CN103118766B - 膜过滤系统的流体控制歧管 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于过滤流体的设备和方法，其包括联接到歧管的过滤器模块组件。该歧管可包括与进料液体源流体连通的歧管入口、与过滤器模块组件的集管流体连通的出口、与歧管入口、气体源和出口流体连通的流体通路、与集管和第一流体通路流体连通的第二流体通路、以及从第一歧管出口竖直移位且在第一流体通路和第二流体通路之间流体连通的第二歧管出口。

Description

膜过滤系统的流体控制歧管

相关申请

根据35U.S.C.§119(a)-(d)或35U.S.C.§365(b)要求2010年9月24日提交的澳大利亚临时申请号2010904334的外国优先权权益，其中的全部内容和实质信息通过引用的方式被整体并入本文。

技术领域

本发明的方面和实施例涉及膜过滤系统，并且更具体地涉及这种系统的歧管布置，其用来将流体传送到膜元件和/或从膜元件传送流体。

背景技术

在例如国际专利申请PCT/AU87/00309和PCT/AU90/00470中示出了现有技术过滤器筒和储存器的例子。这些申请针对所有目的通过引用的方式将其整体并入本文。

在一些实例中，中空纤维过滤模块可以包括包围中空纤维膜束的细长管状壳体。在所述壳体的一端存在第一集管，其具有从其穿过的进料通路。进料通道与壳体的内部且因此与纤维膜的外部流体连通。在所述壳体的另一端存在第二集管，该第二集管具有经处理的从其通过的进料通路，其与所述壳体的内部和纤维膜的外部连通。

所述集管中的至少一个，通常是下集管，还设有与壳体的内部和纤维膜的外部流体连通的气体输送通路。

所述通路可以形成在集管的支管部分中。集管可具有平坦的端面。多个这样的模块可以在没有互连歧管或管道工程的情况下连结在一起以形成一排过滤器模块。多个这样的成排过滤器模块可以被互连以限定一组过滤器模块。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种过滤模块组件的歧管。所述歧管包括：主体；通过主体的第一流体通路；第二和第三流体通路，所述第二和第三流体通路与第一流体通路中竖直间隔开的相应第一和第二开口流体连通，适于选择性地向过滤器模块的通路提供气体流动；以及，将加压气体引入到所述第一流体通路中的装置。

根据本发明的另一个方面，提供一种过滤器模块组件的歧管，所述歧管用于附连到与过滤膜流体连通的第一和第二集管。所述歧管包括：主体，所述主体具有适于连接到基本上相似的相邻歧管的相对的端部；通过主体的第一流体通路，所述第一流体通路提供从主体的一端到另一端的连通以便允许与相邻歧管的流体连接；第二和第三流体通路，所述第二和第三流体通路与第一流体通路中竖直间隔开的相应第一和第二开口流体连通，适于选择性地向过滤器模块的通路提供气体流动；以及，将加压气体引入到所述第一流体通路中的装置。

在一些实施例中，第二和第三通路包括单一通路。

在一些实施例中，第一通路流体连通于集管的相对端部并且与适于连通于过滤器模块组件的集管的第三面相连通。

根据本发明的另一个方面，提供了控制气体向膜过滤模块的流动的方法。所述方法包括提供一种用于附连到膜过滤模块的通路的歧管，所述歧管包括：主体；通过主体的第一流体通路，用于使进料液体流向所述模块；第二和第三流体通路，所述第二和第三流体通路与第一流体通路中竖直间隔开的相应第一和第二开口流体连通，并且所述方法还包括将加压气体引入到所述第一流体通路中以将所述第一流体通路内的进料液体移置到竖直间隔开的第一开口处或该第一开口下方的水平，导致通过所述第二通路进入过滤模块的通路的气体流动。

在一些实施例中，进料液体被移置通过竖直隔开的第二开口和所述第三流体通路。

根据本发明的另一个方面，提供了一种过滤器模块组件。过滤器模块组件包括：限定过滤器腔室的主体；在所述腔室中将腔室划分成进料侧和滤液侧的过滤介质；通向腔室的进料入口和来自腔室的滤液出口；以及，与腔室流体连通的集管。该集管包括延伸穿过其中的进料通路和延伸穿过其中且位于所述进料通路内的气体分配通路，所述进料通路具有在一端接收待处理进料的入口、在另一端适于被连接到相邻集管的进料通路的入口的出口以及将进料输送到所述腔室的排出端口。气体分配通路包括从根据本发明的第一方面所述的流体控制歧管接收气体的接收端口、在一端适于被连接到相邻集管的气体分配通路的入口的出口、以及将气体排出到进料通路中的一个或多个开口。

根据本发明的另一个方面，提供了一种过滤器模块组件。过滤器模块组件包括：包含进料的细长容器；容器内的中空多孔纤维膜束；在容器的一端处的灌封头，纤维束的一端被安装在所述灌封头中以使得灌??封头除了通过纤维的内腔的开口端部以外防止流体流出纤维束的所述一端；用于封闭容器的另一端的装置；用于防止进料流入纤维束的内腔的所述另一端的装置；以及，在容器的所述一端处的集管。集管包括：延伸穿过其中的进料通路，所述进料通路具有在一端接收待处理进料的入口、在另一端适于被连接到相邻集管的进料通路的入口的出口、和将进料输送到容器的排出端口；延伸穿过其中且位于进料通路内的滤液通路，所述滤液通路具有从纤维内腔接收滤液的接收端口、在一端排出滤液的出口、和在另一端适于被连接到相邻第一集管的滤液通路的出口的入口；以及，延伸穿过其中且位于进料通路内的气体分配通路。气体分配通路包括从根据本发明的第一方面所述的流体控制歧管接收气体的接收端口、在一端适于被连接到相邻集管的气体分配通路的入口的出口、以及将气体排出到进料通路中的一个或多个开口。

在一些实施例中，模块组件适于错流过滤，这样，闭合所述壳体的另一端的装置在容器的另一端包括第二集管，并且防止进料流动到内腔的另一端的装置被第二灌封头代替，纤维束的另一端被安装在该第二灌封头中，从而所述第二灌封头允许进料流出容器的另一端且允许滤液在纤维束的另一端通过纤维内腔被排出到第二集管。

在一些实施例中，过滤介质包括多孔中空膜，并且在一些实施例中，该膜包括中空纤维膜。

在一些实施例中，所述容器在过滤过程中作为加压容器操作。

根据本发明的一些方面，提供了一种用于附连到过滤器模块组件的集管的歧管。该歧管包括：与进料液体源流体连通的入口；与集管流体连通的第一出口；与所述入口、气体源和所述第一出口流体连通的第一流体通路；与所述集管和所述第一流体通路流体连通的第二流体通路；以及，从所述第一出口竖直移位且在第一流体通路和第二流体通路之间流体连通的第二出口。

在一些实施例中，第二流体通路与过滤器模块组件的通气系统流体连通。

在一些实施例中，第一流体通路与过滤器模块组件的进料入口流体连通。

在一些实施例中，歧管进一步包括形成于第一流体通路的壁中的控制端口，所述控制端口包括限定第一出口的开口下部部分和限定第二出口的控制端口壁。

在一些实施例中，第二流体通路包括从第一流体通路的上壁大体向下延伸的端部开口的导管，所述端部开口的导管的下端限定第一出口，第二出口被限定在端部开口的导管的壁中。

在一些实施例中，第二出口包括至少一个竖直延伸的孔。

在一些实施例中，竖直延伸的孔包括与管的下端邻接的端部开口的槽缝。

在一些实施例中，歧管还包括多个输出导管，端部开口的导管被竖直地划分以在端部开口的导管内形成多个通路，所述多个通路中的每一个与相应的输出导管流体连通。

在一些实施例中，歧管包括至少两个端部开口的导管。

根据本发明的一些方面，提供了控制气体向膜过滤模块的流动的方法。所述方法包括提供一种用于附连到膜过滤模块的集管的歧管。所述歧管包括：与进料液体源流体连通的入口；与集管流体连通的第一出口；与入口、气体源和第一出口流体连通的第一流体通路；与集管和所述第一流体通路流体连通的第二流体通路；以及，从第一出口竖直移位且在第一流体通路和第二流体通路之间流体连通的第二出口。该方法进一步包括将进料液体引入到所述第一流体通路中，通过将加压气体引入到所述第一流体通路中以将所述第一流体通路内的进料液体移置到第二出口处或第二出口下方且在第一出口上方的水平，以及使加压气体流动通过第一出口和流入过滤模块。

在一些实施例中，所述方法进一步包括在使加压气体流入膜过滤模块时将进料液体的水平保持在第二出口处或第二出口下方且在第一出口上方的水平。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：流体地连接多个歧管的第一流体通路。

根据本发明的一些方面，提供了一种模块化过滤系统。模块化过滤系统包括过滤模块，该过滤模块包括：具有进料入口和滤液出口的腔室；在所述腔室中将腔室划分成进料侧和滤液侧的过滤介质；与所述腔室流体连通的第一集管；以及第一歧管。第一歧管包括：与进料液体源流体连通的歧管入口；与第一集管流体连通的第一歧管出口；与歧管入口、气体源和第一歧管出口流体连通的第一流体通路；与集管和第一流体通路流体连通的第二流体通路；以及从第一歧管出口竖直移位且在所述第一流体通路和所述第二流体通路之间流体连通的第二歧??管出口。

在一些实施例中，第一集管包括：与第一歧管出口流体连通且延伸穿过第一集管的第一进料通路，所述第一进料通路具有进料入口、进料出口和与腔室流体连通的排出端口；以及，与第二歧管出口流体连通且延伸穿过第一集管且定位在第一进料通路内的第一气体分配通路，所述第一气体分配通路具有接收端口、气体出口和与第一进料通路流体连通的一个或多个开口。

在一些实施例中，过滤介质包括中空纤维膜。

在一些实施例中，第一集管还包括延伸穿过第一集管且定位在第一进料通路内的第一滤液通路，所述第一滤液通路具有与纤维膜的内腔流体连通的接收端口以及滤液出口。

在一些实施例中，模块化过滤系统还包括具有与所述第一流体通路流体连通的入口的至少一个附加歧管。

在一些实施例中，模块化过滤系统还包括具有与第一滤液通路的滤液出口流体连通的滤液通路的至少一个附加集管。

在一些实施例中，第一气体分配通路的气体出口与所述至少一个附加集管的气体分配通路的入口流体连通。

在一些实施例中，第一进料通路的进料出口与所述至少一个附加集管的进料通路的入口流体连通。

附图说明

附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由同样的附图标记表示。为清楚起见，在每一幅图中，不是每一个部件可以被标记。在附图中：

图1是用于本发明的一个实施例的过滤器模块组件的分解透视图；

图2是图1的模块的顶部部分的部分剖开的剖视图；

图3是一排图1所示过滤器模块的部分分解透视图；

图4是一组图3所示过滤器模块的部分分解透视图；

图5是根据本发明的一个实施例的进料控制歧管的等距侧视图；

图6是根据本发明的一个实施例的一组过滤器模块的简化平面图；

图7是图6的一组过滤器模块的下部部分的简化局部端视图；

图8是图6的一组过滤器模块的下部部分的简化局部侧视图；

图9是根据图6所示本发明的实施例的一排过滤器模块的下部部分的简化剖切侧视图；

图10是图6的一排过滤器模块的下部部分的简化剖切侧视图，其示出所述模块处于过滤模式；

图11是图6的一排过滤器模块的下部部分的简化剖切侧视图，其示出所述模块处于通气或气体冲刷模式的开始；

图12是图6的一排过滤器模块的下部部分的简化剖切侧视图，其示出所述模块处于通气或气体冲刷模式；

图13是根据本发明的另一个实施例的过滤控制歧管的透视图；

图14是图13的过滤控制歧管的端视图；

图15是图13的过滤控制歧管的侧视图；

图16是沿图15的线A-A截取的剖面端视图；

图17是根据本发明的另一个实施例的过滤控制歧管的透视图；

图18是图17的过滤控制歧管的端视图；

图19是图17的过滤控制歧管的侧视图；

图20是沿图19的线A-A截取的剖面端视图；

图21是根据本发明的另一个实施例的过滤控制歧管的透视图；

图22是图21的过滤控制歧管的端视图；

图23是图21的过滤控制歧管的侧视图；以及

图24是沿图23的线A-A截取的剖面端视图。

具体实施方式

本发明的应用并不限于在以下的说明中所述或附图中所示的部件的结构和布置的细节。本发明能够具有其他实施例并且能够以各种方式被实践或实施。而且，本文所用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应该被认为是限制性的。在本文中“包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”和其变体的使用是指涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。

将参照中空纤维膜来描述本发明的方面和实施例，但是应当理解，本发明并不一定限定于此，因为其可被应用到结合其他种类过滤膜（例如缠绕、垫或片材形式的多孔膜或渗透膜）的系统。

本发明的方面和实施例涉及由具有附连到两端的相对的对称灌封头的过滤膜筒组件构成的过滤器模块组件，但是也可以想到具有不同灌封头的过滤器膜筒。

本发明的方面和实施例涉及利用集管的过滤器模块组件，所述集管适于将进料、滤液和气体形式的流体引导至其他集管，例如相邻的同样的集管，并且引导到它们所连接的过滤器筒组件中和从所述过滤器筒组件引出。

本发明的方面和实施例涉及膜过滤器，所述膜过滤器的过滤器模块包括细长的可渗透中空纤维膜束，其中待过滤的进料被施加到纤维膜束的外侧并且从纤维内腔抽出滤液或渗透物。

本发明的方面和实施例涉及膜过滤系统，所述膜过滤系统具有以过滤模块组的方式连接在一起的多个过滤模块。流体控制模块，在本文替代地称为歧管，将进料源和通气气体源流体连通至所述组中的一个或多个过滤模块的集管。流体控制模块和/或过滤模块集管可包括一体式进料、滤液和气体导管。流体控制模块可以被设置成在将气体引入到包含在流体控制模块的主体内的进料导管中时自动地将气体输送到过滤模块集管。

在图1中示出了根据本发明的过滤器筒组件10的实施例。过滤器筒组件10包括管状壳体11，该管状壳体11包围中空多孔纤维束。纤维束形成过滤器筒的工作部分。每根纤维可具有约0.2微米的平均孔径、约200微米的壁厚和约200微米的管腔直径。在所述束中可能有大约12000条中空纤维，但是这个数量以及各个纤维尺寸可以根据操作要求而变化。纤维的上端14被嵌入在灌封头12中，灌封头12可以包括例如被铸造成端件15的聚氨酯插塞。在端件15的上端的周边周围具有分别用于接收O形环18和19的一对沟槽16和17。端件15的下端接收包围纤维的穿孔圆筒筛20。

管状壳体11的上部部分23包括外套筒21，所述外套筒21包括分别支撑O型环27和28的一对沟槽25和26。

在该实施例中，在管状壳体11的底部具有类似的端件（未示出），但是如果过滤器被构造成以闭塞端部模式来运行，则不存在这种需求。在闭塞端部模式过滤器的情况下，纤维的下端可以在被嵌入或不被嵌入灌封头的情况下被密封。

在端件15的上端上安装有滤液杯或外壳31，其具有颈部或出口部32以及连接凸缘33，该连接凸缘33的内面密封于O形环18和19。在颈部32的周边的周围具有支撑O形环39和40的一对环形沟槽37和38。

滤液杯或外壳31为滤液提供出口路径，所述滤液从嵌入在插塞或灌封头12中的纤维的开口端部14排出。

在过滤器筒10的顶部具有组合式原料/滤液集管41。如图2所示，在本发明的一个实施例中，过滤筒10的集管41适于允许至少两种流体的独立通行。在过滤筒的上部集管中，如图2所示，可以提供进料液体和滤液的通路。在过滤筒的下部集管中，可以提供进料液体和气体的通路。在一些实施例中，滤液液体也可以通过下部集管。

集管41关于下述平面是基本上对称的，即：所述平面使得过滤器筒组件的纵轴线位于所述平面上，尤其是相对于集管41内的进料和滤液二者的主要流动方向以直角延伸的平面以及相对于该平面成直角的平面。对称的布置比其他可能的情况允许更大的模块填充密度。在一些实施例中，通过将滤液排放通路43和气体分配通路124（在图9中示出）完全包围在集管41内的原料入口通路42内来获得对称布置。

每个集管41可以邻接同样的集管，以便建立一排集管，一排膜筒可以连接到所述一排集管。在一些实施例中，同种集管41的相应排被附连至每个模块的相对端，以便形成双端对称模块排，其能够将进料和滤液二者传送到每个模块的每一端处的每个集管中和从所述集管送出。

集管41具有穿过其中的大型原料入口通路42和穿过其中的较小滤液排放通路43。集管41具有平面状侧面，并且在集管41的一侧具有用于在通路42和43的端部周围接收O形环的沟槽44和45。在集管41的相对侧，具有适于接合相邻集管41的O形环的环形斜面突起44a和??44b。

集管41具有一对向下延伸的连接凸缘46和47，它们分别限定提供原料通路42之间的连通的原料通路48以及提供滤液套筒31的出口32和滤液排放通路43之间的连通的滤液通路49。

凸缘47的基底在滤液套筒31的颈部周围密封地接合O形环39和40，并且在凸缘46的基底处具有分别支撑O形环52和53的环形沟槽50和51。在凸缘46的外面上具有螺纹部分54，用于接收外连接套筒56的相应螺纹部分55。

外连接套筒56构成原料通路48的边界，并在其下端具有颈部57，该颈部57具有向内指向的台肩58，该台肩58接合外连接套筒56在壳体11上的下边缘。通过围绕外连接套筒56的相应周边设置成型区域70和71，从而有助于外连接套筒56的旋转以实现与凸缘46的螺纹接合或脱离，如图2所示。在这种情况下，区域71具有适合于与机动化驱动器接合的轮齿外形，并且区域70具有适合于交替接合C形扳手的堞形外形。

外连接套筒56的内表面上的内部台肩区域67接合环形夹68，该夹68配合在穿孔筛20的端部处的端件15周围并且邻抵于滤液杯31的端部，使得当外连接套筒56与凸缘46完全接合时，滤液杯31的较小端部完全插入到集管41的内部凸缘47内。

如果存在将纤维束连同穿孔筛和灌封端一起去除或更换的需要，这可以在被组装在过滤器组或过滤器阵列中时不干扰封头件的情况下来完成。在从集管41拧开外连接套筒56之后，外连接套筒56沿壳体11朝向筒的中心滑动（连同环形夹68一起或在将夹68分成构成半部之后），从而允许滤液杯在灌封套筒上被拉回一段足够的距离以从封头件内部裙缘取出滤液杯的较小端部，从而允许随后去除过滤器束。

纤维束的更换涉及以相反的顺序进行上述过程。

集管41中的关断通路60提供从集管41的外部到滤液排放通路43的内部的通达性，并且装纳有关断阀63。关断阀63的顶部部分64具有用于接收调整工具（未示出）和手动激活阀的孔。与关断阀63的中心部分相邻的是密封件65，其提供关断阀63和关断通路60之间的密封。

在关断阀63的下端具有密封件69。当关断阀63向上运动时，密封件69关闭通向滤液排放通路43的端口72以防止滤液从筒10流动到集管41。然而，应当注意，端口72的关闭不妨碍滤液通过滤液通路43流动到相邻的集管和从相邻的集管流出。集管41的顶部上的插塞73封闭关断通路60。阀63被设计成使其可以很容易地操作而不需要采取对过滤器的组成部分的任何拆卸。

在阀设置的具体实施例中，当阀处于“向上”位置时，插塞73不能被更换。这提供了在一定距离处容易确定的视觉指示，即：阀被关断，意味着其所馈送的筒与进料断开连接。

通过首先使阀63的轴旋转90度，由此当阀63的轴被提升时允许矩形块部件150（安装在阀63的轴上）穿过相应的矩形孔151，从而使阀63从开启位置运动到闭合位置。一旦阀的轴处于完全向上位置，则轴就再次向回旋转90度，使得通过阻挡件150与关断通路60的顶部的相互作用来防止该轴的意外降低。通过反转该过程来打开关断阀。

如图1所示，筒10的底部类似于顶部，即：该筒具有集管41和外连接套筒56。过滤器筒10可以被简单地修改以提供闭塞端部的操作模式。筒10的底部也有不同之处，即：其包括具有另外的内部气体分配通路124的集管41。

图3示出一排过滤器筒10，所述过滤器筒10被平行地连接在一起并且具有设置为进料入口歧管的流体控制歧管101、设置为浓缩进料出口歧管的流体控制歧管100和设置为滤液歧管的流体控制歧管102。该成排的筒10由穿过集管41中的孔104的系杆103连接在一起。样本或配量端口105可以设置在歧管100、101和102中。图4示出了通过相邻的歧管100、101和102连接在一起以形成一组过滤器模块的多排筒，所述过滤器模块被穿过歧管100、101和102中的孔107的系杆106保持在一起。本领域技术人员将认识到，也可以利用或附加地利用将歧管和/或集管连接在一起的替代机构。例如，歧管和/或集管可以设有夹、交叉凸缘、压配合联接件、或适合于联接至相邻模块和/或集管上的互补螺纹的螺丝状螺纹。

所示的流体控制歧管100和101具有相同的形状和构造。在替代实施例中，不同的歧管可以根据需要被不同地成形或构造。歧管100和101包括具有端面111和112的主体部分110，所述端面在一些实施例中可以是平面的，并且便于连接到相邻的类似歧管。主体部分110限定通过主体从端面111延伸到端面112的进料通路113。端面111、112中的任一个或两者可以包括通入进料通路113的进料入口。通向面112中的通路113的开口周围具有用于接收O形环的环形凹部（未示出），并且通向通路113和端面111的开口周围具有适于接合相邻歧管的O形环的斜面环形突起（未示出）。

根据本发明的流体控制歧管的实施例包括块形结构，其具有桥接大型的大致圆形内部通路一对相对的大致平行的面。歧管的所述结构包括适于在歧管的主通路和第三面之间连通的两个附加通路。这两个通路具有两个重要特性：首先，附加通路之一可被完全包围在所述大型的大致圆形内部通路内；其次，在每个歧管中，两个附加通路之一被封闭于主通路。根据歧管是被用作进料入口还是进料出口歧管来确定两个附加通路中的哪一个要被封闭。

在通路内利用通路的构思允许这些岐管被用来连接两排集管41以实现将进料平行送入成排的筒中和将滤液从成排模块去除的目的，而且也实现将这种成组的互连排彼此串联连接的目的。在一些实施例中，可通过完全包围在大型的大致圆形内部通路内的附加通路来除去滤液。

参照图5，示出了根据本发明的流体控制歧管的一个实施例。如图所示，流体控制歧管101包括主体，该主体包括限定端部开口进料通路113的侧壁。在侧壁之一中具有两个竖直间隔开的开口118和119。这些开口118和119是流体控制歧管101的出口。在所示的实施例中，提供了一对上部开口119，但是应当意识到，开口的数量和类型并不被严格限制。当歧管也被用来从集管41引导滤液时，可以任选地提供在进料通路113内延伸通过该进料通路113的第二通路121。

图6示出了连接到一组模块10的下集管41的多个流体控制歧管101。流体控制歧管连接到相邻的类似歧管以形成沿着模块组的至少一侧延伸的成排互连歧管。每个歧管101被进一步连接到成排互连集管41的端部以形成图6所示的组结构。成排互连流体控制歧管101的至少一个终端端部设有T型件101’，该T型件101’用于提供与进料源和气体源（通常为加压空气）的流体连通。T型件101’具有用于从气体源引入气体的上部竖直延伸的入口120以及用于引入进料液体的水平延伸的入口130。T型件101’通常连接到成排互连歧管中的终端流体控制歧管，但是应当理解的是，可以在沿成排歧管的任何点引入进料和气体。

参照图9，示出了穿过根据本发明的过滤系统的实施例的流体控制歧管101、102和集管41截取的剖视图。流体控制歧管101、102的进料通路113连接到进料液体源，并且下部开口118与通向歧管101的面117的横向分支通路122流体连通，从而在进料通路113和集管41的进料通路42之间提供进料连通。以类似的方式，横向分支通路123从上部开口119通向歧管的面117以提供与集管41的气体分配通路124的流体连通。

气体分配通路124的终端部分各自流体连接到流体控制歧管101的分支通路123的端部125。在该实施例中，气体分配通路124被封闭端连接件128终止于最终歧管102中。每个集管41的气体分配通路124在其壁（通常是下壁）中设有一个或多个开口127，以将气体分配到集管41的进料通路42中。这些开口可以是洞、狭缝、喷嘴或在本领域中已知的其他结构的形式。在一些实施例中的开口的尺寸不同，例如随着距流体控制歧管的距离而增加尺寸，从而补偿沿着气体分配通路的压力降以便将等量的气体提供给一排中的每个过滤歧管。

现在将参照图10至图12描述流体控制歧管101的操作。

图10示出在过滤期间处于正常进料供应模式的歧管，其中进料通路113和集管41的进料供应通路42充满进料液体。在这种模式下，分支通路123和气体分配通路124也被进料液体填充。进料通过进料通路113、下部开口118和分支通路122流动到进料供应通路42中和每个模块10的膜周围。进料通过至少在如图6和图8所示的成排互连流体控制歧管101的一端设置的T型件101’被供应到进料供应通路。

如图11所示，当需要对膜进行通气或冲刷时，诸如空气的气体被引入互连流体控制歧管101中的一个或多个流体控制歧管。引入气体的手段并不严格地受限制，但通常是通过提供加压气体通过连接到如图8所示的成排歧管101的端部的T型件101’来实现。引入的气体移置进料供应通路113内的进料液体直到通路113内的液体水平移动到上部开口119处的水平或该水平下方。此时，气体开始流动通过分支通路123和气体分配通路124并且通过开口127流出，从而在如图12所示的集管41的进料供应通路42中的进料液体中产生气泡。液体最初被分别移置通过上部开口119和下部开口118，使大部分的流动通过下部开口118。为了防止完全将进料液体从通路113移置，下部开口118例如在其上部部分设有一个或（多个）排放开口126，以便放掉任何过量的气体并防止进料液体的进一步移置。所使用的排放开口类型不被严格限制，但可包括槽缝、沟槽或凹口。一旦完成通气，气体的引入就被停止并且进料液体在进料通路113内上升且系统返回到正常操作。

在一些实施例中，可能期望的是在进料通路113内将上部开口119设置得尽可能高以最小化产生通过气体分配通路124的空气流所需的进料通路113内的液体移置。在一些实施例中，理想的是在气体冲刷过程期间将进料尽可能多地保留在进料通路113内。在一些实施例中，上部开口119和/或气体分配通路124的尺寸足够大，以便于在模块之间产生由歧管供给的均匀气体分配，同时仍然允许进料流动通过进料通路113和/或42。至少部分地基于被用来移置进料通路113内的进料液体的气体压力来确定上部开口119和下部开口118之间的间距以及这些开口在进料通路113内的相对定位。

图13至16示出根据本发明的流体控制歧管的另一实施例。在该实施例中，将进料液体和冲刷气体从流体控制歧管130直接送入一个或多个膜模块的基底。流体控制歧管的主体包括限定进料通路131和一个或多个控制端口132的侧壁。膜模块（未示出）和流体控制歧管130的进料通路131之间的流体连通经由控制端口132来提供。控制端口132的横截面是大致圆形的，其上半球被径向延伸的隔板133阻隔且其下部部分133’敞开从而提供出口以允许液体流过。应理解的是，端口132的形状不是严格限制的，其它的横截面形状将同样适用。该隔板133设有孔134形式的出口，其可包括例如竖直延伸的槽缝。孔134的形式没有严格限制，并且也可以使用或另外使用一个洞或一系列洞。孔134通常从隔板的基底135竖直地隔开，但这也不是关键的。在一些实施例中，孔134可以是端部开口的槽缝，使开口的下端连结控制端口的开口下部部分133’。在图13至16的实施例中，一对控制端口132被设置在进料通路131的侧壁中的相对位置。

该实施例以与上面描述的其它实施例类似的方式操作。在过滤期间，进料液体流动通过流体控制歧管130的进料通路131，然后通过控制端口132的下部开口部分133’且进入与其附连的膜模块（未示出）的基底。进料液体从模块的基底沿着膜例如流动通过模块（未示出）的下部灌封头中的开口。

当需要空气或气体冲刷时，通过将气体引入到进料通路131中来向下移置进料通路131内的液体，直到气/液界面到达孔134的水平。然后气体通过孔134且进入膜模块（未示出）的基底。用于孔134的槽缝形式或竖直延伸的洞组的使用允许通过在进料通路131内更多的液体被移置时增加通过孔134的气体流动来调节所述气体流动。这继而通过使更多的气体通过孔134逸出来减少液体的移置。这种调节防止控制端口132完全充满气体。

图17至20示出根据本发明的流体控制歧管的另一实施例。在该实施例中，流体控制歧管的主体包括限定进料通路131的侧壁以及导管138形式的控制端口，所述导管例如是在径向方向上从进料通路131的上壁大体竖直向下延伸进入进料通路131的管道或管筒。进料液体和气体被送入设置在流体控制歧管130上方的一个或多个例如一对输出导管136和137。输出导管136和137适于被连接到膜模块（未示出）的基底。输出导管136、137由导管138流体连通地连接于流体控制歧管130的进料通路131。导管138在其下部远端139敞开以允许进料液体从进料通路131流入。导管138由沿着导管138的直径定位且从所述下部远端139向上延伸的一个或多个纵向延伸的隔板142划分成多个例如一对通道140、141。导管138通过进料通路??131的上壁143并且在其侧壁中设有一个或多个孔，例如，一对开口144、145，其提供通道140、141和各自的输出导管136、137之间的流体连通。导管138中的孔的数量可以对应于形成在其中的通道的数量，使至少一个孔通向每个通道。在一些实施例中，各种孔可以被设置在流体控制歧管内的不同高度处。

导管138设有一对通气孔146、147，每个通气孔与导管138的相应通路140、141连通。导管138中的通气孔的数量可以对应于形成在其中的通道的数量，使至少一个孔通向每个通道。通气孔146、147被设置在从管道或管筒138的下部远端139竖直隔开的位置处。这允许气体流动通过通气开口146、147而不移置进料通路内的所有液体，并且防止管道或管筒138被完全充满气体。在一些实施例中，各种孔可以被设置在进料通路131内的不同高度处。

该实施例以与上面描述的其它实施例类似的方式操作。在过滤期间，进料液体流动通过进料通路131，然后通过导管138的下部开口的远端139，并且通过由隔板142形成的通道140、141。进料液体然后沿着通道140、141向上流动并且通过各自的导管136和137。

当需要空气或气体冲刷时，通过将气体引入到进料通路中来向下移置进料通路131内的液体，直到气/液界面到达通气开口146和147的水平。然后，气体沿着管道或管筒138的通道140、141通过开口146、147并进入各自的导管136和137。

图21至24示出根据本发明的流体控制歧管的另一实施例。在该实施例中，流体控制歧管的主体包括限定进料通路131的侧壁和导管150形式的控制端口，所述导管例如是在径向方向上从进料通路131的上壁大体竖直向下延伸进入进料通路131的管道或管筒。导管150适于被连接到膜模块（未示出）的基底。进料液体和气体被送入导管150。在一些实施例中，导管150可通过流体控制歧管的上壁的中心部分，并且在其他实施例中，例如图21至24所示，所述导管可进入流体控制歧管，其靠近或接触进料通路131的侧壁。导管150在其下部远端152处敞开以允许进料液体从进料通路131流入。在一些实施例中，导管150相对于进料通路131的内壁切向地穿过进料通路131的上壁143。

导管150在其下部远端152附近设有一个或多个通气孔153。孔153在一些实施例中围绕管道或管筒150的周边被设置在相等间隔开的位置。孔153在一些实施例中是竖直延伸的槽缝的形式，但是孔的形式并不严格受限，也可以使用或另外使用一个或一系列间隔的洞。在一些实施例中，所述孔中的一个或多个孔相比于所述孔中的一个或多个其它孔可以具有不同的宽度或长度。在一些实施例中，在使用槽缝的情况下，其通向导管150的下部远端152，如图21至24所示。在该实施例中，一对导管150沿进料通路131的内侧壁被设置在相对的位置。在其它实施例中，多于两个的导管150可被包括在歧管中。

该实施例以与上面描述的其它实施例类似的方式操作。在过滤期间，进料液体流动通过进料通路131，然后通过导管150的下部开口远端152且向上通过导管150以便连通至所连接的膜模块（未示出）。

当需要空气或气体冲刷时，通过将加压气体引入进料通路来向下移置进料通路131内的液体，直到气/液界面到达孔153的水平。然后，气体通过孔153并沿着导管150流动，以便与连接于其的膜模块（未示出）相连通。用于孔153的槽缝形式或竖直延伸的洞组的使用允许通过在进料通路131内更多的液体被移置时增加通过孔153的气体流动来调节所述气体流动。这继而通过使更多的气体通过孔153逸出来减少液体的移置。这种调节防止导管150完全充满气体。

所描述的歧管设置使得能够使用单一歧管来选择性地将进料和/或气泡供应到膜模块。

虽然已经公开了本公开的示例性实施例，但是可对其作出许多修改、增加和删除而不脱离如所附权利要求中所述的本公开及其等价物的精神和范围。

本领域技术人员将容易地理解，这里所描述的各种参数和构造意味着是示例性的，并且实际的参数和构造将取决于本公开的设备和方法所针对使用的特定应用。本领域技术人员仅仅使用常规的实验即可认识到或者能够确定等同于本文中描述的特定实施例的许多实例。例如，本领域技术人员可以认识到，根据本公开的系统及其部件还可以包括系统网络或者是热交换器系统或水处理系统的部件。因此，应当理解的是，仅通过示例的方式提供了前述实施例，并且，在所附权利要求及其等价物的范围内，所公开的系统和方法能以与所具体描述的方式不同的其它方式来实施。例如，在本公开的系统中可以制备和使用平板膜。所述系统和方法涉及本文所述的每个单独的特征、系统或方法。此外，两个或更多这样的特征、系统或方法的任何组合在这样的特征、系统或方法不相互矛盾的情况下被包括在本公开的范围之内。

另外，应当理解，本领域技术人员容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进的本意是本公开的一部分，并旨在落入本公开的精神和范围之内。例如，歧管可以由包括注塑成型或焊接技术在内的任何制造技术来制备，并且可由任何所需材料来制造。在其他情况下，可以修改现有设施来利用或结合本发明的任何一个或多个方面。因此，在某些情况下，系统可能涉及连接或设置现有设施以包括过滤系统或过滤系统的部件，例如本文所公开的歧管。因此，前面的描述和附图仅作为示例。另外，附图中的绘图不将本公开限制于具体示出的图示。

修饰某一元件的序数术语例如“第一”、“第二”、“第三”等在本说明书和权利要求书中的使用本身并不意味着任何优先级、先后次序、或一个元件优于另一元件的顺序、或执行方法的动作所处的时间顺序，而是仅仅用作标记以便区分具有某一名称的一个元件和具有相同名称的另一元件，序数术语的使用只是用于区分所述元件。

Claims (18)

1.一种用于附连到过滤器模块组件的集管的歧管，所述歧管包括：

与进料液体源流体连通以接收待过滤的进料液体的入口；

与所述集管流体连通的第一出口；

与所述入口、气体源和所述第一出口流体连通的第一流体通路；

与所述集管和所述第一流体通路流体连通的第二流体通路；以及

从所述第一出口竖直移位且在所述第一流体通路和所述第二流体通路之间流体连通的第二出口，

其中所述第二出口包括至少一个竖直延伸的孔，所述竖直延伸的孔包括与管筒的下端邻接的端部开口的槽缝。

2.根据权利要求1所述的歧管，其特征在于，所述第二流体通路与过滤器模块组件的通气系统流体连通。

3.根据权利要求1所述的歧管，其特征在于，所述第一流体通路与过滤器模块组件的进料入口流体连通。

4.根据权利要求1所述的歧管，其特征在于，还包括形成于第一流体通路的壁中的控制端口，所述控制端口包括限定所述第一出口的开口下部部分和限定所述第二出口的控制端口壁。

5.根据权利要求1所述的歧管，其特征在于，所述第二流体通路包括从第一流体通路的上壁大体向下延伸的端部开口的导管，所述端部开口的导管的下端限定所述第一出口，所述第二出口被限定在所述端部开口的导管的壁中。

6.根据权利要求5所述的歧管，其特征在于，所述歧管还包括多个输出导管，所述端部开口的导管被竖直地划分以在所述端部开口的导管内形成多个通路，所述多个通路中的每一个与相应的输出导管流体连通。

7.根据权利要求5所述的歧管，其特征在于包括至少两个所述端部开口的导管。

8.一种控制气体向膜过滤模块的流动的方法，所述方法包括：

提供用于附连到膜过滤模块的集管的歧管，所述歧管包括：

与进料液体源流体连通以接收待过滤的进料液体的入口；

与所述集管流体连通的第一出口；

与所述入口、气体源和所述第一出口流体连通的第一流体通路；

与所述集管和所述第一流体通路流体连通的第二流体通路；和

从所述第一出口竖直移位且在所述第一流体通路和所述第二流体通路之间流体连通的第二出口；

将进料液体引入到所述第一流体通路中；

通过将加压气体引入到所述第一流体通路中以将所述第一流体通路内的进料液体移置到所述第二出口处或所述第二出口下方且在所述第一出口上方的水平；以及

使加压气体流动通过所述第二出口和流入过滤模块。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在使加压气体流入膜过滤模块时将进料液体的水平保持在所述第二出口处或所述第二出口下方且在所述第一出口上方的水平。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括流体地连接多个歧管的第一流体通路。

11.一种模块化过滤系统，所述模块化过滤系统包括：

过滤模块，所述过滤模块包括：

具有进料入口和滤液出口的腔室；

在所述腔室中将所述腔室划分成进料侧和滤液侧的过滤介质；

与所述腔室流体连通的第一集管；以及

第一歧管，所述第一歧管包括：

与进料液体源流体连通以接收待过滤的进料液体的歧管入口；

与所述第一集管流体连通的第一歧管出口；

与所述歧管入口、气体源和所述第一歧管出口流体连通的第一流体通路；

与所述集管和所述第一流体通路流体连通的第二流体通路；以及

从所述第一歧管出口竖直移位且在所述第一流体通路和所述第二流体通路之间流体连通的第二歧管出口，

其中所述第二歧管出口包括至少一个竖直延伸的孔，所述竖直延伸的孔包括与管筒的下端邻接的端部开口的槽缝。

12.根据权利要求11所述的模块化过滤系统，其特征在于，所述第一集管包括：

与所述第一歧管出口流体连通且延伸穿过所述第一集管的第一进料通路，所述第一进料通路具有进料入口、进料出口和与所述腔室流体连通的排出端口；以及

与所述第二歧管出口流体连通且延伸穿过所述第一集管且定位在所述第一进料通路内的第一气体分配通路，所述第一气体分配通路具有接收端口、气体出口和与所述第一进料通路流体连通的一个或多个开口。

13.根据权利要求12所述的模块化过滤系统，其特征在于，所述过滤介质包括中空纤维膜。

14.根据权利要求13所述的模块化过滤系统，其特征在于，所述第一集管还包括：

延伸穿过所述第一集管且定位在所述第一进料通路内的第一滤液通路，所述第一滤液通路具有与纤维膜的内腔流体连通的接收端口以及滤液出口。

15.根据权利要求14所述的模块化过滤系统，其特征在于，还包括具有与所述第一流体通路流体连通的入口的至少一个附加歧管。

16.根据权利要求15所述的模块化过滤系统，其特征在于，还包括具有与所述第一滤液通路的滤液出口流体连通的滤液通路的至少一个附加集管。

17.根据权利要求16所述的模块化过滤系统，其特征在于，所述第一气体分配通路的气体出口与所述至少一个附加集管的气体分配通路的入口流体连通。

18.根据权利要求17所述的模块化过滤系统，其特征在于，所述第一进料通路的进料出口与所述至少一个附加集管的进料通路的入口流体连通。