过滤设备的制作方法

过滤设备的制作方法
【专利摘要】用于处理流体的过滤设备(10)包括容器(12)、将容器分为第一腔室(22)和第二腔室(26)并且限定通孔(40)的第一隔板(18)，以及位于第二腔室(26)内的过滤模块(30)，过滤模块(30)包括限定大于在第一隔板(18)中的通孔(40)的直径的外径的本体区段(32)。设备(10)还包括异径连接件(36)，其具有固定到过滤模块(30)的本体区段(32)的第一端以及相对于在第一隔板(18)中的通孔(40)密封的第二端，以允许在过滤模块(30)和第一腔室(22)之间的连通。在公开的实施方式中，设备(10)包括第二隔板(20)以使得容器分为第一腔室(22)、第二腔室(24)和第三腔室(26)，其中过滤模块(30)安装在隔板(18)和隔板(20)之间。
【专利说明】过滤设备

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种过滤设备，特别涉及一种包括一个或多个包含在容器内的过滤模块的过滤设备。

【背景技术】
[0002]众所周知，过滤是对诸如水的流体的处理，其典型地通过使用诸如过滤膜的适当的过滤介质来实现。用于容置和使用过滤膜的常规布置是将每个膜单元(下文称作“模块”)排布进入其自己的压力容纳壳体，压力容纳壳体具有合适的连接件以允许在膜上执行过滤和清洗循环。尽管可用诸多尺寸设置此类模块，但为了说明的目的，较大的模块可有大约250mm的直径，大约2000mm长，并且可包括大约10m2的膜表面。典型操作流量可为60LMH(升每小时每平方米的膜表面)，这意味着大模块的流量可为6m3/h。当必须过滤较大的流量时，这些模块通常连接到歧管以使得许多模块并联操作。必须处理大流量的典型应用可包括在逆向渗透工艺之前过滤海水或半咸水以生产新鲜的饮用水或工艺用水，以及在用于从注入油罐之前的水中移除特别的离子种类的纳米过滤工艺之前过滤海水。这些应用可需要多达1000 - 3000mVh的流量，这需要150到450个这样的大型模块，需要甚至更多数量的较小型模块。
[0003]本领域中已提出在普通过滤容器或罐内包括多个膜模块，其中原流体的单一进给输送至容器，然后可由在容器内的所有模块处理。这可使诸如单个模块压力壳体、歧管和阀门等的基础结构最小化，并且可以使得过滤系统的占用空间最小化。
[0004]美国第5，209，852号专利和美国第7，083，726号专利各自公开了包括从隔板悬挂下来的多个膜模块的过滤容器，其中隔板将容器分割为下隔室和上隔室。使用期间，下隔室接收并且包含在所要求的过滤压力下的原水，并且上隔室容纳已从下隔室穿过独立的膜模块过滤的水。隔板必须隔离上腔室和下腔室而且必须足够完整以容纳于其间的压力差。
[0005]在已知的具有多个模块的过滤容器中，诸如在上述现有技术文献中所公开的，每个模块安装在形成在隔板中的各自的孔中，其中孔容纳模块的全部外径或宽度。因此，孔的尺寸和数量可以显著地削弱板，并且作为结果，隔板典型地被相对厚地成形，这可增加容器的成本，特别是需要诸如钛的昂贵材料时，例如为了抵抗可能在容器中存在的腐蚀性化学物质。
[0006]此外，由于将在隔板中的单个孔的尺寸形成为容纳过滤模块的全部宽度，因此在上腔室和下腔室之间保持隔离所需要的密封区域也相对地大，这增加了腔室之间泄露的潜在风险。
[0007]诸如膜的过滤介质的有效性会由于污垢随时间降低，这典型地导致穿过介质的压降的增加。这样的污垢通常由按周期的清洗工艺处理，以保持有效的操作。
[0008]在使用膜介质过滤海水的典型应用中，膜可能需要频繁地，例如每30至90分钟清洗以保持其过滤能力。已经发现例如大约I至3分钟的仅包括物理的清洗机构的快速清洗可以在恢复大部分已发生的压降增加方面是有效的。这种清洗可被称为I类清洗。然而这种I类清洗不完全地清洗膜并且穿越过“清洗后”的膜的压降有缓慢的增加。
[0009]在典型地18至48小时之后，包括化学清洗机构的更长的清洗通常用于恢复I类清洗可能不能恢复的“清洗后”的膜压降，和/或将膜消毒以阻止也可弄脏膜的细菌的增长。这种清洗可称为2类清洗。
[0010]然而，2类清洗典型地仍然不能完全地清洗膜，使得超过可能两周至两个月的更长时期后，需要另一类更彻底甚至更长的持续时间或花费的清洗。此种清洗可称为3类清洗。
[0011]I类清洗倾向于使用物理清洗机构，其可由引起模块中的流速、流向或流体的改变的阀门的操作实现。
[0012]2类和3类清洗一般地彼此相似并且典型地包括化学制品的使用。然而，与3类清洗相比，2类清洗通常采用更少的步骤并且具有更短的持续时间，以使得膜模块停止运行更少时间。
[0013]I类清洗通常在2类或3类清洗的之前和/或之后执行。
[0014]尽管存在许多清洗工艺，但通常的情况是:过滤设备仅能支持非常有限范围的清洗工艺。例如，在已知的包括从容器内的隔板悬挂下来的多个膜模块的过滤设备中，通常不可能同时地沿反向穿过模块流动或刷洗，例如执行反洗和正洗。这是因为下腔室会包含待被引进模块的进给侧的水和已经被反洗穿过模块的脏水。
[0015]此外，某些清洗操作可使用穿过模块的气体的鼓泡以搅动或擦洗过滤介质并且逐出微粒以及其他物质。在已知的基于容器的系统中，气体喷嘴位于下腔室内通常低于各自的过滤模块的位置，以使得从喷嘴离开的气体朝每一个模块上升、进入并且穿过每一个模块。然而，由于模块将需要装满水以允许气泡具有期望的效果，然后，必须填充下腔室并且在下腔室内很可能存在一定程度的湍流。这可扰乱离开喷嘴的气体，这可导致分布不均的气体进入模块。
[0016]进一步地，在已知的具有多个模块的基于容器的系统中，由于许多清洗工艺需要将整个下腔室排干，因此清洗时间可能会延长。


【发明内容】

[0017]本发明的一个方面涉及一种用于处理流体的过滤设备，包括:
[0018]容器；
[0019]第一隔板，第一隔板将容器分为第一腔室和第二腔室并且限定通孔；
[0020]位于所述第二腔室内并且包括本体区段的过滤模块，所述本体区段限定大于所述第一隔板中的所述通孔的宽度的外宽度；以及
[0021]异径连接件，所述异径连接件具有固定到所述过滤模块的本体区段第一端以及相对于在所述隔板中的所述通孔密封的第二端，以允许在所述过滤模块和所述第一腔室之间的连通。
[0022]因此，凭借在所述隔板中的通孔的宽度小于过滤模块的本体区段的宽度，以及通过使用异径连接件来促进在过滤模块和通孔之间的密封的配合，隔板的强度不会有与现有技术的布置同样程度的妥协。此外，隔板的强度可以被保持，不妥协于过滤模块的尺寸以及由此的过滤模块的能力。同样，更小尺寸的通孔可允许使用更薄的隔板。
[0023]进一步地，由于异径连接件相对于在隔板中的通孔密封，所以第一腔室和第二腔室可彼此隔开。同样，凭借在隔板中的通孔的宽度小于过滤模块的本体区段的宽度，相对于现有技术的布置，可以减少在异径连接件和通孔之间的所需的密封区域。
[0024]在隔板中的通孔可认为是从板的一侧延伸至另一侧的孔口。通孔可限定任何合适的形状或外形，诸如圆形或椭圆等。在这方面应当理解的是，术语“直径”和此处可被使用的涉及任何限定的特征的其它类似的术语是为了方便起见使用而不意图仅被限制为圆形外形。例如，直径可以相等于宽度。
[0025]使用时，诸如海水的待处理的流体可被驱使穿过过滤模块以在其中被过滤，而过滤后的流体或渗透物经由异径连接件离开过滤模块以随后流动进入第一腔室中。然后，渗透物可从第一腔室放出以离开容器并且被传递以用于适合的使用和/或进一步处理。
[0026]异径连接件可限定所述过滤模块的渗透物出口。
[0027]设备可构造为容纳流体的从第一腔室进入到过滤模块中的逆流，例如以执行反洗清洗操作。在这样的操作中，例如先前过滤的流体的流体可从第一腔室驱出并且经由异径连接件进入过滤模块。
[0028]设备可构造为容纳从第一腔室进入到过滤模块中的气流，例如以执行过滤模块内的清洗操作。
[0029]异径连接件可形成为过滤模块的一部分并且与本体区段固定或者一起形成以限定单个单元。
[0030]异径连接件可包括第一部分，例如圆柱部分，其用于固定到所述过滤模块的所述本体区段；异径连接件可包括第二部分，例如圆柱部分，其限定比所述第一部分小的宽度，并且所述第二部分相对于所述通孔密封。异径连接件可包括在所述第一部分和所述第二部分之间延伸的锥形部分。例如，异径连接件可以漏斗的形式设置。
[0031]异径连接件，例如异径连接件的第一部分，可通过螺纹布置、粘合剂粘合、焊接、过盈配合和整体形成等或其中任何合适的组合固定到过滤模块的本体区段。
[0032]异径连接件，例如异径连接件的第一部分，可相对于过滤模块的本体区段密封。密封可凭借连接机构等经由一个或多个密封构件实现。
[0033]异径连接件可相对于通孔的内部表面密封。
[0034]异径连接件可相对于通孔的外周区域或地带密封。例如，异径连接件可覆盖或叠加通孔并且相对于隔板的表面绕所述通孔的外周密封。
[0035]异径连接件，例如异径连接件的第二部分，可经由密封布置相对于隔板中的通孔密封。
[0036]可通过在连接件和隔板之间的直接接合限定密封布置。密封布置可包括一个或多个诸如O形环等的密封本体或通过一个或多个诸如O形环等的密封本体限定。可通过用于将异径连接件连接到隔板的连接机构限定密封布置。
[0037]密封布置可插入在异径连接件和通孔的内部表面之间。
[0038]密封布置可插入在异径连接件和隔板的表面之间，例如绕通孔的外周。
[0039]异径连接件，例如异径连接件的第二部分，可延伸进入隔板中的通孔中。在这样的布置中，密封布置可设置在异径连接件的外部表面和通孔的内部表面之间。
[0040]异径连接件，例如异径连接件的第二部分，可紧靠第一隔板的表面。在这样的布置中，密封布置可设置在异径连接件和隔板的表面之间，例如绕通孔的外周。
[0041]异径连接件，例如异径连接件的第二部分，可固定到第一隔板。这样的布置可将过滤模块机械地固定到第一隔板。异径连接件可通过螺纹布置、粘合剂粘合、焊接、过盈配合和整体形成等或其中任何合适的组合固定到第一隔板。
[0042]异径连接件，例如异径连接件的第二部分，可通过螺栓布置固定到隔板。在一个实施方式中，螺栓可从隔板的一侧延伸以在隔板的另一侧接合异径连接件。螺栓可将异径连接件抵靠隔板紧固或夹紧。螺栓可延伸穿过在隔板中的通孔。
[0043]在一个实施方式中，螺栓可限定轴向的通孔口以使得当螺栓与异径连接件连接时，允许穿过螺栓的通孔的流体连通。因此，可经由螺栓中的通孔在容器内实现在过滤模块和第一腔室之间的流体连通。螺栓可限定套筒式螺栓。
[0044]过滤模块可包括一个或多个过滤膜。例如，过滤模块可包括一个或多个微过滤膜、超过滤膜、纳米过滤膜和/或反渗透膜。
[0045]过滤模块可构造为用于流体的错流类型的过滤。
[0046]过滤模块可构造为用于流体的死端类型的过滤。
[0047]所述过滤模块可限定用于接收待过滤的流体的流体入口。流体入口可限定在所述过滤模块的例如与异径连接件相对的一个端处。流体入口可限定穿越过滤模块的表面区域，例如穿越安装在过滤模块中的过滤膜的表面。
[0048]过滤模块可包括外罩。异径连接件，例如异径连接件的第一部分，可固定到罩。罩可限定任何合适的外形，诸如圆形、椭圆或多边形等。
[0049]罩可包括或限定一个或多个端口以允许在所述罩的外部区域和内部区域之间的流体连通。端口可布置为允许与第二腔室连通。例如，端口可允许在第二腔室内的流体进入过滤模块以在其中过滤。端口可构造为允许在过滤模块内的流体离开过滤模块进入第二腔室中。例如，第二腔室可装填有进给流体，例如在设备的试运转期间，通过流体首先进入过滤模块然后经由过滤模块的罩中的一个或多个端口进入第二腔室。在一些实施方式中，例如在反洗操作中，端口可允许已经从第一流体腔室反向流动穿过过滤模块的流体进入第二腔室。
[0050]一个或多个端口可位于邻近异径连接件处。一个或多个端口可设置在异径连接件中。
[0051]罩中的一个或多个端口可定位为允许流体保留在过滤模块内，而不管包含在第二腔室内的任何流体的水平。这样的布置可允许过滤模块适应使用穿过过滤模块的气体的鼓泡的清洗工艺。例如，在使用时，过滤模块可在垂直定向布置，并且端口可位于过滤模块的上部区域。因此，过滤模块可能够在至少达到端口的水平或高度保存流体。
[0052]第一隔板可相对于容器的内部表面密封。第一隔板可焊接到容器的内壁表面。容器可设置为单独部件并且可在容器的单独部件之间夹紧第一隔板。
[0053]过滤模块可伸长。
[0054]过滤模块通常可在容器内垂直布置。在这种布置中，异径连接件可限定过滤模块的上部区域，并且第一腔室可位于第二腔室之上。
[0055]设备可包括多个位于第二腔室内的过滤模块。两个或更多个过滤模块可类似地构造，例如上述所限定的。所有过滤模块可类似地构造，例如上述所限定的。
[0056]第一隔板可限定多个通孔，并且设备可包括多个过滤模块，每个过滤模块与各自的通孔关联，例如以上述限定的同样的方式。
[0057]设备可包括第二隔板，使得第一隔板和第二隔板将容器分为第一腔室、第二腔室和第三腔室。第一隔板和第二隔板可布置为使得第二腔室介入在第一腔室和第三腔室之间。
[0058]第二隔板可相对于所述容器的内部表面密封。第二隔板可焊接到容器的内壁表面。容器可设置为单独部件并且可在容器的单独部件之间夹紧第二隔板。
[0059]过滤模块可在第一隔板和第二隔板之间延伸。过滤模块可接合第二隔板。在这种布置中，过滤模块可通过第一隔板和第二隔板支撑在相对的端部，由此提供对过滤模块的稳健的支撑，并且同样产生了过滤设备的刚性结构。
[0060]第二隔板可限定通孔并且过滤模块可相对于所述通孔密封。过滤模块的入口可相对于通孔密封。这样的布置可允许过滤模块和第三腔室之间的连通。
[0061]使用时，诸如海水的进给流体可送进容器的第三腔室中，从第三腔室驱出，进入并且穿过在其中被过滤的过滤模块，过滤后的流体离开过滤模块进入第一腔室。
[0062]在一些实施方式中，过滤模块可允许从第三腔室进入第二腔室的进给流体的流体连通。在这样的布置中，第二腔室可通过从第三腔室经由过滤模块的流体的流动装填有进给流体。
[0063]如上所述，设备可构造为容纳从第一腔室进入过滤模块的流体的反流，例如以执行反洗清洗操作。
[0064]将可能由从过滤模块洗刷的物质污染的反流可离开过滤模块进入第二腔室中。此夕卜，从过滤模块离开进入第二腔室的反流可与第三腔室隔离，由此防止第三腔室内的流体被污染。这样，在反向流动期间，第三腔室可保持装填有进给流体。在一些实施方式中，在第三腔室内的流体的存在可阻止任何反向流动进入所述腔室，由此实现适合的隔离。在反向流动期间，第二腔室和第三腔室的隔离可消除在以常规的正向过滤模式中重新构造设备来运行之前排干第三腔室的量的要求，由此减少了设备离线执行清洗的时间。
[0065]反流可离开过滤模块进入第三腔室，在这种布置中，第二腔室可保持与第三腔室隔离并且由此与污染的反洗流体隔离。同样地，可不需要排干第二腔室。
[0066]设备的布置，特别地提供分开的第二腔室和第三腔室可允许模块的正洗。例如，洗刷流体可从第三腔室驱出并且进入模块中并且流动穿越包含在其中的膜的表面，正向刷洗流体离开模块并且进入第二腔室中。
[0067]此外，在反向流动期间，第二腔室和第三腔室的隔离可允许从第三腔室穿过或穿越过滤模块的流体的同时正向流动。这种正向和反向流动的组合可使过滤模块的清洗能够更彻底。
[0068]设备可构造为容纳从第三腔室进入过滤模块中的气体的流动，例如以执行过滤模块内的清洗操作。
[0069]因此，过滤模块的清洗可以多种方式实现，例如通过反洗、通过正洗、通过穿过过滤模块的冒泡气体或者其中任何合适的组合。同样地，提供第一隔板和第二隔板以在容器内限定三个分开的腔室可允许执行与现有技术的系统相比范围更大的清洗操作。
[0070]第二隔板中的通孔可限定任何合适的形状或外形，诸如圆形或椭圆等。第二隔板中的通孔可限定比过滤模块的外部宽度更小的宽度。因此，可使第二隔板中的通孔的尺寸最小化，这提供诸如允许使用更薄的板等的好处。
[0071]设备可包括另外的异径连接件，其具有固定到所述过滤模块的本体区段的第一端和相对于在所述第二隔板中的所述通孔密封的第二端。
[0072]异径连接件相对于第一隔板密封以及另外的异径连接件相对于第二隔板密封可类似地构造。
[0073]另外的异径连接件可包括第一部分，诸如圆柱部分，用于固定到过滤模块的本体区段。另外的异径连接件可包括第二部分，诸如圆柱部分，其相对于在第二隔板中的通孔密封。另外的异径连接件可包括在第一部分和第二部分之间延伸的锥形部分。例如，另外的异径连接件可以漏斗形设置。
[0074]另外的异径连接件，例如另外的异径连接件的第一部分，可通过螺纹布置、粘合剂粘合、焊接、过盈配合和整体形成等或其中任何合适的组合固定到过滤模块的本体区段。
[0075]另外的异径连接件，例如另外的异径连接件的第一部分，可相对于过滤模块的本体区段密封。可凭借连接机构等经由一个或多个密封构件实现密封。
[0076]另外的异径连接件可相对于通孔的内部表面密封。
[0077]另外的异径连接件可相对于通孔的外周区域或地带密封。例如，另外的异径连接件可覆盖或叠加通孔并且可相对于第二隔板的表面绕通孔的外周密封。
[0078]另外的异径连接件，例如另外的异径连接件的第二部分，可经由密封布置相对于在第二隔板中的通孔密封。
[0079]可通过在另外的异径连接件和第二隔板之间的直接接合限定密封布置。密封布置可包括一个或多个诸如O形环等的密封本体或通过一个或多个诸如O形环等的密封本体限定。可通过用于将另外的异径连接件连接到第二隔板的连接机构限定密封布置。
[0080]密封布置可插入在另外的异径连接件和在第二隔板中的通孔的内部表面之间。
[0081]密封布置可插入在另外的异径连接件和第二隔板的表面之间，例如绕通孔的外周。
[0082]另外的异径连接件，例如另外的异径连接件的第二部分，可延伸进入第二隔板中的通孔中。在这样的布置中，密封布置可设置在另外的异径连接件的外部表面和通孔的内部表面之间。
[0083]另外的异径连接件，例如另外的异径连接件的第二部分，可紧靠第二隔板的表面。在这样的布置中，密封布置可设置在另外的异径连接件和第二隔板的表面之间，例如绕通孔的外周。
[0084]另外的异径连接件可相对于第二隔板自由地安装。例如，诸如另外的异径连接件的第二部分的另外的异径连接件可以如下方式插入进通孔中:允许在第二隔板和过滤模块之间的相对移动。这样的布置可允许在过滤模块和隔板之间的柔性的接合，在使用期间，该柔性的接合可适应诸如由于压力、温度等的影响引起设备的某些组件的可能的变形的影响。
[0085]另外的异径连接件，例如另外的异径连接件的第二部分，可固定到第二隔板。另外的异径连接件可通过螺纹布置、粘合剂粘合、焊接、过盈配合和整体形成等或其中任何合适的组合固定到第二隔板。
[0086]设备可包括从在第二隔板中的通孔延伸进入第三腔室中的管状构件。管状构件可限定开口端以促进诸如进给流体的流体从第三腔室进入管状构件中的连通。可经由管状构件实现第三腔室和过滤模块之间的流动。管状构件，例如管状构件的一端，可与在第二隔板中的通孔密封地接合。管状构件可部分地或全部地延伸进入或穿过通孔。在这种布置中，管状构件可认为至少部分地限定通孔的内部表面，以使得此处任何涉及相对于第二隔板的通孔的内部表面的密封项可被视为包括相对于管状构件的密封项。
[0087]过滤模块的至少部分，例如另外的异径连接件的部分，可例如通过插入进入管状构件而接合管状构件。
[0088]管状构件可促进从第三腔室进入过滤模块中的气体的输送，例如用在清洗工艺中。在一些实施方式中，在清洗操作期间，可将气体引入第三腔室中。例如，在过滤操作期间，第三腔室可大致完全地装填有进给流体，当待执行清洗时，将气体引入腔室中。当管状构件和过滤模块至少部分地装填有特别是液体的流体时，管状构件可促进从第三腔室进入过滤模块中的气体的输送。
[0089]管状构件可限定在其外部表面中的端口以促进来自第三腔室的气体的连通。端口可定位在管状构件上且在第三腔室的上部区域内定位。这样的布置可允许端口与可能存在于第三腔室的上部区域的气体空间进行连通，例如在清洗操作期间，供应进入第三腔室中以形成气体空间。
[0090]端口可定位在高于所述管状构件的开口端的升高位置处。使用时，例如在清洗操作期间，管状构件的开口端可位于限定在第三腔室中的液位之下，液位限定气体空间的下边界，端口可位于所述液位之上以使得允许在所述气体空间中的气体连通穿过端口。凭借气体空间内的气体和在端口位置处的管状构件内的流体之间的压力差，位于所述液位之上的气体可连通进入管状构件中。例如，包括在管状构件内的流体(特别地液体)将受到将根据高度变化的流体静压力。进一步，气体的压力将大致由第三腔室中的液位处的流体的压力限定。在这方面，在端口位置处的管状构件内部的流体的流体静压力将低于第三腔室内的液位处的流体静压力，并由此低于在第三腔室内部的气体的压力，而压力差与在液位和端口之间的高度差成比例。因此，这种差的存在将有利于气体流入管状构件中。
[0091]端口可适合地定尺寸为提供气体的期望的流速。
[0092]使用中，气体可通过流动穿过包含在第三腔室中的任何液体连通进入第三腔室，以在腔室的顶部形成气体空间。可替换地，或附加地，气体可直接连通(例如通过适合的管道)进入腔室中的气体空间中，和/或经由端口直接地进入管状构件中。
[0093]在一些实施方式中，设备可包括:
[0094]多个过滤模块，每个所述过滤模块相对于在所述第二隔板中的各自的通孔密封地接合；以及
[0095]多个管状构件，每个所述管状构件从各自的通孔延伸进入所述第三腔室中。
[0096]管状构件可促进从第三腔室进入过滤模块中的流体的分布，例如均匀分布。例如，管状构件可促进进给流体或待处理流体的分布。
[0097]管状构件可促进气体的大致均匀分布，这种清洗气体进入过滤模块。例如，每个管状构件可包括开口端和升高端口以使得气体可通过常规压力差输送穿过每个端口。
[0098]容器可限定或包括一个或多个端口以允许流体连通到容器或从容器流体连通。设备可包括一个或多个与容器上的端口关联的阀门。
[0099]容器上的一个或多个端口可具有多重功能。例如，在一些实施方式中，当设备以一种模式操作时，诸如过滤操作模式，容器端口可限定出口，而当设备以一种不同的操作模式操作时，诸如清洗操作模式，可限定为入口。进一步地，一个或多个端口可容纳各种流体，诸如待处理的流体、处理后的流体、用于清洗的化学制品或气体等。
[0100]容器可限定或包括至少一个流体入口，用于流体连通进入容器，诸如待处理的流体、诸如化学制品或气体等的清洗流体。在一些实施方式中，容器可包括用于流体连通进入第三腔室中的流体入口。
[0101]容器可限定或包括至少一个流体出口，用于流体从容器连通，诸如处理后的流体、清洗流体、反洗流体等。例如，容器可包括用于连通来自第一腔室的流体的流体出口，流体诸如处理后的流体。容器可包括用于连通来自第二腔室的流体的流体出口，流体诸如反洗流体。
[0102]容器可限定用于控制容器内的压力的通气口，例如容器内的一个或多个腔室内部的压力。通气口可选择地开启和关闭以允许容器加压、减压、排干或装填等。
[0103]本发明的一个方面涉及一种用于处理流体的过滤设备，包括:
[0104]容器；
[0105]将容器分为第一腔室、第二腔室和第三腔室的第一隔板和第二隔板；以及
[0106]位于所述第二腔室内的过滤模块，并且过滤模块限定与第三腔室连通的流体入口以及与第一腔室连通的流体出口。
[0107]使用时，进给流体或诸如海水的待处理的流体可从第三腔室流动或驱使进入并穿过过滤模块以在其中过滤，过滤后的流体或者渗透物离开过滤模块进入第一腔室。然后，渗透物可从第一腔室放出以离开容器并且传递用于适合的使用和/或进一步处理。
[0108]可布置第一隔板和第二隔板以使得第二腔室介入在第一腔室和第三腔室之间。
[0109]过滤模块可在第一隔板和第二隔板之间延伸，过滤模块可接合第一隔板和第二隔板。过滤模块可通过第一隔板和第二隔板在相对的端部处被支撑，由此提供对过滤模块的稳健的支撑，并且同样生成了过滤设备的刚性结构。
[0110]第一隔板和第二隔板的一个或两个可限定通孔，其中过滤模块相对于所述通孔密封。在一个实施方式中，第一隔板可限定通孔，过滤模块的出口可相对于所述通孔密封。第二隔板可限定通孔，过滤模块的入口可相对于所述通孔密封。
[0111]过滤模块可限定本体区段，其具有比在第一隔板和第二隔板的一个或两个中的通孔的宽度大的宽度。
[0112]设备可包括异径连接件，异径连接件具有固定到过滤模块的本体区段的第一端和相对于在第一隔板中的通孔密封的第二端，以允许在过滤模块和所述第一腔室之间的连通。
[0113]设备可包括另外的异径连接件，其具有固定到过滤模块的本体区段的第一端和相对于在第二隔板中的通孔密封的第二端，以允许在过滤模块和所述第三腔室之间的连通。
[0114]第一隔板和第二隔板中的一个或两个可相对于容器的内部表面密封。第一隔板和第二隔板中的一个或两个可焊接到容器的内壁表面。在一些实施方式中，容器可设置为单独部件并且可在容器的单独部件之间夹紧第一隔板和第二隔板中的一个或两个。
[0115]在一些实施方式中，过滤模块可允许从第三腔室进入第二腔室中的流体连通。在这种布置中，第二腔室可通过从第三腔室经由过滤模块的流体的流动装填有进给流体。
[0116]在一些实施方式中，过滤模块可允许从第一腔室进入第二腔室的流体连通。
[0117]设备可构造为容纳从第一腔室进入过滤模块的流体的反流，例如以执行反洗清洗操作。
[0118]可通过从过滤模块洗刷的物质变为受污染的反流可离开过滤模块进入第二腔室中。此外，从过滤模块离开进入第二腔室的反流可与第三腔室隔离，由此防止第三腔室内的流体被污染。这样，在反向流动期间，第三腔室可保持装填有待处理的流体。在一些实施方式中，在第三腔室内的流体的存在可防止任何反流进入所述腔室，由此实现适合的隔离。在反向流动期间，第二腔室和第三腔室的隔离可消除在常规的正向过滤模式中在重新构造设备来操作之前排干第三腔室的量的要求，由此减少了设备保持离线执行清洗的时间。
[0119]反流可离开过滤模块进入第三腔室，在这种布置中，第二腔室可保持与第三腔室隔离并且由此与污染的反洗流体隔离。同样地，可不需要排干第二腔室。
[0120]设备的布置，以及特别地分开的第二腔室和第三腔室的设置可允许过滤模块的正洗。例如，洗刷流体可从第三腔室驱使进入模块并且流动穿越包含在其中的膜的表面，正向洗刷的流体离开模块并且进入第二腔室中。
[0121]此外，在反向流动期间，第二腔室和第三腔室的隔离可允许从第三腔室穿过或穿越过滤模块的同时的流体的正向流动。这种正向和反向流动的组合可使过滤模块的清洗更彻底。
[0122]设备可构造为容纳从第三腔室进入过滤模块中的气流，例如以执行过滤模块内的清洗操作。
[0123]设备可构造为容纳从第一腔室进入过滤模块中的气流。
[0124]因此，过滤模块的清洗可以多种方式实现，例如通过反洗、通过正洗、通过穿过过滤模块的鼓泡气体或者其中任何合适的组合。同样地，提供第一隔板和第二隔板以在容器内限定三个分开的腔室可允许执行与现有技术的系统相比范围更大的清洗操作。
[0125]过滤模块可包括外罩。
[0126]罩可包括一个或多个端口以允许在所述罩的外部区域和内部区域之间的流体连通。端口可被布置成允许与第二腔室连通。例如，端口可允许在第二腔室内的流体进入过滤模块以在其中过滤。端口可构造为允许在过滤模块内的流体离开过滤模块进入第二腔室中。例如，第二腔室可装填有进给流体，例如在设备的试运转其间，通过流体首先从第三腔室进入过滤模块然后经由过滤模块的罩中的一个或多个端口进入第二腔室。在一些实施方式中，例如在反洗操作中，端口可允许已经从第一流体腔室反向流动穿过过滤模块的流体进入第二腔室。
[0127]一个或多个端口可位于邻近或靠近第一隔板处。
[0128]罩中的一个或多个端口可定位为以允许流体保留在过滤模块内，而不管包含在第二腔室内的任何流体的水平。这样的布置可允许过滤模块适应使用穿过过滤模块的气体鼓泡的清洗工艺。
[0129]过滤模块可伸长。
[0130]过滤模块通常可在容器内垂直布置。
[0131]设备可包括多个位于第二腔室内的过滤模块。两个或更多个过滤模块可类似地构造，例如上述所限定的。所有过滤模块可类似地构造，例如上述所限定的。
[0132]设备可包括从第二隔板延伸进入第三腔室中的管状构件，并且布置成与过滤模块连通。因此，可经由管状构件实现在第三腔室和过滤模块之间的流动。
[0133]管状构件可促进从第三腔室进入过滤模块中的气体的输送。
[0134]在一些实施方式中，设备可包括:
[0135]多个过滤模块，每个过滤模块相对于在第二隔板中的各自的通孔密封地接合；以及
[0136]多个管状构件，其延伸进入第三腔室并与各自的过滤模块连通。
[0137]管状构件可促进从第三腔室进入过滤模块中的流体的分布，例如均匀分布。例如，管状构件可促进待处理的流体或清洗气体等的分布。
[0138]容器可限定或包括一个或多个端口以允许流体连通到容器或从容器流体连通。
[0139]本发明的又一个方面涉及一种用于处理流体的过滤设备，包括:
[0140]容器；
[0141]将容器分为第一腔室、第二腔室和第三腔室的第一隔板和第二隔板；以及
[0142]位于所述第二腔室内的过滤模块，其限定与第三腔室连通的流体入口以及与第一腔室连通的流体出口。以及
[0143]从第二隔板延伸进入第三腔室的管状构件，其布置成在第三腔室和过滤模块之间建立连通。
[0144]因此，可经由管状构件实现在第三腔室和过滤模块之间的流动。
[0145]管状构件可从在第二隔板中的通孔延伸进入第三腔室中。管状构件可限定开口端以促进诸如进给流体的流体从第三腔室进入管状构件的连通。
[0146]管状构件可促进从第三腔室进入过滤模块中的气体的输送，例如用在清洗工艺中。在一些实施方式中，在清洗操作期间，可将气体引入第三腔室中。例如，在过滤操作期间，第三腔室可大致完全地装填有进给流体，当待执行清洗时，将气体引入腔室中。当管状构件和过滤模块至少部分地装填有流体时，特别是液体时，管状构件可促进从第三腔室进入过滤模块中的气体的输送。
[0147]管状构件可限定在其外部表面中的端口以促进气体从第三腔室的连通。端口可定位在管状构件上且在第三腔室的上部区域内定位。这样的布置可允许端口与可能存在于第三腔室的上部区域中的气体空间连通，例如在清洗操作期间，供应进入第三腔室中以形成气体空间。
[0148]端口可定位在高于所述管状构件的开口端的升高位置处。使用时，例如在清洗操作期间，管状构件的开口端可位于限定在第三腔室中的液位之下，液位限定气体空间的下边界，端口可位于所述液位之上以使得允许与在所述气体空间中的气体的连通穿过端口。凭借气体空间内的气体和在端口位置处的管状构件内的流体之间的压力差，位于所述液位之上的气体可连通进入管状构件中。例如，包括在管状构件内的流体，特别地液体，将受到根据其高度变化的流体静压力。进一步，气体的压力将大致由第三腔室中的液位处的液体的压力限定。在这方面，在端口位置处的管状构件内部的流体的流体静压力将低于第三腔室内的液位处的流体静压力，由此低于在第三腔室内部的气体的压力，而压力差与在液位和端口之间的高度差成比例。因此，这种差的存在将有利于气体流入管状构件中。
[0149]端口可适合地定尺寸为提供气体的期望的流速。
[0150]使用中，气体可通过流动穿过包含在第三腔室中的任何液体连通进入第三腔室，以在腔室的顶部形成气体空间。可替换地，或附加地，气体可直接连通(例如通过适合的管道)进入腔室中的气体空间中，和/或经由端口直接地进入管状构件中。
[0151]本发明的又一方面可涉及用于清洗诸如本文限定的过滤设备的方法。
[0152]例如，用于清洗包括具有第一腔室、第二腔室和第三腔室的容器和位于所述第二腔室内的过滤模块的过滤设备的方法，包括:
[0153]将清洗流体流动进入所述第三腔室中；
[0154]将所述清洗流体从所述第三腔室流动进入所述过滤模块中；
[0155]将所述清洗流体流动穿越包含在所述过滤模块中的过滤膜的表面；以及
[0156]将所述流体从所述过滤模块流动进入所述第二腔室。
[0157]本发明的一个方面可涉及一种用于清洗位于容器中的过滤模块的方法，其包括过滤模块的正洗和反洗的步骤。这种清洗可由使用诸如先前处理过的流体、化学制品溶液、气体等的流体实现。
[0158]正洗可通过使洗刷流体流动穿越过滤模块内的膜实现。反洗可通过使洗刷流体流动穿过模块内的膜实现。
[0159]一方面可涉及一种用于清洗包括具有第一腔室、第二腔室和第三腔室的容器和位于所述第二腔室内的过滤模块的过滤设备的方法，包括:
[0160]将反洗清洗流体从所述第一腔室流动进入所述过滤模块；
[0161]将反洗清洗流体流动穿过模块；以及
[0162]将反洗流体流动进入第二腔室和第三腔室中的仅一个。
[0163]因此，通过将反洗流体流动进入所述第二腔室和第三腔室中的仅一个，不接受反洗流体的另一个腔室在构造过滤设备用于过滤操作模式前可以不需排干。
[0164]本发明的又一个方面可涉及用于制造诸如本文限定的过滤设备的方法。
[0165]例如，方面可涉及通过将过滤模块相对于隔板固定来制造过滤设备的方法，其中，所述隔板安装在容器中。其中，所述隔板限定比所述过滤模块的本体部分的宽度小的通孔，所述通孔设置为允许诸如处理后的流体的流体从过滤模块流体连通进入由容器中的隔板限定的腔室。
[0166]制造方法可包括将过滤模块相对于第二隔板固定，其中第二隔板限定比所述过滤模块的本体部分的宽度小的通孔；以及将所述第二隔板安装在容器内。
[0167]本发明的一个方面涉及用于处理流体的过滤设备，包括:
[0168]容器；
[0169]将容器分为第一腔室和第二腔室并且限定通孔的第一隔板；以及
[0170]位于所述第二腔室内的过滤模块，并且过滤模块具有相对于在隔板中的通孔密封的渗透物出口，以允许过滤模块和第一腔室之间的连通，其中过滤模块限定本体区段，其具有大于在隔板中的通孔的宽度的宽度。
[0171]本发明的又一方面涉及包括本体区段和安装到本体区段的一端的异径连接件的过滤模块，其中，异径连接件允许模块相对于具有比过滤模块的本体区段小的宽度的孔口密封。
[0172]本发明的又一方面涉及一种过滤模块，包括:
[0173]过滤介质；
[0174]罩，其包住过滤介质并且限定在所述罩和过滤介质的表面之间的流动路径，其中罩在允许在流动路径内保持流体的期望的水平的位置处在其侧壁中限定至少一个端口。
[0175]使用中，过滤模块可通常垂直布置，至少一个端口可位于罩的上部区域中。
[0176]关于一个方面限定的不同特征可结合本发明的其他方面加以应用。

【专利附图】

【附图说明】
[0177]现将参考附图仅作为示例描述本发明的这些和其它方面，其中:
[0178]图1是过滤设备的截面视图；
[0179]图2阐明了在图1的过滤设备内使用的过滤模块；
[0180]图3a和图3b分别提供了图3的过滤模块(示出了连接在设备内)的上端和下端的放大剖视图；
[0181]图4提供了可包括图1的过滤设备的过滤系统的管道仪器装设图。

【具体实施方式】
[0182]图1示出了一般地标记为附图标记10的过滤设备，过滤设备10包括以截面图示的容器12，其由中心圆柱区段12a和经由各自的法兰接头14，16安装到中心区段12a的相对端的上圆顶帽区段12b和下圆顶帽区段12c形成。上隔板18和下隔板20安装在容器12内以限定上腔室22、下腔室24和中间腔室26。上隔板18的外周在法兰接头14的区域处在容器12的中心区段12a和上圆顶帽区段12b之间被夹紧并密封。相似地，下隔板20的外周在法兰接头16的区域处在容器12的中心区段12a和下圆顶帽区段12c之间被夹紧并密封。
[0183]设备10包括多个位于中间腔室26内并且安装在上隔板18和下隔板20之间的过滤模块30。每个模块30包括一个或多个安装在其中的过滤膜(未示出)。膜的类型决定所实现的过滤的类型，所实现的过滤的类型可包括尺寸排阻，例如通过使用微滤膜和超滤膜，和/或离子选择或拒绝，例如通过使用纳米过滤和反渗透膜。在一些实施方式中，可能设置了 2和65个之间的过滤模块，例如在30和40个模块之间，诸如38个模块，然而可以取决于具体应用和可用空间等而设置任何合适的数量。进一步地，在一些实施方式中，每个模块中可设置在10至10m2之间的膜区域。在一个实施方式中，每个模块可包括在40至50m2之间的膜过滤表面积，例如大约44m2的过滤表面积。应当注意的是，为了清晰的目的，一些过滤模块没有在图1中示出。
[0184]现附加参考附图2、3a和3b，其中，图2提供了单个过滤模块30的放大视图，图3a提供了过滤模块30的上部区域的较大的截面视图，示出了与上隔板18接合，图3b提供了过滤模块30的下部区域的放大的截面视图，示出了与下隔板20接合。
[0185]每个过滤模块30包括伸长的本体区段32，其包括封闭过滤膜的外管状罩34，以及固定到罩34的各个端的上异径连接件36和下异径连接件38。连接件36和38可以通过例如螺纹连接、粘合剂粘合等固定到罩34。
[0186]异径连接件36和38允许过滤模块30与上隔板18和下隔板20的接合。特别地，每个过滤模块30的上连接件36相对于在上隔板18中的各自通孔40密封地接合，由此允许每个过滤模块30和上腔室22之间的流体连通。进一步地，每个过滤模块30的下连接件38相对于在下隔板20中的各自通孔42被密封，由此允许在下腔室24和每个过滤模块之间的流体连通。
[0187]使用时，被过滤的流体(诸如海水)可从下腔室24被驱使并且经由各自的下连接件38进入过滤模块30中，穿过模块30中的过滤膜，过滤后的水经由各自的上连接件36离开过滤模块并且进入上腔室22中。因此，下连接件38可限定每个过滤模块30的入口 44，上连接件36可限定出口 46。
[0188]每个异径连接件36和38包括第一圆柱部分36a和38a、更小直径的第二圆柱部分36b和38b以及在其间延伸的锥形部分36c和38c，由此提供了漏斗形结构。
[0189]第一圆柱部分36a和38a固定到并且密封到罩34的各自端部。
[0190]每个上连接件36的第二圆柱部分36b接合上隔板18的下表面。特别地，每个上连接件36的第二圆柱部分36b叠加上板18中的通孔40并且围绕通孔40的外周接合板18。上连接件36的第二圆柱部分36的端面限定环形槽48，环形槽48容纳密封构件，诸如O形环，以在上板18和连接件36之间提供密封。
[0191 ] 每个过滤模块30通过各自的套筒螺栓50连接到上板18，套筒螺栓50从上腔室侧22延伸穿过通孔40并且螺纹接合第二圆柱部分36b，以使得套筒螺栓50的拧紧使每个连接件36的第二圆柱部分36b压抵上板18。每个套筒螺栓50限定中心孔52，以保持在模块30和上腔室22之间的流体连通。
[0192]每个下连接件38的第二圆柱部分38b接收在下隔板20中的通孔42内。每个第二圆柱部分38b的外表面限定环形槽54，环形槽54容纳密封构件，诸如O形环，以在下板20中的孔42和连接件38之间提供密封。下连接件的第二圆柱部分38b仅被推入到在下隔板20中的各自的通孔42中，由此提供相对容易制造的简单结构。此外，这种布置允许在过滤模块30和下板20之间实现相对移动，其可在设备10内容纳任何由例如压力、温度等的影响引起的变形等。
[0193]应当注意的是，异径连接件36和38允许在隔板18和20中的通孔的尺寸最小化而不需要由此减少模块的本体部分32的外径或容积。以这种方式可以保留隔板的强度，允许使用更薄的板，由此节约了成本和重量。
[0194]管状构件56从在下板20中的每个通孔42延伸并延伸通过通孔42，进入下腔室24。每个管状构件56促进流体从下腔室24进入到各自的过滤模块30中的连通。如下文将要进一步详细描述的，每个管状构件56还促进诸如清洗气体的气体分布进入过滤模块30中。
[0195]每个过滤模块30的罩34包括位于其上端部且邻近上连接件36以提供在过滤模块和中间腔室26之间的流体连通的端口 58阵列。特别地，端口 58允许在模块30内的过滤膜的滞留物侧和中间腔室26之间的流体连通。
[0196]容器12包括多个端口以促进到容器12和/或从容器12的流体连通。如下文将进一步详细描述的，根据设备10诸如过滤模式、清洗模式等的操作模式，单独端口可具有多个目的。例如，在一些操作模式中，某些端口可以限定提供流体连通进入容器12的流体入口，而在其他操作模式中，相同的端口可以限定提供从容器12流体连通的流体出口。
[0197]在本实施方式中，容器12限定用于允许流体连通到下腔室24或从下腔室24流体连通的端口 60。如下文将进一步详细描述的，端口 60可允许诸如海水的待处理的流体连通进入下腔室24中。进一步地，端口 60可允许清洗流体连通进入下腔室24中，清洗流体诸如化学制品、气体等。
[0198]容器12进一步限定用于允许流体连通到上腔室22或从上腔室22流体连通的端口 62。如下文将进一步详细描述的，端口 62可允许过滤后的流体从容器12的上腔室22放出，并允许诸如先前过滤的流体、化学物质或气体等清洗流体连通进入上腔室22中。
[0199]容器12进一步限定用于允许流体连通到中间腔室26或从中间腔室26流体连通的端口 64。在一个实施方式中，端口 64可用于允许流体从中间腔室26排出。在图1中阐明的实施方式中，端口 64由从在下隔板20中的孔口 68延伸穿过下腔室24并且穿过容器12的下帽部分12c的壁的管状结构66确定。当设备如图阐明的垂直定向时，这样的布置可允许中间腔室26的完全排干。然而，在其他实施方式中，端口 64可确定为延伸穿过容器12的中间圆柱区段12a的壁。
[0200]容器12还限定用于允许流体连通至中间腔室26和/或从中间腔室26流体连通的另外的端口 70。例如在一个实施方式中，端口 70可允许控制在中间腔室26内的压力，以及可限定通气口。端口 70由从在上隔板18中的孔口 74延伸穿过上腔室22并且穿过容器12的上帽部分12b的壁的管状结构72确定。然而，在其他实施方式中，端口 70可确定为延伸穿过容器12的中间圆柱区段12a的壁。
[0201]如图4中阐明的，附加地参考图4，各个端口 60、62、64和70可允许容器12适当地连接到管道以限定完整的过滤系统。在这方面，系统的能力可由产生位于虚线100之间的各个设备的平行排列而增加。
[0202]现将描述过滤设备10的各个操作模式。应当承认的是设备10的各个特征和结构可以允许承担操作的许多变形，而且如下文的实施例是不详尽的，而只是为了示例。此外，可以利用设备10处理许多不同的流体。然而，在下文实施例中，设备10用于处理诸如海水的水。这样的处理可允许从设备提供产物水，或者可作为较大的处理工艺中的一个处理阶段。例如，设备10可用作为在进一步处理之前预处理海水，进一步处理诸如脱盐处理。
[0203]试运转
[0204]为了为过滤做准备而试运转和装填容器12，端口 62和64经由各自的阀门76和78关闭，端口 70经由阀门80打开以将中间腔室26通气至空气，并且阀门82打开以经由端口 60将原水连通至容器12。尽管没有阐明，原水可通过端口 60泵送。
[0205]因此，原水可进入下腔室24并随后经由单独管状构件56流动进入过滤模块30中。然后，原水可在每个模块30的罩34内向上地传递，并且经由在每个罩34的顶端的端口 58的阵列离开进入中间腔室26，由此允许装填中间腔室26，经由端口 70取代所述腔室26中的空气。当水开始流过通过端口 70时，可认为中间腔室26的完全装填，在此阶段，阀门80可致动以关闭所述端口 70，以使得容器12内的压力可增加到期望的操作压力，其将允许水通过模块30中的膜。
[0206]过滤
[0207]当要执行原水的过滤时，阀门82保持打开而致动阀门76以开启，以使得水可被驱使穿过模块30中的膜，而过滤后的水离开模块30进入上腔室22。然后过滤后的水可经由端口 62离开容器12。
[0208]清洗
[0209]在使用期间，模块30内的膜将会变成被污染的并且被微粒和其他物质阻塞，以使得穿越过模块的压降会随时间增加，这减少设备10的有效性。这可由不同清洗操作解决。在这方面应当注意的是，本发明的公开的例示性实施方式允许使用多个种类的清洗程序，提供超越现有技术系统的显著优点。下文提供清洗操作的一些实施例，应当理解的是这些只是示例并且各种其他操作或操作的组合也是可能的。
[0210]清洗实施例1-反洗
[0211]关闭阀门82以阻止原水进一步流动穿过端口 60，并且维持下腔室24装填有水。开启阀门80以允许容器通过经由端口 70的排气而减压，以及也开启阀门78以允许在中间腔室26内的流体从那里排出。保持阀门76开启并且过滤后的流体(例如通过泵送)反向流动，并经由端口 62进入上腔室22以及进入并且穿过过滤模块30，由此反洗包含在其中的膜。然后，将要携带从膜上去除的物质的反洗流体经由端口 58离开模块30并进入中间腔室26并随后经由端口 64排出。
[0212]在下腔室24内的流体的存在阻止反洗流体进入所述腔室。因此，本实施方式允许下腔室24和中间腔室24在反洗其间彼此隔离，由此消除了排出和重装填第三腔室的要求，因此使设备10必须保持离线执行此种清洗的时间最小化。
[0213]清洗实施例2-反洗
[0214]作为上述实施例1的变形，可关闭阀门78以保持在中间腔室26内的流体，并且可开启阀门84。因此，来自上腔室22的反洗流体可穿过模块30洗刷并且离开进入下腔室24以经由端口 60排出。中间腔室26内的流体的存在阻止反洗的流体进入所述腔室，以及同样地，中间腔室26可不需要被排干和重装填，使用于清洗的设备10的停机时间最小化。
[0215]清洗实施例3-正洗
[0216]在某些情况下，膜的清洗可通过刷洗流体的正向流动穿过模块实现。在一种构造中，正向刷洗流体可沿常规过滤方向穿过膜。
[0217]在另一种构造中，正向刷洗流体可在膜的表面上错流流动，由此去除微粒和其他物质。S卩，流体可越过膜的表面而没有穿越膜的量或具有最小穿越膜的量。凭借彼此隔离的下腔室24和中间腔室26，公开的例示性实施方式允许这样的错流正向刷洗。
[0218]为了实现正向刷洗，阀门82可打开以允许原水经由端口 60流入第三腔室中，进入模块30中并且穿越膜的表面，而包含去除的物质的正向刷洗后的水经由罩端口 58离开进入中间腔室26。阀门78可保持打开以允许正向刷洗水持续地从中间腔室26排出。由于流体持续地从中间腔室26排出，所以可不允许压力上升超过所要求的将流体驱赶穿过膜。
[0219]所有其他阀门和端口可根据需要构造。例如可开启阀门80，也辅助避免中间腔室26中压力的发展。
[0220]作为本实施例的变形，正向刷洗水可由先前过滤的水或渗透物提供，其适当地输送或转向进入下腔室24中，例如经由端口 60和适合的阀门和管道。
[0221]清洗实施例4-同时反洗和正洗
[0222]公开的例示性实施方式中的过滤设备还可支持同时实现正洗和反洗。这可通过如下实现:开启阀门76以允许渗透物反洗穿过模块，开启阀门82以允许原水正洗穿过模块并穿越过膜表面，以及开启阀门78以允许正洗过和反洗过的脏水从中间腔室26被排出。所有其他的阀门可适合地构造。
[0223]作为变形，正洗流体可由渗透物提供，渗透物经由适当的阀门布置转向穿过端口
60 ο
[0224]清洗实施例5-化学加强清洗
[0225]在某些情形下，可期望使膜暴露在化学制品下以促进清洗，例如为了溶解微粒物质，破坏细菌生长等。
[0226]在一个实施例中，可使用化学加强反洗(CEB)。在一个实施例中，通过开启阀门83以允许诸如次氯酸盐的化学制品注入反洗渗透水中并且经由端口 62送进壳体中而可实现这样的化学加强反洗，如以上实施例1 (或实施例2)限定的，所有其他的端口和阀门构造为适合于反洗。
[0227]此外，作为这里公开的实施方式还允许实现正洗，如上面实施例3限定的，在变形中也可能通过使用适合的管道和阀门布置将诸如次氯酸盐的化学制品注入进入原水或经由端口 60送进容器中的渗透物中来加强这样的正洗。当然，可实现如上述实施例4中的具有化学加强的同时正洗和反洗。
[0228]在某些实施方式中，可期望允许模块30浸入被引入进入容器12中的化学制品中。
[0229]可在化学加强洗工艺之前和/或之后进行常规的反洗或正洗。
[0230]清洗实施例6-就地清洗
[0231]本发明的例示性实施方式可支持被称作就地化学清洗(CIP)的清洗工艺，其可用在例如反洗可能不充分或需要更彻底的清洗的情形。在这样的布置中，可包括温暖的液体或化学制品等的CIP流体可经由阀门84和端口 60送进容器中，流体适当地流动穿过模块30并且进入中间腔室26中。CIP流体可在容器内保持一段所需的时间以允许特别是模块30的各种组件浸入流体。
[0232]CIP流体可经由端口 60和阀门84从下腔室24和从模块30内被排出。进一步地，CIP流体可经由端口 64和阀门78从中间腔室26被排出，并且通过使用阀门86和阀门88被规定路线以适当的排出。
[0233]清洗实施例7-气体冲刷
[0234]公开的例示性实施方式中，过滤设备10可通过使用功能为冲刷膜的表面的气体鼓泡来支持清洗膜。
[0235]在一个实施例中，过滤通过关闭阀门82可停止，这将具有将流体保持在下腔室24内的效果。容器12可经由阀门80和端口 70减压，可打开阀门78以允许通过端口 64排干中间腔室26。尽管可排干中间腔室26，但应当注意的是，模块30和管状构件56凭借位于模块30的上端处的罩端口 58仍将保持装填有水。
[0236]诸如空气的气体可经由阀门90和端口 60输送进入下腔室24中，向上穿过液体以形成气体空间106。在这方面，如图1所阐明的，保持在下腔室24内的流体限定了液位102，其位于高于每个管状构件56的下开口端104处，使得每个管状构件56浸入在下腔室24中的液体中。
[0237]每个管状构件56还限定在其外表面中的端口 108(图1和图3b)以促进气体从气体空间106连通进入相关联的管状构件56。每个端口 108定位在高于液位102的升高的位置以凭借在下腔室24和每个管状构件56在端口 108位置的区域之间的压力差允许气体的向内流动。这种压力差通过在管状构件56的在端口 108的水平处的液位和在第三腔室中的液位102之间的流体静压力的差而确定，其中气体空间106中的压力将大致等于所述液位102处的压力。因此，这种差的存在将促进相对地均匀分布和进入到管状构件56中的气体的流入。
[0238]端口 108和在端口 108和液位102之间的高度差可适当地定尺寸以提供期望的气体流速。
[0239]进入管状构件56的气体然后可向上起泡穿过包含在模块30中的流体，而起泡动作冲刷并搅动膜的表面以辅助去除微粒和其他物质。
[0240]这样的气体冲刷清洗可在反洗和/或正洗期间，和/或与诸如化学加强清洗或CIP操作的基于化学制品的清洗操作组合而实现。
[0241]进一步地，气体冲刷还可通过首先经由上腔室22将气体输送进入容器12中而实现。
[0242]应当理解的是，此处描述的实施方式仅仅是例示性而且可以在不背离本发明的范围的情况下进行各种变形。例如，模块的罩组件34在一些实施方式中是可选的。进一步地，异径连接件可不为漏斗形，并且可限定大致恒定的直径，设置有适当的密封件以允许接合隔板中的更小直径的通孔。同样，应当注意的是，尽管例示性实施方式将设备垂直定向，但其它诸如水平等的定向也是可能的。可提供过滤模块的任何数量和尺寸。同样，在某些实施方式中，设备可仅包括上隔板，由此容器可仅包括两个腔室。进一步地，在阐明的实施方式中，在模块和上板之间实现机械连接，而在模块和下板之间实现柔性连接。然而，在可替换的实施方式中，模块可机械地并且大致刚性地固定到下板，而柔性地固定或关联到上板。
【权利要求】
1.一种用于处理流体的过滤设备，包括: 容器； 限定通孔的第一隔板； 第二隔板，其中所述第一隔板和第二隔板将所述容器分为第一腔室、第二腔室和第三腔室； 过滤模块，其位于所述第二腔室内并且包括本体区段，所述本体区段限定大于所述第一隔板中的所述通孔的宽度的外宽度；以及 异径连接件，其具有固定到所述过滤模块的本体区段的第一端以及相对于在所述第一隔板中的所述通孔密封的第二端，以允许在所述过滤模块和所述第一腔室之间连通。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述异径连接件限定所述过滤模块的渗透物出□ ο
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述异径连接件包括: 第一部分，所述第一部分用于固定到所述过滤模块的所述本体区段； 第二部分，所述第二部分限定比所述第一部分小的宽度，并且所述第二部分相对于所述通孔密封；以及 锥形部分，所述锥形部分在所述第一部分和所述第二部分之间延伸。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述异径连接件的至少一部分叠加在所述通孔上并且相对于所述第一隔板的表面绕所述通孔的外周密封。
5.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述异径连接件的至少一部分延伸进入在所述第一隔板中的所述通孔中，并且相对于所述通孔的内部表面密封。
6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述异径连接件固定到所述第一隔板。
7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述异径连接件通过螺纹布置、粘合剂粘合、焊接、过盈配合和整体形成中的至少一种固定到所述第一隔板。
8.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述异径连接件通过螺栓固定到所述第一隔板，所述螺栓从所述第一隔板的一侧延伸以在所述第一隔板的另一侧接合所述异径连接件并且抵靠所述第一隔板夹紧所述异径连接件。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述螺栓限定轴向通孔，使得当所述螺栓与所述异径连接件连接时允许穿过所述螺栓的通孔的流体连接，并且经由所述螺栓中的通孔在所述容器内实现所述过滤模块和所述第一腔室之间的流体连接。
10.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述过滤模块包括一个或多个过滤膜，所述过滤膜包括微过滤膜、超过滤膜、纳米过滤膜和反渗透膜中的至少一种。
11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述过滤模块限定用于接收待过滤的流体的流体入口。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述流体入口限定在所述过滤模块的与所述异径连接件相对的一端处。
13.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述过滤模块包括外罩，所述异径连接件固定到所述罩。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述罩包括一个或多个端口以允许在所述罩的外部区域和内部区域之间的流体连通。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，一个或多个端口布置为允许与所述第二腔室连通。
16.根据权利要求14或15所述的设备，其中，一个或多个端口位于邻近所述异径连接件处。
17.根据权利要求14、15或16所述的设备，其中，一个或多个端口定位为以允许流体被保留在所述过滤模块内，而不管包含在所述第二腔室内的任何流体的水平。
18.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一隔板相对于所述容器的内部表面密封。
19.根据上述权利要求中任一项所述的设备，包括位于所述第二腔室内的多个过滤模块，并且每个过滤模块相对于在所述第一隔板中的各自的通孔密封。
20.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一隔板和所述第二隔板布置为使得所述第二腔室介入在所述第一腔室和所述第三腔室之间。
21.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第二隔板相对于所述容器的内部表面密封。
22.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述过滤模块在所述第一隔板和所述第二隔板之间延伸。
23.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第二隔板限定通孔，所述过滤模块的入口相对于所述通孔密封以允许在所述过滤模块和所述第三腔室之间的连通。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，在所述第二隔板中的所述通孔限定比所述过滤模块的外部宽度小的宽度。
25.根据权利要求23或24所述的设备，包括另外的异径连接件，其具有固定到所述过滤模块的本体区段的第一端和相对于在所述第二隔板中的所述通孔密封的第二端。
26.根据权利要求25所述的设备，其中，所述另外的异径连接件的至少一部分插入到在所述第二隔板中的所述通孔中。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的设备，包括管状构件，所述管状构件从在所述第二隔板中的所述通孔延伸进入所述第三腔室并且提供在所述第三腔室和所述过滤模块之间的连通。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述管状构件限定开口端以促进从所述第三腔室进入所述管状构件的流体的连通。
29.根据权利要求27或28所述的设备，其中，所述管状构件限定在其外部表面中的端口以促进从所述第三腔室进入所述管状部件的气体的连通。
30.根据权利要求29所述的设备，其中，所述端口定位在高于所述管状构件的开口端的升高位置处以建立在所述第三腔室和所述管状构件的在所述端口的位置处的区域之间的压力差。
31.根据上述权利要求中任一项所述的设备，包括: 多个过滤模块，每个所述过滤模块相对于在所述第二隔板中的各自的通孔密封地接合；以及 多个管状构件，每个所述管状构件从各自的通孔延伸并进入所述第三腔室。
32.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述容器包括一个或多个端口以允许到所述容器的流体连通和/或从所述容器的流体连通。
33.一种用于清洗过滤设备的方法，所述过滤设备包括具有第一腔室、第二腔室和第三腔室的容器和位于所述第二腔室内的过滤模块，所述方法包括: 将清洗流体流动进入所述第三腔室中； 将所述清洗流体从所述第三腔室流动进入所述过滤模块中； 将所述清洗流体穿越过包含在所述过滤模块内的过滤膜的表面；以及 将所述流体从所述过滤模块流动进入所述第二腔室中。
34.根据权利要求33所述的方法，包括: 将反洗清洗流体从所述第一腔室流动进入所述过滤模块中； 将所述反洗清洗流体流动穿过所述模块；以及 将所述反洗流体从所述过滤模块流动进入所述第二腔室中。
35.根据权利要求33或34所述的方法，包括将气体传递通过所述过滤模块以冲刷所述膜。
36.一种用于制造过滤设备的方法，包括: 将过滤模块相对于隔板固定，其中所述隔板限定比所述过滤模块的本体部分的宽度小的通孔；以及 将隔板安装在容器内。
37.根据权利要求36所述的方法，包括: 将所述过滤模块相对于第二隔板固定，其中所述第二隔板限定比所述过滤模块的本体部分的宽度小的通孔；以及 将所述第二隔板安装在容器内。
38.根据权利要求36或37所述的方法，其中所述隔板中的至少一个在所述过滤模块固定到所述隔板中的所述至少一个之前、期间或之后安装在所述容器内。
39.—种过滤模块，包括本体区段和安装到所述本体区段的一端的异径连接件，其中，所述异径连接件允许所述模块相对于具有比所述过滤模块的本体区段小的宽度的孔口密封地固定。
【文档编号】B01D63/04GK104507554SQ201380026709
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2012年5月23日
【发明者】内维尔·欧内斯特·兰格 申请人:威立雅水务解决方案与技术支持公司