參見圖11)、圓形、橢圓形，或其等之任何組合。根據一些實施例，諸如圖11中所示，長形管狀構件40之橫截面包含經修圓內部表面60。根據一些實施例，長形壁46之一內部側62無相對於長形管狀構件40之縱向軸X的橫向接縫。此可減少或防止對纖維膜20的損害。根據一些實施例，長形壁46具有垂直於縱向軸X之一橫截面，且長形壁46之橫截面係相對於長形管狀構件40之內部之通道狀、U型及C型之凹面的至少一者。根據一些實施例，長形壁46經形成為一單一片件。根據一些實施例，可移除艙口50經形成為一單一片件。例如，可經由擠壓或輥壓成形或任何其他類似程序而形成長形壁46及/或可移除艙口50。長形壁46及/或可移除艙口50可係由鋁、聚合物、碳纖維、其等之組合及/或具有類似特性之其他材料形成。
如圖9中所示，例示性外殼模組14包含複數個(九個)外殼總成16。如所示，各自長形管狀構件40之可移除艙口50可自外殼模組14之一共同側接取。此可有利於易於保養。根據一些實施例，各長形管狀構件40獨立於一給定外殼模組14之其他長形管狀構件40。例如，可自 外殼模組14移除一給定外殼總成16之長形壁46及可移除艙口50，而不影響該外殼模組14之其他外殼總成16之任一者。
圖9中所示之過濾模組12之例示性實施例包含一外殼模組14，該外殼模組14包含九個外殼總成16，諸如圖9至圖14中所示之例示性實施例。例如，例示性過濾模組12包含各自包含一長形管狀構件40之九個外殼總成16，該長形管狀構件40包含延伸於該長形管狀構件40之第一端42與第二端44之間的一長形壁46。各例示性外殼總成16亦包含一可移除艙口50，該可移除艙口50延伸於長形管狀構件40之第一端42與第二端44之間且耦合至長形壁46之相對側邊緣48，藉此形成具有一內部之一中空外殼45，該中空外殼45經構形以提供長形管狀構件40之第一端42與第二端44之間的流動連通。在所示之例示性實施例中，過濾模組12亦包含耦合至長形管狀構件40之第一端42之一第一端蓋30，其中第一端蓋30經構形以提供自長形管狀構件40之第一端42之外部至長形管狀構件40之內部之流動連通。過濾模組12亦包含一集管39(例如，參見圖4及圖5)，該集管39與第一端蓋30相關聯且經構形以提供至長形管狀構件40之內部中之流動連通。例如，如圖8中所示，例示性過濾模組12進一步包含經構形以過濾流體之複數個纖維膜20之一束18，該束18耦合至集管39且接納於長形管狀構件40之內部中，使得纖維膜20沿長形管狀構件40之縱向軸延伸。例示性過濾模組12亦包含耦合至長形管狀構件40之第二端44之一第二端蓋32，其中第二端蓋32經構形以提供自長形管狀構件40之內部至長形管狀構件40之第二端44之外部之流動連通。
如圖8中所示，過濾模組12可包含一氣化裝置43，該氣化裝置43與集管39相關聯且經構形以釋放氣泡47，使得氣泡47自長形管狀構件40之第一端42且沿纖維膜20流動。以此例示性方式，纖維膜20可由氣泡47在長形管狀構件40之內部向上流動之動作有效地洗滌，此係因為 氣泡47去除已累積或被陷留於纖維膜20中之殘渣。根據一些實施例，過濾模組12包含一纖維板68，該纖維板68與纖維膜20之各束18相關聯且經構形以使複數個纖維膜20與集管39相關聯。根據一些實施例，過濾模組12可包含：複數個外殼總成16，其中該等外殼總成16之各者具有耦合至第一端蓋30之各自第一端42及耦合至第二端蓋32之各自第二端44；及纖維膜20之複數個束18，其中纖維膜20之該等束18之各者接納於一各自外殼總成16中。
例示性外殼總成16之例示性多片件式構形可有利地提供一種將纖維膜20及/或束18插入至外殼總成16中之容易的方法，此亦可導致在安裝後對纖維膜之改良的接取。例如，包含各自含有纖維膜20之一個束18之多個外殼總成16之一外殼模組14可自一容納槽22移除且水平地鋪置於一表面(例如，地面)上，且裝納於外殼總成16中之一束18將移動朝向與長形壁46之敞開側相對的長形壁46之一側，此在移除及耦合可移除艙口50期間將提供可移除艙口50與經圍封束18之間相對較少的干擾機會。
因此，過濾模組12之一些實施例可有利於易於保養纖維膜20。例如，保養包含纖維膜20之複數個束18之一過濾模組12之一方法可包含自含有待過濾之流體之一容納槽22移除過濾模組12。該方法進一步可包含：使可移除艙口50與外殼總成16之一者至少部分分離，藉此暴露纖維膜20之束18之一者；及保養纖維膜20之經暴露束18。例如，根據一些實施例，可使可移除艙口50相對於長形壁46滑動而暴露束18及纖維膜20之至少一部分，而無需使可移除艙口50與外殼總成16完全分離。或者，可例如經由滑動而使可移除艙口50與外殼總成16完全分離。此保養可包含：在纖維膜保留在長形管狀構件40中之情況下清潔纖維膜20，或在自長形管狀構件40移除纖維膜20之後清潔纖維膜20。以此例示性方式，可獨立於其他外殼總成16之纖維膜20而保養個別外 殼總成16之纖維膜20。另外，根據一些實施例，可移除艙口50有利於保養纖維膜20而不必實質上或完全拆卸過濾模組12或外殼模組14。
過濾模組12之一些實施例可用以減少過濾殘渣於纖維膜20之一束18之纖維膜20上之累積。例如，一方法可包含將纖維膜20之束18提供於一外殼總成16之一長形管狀構件40中，使得纖維膜20沿長形管狀構件40之一縱向軸X延伸。該方法進一步可包含：在長形管狀構件40之一第一端42處供應氣泡47(例如，參見圖8)，使得氣泡47經由纖維膜20之至少一部分自長形管狀構件40之第一端42流動朝向長形管狀構件40之第二端44，藉此去除過濾殘渣之至少一些者。根據一些實施例，過濾模組12可包含複數個長形管狀構件40，其中該等長形管狀構件40之各者接納複數個纖維膜20之一各自束18，且用於減少殘渣之累積之方法可包含：在長形管狀構件40之各者之一第一端42處供應氣泡47，使得氣泡47經由接納於各自長形管狀構件40中之各自纖維膜20之至少一部分而自該長形管狀構件40之第一端42流動朝向長形管狀構件40之第二端44，藉此去除累積於纖維膜20上之過濾殘渣之至少一些者。以此例示性方式，可獨立於彼此而在外殼總成16之各者中使用氣泡47以防止殘渣於纖維膜20上之累積。此外，根據一些實施例，因為氣泡47局限於一個別長形管狀構件40及各自纖維膜20，所以氣泡47在防止殘渣之累積時可更有效。
根據一些實施例，在一些例項中，舉例而言，諸如在與過濾模組12相關聯之一災難性淤塞事件之後，過濾模組12之操作之有效性實質上可減輕或防止人類介入來清潔纖維膜20之需要。根據至少一些實施例，包含外殼模組14之一過濾模組12之操作效率可減少定期保養(例如，清潔，諸如逆流洗滌(backflush)、化學處理、纖維膜20之鬆弛，及空氣沖刷)所需之停機時間量。根據一些實施例，可能通量可歸因於例如改良的空氣提升再循環效率而增強。
根據一些實施例，包含外殼模組14之外殼總成16之過濾模組12不包含端蓋。例如，如圖15至圖19中所示，例示性過濾模組12包含一外殼總成16，該外殼總成16不包含關於例如圖9及圖10中所示之例示性實施例描述之端蓋30及32。如圖15中所示，外殼模組14包含複數個外殼總成16，該複數個外殼總成16與定位於外殼模組14之相對端處之滲液升管36及通氣升管37呈鄰近、並排關係。在所示之例示性實施例中，滲液升管36及通氣升管37經由例示性升管耦合總成31直接耦合至外殼模組14之相對端。如圖16中所示，外殼模組14之例示性外殼總成16可經由一耦合機構以一鄰近、並排方式直接耦合至彼此，該耦合機構諸如(舉例而言)緊固件、黏著劑、及/或熔接，或此項技術中已知之任何其他耦合機構。例如，鄰近外殼總成16之長形壁46之側可如所示般耦合至彼此。根據一些實施例，外殼總成16可包含各自長形壁46及/或可移除艙口54，其等類似於例如如圖11及圖12中所示之經設計以耦合至端蓋之外殼總成之長形壁及可移除艙口或實質上與其等相同。根據不包含端蓋之一些實施例，可移除艙口54在其縱向端之一或多者處可包含經構形以接納一緊固件(例如，一銷狀緊固件)之孔，該緊固件經構形以相對於對應長形壁46固定可移除艙口54之縱向位置。可設想相對於對應長形壁46固定可移除艙口54之縱向位置之其他方式。
如圖15中所示，例示性過濾模組14可包含經由例如升管36及37耦合至外殼模組14之一集管39。例如，如圖15及圖18中所示，升管36及37經由複數個升管耦合總成31耦合至外殼模組14之相對端處之外殼總成16。所示之例示性實施例在外殼模組14之各端處亦包含經構形以建立進給間隙G(參見圖1)之量值之間隙間隔件33，進給間隙G可係選定以調整或最佳化過濾模組12之過濾效能，例如，如本文中先前所說明。根據一些實施例，間隙間隔件33係具有類似於升管36及37之直徑或與升管36及37之直徑相同的一直徑之圓柱形管狀構件。
如圖16、圖17及圖19中所示，例示性升管耦合總成31包含：一基座構件53，其經構形以耦合至外殼模組14之最外面的外殼總成16之長形壁46；及一套筒構件55，其經構形以在升管36及升管37之任一者周圍延伸。在所示之例示性實施例中，基座構件35包含：一實質上平坦接合表面59，其經構形以鄰接長形壁46；及一半圓柱狀凹部61，其經構形以接納升管36或37之一外部表面。例示性基座構件53之接合表面59亦包含經構形以裝配至外殼總成16之長形壁46中之對應孔65中之複數個定位件(locator)63。定位件63可用以相對於外殼總成16更牢固地耦合及定位基座構件53。基座構件53可經由已知耦合機構耦合至長形壁46，該等耦合機構諸如(舉例而言)緊固件、黏著劑及/或熔接，或此項技術中已知之任何其他耦合機構。
例示性基座構件53亦包含凹部61之相對側上之一對通道67，其等經構形以接納套筒構件55之相對端69以例如經由相對於彼此之一縱向滑動動作而將套筒構件55及基座構件53耦合至彼此。另外，根據一些實施例，套筒構件55之端69可包含防止或減小套筒構件55一與基座構件53組裝便將因例如振動而相對於基座構件53無意地滑動之可能性之特徵部。
不包含端蓋之一或多者之實施例可具有可能的優點。例如，對於包含與集管相關聯之一端蓋之一些實施例，束之纖維膜在組裝期間可需要插入通過端蓋中之孔隙，此可增加與過濾模組之組裝相關聯之時間。另外，與端蓋相關聯之壁厚度可減小流體流動通過過濾模組之橫截面。此外，歸因於例如將端蓋與外殼總成對準之必要性，端蓋可增加過濾模組之組裝之難度。端蓋亦可增加過濾模組之成本。
如圖20至圖23中所示，例示性過濾模組12可包含複數個氣化裝置43，其等之各者可經構形以進行實質上連續的或間歇的通氣。例如，圖21展示包含一個別束本體41、一通氣管70及一纖維板68之一例 示性氣化裝置43之一分解圖。例示性纖維板68、通氣管70及纖維膜20(參見圖22)可包含於一纖維束總成72中。例如，圖4及圖5中所示之例示性集管39可由如所示之經定位而彼此鄰近之複數個束本體41形成。例如，根據各項實施例，集管39可由經定位彼此鄰近之一個、兩個、三個、四個、五個、六個、七個、八個、九個或更多個束本體41形成，例如，如圖4及圖5中所示。
圖22展示圖21中所示之例示性組件，其等呈一例示性經組裝構形且進一步包含纖維膜20之束18。在圖22中，該等組件係展示為倒轉，使得通氣管70延伸超出纖維膜20之端。複數個纖維膜20之各者可延伸穿過纖維板68中之一對應孔74。圖20展示具有相對於其等各自束本體41定位之各自延伸通氣管70之複數個例示性纖維束總成72，該等束本體41繼而定位於集管39中。
圖23係展示呈包含一例示性纖維束總成72之一經組裝構形之一例示性束本體41之一橫截面透視圖。亦展示與束本體41接合之一例示性通氣管70。在所示之例示性實施例中，通氣管70之外部表面提供有經構形以與束本體41之一內部結構接合以使組件相對於彼此固定之結構(例如，一延伸圓形凸緣)。例示性通氣管70延伸穿過束本體41之中心，使其端之一者定位於可定位於通氣管70之一遠端附近之一通氣腔室76內，如所示，束本體41亦可包含至少一滲液腔室78。
圖23展示為具有未耦合之例示性氣化裝置43，但氣化裝置43可旋轉地耦合至束本體41。當耦合至束本體41時，氣化裝置43經構形以自通氣腔室76接收一氣流且經由一孔口80將該氣流(參見箭頭82)引導至氣化裝置43之中心中，該中心與通氣管70流動連通。作為此例示性構形之一結果，供應至氣化裝置43之氣流可產生一連續的或間歇的氣泡流，該氣泡流可經由通氣管70釋放至束18之中心中。
根據一些實施例，通氣程序可包含：經由通氣腔室76連續地供 應一氣流至氣化裝置43達一特定時段，且接著停止該氣流。例如，根據一些實施例，可啟動通氣達一預定時間(例如，在自約120秒至24小時之範圍內)，且此後停止達一預定時段(例如，在自僅大於無時間至約120秒之範圍內)。取決於啟動通氣之時間長度，在整個各24小時週期內，可重複該循環達一或多次循環。可設想其他啟動時序方案。
纖維束總成72可包含具有複數個孔74之一纖維板68，一個別纖維膜20(例如，一中空纖維膜)可延伸穿過該等孔74之各者。圖19至圖27展示具有各種不同孔配置之纖維板68的若干例示性實施例。當組裝時，纖維板68可與纖維膜20之端至少略為隔開(亦即，在纖維膜之長度內(參見圖22))。以此例示性方式，纖維膜20可相對於彼此維持在其等所要位置中。
如圖24至圖32中所示，例如，一給定束18之纖維膜20可經劃分為單獨的區段且大體上可以輻條狀關係定位，其中「輻條」代表通過不包含任何纖維膜20之束18的通道。此等通道提供開口，流體及/或任何殘渣可沿纖維膜20之束18行進通過該等開口。纖維膜20之數目及其等間距可經配置以減少堵塞可能及/或增加流體的再循環速率，以達成更高的持續性滲液通量。一束18內之纖維膜20的數目及/或通道的構形可經選定以特定用於其中過濾模組12操作的應用。
已僅為明確理解起見而給出前述詳細描述及實例。其中之必要限制有待理解。熟習此項技術者將明白，在不脫離本發明之範疇的情況下，可在所描述之實施例中進行許多改變。因此，本發明之範疇不應限於本文中所描述之結構，而是僅限於由申請專利範圍之語言描述之結構及此等結構的等效物。
14‧‧‧外殼模組
16‧‧‧外殼總成
30‧‧‧第一端蓋
32‧‧‧第二端蓋
34‧‧‧艙口截留板
42‧‧‧長形管狀構件之第一端
44‧‧‧長形管狀構件之第二端
45‧‧‧長形中空外殼
46‧‧‧長形壁
50‧‧‧可移除艙口
54‧‧‧相對艙口邊緣
56‧‧‧突片
X‧‧‧縱向軸

Claims (33)

  1. 一種外殼總成，其經構形以接納經構形以過濾流體之複數個纖維膜，該外殼總成包括：一長形管狀構件，其沿一縱向軸延伸於該長形管狀構件之一第一端與一第二端之間，該長形管狀構件包括：一長形壁，其延伸於該長形管狀構件之該第一端與該第二端之間，該長形壁包括相對側邊緣，及一可移除艙口，其延伸於該長形管狀構件之該第一端與該第二端之間且經耦合至該長形壁之該等相對側邊緣，藉此形成具有一內部之一中空外殼，該中空外殼經構形以提供該長形管狀構件之該第一端與該第二端之間的流動連通，其中該長形管狀構件之該內部經構形以接納經構形以過濾流體的複數個纖維膜。
  2. 如請求項1之外殼總成，進一步包括：一第一端蓋，其經耦合至該長形管狀構件之該第一端，該第一端蓋經構形以提供自該長形管狀構件之該第一端之外部至該長形管狀構件之該內部的流動連通；及一第二端蓋，其經耦合至該長形管狀構件之該第二端，該第二端蓋經構形以提供自該長形管狀構件之該內部至該長形管狀構件之該第二端之外部的流動連通。
  3. 如請求項1之外殼總成，其中該長形壁之一內部側無相對於該長形管狀構件之該縱向軸的橫向接縫。
  4. 如請求項1之外殼總成，其中該長形管狀構件經構形使得進入該第一端之流體自該長形管狀構件之該第一端流動至該管狀構件之該第二端。
  5. 如請求項1之外殼總成，其中該長形管狀構件具有垂直於該縱向軸之一橫截面，且其中該長形管狀構件之該橫截面係多邊形、矩形、方形、圓形及橢圓形中之至少一者。
  6. 如請求項5之外殼總成，其中該長形管狀構件之該橫截面包括經修圓內部表面。
  7. 如請求項2之外殼總成，其中該長形管狀構件具有垂直於該縱向軸之一橫截面，其中該長形管狀構件之該橫截面係多邊形、矩形、方形、圓形及橢圓形中之至少一者，及其中該第一端蓋及該第二端蓋各自包含經構形以對應於該長形管狀構件之該橫截面之一各自開口。
  8. 如請求項1之外殼總成，其中該長形壁具有垂直於該縱向軸之一橫截面，且其中該長形壁之該橫截面係相對於該長形管狀構件之該內部之通道狀、U型及C型之凹面的至少一者。
  9. 如請求項1之外殼總成，其中該長形壁經形成為一單一片件。
  10. 如請求項1之外殼總成，其中該可移除艙口經形成為一單一片件。
  11. 如請求項1之外殼總成，其中該可移除艙口包括相對艙口邊緣，且其中該等相對艙口邊緣及該長形壁之該等相對側邊緣經構形，使得經由使該可移除艙口相對於該長形壁在實質上平行於該縱向軸之一方向上滑動而將該可移除艙口耦合至該長形壁且使其與該長形壁分離。
  12. 如請求項11之外殼總成，其中該等相對艙口邊緣及該長形壁之該等相對側邊緣經構形以在與彼此接合時彼此重疊。
  13. 如請求項2之外殼總成，其中該可移除艙口包括相對艙口邊緣，其中該等相對艙口邊緣及該長形壁之該等相對側邊緣經構 形，使得經由使該可移除艙口相對於該長形壁在實質上平行於該縱向軸之一方向上滑動而將該可移除艙口耦合至該長形壁且使其與該長形壁分離，及其中該外殼總成進一步包括與該第二端蓋之一外部表面相關聯之一突片，該突片經構形以防止該可移除艙口與該長形壁分離，除非鄰近該第二端蓋之該可移除艙口之一端偏轉遠離該第二端蓋。
  14. 如請求項13之外殼總成，其中該第一端蓋包含經構形以接納與該長形管狀構件之該第一端相關聯之該可移除艙口之一端之一艙口截留板。
  15. 一種外殼模組，其經構形以接納經構形以過濾流體之纖維膜的複數個束，該外殼模組包括：複數個長形管狀構件，其等各自沿一縱向軸延伸於該長形管狀構件之一第一端與一第二端之間，該等長形管狀構件各自包括：一長形壁，其延伸於該長形管狀構件之該第一端與該第二端之間，該長形壁包括相對側邊緣，及一可移除艙口，其延伸於該長形管狀構件之該第一端與該第二端之間且經耦合至該長形壁之該等相對側邊緣，藉此形成具有一內部之一中空外殼，該中空外殼經構形以提供該長形管狀構件之該第一端與該第二端之間的流動連通，其中該等長形管狀構件之各者之該內部經構形以接納經構形以過濾流體之一束纖維膜。
  16. 如請求項15之外殼模組，進一步包括：一第一端蓋，其經耦合至各自長形管狀構件之該等第一端，該第一端蓋經構形以提供自該等長形管狀構件之該等第一端之 外部至該等長形管狀構件之該等各自內部的流動連通；及一第二端蓋，其經耦合至該等各自長形管狀構件之該等第二端，該第二端蓋經構形以提供自該等長形管狀構件之該等各自內部至該等長形管狀構件之該等第二端之外部的流動連通。
  17. 如請求項15之外殼模組，其中該等各自長形管狀構件之該可移除艙口係可自該外殼模組之一共同側接取。
  18. 如請求項15之外殼模組，其中各長形管狀構件彼此獨立。
  19. 如請求項15之外殼模組，其中該外殼模組經構形使得在未首先自該等長形管狀構件之一第一者之該第二端流動的情況下防止自該第一長形管狀構件之該第一端流動的流體自該第一長形管狀構件的該內部流動至一第二長形管狀構件的該內部。
  20. 如請求項15之外殼模組，其中該外殼模組包括至少三個長形管狀構件。
  21. 如請求項20之外殼模組，其中該等長形管狀構件係經由一耦合機構耦合至彼此。
  22. 如請求項16之外殼模組，其中該等長形管狀構件各自具有垂直於該縱向軸之一橫截面，且該第一端蓋及該第二端蓋各自包含經構形以對應於該等長形管狀構件之該等橫截面的開口。
  23. 一種經構形以過濾流體之過濾模組，該過濾模組包括：一外殼總成，其經構形以接納複數個纖維膜，該外殼總成包括：一長形管狀構件，其沿一縱向軸延伸於該長形管狀構件之一第一端與一第二端之間，該長形管狀構件包括：一長形壁，其延伸於該長形管狀構件之該第一端與該第二端之間，該長形壁包括相對側邊緣，及一可移除艙口，其延伸於該長形管狀構件之該第一端與 該第二端之間且經耦合至該長形壁之該等相對側邊緣，藉此形成具有一內部之一中空外殼，該中空外殼經構形以提供該長形管狀構件之該第一端與該第二端之間的流動連通；一集管，其與該長形管狀構件之該第一端相關聯且經構形以提供至該長形管狀構件之該內部中的流動連通；及複數個纖維膜之一束，其經耦合至該集管且接納於該長形管狀構件之該內部中，使得該等纖維膜沿該長形管狀構件之該縱向軸延伸，該等纖維膜經構形以過濾流體。
  24. 如請求項23之過濾模組，進一步包括：一第一端蓋，其經耦合至該長形管狀構件之該第一端，該第一端蓋經構形以提供自該長形管狀構件之該第一端之外部至該長形管狀構件之該內部的流動連通；及一第二端蓋，其經耦合至該長形管狀構件之該第二端，該第二端蓋經構形以提供自該長形管狀構件之該內部至該長形管狀構件之該第二端之外部的流動連通。
  25. 如請求項23之過濾模組，進一步包括一氣化裝置，該氣化裝置係與該集管相關聯且經構形以釋放氣泡，使得該等氣泡自該長形管狀構件之該第一端且沿該等纖維膜流動。
  26. 如請求項23之過濾模組，進一步包括經構形以使該複數個纖維膜與該集管相關聯之一纖維板。
  27. 如請求項24之過濾模組，進一步包括：複數個外殼總成，該等外殼總成之各者具有經耦合至該第一端蓋之各自第一端及經耦合至該第二端蓋之各自第二端；及纖維膜之複數個束，纖維膜之該等束之各者係接納於一各自外殼總成中。
  28. 如請求項23之過濾模組，進一步包括：複數個外殼總成，該等外殼總成之各者經由一耦合機構耦合至一鄰近外殼總成；及纖維膜之複數個束，纖維膜之該等束之各者係接納於一各自外殼總成中。
  29. 如請求項28之過濾模組，進一步包括一第一升管及一第二升管，其中該第一升管及該第二升管經定位於該過濾模組之相對端處。
  30. 如請求項29之過濾模組，其中該第一升管及該第二升管係經由升管耦合總成耦合至該過濾模組之該等相對端。
  31. 一種保養經構形以過濾流體之一過濾模組之方法，該過濾模組包括纖維膜之複數個束，各束經接納於一外殼總成中，該方法包括：自含有流體之一槽中移除該過濾模組；使一可移除艙口與該等外殼總成之一者至少部分分離，藉此暴露纖維膜之該等束之一者；及保養纖維膜之該經暴露束。
  32. 一種減少過濾殘渣累積於經構形以過濾流體之一過濾模組之一束纖維膜中之纖維膜上之方法，該方法包括：將纖維膜之該束提供於一外殼總成之一長形管狀構件中，使得該等纖維膜沿該長形管狀構件之一縱向軸延伸；及在該長形管狀構件之一第一端處供應氣泡，使得該等氣泡經由該等纖維膜的至少一部分，自該長形管狀構件之該第一端流動朝向該長形管狀構件之一第二端，藉此去除該過濾殘渣的至少一些者。
  33. 如請求項32之方法，其中該過濾模組包括複數個長形管狀構 件，該等長形管狀構件之各者接納複數個纖維膜之一各自束，該方法進一步包括：在該等長形管狀構件之各者之一第一端處供應氣泡，使得該等氣泡經由經接納於該長形管狀構件中之該等各自纖維膜的至少一部分，自該各自長形管狀構件之一第一端流動朝向該長形管狀構件之一第二端，藉此去除該過濾殘渣的至少一些者。
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