用于脈沖通氣的氣化裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于脈沖通氣的氣化裝置，所述氣化裝置包含外套筒，所述外套筒限定主室，其中所述主室具有開(kāi)放的下端、在其頂端中具有開(kāi)口、并且與通氣裝置流體連接；管，所述管在所述主室內(nèi)延伸，使得所述管的下端高于所述外套筒的下端，其中所述管穿過(guò)所述開(kāi)口；兩個(gè)側(cè)壁，其中所述側(cè)壁中的每一個(gè)在徑向上從所述管的外表面延伸至所述外套筒的內(nèi)表面；桶，所述桶在所述側(cè)壁下方，其中所述桶、所述側(cè)壁和所述外套筒的內(nèi)表面限定在所述主室中的內(nèi)室，使得所述內(nèi)室與所述主室的其余部分僅僅在所述側(cè)壁的上邊緣上方流體連接，并且所述管的下端位于所述內(nèi)室中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于脈沖通氣的氣化裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開(kāi)涉及用于脈沖通氣的氣化裝置，例如在用于浸入污染水槽中的具有束封裝 件和脈沖通氣的中空纖維膜過(guò)濾系統(tǒng)中的用于脈沖通氣的氣化裝置，其用作例如有效清潔 所述膜的脈沖空氣提升栗。
【背景技術(shù)】
[0002] 廣泛多樣的膜過(guò)濾系統(tǒng)已經(jīng)多年用于處理受污染的水，例如污水或廢水。這樣的 系統(tǒng)在復(fù)雜度和成本方面各不相同。在使處理過(guò)程更有成本效率的努力中，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了浸 沒(méi)式膜過(guò)濾法，其中將包含中空纖維過(guò)濾膜的膜模塊浸入大型槽中，并且通過(guò)施加到中空 纖維膜的濾液側(cè)的抽吸的方式來(lái)收集濾液。這引起了懸浮物質(zhì)在中空纖維膜表面的外側(cè)上 聚集，其降低了過(guò)濾性能。因此，需要從表面移除所述物質(zhì)的有效方法。膜模塊由多個(gè)中空 纖維膜組成。因?yàn)槌练e在中空纖維膜的外側(cè)上的懸浮物質(zhì)降低了過(guò)濾性能，向中空纖維膜 的外側(cè)提供適量的通氣，從而移除沉積在纖維表面上的懸浮物質(zhì)。
[0003] 這些膜系統(tǒng)的有效性和可行性大大取決于:具有對(duì)中空纖維膜表面進(jìn)行清潔的有 效方式，使得它們不變得堵塞和/或失去它們的有效性。常見(jiàn)的清潔方法包括使用液體滲透 物和/或氣體回洗、松弛(re laxing )、化學(xué)清潔、和使用氣泡形式的氣體的膜表面通氣。在氣 體通氣系統(tǒng)中，將氣體引入至膜模塊的底座。氣泡之后向上行進(jìn)以沖刷膜表面，從而移除在 膜表面上形成的污垢物質(zhì)。所產(chǎn)生的剪切力主要取決于最初的氣體氣泡速度、氣泡尺寸、和 所得到的向氣泡施加的力。為了增強(qiáng)洗滌，需要施加更多的氣體。然而，能量消耗隨著氣體 體積增加而增加。對(duì)于其中被處理的液體具有大量的懸浮物質(zhì)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，氣體通氣系統(tǒng) 容易變得堵塞。
[0004] 降低能量消耗同時(shí)仍然得到高效的膜清潔的一種方式是循環(huán)通氣（例如，小氣泡 分散通氣）。循環(huán)通氣系統(tǒng)循環(huán)地而不是連續(xù)地提供氣泡。為了提供這種循環(huán)操作，這種系 統(tǒng)通常需要復(fù)雜的閥裝置和控制方案，其成本抵消了循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行上的節(jié)約。此外，循環(huán)通 氣系統(tǒng)可能會(huì)具有有限范圍的空氣流量操作，限制了降低運(yùn)行成本的能力。例如，當(dāng)將空氣 流量調(diào)低至最小閾值以下時(shí)，對(duì)于循環(huán)通氣系統(tǒng)來(lái)說(shuō)可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。這種問(wèn)題可能包括， 例如，膜槽內(nèi)液體的不充分循環(huán)，導(dǎo)致沾污和淤積的不充分的膜表面沖刷，以及通氣系統(tǒng)部 件(例如，噴嘴和分配管線(xiàn)）的增加的堵塞的可能性。
[0005] 降低能量消耗的另一個(gè)可選方案是具有與Zha等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)8,287,743('743 專(zhuān)利）中描述的相似的脈沖空氣提升系統(tǒng)。根據(jù)'743專(zhuān)利，系統(tǒng)包括具有設(shè)置在膜模塊的分 配室下方的脈沖氣體提升栗裝置的膜模塊。脈沖氣體提升栗裝置被配置成從加壓源接收氣 體，其使脈沖氣體提升裝置的氣體收集室內(nèi)的供給液體移動(dòng)直到其達(dá)到特定水平。一旦氣 體的體積達(dá)到特定水平，氣體打破液封并且以氣泡的形式通過(guò)分配室排出至膜模塊的底座 中。氣體的排出還通過(guò)脈沖氣體提升栗抽吸供給液體，產(chǎn)生設(shè)計(jì)為沖刷膜表面的兩相氣體/ 液體脈沖。
[0006] '743專(zhuān)利的系統(tǒng)和方法可以在一些應(yīng)用中提供一些益處。然而，其可能會(huì)具有某 些缺點(diǎn)和低效率，例如，通過(guò)脈沖空氣提升形成的氣泡可能會(huì)當(dāng)它在膜模塊向上移動(dòng)時(shí)變 形或平移，從而降低洗滌效率。公開(kāi)的實(shí)施方案可以幫助解決這些缺點(diǎn)和低效率以及其他 問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案：
[0008] [1] 一種用于脈沖通氣的氣化裝置，所述氣化裝置包含
[0009] 外套筒，所述外套筒限定主室，其中所述主室具有開(kāi)放的下端、在其頂端中具有開(kāi) 口、并且與通氣裝置流體連接；
[0010] 管，所述管在所述主室內(nèi)延伸，使得所述管的下端高于所述外套筒的下端，其中所 述管穿過(guò)所述開(kāi)口；
[0011] 兩個(gè)側(cè)壁，其中所述側(cè)壁中的每一個(gè)在徑向上從所述管的外表面延伸至所述外 套筒的內(nèi)表面；
[0012]桶，所述桶在所述偵幢下方，其中所述桶、所述偵幢和所述外套筒的內(nèi)表爾艮定在 所述主室中的內(nèi)室，使得所述內(nèi)室與所述主室的其余部分僅僅在所述側(cè)壁的上邊緣上方流 體連接，并且所述管的下端位于所述內(nèi)室中。
[0013] [2]根據(jù)[1]所述的氣化裝置，其中所述通氣裝置是在所述外套筒上方的通氣室， 并且所述主室經(jīng)由在其頂端中的通道與所述通氣室流體連接。
[0014] [ 3 ]根據(jù)[2 ]所述的氣化裝置，其中在所述通道中設(shè)置節(jié)流閥。
[0015] [4]根據(jù)[2]所述的氣化裝置，其中所述氣化裝置具有在所述主室的頂端上的噴 嘴，所述噴嘴容納所述管，并且所述通道圍繞所述管且在所述噴嘴內(nèi)。
[0016] [5]根據(jù)[1]所述的氣化裝置，其中所述氣化裝置設(shè)置為可釋放地且可旋轉(zhuǎn)地偶聯(lián) 至一個(gè)需要向其脈沖通氣的裝置。
[0017] [6]根據(jù)[1]所述的氣化裝置，其中所述通氣裝置是下通氣管。
[0018] [7]根據(jù)[6]所述的氣化裝置，其中所述下通氣管行進(jìn)穿過(guò)所述外套筒，并且在主 室中具有孔，允許氣體從所述下通氣管進(jìn)入所述主室。
[0019] [8]根據(jù)[7]所述的氣化裝置，其中所述孔從所述下通氣管的底部90度偏置。
[0020] [9]根據(jù)[6]所述的氣化裝置，其中所述下通氣管是可釋放的并且配置為滑動(dòng)且鎖 定就位。
[0021] [10]根據(jù)[1]所述的氣化裝置，其中所述氣化裝置與一個(gè)需要向其脈沖通氣的裝 置配置為一個(gè)整體部件。
[0022] [11]根據(jù)[1]所述的氣化裝置，其中所述側(cè)壁和所述桶配置為一個(gè)整體部件并且 是可從所述管和所述外套筒釋放的。
[0023] [12]根據(jù)[1]所述的氣化裝置，其中所述側(cè)壁的上邊緣處于不同高度。
[0024] 在一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及被配置成在環(huán)境壓力下處理槽中含有的液體的膜過(guò)濾 器模塊。所述模塊可以包括集管和含有多個(gè)基本上豎直的中空纖維膜的束，其中每個(gè)中空 纖維膜的下端固定在集管中。所述模塊還可以包括適用于周期性生成氣泡并且被配置成 在束內(nèi)釋放氣泡的氣化裝置。所述模塊還可以包括從膜束的下部區(qū)域延伸到上部區(qū)域束的 基本包圍膜束的封裝件，其中所述封裝件被配置成維持被引入至封裝件中的液體以使液體 包圍膜束。氣泡可以具有與封裝件的橫截面積對(duì)應(yīng)的橫截面積，以使在其沿著束流動(dòng)時(shí)氣 泡的橫截面積基本上占據(jù)封裝件的整個(gè)橫截面積。
[0025] 在另一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及被配置成處理在環(huán)境壓力下槽中含有的液體的膜過(guò) 濾器模塊。所述模塊可以包括集管和含有多個(gè)基本上豎直的中空纖維膜的束，其中每個(gè)中 空膜的下端固定在集管中。所述模塊還可以包括適用于周期性生成氣泡并且被配置成釋放 氣泡的氣化裝置。所述模塊還可以包括從膜束的下部區(qū)域延伸到上部區(qū)域束的基本包圍膜 束的封裝件。封裝件可以被配置成維持被引入至封裝件中的液體以使液體包圍膜束，并且 維持被引入至封裝件中的氣泡以使氣泡保持與束沿著束的整個(gè)長(zhǎng)度接觸。
[0026] 在另一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及操作具有浸入槽中的液體中的以基本上豎直的取向 排列的中空纖維膜的膜過(guò)濾器模塊的方法。所述方法可以包括操作浸入液體中的模塊。所 述模塊可以包括集管和含有多個(gè)中空纖維膜的束，其中每個(gè)中空纖維膜的下端固定在集管 中。所述模塊還可以包括適用于周期性生成氣泡并且被配置成釋放束內(nèi)的氣泡的氣化裝 置。所述模塊還可以包括從膜束的下部區(qū)域延伸到上部區(qū)域束的基本包圍膜束的封裝件， 其中所述封裝件被配置成維持被引入至封裝件中的液體以使液體包圍膜束。所述方法還可 以包括向與中空纖維膜流體連通的滲透物收集室施加小于槽的環(huán)境壓力的壓力，其中施加 壓力被配置成使得一部分液體作為進(jìn)入滲透物收集室的滲透物通過(guò)中空纖維膜。所述方法 還可以包括向氣化裝置供應(yīng)氣體流以產(chǎn)生氣泡。氣泡具有與封裝件的橫截面積對(duì)應(yīng)的橫截 面積，以使在其沿著束流動(dòng)時(shí)氣泡的橫截面積基本上占據(jù)封裝件的整個(gè)橫截面積。
[0027] 在另一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及沖刷浸入槽中的液體中的以基本上豎直的取向排列 的中空纖維膜的外表面的方法。所述方法可以包括操作浸入液體中的模塊。所述模塊可以 包括集管和含有多個(gè)中空纖維膜的束，其中每個(gè)中空纖維膜的下端固定在集管中。所述模 塊還可以包括適用于周期性生成氣泡并且被配置成釋放束內(nèi)的氣泡的氣化裝置。所述模 塊還可以包括從膜束的下部區(qū)域延伸到上部區(qū)域束的基本包圍膜束的封裝件，其中所述封 裝件被配置成維持被引入至封裝件中的液體以使液體包圍膜束。所述方法還可以包括向與 中空纖維膜流體連通的滲透物收集室施加小于槽的環(huán)境壓力的壓力，其中施加壓力被配置 成使得一部分液體作為進(jìn)入滲透物收集室的滲透物通過(guò)中空纖維膜。所述方法還可以包括 向氣化裝置供應(yīng)氣體流以產(chǎn)生氣泡，其中所述封裝件使得氣泡保持與束沿著束的整個(gè)長(zhǎng)度 接觸。
[0028] 在另一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及對(duì)中空纖維膜模塊清除淤泥的方法。所述方法可以 包括臨時(shí)終止向模塊施加的真空壓力。所述模塊可以包括集管和含有多個(gè)中空纖維膜的 束，其中每個(gè)中空膜的下端固定在集管中。所述模塊還可以包括適用于周期性生成氣泡并 且被配置成釋放束內(nèi)的氣泡的氣化裝置。所述模塊還可以包括從膜束的下部區(qū)域延伸到上 部區(qū)域束的基本包圍膜束的封裝件，其中所述封裝件被配置成維持被引入至封裝件中的液 體以使液體包圍膜束。所述方法還可以包括向氣化裝置供應(yīng)氣體流以產(chǎn)生多個(gè)氣泡，其中 所述氣泡保持與束沿著束的整個(gè)長(zhǎng)度接觸。氣泡可以通過(guò)將淤泥打碎并且向上提升并且從 封裝件頂部提出，來(lái)對(duì)中空纖維膜清除淤泥。
[0029] 在另一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及用于與浸入液體中的膜過(guò)濾器模塊一起使用的氣化 裝置。所述裝置可以包括限定主室的與噴嘴連接的外套筒，其中所述主室具有開(kāi)放的下端。 所述裝置還可以包括在主室內(nèi)延伸的管，使得管的下端高于外套筒的下端的上方。所述裝 置還可以包括位于主室內(nèi)的、管外部的桶，其中所述桶的底部在管的下端的下方。氣化裝置 可以被配置成當(dāng)主室中氣體的體積排出足夠體積的液體并且達(dá)到管的下端時(shí)將氣泡通過(guò) 管向上脈沖至膜過(guò)濾器模塊的束中。
[0030] 在另一個(gè)方面中，本公開(kāi)涉及一種被配置成處理在盆或槽中容納的液體的膜過(guò)濾 器模塊中的脈沖空氣提升栗，為包括集管、含有多個(gè)基本上垂直的中空纖維膜的膜束，其中 每個(gè)中空纖維膜的下端固定在集管中并且每個(gè)中空纖維膜的上端密封并且可以在水中自 由移動(dòng)；適用于周期性生成氣泡并且被配置成釋放膜束內(nèi)的氣泡的氣化裝置；以及基本上 包圍從膜束的下部區(qū)域延伸到上部區(qū)域的膜束的側(cè)部的封裝件，其中所述封裝件被配置 成維持被引入至封裝件中的液體以使液體包圍膜束;其中氣泡具有與封裝件的橫截面積對(duì) 應(yīng)的橫截面積，以使在其沿著膜束流動(dòng)時(shí)氣泡的橫截面積基本上占據(jù)封裝件的整個(gè)橫截面 積。
[0031] 在氣泡移動(dòng)至柱以上時(shí)，其將新鮮混合液向上拉起（即栗送）至膜束以上，這有助 于洗滌。具體地，封裝件內(nèi)上升的空氣脈沖將液體在其上升時(shí)提升，在籠內(nèi)產(chǎn)生液體流動(dòng)。 這種液體流動(dòng)將在膜表面上剩余的粒子移除并且維持與膜接近的低固體濃度。氣化裝置和 纖維束籠二者一起工作以通過(guò)增加液體循環(huán)速率以遠(yuǎn)高于這些分離的部件中的每一個(gè)而 協(xié)同地提高膜模塊的性能。首先，氣化裝置被配置成產(chǎn)生空氣脈沖，其每一個(gè)將會(huì)以單個(gè)氣 泡基本上填充纖維束封裝件的整個(gè)橫截面。其次，封裝件將單個(gè)氣泡的約束為，其可以更有 效地提升在其上方的水并且向上抽取在其下方的水。
[0032] 可以在沒(méi)有所公開(kāi)的氣化裝置的情況下產(chǎn)生段塞流（slug flow)，然而氣化裝置 使得全部通氣空氣流大大降低，同時(shí)當(dāng)空氣脈沖通過(guò)通氣噴嘴排出時(shí)仍然產(chǎn)生氣泡和段塞 流。這以顯著較低的運(yùn)行成本為提高的膜性能產(chǎn)生了足夠的液體循環(huán)。
[0033] 在使用膜模塊組的情況下，模塊通常以位于盆或槽中的陣列、架、或盒組裝。為了 清潔膜模塊的架或盒，可以將氣化裝置與分配器連接并且將所生成的脈沖氣泡通過(guò)分配器 分配至模塊中。備選地，可以使用多個(gè)氣化裝置，每個(gè)模塊一個(gè)，并且為多個(gè)氣化裝置供給 恒定的空氣流。盡管以連續(xù)模式將氣體供應(yīng)至單個(gè)裝置，氣泡從每個(gè)裝置中的釋放是隨機(jī) 的。
[0034] 膜束在封裝件內(nèi)基本上垂直排列，這形成了從下端的集管延伸至束的上端的垂直 中心線(xiàn)。氣泡可以離開(kāi)與束的中心線(xiàn)在一條線(xiàn)上的單個(gè)孔。由于封裝件，氣泡的垂直中心線(xiàn) 與束的垂直中心線(xiàn)基本上相同。
[0035] 作為參考，膜包括多孔中空纖維，所述纖維下端固定在集管中。集管具有一個(gè)或多 個(gè)在其中形成的孔，氣泡通過(guò)孔被引入至膜束中。纖維在上端密封并且在下端開(kāi)放以允許 濾液的移除。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1是膜過(guò)濾器模塊的示例性實(shí)施方案的透視圖。
[0037]圖2是膜排(membrane row)的示例性實(shí)施方案的透視圖。
[0038]圖3是膜排的示例性實(shí)施方案的一部分的放大透視圖。
[0039] 圖4A是示例性束封裝組件的頂視圖。
[0040] 圖4B是示例性束封裝組件的一部分和纖維束的頂視圖。
[0041 ]圖5A是膜過(guò)濾器模塊的示例性實(shí)施方案的頂視圖。
[0042]圖5B是膜過(guò)濾器模塊的示例性實(shí)施方案的頂視圖。
[0043]圖6是浸入槽中的膜過(guò)濾器模塊的示例性實(shí)施方案的側(cè)視圖。
[0044]圖7是示例性的束體和纖維束的一部分的側(cè)橫截面圖。
[0045] 圖8是涉及纖維束組件的部件的示例性實(shí)施方案的倒轉(zhuǎn)的組裝圖。
[0046] 圖9是纖維束組件的示例性實(shí)施方案的一部分的倒轉(zhuǎn)的局部透視圖。
[0047] 圖10是示例性的膜排的一部分的透視圖。
[0048] 圖11是束體和纖維束組件的示例性實(shí)施方案的倒轉(zhuǎn)的局部透視截面圖。
[0049] 圖12是束體和示例性氣化裝置的透視圖。
[0050] 圖13是圖12的氣化裝置的透視圖。
[00511圖14A-14C示出了用于在圖12的氣化裝置中產(chǎn)生氣泡的空氣吸入循環(huán)。
[0052]圖15A-15C示出了用于在圖12的氣化裝置中產(chǎn)生氣泡的排氣循環(huán)。
[0053]圖16是圖12的束體和氣化裝置的橫截面圖。
[0054]圖17是示例性氣化裝置的透視圖。
[0055]圖18是示例性氣化裝置的透視圖。
[0056]圖19是被配置成下通氣管的膜排的示例性實(shí)施方案的側(cè)面示意性橫截面圖。 [0057]圖20是根據(jù)示例性實(shí)施方案的下通氣管組件的透視圖。
[0058]圖21是根據(jù)示例性實(shí)施方案的下通氣管組件的一部分的放大透視圖。
[0059] 圖22A、22B、和22C是根據(jù)示例性實(shí)施方案的氣化裝置的橫截面圖和透視圖。
[0060] 圖23A、23B、和23C是根據(jù)示例性實(shí)施方案的束體的側(cè)視圖。
[00611圖24A、24B、和24C是根據(jù)示例性實(shí)施方案的束體和氣化裝置的側(cè)視圖。
[0062]圖25是根據(jù)示例性實(shí)施方案的束體和氣化裝置的透視圖。
[0063]圖26A、26B、和26C是根據(jù)示例性實(shí)施方案的氣化裝置的橫截面圖和透視圖。
[0064] 圖27是根據(jù)示例性實(shí)施方案的氣化裝置的示意圖。
[0065] 圖28是根據(jù)示例性實(shí)施方案的氣化裝置的側(cè)視圖。
[0066] 圖29是在經(jīng)歷間歇通氣的槽中容納的膜排的示例性實(shí)施方案的側(cè)橫截面圖。
[0067] 圖30是在經(jīng)歷脈沖通氣的槽中容納的膜排的示例性實(shí)施方案的側(cè)橫截面圖。 [0068]圖31是在槽中容納的具有間斷籠（intermittent cage)的膜排的示例性實(shí)施方案 的側(cè)橫截面圖。
[0069] 圖32是具有間斷籠的膜排的示例性實(shí)施方案的透視圖。
[0070] 圖33是具有第二集管的膜排的示例性實(shí)施方案的透視圖。
[0071 ]圖34是排封裝組件的示例性實(shí)施方案。
[0072]圖35是圖34中所示的示例性實(shí)施方案的詳細(xì)視圖。
[0073]圖36是束封裝件的示例性實(shí)施方案的橫截面圖。
[0074] 圖37是束封裝件的示例性實(shí)施方案的局部透視圖。
[0075] 圖38是排封裝組件的示例性實(shí)施方案的頂視圖。
[0076] 圖39是圖34中所示的示例性實(shí)施方案的詳細(xì)視圖。
[0077]圖40是排封裝組件的另一個(gè)示例性實(shí)施方案的透視圖。
[0078]圖41是圖40的示例性排封裝組件的一部分的透視組裝圖。
[0079] 圖42是圖40中所示的示例性實(shí)施方案的一部分的詳細(xì)透視圖。
[0080] 圖43是圖27的示例性排封裝組件的一部分的詳細(xì)透視圖。
[0081] 圖44是立管(riser)偶聯(lián)組件的示例性實(shí)施方案。
[0082]圖45是纖維板的不例性實(shí)施方案。
[0083]圖46是纖維板的示例性實(shí)施方案。
[0084]圖47是纖維板的示例性實(shí)施方案。
[0085]圖48是纖維板的示例性實(shí)施方案。
[0086]圖49是纖維板的示例性實(shí)施方案。
[0087]圖50是纖維板的不例性實(shí)施方案。
[0088]圖51是纖維板的不例性實(shí)施方案。
[0089]圖52是纖維板的示例性實(shí)施方案。
[0090]圖53是纖維板的示例性實(shí)施方案。
[0091] 圖54是用于測(cè)試膜排的示例性實(shí)施方案的試驗(yàn)系統(tǒng)的流程示意性。
[0092] 圖55是對(duì)于不同的膜排構(gòu)造的沾污速率的圖表。
[0093] 圖56是對(duì)于根據(jù)示例性實(shí)施方案的膜排的第一構(gòu)造的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0094]圖57是圖56的散點(diǎn)圖的一部分的放大圖。
[0095]圖58是對(duì)于根據(jù)示例性實(shí)施方案的膜排的第二構(gòu)造的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0096]圖59是圖58的散點(diǎn)圖的一部分的放大圖。
[0097]圖60是對(duì)于根據(jù)示例性實(shí)施方案的膜排的第三和第四構(gòu)造的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。 [0098]圖61是對(duì)應(yīng)于膜排構(gòu)造4的圖60的散點(diǎn)圖的一部分的放大圖。
[0099] 圖62是對(duì)應(yīng)于膜排構(gòu)造3的圖60的散點(diǎn)圖的一部分的放大圖。
[0100] 圖63是對(duì)于兩種不同膜排構(gòu)造的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0101] 圖64是對(duì)于兩種不同膜排構(gòu)造在三種不同滲透物通量速率(flux rate)下的沾污 速率的圖表。
[0102] 圖65是對(duì)于在三種不同滲透物通量速率下運(yùn)行的膜排的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。 [0103]圖66是對(duì)于在三種不同滲透物通量速率下運(yùn)行的膜排的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0104] 圖67是對(duì)于兩種不同通氣空氣流量下運(yùn)行的膜排的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0105] 圖68是對(duì)于在兩種不同滲透物通量速率下運(yùn)行的膜排的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。 [0106]圖69是對(duì)于膜排的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0107] 圖70是對(duì)于根據(jù)示例性實(shí)施方案的膜排運(yùn)行多于120天的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0108] 圖71和72是對(duì)于根據(jù)示例性實(shí)施方案的膜排運(yùn)行45天的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0109] 圖73是對(duì)于三種不同通氣空氣流量下運(yùn)行的膜排的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0110] 圖74是對(duì)于三種不同通氣空氣流量下運(yùn)行的膜排的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0111]圖75是對(duì)于三種不同通氣空氣流量下運(yùn)行的膜排的試驗(yàn)結(jié)果的散點(diǎn)圖。
[0112]圖76a和76b公開(kāi)了具有氣化裝置的膜模塊的陣列。
[0113]圖77公開(kāi)了封裝件的一側(cè)向上移動(dòng)以顯示束中的纖維的五個(gè)膜模塊的陣列。
[0114] 圖78a和78b公開(kāi)了氣化裝置的兩個(gè)方面的細(xì)節(jié)。
[0115] 圖79a_79f公開(kāi)了用于在氣化裝置中生成氣泡的空氣吸入/排氣循環(huán)。
[0116] 圖80a_80d公開(kāi)了封裝件和氣化裝置的組合。
【具體實(shí)施方式】
[0117] 圖1示出了配置用于膜過(guò)濾系統(tǒng)（未示出）中的膜過(guò)濾器模塊10的示例性實(shí)施方 案。模塊10可以包括一個(gè)或多個(gè)膜排12,其可以排列在框架14中，彼此相鄰以形成模塊10。 如在圖2和3中所示，單個(gè)膜排12可以包括集管16,其具有與集管16的一個(gè)或多個(gè)束體20連 接的一個(gè)或多個(gè)中空纖維膜束18。中空纖維膜束18可以包括多個(gè)中空纖維膜32,并且在本 文中也被稱(chēng)為纖維束。每個(gè)中空纖維膜32可以具有:外表面，固定在集管16中的下端，和密 封的、可自由移動(dòng)的上端，所述上端通過(guò)槽中的液體懸浮并且適合于在槽中的液體中漂浮。
[0118] 單個(gè)膜排12還可以包括與集管16流體連通的在一端的滲透物立管管道22和在另 一端的通氣立管管道24。如在圖1中所示，滲透物立管管道22和通氣立管管道24可以從集管 16沿著中空纖維膜束18豎直延伸至膜排12的上端26,在那里滲透物立管管道22可以與滲透 物集流管28連接并且通氣立管管道24可以與通氣集流管30連接。滲透物集流管28和通氣集 流管30可以被配置成與模塊10的任何數(shù)量的膜排12流體連接。
[0119] 圖3示出了單個(gè)膜排12的下端29的近視圖。如在圖3中所示，一個(gè)或多個(gè)氣化裝置 34可以位于集管16下方并且與其流體連通。每個(gè)氣化裝置34可以被配置成接收通過(guò)通氣立 管管道24供應(yīng)的氣體流36。利用氣體流36,每個(gè)氣化裝置34可以被配置成產(chǎn)生并且從集管 16的束體20中釋放氣泡。例如，氣化裝置34和集管16可以被配置成將氣泡釋放至每個(gè)纖維 束18的中心中。模塊10可以被配置成使得集管16具有對(duì)應(yīng)于每個(gè)纖維束18和束體20的一個(gè) 氣化裝置34。
[0120] 模塊10還可以包括排封裝組件38,后者可以包括對(duì)應(yīng)于每個(gè)纖維束18的一個(gè)或多 個(gè)束封裝組件40。如在圖2中所示，排封裝組件38可以被配置成例如在膜排12的每個(gè)末端與 立管管道22、24連接。如在圖1和2中所示，每個(gè)束封裝件40可以通過(guò)從下端29延伸至相應(yīng)的 纖維束18的上端26來(lái)包圍纖維束18。圖4A是根據(jù)示例性實(shí)施方案的用于模塊10的單個(gè)膜排 12的示例性排封裝組件38的頂視圖。排封裝組件38可以包括在橫跨膜排12的寬度內(nèi)彼此相 鄰的多個(gè)束封裝組件40。這個(gè)具體的實(shí)施方案包括九個(gè)束封裝組件40;然而，可以在用于膜 排12的排封裝組件38中包括多于或少于九個(gè)的束封裝組件40。例如，取決于膜排12包括的 纖維束18的數(shù)量，排封裝組件38可以包括10個(gè)、11個(gè)、12個(gè)、或更多的，以及相反地8個(gè)、7個(gè)、 6個(gè)、5個(gè)、或更少的束封裝組件。
[0121] 圖4B是一個(gè)束封裝件40的放大圖。單個(gè)纖維束18可以位于每個(gè)束封裝件40的內(nèi)部 開(kāi)口中的每一個(gè)中。通過(guò)包圍每個(gè)纖維束18,束封裝組件40可以被配置成維持被引入至每 個(gè)束封裝件40中的液體以使液體包圍相應(yīng)的纖維束18。如在圖4B中所示，當(dāng)從頂部或底部 觀察時(shí)，纖維束18可以顯示為具有大體上的環(huán)形。然而，纖維束18可以具有除了圓形之外的 外形，例如，橢圓形、矩形、正方形、或其他類(lèi)似的形狀。
[0122] 如在圖5中所示，膜排12可以彼此相鄰排列以形成模塊10。圖5中所示的示例性模 塊10具有模塊長(zhǎng)度L和模塊寬度W，其中膜排12的數(shù)量建立了模塊陣列的尺寸和形狀。在圖5 中所示的示例性實(shí)施方案中，模塊10包括兩個(gè)各22個(gè)膜排12的柱，并且44個(gè)排中的每一個(gè) 包括九個(gè)纖維束18,在這種單個(gè)的示例性模塊10中總計(jì)396個(gè)中空纖維膜32的纖維束18。例 如，在其中每個(gè)纖維束18含有280個(gè)中空纖維膜32的實(shí)施方案中，模塊10將會(huì)含有110，880 個(gè)中空纖維膜32。也可以預(yù)期其他過(guò)濾模塊構(gòu)造。例如，在其中每個(gè)模塊10具有450個(gè)纖維 束18的實(shí)施方案中，每個(gè)纖維束18含有364個(gè)中空纖維膜32,模塊10將會(huì)包括163,800個(gè)中 空纖維膜32。
[0123] 在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，如在圖5B中所示，在每個(gè)膜排12中可以包括八個(gè)束 封裝組件40和纖維束18。請(qǐng)注意，每個(gè)束封裝件40和纖維束18在膜排12的每個(gè)末端的部分 由于滲透物集流管28和通氣集流管30而部分地隱藏。在這種構(gòu)造中，模塊10包括兩個(gè)各21 個(gè)膜排12的柱，并且42個(gè)排中的每一個(gè)包括八個(gè)纖維束18,在這種單個(gè)的示例性模塊10中 總計(jì)336個(gè)中空纖維膜32的纖維束18。例如，在其中每個(gè)纖維束18含有336個(gè)中空纖維膜32 的實(shí)施方案中，模塊10將會(huì)含有112,896個(gè)中空纖維膜32。
[0124] 每個(gè)模塊10的活性膜區(qū)域可以改變，例如，隨著在束18中的中空纖維膜32的數(shù)量 (即，纖維束18的填充密度）、每個(gè)中空纖維膜32的從纖維板表面到如本文更詳細(xì)地說(shuō)明的 纖維尖端密封的開(kāi)始處的長(zhǎng)度、纖維束18的尺寸和數(shù)量以及安裝或使用的膜排12的數(shù)量的 變化而改變。根據(jù)一些實(shí)施方案，當(dāng)需要時(shí)，模塊10可以被配置成以部分負(fù)荷運(yùn)行和/或可 以包含增加或減少的膜排12。
[0125] 與膜排和模塊10-起使用的中空纖維膜的長(zhǎng)度可以變化。在一些實(shí)施方案中，中 空纖維膜可以為，例如，約1.5m至約1.65m、約1.65m至約1.75m、約1.75m至約1.85m、約1.85m 至約 1.95m、約1.95m 至約2.05m、約2.05 至約2.15m、約2.15m 至約2.25m、約2.25m 至約2.35m、 約2.35m 至約2.45m、約2.45m 至約2.55m、約2.55m 至約2.65m、或約2.65m 至約2.75m。
[0126] 與膜排和模塊一起使用的中空纖維膜的直徑可以變化。在一些實(shí)施方案中，中空 纖維膜直徑可以為，例如，約1 mm至約5mm或2mm至約3mm。就設(shè)計(jì)和系統(tǒng)性能而言，纖維直徑 可以影響多種因素。例如，纖維直徑可以影響填充密度。更具體地，纖維直徑較大，可以填充 至相同橫截面積的束中的纖維的數(shù)量就越小。較大的纖維可以具有較大的每個(gè)纖維的膜表 面積，但是由于每個(gè)相同橫截面積的束包括較少的纖維，每個(gè)束的整體膜面積可以減小?？?以取決于纖維直徑的纖維的剛性可能會(huì)在運(yùn)行期間影響纖維的移動(dòng)。對(duì)纖維的移動(dòng)的影 響可能會(huì)影響沾污特征。例如，較大直徑的纖維可以是更剛性的，其可能降低運(yùn)行期間的運(yùn) 動(dòng)范圍，使得纖維表面容易沾污。
[0127] 膜模塊運(yùn)行概述
[0128] 如在本文中所描述的模塊10可以與膜過(guò)濾系統(tǒng)一起使用以處理在環(huán)境壓力下的 槽44或其他容器(例如，盆、水池、水庫(kù)等）中含有或容納的含有固體(例如，懸浮固體）的液 體42。如在圖6中所示，模塊10可以位于（例如，懸浮)在槽44中并且浸入液體42中。圖6中所 示的模塊1 〇可以包括任何數(shù)量的膜排12。例如，模塊10可以包括1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)、6 個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、9個(gè)、10個(gè)、12個(gè)、14個(gè)、16個(gè)、或更多的膜排12。
[0129] 如在圖6中所示，可以示出具有大于模塊10的排封裝組件高度C的液體深度D的示 例性的槽44。模塊10的底部和槽44的底部之間的距離或間隔可以被稱(chēng)為模塊間隔并且由標(biāo) 記字母S表示。模塊10包括活性膜材料的部分可以具有可以至少稍微大于排封裝組件高度C 的高度M，其中相對(duì)于排封裝組件高度C使高度Μ最大化可以為特定的模塊提供最大量的活 性膜面積。
[0130] 可以和在活性膜的底部的部分表示為籠間隙G，可以確定其以?xún)?yōu)化給定的模塊的 過(guò)濾性能。可以選擇籠間隙G的高度以提供新液體42(例如，淤泥）向膜排12中的所需的流入 量，因?yàn)檫@可以是暴露于進(jìn)入的液體42的膜排12的僅有的開(kāi)放區(qū)域。換句話(huà)說(shuō)，這種籠間隙 G高度的選擇有助于優(yōu)化每個(gè)膜排12和模塊10的性能，并且可以根據(jù)許多因素選擇，包括適 宜進(jìn)行過(guò)濾的速度，進(jìn)入的液體42淤泥的污染水平，以及許多額外的因素。根據(jù)示例性實(shí)施 方案的籠間隙G的高度可以大于0且小于6英寸，包括高度在1至5英寸之間。如果需要，可以 用放置排封裝組件38下方的間隙間隔體或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件維持籠間隙G。在一些實(shí)施方案中， 籠間隙G可以為，例如，約0.5英寸、1英寸、2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、或更多。
[0131]從籠間隙的底部到槽44的底部的距離可以為高度Η并且被稱(chēng)為槽44的混合區(qū)。圖6 中所示的箭頭示意性地描繪了與模塊10有關(guān)的液體42的流路。如通過(guò)箭頭所示的，液體42 可以通過(guò)排封裝組件38向上流動(dòng)并且從模塊10的頂部流出。液體42可以從模塊10的頂部向 下流回，沿著路線(xiàn)混合。
[0132] 可以向模塊10和整個(gè)纖維束18施加小于環(huán)境壓力的壓力（即，真空）以使過(guò)濾進(jìn) 行。通過(guò)可以與集管16內(nèi)的滲透物室46 (參見(jiàn)圖7)流體連通的滲透物集流管28和滲透物立 管管道22,可以向模塊10的每個(gè)膜排12施加這個(gè)壓力。圖7示出了根據(jù)示例性實(shí)施方案的包 括滲透物室46的一部分的集管16的一個(gè)束體20的橫截面。滲透物室46可以與在多個(gè)中空纖 維膜32內(nèi)的內(nèi)部中空腔流體連通。因此，當(dāng)中空纖維膜32的內(nèi)腔經(jīng)歷壓力差時(shí)，包圍纖維束 18的一部分液體42將會(huì)通過(guò)中空纖維膜32的孔并且將會(huì)被過(guò)濾以產(chǎn)生之后可以收集的澄 清液體(滲透物）。來(lái)自前面未處理的液體42的固體材料中的至少一些可以保持在中空纖維 膜32的側(cè)面上或者保持在中空纖維膜32的孔中?？梢越柚鷫毫B透物抽取通過(guò)集管16的 滲透物室46,向上通過(guò)滲透物立管管道22(參見(jiàn)例如，圖2)，并且從滲透物集流管28出來(lái)(參 見(jiàn)例如，圖1)。
[0133] 在一些實(shí)施方案中，如在圖1-2中所示的集管16可以由多個(gè)彼此相鄰堆疊的束體 20形成。例如，根據(jù)一些實(shí)施方案的集管16可以由一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)、七個(gè)、 八個(gè)、九個(gè)、或者更多的彼此相鄰堆疊的束體20形成。根據(jù)一些實(shí)施方案，束體20的直徑和 相應(yīng)的纖維束18的直徑和中空纖維膜32的數(shù)量或直徑可以根據(jù)組成膜排12的束體20的數(shù) 量增加或降低。
[0134] 為了限制或降低固體在中空纖維膜32的表面上的累積以及促進(jìn)液體42的循環(huán)，可 以從一個(gè)或多個(gè)氣化裝置34中釋放氣泡。氣泡可以沿著中空纖維膜32通過(guò)從而引入新液體 42同時(shí)還沖刷中空纖維膜32的表面并且控制固體在表面上的累積。這個(gè)將氣泡釋放至中空 纖維膜32的過(guò)程在本文中可以被稱(chēng)為通氣或空氣沖刷。
[0135] 氣化裝置設(shè)計(jì)和運(yùn)行
[0136] 存在多種可以用于中空纖維膜32的通氣的方法和氣化裝置。例如，通氣方法可以 包括連續(xù)通氣、間歇通氣、和脈沖通氣。連續(xù)通氣可以包括其中將基本上連續(xù)的小氣泡流從 每個(gè)氣化裝置連續(xù)釋放以沖刷中空纖維膜32的表面的通氣。間歇通氣可以包括其中當(dāng)將 氣體流36供應(yīng)至模塊10時(shí)將基本上連續(xù)的小氣泡流從每個(gè)氣化裝置釋放一定時(shí)間段（例 如，循環(huán)開(kāi)啟和關(guān)閉）以沖刷中空纖維膜32的表面的通氣。傳統(tǒng)上，間歇通氣已經(jīng)是用于清 潔浸入式膜的通氣的常規(guī)方法。例如，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,245,239公開(kāi)了用于浸入式膜模塊的循 環(huán)通氣。
[0137] 間歇通氣由于能量節(jié)省相對(duì)于連續(xù)通氣已經(jīng)是優(yōu)選的，其可以通過(guò)不將所有膜連 續(xù)通氣獲得并且仍然保持令人滿(mǎn)意的性能。更近期，已經(jīng)引入了脈沖通氣，其中當(dāng)將氣體流 36供應(yīng)至模塊10時(shí)可以將較大的氣泡從氣化裝置周期性地釋放以沖刷中空纖維膜32的表 面。對(duì)于脈沖通氣來(lái)說(shuō)，可以將氣體流36連續(xù)供應(yīng)至氣化裝置并且釋放較大氣泡的速率取 決于氣體流36的流量。
[0138] 間歇通氣氣化裝置
[0139] 圖8中示出了被配置用于間歇通氣的氣化裝置34A的一個(gè)實(shí)施方案。圖8是示出氣 化裝置34A、單個(gè)束體20的一個(gè)實(shí)施方案、通氣管48、和纖維板50的分解組裝圖。纖維板50、 通氣管48、和中空纖維膜32 (未示出）可以包括纖維束組件52。
[0140] 圖9示出了在組裝狀態(tài)下并且倒轉(zhuǎn)以使通氣管48在中空纖維膜32上方延伸的來(lái)自 圖8的束18、纖維板50、和通氣管48。如在圖9中所示，多個(gè)中空纖維膜32中的每一個(gè)可以延 伸通過(guò)纖維板50中相應(yīng)的孔。圖10示出了多纖維束組件52,其具有延伸的通氣管48,通氣管 48相對(duì)于它們各自的束體20放置，束體20進(jìn)而可以放置在膜排12的集管16中。
[0141] 圖11是橫截面透視圖，其示出了在其相對(duì)于纖維束組件52的組裝位置的束體20， 并且另外示出了與束體20接合的通氣管48。尤其是，通氣管48的外表面設(shè)置有可以與束體 20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)接合的結(jié)構(gòu)(例如，延伸的圓形法蘭）以將部件相對(duì)于彼此鎖定。如示出的，通 氣管48可以延伸通過(guò)束體20的中心，并且其末端中的一個(gè)位于可以位于通氣管48的遠(yuǎn)端附 近的通氣室54內(nèi)。如示出的，束體20還可以包括至少一個(gè)滲透物室46。
[0142] 備選地，在束體20的一些實(shí)施方案中（例如，圖7和11)，通氣管48可以在恰在纖維 板50下方的灌封(potting)材料內(nèi)停止。在這種構(gòu)造(未示出）中，可以改進(jìn)纖維板以適應(yīng)在 通氣管48和纖維束18之間剩余的間隙。另一個(gè)可選方案是在通氣管48和纖維板50之間插 入可釋放的灌封塞，其起到密封件的作用以防止灌封材料進(jìn)入通氣管。一旦灌封材料變硬， 即將灌封塞移除。圖11以未連接的氣化裝置34A示出，但是氣化裝置34A可以與束體20可旋 轉(zhuǎn)地連接。在未在圖11中示出的其它實(shí)施方案中，可以使用其他常規(guī)方式，如粘合劑、緊固 件、閂、摩擦配合、或螺紋-螺絲鎖定將氣化裝置與束體連接。當(dāng)與束體20連接時(shí)，氣化裝置 34A可以經(jīng)由孔60接收來(lái)自通氣室54的氣體流36并且將氣體流36引導(dǎo)至與通氣管48流體連 通的氣化裝置34A的中心。因此，當(dāng)將氣體流36供應(yīng)至氣化裝置34A時(shí)，氣化裝置34A可以產(chǎn) 生可以經(jīng)由通氣管48釋放至纖維束18的中心的大體上連續(xù)的小氣泡流。
[0143] 間歇通氣過(guò)程可以包括在特定時(shí)間段內(nèi)經(jīng)由通氣室54將氣體流36間歇供應(yīng)至氣 化裝置34A，并且之后停止氣體流36。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，可以將通氣打開(kāi)約120秒至 24小時(shí)的時(shí)間，并且之后可以將其停止恰大于0秒至約120秒的時(shí)間段。根據(jù)將通氣打開(kāi)或 激活的時(shí)間長(zhǎng)度，在貫穿每個(gè)24小時(shí)的時(shí)間段內(nèi)，可以將循環(huán)重復(fù)至少一次，并且可以重復(fù) 多次。
[0144] 脈沖通氣
[0145] 對(duì)于脈沖通氣來(lái)說(shuō)，可以將氣體流36連續(xù)地或間歇地供應(yīng)至氣化裝置。但是不同 于間歇通氣，氣化裝置可以被配置成，使得在供應(yīng)氣體流36的同時(shí)可以周期性地釋放大氣 泡，而不是連續(xù)地釋放許多較小的氣泡。圖12和13示出了被配置用于脈沖通氣的氣化裝置 34B的一個(gè)示例性實(shí)施方案。圖12示出了與束體20連接的氣化裝置34B，而圖13示出了未與 束體20連接的氣化裝置34B。用于脈沖通氣的氣化裝置的額外的實(shí)施方案在本文中公開(kāi)并 且還將會(huì)詳細(xì)描述。
[0146] 通過(guò)圖14A-14C和15A-15C示出了可以通過(guò)其進(jìn)行脈沖通氣的過(guò)程。對(duì)于脈沖通氣 氣化裝置34B來(lái)說(shuō)，圖14A-14C示出了吸入循環(huán)，而圖15A-15C示出了排氣循環(huán)。如在圖14A- 14C和15A-15C中所示的氣化裝置34B的結(jié)構(gòu)與圖12-13中所示的實(shí)施方案對(duì)應(yīng)。然而，該結(jié) 構(gòu)僅用于說(shuō)明目的，并且如在本文中描述和示出的脈沖通氣的過(guò)程不限于氣化裝置34B，而 是通常適用于包括在本文中所公開(kāi)的那些在內(nèi)的所有脈沖通氣氣化裝置。
[0147] 如在圖14A-14C中所示，可以將氣體流36供應(yīng)至氣化裝置34B并且氣體可以填充氣 化裝置34B的內(nèi)部工作體積。在一些實(shí)施方案中，可以經(jīng)由如進(jìn)一步在本文詳細(xì)描述的位于 氣化裝置34下方的通氣室54或通氣管(未示出）將氣體流36供應(yīng)至每個(gè)氣化裝置34?？梢酝?過(guò)氣體使氣化裝置34B內(nèi)的液面向下移動(dòng)直到其達(dá)到管的底部開(kāi)口端。如在圖15A-15C中所 示，通過(guò)破壞液封，可以將在內(nèi)部工作體積中收集的基本上全部體積的空氣迅速向上引導(dǎo) 通過(guò)管，導(dǎo)致空氣脈沖作為大氣泡56從管的上端離開(kāi)。
[0148] 同心氣化裝置
[0149] 圖16示出了與束體20(未示出中空纖維膜32)連接的、被配置用于脈沖通氣的氣化 裝置34B的橫截面圖。氣化裝置34B在本文中可以被稱(chēng)為同心氣化裝置。如在圖16中所示，同 心氣化裝置34B可以具有噴嘴100、外套筒102、管104、和桶106。噴嘴100可以限定供給室108 和節(jié)流閥110,配置成接收從通氣室54到供給室108中的氣體流36。在一些實(shí)施方案中，噴嘴 100可以被配置成與束體20可釋放地且可旋轉(zhuǎn)地連接。噴嘴100可以具有，例如，一個(gè)或多個(gè) 從噴嘴1 〇〇向外延伸并且被配置成接合束體20中的狹槽的突出物112。
[0150] 外套筒102可以與噴嘴100連接并且被配置成限定主室114。主室114可以與供給室 108流體連通。外套筒102可以形成具有開(kāi)放的下端116的大體上圓柱形的形狀。在其它實(shí)施 方案中，外套筒102可以限定其他形狀，例如，正方形、卵形、矩形、橢圓形等。
[0151] 如在圖16中所示，管104可以被配置成與噴嘴100連接，例如，通過(guò)插入至噴嘴100 的凹槽118中。在一些實(shí)施方案中，可以將管104固定或集成至噴嘴100。管104可以從凹槽 118通過(guò)供給室108向下延伸并且進(jìn)入主室114中。管104可以延伸至主室114中的高于外套 筒102的下端116的距離。管104的下端116可以對(duì)主室114開(kāi)放。
[0152] 如在圖16中所示，桶106可以位于主室114內(nèi)的管104的外部。桶106可以被配置成 與管104、外套筒102、和/或噴嘴100連接并且可以與管104、外套筒102、和束體20同心。桶 106的上端120可以對(duì)主室114開(kāi)放，并且桶106的蓋122可以密封。桶106的蓋122可以位于管 104的下方，因此由桶106限定的體積可以與管104流體連通。如在圖16中所示，桶106的蓋 122也可以高于外套筒102的下端116?？梢源_定氣化裝置34B的多個(gè)部件的尺寸，從而當(dāng)從 上方或下方觀察時(shí)氣化裝置34B被包含在束體20的覆蓋區(qū)內(nèi)。
[0153] 當(dāng)不將氣體流36供應(yīng)至氣化裝置34B時(shí)，主室114和供給室108可以用經(jīng)由外套筒 102的開(kāi)放的下端116引入的液體42(未示出）充滿(mǎn)。當(dāng)將氣體流36供應(yīng)至通氣室54時(shí)，氣體 可以通過(guò)節(jié)流閥110流入供給室108和主室114中并且替代液體42。當(dāng)主室114中的氣體的體 積替換足夠體積液體42以使液體42的水平達(dá)到管104的下端時(shí)，可以破壞液封，并且可以將 供給室108和主室114中收集的空氣的體積作為空氣脈沖向上引導(dǎo)(例如，虹吸)通過(guò)管104， 并且可以將空氣脈沖作為氣泡56從束體20釋放?？梢詫馀?6從束體20的中心釋放至纖維 束18的中心(未示出）。
[0154] 偏置氣化裝置
[0155] 圖17示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的、被配置用于脈沖通氣的氣化裝置34C。這個(gè)實(shí) 施方案在本文中可以被稱(chēng)為180度偏置氣化裝置34C。氣化裝置34C可以是與如在本文中所 描述的同心氣化裝置相似的。更具體地，氣化裝置34C可以包括相同或基本上相似的噴嘴 100、外套筒102、和管104。同心氣化裝置34B和180度偏置氣化裝置34C之間的主要差異可以 是桶。氣化裝置34C可以包括桶124,但是如在圖17中所示，桶124可以與同心氣化裝置34B的 桶106不同。
[0156] 如在圖17中所示，桶124可以具有封閉的底部124和開(kāi)放的頂部128。桶124可以被 配置成限定大體上碗形的室130。碗形室的內(nèi)表面可以是從頂部128向底部126走向的凹面。 桶124還可以被配置成使得室130僅在管104周?chē)肪€(xiàn)的一部分延伸。例如，如在圖17中所 示，室130可以在管104的外周周?chē)s180度延伸。在其它實(shí)施方案中，室130可以在管104周 圍大于180度或小于180度延伸。例如，圖18示出了被配置用于脈沖通氣的氣化裝置34D的另 一個(gè)實(shí)施方案。這個(gè)實(shí)施方案在本文中可以被稱(chēng)為100度偏置氣化裝置34D。氣化裝置34D可 以與氣化裝置34C相同或基本上相似地配置，但是室130可以在管104周?chē)s100度延伸。如 在圖17和18中所示，桶124可以具有在管104周?chē)砝@并且從管104的外表面徑向延伸至外 套筒102的內(nèi)表面的側(cè)壁132。側(cè)壁132可以被配置成從底部126延伸至室130的頂部，或者如 在圖17和18中所示，側(cè)壁132可以超過(guò)碗的頂部128朝向噴嘴100向上延伸。在一些實(shí)施方案 中，例如如在圖17中所示，側(cè)壁132的每側(cè)可以處于距離頂部128的不同高度。具有不同高度 的側(cè)壁132使得液體42首先從兩個(gè)側(cè)壁132中較低的那個(gè)之上的一個(gè)方向進(jìn)入桶124的室 130,并且之后液體從兩個(gè)側(cè)壁132中較高的那個(gè)之上的相反方向進(jìn)入。使液體42首先從一 個(gè)方向進(jìn)入桶124并且之后增加第二方向可以增加桶124內(nèi)的湍流(turbulence)。增加的湍 流可以有助于從桶124中移除碎肩。
[0157] 預(yù)期的是，在其他實(shí)施方案中，可以改變、組合或改進(jìn)氣化裝置34A、34B、和34C的 部件(例如，噴嘴100、外套筒102、管104以及桶106和124)中的一個(gè)或多個(gè)。例如，在其他實(shí) 施方案中，噴嘴100、外套筒102、和管104可以全部是一個(gè)連續(xù)的部件。
[0158] 下通氣
[0159] 在膜排12的一些示例性實(shí)施方案中，可以經(jīng)由下通氣管將氣體流36供應(yīng)至氣化裝 置34(例如，34B、34C、和34D)而不是通過(guò)集管16的通氣室54供應(yīng)氣體流36。例如，如在圖19 中所示，膜排12可以被配置成使得可以將氣體流36從通氣立管管道24通過(guò)通氣足部62引導(dǎo) 至下通氣管64。下通氣管64可以從膜排12的一側(cè)延伸至另一側(cè)。在一些實(shí)施方案中，如在圖 19中所示，下通氣管64可以通過(guò)氣化裝置34的下部。在一些實(shí)施方案中，下通氣管64可以被 配置成在氣化裝置34的下方通過(guò)。如在圖19中所示，下通氣管64可以包括在與可以供應(yīng)氣 體流36的末端相反的末端的沖洗腿66。
[0160]如在圖19中所示，對(duì)于使用下通氣管64的實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，可以從束體20中取消通 氣室54,從而使得滲透物室46增加。例如，如在圖19中所示，每個(gè)束體20可以包括與中空纖 維膜32和滲透物立管管道22的中空內(nèi)部流體連通的一個(gè)室（即，滲透物室）。
[0161]下通氣管64可以包括被配置成將氣體流36引導(dǎo)至每個(gè)氣化裝置34的多個(gè)孔68。例 如，如在圖19中所示，下通氣管64可以具有至少一個(gè)與例如每個(gè)氣化裝置34的中心大體上 對(duì)齊的孔68?？?8可以位于沿著下通氣管64的外周的多個(gè)位置。在一些實(shí)施方案中，孔68 可以位于下通氣管64的底部或頂部。根據(jù)示例性實(shí)施方案，如在圖19中所示，孔68可以位于 下通氣管64的頂部和底部之間的中間位置（即，從底部90度偏置）。與位于下通氣管64的底 部上的孔相比，將孔定位為從底部90度偏置可以降低堵塞的可能性。此外，90度偏置維持了 沿著下通氣管64的基本上一致的壓降。
[0162] 可以?xún)?yōu)化下通氣管64的橫截面積和孔68的橫截面積以使相等且足夠量的氣體流 36可以從每個(gè)孔68中排出同時(shí)將從沖洗腿66排出的氣體流36的量最小化。如對(duì)于本領(lǐng)域技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)將會(huì)是已知的是，孔的尺寸取決于體積空氣流和孔的量。此外，可以改變下通氣 管64橫截面積和孔尺寸以控制速度和壓降。在一些實(shí)施方案中，孔68可以為約5mm、6mm、 7mm、8mm、9mm、10mm、或更大。
[0163] 如在圖20中所示，下通氣管64可以被配置成從排12(未示出）的通氣足部62延伸至 滲透物足部70。下通氣管64可以被配置成滑動(dòng)且鎖定就位。例如，如在圖20中所示，下通氣 管64的一端可以被配置成插入至通氣足部62中并且可以用例如0型環(huán)密封。如在圖21中所 示，下通氣管64的另一端可以包括鍵狀突起72。鍵狀突起72可以被配置成通過(guò)滲透物足部 70中的鍵狀狹縫74，并且一旦通過(guò)，即可以旋轉(zhuǎn)下通氣管64，從而鍵狀突起72不再與鍵狀狹 縫74對(duì)齊并且因此靠在滲透物足部70的內(nèi)表面上。可以通過(guò)將下通氣管64反向旋轉(zhuǎn)來(lái)從排 12中移除下通氣管64,以使鍵狀突起72與鍵狀狹縫74對(duì)齊并且從而可以將下通氣管64從滲 透物足部70縮回。
[0164] 在本文中所公開(kāi)的氣化裝置(例如，34B、34C、和34D)中的任何一種均可以改進(jìn)用 于與膜排12的下通氣管64構(gòu)造一起使用。例如，圖19中所示的排12與110度偏置氣化裝置 34D-起使用下通氣管64。圖22A、22B、和22C示出了氣化裝置34D的示例性實(shí)施方案，其已經(jīng) 改進(jìn)以使其可以與下通氣管64構(gòu)造一起使用。如在圖22A-22C中所示，對(duì)氣化裝置34D的改 進(jìn)可以包括將外套筒102進(jìn)一步延伸至桶124下方，并且外套筒102可以包括被配置成允許 下通氣管64通過(guò)的在下部中的相應(yīng)開(kāi)口。如在圖22A-22C中所示，另一種改型可以是取消供 給室108和節(jié)流閥110。可以對(duì)氣化裝置34D和34C做出相似的改型以使用下通氣管64。
[0165] 根據(jù)示例性實(shí)施方案，可以將氣化裝置34配置成與束體20可釋放地連接。圖12-13 中示出了一個(gè)實(shí)例，其中氣化裝置34B可以具有橫向突起，當(dāng)突起和狹槽對(duì)齊并且使氣化裝 置34B旋轉(zhuǎn)時(shí)可以與束體20上的狹槽互鎖(例如，參見(jiàn)圖23A)。在另一個(gè)實(shí)例中，如在圖23B 中所示，束體20可以具有可以被配置成當(dāng)旋轉(zhuǎn)時(shí)與氣化裝置34 (例如，34B、34C、34D)上的相 應(yīng)狹槽互鎖的徑向向外延伸的突起。根據(jù)示例性實(shí)施方案，如在圖23C中所示，束體20可以 具有兩個(gè)從束體20的底部延伸的偶聯(lián)部件76。氣化裝置34可以具有相應(yīng)的偶聯(lián)部件以與偶 聯(lián)部件76互鎖。例如，如在圖24A-24C中所示，氣化裝置34B、34C、和34D可以具有從氣化裝置 34的頂部延伸的相應(yīng)的偶聯(lián)部件78,其可以被配置成插入在束體20的偶聯(lián)部件76之間，并 且之后如在圖24B中所示，氣化裝置的旋轉(zhuǎn)90度將會(huì)使偶聯(lián)部件76和偶聯(lián)部件78互鎖。氣化 裝置34B、34C、34D或束體20可以被配置成收容0型環(huán)以將偶聯(lián)部件76和偶聯(lián)部件78的連接 流體密封，從而將氣化裝置的管104與相應(yīng)的束體20的管104流體連接。
[0166] 在一些實(shí)施方案中，束體20和氣化裝置34可以被配置成一個(gè)整體部件。例如，如在 圖25中所示，氣化裝置34可以被配置成束體20的下部延長(zhǎng)部分。在一些實(shí)施方案中，氣化裝 置34B、34C、和34D可以被配置成使得桶124可以是從外套筒102中可移除的。例如，如在圖 26A-26C中所示，可以通過(guò)外套筒102的下端112將桶124插入，并且桶124可以具有可以鎖合 (snapped)至外套筒102的壁中的開(kāi)口 136中的突出物134。通過(guò)將突出物134經(jīng)由開(kāi)口 136壓 下并且在桶124上拉下，可以將桶124移除。如果需要清潔、維修、或檢查，移除或更換桶124 的能力可以增加可服務(wù)性。此外，更換桶124的能力可以允許桶124構(gòu)造或尺寸的更換。例 如，可以通過(guò)用在管102周?chē)?80度延伸的桶124代替桶124,將110度偏置氣化裝置34D轉(zhuǎn)換 為180度偏置氣化裝置34C。在一些實(shí)施方案中，可以使用小于或大于100度延伸的桶124作 為更換。在一些實(shí)施方案中，除了替換桶124具有不同的偏置度之外，替換桶124可以具有其 他可以變化的尺寸特征。例如，替換桶124可以具有在桶124的頂部128周?chē)由斓妮^高或較 低的側(cè)壁132。
[0167] 氣化裝置尺寸優(yōu)化
[0168] 可以以許多方式改變?cè)诒疚闹兴枋龅臍饣b置34(例如，34B、34C、和34D)的大 小和尺寸以?xún)?yōu)化性能。例如，對(duì)于外套筒102、管104、桶106來(lái)說(shuō)，可以改變高度、直徑、或長(zhǎng) 度，從而調(diào)節(jié)主室114和室130的體積。外套筒102的整體高度和直徑可以確定最大工作體 積?？梢曰谠跉怏w流36的給定的體積流量下優(yōu)選的脈沖頻數(shù)選擇工作體積。
[0169] 為了確定氣化裝置34的最佳工作體積和相應(yīng)尺寸，在2至10m3/小時(shí)/排之間的空 氣流量下測(cè)試和操作三個(gè)不同大小的同心氣化裝置34B。如在以下表1中指出的和在圖27中 所示的，僅改變?nèi)齻€(gè)氣化裝置34B之間的三種尺寸。
[0172] 用目測(cè)并且通過(guò)對(duì)在給定的流量下的脈沖數(shù)量/分鐘進(jìn)行計(jì)時(shí)來(lái)測(cè)量所測(cè)試的每 個(gè)氣化裝置34B的性能。目標(biāo)是確定在所施加的空氣流量下始終使用氣化裝置的全部滯留 (ho ld-up)體積的最佳構(gòu)造。在給定的流量下的脈沖數(shù)量/分鐘表示氣化裝置是否有效地起 爆(firing)。與不適當(dāng)?shù)仄鹱饔玫臍饣b置相比，適當(dāng)?shù)仄鹱饔玫臍饣b置將會(huì)脈沖更少 次數(shù)/分鐘。這是因?yàn)槎搪坊虿煌耆檎婵盏臍饣b置將會(huì)傾向于更迅速起爆。全部的空氣 使用是相同的，但是氣泡大小將會(huì)隨著更高的頻率而減小。最終，將會(huì)損害通過(guò)填充束室橫 截面的氣泡形成的栗送效率。以下表2提供了試驗(yàn)的結(jié)果。根據(jù)結(jié)果，顯然中等大小的桶允 許氣化裝置更有效地起作用，意味著利用每個(gè)脈沖循環(huán)始終對(duì)氣化裝置34B內(nèi)的氣體流36 的更多滯留體積抽真空。
[0173] 表2

[0176] 完成類(lèi)似的測(cè)試以針對(duì)180度偏置氣化裝置34C和100度偏置氣化裝置34D測(cè)試同 心氣化裝置34B的脈沖速率。在以下表3中示出了三個(gè)氣化裝置的測(cè)試的結(jié)果。
[0177] 表3
[0179] 如由表的結(jié)果指出的，全部三個(gè)氣化裝置均勻地脈沖多至50cfh，其等于11.3Nm3/ 小時(shí)/排(8個(gè)束的排）。因此，全部三個(gè)氣化裝置34B、34C、和34D都可以被配置并且確定尺 寸，以處理在模塊10的普通運(yùn)行期間使用的空氣流容量。作為在運(yùn)行中的氣化裝置34的進(jìn) 一步的測(cè)試和觀察的結(jié)果，確定的是，當(dāng)桶124的側(cè)壁132高度與氣化裝置34的整體高度是 某些比率時(shí)，可以獲得氣化裝置34的脈沖效率的進(jìn)一步提高。例如，如在圖28中指出的，當(dāng) 高度H1為高度H2的約39 %時(shí)，可以獲得提高的脈沖效率。在一些實(shí)施方案中，這個(gè)百分比可 以為，例如，約39%至約40%、約38%至約41%、或約37%至約42%。根據(jù)示例性實(shí)施方案， 高度H1可以為約2.34英寸并且高度H2可以為約6.00英寸?？梢栽诎ú煌笮〉臍饣b置 34B、34C、和34D的多個(gè)氣化裝置中使用這個(gè)高度比率。
[0180] 還對(duì)脈沖通氣氣化裝置進(jìn)行了測(cè)試以確定空氣流量操作的上限和下限以及在那 些空氣流量下的相應(yīng)的脈沖速率。測(cè)試顯示，如在圖28中所示，對(duì)于氣化裝置34來(lái)說(shuō)，空氣 流量的上限（例如，最大值）為約13.1Nm3/小時(shí)/排(在8束的排的情況下）或1.6375Nm3/小 時(shí)/氣化裝置。1.6375Nm3/小時(shí)/氣化裝置的空氣流量產(chǎn)生約70次脈沖/分鐘。確定的是，在 約1.6375Nm3/小時(shí)/氣化裝置的空氣流量下，氣化裝置不再發(fā)出脈沖，而是相反地，開(kāi)始像 分散或間歇通氣氣化裝置一樣起作用。通氣流量上限將會(huì)是氣化裝置的尺寸和構(gòu)造的函 數(shù)。因此，根據(jù)尺寸和構(gòu)造，上限可以高于或低于13. lNm3/小時(shí)/排(在8束的排的情況下)或 1.6375Nm3/小時(shí)/氣化裝置。
[0181] 測(cè)試還顯示，如在圖28中所示，對(duì)于氣化裝置34來(lái)說(shuō)，空氣流量可以降低至lNm3/ 小時(shí)/排(在8束的排的情況下)或0.125Nm3/小時(shí)/氣化裝置。0.125Nm3/小時(shí)/氣化裝置的空 氣流量產(chǎn)生約2-3次脈沖/分鐘。脈沖通氣氣化裝置34也可以在低于0.125Nm3/小時(shí)/氣化裝 置的空氣流量下運(yùn)行。在降低的空氣流量下，對(duì)液體42的再循環(huán)速率和膜的沾污速率的考 慮是必須考慮的。
[0182] 氣化裝置碎肩移除
[0183] 除了脈沖效率之外，在設(shè)計(jì)和選擇用于與模塊10的膜排12-起使用的氣化裝置中 還考慮了氣化裝置的處理碎肩的能力。可以將碎肩處理定義為氣化裝置在不妨礙來(lái)自氣化 裝置的脈沖速率的情況下使碎肩通過(guò)的能力。
[0184] 對(duì)同心氣化裝置34B、180度偏置氣化裝置34C、和100度偏置氣化裝置34D進(jìn)行碎肩 處理測(cè)試。測(cè)試包括將不同材料和不同大小的碎肩放置在每個(gè)氣化裝置的內(nèi)部。之后安裝 每個(gè)氣化裝置并且以5m 3/小時(shí)/排供應(yīng)氣體流36。在氣化裝置運(yùn)行（即，脈沖）的同時(shí)觀察碎 肩的行為。在以下表4中示出了測(cè)試的結(jié)果。"X"表示目標(biāo)不能通過(guò)相應(yīng)的氣化裝置。"0"表 示目標(biāo)已經(jīng)通過(guò)了相應(yīng)的氣化裝置。
[0188] 如由測(cè)試的結(jié)果指出的，100度偏置氣化裝置34D能夠使大多數(shù)類(lèi)型和大小的碎肩 通過(guò)。觀察到，在釋放氣泡56之后水返回至桶124的湍流水平明顯高于其他氣化裝置。這種 增加的湍流有助于攪動(dòng)已經(jīng)沉淀在桶124的底部上的物體，從而增加物體借助隨后的脈沖 通過(guò)空氣管的機(jī)會(huì)。應(yīng)該指出的是，具有偏置壁角度的偏置氣化裝置有助于湍流效果。
[0189] 使用2英寸的樹(shù)葉和全尺寸樹(shù)葉（~4英寸X 4英寸楓樹(shù)葉)進(jìn)行額外的碎肩處理測(cè) 試，因?yàn)闃?shù)葉經(jīng)常引起氣化裝置堵塞。將樹(shù)葉置于澄清水槽中的氣化裝置中并且以4.3Nm 3/ 小時(shí)的空氣流量供應(yīng)氣體流36。結(jié)果在表5中顯示。
[0190] 表5
[0192] 如由表5的結(jié)果指出的，100度偏置氣化裝置34D比其他氣化裝置表現(xiàn)得更好。同心 氣化裝置也不能使樹(shù)葉通過(guò)。180度偏置氣化裝置34C能夠使2英寸樹(shù)葉在少于兩分鐘內(nèi)通 過(guò)，但是全尺寸樹(shù)葉花費(fèi)16小時(shí)。100度偏置氣化裝置34D能夠使2英寸樹(shù)葉在少于兩分鐘內(nèi) 通過(guò)，并且使全尺寸樹(shù)葉在三十五分鐘內(nèi)通過(guò)。
[0193] 基于脈沖效率和碎肩處理測(cè)試，可以在膜排12和模塊10的示例性實(shí)施方案中使用 100度偏置氣化裝置34D。
[0194] 氣化裝置栗送效率
[0195] 除了脈沖效率和碎肩移除之外，在設(shè)計(jì)和選擇用于與模塊10的膜排12-起使用的 氣化裝置中考慮了氣化裝置使液體42循環(huán)通過(guò)每個(gè)單獨(dú)的束封裝組件40的能力（即，栗送 效率）?？梢詫⒗跛托识x為由氣化裝置獲得的液體速度/單位空氣流。為了評(píng)價(jià)間歇?dú)?化裝置34A相對(duì)于脈沖氣化裝置34B、C、D的栗送效率，在間歇?dú)饣b置和脈沖氣化裝置上完 成比較測(cè)試。
[0196] 為了測(cè)試，將束封裝件浸入水中并且將每個(gè)通氣類(lèi)型的氣化裝置連接至束封裝件 的底座，首先連接一個(gè)，之后連接其他的。將設(shè)計(jì)用于測(cè)量浸沒(méi)速度特征的速度表安裝在束 封裝件的出口處。之后將空氣供應(yīng)與每個(gè)氣化裝置連接并且使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)(rotameter) 測(cè)量在各測(cè)試期間供應(yīng)至氣化裝置的空氣流量。
[0197] 對(duì)于測(cè)試的第一階段，設(shè)定四個(gè)目標(biāo)液體速度（即，0.8ft/s、l.lft/s、1.4ft/ SJP 1.6ft/s)并且之后對(duì)于氣化裝置中的每一個(gè)增加空氣流量直到獲得目標(biāo)流量中的每一個(gè)。 以下表6示出了測(cè)試的第一階段的結(jié)果。如由表6中的結(jié)果指出的，脈沖通氣氣化裝置需要 間歇通氣氣化裝置獲得相同目標(biāo)液體速度所需的空氣流量的約75-80%。
[0198] 表6
[0199]
[0200] 對(duì)于測(cè)試的第二階段，設(shè)定五個(gè)目標(biāo)Δ液體高度（g卩，3.125英寸、4.5英寸、5.8125 英寸、6.25英寸、6.625英寸)并且之后對(duì)于氣化裝置中的每一個(gè)增加空氣流量直到獲得目 標(biāo)A液體高度中的每一個(gè)。以下表7示出了測(cè)試的第二階段的結(jié)果。如由表7中的結(jié)果指出 的，脈沖通氣氣化裝置需要間歇通氣氣化裝置獲得相同目標(biāo)液體高度所需的空氣流量的 約47 %至88 %之間。
[0201] 表7
[0202]
[0203]栗送效率測(cè)試說(shuō)明，脈沖通氣氣化裝置可以在降低的空氣流量下運(yùn)行并且仍然獲 得與間歇通氣氣化裝置相同的栗送效率。在降低的空氣流量下運(yùn)行的能力可以允許在設(shè)備 和安裝二者中的初期資本投入以及操作成本方面的成本節(jié)約。
[0204]通氣和封裝組件相互作用
[0205]如在本文中參照?qǐng)D1-3所描述的，模塊10可以包括一個(gè)或多個(gè)可以是排封裝組件 38的一部分的具有一個(gè)或多個(gè)束封裝組件40的膜排12。束封裝組件40可以被配置成為纖維 束18提供支撐。此外，包圍單個(gè)纖維束18的束封裝組件40可以被配置成維持通過(guò)相應(yīng)氣化 裝置34經(jīng)由束體20釋放至相應(yīng)纖維束18的氣泡（例如，一個(gè)或多個(gè)小氣泡58和/或大氣泡 56)。例如，如在圖29中所示，利用間歇通氣，可以將通過(guò)氣化裝置(例如，34A)釋放的小氣泡 58在它們沿著相應(yīng)的纖維束18流動(dòng)時(shí)約束在相應(yīng)的束封裝件40內(nèi)，直到它們到達(dá)液體42的 表面。將小氣泡58約束在單個(gè)束封裝組件40內(nèi)可以提供為每個(gè)纖維束18更高效和均勻的通 氣，因?yàn)闅馀菘梢詫?zhuān)用于特定的纖維束。然而，可能的是，仍然可能存在小氣泡58的溝道 (channe 1 ing)。例如，膜束的一部分的沾污或束封裝件的一部分內(nèi)的齡泥累積可能會(huì)導(dǎo)致 小氣泡沿著限定的通道(例如，最小阻力的路徑)上升而不是在橫跨束封裝件的整個(gè)橫截面 積均勻地向上分散和流動(dòng)。溝道的額外討論以及用于浸入式膜過(guò)濾器的其他參數(shù)可以在 Yoon，Seong-Hoon .Membrane Bioreactor Process principles and Applications(膜生 物反應(yīng)器方法：原理和應(yīng)用）.Hoboken: CRC，2015中找到.（參見(jiàn)例如，133-134頁(yè)，136-138 頁(yè))。
[0206]如在圖30中所示，對(duì)于脈沖通氣（即，大氣泡56)來(lái)說(shuō)，束封裝件40可以被配置成將 大氣泡56在它們沿著纖維束18向上流動(dòng)時(shí)約束在束封裝件40內(nèi)。由脈沖通氣經(jīng)由脈沖通氣 氣化裝置(例如，34B、34C、或34D)產(chǎn)生的大氣泡56可以是足夠大的以利用如在圖30中所示 的單個(gè)氣泡56基本上填充單個(gè)束封裝件40的整個(gè)橫截面。在一些實(shí)施方案中，利用這種構(gòu) 造，氣泡56可以被配置成與纖維束18在束封裝件內(nèi)沿著纖維束18的整個(gè)長(zhǎng)度接觸。束封裝 件40內(nèi)的氣泡56的約束可以提供更有效的在每個(gè)氣泡56上方的液體的推送和每個(gè)氣泡56 下方的液體的向上引導(dǎo)。這種類(lèi)型的兩相流可以被稱(chēng)為段塞流(slug flow)。如在圖6中所 示，由束封裝組件內(nèi)的每個(gè)氣泡56的釋放和上升引起的液體的引導(dǎo)可以使得液體42通過(guò)籠 間隙G引入，從而將新鮮液體42引入至束封裝組件中。
[0207]當(dāng)它們?cè)诶w維束18和束封裝件40內(nèi)上升時(shí)，氣泡56可以形成"子彈形"。例如，每個(gè) 氣泡在其上升并形成"子彈形"時(shí)基本上填充相應(yīng)的束封裝件40的橫截面積，沖刷膜的表面 (未在圖中示出)并且推動(dòng)氣泡56上方的液體。
[0208] 束封裝組件的橫截面積和基本上填充該橫截面積的氣泡可以為，例如，8英寸2至 約16英寸2、約10英寸 2至約14英寸2、約11英寸2至約13英寸2、約12英寸 2至約12.5英寸2、或約 12英寸2至約12.25英寸2、或約12.11英寸 2。
[0209] 如在本文中所使用的例如用于描述"基本上"填充橫截面積的氣泡的術(shù)語(yǔ)"基本 上"，意指如由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員確定的具體值的可接受的誤差范圍。例如，"基本上"可 以意指大于99%、98%、97%、96%、95%、90%、85%、80%、或75%。在一個(gè)實(shí)例中，基本上 填充橫截面積的氣泡可以等同于填充束封裝件的橫截面積的大于99%的氣泡。預(yù)期的是， 氣泡56可以基本上填充束封裝件的橫截面積，但是可能會(huì)存在一些接縫(例如，沿著束封裝 件的拐角），在那里可能會(huì)存在由氣泡引起的液體泄漏，從而限制了氣泡填充整個(gè)橫截面 積。
[0210] 這種脈沖通氣形式，其中可以將氣泡56引入至纖維束18的中心并且保持在纖維束 18和束封裝件40內(nèi)，能夠產(chǎn)生出乎意料的協(xié)同益處。這些協(xié)同益處可以包括，例如，與通過(guò) 未填充封裝件的小連續(xù)氣泡或者利用不受封裝件約束的大氣泡的脈沖通氣獲得的相比的 較高的液體栗送速率（即，通過(guò)束封裝件的供給再循環(huán)）。另一個(gè)協(xié)同益處可以是，例如，中 空纖維膜32的增強(qiáng)的沖刷。當(dāng)氣泡56基本上填充單個(gè)束封裝件40的整個(gè)橫截面時(shí)，可以沖 刷纖維束18的全部中空纖維膜32,從而從表面移除更多碎肩。這可以消除中空纖維膜束18 內(nèi)的溝道，所述溝道可能會(huì)導(dǎo)致堵塞并且降低過(guò)濾性能。
[0211] 如在本文中所描述的，氣化裝置的多個(gè)實(shí)施方案可以用于產(chǎn)生脈沖通氣。氣化裝 置34B、34C、和34D僅是三個(gè)示例性實(shí)施方案。與束封裝組件40組合的如在本文中所描述的 脈沖通氣氣化裝置34B、34C、和34D可以使得全部通氣空氣流能夠大大降低，同時(shí)仍然產(chǎn)生 大氣泡56和有效清潔膜的表面并且維持過(guò)濾性能的段塞流。大氣泡56和段塞流還提供足夠 的液體循環(huán)，其以較低的操作成本提供提高的膜性能。
[0212]大氣泡/無(wú)籠
[0213]盡管如在圖1中所示的模塊10包括排封裝件組合件38,在一些實(shí)施方案中，可以在 沒(méi)有包圍每個(gè)纖維束18的單獨(dú)的束封裝組件40的情況下配置模塊10。例如，在一些實(shí)施方 案中，纖維束18可以被沿著束的高度隔開(kāi)的間斷籠部分地包圍。例如，如在圖31和32中所 示，一個(gè)或多個(gè)籠170可以沿著膜排12的高度隔開(kāi)并且可以被配置成包圍每個(gè)纖維束18從 而支撐中空纖維膜32。如在圖31中所示，間斷籠170可以與產(chǎn)生大氣泡56和/或小氣泡58的 脈沖通氣和/或間歇通氣組合。
[0214]在一些實(shí)施方案中，排封裝組件38可以被配置成包圍纖維束18的整個(gè)膜排12或者 封裝件可以被配置成包圍整個(gè)模塊10。在一些實(shí)施方案中，可以根本不使用封裝件并且可 以通過(guò)備選方案結(jié)構(gòu)來(lái)支撐中空纖維膜32。例如，在一些實(shí)施方案中，如在圖33中所示，中 空纖維膜32的上端可以與另一個(gè)集管172連接。集管172可以被配置成保持中空纖維膜32的 垂直取向。在一些實(shí)施方案中，中空纖維膜32的上端可以連接至漂浮裝置，其被配置成在液 體的表面漂浮并且將中空纖維膜32保持在基本上垂直的取向上。在其它實(shí)施方案中，可以 用結(jié)合至結(jié)構(gòu)(例如液體槽支撐物）中的懸浮系統(tǒng)支撐中空纖維膜32的上端。
[0215]在不使用束封裝件或籠的實(shí)施方案中，可以確定由脈沖通氣氣化裝置釋放的氣泡 56的尺寸，以使氣泡的橫截面積對(duì)應(yīng)于(例如，等于)纖維束的橫截面積，以使氣泡在其上升 時(shí)包住整個(gè)中空纖維膜32。纖維束的橫截面積和基本上填充纖維束的橫截面積的氣泡可以 為，例如，8英寸 2至約16英寸2、約10英寸2至約14英寸2、約11英寸 2至約13英寸2、約12英寸2至 約12.5英寸2、或約12英寸 2至約12.25英寸2、或約12.11英寸2。
[0216] 封裝組件
[0217]模塊10可以使用多種不同的結(jié)構(gòu)并且針對(duì)束封裝件40和排封裝組件38設(shè)計(jì)。在本 文中更詳細(xì)地描述了束封裝組件40和排封裝組件38的多個(gè)不同實(shí)施方案。單個(gè)束封裝件40 可以是多形狀的，例如，大體上正方形的、矩形的、多邊形的、圓形的、半圓形的、對(duì)稱(chēng)的、非 對(duì)稱(chēng)的等。束封裝件40可以具有圓形或光滑的內(nèi)角區(qū)域?？梢源_定單個(gè)束封裝件40的尺寸 和形狀以容納將會(huì)沿著其長(zhǎng)度的至少一部分延伸的纖維束。
[0218] 在圖3和4中所示的示例性實(shí)施方案中，提供了多個(gè)成形的束封裝組件40?？梢源_ 定示例性的束封裝組件40的尺寸和形狀以容納沿著束封裝件40的縱向軸延伸的中空纖維 膜32的纖維束18。
[0219] 圖34-39中所示的排封裝組件38的示例性實(shí)施方案可以包括在排封裝組件38的下 端的第一端帽31和在排封裝組件38的上端的第二端帽33。束封裝組件40可以以相鄰、并排 方式與第一端帽31連接。例如，束封裝組件40的下端和第一端帽31可以被配置成使得束封 裝組件40的下端滑動(dòng)至第一端帽31中的溝槽或凹槽中。一旦所有相鄰的束封裝組件40已經(jīng) 相對(duì)于第一端帽31放置，就可以將第二端帽33放置在束封裝組件40的上端以上，以確保它 們就位，例如，如在圖34中所示。如在圖34中所示，排封裝組件38可以被配置成在第一端帽 31和第二端帽33的相對(duì)的末端例如經(jīng)由夾具與滲透物立管管道22和通氣立管管道24(未示 出)連接，從而將排封裝組件38固定在一起。
[0220]圖34-39中所示的束封裝組件40的示例性實(shí)施方案可以包括在束封裝件40的第一 末端142和第二末端144之間延伸的伸長(zhǎng)的壁146。伸長(zhǎng)的壁146包括相對(duì)側(cè)邊緣148。示例 性束封裝件40還包括可拆裝倉(cāng)門(mén)150,其在束封裝件40的第一和第二末端142和144之間延 伸，并且連接至伸長(zhǎng)的壁146的相對(duì)側(cè)邊緣148,從而形成具有配置為提供在束封裝件40的 第一和第二末端142和144之間的流動(dòng)連通的內(nèi)部的中空封裝件145。根據(jù)一些實(shí)施方案，排 封裝組件38和相應(yīng)的束封裝組件40被配置成使得防止從多個(gè)束封裝組件40中的第一個(gè)的 第一末端142流動(dòng)來(lái)的流體在沒(méi)有首先從第一個(gè)束封裝件40的第二末端144流出的情況下 從第一個(gè)束封裝件40的內(nèi)部流動(dòng)至第二個(gè)束封裝件40的內(nèi)部。
[0221] 如圖34-39中所示，示例性的可拆裝倉(cāng)門(mén)150包括相反倉(cāng)門(mén)邊緣154。根據(jù)一些實(shí)施 方案，相反倉(cāng)門(mén)邊緣154和伸長(zhǎng)的壁146的相對(duì)側(cè)邊緣148被配置成使得可拆裝倉(cāng)門(mén)150連接 至伸長(zhǎng)的壁146并且經(jīng)由將可拆裝倉(cāng)門(mén)150在基本上平行于束封裝件40的縱向軸X的方向上 相對(duì)于伸長(zhǎng)的壁146滑動(dòng)而從伸長(zhǎng)的壁146分離。例如，在圖34-39中所示的示例性實(shí)施方案 中，相反倉(cāng)門(mén)邊緣154和伸長(zhǎng)的壁146的相對(duì)側(cè)邊緣148配置為當(dāng)相互接合時(shí)彼此重疊和/或 互鎖。
[0222] 例如，如圖36-39中所示，示例性伸長(zhǎng)的壁146的相對(duì)側(cè)邊緣148各自包括鉤形軌道 (或其他接合構(gòu)造），其形成相反倉(cāng)門(mén)邊緣154可以滑入其中的伸長(zhǎng)的鉤形空間，用于在可拆 裝倉(cāng)門(mén)150和伸長(zhǎng)的壁146之間的互鎖接合和連接。側(cè)邊緣148和倉(cāng)門(mén)邊緣154的其他互鎖構(gòu) 造是預(yù)期的，如，例如彈簧鎖和/或鉸鏈鎖。例如，側(cè)邊緣148中的一個(gè)可以配置為經(jīng)由快速 鎖合連接器(snap-together coup 1 ing)連接至倉(cāng)門(mén)邊緣154中的一個(gè)，同時(shí)側(cè)邊緣148中的 另一個(gè)鉸鏈連接至另一個(gè)倉(cāng)門(mén)邊緣154。這樣的實(shí)施方案可以配置為使得可拆裝倉(cāng)門(mén)150仍 然可以相對(duì)于伸長(zhǎng)的壁146和/或束封裝件40滑動(dòng)。在圖36-39中所示的示例性實(shí)施方案中， 互鎖接合區(qū)域位于相對(duì)于伸長(zhǎng)的壁146的側(cè)邊緣148的外側(cè)，這可以起到使在模塊10的使用 期間與中空纖維膜32的干擾最小化的作用。然而，預(yù)期的是，可以不同于所示地安置和/或 構(gòu)造側(cè)邊緣148和倉(cāng)門(mén)邊緣154。
[0223] 根據(jù)一些實(shí)施方案，突出物156可以與第二端帽33的外表面(例如，在與可拆裝倉(cāng) 門(mén)150相鄰的一側(cè))結(jié)合或連接。突出物156被配置成防止可拆裝倉(cāng)門(mén)150與伸長(zhǎng)的壁146分 離，除非鄰接第二端帽33的可拆裝倉(cāng)門(mén)150的末端與第二端帽33的外表面偏離，例如，在可 拆裝倉(cāng)門(mén)150已經(jīng)滑入接近束封裝件40的位置之后，經(jīng)由工具如螺絲刀使其偏離。根據(jù)一些 實(shí)施方案，突出物156可以包括狹槽157(例如用于接收螺絲刀的刀片或其他工具），以便于 將可拆裝倉(cāng)門(mén)150抬升至突出物156之上。根據(jù)一些實(shí)施方案，第一端帽31可以包括倉(cāng)門(mén)阱 158,其配置為接收與束封裝件40的第一末端142結(jié)合的可拆裝倉(cāng)門(mén)150的末端。倉(cāng)門(mén)講158 可以采取溝形凸緣的形式，沿著接收可拆裝倉(cāng)門(mén)150的末端的第一端帽31的外側(cè)延伸。在這 樣的實(shí)施方案中，可拆裝倉(cāng)門(mén)150通過(guò)伸長(zhǎng)的壁146的相對(duì)側(cè)邊緣148保留在伸長(zhǎng)的壁146 上，并且在突出物156和倉(cāng)門(mén)阱158之間。
[0224] 示例性的束封裝件40具有與縱向軸X垂直的橫截面(參見(jiàn)，例如，圖34)。束封裝件 40的橫截面可以是多邊形的、矩形的、正方形的（參見(jiàn)，例如，圖36)、圓形的、橢圓形的、或它 們的任何組合。根據(jù)一些實(shí)施方案，如在圖36中所示，束封裝件40的橫截面包括圓形的內(nèi)部 表面160。根據(jù)一些實(shí)施方案，伸長(zhǎng)的壁146的內(nèi)側(cè)162沒(méi)有相對(duì)于束封裝件40的縱向軸X在 橫向上的接縫。這可以減少或防止中空纖維膜32的損壞。根據(jù)一些實(shí)施方案，伸長(zhǎng)的壁146 具有與縱向軸X垂直的橫截面，并且伸長(zhǎng)的壁146的該橫截面是相對(duì)于束封裝件40的內(nèi)部的 凹面、通道形、U形、和C形中的至少一種。根據(jù)一些實(shí)施方案，伸長(zhǎng)的壁146是作為單件形成 的。根據(jù)一些實(shí)施方案，可拆裝倉(cāng)門(mén)150是作為單件形成的。例如，伸長(zhǎng)的壁146和/或可拆裝 倉(cāng)門(mén)150可以經(jīng)由擠出或乳制成形、或任何其他類(lèi)似過(guò)程如真空熱成形而形成。伸長(zhǎng)的壁 146和/或可拆裝倉(cāng)門(mén)150可以由鋁、聚合物、碳纖維、它們的組合和/或具有類(lèi)似特性的其他 材料形成。
[0225]如在圖34中所示，封裝組件38可以包括多個(gè)(例如，九個(gè))束封裝組件40。在一些實(shí) 施方案中，封裝組件38可以包括多于或少于九個(gè)(例如，5個(gè)、6個(gè)、7個(gè)、8個(gè)、10個(gè)、11個(gè)、12 個(gè))束封裝組件。如示出的，可從排封裝組件38的公用側(cè)處理各個(gè)束封裝組件40的可拆裝倉(cāng) 門(mén)150。這可以有利于維護(hù)的容易性。根據(jù)一些實(shí)施方案，每個(gè)束封裝件40是與給定的排封 裝組件38的其他束封裝組件40獨(dú)立的。例如，給定的束封裝件40的伸長(zhǎng)的壁146和可拆裝倉(cāng) 門(mén)150可以在不影響排封裝組件38的任何其他束封裝組件40的情況下從排封裝組件38移 除。
[0226]根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施方案，排封裝組件38可以不包括第一和第二端帽31和33中 的一個(gè)或多個(gè)。例如，如在圖40-44中所示，以相鄰、并排方式，經(jīng)由連接機(jī)構(gòu)或方法，如，例 如，緊固件、粘合劑、接合、和/或焊接、或本領(lǐng)域中已知的任何其他連接機(jī)構(gòu)或方法，可以將 排封裝組件38連接在一起。在一些這樣的實(shí)施方案中，如在本文中更詳細(xì)地解釋的，滲透物 立管管道22和通氣立管管道24可以直接連接至排封裝組件38的相反末端，例如，經(jīng)由與最 外束封裝件40連接的立管連接組件131，從而將排封裝組件38固定在一起。
[0227] 例如，相鄰束封裝組件40的伸長(zhǎng)的壁146的側(cè)面可以如所示的彼此連接。根據(jù)一些 實(shí)施方案，例如，如在圖34和35中所示，束封裝組件40可以包括與設(shè)計(jì)為與端帽連接的封裝 組件的伸長(zhǎng)的壁和可拆裝倉(cāng)門(mén)相似或基本上相同的相應(yīng)的伸長(zhǎng)的壁146和/或可拆裝倉(cāng)門(mén) 150。對(duì)于使用端帽的實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，可拆裝倉(cāng)門(mén)150可以包括在其縱向末端中的一個(gè)或多 個(gè)處的孔，所述孔被配置成接收緊固件(例如，針狀緊固件），所述緊固件被配置成固定可拆 裝倉(cāng)門(mén)150相對(duì)于相應(yīng)的伸長(zhǎng)的壁146的縱向位置。其他固定可拆裝倉(cāng)門(mén)150相對(duì)于相應(yīng)的 伸長(zhǎng)的壁146的縱向位置的方式是預(yù)期的。
[0228] 如在圖40-44中所示，示例性立管連接組件131包括:被配置成與排封裝組件38的 最外束封裝組件40的伸長(zhǎng)的壁146連接的底座構(gòu)件153,以及被配置成在立管管道22和24之 一周?chē)由斓奶坠軜?gòu)件155。在所示的示例性實(shí)施方案中，底座構(gòu)件153包括:被配置成鄰接 伸長(zhǎng)的壁146的基本上平面的接合表面159,以及被配置成接收立管管道22或24的外表面的 半圓柱形凹槽161。示例性的底座構(gòu)件153的接合表面159可以包括多個(gè)被配置成與束封裝 件40的伸長(zhǎng)的壁146中的相應(yīng)的孔165匹配的定位器163。定位器163可以用于將底座構(gòu)件 153相對(duì)于束封裝件40更牢固地連接和定位。經(jīng)由已知的連接機(jī)構(gòu)，如，例如，緊固件、粘合 劑、接合、和/或焊接、或本領(lǐng)域中已知的任何其他連接機(jī)構(gòu)，可以將底座構(gòu)件153與伸長(zhǎng)的 壁146連接。
[0229] 示例性的底座構(gòu)件153還包括在凹槽161的對(duì)側(cè)的一對(duì)通道167,其被配置成接收 用于套管構(gòu)件155的相對(duì)末端169,以將套管構(gòu)件155和底座構(gòu)件153經(jīng)由例如相對(duì)于彼此 的縱向滑動(dòng)作用而彼此連接。此外，根據(jù)一些實(shí)施方案，套管構(gòu)件155的末端169可以包括防 止或降低在底座構(gòu)件153和套管構(gòu)件155組裝之后作為例如振動(dòng)的結(jié)果的套管構(gòu)件155相對(duì) 于底座構(gòu)件153的非有意滑動(dòng)的可能性的部件。
[0230] 不包括端帽中的一個(gè)或多個(gè)的實(shí)施方案可能會(huì)具有可能的優(yōu)勢(shì)。例如，對(duì)于包括 與集管結(jié)合的端帽的一些實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，可能需要在組裝期間將束的纖維膜通過(guò)孔插入在 端帽中，這可能會(huì)增加與過(guò)濾模塊的組裝相關(guān)的時(shí)間。此外，與端帽相關(guān)的壁厚度可能降低 通過(guò)過(guò)濾模塊的流體流的橫截面。此外，由于例如需要將端帽與封裝組件排成一行，端帽可 能會(huì)增加過(guò)濾模塊的組裝的難度。端帽還可能會(huì)增加過(guò)濾模塊的成本。
[0231] 纖維板
[0232]圖45-53示出了具有多個(gè)纖維孔排列的纖維板50的多個(gè)示例性實(shí)施方案。當(dāng)組裝 時(shí)，纖維板50可以與中空纖維膜32的末端至少稍微隔開(kāi)（即，在纖維膜的長(zhǎng)度內(nèi)（參見(jiàn)圖9)。 如在圖45-49中所示，可以改變纖維板50的中空纖維膜32孔圖案。給定的纖維束18的中空纖 維膜32可以分成分開(kāi)的部分，并且通常可以以輻條狀的關(guān)系放置，其中"輻條"表示穿過(guò)纖 維束18但是不包括任何中空纖維膜32的通道。這些通道(例如，淤泥通道)沿著纖維膜32的 束18提供流體和/或任何碎肩可以行進(jìn)通過(guò)的開(kāi)口?？梢园才胖锌绽w維膜32的數(shù)量和它們 的間距，以減少堵塞的可能和/或增加流體的再循環(huán)速率，從而獲得更高的持續(xù)的滲透物通 量?？梢葬槍?duì)過(guò)濾模塊10在其中運(yùn)行的應(yīng)用選擇在束18中的中空纖維膜32的數(shù)量和/或通 道的構(gòu)造。
[0233] 束構(gòu)造可能會(huì)影響整體性能，因?yàn)槠渑c通氣運(yùn)送和束封裝件組裝二者相關(guān)。可以 優(yōu)化纖維的數(shù)量和它們的間距，以減少堵塞并且增加再循環(huán)速率，從而獲得更高的持續(xù)的 通量。混合液懸浮固體(MLSS)濃度(通常在8和15g/L之間）和淤泥濾過(guò)性(其通常利用過(guò)濾 時(shí)間（time to filter，TTF)測(cè)量)影響最佳纖維填充密度。TTF可以是淤泥質(zhì)量的量度并且 使用TTF測(cè)試得到，TTF測(cè)試根據(jù)TTF Standard Methods 2710H測(cè)量在真空壓力下將淤泥樣 品過(guò)濾通過(guò)1.2微米的過(guò)濾盤(pán)所需的時(shí)間。較高的值表示對(duì)過(guò)濾的較大的阻力，該阻力是由 于混合液中的包括細(xì)胞外聚合物物質(zhì)和其他成分在內(nèi)的淤泥絮凝物的物理和化學(xué)性能導(dǎo) 致的。這個(gè)TTF平均值是對(duì)于試驗(yàn)?zāi)げ壑?2g/L的混合液濃度而言的，其在一年內(nèi)平均。MLSS 濃度和TTF越高以及淤泥濾過(guò)性越低，則填充密度越低。纖維組之間的空隙影響新鮮淤泥向 束中的迀移。當(dāng)大氣泡發(fā)出脈沖以將在過(guò)濾期間形成的固體排出時(shí)，通氣系統(tǒng)也使用這些 路徑。
[0234] 操作/測(cè)試的方法
[0235] 如在本文中所描述的，可以將模塊10安裝在膜過(guò)濾系統(tǒng)內(nèi)以處理槽44中含有的液 體42。為了說(shuō)明如在本文中所描述的、與同束封裝組件38和間斷籠結(jié)合的模塊10-起使用 的多個(gè)氣化裝置(例如，間歇通氣和脈沖通氣）的性能，在多種性能條件下對(duì)多個(gè)氣化裝置 實(shí)施方案進(jìn)行了大范圍的試驗(yàn)性測(cè)試。測(cè)試通常在單個(gè)膜排上進(jìn)行。主要將生活廢水用于 測(cè)試期間的液體。試驗(yàn)系統(tǒng)包括用于硝化/脫氮以及有機(jī)物的需氧降解的無(wú)氧槽和需氧槽。 將混合液在需氧槽與收容浸入式膜排的膜槽之間再循環(huán)。在真空下通過(guò)換向栗將滲透物從 膜排抽取至滲透物/回洗槽中。在操作期間試驗(yàn)系統(tǒng)使用通氣系統(tǒng)以控制膜排上的淤泥累 積并且保持滲透性。還進(jìn)行常規(guī)的回洗和氯維護(hù)清潔以控制淤泥累積和膜孔沾污。用在試 驗(yàn)生物槽入口前的2mm轉(zhuǎn)筒刷篩（）來(lái)將供給水預(yù)篩。在圖54中示出了所使用的試驗(yàn)系統(tǒng)的 簡(jiǎn)化工藝流程圖。
[0236]階段1測(cè)試
[0237] 表8是總結(jié)在試驗(yàn)性測(cè)試期間使用的一些一般參數(shù)的列表。
[0238] 表8
[0240] 階段1測(cè)試包括測(cè)試四種不同的膜排構(gòu)造：（1)具有氣化裝置34A(間歇小氣泡通 氣）的束封裝組件38; (2)具有氣化裝置34B(脈沖通氣）的束封裝組件38; (3)具有氣化裝置 34A(間歇小氣泡通氣）的間斷籠170;和(4)具有氣化裝置34B(脈沖通氣）的間斷籠170。
[0241] 對(duì)于階段1測(cè)試，使用在本文中被稱(chēng)為膜排A的膜排。在以下表9中示出了膜排A的 特征。
[0242] 表 9
[0244] 對(duì)于全部階段1測(cè)試，使用膜排A。在2014年6月進(jìn)行氯和酸恢復(fù)清潔從而恢復(fù)自從 該排在2013年12月安裝時(shí)起已經(jīng)自然下降的膜滲透性。作為這種清潔以及在整個(gè)測(cè)試持續(xù) 時(shí)間中不同的膜壽命的結(jié)果，TMP和膜滲透性的絕對(duì)值可能會(huì)變化。因此，可以用于評(píng)價(jià)試 驗(yàn)性能的一個(gè)量度是膜沾污速率/10分鐘生產(chǎn)循環(huán)。在滲透期間，跨膜壓力(TMP)隨著膜孔 沾污和在膜表面上濾渣(cake)層的形成發(fā)生而增加。這個(gè)每次循環(huán)TMP上升的速率就是沾 污速率。在普通操作下，TMP在每次回洗之后恢復(fù)至低水平。滲透性下降速率與沾污速率成 比例?？梢栽诰哂胁煌哪g的數(shù)據(jù)集合之間比較沾污速率。
[0245] 在階段1測(cè)試期間，測(cè)試四種不同的膜排構(gòu)造，并且在測(cè)試期間，在在31LMH的通量 下以5Nm3/h的空氣沖刷流量對(duì)其進(jìn)行操作，且所有其他工藝參數(shù)保持不變。圖55中所示的 圖表總結(jié)了四種不同膜排構(gòu)造的平均沾污速率結(jié)果。階段1測(cè)試結(jié)果表明，利用脈沖通氣的 束封裝件比任何其他構(gòu)造更好地使沾污速率最小化。不使用束封裝件（即，間斷籠）來(lái)約束 大空氣氣泡和集中空氣沖刷有效性的脈沖通氣無(wú)法獲得相同的穩(wěn)定性。在間歇通氣（即，小 氣泡)的情況下，間斷籠比束封裝組件稍微成功，但是二者的構(gòu)造均不能與具有脈沖通氣的 束封裝件的低沾污速率(即，0.58mbar/分鐘)相比。
[0246] 四種膜排構(gòu)造的單獨(dú)的測(cè)試數(shù)據(jù)在本文中以性能散點(diǎn)圖的形式提供。在如下提及 的性能圖中，給出了滲透物總通量、TMP、和滲透性。一些選擇的圖顯示在較短的時(shí)間尺度 上放大的性能，說(shuō)明了在每個(gè)10分鐘生產(chǎn)循環(huán)期間的TMP上升，生產(chǎn)循環(huán)為淤泥脫水和結(jié)塊 層在膜表面上形成、隨后回洗。溫度校正的滲透性(標(biāo)準(zhǔn)化至20°C)考慮到了在這段時(shí)間期 間內(nèi)的16-26Γ之間的溫度的偏差。
[0247]構(gòu)造1-具有間歇通氣氣化裝置的束封裝件
[0248]所測(cè)試的第一膜排構(gòu)造包括具有間歇通氣氣化裝置(例如，34A)的束封裝件。圖56 說(shuō)明了構(gòu)造1在數(shù)日的測(cè)試期間的性能。觀察到了變化的TMP結(jié)果，具有一些尖峰和一些較 寬的TMP帶的時(shí)間段。滲透性的范圍為120-160LMH/巴。這四天期間的平均沾污速率為1.66 毫巴/分鐘，并且一些值多至8.5毫巴/分鐘。在圖57中，放大的性能數(shù)據(jù)顯示，各個(gè)生產(chǎn)循環(huán) 可以具有明顯不同的沾污速率。
[0249] 構(gòu)造2-具有脈沖通氣氣化裝置的束封裝件
[0250] 所測(cè)試的下一個(gè)膜排構(gòu)造包括具有脈沖通氣氣化裝置(例如，34B)的束封裝件。圖 58說(shuō)明了構(gòu)造2在數(shù)日的測(cè)試期間的性能。膜排構(gòu)造2在操作期間具有非常穩(wěn)定的TMP，得到 在140-150LMH/巴之間的較窄范圍的滲透性。這個(gè)測(cè)試在圖56-57中的性能之后的數(shù)天內(nèi)進(jìn) 行，這導(dǎo)致了滲透性絕對(duì)值的較小的下降。膜排構(gòu)造2的平均沾污速率為0.58毫巴/分鐘，或 者接近膜排構(gòu)造1的沾污速率的三分之一。在兩種構(gòu)造中，束封裝件分離每個(gè)束的籠內(nèi)的空 氣。在圖59中，放大的性能數(shù)據(jù)顯示，各個(gè)生產(chǎn)循環(huán)在10分鐘生產(chǎn)循環(huán)中保持非常穩(wěn)定的沾 污速率。
[0251] 對(duì)于具有束封裝組件的構(gòu)造，前述數(shù)據(jù)是在其間滲透性已經(jīng)自然下降的6個(gè)月的 膜排運(yùn)行之后收集的。在增加膜滲透性的對(duì)膜排的恢復(fù)清潔之后，收集關(guān)于如下提及的間 斷籠的數(shù)據(jù)。幾套數(shù)據(jù)之間的沾污速率的比較提供了比TMP和滲透性絕對(duì)值更直接的構(gòu)造 之間的比較，因?yàn)檫@些受這種恢復(fù)清潔過(guò)程的影響。
[0252] 構(gòu)造3和4-具有脈沖和間歇通氣氣化裝置的間斷籠
[0253] 所測(cè)試的下一個(gè)膜排構(gòu)造包括具有脈沖通氣氣化裝置以及隨后的間歇通氣氣化 裝置的間斷籠。如在本文中所描述的，間斷籠允許空氣從每個(gè)束體離開(kāi)以在膜排周?chē)杂?地移動(dòng)并且可能沖刷來(lái)自多個(gè)束的纖維。圖60說(shuō)明了構(gòu)造3和4的性能，首先是用脈沖通氣 氣化裝置的（即，A部分），且隨后是用具有間歇通氣氣化裝置的（即，B部分）。
[0254] 圖60的A部分說(shuō)明了，對(duì)于間斷籠來(lái)說(shuō)，脈沖通氣氣化裝置不能獲得與具有束封裝 組件的脈沖通氣氣化裝置相同的性能。如在圖60的A部分中所示，TMP在三個(gè)小時(shí)的運(yùn)行期 間迅速上升，并且滲透性從150下降至75LMH/巴。歸因于在此期間觀察到的不穩(wěn)定性和非常 明顯的淤泥累積，在測(cè)試結(jié)束之前沾污速率從10.1增加至17.8毫巴/分鐘。對(duì)于構(gòu)造3測(cè)試 來(lái)說(shuō)，通過(guò)脈沖通氣氣化裝置形成的大氣泡因?yàn)樗鼈儾皇苁庋b組件約束而自由地迀移遠(yuǎn) 離膜排。作為這種空氣沖刷約束的喪失的結(jié)果，性能迅速下降。在圖61中，構(gòu)造3的放大的性 能顯示出沾污速率的不穩(wěn)定性和在每次生產(chǎn)循環(huán)期間顯著的增加。
[0255] 圖60的B部分說(shuō)明了，當(dāng)使用間斷籠時(shí)，間歇通氣氣化裝置比脈沖噴嘴更有效并且 可以保持更穩(wěn)定的TMP。對(duì)于B部分來(lái)說(shuō)，滲透性的范圍為175-225LMH/巴并且沾污速率平均 為1.55毫巴/分鐘。在圖62中，構(gòu)造4的放大的性能顯示出在單次生產(chǎn)循環(huán)中的可變性。
[0256] 階段1測(cè)試顯示，在所測(cè)試的四種膜排構(gòu)造中，具有束封裝件和脈沖通氣氣化裝置 的膜排在使每次循環(huán)的TMP上升或沾污速率最小化方面是最成功的。在31LMH的滲透物通量 和5Nm 3/h的通氣空氣流量下，關(guān)于利用束封裝組件和間斷籠的間歇?dú)饣b置的沾污速率分 別為1.66毫巴/分鐘和1.55毫巴/分鐘。然而，當(dāng)將脈沖通氣氣化裝置與束封裝組件一起使 用時(shí)，平均沾污速率為ο. 58毫巴/分鐘。
[0257] 階段2-測(cè)試
[0258] 使用第二試驗(yàn)系統(tǒng)與階段1測(cè)試平行進(jìn)行階段2測(cè)試。對(duì)于階段2測(cè)試來(lái)說(shuō)，利用束 封裝組件和兩種不同的氣化裝置類(lèi)型操作具有較低纖維填充密度的膜排B。在以下表10中 示出了膜排B的特征。
[0259] 表1〇
[0261] 對(duì)于階段2測(cè)試來(lái)說(shuō)，在45LMH的較高滲透物通量下使膜排運(yùn)行，這提供了兩種噴 嘴類(lèi)型（即，間歇通氣和脈沖通氣氣化裝置)之間的比較明顯的比較。如在圖63的A部分中所 示，在45LMH的滲透物通量和5Nm 3/h的通氣空氣流量下，間歇通氣氣化裝置不能保持低的沾 污速率并且滲透性迅速下降。在徹底清潔膜排以移除全部淤泥累積之后，再次利用間歇通 氣氣化裝置，繼續(xù)使用相同的參數(shù)。同樣地，如在圖63的B部分中所示，滲透性迅速下降。在 這些運(yùn)行條件下的關(guān)于間歇通氣氣化裝置的平均沾污速率為7.82毫巴/分鐘，并且一些單 獨(dú)的生產(chǎn)循環(huán)的特征為多至39.8毫巴/分鐘的沾污速率。在圖63的C部分中，在脈沖通氣氣 化裝置的徹底清潔和安裝之后，性能立刻穩(wěn)定并且平均沾污速率降低至1.00毫巴/分鐘。這 種性能說(shuō)明了與階段1中利用膜排A的測(cè)試相同的行為，無(wú)論是在31LMH或45LMH的滲透物通 量運(yùn)行時(shí)，用脈沖通氣氣化裝置的束封裝組件均可以獲得比用間歇通氣氣化裝置低的沾污 速率。
[0262] 階段3-測(cè)試
[0263] 階段3測(cè)試的目標(biāo)是生成在多個(gè)通量下的沾污速率數(shù)據(jù)，從而確定使用束封裝件 和脈沖通氣氣化裝置的膜排的運(yùn)行能力。階段3測(cè)試包括利用具有束封裝件以及間歇通氣 氣化裝置和之后的脈沖通氣氣化裝置的膜排A進(jìn)行臨界通量測(cè)試。對(duì)于每種構(gòu)造來(lái)說(shuō)，在監(jiān) 測(cè)TMP上升的同時(shí)滲透物通量逐漸增加，從而確定性能在什么通量下不再變得可持續(xù)。這發(fā) 生在歸因于膜電阻、孔沾污、和結(jié)塊層累積的組合影響的TMP上升在特定通量下達(dá)到系統(tǒng)不 再能長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的臨界值時(shí)。
[0264] 在將每組氣化裝置安裝之后，以相同的5Nm3/h空氣流量和逐漸增加的31、45、和 60LMH的滲透物通量使每個(gè)膜排運(yùn)行一小時(shí)。在圖64中給出了 TMP沾污速率。在圖65和圖66 中給出了性能的圖表。沾污速率的比較顯示，在1小時(shí)測(cè)試期間在這三個(gè)通量下脈沖通氣氣 化裝置保持比間歇通氣氣化裝置至少低30%的沾污速率。作為結(jié)果，脈沖通氣氣化裝置應(yīng) 當(dāng)能夠在性能變得不穩(wěn)定之前獲得較高的"臨界通量"。這種確切的通量的確定沒(méi)有通過(guò)這 個(gè)測(cè)試完成并且將會(huì)需要大于一小時(shí)的測(cè)試持續(xù)時(shí)間。
[0265] 臨界通量測(cè)試在膜排的恢復(fù)清潔之后立即進(jìn)行，并且作為結(jié)果，這些臨界通量沾 污速率比在前面測(cè)試期間中的低。這歸因于在恢復(fù)清潔期間的膜的滲透性恢復(fù)。然而，在清 潔之前或之后的氣化類(lèi)型之間的沾污速率的比較確實(shí)提供了關(guān)于系統(tǒng)性能的明確的結(jié)論。
[0266] 階段4-測(cè)試
[0267] 階段4測(cè)試的目標(biāo)是評(píng)價(jià)具有束封裝件和脈沖通氣氣化裝置的膜排(即，構(gòu)造2)在 不同通量和通氣空氣流量下的性能。對(duì)于階段4測(cè)試來(lái)說(shuō)，首先降低通氣空氣流量。圖67示 出了在38.5LMH的通量以及首先4Nm 3/h(A部分）、之后3Nm3/h(B部分)的逐漸降低的空氣流量 下的具有束封裝件和脈沖通氣氣化裝置的膜排性能。在具有4Nm 3/h空氣的時(shí)間段期間的平 均沾污速率為〇. 36暈巴/分鐘，具有多至9.18暈巴/分鐘偏尚值(excursion)，這與通氣系統(tǒng) 的阻塞有關(guān)。在具有3Nm3/h的時(shí)間段期間的平均沾污速率為0.33毫巴/分鐘。這個(gè)測(cè)試說(shuō) 明，利用脈沖通氣氣化裝置和束封裝組件，可以在穩(wěn)定性能的情況下保持低至3Nm 3/h的空 氣流量。
[0268] 圖68中所示，之后將滲透物通量增加至44LMH和62LMH，保持在3Nm3/h的空氣流量 下。如在圖68中所示，在44LMH(A部分）下的沾污速率平均為1.05毫巴/分鐘，具有多至4.93 毫巴/分鐘的偏離值。在62LMH(B部分）下的沾污速率平均為0.93毫巴/分鐘，具有多至2.59 毫巴/分鐘的偏離值。如在本文中所描述的，TMP中的偏離值與通氣系統(tǒng)的周期性阻塞有關(guān)， 對(duì)其起因已經(jīng)通過(guò)對(duì)脈沖通氣氣化裝置改進(jìn)進(jìn)行了處理。
[0269] 在這個(gè)測(cè)試期間維持21小時(shí)的62LMH的通量是比普通模塊10運(yùn)行期間所預(yù)期的更 長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。這個(gè)通量代表在24小時(shí)的時(shí)間段期間存在數(shù)小時(shí)的通量的峰。還應(yīng)注意的 是，在62LMH和3Nm 3/h空氣下的這個(gè)沾污速率比在60LMH和5Nm3/h空氣下的利用脈沖噴嘴和 堆疊的籠的臨界通量測(cè)試（即，階段3測(cè)試)期間獲得的低一一與1.6毫巴/分鐘相比的0.93 毫巴/分鐘。這個(gè)提高的性能可能歸因于在測(cè)試日期之間的時(shí)間期間進(jìn)行的脈沖通氣氣化 裝置的優(yōu)化。
[0270] 在表11中總結(jié)了從這個(gè)優(yōu)化測(cè)試中得到的沾污速率。
[0274] 為了比較，在圖69中示出了在2014年5月收集的、在通量47.5LMH下在大約24小時(shí) 的持續(xù)時(shí)間內(nèi)的關(guān)于間歇封裝件和脈沖氣化裝置的數(shù)據(jù)。在此時(shí)，將l〇Nm 3/h的通氣流量用 于峰通量。平均沾污速率為4.45毫巴/分鐘。當(dāng)將圖68中的關(guān)于束封裝組件的脈沖通氣氣化 裝置性能與此相比時(shí)，顯而易見(jiàn)的是，脈沖通氣氣化裝置能夠增加通量，降低空氣流量，并 且仍然保持較低的沾污速率。在本實(shí)施例中，當(dāng)與2014年5月的關(guān)于間歇?dú)饣b置的數(shù)據(jù)相 比時(shí)，脈沖氣化裝置能夠獲得大31 %的通量以及小70 %的空氣，并且保持低79 %的沾污速 率。
[0275] 階段5-測(cè)試
[0276] 階段5測(cè)試包括評(píng)價(jià)使用束封裝組件和脈沖通氣氣化裝置的膜排運(yùn)行的長(zhǎng)期穩(wěn)定 性。為了說(shuō)明長(zhǎng)期穩(wěn)定性，將使用束封裝組件和脈沖通氣氣化裝置的膜排運(yùn)行多于120天。 圖70說(shuō)明了長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試的結(jié)果。如在圖70中所示，平均的每日滲透物通量在30LMH和 37.5LMH之間變化，而每日峰通量在52LMH和62LMH之間變化。前106平均值的MLSS濃度為約 12g/L，并且之后其在盡管濃度增加而沒(méi)有滲透性的明顯變化的情況下增加至15g/L。在測(cè) 試過(guò)程中，滲透性變化，但是在測(cè)試的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，證明了長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
[0277] 階段6-測(cè)試
[0278] 階段6測(cè)試包括評(píng)價(jià)使用束封裝組件和脈沖通氣氣化裝置的膜排在普通MLSS和 TTF范圍外運(yùn)行的能力。MLSS的典型范圍為8g/L至15g//L并且TTF的典型范圍為小于200秒。 圖71-72說(shuō)明了使用束封裝組件和脈沖通氣的膜排在45天的過(guò)程中的性能。圖71示出了滲 透物通量和膜空氣通氣流量結(jié)果。如在圖71中指出的，沾污速率、TMP、和滲透性在整個(gè)測(cè)試 期間中保持基本穩(wěn)定。滲透物通量將會(huì)從約16LMH-18LMH的平均每日滲透物通量切換為在 42LMH-48LMH之間的峰每日滲透物通量。如由圖72指出的，膜槽MLSS通常在約12g/L的范圍 內(nèi)。此外，膜槽TTF在400至600秒的范圍內(nèi)的時(shí)間，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)小于200秒的典型TTF。盡管膜 槽和膜排在超過(guò)典型操作范圍的MLSS和TTF水平下經(jīng)歷淤泥，膜排繼續(xù)保持穩(wěn)定運(yùn)行。這 樣的性能即使在生物反應(yīng)器故障期間也可以允許連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。
[0279] 階段7-測(cè)試
[0280] 階段7測(cè)試的目標(biāo)是生成在多個(gè)通量和多個(gè)通氣空氣流量下的額外的沾污速率數(shù) 據(jù)，從而確定使用束封裝件和脈沖通氣氣化裝置的膜排的運(yùn)行能力。使用8纖維束膜排和脈 沖通氣氣化裝置34D進(jìn)行階段7測(cè)試。膜排測(cè)試具有40m 2的膜面積和1.83米的中空纖維膜長(zhǎng) 度。在以下表12中示出了階段7測(cè)試的一些相關(guān)工藝條件。
[0281] 表12
[0283] 階段7測(cè)試包括使膜排在三種不同的滲透物通量（30、45、60111111-總計(jì)）下在3.5、 4.3、8.6Nm3/小時(shí)的通氣空氣流量下運(yùn)行?；?0m 2的膜面積，空氣流量將會(huì)是0.088、 0.108、0.215Nm3/小時(shí)/m2。將每個(gè)組合運(yùn)行最少1小時(shí)。以在過(guò)程循環(huán)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的TMP 差來(lái)計(jì)算測(cè)試的沾污速率。在以下表13中示出了每個(gè)過(guò)程組合的沾污速率的平均值。
[0284] 表13
[0285]
[0286]
[0287] 在圖73-75中給出了不同過(guò)程組合的階段7測(cè)試數(shù)據(jù)的圖表。
[0288] 膜模塊的淤泥清除
[0289] 除了控制模塊的沾污速率之外，束封裝組件和通氣的組合還可以提供額外的優(yōu) 勢(shì)。例如，在模塊10可以具有一個(gè)或多個(gè)可能會(huì)形成淤泥的纖維束18的情況中，使用束封裝 組件與通氣的組合可以通過(guò)將在纖維束上結(jié)塊的淤泥打碎并且將其通過(guò)束封裝件40的頂 部向上排出來(lái)清除淤泥或使淤泥形成反轉(zhuǎn)。清除淤泥可以根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行條件自動(dòng)進(jìn)行或 者可以進(jìn)行特定的清除淤泥循環(huán)(例如，松弛循環(huán)）。例如，通過(guò)在每次生產(chǎn)循環(huán)期間監(jiān)測(cè)模 塊的沾污速率并且將其與稍早的沾污速率(例如，之前2、4、8、12、24小時(shí)）中的沾污速率比 較，可以檢測(cè)淤泥形成。如果沾污速率有尖峰，則這可以表明已經(jīng)出現(xiàn)了淤泥形成，在這種 情況中，可以使模塊停止運(yùn)行并且可以進(jìn)行松弛循環(huán)以使淤泥形成反轉(zhuǎn)。
[0290] 如在本文中所描述的，松弛循環(huán)可以包括停止生產(chǎn)，其可以包括終止向模塊施加 的真空壓力。可以將氣體流供應(yīng)至模塊的氣化裝置(例如，氣化裝置34A、34B、34C、S34D)& 生成氣泡。包圍每個(gè)纖維束18的束封裝組件40可以被配置成在纖維束附近維持氣泡以使氣 泡保持與纖維束沿著束的整個(gè)長(zhǎng)度接觸。不抽真空（即，不引導(dǎo)更多的滲透物通過(guò)膜并且使 束封裝組件內(nèi)的液體脫水)連同束封裝組件和通氣的組合可以通過(guò)將淤泥打碎并提升向上 并且從束封裝件頂部提升出去來(lái)對(duì)纖維束清除淤泥。松弛循環(huán)可以使用如在本文中所描述 的間歇通氣和/或脈沖通氣。
[0291] 進(jìn)行測(cè)試以證明松弛循環(huán)的有效性。對(duì)使用間歇通氣以及脈沖通氣二者與束封裝 組件組合的模塊進(jìn)行測(cè)試。觀察在松弛循環(huán)前9個(gè)纖維束中有6個(gè)形成淤泥的一個(gè)膜排。束 封裝組件的可拆裝倉(cāng)門(mén)向后滑動(dòng)以露出束封裝組件，但是為了松弛循環(huán)而重新安裝。6個(gè)形 成淤泥的束是通過(guò)阻止對(duì)那些單個(gè)纖維束通氣并且使模塊在生產(chǎn)中運(yùn)行而有意地形成淤 泥。如果氣化裝置變得堵塞或部分堵塞，阻止或限制對(duì)特定纖維束通氣，這種淤泥累積可 以是通常將會(huì)出現(xiàn)的。觀察在10分鐘的松弛循環(huán)之后露出相同的束相同的膜排。觀察結(jié)果 顯示，已經(jīng)從淤泥纖維束中移除了大多數(shù)淤泥。以下表14示出了松弛測(cè)試的一個(gè)階段的結(jié) 果。對(duì)于這個(gè)測(cè)試階段來(lái)說(shuō)，與束封裝組件組合使用間歇通氣和脈沖通氣氣化裝置二者。如 在表14中所示，對(duì)于測(cè)試的每輪來(lái)說(shuō)，形成淤泥的纖維束的數(shù)量的范圍為2至6。在淤泥形成 開(kāi)始之前和在松弛循環(huán)起始前發(fā)生淤泥形成之后對(duì)膜排稱(chēng)重，以基于累積的總重量來(lái)量化 淤泥累積的量。如在表14中指出的，每個(gè)纖維束的淤泥累積的重量的范圍為7.8鎊至13.7 鎊。之后進(jìn)行松弛循環(huán)，并且在10分鐘和20分鐘之后，再次對(duì)膜排稱(chēng)重以基于重量減少來(lái)確 定所移除的淤泥的量。如在圖表中指出的，在松弛模式下運(yùn)行20分鐘之后，從全部膜排中移 除了至少87 %的淤泥。
[0292] 表14
[0293]
[0294] 松弛循環(huán)還可以包括借助打開(kāi)和關(guān)閉供應(yīng)至膜模塊的氣體流的通氣循環(huán)。此外， 松弛循環(huán)還可以包括與通氣結(jié)合的或者在通氣循環(huán)之間的膜模塊的回洗。松弛循環(huán)在長(zhǎng)度 上可以變化，例如，松弛循環(huán)范圍可以為約1分鐘至約5分鐘、約5分鐘至約10分鐘、約10分鐘 至約15分鐘、約15分鐘至約20分鐘，或者可以為大于約20分鐘。
[0295] 如在本文中所描述的，利用一個(gè)或多個(gè)具有束封裝組件和氣化裝置(例如，脈沖 通氣氣化裝置34B、34C、和34D)的模塊可以提供多種超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。例如，如通過(guò)測(cè) 試證明的，當(dāng)與其他模塊構(gòu)造相比時(shí)，具有束封裝組件和脈沖通氣氣化裝置的模塊能夠以 降低的沾污速率運(yùn)行。在大范圍的滲透物通量(例如，30LMH至60LMH)下展現(xiàn)出降低的沾污 速率，這在模塊運(yùn)行中賦予了靈活性。此外，測(cè)試證實(shí)，具有束封裝組件和脈沖通氣氣化裝 置的模塊能夠在降低的通氣空氣流量下在一系列滲透物通量下運(yùn)行同時(shí)仍然維持降低的 沾污速率。
[0296] 模塊在增加的沾污速率和降低的通氣空氣流量下運(yùn)行同時(shí)仍然維持降低的沾污 速率的能力可以允許降低的系統(tǒng)成本(例如，初期資金成本和運(yùn)行成本）。例如，模塊在增加 的滲透物通量下運(yùn)行的能力可以允許使用較少的模塊產(chǎn)生和之前的模塊相同或更高的輸 出，從而降低模塊、槽、和其他相應(yīng)設(shè)備的資金成本。模塊在降低的通氣空氣流量下運(yùn)行的 能力可以節(jié)約資金成本和運(yùn)行成本二者。例如，對(duì)于一些系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以使用與對(duì)于之前的 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)將會(huì)所需的相比更小的鼓風(fēng)機(jī)用于生成通氣空氣流，從而降低初期資金成本。由 于更小的鼓風(fēng)機(jī)，運(yùn)行成本(例如，能量成本、維護(hù)等)也可以降低。
[0297] 如在本文中所描述的模塊的額外的優(yōu)勢(shì)包括模塊從故障（例如，碎肩、淤泥形成、 高M(jìn)LSS、高TTF等）中恢復(fù)的能力。如通過(guò)測(cè)試證明的，如在本文中所描述的模塊被配置成具 有提高的碎肩處理和移除能力、提高的淤泥清除能力、以及在不需要大規(guī)模清潔(例如，手 動(dòng)清潔)的情況下處理高M(jìn)LSS和高TTF事件的能力。使用在本文中所描述的膜模塊的膜過(guò)濾 系統(tǒng)可以是小的、廉價(jià)的、更穩(wěn)固的，并且需要比稍早的等同容量系統(tǒng)少的能量而運(yùn)行。
[0298] 具有脈沖空氣提升栗的膜模塊和清潔其的方法
[0299] 公開(kāi)了一種被配置成處理在盆或槽中容納的液體的膜過(guò)濾器模塊。參照?qǐng)D76b，膜 過(guò)濾器模塊包括在束中排列的多個(gè)中空纖維膜110的集管105。氣化裝置115位于集管105的 下方并且適用于周期性生成氣泡并且被配置成釋放膜束內(nèi)的氣泡。封裝件120基本上包圍 膜束，其中封裝件從膜束的下部區(qū)域125延伸到上部區(qū)域（圖76a，元件5)。間隙130在集管和 封裝件之間以允許在通氣期間將液體拉起至纖維束以上。參照?qǐng)D77,封裝件120a的一部分 可以被可拆裝地配置以較容易接近膜束。
[0300]束構(gòu)造影響整體性能，因?yàn)槠渑c通氣運(yùn)送和容納系統(tǒng)二者相關(guān)?？梢?xún)?yōu)化纖維的 數(shù)量和它們的間距，以減少堵塞并且增加再循環(huán)速率，從而獲得更高的持續(xù)的通量。通常利 用過(guò)濾時(shí)間（TTF)測(cè)量的混合液懸浮固體(MLSS)濃度(通常在8和15g/L之間）和淤泥濾過(guò)性 影響纖維填充密度。MLSS濃度越高并且淤泥濾過(guò)性越低，則填充密度越低。纖維組之間的空 隙影響新鮮淤泥向束中的迀移。當(dāng)大氣泡發(fā)出脈沖以將在過(guò)濾期間形成的固體排出時(shí)，通 氣系統(tǒng)也使用這些途徑。
[0301 ]膜模塊的構(gòu)造不限于具體的束尺寸;束越大，則膜面積越高，并且過(guò)濾表面越大。 此外，多種形狀可以用于更好地增加纖維與空氣的比率。在較小的束的情況下，對(duì)于每個(gè)束 尺寸來(lái)說(shuō)，需要考慮并優(yōu)化通氣管尺寸和淤泥空隙。由于本公開(kāi)的發(fā)明的有效栗送效率，具 有較高膜面積的束可以在不增加空氣流的情況下運(yùn)行。
[0302]圖78a和78b公開(kāi)了氣化裝置115的兩個(gè)方面。在圖78a中，氣化裝置包括具有位于 其基部的內(nèi)管蓋310的內(nèi)套筒305。適配器315位于內(nèi)套筒的頂部，其中空氣管320穿過(guò)適配 器并且伸入內(nèi)套筒中。外套筒325基本上包圍內(nèi)套筒、內(nèi)部管蓋、和適配器以形成室。空氣管 離開(kāi)外套筒進(jìn)入噴嘴330中，其含有用于將空氣遞送至室中的節(jié)流閥335?？諝夤芘c集管340 流體連通。當(dāng)用水填充時(shí)空氣管和內(nèi)室之間的重疊產(chǎn)生了靜水密封(hydrostatic seal)， 允許用空氣填充噴嘴直到克服噴嘴室內(nèi)的靜水水頭(hydrostatic head)。此時(shí)，空氣被從 噴嘴室中抽出。在圖78b中，用具有凹面彎曲下蓋的第一內(nèi)壁350、第二內(nèi)壁355、和成一定角 度的空氣管開(kāi)口 360代替內(nèi)套筒305。其余元件仍然與圖78a相同。
[0303]圖79a_79f公開(kāi)了氣化裝置的空氣吸入/排氣循環(huán)。以連續(xù)流量將壓縮空氣405供 給至氣化裝置400(參見(jiàn)圖79a)?？諝馓畛淞藲饣b置的工作體積（圖79b)。液面410向下移 動(dòng)直到其達(dá)到通氣噴嘴415的底部開(kāi)口端（圖79c和79d)。之后將氣化裝置的整個(gè)工作體積 幾乎瞬間排空，引起空氣噴射從通氣噴嘴的上端離開(kāi)（圖79e和79f)?？諝鈬娚浠旧贤耆?容納在纖維束封裝件內(nèi)。在封裝件的底部存在間隙以允許來(lái)自蓄水池的液體進(jìn)入封裝件。 封裝件中上升的空氣脈沖將液體隨其在其上升時(shí)提升，在封裝件內(nèi)產(chǎn)生液體流動(dòng)。這種液 體流動(dòng)將在膜表面上剩余的粒子清除并且維持與纖維接近的低固體濃度(參見(jiàn)圖80d)。 [0304] 在圖80a_80d中看到了與封裝件組合的氣化裝置的益處。在這里，圖80a和80b示出 了不具有氣化裝置的封裝件的特征。圖80c示出了不具有封裝件的氣化裝置。圖80d示出了 組合的協(xié)同益處。參照?qǐng)D80d作為參考，封裝件505包圍纖維束510。氣化裝置515產(chǎn)生了在其 離開(kāi)空氣管(未示出）并且進(jìn)入封裝件時(shí)轉(zhuǎn)化為氣泡520的空氣噴射。氣泡在其移動(dòng)至纖維 束以上時(shí)基本上填充封裝件的橫截面。液體通過(guò)間隙525進(jìn)入封裝件的底部并且通過(guò)氣泡 的提升作用被拉起至纖維束以上。
[0305]僅為了理解清楚，給出前述詳細(xì)描述和實(shí)施例。由此不應(yīng)理解任何不必要的限制。 對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯然的是，可以在不脫離本實(shí)用新型的范圍的情況下對(duì)所述實(shí)施方案 進(jìn)行許多改變。因此，本實(shí)用新型的范圍不應(yīng)限于本文所述的結(jié)構(gòu)，而僅受限于通過(guò)權(quán)利要 求的語(yǔ)言描述的結(jié)構(gòu)或那些結(jié)構(gòu)的等同物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于脈沖通氣的氣化裝置，所述氣化裝置包含 外套筒，所述外套筒限定主室，其中所述主室具有開(kāi)放的下端、在其頂端中具有開(kāi)口、 并且與通氣裝置流體連接； 管，所述管在所述主室內(nèi)延伸，使得所述管的下端高于所述外套筒的下端，其中所述管 穿過(guò)所述開(kāi)口； 兩個(gè)側(cè)壁，其中所述側(cè)壁中的每一個(gè)在徑向上從所述管的外表面延伸至所述外套筒的 內(nèi)表面； 桶，所述桶在所述側(cè)壁下方，其中所述桶、所述側(cè)壁和所述外套筒的內(nèi)表面限定在所述 主室中的內(nèi)室，使得所述內(nèi)室與所述主室的其余部分僅僅在所述側(cè)壁的上邊緣上方流體連 接，并且所述管的下端位于所述內(nèi)室中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化裝置，其中所述通氣裝置是在所述外套筒上方的通氣室， 并且所述主室經(jīng)由在其頂端中的通道與所述通氣室流體連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化裝置，其中在所述通道中設(shè)置節(jié)流閥。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化裝置，其中所述氣化裝置具有在所述主室的頂端上的噴 嘴，所述噴嘴容納所述管，并且所述通道圍繞所述管且在所述噴嘴內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化裝置，其中所述氣化裝置設(shè)置為可釋放地且可旋轉(zhuǎn)地偶 聯(lián)至一個(gè)需要向其脈沖通氣的裝置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化裝置，其中所述通氣裝置是下通氣管。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣化裝置，其中所述下通氣管行進(jìn)穿過(guò)所述外套筒，并且在主 室中具有孔，允許氣體從所述下通氣管進(jìn)入所述主室。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣化裝置，其中所述孔從所述下通氣管的底部90度偏置。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣化裝置，其中所述下通氣管是可釋放的并且配置為滑動(dòng)且 鎖定就位。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化裝置，其中所述氣化裝置與一個(gè)需要向其脈沖通氣的裝 置配置為一個(gè)整體部件。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化裝置，其中所述側(cè)壁和所述桶配置為一個(gè)整體部件并且 是可從所述管和所述外套筒釋放的。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化裝置，其中所述側(cè)壁的上邊緣處于不同高度。
【文檔編號(hào)】B01D65/02GK205412697SQ201520826478
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日
【發(fā)明人】泰勒·約翰遜, 戴維·科爾比, 曼溫德·辛格
【申請(qǐng)人】科氏濾膜系統(tǒng)公司