生物反应器组件制造技术

一种用于处理进料水的生物反应器组件，其包括：i)压力容器，其包括内周表面以及第一和第二端口，所述内周表面限定具有横截面积的内腔，所述第一和第二端口适于提供与所述内腔的流体通路，ii)位于内室内的多个生物反应器，其中每个生物反应器包括外周边和沿着生物生长表面从入口区域到出口区域延伸的流动通道，和iii)流体流动路径，其适于连接到进料水来源并且从压力容器的第一端口沿着平行流动模式延伸到每个生物反应器，进入每个生物反应器的流动通道，并且从压力容器的第二端口流出。

Bioreactor module

A bioreactor assembly for treating feed water includes: i) a pressure vessel comprising an inner circumferential surface and a first and second ports, the inner circumferential surface defining an inner chamber with a cross-sectional area, the first and second ports adapted to provide a fluid path to the inner chamber, and I i) multiple biological reactions located in the inner chamber. Each bioreactor consists of a peripheral and a flow path extending along the biological growth surface from the inlet area to the outlet area, and a iii) fluid flow path suitable for connecting to the feed water source and extending from the first port of the pressure vessel to each bioreactor in parallel flow mode, entering each bioreactor. The flow passage of the bioreactor flows out from the second port of the pressure vessel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物反应器组件
本专利技术涉及生物反应器组件。
技术介绍
许多冷却和过滤装置依赖于连续或半连续的进料水流动。当进料来源含有生物营养物时，经常会发生生物污垢。结果，这种装置经历了热交换效率的损失和/或不希望的压降。此外，当在紧密间隔的膜表面上发生生物污垢时，传质的整体效率受到不利影响。通过将氧化剂(例如漂白剂)、杀生物剂或生物抑制剂引入进料水中可以减轻生物污垢。进料水还可用生物反应器预处理以降低否则将有助于下游装置的生物积垢的生物营养物。实例描述于US2012/0193287；US7045063、EP127243；和H.C.Flemming等，Desalination，113(1997)215-225；H.Brouwer等，Desalination，第11卷，第1-3期(2006)15-17。在这些实例中的每个中，进料水利用在应用的上游位置处的生物反应器预处理。还参见：US2012074995、GB1509712、JP2013202548、WO199638387、DE3413551和DE102012011816。从进料水中去除生物营养物的新技术是期望的。特别地，新的生物反应器设计是期望的，包括适于以连续或半连续方式去除最可同化的生物营养物的那些。
技术实现思路
在优选的实施例中，本专利技术包括用于处理进料流体(例如水)的生物反应器组件，其包括：i)压力容器，其包括内周表面以及第一和第二端口，所述内周表面限定具有横截面积的内腔，所述第一和第二端口适于提供与所述内腔的流体通路，ii)位于内腔内的多个生物反应器，其中每个生物反应器包括外周边和沿着生物生长表面从入口区域到出口区域延伸的流动通道，和iii)流体流动路径，其适于连接到进料水来源并且从压力容器的第一端口沿着平行流动模式延伸到每个生物反应器，进入每个生物反应器的流动通道，并且从压力容器的第二端口流出。在优选的实施例中，生物反应器以串联布置的方式定位在压力容器的内腔中。在另一个实施例中，可以使用包括具有多个生物反应器的多个压力容器的多个组件。生物反应器组件可以用作下游操作中使用的水的预处理，包括加热或冷却(例如热交换器、加湿器、冷却塔等)和过滤(例如反渗透、纳米过滤、正向渗透、超滤、微滤、筒式过滤器、膜蒸馏、膜脱气等)装置。如果进料水中生物营养物没有减少，这种下游操作可能会经历显著的生物污垢，其可降低效率。附图说明附图不是按比例的，并且包括理想化的视图以便于描述。在可能的情况下，在附图和书面描述中使用相同的数字来表示相同或相似的特征。图1是螺旋缠绕膜模块的透视局部剖视图。图2A-B是超滤组件的各种实施例的横截面视图，所述超滤组件包括串联布置在压力容器内的多个螺旋缠绕膜模块。图3A-B为螺旋缠绕生物反应器的正视图。图3C为螺旋缠绕生物反应器的透视图。图4-B是生物反应器组件的横截面视图，该生物反应器组件包括压力容器和多个平行对齐且平行流动布置的生物反应器。图5A-D是生物反应器组件的横截面视图，所述生物反应器组件包括多个螺旋缠绕生物反应器，它们轴向对齐并以平行流动布置定位在压力容器内。在图5A-B所示的实施例中，生物反应器沿轴线(Y)对齐，轴线(Y)与压力容器的中心轴线(Y′)重合；而在图5C-D所示的实施例中，生物反应器的对齐轴线(Y)是平行的但偏离生物反应器的中心轴线(Y′)。箭头描绘了通过组件的流体流动路径。图6A是生物反应器组件的横截面，该生物反应器组件包括位于压力容器内的生物反应器，并示出了径向流动进料通道(68)。图6B是适于在外周表面和中空中心导管之间径向流动的生物反应器的透视图。图7A-D是显示生物反应器组件的替代实施例的横截面视图，所述生物反应器组件包括多个生物反应器，所述生物反应器具有多孔外周表面和从多孔外周表面延伸到中空中心导管的流体流动路径。图8是本主题组件的实施例的示意图，其包括多个上游生物反应器组件、多个下游分离模块和任选的清洁组件。具体实施方式本专利技术包括可用于处理各种含水进料(例如微咸水、海水、废水等)的生物反应器组件，所述含水进料包括生物营养物(例如溶解和悬浮的生物物质)。生物反应器包括沿着生物生长表面从入口区域延伸到出口区域的流动通道。进入的进料流体进入入口区域并通过流动通道到达出口区域。生物生长表面(生长介质)为微生物提供了当它通过生物反应器时在进料流体中定殖和消耗生物营养物的平台。如将要描述的，生物生长表面的若干实施例是合适的，包括平片、颗粒等。入口区域和出口区域位于生长介质附近并且不必对应于进料流体可以进入和离开的生物反应器最外部尺寸。在优选的实施例中，生物反应器组件包括至少一个并且优选地多个位于压力容器内腔内的生物反应器。压力容器包括第一和第二端口，其适于提供到内腔的流体通路。流体流动路径从第一端口延伸到生物反应器的入口区域并且通过生物反应器的流动通道并且从生物反应器的出口区域和压力容器的第二端口出来。流体流动路径适于连接到进料流体源。压力容器的内周表面限定内腔，该内腔优选地为圆柱形，并且生物反应器优选地包括圆柱形外周边。虽然多个生物反应器可以以平行或串联布置定位在共同的压力容器内，但是流体流动路径优选地遵循通过生物反应器的平行流动模式。在优选的实施例中，压力容器的内腔沿相对端之间的轴线(Y′)延伸。内腔的至少15％(并且更优选地20％、25％或甚至30％)的横截面积(即沿轴线Y′的垂直方向和沿轴线Y′的任何位置截取的)——排除(可以位于测量横截面的点处的生物反应器的)流动通道的面积——是可接近流体流动路径的自由空间。这种布置提供了通过内腔的足够的流体流动，以向每个生物反应器供应具有减小的压降的平行的进料流体流动。如将描述的，可以使用各种生物反应器配置。例如，生物反应器可包括中心中空导管、多孔圆柱形壳和颗粒或丝状生长介质；生长介质提供生物生长表面并在其间限定流动通道，该流动通道将中心中空导管和多孔圆柱形壳流体连接。在一替代性实施例中，生物反应器可包括具有两个相对的生物生长表面的平片和围绕轴线(Y)螺旋缠绕的进料隔片，以形成圆柱形外周表面。平片可以是多孔的或无孔的，并且进料隔片在相邻的生物生长表面之间提供流动通道，其提供流体通过生物反应器而不穿过平片的路径。生物反应器组件可以用作下游冷却/加热或过滤装置中使用的水的预处理-特别是易于生物污垢并且另外清洁困难或昂贵的那些。加热和冷却装置的实例包括：热交换器、加湿器和冷却塔。过滤装置的实例包括：反渗透、纳米过滤、正向渗透、超滤、微滤、膜蒸馏、膜脱气单元。生物反应器组件有助于预处理连续的水流并从水中除去最可同化的食物以防止或延迟下游装置中的生物污垢。在较大的处理组件内并联的多个生物反应器组件使得能够定期移除和清洁各个生物反应器组件，同时仍然向下游装置提供连续供应的预处理水，否则该下游装置将遭受结垢。在优选的实施例中，下游装置是反渗透(RO)或纳米过滤(NF)装置，统称为“超滤”。超滤组件包括：a)高压容器，其包括进料口、浓缩口和渗透口，和b)多个串联布置的螺旋缠绕超滤膜模块，其位于高压容器内并且每个包括至少一个缠绕在渗透管周围的膜包封，渗透管形成至渗透口的渗透通道。利用这种布置，存在于进料流体中的生物营养物被生物反应器组件中存在的微生物消耗，并且不太可能在下游超滤组件中引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理进料水的生物反应器组件，其包括：i)压力容器(73)，其包括内周表面以及第一和第二端口，所述内周表面限定具有横截面积的内腔，所述第一和第二端口适于提供与所述内腔的流体通路，ii)位于内室内的多个生物反应器(52)，其中每个生物反应器包括外周边和沿着生物生长表面从入口区域到出口区域延伸的流动通道，和iii)流体流动路径，其适于连接到进料水来源并且从所述压力容器的第一端口沿着平行流动模式延伸到每个生物反应器，进入每个生物反应器的流动通道，并且从所述压力容器的第二端口流出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.23 US 62/312186;2016.03.30 US 62/3152921.一种用于处理进料水的生物反应器组件，其包括：i)压力容器(73)，其包括内周表面以及第一和第二端口，所述内周表面限定具有横截面积的内腔，所述第一和第二端口适于提供与所述内腔的流体通路，ii)位于内室内的多个生物反应器(52)，其中每个生物反应器包括外周边和沿着生物生长表面从入口区域到出口区域延伸的流动通道，和iii)流体流动路径，其适于连接到进料水来源并且从所述压力容器的第一端口沿着平行流动模式延伸到每个生物反应器，进入每个生物反应器的流动通道，并且从所述压力容器的第二端口流出。2.根据权利要求1所述的组件，其中所述生物反应器以串联布置的方式定位在所述压力容器的内腔中。3.根据权利要求1所述的组件，其中：i)所述压力容器的内腔沿相对端之间的轴线(Y′)延伸，和ii)所述内腔的横截面积——除了流动通道的面积之外——的至少15％、20％、25％...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·琼斯，J·E·约翰逊，T·L·阿罗伍德，M·D·赖克特，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US