包含螺旋卷绕生物反应器和超滤膜模块的过滤总成制造技术

一种过滤总成，包含：i)超滤总成，包含：高压容器，包含进料口、浓缩口和渗透口，以及多个串联布置的螺旋卷绕超滤膜模块；ii)生物反应器总成，包含：多个螺旋卷绕生物反应器，各自包括：平板，其具有两个相对的生物生长表面；和进料垫片，其绕轴线(Y)螺旋卷绕；以及iii)流体流动路径，被调适用于与流体进料源流体连接并且以并联流动模式延伸穿过所述生物反应器，并且随后延伸到所述高压容器的所述进料口中，以串联流动模式连续穿过所述螺旋卷绕超滤膜模块并且延伸出所述浓缩口和所述渗透口。

Filter assembly containing a spiral winding bioreactor and a ultrafiltration membrane module

A filter assembly, comprising: I) ultrafiltration assembly, comprising: a pressure vessel containing material inlet, concentrated mouth and penetration of the mouth, and a plurality of serially arranged spiral wound ultrafiltration membrane module; ii) bioreactor assembly comprises a plurality of spiral wound bioreactor, each including: the tablet, which has two relative biological growth surface; and feeding the gasket, spiral wound around the axis (Y); and III) were used to adjust the fluid flow path, and fluid feed source and fluid connection through the bioreactor in parallel flow mode of extension, and then extends to the pressure vessel the inlet flow pattern in series, through the continuous spiral wound ultrafiltration membrane module and extends the concentrated opening and the penetration of the mouth.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含螺旋卷绕生物反应器和超滤膜模块的过滤总成
本专利技术涉及一种过滤总成，其包含位于螺旋卷绕超滤膜总成上游的螺旋卷绕生物反应器总成。
技术介绍
螺旋卷绕“超滤”薄膜总成用于广泛多种纳米过滤和逆渗透流体分离。在常规实施例中，一个或多个螺旋卷绕膜模块(“元件”)在压力容器内串联布置并且互连。在操作期间，加压进料流体被引入到容器中，连续通过个别模块，且在至少两个流、即浓缩物和渗透物中退出容器。螺旋卷绕膜总成的性能常常由于积垢随时间推移降低。积垢涉及在模块内的各种表面上残渣的形成。更常见类型的积垢包含：结垢、胶体或颗粒沉积、有机积垢(有机化合物的吸附)和生物积垢(在模块内的各种表面上生物膜的生长)。生物积垢通常通过在螺旋卷绕总成上游给水中引入氧化剂(例如漂白剂)、杀生物剂或生物稳定剂缓和。给水还可用生物反应器预处理以降低将另外有助于在螺旋卷绕膜总成内生物积垢的营养物。实例描述于US2012/0193287、US7045063、EP127243；和H.C.Flemming等人，《脱盐(Desalination)》，113(1997)215-225；H.Brouwer等人，《脱盐(Desalination)》，第11卷，第1-3(2006)15-17期。在这些实例的每一个中，在螺旋卷绕膜总成上游的位置处用生物反应器预处理进料水。
技术实现思路
本专利技术利用容纳于位于一个或多个超滤总成上游的共用压力容器内的多个生物反应器。生物反应器降低进料液体中的生物营养物，使得下游超滤总成中的生物积垢降低。在优选实施例中，本专利技术的过滤总成包含：i)超滤总成，包含：a)高压容器，包含进料口、浓缩口和渗透口，以及b)多个串联布置的螺旋卷绕超滤膜模块，位于高压容器内并且各自包含绕渗透管卷绕的至少一个膜封皮，所述渗透管形成到所述渗透口的渗透路径；ii)生物反应器总成，包括：a)多个螺旋卷绕生物反应器，各自包括：平板，其具有两个相对的生物生长表面；和进料垫片，其绕轴线(Y)螺旋卷绕以形成沿着轴线(Y)从第一末端延伸到第二末端的圆柱形外周边，其中第一卷动面靠近第一末端定位，而第二卷动面靠近第二末端定位；以及iii)流体流动路径，被调适用于与流体进料源流体连接并且：a)在平行流动模式延伸穿过生物反应器，并且随后b)延伸到高压容器的进料口中，以串联流动模式连续穿过螺旋卷绕超滤膜模块并且延伸出浓缩口和渗透口。描述了许多额外的实施例。附图说明图并未按比例绘制且包含理想化视图以促进描述。可能时，已经在整个图式和书面描述中使用相同的编号来指示相同或相似的特征。图1是螺旋卷绕膜模块的透视部分剖面图。图2A到2B是包含串联布置在高压容器内的多个螺旋卷绕膜模块的超滤总成的各种实施例的横截面视图。图3A到3B是螺旋卷绕生物反应器的正视图。图3C是螺旋卷绕生物反应器的透视图。图4是包含以并联布置定位在第一与第二歧管之间的多个螺旋卷绕生物反应器的生物反应器总成的横截面视图。图5是包含以并联布置定位的多个螺旋卷绕生物反应器的生物反应器总成的另一实施例的横截面视图，每个螺旋卷绕生物反应器具有连接到位于共用结构内的两个歧管的一端。图6是本专利技术的过滤器总成的实施例的示意图。具体实施方式本专利技术包含过滤总成及其在处理各种流体(例如半成水、海水、废水等)中的使用。所述过滤总成包含位于超滤总成上游的生物反应器总成。在这种布置的情况下，呈现于进料流体中的生物营养物被呈现于生物反应器总成中的微生物消耗并且较少可供用于在下游超滤总成中导致生物积垢。生物反应器总成包含多个生物反应器、优选地螺旋卷绕生物反应器。超滤总成包含以串联布置和串联流动模式位于共用(高)压容器内的多个螺旋卷绕膜模块。在操作中，加压进料流体(例如，加压到0.1到1MPa的废水)源沿着流体流动路径连续穿过生物反应器总成和超滤总成。沿着流体流动路径可包含额外的过滤器单元操作。举例来说，微滤装置(平均孔径0.1到10μm)或超滤装置(平均孔径0.001到0.1μm)(例如，中空纤维膜模块)或筒式过滤器(平均孔径10到50μm)可沿着流体流动路径定位在包含以下各项的位置处：超滤总成与生物反应器总成之间和进料流体源与生物反应器总成之间。一个或多个生物反应器总成的各种组合可与一个或多个超滤总成一起使用。举例来说，单个生物反应器总成可将预处理流体供应到彼此以并联流动配置或以串联配置定位的多个超滤总成，其中来自第一(上游)超滤总成的渗透物或浓缩物供应到下游超滤总成。类似地，以并联流动配置布置的多个生物反应器可供应共用下游超滤总成。可用于本专利技术的螺旋卷绕膜模块(“元件”)包含被设计供逆渗透(RO)和纳米过滤(NF)(统称为“超滤”)使用的那些。一般来说，螺旋卷绕膜模块包含一个或多个膜封皮和绕渗透收集管卷绕的进料垫片片材。用来形成封皮的RO膜相对不可渗透几乎全部溶解的盐，并且通常阻挡大于约95％的单价离子盐，例如氯化钠。RO膜还通常阻挡超过约95％的无机分子以及分子量大于约100道尔顿的有机分子。NF膜比RO膜更可渗透并且通常阻挡小于约95％的单价离子盐，同时阻挡大于约50％(并且常常大于90％)的二价离子盐，这取决于二价离子的种类。NF膜还通常阻挡纳米范围内的颗粒以及分子量大于大约200到500道尔顿的有机分子。代表性螺旋卷绕膜模块大体上在图1中示出。模块(2)通过绕渗透收集管(8)同心地卷绕一个或多个膜封皮(4)和进料垫片片材(“进料垫片”)(6)形成。每个膜封皮(4)优选地包括膜片材的两个大体上矩形区段(10，10′)。膜片材的每个区段(10，10′)具有膜或前侧(34)以及支撑或背侧(36)。膜封皮(4)是通过上覆膜片材(10，10′)并且对准其边缘而形成。在优选实施例中，膜片材的区段(10，10′)包围渗透通道垫片片材(“渗透垫片”)(12)。此夹层型结构沿着三个边缘(16，18，20)例如通过密封剂(14)而紧固在一起以形成封皮(4)，同时第四边缘、即“近端边缘”(22)对接渗透收集管(8)，从而使得封皮(4)的内部部分(以及任选的渗透垫片(12))与沿着渗透收集管(8)的长度延伸的多个开口(24)流体连通。模块(2)优选地包括通过多个进料垫片片材(6)分隔开的多个膜封皮(4)。在所说明的实施例中，膜封皮(4)是通过接合邻近定位的膜叶包的背侧(36)表面而形成。膜叶包包含自身折叠以限定两个膜“叶”的大体上矩形膜片材(10)，其中每个叶的前侧(34)彼此面对，且所述折叠与膜封皮(4)的近端边缘(22)轴向对准，即与渗透收集管(8)平行。示出进料垫片片材(6)位于折叠的膜片材(10)的面对的前侧(34)之间。进料垫片片材(6)促进进料流体沿着轴向方向(即平行于渗透收集管(8))穿过模块(2)的流动。虽然未示出，但是总成中也可包含额外的中间层。膜叶包及其制造的代表性实例在US7875177中进一步描述。在模块制造期间，渗透垫片片材(12)可围绕渗透收集管(8)的圆周附接，其中膜叶包交错于其间。邻近定位的膜叶(10，10′)的背侧(36)围绕其周边的部分(16，18，20)密封而封闭渗透垫片片材(12)以形成膜封皮(4)。用于将渗透物垫片片材附接到渗透收集管的合适的技术在US5538642中描述。膜封皮(4)和进料垫片(6)同心地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤总成(86)，包括：i)超滤总成(38)，包括：a)高压容器(40)，包括进料口(42)、浓缩口(43)和渗透口(44)；b)多个串联布置的螺旋卷绕超滤膜模块(2)，位于所述高压容器(40)内并且各自包括绕渗透管(8)卷绕的至少一个膜封皮(4)，所述渗透管(8)形成到所述渗透口(44)的渗透路径；ii)生物反应器总成(72)，包括：a)多个螺旋卷绕生物反应器(52)，各自包括：平板(54)，其具有两个相对的生物生长表面(56，56′)；和进料垫片(58)，其绕轴线(Y)螺旋卷绕以形成沿着轴线(Y)从第一末端(60)延伸到第二末端(62)的圆柱形外周边，其中第一卷动面(64)靠近所述第一末端(60)定位，而第二卷动面(66)靠近所述第二末端(62)定位；以及iii)流体流动路径，被调适用于与流体进料源(88)流体连接并且：a)以并联流动模式延伸通过所述生物反应器(52)，并且随后b)延伸到所述高压容器(40)的所述进料口(42)中，以串联流动模式连续通过所述螺旋卷绕超滤膜模块(2)并且延伸出所述浓缩口(43)和所述渗透口(44)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.16 US 62/1483481.一种过滤总成(86)，包括：i)超滤总成(38)，包括：a)高压容器(40)，包括进料口(42)、浓缩口(43)和渗透口(44)；b)多个串联布置的螺旋卷绕超滤膜模块(2)，位于所述高压容器(40)内并且各自包括绕渗透管(8)卷绕的至少一个膜封皮(4)，所述渗透管(8)形成到所述渗透口(44)的渗透路径；ii)生物反应器总成(72)，包括：a)多个螺旋卷绕生物反应器(52)，各自包括：平板(54)，其具有两个相对的生物生长表面(56，56′)；和进料垫片(58)，其绕轴线(Y)螺旋卷绕以形成沿着轴线(Y)从第一末端(60)延伸到第二末端(62)的圆柱形外周边，其中第一卷动面(64)靠近所述第一末端(60)定位，而第二卷动面(66)靠近所述第二末端(62)定位；以及iii)流体流动路径，被调适用于与流体进料源(88)流体连接并且：a)以并联流动模式延伸通过所述生物反应器(52)，并且随后b)延伸到所述高压容器(40)的所述进料口(42)中，以串联流动模式连续通过所述螺旋卷绕超滤膜模块(2)并且延伸出所述浓缩口(43)和所述渗透口(44)。2.根据权利要求1所述的过滤总成(86)，其中所述生物反应器总成(72)进一步包括与每个生物反应器(52)流体连通的第一和第二歧管(74，76)。3.根据权利要求2所述的过滤总成(86)，其中所述第一歧管(74)与所述第一卷动面(64)流体连通，而所述第二歧管(76)与每个生物反应器(52)的所述第二卷动面(66)流体连通，并且其中所述流体流动路径：a)以并联流动模式从所述第一歧管(74)延伸并且延伸到所述第一卷动面(64)中，沿着所述进料垫片(58)并且延伸出每个生物反应器(52)的所述第二卷动面(66)并且延伸到所述第二歧管(76)中，并且b)延伸到所述高压容器(40)的所述进料口(42)中，以串联流动模式连续通过所述螺旋卷绕超滤膜模块(2)并且延伸出所述浓缩口(43)和所述渗透口(44)。4.根据权利要求2所述的过滤总成(86)，其中：每个生物反应器(52)的所述平板(54)和所述进料垫片(58)绕中空导管(70)螺旋卷绕，所述中空导管(70)在所述第一卷动面(64)与所述第二卷动面(66)之间延伸并且具有内表面(71)；所述第一和第二歧管(74，76)位于共用外壳(79)...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·琼斯，J·E·约翰逊，
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