RU2162730C2 - Modular filtration system - Google Patents

Modular filtration system Download PDF

Info

Publication number
RU2162730C2
RU2162730C2 RU99106195/12A RU99106195A RU2162730C2 RU 2162730 C2 RU2162730 C2 RU 2162730C2 RU 99106195/12 A RU99106195/12 A RU 99106195/12A RU 99106195 A RU99106195 A RU 99106195A RU 2162730 C2 RU2162730 C2 RU 2162730C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
passage
liquid
membranes
channel
membrane
Prior art date
Application number
RU99106195/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99106195A (en
Inventor
Деннис ЧЕНСЕЛЛОР (US)
Деннис ЧЕНСЕЛЛОР
Марк ЧЕНСЕЛЛОР (US)
Марк ЧЕНСЕЛЛОР
Джаккетта ВОДЖЕЛ (US)
Джаккетта ВОДЖЕЛ
Original Assignee
НЭЙТ Интернешнл
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by НЭЙТ Интернешнл filed Critical НЭЙТ Интернешнл
Application granted granted Critical
Publication of RU2162730C2 publication Critical patent/RU2162730C2/en
Publication of RU99106195A publication Critical patent/RU99106195A/en

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: cleaning liquids containing various particles. SUBSTANCE: system includes series of diaphragms mounted in diaphragm units located inside passage, outlet pipe line connecting diaphragm units, permeate passage also connecting diaphragm units, first pump connected with chamber by liquid line and used for transportation of at least of cleaned liquid to outlet. Reversible osmosis apparatus for filtration of feed liquid includes passage for liquid kept under various pressures, series of diaphragms arranged in diaphragm units, first passage for transportation of feed liquid, second passage connecting the diaphragm units and carrying the permeate and third passage connecting the diaphragm units and carrying the liquid flowing past diaphragm. Method of cleaning the feed liquid includes pumping part of this liquid to passage, arrangement of series of diaphragms in diaphragm units and placing these units in passage in various positions at which pressure differential is available, flowing of liquid from passage around outer surface of diaphragm, transfer of cleaned agent to respective pipe line connecting the modules, transfer of flushing liquid to pipe line connecting the diaphragm units. EFFECT: enhanced efficiency of cleaning large amounts of liquid by means of pressure filtration. 17 cl, 12 dwg

Description

Изобретение в целом относится к фильтрации жидкостей, главным образом включая фильтрацию воды. The invention generally relates to filtering liquids, mainly including filtering water.

Несмотря на многочисленные достижения в течение ряда лет, все еще существует постоянная необходимость очистки воды. Многие области в мире имеют недостаточное количество пресной воды для питья или для использования в сельском хозяйстве, а в других областях, где имеются достаточные источники пресной воды, вода часто загрязнена химическими или биологическими загрязнениями, ионами металлов и т.п. Сохраняется также и необходимость промышленной очистки других жидкостей, таких как промышленные химические вещества и пищевые соки. Например, в патенте США 4759850 обсуждается применение обратного осмоса для удаления спиртов из углеводородов при дополнительном присутствии простых эфиров, а в патенте США 4959237 обсуждается применение обратного осмоса для апельсинового сока. Despite numerous advances over the years, there is still an ongoing need for water treatment. Many areas in the world have insufficient fresh water for drinking or for use in agriculture, and in other areas where there are sufficient sources of fresh water, water is often contaminated with chemical or biological contaminants, metal ions, etc. The need for industrial cleaning of other liquids, such as industrial chemicals and food juices, also remains. For example, US Pat. No. 4,759,950 discusses the use of reverse osmosis to remove alcohols from hydrocarbons with the additional presence of ethers, and US Pat. No. 4,959,237 discusses the use of reverse osmosis for orange juice.

Многие из этих задач могли быть решены посредством фильтрации и особенно обратного осмоса, где составляющие разделяются под давлением с использованием полупроницаемой мембраны. Используемый в данном тексте термин мембрана относится к функциональному фильтрующему элементу, который может включать один или более полупроницаемых слоев и один или более слоев основы. В зависимости от тонкости используемой мембраны обратным осмосом можно удалить частицы, изменяющиеся в размерах от макромолекул до микроскопических частиц, и современные элементы обратного осмоса способны удалять частицы, бактерии, споры, вирусы и даже ионы, такие как Cl- или Ca++.Many of these problems could be solved by filtration and especially reverse osmosis, where the components are separated under pressure using a semi-permeable membrane. As used herein, the term membrane refers to a functional filter element that may include one or more semipermeable layers and one or more base layers. Depending on the thinness of the membrane used by reverse osmosis, particles ranging in size from macromolecules to microscopic particles can be removed, and modern reverse osmosis elements can remove particles, bacteria, spores, viruses, and even ions such as Cl - or Ca ++ .

Имеется несколько проблем, связанных с широкомасштабным обратным осмосом (OO), включая избыточное загрязнение мембран и высокие затраты, связанные с созданием необходимого перепада давления на мембранах. Эти две проблемы взаимосвязаны в том отношении, что в большинстве или во всех известных элементах OO необходима промывка мембран в ходе работы относительно большим количеством питающей жидкости по отношению к количеству получаемого пермеата (фильтрат, образующийся при обратном осмосе). Например, при обессоливании морской воды отношение отведенной выпускаемой жидкости к выходу пермеата составляет приблизительно 3 : 2. Поскольку лишь из части используемой морской воды получается очищенная вода, энергия, используемая на оставшуюся воду, пропадает, что обусловливает присущую процессу неэффективность. There are several problems associated with large-scale reverse osmosis (OO), including excessive membrane contamination and high costs associated with creating the necessary pressure drop across the membranes. These two problems are interconnected in that, in most or all known OO elements, membrane washing during operation with a relatively large amount of feed fluid is necessary in relation to the amount of permeate obtained (filtrate formed during reverse osmosis). For example, when desalting sea water, the ratio of the discharged liquid to the permeate outlet is approximately 3: 2. Since only part of the used sea water is purified water, the energy used for the remaining water disappears, which causes the inherent inefficiency of the process.

В течение ряда лет были сделаны многочисленные попытки улучшить эффективность и сопутствующую эффективность затрат для блоков OO. Например, в патенте США 5229005, выданном Fok и др., описано погружение сосуда с борта судна глубоко в океан. Этот сосуд снабжен OO мембраной на одной из его поверхностей, и на глубине около 700 м давление водяного столба оказывается достаточным для того, чтобы продавить пресную воду через мембрану в сосуд. Когда сосуд таким образом заполняется пресной водой, его поднимают на судно и опорожняют. Для увеличения эффективности работы изобретатель предлагает попеременно погружать и опорожнять два таких сосуда. Хотя запатентованный способ может быть действенным, периодический характер этого процесса делает его в значительной степени не пригодным для снабжения пресной водой в промышленном масштабе. Over the years, numerous attempts have been made to improve the efficiency and associated cost-effectiveness for OO blocks. For example, US Pat. No. 5,229,505 issued to Fok et al. Describes the sinking of a vessel from a ship deep into the ocean. This vessel is equipped with an OO membrane on one of its surfaces, and at a depth of about 700 m the pressure of the water column is sufficient to push fresh water through the membrane into the vessel. When the vessel is thus filled with fresh water, it is lifted onto the vessel and emptied. To increase work efficiency, the inventor proposes to alternately immerse and empty two such vessels. Although the patented method can be effective, the periodic nature of this process makes it largely unsuitable for supplying fresh water on an industrial scale.

Другая попытка улучшения эффективности элементов обратного осмоса в отношении затрат обсуждается в патенте США 4512886, выданном Hicks и др. Здесь OO модуль помещен в океан на глубину, на которой давление окружающей среды недостаточно для работы мембраны, но на которой давление за счет глубины в сочетании с дополнительным давлением, обеспечиваемым насосом, является достаточным для работы мембраны. Поэтому воду под давлением прокачивают через OO модуль с использованием энергии волн на поверхности, причем пресная вода выходит из одного конца модуля, а рассол удаляют с другого конца. К несчастью, применение этого механизма ограничивается местами, имеющими значительную активность волн, и он в любом случае относительно дорог в установке и работе. Another attempt to improve the cost-effectiveness of reverse osmosis elements is discussed in US Pat. No. 4,512,886 to Hicks et al. Here, the OO module is placed in the ocean to a depth at which ambient pressure is insufficient for the membrane to operate, but at which pressure due to depth combined with the additional pressure provided by the pump is sufficient for the operation of the membrane. Therefore, water under pressure is pumped through the OO module using the energy of waves on the surface, and fresh water comes out from one end of the module, and the brine is removed from the other end. Unfortunately, the use of this mechanism is limited to places with significant wave activity, and in any case it is relatively expensive to install and operate.

Еще одна попытка улучшения эффективности OO блоков в отношении затрат обсуждается в патенте США 3456802, выданном Cole и др. В этом патенте несколько OO ячеек погружают в океан на достаточную глубину, а предварительно профильтрованную морскую воду фильтруют на поверхности и подают к ячейкам по трубе. Выходящую из ячеек пресную воду затем выкачивают на поверхность, а выпускаемую воду возвращают в океан. Cole и др. утверждают, что благодаря этому механизму срок службы мембраны увеличивается из-за предварительной фильтрации морской воды, подаваемой на мембраны, и увеличения скорости промывки. Однако не устранена необходимость близости к глубокому массиву морской воды, а также сложность замены OO ячеек. Another attempt to improve the cost-effectiveness of OO blocks is discussed in U.S. Patent 3,456,802 issued to Cole et al. In this patent, several OO cells are immersed in the ocean to a sufficient depth, and pre-filtered seawater is filtered on the surface and piped to the cells. The fresh water leaving the cells is then pumped to the surface, and the discharged water is returned to the ocean. Cole et al. Argue that due to this mechanism, the service life of the membrane is increased due to the pre-filtration of seawater supplied to the membranes and an increase in the washing speed. However, the need for proximity to a deep seawater mass, as well as the difficulty of replacing OO cells, is not eliminated.

Проблема необходимости близости к глубокому массиву морской воды при проведении опреснения решается в патенте США 4125463, выданного Chenoweth, который включен здесь полностью в виде ссылки. В патенте Chenoweth многочисленные блоки полупроницаемых мембран помещены внутри колодца или другой подземной полости. Соленая вода подается на мембраны сверху вниз, и гидростатическое давление соленой воды продавливает пермеат через мембраны. Пермеат, который в данном случае является очищенной водой, затем выкачивают из системы через вертикальный трубопровод. Основным преимуществом, которое предполагает Chenoweth, является то, что затраты энергии в значительной степени ограничены перекачиванием очищенной воды. The problem of the need for proximity to a deep body of seawater during desalination is solved in US Pat. No. 4,125,463 to Chenoweth, which is incorporated herein by reference in its entirety. In Chenoweth's patent, numerous semipermeable membrane blocks are placed inside a well or other subterranean cavity. Salt water is supplied to the membranes from top to bottom, and the hydrostatic pressure of salt water forces the permeate through the membranes. Permeate, which in this case is purified water, is then pumped out of the system through a vertical pipeline. The main advantage that Chenoweth suggests is that energy costs are largely limited to pumping purified water.

Несмотря на уменьшенные энергетические затраты, предполагаемые Chenoweth, эта конструкция является непрактичной. Помимо прочего, конструкция Chenoweth предполагает центральный вертикальный трубопровод, окруженный на различных глубинах группами из пяти сателлитных OO ячеек. Каждая из этих сателлитных ячеек имеет свой собственный коллектор, и различные коллекторы каждой группы объединяются через патрубок в центральном вертикальном трубопроводе. Такая конструкция в принципе неэффективна. Объединение сателлитных OO ячеек в группы придает ненужную сложность и дороговизну, а присутствие многочисленных сателлитных корпусов на одном уровне занимает дефицитный объем канала. Despite the reduced energy costs suggested by Chenoweth, this design is impractical. Among other things, the Chenoweth design involves a central vertical pipeline surrounded by groups of five satellite OO cells at various depths. Each of these satellite cells has its own collector, and different collectors of each group are combined through a pipe in a central vertical pipeline. This design is basically ineffective. The combination of satellite OO cells into groups gives unnecessary complexity and high cost, and the presence of numerous satellite bodies at the same level occupies a scarce channel volume.

Таким образом, задачей изобретения является создание аппаратуры и способов для экономически эффективной очистки больших количеств жидкости с использованием фильтрации под давлением. Thus, the object of the invention is to provide apparatus and methods for cost-effective cleaning of large quantities of liquid using pressure filtration.

Указанная задача решается тем, что предложена система для очистки содержащей частицы жидкости, расположенная внутри канала; данная система включает:
ряд мембран, расположенных внутри канала в мембранных блоках, эти мембраны по существу проницаемы для жидкости и по существу не проницаемы для частиц в пределах рабочего интервала давлений, причем каждая мембрана имеет сторону высокого давления, по меньшей мере частично расположенную внутри канала, и сторону низкого давления в контакте с общей камерой для сбора пермеата таким образом, что очищенная жидкость проходит через мембрану в камеру,
выпускной трубопровод, отличный от канала и соединяющий мембранные блоки,
проход для пермеата, соединяющий мембранные блоки, и
первый насос, соединенный по жидкости с камерой, для транспортировки по меньшей мере части очищенной жидкости по направлению к выходу.
This problem is solved by the fact that the proposed system for cleaning containing particles of liquid located inside the channel; This system includes:
a series of membranes located inside the channel in the membrane blocks, these membranes are essentially liquid permeable and essentially impermeable to particles within the working pressure range, each membrane having a high pressure side at least partially located inside the channel and a low pressure side in contact with a common chamber for collecting permeate so that the purified liquid passes through the membrane into the chamber,
an outlet pipe different from the channel and connecting the membrane blocks,
a permeate passage connecting the membrane blocks, and
a first pump fluidly coupled to the chamber for transporting at least a portion of the purified fluid toward the outlet.

Система может содержать также второй насос, который перекачивает жидкость в канале в направлении, противоположном потоку пермеата. The system may also comprise a second pump that pumps liquid in the channel in the opposite direction to the permeate flow.

Первый насос может быть расположен внутри камеры, предпочтительно между двумя мембранными блоками. The first pump may be located inside the chamber, preferably between two membrane blocks.

По меньшей мере часть первого прохода может быть гибкой. At least a portion of the first passage may be flexible.

Первый насос может быть погружен в очищенную жидкость. The first pump may be immersed in a purified liquid.

Канал может иметь глубину по меньшей мере 15,24 м (50 футов). The channel may have a depth of at least 15.24 m (50 ft).

Указанная задача решается также тем, что предложен аппарат обратного осмоса для использования при фильтрации питающей жидкости, включающий:
канал, содержащий жидкость до глубины по меньшей мере 15,24 м (50 футов) таким образом, что части питающей жидкости, находящиеся в различном положении внутри канала, находятся под различным давлением,
ряд мембран, расположенных в мембранных блоках, причем каждая из этих мембран имеет первую поверхность в жидкостном контакте с питающей жидкостью, а вторая поверхность соединена по жидкости с пространством для сбора пермеата, и эти мембраны размещены внутри канала таким образом, что на мембранах существует перепад давления, достаточный для того, чтобы заставить по меньшей мере некоторое количество питающей жидкости пройти сквозь мембраны в пространство для сбора пермеата и таким образом отделить пермеат от протекающей мимо мембраны жидкости,
первый проход, который транспортирует части питающей жидкости между положениями внутри канала, имеющими перепад давления по меньшей мере 0,276 МПа (40 ф/кв. дюйм),
второй проход, который соединяет мембранные блоки и транспортирует пермеат через перепад давления по меньшей мере 0,276 МПа (40 ф/кв. дюйм), и
третий проход, который соединяет мембранные блоки и транспортирует протекающую мимо мембраны жидкость.
This problem is also solved by the fact that the proposed reverse osmosis apparatus for use in filtering the supply fluid, including:
a channel containing liquid to a depth of at least 15.24 m (50 ft) so that portions of the supply liquid in different positions within the channel are at different pressures,
a series of membranes located in the membrane blocks, each of these membranes having a first surface in fluid contact with the supply fluid, and a second surface connected in fluid to the space for collecting permeate, and these membranes are placed inside the channel so that a differential pressure exists on the membranes sufficient to force at least a certain amount of the supply fluid to pass through the membranes into the space for collecting permeate and thus separate the permeate from the passing membrane bones,
a first passage that transports parts of the supply fluid between positions within the channel having a pressure drop of at least 0.276 MPa (40 psi),
a second passage that connects the membrane blocks and transports the permeate through a pressure drop of at least 0.276 MPa (40 psi), and
the third passage, which connects the membrane blocks and transports the fluid flowing past the membrane.

Первый проход может быть представлен структурой, которая является концентрической относительно второго канала. The first passage may be represented by a structure that is concentric with respect to the second channel.

Второй проход может быть представлен структурой, которая содержит дополнительный проток для подъема протекающей мимо мембраны жидкости. The second passage can be represented by a structure that contains an additional duct for lifting the fluid flowing past the membrane.

Каждая из мембран может быть расположена радиально от структуры, представляющей собой второй проход. Each of the membranes can be located radially from the structure, which is a second passage.

По меньшей мере часть второго прохода может включать гибкую трубку. At least part of the second passage may include a flexible tube.

Аппарат может дополнительно включать погружной насос, соединенный по жидкости со вторым проходом. The apparatus may further include a submersible pump fluidly coupled to a second passage.

Указанная задача решается также тем, что предложен способ очистки питающей жидкости, включающий:
накачивание части питающей жидкости в канал,
обеспечение ряда мембран в мембранных блоках, причем каждая из указанных мембран является полупроницаемой по отношению к питающей жидкости и каждая из них соединена по жидкости с пространством для сбора пермеата,
размещение этих мембранных блоков в канале в различных положениях, в которых на мембранах имеется перепад давления, достаточный для того, чтобы заставить мембраны работать с получением очищенного вещества в пространстве для сбора пермеата,
омывание внешней поверхности мембраны жидкостью из канала,
перенос очищенного вещества в трубопровод для очищенного вещества, который соединяет модули, и
перенос промывающей жидкости в трубопровод для промывающей жидкости, который соединяет мембранные блоки.
This problem is also solved by the fact that the proposed method of purification of the feed fluid, including:
pumping part of the feed fluid into the channel,
providing a number of membranes in the membrane blocks, each of these membranes being semi-permeable with respect to the feed fluid and each of them is fluidly connected to the space for collecting permeate,
the placement of these membrane blocks in the channel in various positions in which the membranes have a pressure drop sufficient to cause the membranes to work with obtaining purified material in the space for collecting permeate,
washing the outer surface of the membrane with liquid from the channel,
transferring the purified substance to a pipeline for the purified substance that connects the modules, and
transferring flushing fluid to a flushing fluid conduit that connects the membrane blocks.

Способ может включать также перекачивание очищенного вещества вверх внутри структуры для сбора пермеата, которая расположена внутри емкости. The method may also include pumping the purified substance upward inside the permeate collecting structure, which is located inside the container.

Операция размещения мембран в указанных мембранных блоках может включать монтаж этих мембран радиально по отношению к этой структуре. The operation of placing the membranes in said membrane blocks may include mounting these membranes radially with respect to this structure.

Способ может включать также перекачивание очищенного вещества вверх с использованием погружного насоса. The method may also include pumping the purified material upward using a submersible pump.

В данном изобретении предложены аппарат и способы, в которых гидростатический напор, создаваемый весом жидкости, используют для приведения в действие ряда фильтров с целью получения пермеата, и по меньшей мере на некотором уровне (то есть на некоторой глубине) внутри аппарата по меньшей мере 30% полученного пермеата собирается внутри единого корпуса фильтра. Таким образом, с помощью данного изобретения можно уменьшить или устранить объединение в группы в канальных и других системах фильтрации и, таким образом, обеспечить повышенную производительность и экономическую эффективность. The present invention provides apparatus and methods in which the hydrostatic head created by the weight of a liquid is used to actuate a series of filters to obtain permeate, and at least at some level (i.e., at a certain depth) inside the apparatus of at least 30% The resulting permeate is collected inside a single filter housing. Thus, using the present invention, it is possible to reduce or eliminate grouping in channel and other filtration systems and, thus, provide increased productivity and economic efficiency.

В предпочтительных вариантах выполнения практически весь фильтрующий материал на данной глубине обернут вокруг одного или более коллекторов пермеата внутри единого корпуса фильтра. В еще более предпочтительных вариантах выполнения фильтры и участки труб(ы) коллектора образуют внутреннюю сердцевину ряда производственных модулей. В особенно предпочтительных вариантах выполнения каждый из производственных модулей включает, кроме того, транспортную зону для транспортировки рассола и транспортную зону для транспортировки пермеата. In preferred embodiments, substantially all of the filter media at a given depth is wrapped around one or more permeate collectors within a single filter housing. In even more preferred embodiments, filters and manifold pipe sections (s) form the inner core of a number of production modules. In particularly preferred embodiments, each of the production modules further includes a transport zone for transporting brine and a transport zone for transporting permeate.

В других аспектах концы сопряженных производственных модулей могут быть сконструированы так, чтобы соединяться друг с другом с использованием скользящей посадки, и производственные модули можно поддерживать в соединении посредством их присоединения к поддерживающим тросам или стержням. In other aspects, the ends of the paired production modules may be designed to be connected to each other using a sliding fit, and the production modules may be kept in connection by attaching to support cables or rods.

В других аспектах изобретения для подъема пермеата к поверхности может быть использован погружной насос. В предпочтительных вариантах выполнения, обладающих этой особенностью, насос может действовать по меньшей мере с использованием центробежного принципа и/или принципа эрлифта, и там, где используется принцип эрлифта, можно применять систему регенерации энергии для того, чтобы извлечь энергию из поднимающейся жидкости и газа. Предполагается также использовать газ, полученный с помощью электролиза, для содействия перекачиванию. In other aspects of the invention, a submersible pump may be used to raise the permeate to the surface. In preferred embodiments having this feature, the pump can operate at least using the centrifugal and / or airlift principle, and where the airlift principle is used, an energy recovery system can be used to extract energy from the rising liquid and gas. It is also contemplated to use gas obtained by electrolysis to facilitate pumping.

Еще в одних аспектах можно подавать питающую жидкость из источников соленой или солоноватой воды, таких как океан или залив, с использованием труб, имеющих на входе съемные пробки, которые препятствуют засорению. Предполагается также, что такие трубы можно укладывать с использованием подводных салазок, которые копают траншею с одновременной укладкой трубы. In still other aspects, it is possible to supply feed liquid from sources of salt or brackish water, such as an ocean or bay, using pipes having removable plugs at the inlet that prevent clogging. It is also contemplated that such pipes can be laid using underwater rails that dig a trench while laying the pipe.

Различные задачи, признаки, аспекты и преимущества данного изобретения станут более ясными из последующего детального описания предпочтительных вариантов выполнения в сочетании с сопровождающими чертежами, где одинаковыми цифрами обозначены одни и те же компоненты. The various objects, features, aspects and advantages of this invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings, in which the same components denote the same components.

Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение системы обратного осмоса. FIG. 1 is a schematic representation of a reverse osmosis system.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение производственного модуля. FIG. 2 is a schematic illustration of a manufacturing module.

Фиг. 3 представляет собой аксонометрический чертеж производственного модуля. FIG. 3 is a perspective view of a manufacturing module.

Фиг. 4 представляет собой вертикальное сечение производственного модуля фиг. 3 по 4-4. FIG. 4 is a vertical section of the production module of FIG. 3 to 4-4.

Фиг. 5 представляет собой вертикальное сечение производственного модуля фиг. 3 по 5-5. FIG. 5 is a vertical section of the production module of FIG. 3 to 5-5.

Фиг. 6 представляет собой аксонометрическое изображение переходного устройства, которое может быть установлено или удалено. FIG. 6 is a perspective view of a transition device that can be installed or removed.

Фиг. 7 представляет собой аксонометрическое изображение переносного подъемного устройства. FIG. 7 is a perspective view of a portable lifting device.

Фиг. 8A представляет собой чертеж фильтрующего узла в свернутом виде. FIG. 8A is a rolled-up drawing of the filter assembly.

Фиг. 8B представляет собой чертеж фильтрующего узла в развернутом виде. FIG. 8B is an expanded drawing of a filter assembly.

Фиг. 8C представляет собой более детальное схематическое изображение части фильтрующего узла Фиг. 8B в развернутом виде. FIG. 8C is a more detailed schematic representation of a portion of the filter assembly of FIG. 8B in expanded form.

Фиг. 8D представляет собой схематическое изображение альтернативного фильтрующего узла, в котором материал фильтра изображен в сложенной конфигурации. FIG. 8D is a schematic illustration of an alternative filter assembly in which filter material is depicted in a folded configuration.

Фиг. 8E представляет собой схематическое изображение еще одного альтернативного фильтрующего узла. FIG. 8E is a schematic illustration of yet another alternative filter assembly.

На фиг.1 фильтрующая система 10 включает в целом головную часть 11, ряд переходных модулей 60, модуль насоса 50, ряд производственных модулей 40, содержащих мембранные блоки, а также тросы 23, которые поддерживают, различные модули. Головная часть 11 и различные модули 60, 50, 40 соединяют так, чтобы обеспечить первый проход 18 для питающей жидкости, второй проход 18A для пермеата и третий проход 19 для выпускаемой жидкости. In Fig. 1, the filter system 10 includes, as a whole, a head portion 11, a series of adapter modules 60, a pump module 50, a series of production modules 40 containing membrane blocks, as well as cables 23 that support various modules. The head part 11 and the various modules 60, 50, 40 are connected so as to provide a first passage 18 for the supply fluid, a second passage 18A for the permeate and a third passage 19 for the discharged liquid.

Различные модули системы 10 могут находиться в колодце или другом канале (не показан) или могут быть расположены в открытом океане или другом объеме воды (не показан). В случае колодца или другого канала один из проходов 18, 18A или 19 может быть предпочтительно образован в виде кольцевого пространства между внешними корпусами модулей 60, 50, 40 и футеровкой 20 канала. Если система 10 расположена в океане или другом открытом объеме жидкости, проходы для питающей жидкости и выпускаемой жидкости, 18 и 19 соответственно, могут соединяться с открытым объемом жидкости. The various modules of system 10 may be located in a well or other channel (not shown) or may be located in the open ocean or other volume of water (not shown). In the case of a well or other channel, one of the passages 18, 18A or 19 may preferably be formed as an annular space between the outer casings of modules 60, 50, 40 and the channel lining 20. If the system 10 is located in the ocean or other open volume of fluid, the passages for the supply fluid and discharged fluid, 18 and 19, respectively, may be connected to the open volume of fluid.

Используемый здесь термин "канал" применяется в общем смысле для обозначения пространства, имеющего относительно глубокую и относительно узкую часть, которая может содержать жидкость. Таким образом, океан, залив, озеро или другой большой объем воды нельзя рассматривать как канал (в используемом здесь смысле), поскольку такие объемы широки по отношению к их глубине. С другой стороны, водные или нефтяные скважины или подземные камеры, соединенные проходом, могут рассматриваться как каналы в используемом здесь смысле. Для канала желательно иметь подходящий внутренний диаметр, по меньшей мере 6 дюймов, хотя могут применяться и каналы, имеющие меньшие диаметры. Футеровка канала не имеет особого значения, и подходящие каналы могут иметь облицовку из обычной стали, чугуна, бетона или другого материала, или они могут вообще не иметь облицовки. Во многих случаях канал, используемый согласно данному изобретению, может быть расположен вблизи океана или другого массива соленой или солоноватой воды для обеспечения достаточного источника воды. В таких случаях этот канал может спускаться вниз от некоторой точки в этом массиве воды или от некоторой точки на земле. В других примерах может быть использован подходящий канал, который тянется много километров от источника воды. Подходящие каналы могут даже быть ориентированы наклонно, а не вертикально. Короче, устройство и способы, описанные здесь, могут быть использованы в сочетании со многими различными типами каналов, независимо от их первоначального назначения, формы, ориентации и расположения. As used herein, the term “channel” is used in a general sense to mean a space having a relatively deep and relatively narrow portion that may contain liquid. Thus, an ocean, bay, lake or other large volume of water cannot be considered as a channel (in the sense used here), since such volumes are wide in relation to their depth. On the other hand, water or oil wells or underground chambers connected by a passage can be considered as channels in the sense used here. For the channel, it is desirable to have a suitable inner diameter of at least 6 inches, although channels having smaller diameters may be used. The lining of the channel is not particularly significant, and suitable channels may have a lining of ordinary steel, cast iron, concrete or other material, or they may have no lining. In many cases, the channel used according to this invention may be located near the ocean or other massif of salt or brackish water to provide an adequate source of water. In such cases, this channel can go down from a point in this body of water or from a point on the ground. In other examples, a suitable channel may be used that extends many kilometers from a water source. Suitable channels may even be oriented obliquely rather than vertically. In short, the apparatus and methods described herein can be used in combination with many different types of channels, regardless of their original purpose, shape, orientation, and location.

В головной части 11 питающую жидкость, которая может, например, содержать морскую воду или рассол, подают в систему 10 через ввод 12 питающей жидкости, в то время как отработанную жидкость удаляют через выход 14 для выпускаемой жидкости, а очищенную жидкость (пермеат) удаляют через выход 13 пермеата. Вход 12 питающей жидкости, выход 13 пермеата и выход 14 выпускаемой жидкости могут быть приварены или иным образом присоединены к головной части 11. В особенно предпочтительных вариантах выполнения давление в системе 10 может быть доведено приблизительно до 0,3 МПа (3 бар) с помощью насоса 56 питающей жидкости. Это помогает преодолеть потери из-за трения в первом проходе 18 питающей жидкости, потери напора через производственный узел 40 и потери из-за трения в третьем проходе (трубопроводе) 19 выпускаемой жидкости. В первом и втором проходах между положениями внутри канала перепад давления составляет по меньшей мере 0,276 МПа (40 ф/кв. дюйм). In the head part 11, the feed fluid, which may, for example, contain sea water or brine, is supplied to the system 10 through the feed fluid inlet 12, while the spent fluid is removed through the fluid outlet 14 and the purified fluid (permeate) is removed through output 13 permeate. The inlet 12 of the supply fluid, the outlet 13 of the permeate and the outlet 14 of the discharged liquid can be welded or otherwise attached to the head 11. In particularly preferred embodiments, the pressure in the system 10 can be brought to approximately 0.3 MPa (3 bar) by a pump 56 nutrient fluid. This helps to overcome losses due to friction in the first passage 18 of the supply fluid, pressure losses through the production unit 40 and losses due to friction in the third passage (conduit) 19 of the discharged liquid. In the first and second passes between the positions inside the channel, the pressure drop is at least 0.276 MPa (40 psi).

При необходимости можно использовать систему 57 предварительной фильтрации, в зависимости от концентрации частиц в питающей жидкости. Можно также применять приемник 58 для приема пермеата. If necessary, a pre-filtration system 57 may be used, depending on the concentration of particles in the feed fluid. You can also use the receiver 58 for receiving permeate.

Переходные модули 60 сконструированы в первую очередь для создания каналов между головной частью 11 и модулем насоса 50. Таким образом, переходные модули 60 могут быть очень простыми по конструкции, например, труба в трубе (не показано) или одна или более коллекторных труб, расположенных параллельно (не показано). The adapter modules 60 are primarily designed to create channels between the head 11 and the pump module 50. Thus, the adapter modules 60 can be very simple in construction, for example, a pipe in a pipe (not shown) or one or more collector pipes arranged in parallel (not shown).

Модуль насоса 50 обычно включает центробежный или иной насос 53, который поднимает пермеат из производственных модулей 40 в головную часть 11. Насос 53 наиболее вероятно приводится в действие электричеством, и электрическую энергию можно подвести к насосу, используя силовой кабель (не показан). В другом случае насосы могут работать с использованием какой-либо другой энергии, например, сжатого воздуха, и в частности предполагается, что насос 53 может включать пневматический насос или какой-либо составной насос, который использует принцип эрлифта. При таких обстоятельствах используемый газ можно было бы сжать на поверхности и транспортировать к насосу, используя газовую линию высокого давления, или же по меньшей мере некоторое количество газа можно было бы производить у насоса или вблизи него посредством электролиза. В других исполнениях система 10 может включать многочисленные насосные модули (не показаны), или же один насосный модуль может содержать более чем один насос. Предпочтительно обеспечить средства для подъема и спуска насоса 53 без разборки переходных модулей 60, и это можно осуществить при использовании тросов 51 установки насоса. The pump module 50 typically includes a centrifugal pump or other pump 53, which lifts the permeate from the production modules 40 to the head 11. The pump 53 is most likely driven by electricity and electrical energy can be supplied to the pump using a power cable (not shown). Alternatively, the pumps may operate using some other energy, such as compressed air, and in particular, it is contemplated that pump 53 may include a pneumatic pump or some kind of integral pump that utilizes the airlift principle. Under such circumstances, the gas used could be compressed on the surface and transported to the pump using a high pressure gas line, or at least some gas could be produced at or near the pump by electrolysis. In other implementations, system 10 may include multiple pump modules (not shown), or one pump module may contain more than one pump. It is preferable to provide means for raising and lowering the pump 53 without disassembling the adapter modules 60, and this can be done using the pump installation cables 51.

Предполагается, что насос 53 можно использовать для того, чтобы снизить избыточное давление на входе примерно до 0,1 МПа (одного бара) и выпускать пермеат в проход 18A для пермеата при давлении между 6 и 7 МПа (60-70 бар). Действительное давление выпуска по меньшей мере частично является функцией глубины ниже поверхности, на которой смонтирован насос 53, и солености питающей жидкости. It is contemplated that pump 53 can be used to reduce inlet overpressure to about 0.1 MPa (one bar) and discharge permeate into permeate passage 18A at pressures between 6 and 7 MPa (60-70 bar). The actual discharge pressure is at least partially a function of the depth below the surface on which the pump 53 is mounted and the salinity of the feed fluid.

Производственные модули 40 обычно содержат приемный блок 70 и ряд прилежащих фильтрующих мембранных блоков 30. Приемный блок 70 направляет питающую жидкость из прохода 18 питающей жидкости в самый верхний или самый нижний фильтрующий блок 30 и направляет выпускаемую жидкость от фильтров 35, содержащихся внутри фильтрующих блоков 30. Как описано ниже более подробно со ссылкой на фиг. 2, фильтрующий блок 30 содержит одну или более мембран (фильтров) 35, которые разделяют питающую жидкость на пермеат и выпускаемую жидкость. Production units 40 typically comprise a receiving unit 70 and a series of adjacent filter membrane units 30. The receiving unit 70 directs the supply fluid from the supply fluid passage 18 to the uppermost or lowest filter unit 30 and directs the discharged fluid from the filters 35 contained within the filter units 30. As described below in more detail with reference to FIG. 2, the filter unit 30 contains one or more membranes (filters) 35 that separate the feed fluid into permeate and the discharge fluid.

Предполагается, что производственные модули могут быть помещены на глубинах по меньшей мере около 50 метров. Такая глубина достаточна для проведения обратного осмоса на солоноватой воде с использованием имеющихся в настоящее время мембран, и предполагается, что по мере усовершенствования мембранной технологии производственные модули будут хорошо работать на глубинах меньше 50 метров, в частности на глубине по меньшей мере 15,24 м (50 футов). С другой стороны, предполагается, что в системах будут использованы фильтры на большом диапазоне глубин, включая глубины по меньшей мере 100 метров, по меньшей мере 250 метров, по меньшей мере 350 метров, по меньшей мере 500 метров, по меньшей мере 750 метров и по меньшей мере 1000 метров. It is estimated that production modules can be placed at depths of at least about 50 meters. Such a depth is sufficient for reverse osmosis on brackish water using currently available membranes, and it is assumed that as the membrane technology improves, the production modules will work well at depths less than 50 meters, in particular at a depth of at least 15.24 m ( 50 feet). On the other hand, it is anticipated that the systems will use filters over a wide range of depths, including depths of at least 100 meters, at least 250 meters, at least 350 meters, at least 500 meters, at least 750 meters, and at least 1000 meters.

Тросы 23 используют для того, чтобы удерживать в сборке различные модули 60, 50, 40 и чтобы поддерживать их вес. Как описано ниже более подробно со ссылкой на фиг. 5, тросы 23 можно заменить брусками (не показаны), стержнями (не показаны), ремнями (не показаны) или другими поддерживающими средствами или же их можно полностью исключить за счет применения других средств поддержки и соединения между прилежащими модулями. Cables 23 are used to hold various modules 60, 50, 40 in the assembly and to support their weight. As described below in more detail with reference to FIG. 5, the cables 23 can be replaced with bars (not shown), rods (not shown), belts (not shown) or other supporting means, or they can be completely eliminated through the use of other means of support and connection between adjacent modules.

Модули 60, 50 и 40 можно сооружать фактически в любых пригодных для работы размерах и формах, используя фактически любые пригодные материалы, и не обязательно все модули должны иметь одни и те же структурные или композиционные характеристики. Для удобства и экономической эффективности предполагается, что переходные модули 60, блок 50 насоса для пермеата и производственные модули 40 будут в основном трубчатыми и будут сконструированы в основном из соответствующих материалов. В частности можно использовать такие конструкционные материалы, как ПВХ, стеклопластик, нержавеющая или другие виды сталей. Другие конструкционные материалы могут также включать новые композиты или еще не разработанные материалы. Modules 60, 50, and 40 can be built in virtually any suitable size and shape using virtually any suitable material, and not all modules need to have the same structural or compositional characteristics. For convenience and cost-effectiveness, it is assumed that the transition modules 60, the permeate pump unit 50, and the production modules 40 will be mainly tubular and will be constructed primarily of appropriate materials. In particular, structural materials such as PVC, fiberglass, stainless or other types of steel can be used. Other structural materials may also include new composites or materials not yet developed.

При работе производственные модули 40 обычно соединяют или другим образом сближают встык с другими производственными модулями 40 с образованием цепи. Один или более насосных модулей 50 помещают наверху самого верхнего производственного модуля, а переходные модули 60 добавляют над насосным модулем (модулями), чтобы достичь головной части 11. Эти узлы опускают в открытое пространство жидкости или в канал на необходимую глубину с использованием такого аппарата, как описанный на фиг. 6 или 7. In operation, the production modules 40 are usually connected or otherwise brought together end-to-end with the other production modules 40 to form a chain. One or more pump modules 50 are placed at the top of the uppermost production module, and adapter modules 60 are added above the pump module (s) to reach the head 11. These nodes are lowered into the open space of the liquid or channel using an apparatus such as described in FIG. 6 or 7.

Различные модули предпочтительно соединяют с использованием соединений со скользящей посадкой. В других вариантах выполнения два или более модулей могут быть соединены другими способами, включая резьбовые соединения, зажимы, болты и клеи. The various modules are preferably connected using sliding fit joints. In other embodiments, two or more modules may be connected in other ways, including threaded connections, clamps, bolts, and adhesives.

Предполагается также, что системы в соответствии с предметом данного изобретения могут быть связаны с какой-либо разновидностью вспомогательных приспособлений, которые могут включать одно или более строений, насосных помещений и т.д. Хотя это и не показано явно, предполагается, что питающую жидкость можно предварительно фильтровать, и такое предварительное фильтрование может происходить в любой точке выше по течению подачи питающей жидкости 12, проходящей в производственные узлы 40. Возможность предварительной фильтрации морской воды, извлеченной из такого объема воды, как залив или океан, может быть относительно важной с позиции долговременной защиты фильтрующего материала и может дать преимущества устройству и способам в соответствии с предметом данного изобретения по отношению к устройствам и способам с простым помещением фильтров в открытом океане, рассчитанных либо на естественный поток воды, либо с прокачиванием воды мимо фильтров, чтобы достичь необходимой промывки. It is also contemplated that systems in accordance with the subject of the present invention may be associated with any kind of assistive devices, which may include one or more buildings, pump rooms, etc. Although not shown explicitly, it is contemplated that the feed liquid can be pre-filtered, and such pre-filtering can occur at any point upstream of the supply of feed liquid 12 to production units 40. The ability to pre-filter seawater recovered from such a volume of water , like a bay or ocean, can be relatively important from the perspective of long-term protection of the filter material and can give advantages to the device and methods in accordance with the subject of this invention in relation to devices and methods with simple placement of filters in the open ocean, designed either for the natural flow of water, or with pumping water past the filters in order to achieve the necessary flushing.

На фиг. 2 производственный модуль 40 обычно включает один или более фильтрующих узлов 30 и один переходный узел 70. Каждый фильтрующий узел 30 включает внешнюю оболочку 31, кольцевое пространство 19A и один или более мембранных блоков (фильтрующих узлов) 44. Как лучше всего видно на фиг.8A-8E, каждый фильтрующий узел 44 может преимущественно содержать один или более корпусов 32 фильтра, каждый из которых может содержать ряд фильтрующих листов 35 и прокладок 41, соединенных с трубой 33 коллектора. In FIG. 2, a production module 40 typically includes one or more filter assemblies 30 and one adapter assembly 70. Each filter assembly 30 includes an outer shell 31, an annular space 19A, and one or more membrane units (filter assemblies) 44. As best seen in FIG. 8A -8E, each filter assembly 44 may advantageously comprise one or more filter housings 32, each of which may comprise a series of filter sheets 35 and gaskets 41 connected to a manifold pipe 33.

Как описано далее, на фиг. 2 показан ряд заборных входных отверстий 74 на заборном узле 70, которые соединяют жидкость из прохода 18 для питающей жидкости через спицы 77 с областью 78 подачи жидкости на фильтр. As described below, in FIG. 2 shows a series of intake inlets 74 on an intake assembly 70 that connect fluid from a fluid passage 18 through spokes 77 to a filter supply region 78.

На фиг. 2 также показано в подробностях возможное соединение 22 между тросом 23 и производственным модулем 40. Это соединение может осуществляться в любой точке или точках вдоль производственных модулей 40, но предпочтительно, чтобы такое соединение было выполнено вблизи верхней части и вблизи дна производственных узлов 40. In FIG. 2 also shows in detail the possible connection 22 between the cable 23 and the production module 40. This connection can be made at any point or points along the production modules 40, but it is preferable that such a connection be made near the upper part and near the bottom of the production units 40.

Имеется много альтернативных конфигураций производственных модулей, которые, хотя они и не показаны на данных чертежах, согласуются с заложенной здесь концепцией изобретения. Например, зазор для транспортировки жидкости в производственных модулях 40 не обязательно должен быть кольцевым, и даже производственные модули 40 не обязательно должны включать зону транспортировки жидкости. Как обсуждается ниже, питающую жидкость можно транспортировать в пространстве между производственными модулями и футеровкой канала, а также питающую жидкость или пермеат можно транспортировать в отдельной трубе или в отделении, внешнем по отношению к производственным модулям. Подобным образом в альтернативных исполнениях фильтрующие листы 35, прокладки 41 и коллекторная трубка (трубки) могут быть расположены не так, как показано здесь. There are many alternative configurations of production modules that, although not shown in these drawings, are consistent with the inventive concept here. For example, the clearance for transporting liquid in the production modules 40 does not have to be annular, and even the production modules 40 do not have to include a liquid transport zone. As discussed below, the feed fluid can be transported in the space between the production modules and the channel lining, and the feed fluid or permeate can be transported in a separate pipe or in a compartment external to the manufacturing modules. Similarly, in alternative embodiments, the filter sheets 35, gaskets 41 and the collector tube (s) may not be arranged as shown here.

На фиг. 3 предпочтительное исполнение включает три фильтрующих узла 30, охваченных одним переходным узлом 70. Однако следует отметить, что можно расположить большее или меньшее число фильтрующих узлов 30 между переходными узлами 70, и в частности предполагается, что фильтрующая система, используемая при обессоливании морской воды, может иметь пять последовательно смонтированных фильтрующих узлов 30, расположенных между переходными узлами 70, причем каждый фильтрующий узел 30 имеет в длину примерно шесть метров. Предполагают, что цифра пять является особенно предпочтительной, поскольку, как полагают, при этом должным образом балансируется скорость потока (струи) по отношению к снижению давления и скорости извлечения. In FIG. 3, the preferred embodiment includes three filter assemblies 30 covered by one transition assembly 70. However, it should be noted that more or fewer filter assemblies 30 can be positioned between the transition assemblies 70, and in particular, it is contemplated that the filter system used to desalinate sea water may have five sequentially mounted filter nodes 30 located between the transition nodes 70, each filter node 30 having a length of approximately six meters. It is believed that a figure of five is particularly preferred, since it is believed that the flow rate (jet) is properly balanced in relation to the decrease in pressure and extraction rate.

На фиг. 4 и 5 стрелками показаны возможные направления потоков питающей жидкости. В конкретном показанном исполнении питающая жидкость, которую накачивают в канал, течет сверху вниз вдоль прохода 18, через входные отверстия 74, по спицам 77 и в область 78 питания фильтра. Затем питающая жидкость течет сверху вниз через прокладки 41 (см. фиг.8C), где она омывает внешнюю поверхность мембран, полупроницаемых по отношению к питающей жидкости и соединенных по жидкости с пространством для сбора пермеата, в мембранных блоках и разделяется фильтрующим материалом 45 на отдельные потоки пермеата и выпускаемой жидкости. Пермеат (очищенное вещество) затем проходит через отверстия 34 коллектора в трубку 33 коллектора, соединяющего модули, из которой он течет снизу вверх по направлению к насосу 53 пермеата. В то же время промывающая жидкость продолжает течь сверху вниз через прокладки 41 одного или более фильтрующих узлов 44 до тех пор, пока она не достигнет пространства сборника 79, расположенного внутри следующего, расположенного ниже, переходного узла 70. Затем промывающая жидкость покидает переходный узел 70 и проходит по трубопроводу снизу вверх через расположенные выше и последовательно производственные модули 40, насосный модуль 50 (не показан) и переходные модули 60 (не показаны) в головную часть (не показана). In FIG. 4 and 5, the arrows show the possible flow directions of the supply fluid. In the particular embodiment shown, the supply fluid that is pumped into the channel flows from top to bottom along the passage 18, through the inlets 74, through the spokes 77 and into the filter supply area 78. The feed fluid then flows from top to bottom through the gaskets 41 (see FIG. 8C), where it washes the outer surface of the membranes, which are semi-permeable with respect to the feed fluid and connected in fluid to the permeate collection space, in the membrane blocks and is separated by filter material 45 into separate flows of permeate and discharged fluid. The permeate (purified substance) then passes through the holes of the collector 34 into the manifold tube 33 connecting the modules, from which it flows from the bottom up towards the permeate pump 53. At the same time, the washing liquid continues to flow from top to bottom through the gaskets 41 of one or more filter units 44 until it reaches the space of the collector 79 located inside the next lower transition unit 70. Then, the washing liquid leaves the transition unit 70 and passes through the pipeline from the bottom up through the above and sequentially production modules 40, a pump module 50 (not shown) and adapter modules 60 (not shown) to the head part (not shown).

На фиг. 6 показан верхний переходный модуль 60U в соединенном с нижним переходным модулем 60L или в разъединенном с ним состоянии. В данном конкретном исполнении каждый переходный модуль 60U, 60L имеет внешнюю трубку 61 и внутреннюю трубку 62. Внешние трубки 61 соединены посредством скользящей посадки 61A, а внутренние трубы 62 соединены посредством скользящей посадки 62A. Кроме того, для уплотнения труб 61 и 62 используются кольцевые уплотнения 61B и 62B соответственно. К тому же в различных кольцевых пространствах могут быть при желании развернуты направляющие ребра или спицы (не показаны), например, между трубами 61 и 62 и между трубой 61 и футеровкой канала 20. Конечно, как отмечено выше, соединения, изображенные на фиг. 6, приведены лишь для примера, и равным образом можно предположить другие типы сочленений и стратегий соединения. In FIG. 6 shows the upper transition module 60U in a state connected to or lower from the lower transition module 60L. In this particular embodiment, each adapter module 60U, 60L has an outer tube 61 and an inner tube 62. The outer tubes 61 are connected by a sliding fit 61A, and the inner tubes 62 are connected by a sliding fit 62A. In addition, O-rings 61B and 62B, respectively, are used to seal pipes 61 and 62. Moreover, guide ribs or spokes (not shown) can be deployed in various annular spaces, if desired, for example, between pipes 61 and 62 and between pipe 61 and channel lining 20. Of course, as noted above, the connections shown in FIG. 6 are for illustrative purposes only, and similarly, other types of joints and joint strategies can be assumed.

Переходя к тросовым соединениям, трос 23 включает верхнюю концевую муфту троса 27, подъемную точку 28, опорную точку 29 и нижнюю концевую муфту троса 26. Соединительные шпильки 27A используются для того, чтобы закрепить соединение между соседними тросами 23, а зажимы троса 25 используются для того, чтобы прикрепить тросы 23 к модулям 60. Следует понимать, что хотя в данном конкретном исполнении каждый трос имеет такую же длину, как и модуль 60, каждый трос может быть длиннее или короче соответствующего модуля, или же один трос может охватывать всю длину системы 10. Также следует понимать, что изображенные зажимы 25 троса отличаются по конструкции от зажимов 22 троса на фиг. 2 и 3 и что равным образом предполагаются другие типы закрепляющих или стопорных средств для троса. Turning to the cable connections, the cable 23 includes an upper cable end sleeve 27, a lifting point 28, a support point 29 and a lower cable end sleeve 26. The connection studs 27A are used to secure the connection between adjacent cables 23, and the cable clamps 25 are used to to attach the cables 23 to the modules 60. It should be understood that although in this particular embodiment each cable has the same length as the module 60, each cable may be longer or shorter than the corresponding module, or one cable may cover the entire length Istemi 10. It should also be understood that the illustrated cable clamp 25 differ in structure from the cable clamps 22 in FIG. 2 and 3 and that other types of fastening or locking means for the cable are equally contemplated.

Подъемное устройство 80 может быть использовано для того, чтобы собрать или разобрать систему 10. Имеется много возможных конфигураций, включая показанный блок 80, содержащий телескопическую опору 82 и плунжеры 81. The lifting device 80 can be used to assemble or disassemble the system 10. There are many possible configurations, including the block 80 shown, comprising a telescopic support 82 and plungers 81.

На фиг. 7 показано переносное механическое подъемное устройство 90, включающее телескопическую опору 92 и плунжеры 91. Изображена также подъемная подвесная система 95, которую используют для того, чтобы подцепить верхнюю концевую муфту 27 троса и поднять или опустить какой-либо из модулей 60, 50 или 40. Подъемной системой 90 может управлять любой подходящий контроллер, включая переносную панель управления 94. In FIG. Figure 7 shows a portable mechanical lifting device 90 including a telescopic support 92 and plungers 91. The lifting suspension system 95 is also shown, which is used to pick up the upper cable end connector 27 and raise or lower one of the modules 60, 50 or 40. Lifting system 90 may be controlled by any suitable controller, including portable control panel 94.

В предпочтительном исполнении фиг. 8A и 8B две или более отдельных мембран (фильтров) сложены и склеены в мембранные блоки в виде листов 35 фильтра и спирально завернуты вокруг трубы 33 коллектора совместно с разделяющими прокладками 41. Такая конструкция создает у мембран в фильтрующих листах 35 стороны высокого давления и стороны низкого давления. Следует заметить, что нет необходимости иметь более одного листа фильтра 35, расположенного вокруг коллекторной трубы 33 и нет необходимости, чтобы это расположение включало свертывание. В альтернативных исполнениях, например, предполагается, что лист(ы) фильтра могут быть частично обернуты и/или частично сложены вокруг трубы коллектора 33. In a preferred embodiment of FIG. 8A and 8B, two or more separate membranes (filters) are folded and glued into the membrane blocks in the form of filter sheets 35 and spirally wrapped around the manifold pipe 33 together with separating spacers 41. This design creates high pressure sides and low sides on the membranes in the filter sheets 35 pressure. It should be noted that there is no need to have more than one sheet of filter 35 located around the manifold pipe 33 and it is not necessary that this arrangement includes coagulation. In alternative embodiments, for example, it is contemplated that the filter sheet (s) may be partially wrapped and / or partially folded around the manifold pipe 33.

Дополнительные подробности предпочтительных исполнений фильтра 35 изображены на фиг. 8C. Здесь каждый из листов фильтра 35 содержит мембрану в виде слоя фильтрующего материала 45 на каждой стороне несущего пермеат материала 42. Несущий пермеат материал 42 герметизирован в месте уплотнения 43 и имеет сток в отверстия 34 коллектора, имеющиеся в трубах 33 коллектора. Как отмечено выше, прокладка 41 расположена между перекрывающимися листами фильтра 35. Питающая жидкость, не прошедшая через мембраны фильтрующих листов 35, продолжает омывать сторону высокого давления листов 35 и постоянно выносится из системы через выпускной трубопровод в виде канала 19 для выпускаемой жидкости. Further details of preferred embodiments of the filter 35 are shown in FIG. 8C. Here, each of the sheets of the filter 35 contains a membrane in the form of a layer of filter material 45 on each side of the permeate-bearing material 42. The permeate-bearing material 42 is sealed at the seal 43 and has a drain into the manifold openings 34 present in the manifold pipes 33. As noted above, the gasket 41 is located between the overlapping sheets of the filter 35. The feed fluid that has not passed through the membranes of the filter sheets 35 continues to wash the high pressure side of the sheets 35 and is continuously discharged from the system through the exhaust pipe in the form of a channel 19 for the liquid to be discharged.

Фильтрующий материал 45, предусмотренный здесь, включает мембраны, используемые для процессов обратного осмоса, но не ограничен ими. Так, в данном изобретении можно использовать материалы, сконструированные для фильтрации макрочастиц (от 100 до 1000 мкм), микрочастиц (от 1,0 до 100 мкм), макромолекулярных частиц (от 0,1 до 1,0 мкм), молекулярных частиц (от 0,001 до 0,1 мкм) или ионных частиц (менее 0,001 мкм). Дальнейшее развитие фильтров может увеличить интервал фильтрации еще более, включая и более мелкие частицы, и, возможно, даже разложение молекул, такое как разделение водорода и кислорода, как при гидролизе. Таким образом, предполагаемые процессы могут охватить весь спектр фильтрации жидкостей. Указанный выше спектр фильтрации может включать фильтрацию частиц и продолжаться через микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию и гиперфильтрацию (обратный осмос). The filter material 45 provided herein includes, but is not limited to, membranes used for reverse osmosis processes. So, in this invention, materials designed to filter particulate matter (from 100 to 1000 microns), microparticles (from 1.0 to 100 microns), macromolecular particles (from 0.1 to 1.0 microns), molecular particles (from 0.001 to 0.1 μm) or ionic particles (less than 0.001 μm). Further development of filters can increase the filtration interval even more, including smaller particles, and possibly even decomposition of molecules, such as the separation of hydrogen and oxygen, as during hydrolysis. Thus, the proposed processes can cover the entire spectrum of liquid filtration. The above filtration spectrum may include particle filtration and continue through microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and hyperfiltration (reverse osmosis).

Предполагается, что единая внешняя оболочка 31 может содержать многочисленные корпуса 32 фильтров. В таком исполнении можно использовать многочисленные коллекторы 33, сохраняя в то же время эффективное использование пространства внутри корпуса фильтра 32, и такое исполнение удовлетворяет тому ограничению, что по меньшей мере на некотором уровне внутри аппарата по меньшей мере 30% образующегося пермеата собирается внутри единого фильтрующего блока 30 при любом данном уровне. В другом предпочтительном исполнении 40%, 60% и выше - практически до всего количества образующегося пермеата - собирается внутри единого фильтрующего блока 30, подвешенного на любой заданной глубине. It is contemplated that a single outer shell 31 may comprise multiple filter housings 32. In this design, multiple manifolds 33 can be used while maintaining efficient use of the space inside the filter housing 32, and this design satisfies the limitation that at least at some level inside the apparatus at least 30% of the permeate formed is collected inside a single filter unit 30 at any given level. In another preferred embodiment, 40%, 60% and above — up to almost the entire amount of permeate formed — is collected inside a single filter unit 30 suspended at any given depth.

В значительно менее предпочтительных исполнениях можно также использовать несколько фильтрующих блоков 30 на заданной глубине. Но для целей данной заявки было выбрано 30% ограничение для того, чтобы показать отличие и обеспечить значительное преимущество над Chenoweth. В патенте Chenoweth всегда имеется пять отдельных мембранных блоков на каждом уровне производства. Этот выбор, очевидно, был сделан для того, чтобы эффективно разместить многочисленные группы обычных мембранных блоков на данной глубине, в круглом отверстии колодца. В то время как Chenoweth не заявлял, не предполагал улучшения, можно было бы также использовать только три отдельных мембранных блока на каждом уровне производства. Такой кластер производил бы приблизительно одну треть пермеата на данной глубине внутри каждого из трех корпусов фильтров, и из этих соображений было выбрано 30% ограничение. In much less preferred embodiments, it is also possible to use several filter units 30 at a given depth. But for the purposes of this application, a 30% limit was chosen in order to show the difference and provide a significant advantage over Chenoweth. Chenoweth always has five separate membrane blocks at each production level. This choice, obviously, was made in order to effectively place the numerous groups of conventional membrane blocks at a given depth, in the round hole of the well. While Chenoweth did not state or suggest improvement, it would also be possible to use only three separate membrane blocks at each production level. Such a cluster would produce approximately one third of the permeate at a given depth inside each of the three filter housings, and from these considerations a 30% limit would be chosen.

Обращаясь к другим альтернативам, предусмотрено, что коллекторная труба 33A пермеата может быть расположена и не в центральном положении (как на фиг. 8D и 8E), или же что этот коллектор может быть расположен полностью вне фильтрующего блока. Например, один или более коллекторов (не показаны) можно разместить внутри производственного блока 40, и пермеат может вытекать из коллектора (коллекторов) во внешнюю секцию, включающую новое кольцевое пространство (не показано). Снова критическим ограничением является то, что по меньшей мере на некотором уровне внутри устройства более чем 30% образованного на данной глубине пермеата собирают внутри единого фильтрующего блока 30. Turning to other alternatives, it is envisioned that the permeate collector pipe 33A may not be in a central position (as in FIGS. 8D and 8E), or that this manifold may be located completely outside the filter unit. For example, one or more collectors (not shown) can be placed inside the production unit 40, and permeate can flow from the collector (s) into an external section including a new annular space (not shown). Again, a critical limitation is that at least at some level inside the device, more than 30% of the permeate formed at a given depth is collected inside a single filter unit 30.

Конечно, данное изобретение не ограничено исполнениями, явно показанными и описанными. В альтернативных исполнениях, например, любые потоки жидкости могут быть направлены противоположно тому, как описано здесь. В другом варианте различные проходы для жидкости могут быть взаимно заменены. Так, на фиг. 2 через отверстия 74 может выходить выпускаемая жидкость, а не входить питающая жидкость. В других альтернативных исполнениях система и способы, описанные здесь, могут быть использованы для очистки пищевых продуктов, таких как апельсиновый сок, или для разделения различных промышленных химических реактивов. Таким образом, хотя были показаны и описаны конкретные исполнения, специалистам должно быть ясно, что возможно осуществить значительно большее количество модификаций без отхода от концепций данного изобретения. Следовательно, данное изобретение ограничено только смыслом прилагаемой формулы изобретения. Of course, the invention is not limited to the designs explicitly shown and described. In alternative embodiments, for example, any fluid flows may be directed in the opposite direction as described herein. In another embodiment, the various fluid passages may be mutually replaced. So in FIG. 2, discharged fluid may exit through openings 74 rather than supply fluid. In other alternative embodiments, the system and methods described herein can be used to purify food products, such as orange juice, or to separate various industrial chemicals. Thus, although specific designs have been shown and described, it should be apparent to those skilled in the art that it is possible to implement a significantly larger number of modifications without departing from the concepts of the present invention. Therefore, this invention is limited only by the meaning of the attached claims.

Claims (17)

1. Система для очистки содержащей частицы жидкости, расположенная внутри канала; данная система включает: ряд мембран, расположенных внутри канала в мембранных блоках, эти мембраны по существу проницаемы для жидкости и по существу не проницаемые для частиц в пределах рабочего интервала давлений, причем каждая мембрана имеет сторону высокого давления, по меньшей мере, частично расположенную внутри канала, и сторону низкого давления в контакте с общей камерой для сбора пермеата таким образом, что очищенная жидкость проходит через мембрану в камеру, выпускной трубопровод, отличный от канала и соединяющий мембранные блоки, проход для пермеата, соединяющий мембранные блоки, и первый насос, соединенный по жидкости с камерой, для транспортировки, по меньшей мере, части очищенной жидкости по направлению к выходу. 1. System for cleaning particles containing liquid, located inside the channel; this system includes: a number of membranes located inside the channel in the membrane blocks, these membranes are essentially liquid permeable and essentially impermeable to particles within the operating pressure range, each membrane having a high pressure side at least partially located inside the channel , and the low pressure side in contact with the common chamber for collecting permeate so that the purified liquid passes through the membrane into the chamber, an outlet pipe different from the channel and connecting the membrane blocks ki, a permeate passage connecting the membrane blocks, and a first pump fluidly coupled to the chamber for transporting at least a portion of the purified fluid toward the outlet. 2. Система по п.1, содержащая также второй насос, который перекачивает жидкость в канале в направлении, противоположном потоку пермеата. 2. The system of claim 1, further comprising a second pump that pumps fluid in the channel in a direction opposite to the permeate flow. 3. Система по п.1, включающая также первый насос, расположенный внутри камеры. 3. The system according to claim 1, also including a first pump located inside the chamber. 4. Система по п.1, включающая также первый насос, расположенный внутри камеры между двумя мембранными блоками. 4. The system according to claim 1, also including a first pump located inside the chamber between two membrane blocks. 5. Система по любому из пп.1 - 4, в которой, по меньшей мере, часть первого прохода является гибкой. 5. The system according to any one of claims 1 to 4, in which at least part of the first passage is flexible. 6. Система по любому из пп.1 - 4, в которой первый насос погружен в очищенную жидкость. 6. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the first pump is immersed in a purified liquid. 7. Система по любому из пп.1 - 4, в которой канал имеет глубину, по меньшей мере, 15,24 м (50 футов). 7. The system according to any one of claims 1 to 4, in which the channel has a depth of at least 15.24 m (50 feet). 8. Аппарат обратного осмоса для использования при фильтрации питающей жидкости, включающий: канал, содержащий жидкость до глубины, по меньшей мере, 15,24 м (50 футов) таким образом, что части питающей жидкости, находящиеся в различном положении внутри канала, находятся под различным давлением, ряд мембран, расположенных в мембранных блоках, причем каждая из этих мембран имеет первую поверхность в жидкостном контакте с питающей жидкостью, а вторая поверхность соединена по жидкости с пространством для сбора пермеата, и эти мембраны размещены внутри канала таким образом, что на мембранах существует перепад давления, достаточный для того, чтобы заставить, по меньшей мере, некоторое количество питающей жидкости пройти сквозь мембраны в пространство для сбора пермеата и таким образом отделить пермеат от протекающей мимо мембраны жидкости, первый проход, который транспортирует части питающей жидкости между положениями внутри канала, имеющими перепад давления, по меньшей мере, 0,276 МПа (40 ф/кв.дюйм), второй проход, который соединяет мембранные блоки и транспортирует пермеат через перепад давления, по меньшей мере, 0,276 МПа (40 ф/кв.дюйм), и третий проход, который соединяет мембранные блоки и транспортирует протекающую мимо мембраны жидкость. 8. A reverse osmosis apparatus for use in filtering a supply liquid, comprising: a channel containing liquid to a depth of at least 15.24 m (50 feet) so that parts of the supply liquid located in different positions inside the channel are different pressures, a series of membranes located in the membrane blocks, each of these membranes having a first surface in fluid contact with the supply fluid, and the second surface is fluidly connected to the permeate collection space, and these membranes are placed inside three channels in such a way that there is a pressure drop across the membranes sufficient to force at least a certain amount of supply fluid to pass through the membranes into the space for collecting permeate and thus separate the permeate from the fluid flowing past the membrane, the first passage that transports parts of the supply fluid between positions within the channel having a pressure drop of at least 0.276 MPa (40 psi), a second passage that connects the membrane blocks and transports the permeate through the overflow a pressure hell of at least 0.276 MPa (40 psi) and a third passage that connects the membrane blocks and transports the fluid flowing past the membrane. 9. Аппарат по п.8, в котором первый проход представлен структурой, которая является концентрической относительно второго канала. 9. The apparatus of claim 8, in which the first passage is represented by a structure that is concentric with respect to the second channel. 10. Аппарат по п.8, в котором второй проход представлен структурой, которая содержит дополнительный проток для подъема протекающей мимо мембраны жидкости. 10. The apparatus of claim 8, in which the second passage is a structure that contains an additional duct for lifting the fluid flowing past the membrane. 11. Аппарат по п.8, в котором каждая из мембран расположена радиально от структуры, представляющей собой второй проход. 11. The apparatus of claim 8, in which each of the membranes is located radially from the structure, which is a second passage. 12. Аппарат по п.8, в котором, по меньшей мере, часть второго прохода включает гибкую трубку. 12. The apparatus of claim 8, in which at least part of the second passage includes a flexible tube. 13. Аппарат по любому из пп.8 - 12, дополнительно включающий погружной насос, соединенный по жидкости со вторым проходом. 13. The apparatus according to any one of paragraphs.8 to 12, further comprising a submersible pump, fluidly connected to the second passage. 14. Способ очистки питающей жидкости, включающий: накачивание части питающей жидкости в канал, обеспечение ряда мембран в мембранных блоках, причем каждая из указанных мембран является полупроницаемой по отношению к питающей жидкости и каждая из них соединена по жидкости с пространством для сбора пермеата, размещение этих мембранных блоков в канале в различных положениях, в которых на мембранах имеется перепад давления, достаточный для того, чтобы заставить мембраны работать с получением очищенного вещества в пространстве для сбора пермеата, омывание внешней поверхности мембраны жидкостью из канала, перенос очищенного вещества в трубопровод для очищенного вещества, который соединяет модули, и перенос промывающей жидкости в трубопровод для промывающей жидкости, который соединяет мембранные блоки. 14. A method of purifying a supply fluid, including: pumping part of the supply fluid into the channel, providing a number of membranes in the membrane blocks, each of these membranes being semi-permeable to the supply fluid and each of them connected in fluid to the space for collecting permeate, placing these membrane blocks in the channel at various positions in which the membranes have a pressure drop sufficient to cause the membranes to work with obtaining purified material in the space for collecting perm eata, washing the outer surface of the membrane with liquid from the channel, transferring the purified substance to the pipeline for the purified substance that connects the modules, and transferring the washing liquid to the washing liquid pipe that connects the membrane blocks. 15. Способ по п.14, включающий также перекачивание очищенного вещества вверх внутри структуры для сбора пермеата, которая расположена внутри емкости. 15. The method according to 14, which also includes pumping the purified substance up inside the structure for collecting permeate, which is located inside the tank. 16. Способ по п.15, в котором операция размещения мембран в указанных мембранных блоках включает монтаж этих мембран радиально по отношению к этой структуре. 16. The method according to clause 15, in which the operation of placing the membranes in these membrane blocks includes mounting these membranes radially with respect to this structure. 17. Способ по п.14, включающий также перекачивание очищенного вещества вверх с использованием погружного насоса. 17. The method according to 14, which also includes pumping the purified substance up using a submersible pump.
RU99106195/12A 1996-09-03 1997-08-28 Modular filtration system RU2162730C2 (en)

Applications Claiming Priority (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70824996A 1996-09-03 1996-09-03
US08/708,249 1996-09-03
US08/722,868 1996-09-26
US60/033,343 1996-11-21
US60/032,863 1996-11-21
US60/033,342 1996-11-21
US60/036,739 1997-01-27
US60/036,740 1997-01-27
US08/834,916 1997-04-07
US60/043,001 1997-04-14
US60/044,189 1997-04-25
US60/051,192 1997-06-30
US60/051,223 1997-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2162730C2 true RU2162730C2 (en) 2001-02-10
RU99106195A RU99106195A (en) 2001-03-20

Family

ID=24845012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99106195/12A RU2162730C2 (en) 1996-09-03 1997-08-28 Modular filtration system

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN101249384A (en)
RU (1) RU2162730C2 (en)
UA (1) UA61925C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470698C2 (en) * 2008-04-08 2012-12-27 Холгер КНАППЕ Membrane combined case, membrane case elements and method of their production
WO2013122721A1 (en) * 2012-02-13 2013-08-22 Uop Llc Membrane separation assemblies
WO2013154777A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 Dxv Water Technologies, Llc Systems and methods of membrane separation
RU189768U1 (en) * 2018-11-12 2019-06-03 Акционерное Общество "Грасис" UNIVERSAL MODULAR ASSEMBLY FOR INSTALLATIONS OF MEMBRANE GAS DIVIDE

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470698C2 (en) * 2008-04-08 2012-12-27 Холгер КНАППЕ Membrane combined case, membrane case elements and method of their production
WO2013122721A1 (en) * 2012-02-13 2013-08-22 Uop Llc Membrane separation assemblies
CN104105538A (en) * 2012-02-13 2014-10-15 环球油品公司 Membrane separation assemblies
RU2587447C2 (en) * 2012-02-13 2016-06-20 Юоп Ллк Membrane separation units
WO2013154777A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-17 Dxv Water Technologies, Llc Systems and methods of membrane separation
RU189768U1 (en) * 2018-11-12 2019-06-03 Акционерное Общество "Грасис" UNIVERSAL MODULAR ASSEMBLY FOR INSTALLATIONS OF MEMBRANE GAS DIVIDE

Also Published As

Publication number Publication date
CN101249384A (en) 2008-08-27
UA61925C2 (en) 2003-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5914041A (en) Channel based reverse osmosis
US5944999A (en) Modular filtration system
US7241382B2 (en) Method and system for filtering sediment-bearing fluids
US6942797B1 (en) Filtration using pressure vessel with multiple filtration channels
US20030230535A1 (en) Downhole desalination of aquifer water
US20070144969A1 (en) Method and system for filtering sediment-bearing fluids
US20070187328A1 (en) Method and system for filtering sediment-bearing fluids
WO2010003141A1 (en) Water treatment systems and methods
JP3669512B2 (en) Modular filtration system
AU717474B2 (en) Modular filtration system
KR101538477B1 (en) Apparatus and method for preprocessing sea water to remove salt from sea water
US6547965B1 (en) Large tube assemblies for reverse osmosis
MXPA99001941A (en) Modular filtration system
WO1998009718A9 (en) Modular filtration system
RU2162730C2 (en) Modular filtration system
CN2561780Y (en) Seawater desalter
KR101666718B1 (en) Apparatus and method for removing salt from sea water
RU99106195A (en) MODULAR FILTRATION SYSTEM
RU2207899C2 (en) Big tubular units for reverse osmose

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20030829