專利名稱：脫鹽系統(tǒng)及其元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脫鹽系統(tǒng)，具體地涉及包括多個壓力容器的反滲透(RO)脫鹽系統(tǒng)、其 中使用的脫鹽膜、用于安裝所述膜的設(shè)備以及用于評估其工作狀態(tài)的裝置。
背景技術(shù)：
RO脫鹽系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是廣為人知的。參照圖1，示出了 RO脫鹽系統(tǒng)的一個實 例整體用1標(biāo)出的如上所述類型的RO脫鹽系統(tǒng)包括由支撐結(jié)構(gòu)3支持的多個壓力 容器(PV) 2，所述結(jié)構(gòu)3包括用于將每個PV2支撐在水平方向上的支架4。事實上，每個PV 均通過支撐結(jié)構(gòu)3懸置，從而使得在沿著其長度的幾個點處從下面對其進(jìn)行支撐。每個PV 2均具有前端和后端，并具有居中設(shè)置的滲透管，該滲透管在PV的前端連 接至前部生產(chǎn)線5，并在PV的后端連接至后部生產(chǎn)線(未示出)。此外，每個PV 2均在其前 端連接至用于向PV供應(yīng)待脫鹽的原料流體的進(jìn)料管線6，并在其后端連接至鹽水(brine) 管線(未示出)。每個PV 2均具有安裝于其中的多個RO膜10，圖2中示出了該膜的典型設(shè)計。如 圖2所示，膜10包括多孔滲透管12，該滲透管上纏繞有構(gòu)成膜芯的多層膜片14，并且包括 包封外殼18。纏繞的多層膜片14在其一個表面上限定與進(jìn)料水接觸的廢物側(cè)(reject side)， 并在其相對的表面上限定與已由于反滲透而通過該膜片的進(jìn)料水(即，滲透物)接觸的滲 透物側(cè)。滲透管12形成有適于收集所述滲透物的孔13，所述滲透物適于經(jīng)由分別由膜10 的滲透管12的前端和后端構(gòu)成的前部中心端口 12a和后部中心端口 12b從PV離開。多層膜片14包括兩個膜層14a、設(shè)置于這兩個膜層之間的滲透層14b、以及進(jìn)料墊 片16。多層膜片14纏繞在滲透管12上，滲透管的前端12a適于與進(jìn)料管線6流體連通，從 而構(gòu)成PV的用于引導(dǎo)待脫鹽的原料流體的周向進(jìn)料入口 17a，并且滲透管的后端12b適于 與鹽水管線流體連通，從而構(gòu)成PV的用于使鹽水從此離開的周向鹽水出口 17b。在工作中，在PV的前端12a處向周向進(jìn)料入口 17a提供進(jìn)料水F，以使進(jìn)料水在箭 頭19的方向上軸向地流動。滲透管12收集滲透物P，以分別通過前部滲透物端口 15a和后 部滲透物端口 15b離開，并且通過位于PV的后端12b處的周向出口 17b去除鹽水(有時被 稱做“濃縮物”)B。在組裝時，將膜10定位于PV 2內(nèi)，從而使得前部滲透物端口 15a和后部滲透物端 口 15b分別連接至前部和后部滲透管線5，前部周向端口 17a連接至進(jìn)料管線6，并且后部 周向端口 17b連接至鹽水管線。當(dāng)將膜10裝入PV 2中時，將膜10水平地插入PV 2中，并且在PV 2內(nèi)移動，直到 此膜到達(dá)其在PV中的期望位置為止。當(dāng)卸除膜10時，打開PV 2的兩端，從而可從PV 2的 一側(cè)推動膜10，以從PV的另一側(cè)離開。然而，已知的設(shè)計是其中PV豎直地設(shè)置，S卩，PV具有頂端和底端，并且其中，膜的
6裝入和卸除通過PV的頂端來執(zhí)行。由于膜的裝入和卸除通常是一個復(fù)雜且耗時的過程，所 以已知這種PV采用少量的膜，例如，一個或兩個，并且這些膜具有更小的直徑(因此對應(yīng)地 具有更小的重量)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以下描述的本發(fā)明的不同方面，提供了脫鹽系統(tǒng)、脫鹽膜、用于將脫鹽膜安裝 在脫鹽系統(tǒng)中的設(shè)備、其工作的方法以及用于監(jiān)控其工作的方法，上述各項尤其適于反滲 透(RO)脫鹽，但也可用在其它類型的脫鹽系統(tǒng)中，例如，納米過濾(NF)、微過濾(MF)和超過 濾(UF)。其適于本說明書中詳細(xì)描述的螺旋膜，并也適于空心纖維膜。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種脫鹽系統(tǒng)，包括多個細(xì)長的壓力容器(PV)，每 個壓力容器均具有縱向軸線，定向成使得其縱向軸線具有豎直定向，每個所述PV均適于在 其中接收η個脫鹽膜，位于PV內(nèi)最下面的膜上方的多個膜具有的總重量允許將這多個膜用 作限制最下面的膜的軸向膨脹的機構(gòu)，從而該PV沒有任何額外的限制機構(gòu)。還應(yīng)該指出，由于PV的豎直定向以及參數(shù)η和D，膜的重量還允許防止在脫鹽工序 的開始和結(jié)束過程中膜在PV內(nèi)的位移。防止膜的熱膨脹、以及其在PV內(nèi)的位移防止了將高壓海水區(qū)域與低壓脫鹽產(chǎn)品 區(qū)域隔離的0形環(huán)的扭曲，這種扭曲可導(dǎo)致隔離的喪失以及海水浸入脫鹽產(chǎn)品中。另外，上述設(shè)備允許消除對適于防止膜在PV內(nèi)的位移的填墊組件(shimming assembly)的需求?，F(xiàn)有的人工填墊方法以墊片和墊圈為基礎(chǔ)，這些墊片和墊圈并非很有 效，因為需要一年打開PV若干次，以重新進(jìn)行填墊?，F(xiàn)有的自動填墊機構(gòu)復(fù)雜且通常不使 用。例如，D可以至少是20〃，更具體地，至少是18〃，甚至更具體地，至少是16〃。對 于后一種情況，即，16 “膜，膜的個數(shù)η可以至少是10，更具體地，至少是8，甚至更具體地， 至少是5。對于較大直徑的膜，例如18"，膜的個數(shù)η可以至少是8，更具體地，至少是6，并 且更具體地，至少是4。上述實例是指重量為大約SOKg的脫鹽膜。具體地，在溫差為15°C時，熱膨脹效果可導(dǎo)致每個膜膨脹大約3mm。因此，還應(yīng)該 理解，在水平構(gòu)造中，這種膨脹可阻礙PV的適當(dāng)關(guān)閉，需要對膜施加壓力或縮短其導(dǎo)管的 一部分，通過使用上面建議的豎直設(shè)備能很好地避免此工序。PV可以都安裝在水平基面上，從而使得其所述縱向軸線垂直于所述水平基面，即， 具有豎直定向，從而允許通過所述PV的遠(yuǎn)離所述水平基面的端部將所述膜裝入所述PV中 和從所述PV中卸除。通過以上設(shè)計，可提供同時將多個膜裝入單個PV中和從單個PV中卸除，并從相同 的高度水平統(tǒng)一地接近每個PV。在下文中，所述PV的靠近所述水平基面的端部將被稱為“底端”，并且遠(yuǎn)離所述水 平基面的端部(即，通過其執(zhí)行裝入和卸除的端部)將被稱為“頂端”。所述水平基面將被 稱為“底部基面”。所述PV的底端和頂端可適于連接至底部和頂部管道網(wǎng)格(grid)，以為所述系統(tǒng) 供給待脫鹽的流體，將由此產(chǎn)生的滲透物、以及鹽水從所述系統(tǒng)移除。所述底部管道網(wǎng)格可設(shè)置在所述底部基面上，并且所述頂部管道網(wǎng)格可設(shè)置在位于所述底部基面上方的頂部基面上。因此，所述底部基面可構(gòu)成至少用于所述底部管道網(wǎng) 格的底部維修/維護平臺，并且所述頂部基面可構(gòu)成至少用于所述頂部管道網(wǎng)格和用于所 述膜的裝入/卸除的頂部維修/維護平臺。應(yīng)該指出，在以上系統(tǒng)中可使用幾種構(gòu)造的管道網(wǎng)格，例如，以下各項之一a)底部管道網(wǎng)格可提供進(jìn)料供應(yīng)和前部滲透物移除，并且頂部管道網(wǎng)格可提供鹽 水和后部滲透物移除；b)底部管道網(wǎng)格可提供鹽水和后部滲透物移除，并且頂部管道網(wǎng)格可提供進(jìn)料供 應(yīng)和前部滲透物移除；以及c)以上構(gòu)造(a)和(b)的組合，其中，部分PV根據(jù)構(gòu)造(a)連接，并且部分PV根 據(jù)構(gòu)造(b)連接。當(dāng)PV中容設(shè)有多個膜時，每個膜均具有縱向軸線，所述膜以其縱向軸線與所述PV 的縱向軸線重合的方式一個堆疊在另一個的頂部上。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種適于接收在PV內(nèi)的膜，所述膜包括具 有沿著其限定的縱向軸線的主導(dǎo)管(例如，膜中的滲透管)、纏繞在所述主導(dǎo)管周圍的多層 膜片、以及包封所述膜片的外殼，其中，所述外殼具有這樣的機械特性以使得當(dāng)位于所述PV 內(nèi)時軸向地支撐堆疊在其上的預(yù)定個數(shù)的類似膜的大部分重量。相對于本發(fā)明的以上方面和前面論述的管道網(wǎng)格設(shè)備，應(yīng)該理解，當(dāng)使用管道網(wǎng) 格構(gòu)造(a)時，待脫鹽流體的向上流動在向上方向上對膜施加壓力，這可有效地減小施加 在每個膜的外殼上的負(fù)載?？商娲?，應(yīng)該理解，當(dāng)使用管道網(wǎng)格構(gòu)造(b)時，待脫鹽流體的向下流動在向下 方向上對膜施加壓力，這可防止在系統(tǒng)的啟動過程中膜在PV內(nèi)的位移，當(dāng)使用向上流動時 可能出現(xiàn)該位移。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括主導(dǎo)管的膜，該主導(dǎo)管具有沿著其限定 的縱向軸線，其中，所述主導(dǎo)管適于在其中接合地接收用于將所述脫鹽膜懸置在豎直方向 上以插入豎直定向的PV中的錨定設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于懸吊具有直徑為d的中心導(dǎo)管的膜的錨 定設(shè)備，所述錨定設(shè)備包括中心管線，沿著該中心管線布置有周向懸掛件，其中，每個所述 懸掛件均適于呈現(xiàn)第一收回位置和第二展開位置，在該第一收回位置，每個懸掛件圍繞所 述管線的徑向延伸的直徑Cl1 <d，以允許在所述收回位置將錨定設(shè)備插入所述導(dǎo)管中，并且 在該第二展開位置，每個懸掛件圍繞所述管線的徑向延伸的直徑d2 > d，以允許在其所述展 開位置中懸掛件與中心導(dǎo)管的表面之間的接合。所述錨定設(shè)備可以是吊鉤機構(gòu)的形式，適于接合預(yù)形成在所述主導(dǎo)管中的錨定元 件，以懸吊所述膜。例如，所述導(dǎo)管可形成有適于接收所述錨定設(shè)備的對應(yīng)吊鉤的凹槽。應(yīng) 該理解，所述錨定元件不應(yīng)干涉所述膜的工作?？商娲?，所述主導(dǎo)管可以具有至少一層可彈性變形材料，允許主導(dǎo)管在未刺破 的情況下變形，并且所述錨定設(shè)備可形成有懸掛件，該懸掛件適于通過使可變形材料彈性 地變形至足以提供對所述膜的安全懸吊的程度而接合所述可變形材料。根據(jù)一種具體設(shè)計，所述懸掛件可以是凸起的形式，從而使得錨定設(shè)備具有蜂刺 狀的形狀。根據(jù)另一種具體設(shè)計，所述懸掛件可以是形成有中心部分和設(shè)置在所述中心部
8分的相對側(cè)上的至少兩個端部的連接件的形式，所述連接件鉸接地連接至所述中心管線， 允許連接件呈現(xiàn)第一松開位置和第二連接位置，在該第一松開位置，連接件大體上平行于 中心管線延伸，并且在該第二連接位置，連接件大體上橫切于所述中心管線延伸。當(dāng)處于所 述松開位置時，所述連接件適于在所述主導(dǎo)管內(nèi)移動，并且當(dāng)處于所述連接位置時，所述端 部適于抵靠所述主導(dǎo)管的內(nèi)表面，從而牢固地接合此膜。根據(jù)一個具體實例，所述錨定設(shè)備可包括至少一個可充氣構(gòu)件，該可充氣構(gòu)件適 于呈現(xiàn)第一放氣位置和第二充氣位置，在該第一放氣位置，其可插入所述主導(dǎo)管中，并且在 該第二充氣位置，其適于牢固地接合主導(dǎo)管的內(nèi)表面，以允許錨定所述膜，進(jìn)而允許將所述 膜插入所述PV單元中/從所述PV單元中移除。所述至少一個可充氣構(gòu)件可由彈性材料制成，適于在所述充氣位置呈現(xiàn)比由此在 所述放氣位置呈現(xiàn)的那些尺寸大的尺寸。特別地，可充氣構(gòu)件在充氣位置過程中的尺寸可 大于主導(dǎo)管的尺寸。根據(jù)以上實例，所述可充氣構(gòu)件可由不可滲透的材料制成，并且由于將流體(液 體或氣體)材料引入其中而適于呈現(xiàn)充氣位置。根據(jù)以上實例的錨定設(shè)備可包括圍繞所述中心管線并沿著其延伸360°的單個可 充氣構(gòu)件，從而使得由于膜的重量而施加在錨定設(shè)備上的負(fù)載圍繞中心管線均勻地分布。 可替代地，所述錨定設(shè)備可包括圍繞中心管線并沿著其均勻地設(shè)置的多個可充氣構(gòu)件，以 使施加在中心管線上的負(fù)載均勻地分布。根據(jù)又一實例，所述錨定設(shè)備可包括主體和多個可充氣構(gòu)件，每個可充氣構(gòu)件均 接收在形成于主體中的凹槽內(nèi)?？沙錃鈽?gòu)件可適于接收來自外部源的空氣(或任何其它氣 體)。根據(jù)又一實例，錨定設(shè)備可包括中心管線，并具有鉸接地連接至所述中心管線的 樞軸元件，每個樞軸元件均具有第一端和第二端，并在第一端和第二端中的每個裝配有適 于接合膜的導(dǎo)管的壓板。這樣布置可以使得樞軸元件在偏離樞軸元件的中心的一點處鉸接至中心管線， 即，樞軸點與第一端之間的距離大于樞軸點與第二端之間的距離。因此，當(dāng)豎直地定位錨定 設(shè)備時，樞軸元件的不對稱性可適于使錨定設(shè)備偏移到其展開位置。以上錨定設(shè)備可設(shè)置有適于使錨定設(shè)備偏移到收回位置的觸發(fā)元件，因此允許將 錨定設(shè)備插入所述導(dǎo)管中。當(dāng)上述膜裝配在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的脫鹽系統(tǒng)中時，所述膜一旦被懸吊，就 可以使其處于PV的頂端上方的期望位置，從而使得所述膜的縱向軸線與所述PV的縱向軸 線對準(zhǔn)。然后，可以使膜降低到所述PV中，直到其到達(dá)PV的底端或鄰接已經(jīng)位于所述PV 內(nèi)的另一個膜為止。當(dāng)使用豎直定向的PV時，上述錨定設(shè)備允許同時將多個膜插入其中或從其中移 除。特別地，由于多個膜一個堆疊在另一個的頂部上從而使得其主導(dǎo)管彼此對準(zhǔn)，可將所 述錨定設(shè)備插入頂部膜的主導(dǎo)管中，并可選地降低而穿過其它膜的主導(dǎo)管，直到其到達(dá)期 望膜的主導(dǎo)管為止，并接合期望膜的導(dǎo)管，從而可同時從錨定設(shè)備懸吊多個膜。為了允許這 樣，此接合應(yīng)足夠堅固，以承受所述多個膜的重量。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種適于將至少一個脫鹽膜從豎直定向的PV的頂端移除的兩級錨定設(shè)備，所述錨定設(shè)備包括適于固定地附接至所述PV的第一錨定組件 以及適于附接至所述至少一個脫鹽膜的第二錨定組件，其中，所述第二錨定組件適于與所 述脫鹽膜一起相對于所述第一錨定組件豎直地移動，并且所述第一錨定組件適于與所述第 二錨定組件和所述脫鹽膜一起相對于所述PV豎直地移動。所述第一錨定組件可適于安裝在軌道系統(tǒng)上，允許該第一錨定組件沿著軌道系統(tǒng) 移動。所述第二錨定組件可大體上類似于相對于本發(fā)明的前一方面描述的錨定設(shè)備。每兩個相鄰膜之間可設(shè)置有接合器，該接合器適于以彼此完全對準(zhǔn)的方式密封地 連接其相鄰端。根據(jù)一個實例，接合器可由設(shè)置在膜的主導(dǎo)管內(nèi)部的接合單元提供，該接合單元 可具有第一部分和第二部分，該第一部分可裝配在一個膜的導(dǎo)管中，該第二部分可裝配在 相鄰膜的導(dǎo)管中。根據(jù)另一實例，所述接合單元可以是設(shè)置在膜的主導(dǎo)管外部的緊固件的 形式。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種脫鹽系統(tǒng)，包括至少一個PV，具有縱向軸 線、且適于在其中接收兩個或更多個脫鹽膜；以及可選的接合器，適于連接至相鄰脫鹽膜， 所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括沿著所述縱向軸線設(shè)置的多個感測器，其中，所述多個感測器中的每 個均至少位于一個所述PV、一個所述脫鹽膜和可選的接合器中，并且其中，所述多個感測器 中的每個均適于測量以下各項中的至少一項a)通過所述兩個或更多個脫鹽膜中的至少一個的流體的質(zhì)量；以及b)通過所述兩個或更多個脫鹽膜中的至少一個的流體的流速。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種適于連接兩個相鄰脫鹽膜的接合器，所述接 合器包括適于測量以下各項中的至少一項的至少一個感測器a)通過位于接合器的區(qū)域處的所述膜中的至少一個的流體的質(zhì)量；以及b)通過位于接合器的區(qū)域處的所述膜中的至少一個的流體的流速。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種包括適于測量以下各項中的至少一項的至少 一個感測器的脫鹽膜c)通過所述膜的流體的質(zhì)量；以及d)通過所述膜的流體的流速。所述感測器可持續(xù)地工作，從而測量脫鹽系統(tǒng)的工作過程中的參數(shù)。可替代地，所 述感測器可適于分段工作，從而按照預(yù)定時間段對以上參數(shù)取樣。所述感測器可適于利用內(nèi)部電源(例如電池)或外部源(例如通過來自該外部源 的電感)工作。所述感測器可適于將基于由此進(jìn)行的測量而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸至外部源，例如，位 于所述PV外部的讀取器。所述感測器還可適于通過所述讀取器來操作，其中，所述讀取器甚至可用作該感 測器的外部電源。所述讀取器可適于在不同的感測器之間移動，以使其鄰近所述感測器定 位。在這種情況下，當(dāng)讀取器鄰近所述感測器定位時，兩個物品之間的電感可使得感測器進(jìn) 行測量并向所述讀取器提供數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)從所述感測器到所述讀取器的傳輸可以無線方式執(zhí) 行。所述讀取器可適于沿著特定PV在其外側(cè)上向上和向下移動，并處于與不同感測
10器對準(zhǔn)的位置，以允許任何上述的其工作。為了允許此模式的工作，可提供適于沿著水平面 移動的位移機構(gòu)，該水平面可以是所述頂部維護平臺，并且該位移機構(gòu)包括懸吊裝置和一 端連接至所述裝置且另一端連接至讀取器以用于懸吊讀取器的電纜。將讀取器附接至所述 懸吊裝置的電纜可以是數(shù)據(jù)電纜，并且所述裝置又可直接或無線地連接至主機(MFC)，從而 可將通過讀取器收集的所有數(shù)據(jù)傳輸至所述MFC。在脫鹽系統(tǒng)的工作中，將所述位移機構(gòu)定位在豎直定向的PV的陣列上方，并且為 了收集來自容納在一個豎直設(shè)置的PV內(nèi)的一個感測器的測量結(jié)果，可執(zhí)行以下步驟a)沿著水平面移動所述位移機構(gòu)，以位于期望的PV上方；b)沿著PV的豎直方向移動所述讀取器，以與所述感測器對準(zhǔn)；c)可能地通過讀取器操作所述感測器，以進(jìn)行所需的測量；d)通過讀取器收集所述測量的數(shù)據(jù)；以及e)將所述數(shù)據(jù)傳輸至MFC。通常，相對于諸如感測器、讀取器等的附件，PV的豎直定向由于豎直懸吊而可輕松 地操縱所述附件，消除了對用于水平位移的復(fù)雜運輸構(gòu)造的需求。從各感測器收集的數(shù)據(jù)可用來執(zhí)行對不同PV內(nèi)的不同膜的狀態(tài)的分析。例如，對 從特定PV的所有膜收集的數(shù)據(jù)的分析可提供關(guān)于一個膜失效或故障的指示?！┮呀?jīng)檢測到故障膜，就可將其替換掉。為了替換PV中的這種膜，可將處于收 回位置的所述錨定設(shè)備從PV的頂端插入膜的主導(dǎo)管中，可能地已穿過前面的膜(即，比受 損膜更靠近PV的頂端設(shè)置的膜)的主導(dǎo)管。然后，錨定設(shè)備可開始呈現(xiàn)其展開位置，以固 定地接合所述受損膜，并且可選地，接合堆疊在受損膜上的所有前面的膜，并且可升高，承 載所述故障膜以及定位為堆疊在其上的所有前面的膜。然后，可將故障膜移動至PV外部的位置，以放置在一表面上，例如，所述底部維護 表面，在該底部維護表面處，所述錨定設(shè)備可與故障膜脫離，并繼續(xù)獲得替換膜，以插入所 述PV中。對于僅將故障膜從PV中移除的情況，S卩，沒有堆疊在其上的額外的膜，錨定設(shè)備 可呈現(xiàn)收回位置，并從所述受損膜的主導(dǎo)管向上離開。對于所述故障膜上已堆疊多個額外的膜的情況，所述錨定設(shè)備可呈現(xiàn)收回位置， 在該收回位置，其僅從故障膜的主導(dǎo)管離開，即，仍接收在所有前面的膜的主導(dǎo)管內(nèi)。一旦 離開，所述錨定設(shè)備可重新呈現(xiàn)展開位置，從而至少接合最底部的前一膜，即，定位為直接 位于所述受損膜上方的膜。在此位置，可懸吊所有所述前面的膜，并重新引入所述PV中。在將所述前面的膜重新引入所述PV中時，所述錨定設(shè)備可進(jìn)一步繼續(xù)獲得替換 膜，以替換所述故障膜，并且將替換膜放在所述PV內(nèi)的所述前面的膜的頂部上?？商娲?， 所述錨定設(shè)備可首先將新的膜插入所述PV中，然后僅將所述前面的膜重新引入所述PV中， 如前面所描述的。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于監(jiān)控PV中的多個脫鹽膜的狀態(tài)的方法， 包括為所述膜設(shè)置如上所述的感測器；接收從所述感測器收集的輸入數(shù)據(jù)；分析所述數(shù) 據(jù)；以及提供表示關(guān)于至少一個所述膜的所述狀態(tài)的輸出數(shù)據(jù)。所述分析可包括對由至少一個感測器測量的值進(jìn)行歸一化，以顯示膜狀態(tài)的定性 圖表，該定性圖表的形式為允許提醒操作者可能有故障但不要求操作者了解所述值。
11
其中，上述方法可允許接近實時的膜故障檢測、故障膜的精確定位(pin-point)、 以及精確且節(jié)省成本的測量。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種脫鹽系統(tǒng)，包括a)豎直設(shè)置的PV的陣列，每個PV均容納一個或多個脫鹽膜；b)管道網(wǎng)格，適于將待脫鹽的流體引導(dǎo)至所述PV并將產(chǎn)生的滲透物從所述PV導(dǎo) 出；c)多個感測器，沿著每個PV的縱向軸線設(shè)置、且適于測量通過所述一個或多個膜 的流體的流速和/或質(zhì)量；以及d)讀取器，連接至MFC、且適于沿著所述PV移動，以與所述多個感測器中的至少一 個對準(zhǔn)，以接收來自該感測器的數(shù)據(jù)。所述系統(tǒng)可以是全自動的，并由MFC控制，消除了對人工執(zhí)行測量、替換膜等的需 求。例如，每個PV和其中的每個膜均可具有其自己的可被MFC識別的索引號(indexing number)，從而在檢測到受損膜時，如下執(zhí)行膜的替換a)MFC接收PV和需要替換的膜的索引號；b)向錨定設(shè)備(同樣與MFC連接并由其控制)發(fā)出指令，以移動至所述PV上方的 一位置；以及c)如前所述地替換所述膜。所述系統(tǒng)可進(jìn)一步適于自動地執(zhí)行監(jiān)控PV中的多個脫鹽膜的狀態(tài)的方法，如上 所述，從而甚至可以自動化的方式實現(xiàn)受損膜的檢測。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種脫鹽系統(tǒng)，包括至少一行PV，每個PV均在其 第一端具有進(jìn)料入口，并在其第二端具有鹽水出口，且每個PV均裝有至少一個脫鹽膜，所 述PV適于使待脫鹽的流體在所述第一端與所述第二端之間通過，其中，所述進(jìn)料入口裝配 有適于獲得引入所述流體中且在PV內(nèi)部沿著PV通過的測試物質(zhì)的第一組參數(shù)的第一感測 器，并且所述鹽水出口裝配有適于獲得測試物質(zhì)的第二組參數(shù)的第二感測器。獲得的這些組參數(shù)可用在對從所述流體入口通過所述PV流至所述流體出口的流 體的參數(shù)的診斷中。特別地，所述第一感測器和所述第二感測器都可適于檢測所述測試物質(zhì)的存在并 適于檢測其濃度。因此，每個感測器均可提供兩個參數(shù)C_測試物質(zhì)的濃度以及t-檢測測 試物質(zhì)的時間，從而總共得出四個參數(shù)。這些參數(shù)可用于確定每個PV內(nèi)的流速。精確的公 式和說明將在詳細(xì)描述中論述。還應(yīng)該理解，利用測試物質(zhì)來確定PV內(nèi)的流速，消除了對復(fù)雜且昂貴的流量計的 需求。另外，流量計通常裝配在主進(jìn)料管線的遠(yuǎn)端處，向整行PV提供進(jìn)料，并且，在進(jìn)入各 行PV之前，在流量計的位置之前和之后要求預(yù)定長度的主進(jìn)料管線，以允許精確地測量流 速(例如，對于直徑D的進(jìn)料管線，需要在流量計之前等于2D且在流量計之后等于5D的長 度，以消除湍流影響)。因此，使用如上建議的測試物質(zhì)，可有效地縮短一行PV的總長，從而 有助于PV在脫鹽系統(tǒng)中的更緊湊且節(jié)省空間的布置。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種脫鹽系統(tǒng)，包括至少一個共用進(jìn)料管線，具 有第一端和第二端；以及至少一行PV，沿著所述共用進(jìn)料管線布置，每個PV均在其第一端 具有與所述共用進(jìn)料管線流體連通的進(jìn)料入口，并在其第二端具有鹽水出口，且每個PV均
12裝有至少一個脫鹽膜，每個PV均適于使待脫鹽的流體在所述第一端與所述第二端之間通 過，其中，進(jìn)料流體從所述共用進(jìn)料管線的所述第一端及所述第二端引入所述共用進(jìn)料管 線中，即，所述共用進(jìn)料管線具有雙側(cè)進(jìn)料。應(yīng)該理解，相對于具有單側(cè)進(jìn)料的共用進(jìn)料管線，當(dāng)使用雙側(cè)進(jìn)料時，共用進(jìn)料管 線的直徑可減小一半。減小共用進(jìn)料管線的直徑可允許兩個相鄰行PV之間的更緊密間隔， 從而進(jìn)一步有助于PV在脫鹽系統(tǒng)中的更緊湊且節(jié)省空間的布置。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種脫鹽設(shè)備，包括具有頂部、且適于在其中容納 至少一個PV的結(jié)構(gòu)，該PV具有遠(yuǎn)端和近端以及其間的長度L，并且定向成使得所述遠(yuǎn)端比 所述近端更靠近所述頂部，其中，所述PV適于接收經(jīng)由所述遠(yuǎn)端裝入PV中或從PV中卸除 的至少一個脫鹽膜，并且其中，所述遠(yuǎn)端與位于所述遠(yuǎn)端上方的頂部之間延伸有距離M，使 得M彡L。所述至少一個脫鹽膜可使用適于接合所述脫鹽膜并移動至所述遠(yuǎn)端/從所述遠(yuǎn) 端移開的錨定設(shè)備裝入所述PV中/從所述PV中卸除，并且，所述頂部可以是設(shè)計成使得至 少其位于所述遠(yuǎn)端上方的頂部適于打開以允許所述錨定設(shè)備在所述裝入/卸除過程中穿 過其中的可調(diào)節(jié)頂部。


為了理解本發(fā)明并為了明白其在實踐中如何實現(xiàn)，現(xiàn)在將參照附圖僅以非限制性 實例的方式描述實施方式，附圖中圖1示出了具有多個水平安裝的壓力容器(PV)的已知RO脫鹽系統(tǒng)；圖2示出了在圖1所示系統(tǒng)中使用的傳統(tǒng)RO膜的一個實例；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的脫鹽系統(tǒng)的一個實例的示意性剖視圖；圖3B是圖3A所示脫鹽系統(tǒng)的示意性俯視圖；圖4A是在圖3A和圖3B所示脫鹽系統(tǒng)中使用的單個PV的示意性剖視圖，其具有 多個膜；圖4B是圖4A中的局部“A”的放大圖；圖4C和圖4D是根據(jù)本發(fā)明的其中具有錨定設(shè)備的膜的一個實例的示意性剖視 圖，其分別處于收回和展開位置；圖5A是圖4A所示PV的示意圖，其裝配有根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的讀取器；圖5B是圖5A中的局部B的放大圖；圖6A是圖4所示PV的示意圖，以及通過圖5A所示讀取器收集的測量結(jié)果的圖示 的實例；圖6B是圖6A的PV的示意圖，以及在利用適當(dāng)?shù)乃惴▽ζ溥M(jìn)行分析之后所示的測
量結(jié)果；圖7A是當(dāng)附接至PV單元時根據(jù)本發(fā)明的另一方面的錨定設(shè)備的示意性等軸視 圖；圖7B是圖7A所示錨定設(shè)備的示意性底部等軸視圖；圖7C是圖7A所示錨定設(shè)備的示意性等軸剖視圖；圖8A是在圖7A至圖7C所示錨定設(shè)備中使用的錨定組件的第一實施方式的示意性等軸視圖；圖8B是當(dāng)插入由此錨定的膜的導(dǎo)管中時圖8A所示錨定組件的示意性等軸剖視 圖；圖8C是當(dāng)插入由此錨定的膜的導(dǎo)管中時、在圖7A至圖7C所示錨定設(shè)備中使用的 錨定組件的第二實施方式的示意性等軸剖視圖；圖8D是當(dāng)插入由此錨定的膜的導(dǎo)管中時、在圖7A至圖7C所示錨定設(shè)備中使用的 錨定組件的第三實施方式的示意性等軸剖視圖；圖8E是當(dāng)插入由此錨定的膜的導(dǎo)管中時、在圖7A至圖7C所示錨定設(shè)備中使用的 錨定組件的第四實施方式的示意性等軸剖視圖；圖8F是當(dāng)定位在膜的導(dǎo)管內(nèi)時圖8E所示錨定設(shè)備的示意性俯視圖；圖8G是當(dāng)從膜的導(dǎo)管移除時圖8E所示錨定設(shè)備的示意性等軸視圖；圖8H是與由此錨定的膜一起示出的、在圖7A至圖7C所示錨定設(shè)備中使用的錨定 組件的第五實施方式的示意性等軸視圖；圖81是圖8E所示錨定組件的示意性等軸視圖，此時移除了錨定組件的卡口短 柱；圖8J是圖8E所示卡口短柱的示意性等軸視圖；圖9A是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的吊架構(gòu)造的示意性等軸視圖；圖9B是當(dāng)定位在根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的頂部下方時圖9A所示吊架構(gòu)造的示意性側(cè) 視圖；圖IOA是根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式的包括感測設(shè)備的PV的示意性等軸視圖；圖IOB是當(dāng)附接至共用進(jìn)料管線時圖IOA所示PV的示意性等軸視圖；圖IOC是由圖IOA所示感測設(shè)備收集的數(shù)據(jù)的示意圖；圖IlA是根據(jù)一種布置的包括多個PV的脫鹽系統(tǒng)的示意性俯視圖；以及圖IlB是根據(jù)本發(fā)明的另一種布置的包括多個PV的脫鹽系統(tǒng)的示意性俯視圖。
具體實施例方式圖3A和圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的脫鹽系統(tǒng)的一個實例，其是整體用20標(biāo)出的反 滲透(RO)脫鹽系統(tǒng)，包括豎直安裝在基部平臺上的多個壓力容器(PV) 30，該基部平臺構(gòu)成 底部基面21B并具有共用頂部基面21T。每個PV 30均包括一個堆疊在另一個的頂部上從而使得它們完全對準(zhǔn)的多個RO
脫鹽膜40。每個膜40均具有與在圖2中示出并在本發(fā)明的背景技術(shù)中描述的已知膜10的構(gòu) 造相似的構(gòu)造。具體地，參照圖4C和圖4D，膜40包括具有中心軸線X和直徑Dp的滲透管 42、纏繞在滲透管42上的膜芯44、以及外殼46。然而，根據(jù)本發(fā)明的膜40可具有一些尤其 適于PV的豎直布置的特殊特征，如稍后將詳細(xì)說明的。底部基面21B和頂部基面21T在其上具有相應(yīng)的底部管道網(wǎng)格PGb和頂部管道網(wǎng) 格PGT。底部管道網(wǎng)格PGb包括進(jìn)料管線26和前部滲透物管線24F，并且頂部管道網(wǎng)格PGt 包括后部滲透物管線24R和鹽水管線28。每個PV 30均具有基本上為圓柱形的本體32，該本體具有范圍在大約8〃至16〃
14之間的直徑D。PV本體32具有底端32B，該底端形成有進(jìn)料入口 33、前部滲透物出口 34F， 并具有頂端32T，該頂端形成有鹽水出口 35和后部滲透物出口 34R。PV 30在其頂端30T裝 配有可移除的蓋31，該蓋中至少形成有后部滲透物出口 34R，如在圖4A中更好地看到的。在組裝時，將PV 30豎直地定位在底部基面2IB上，從而使得進(jìn)料入口 33和前部 滲透物出口 34F分別連接至進(jìn)料管線26和前部滲透物管線24F，并且，在頂部基面21T上， 鹽水出口 35和后部滲透物出口 34R分別連接至濃縮物管線28和后部滲透物管線24R。為 了使底部和頂部管道網(wǎng)格的上述管線與PV的相應(yīng)端口對準(zhǔn)，底部基面21B和頂部基面21T 形成有將這些管線接收于其中的支撐通道23B和23T。此外參照圖3B，PV 30成多行地布置在底部基面31B上，并且這多行PV之間安裝 有平行于彼此且平行于底部基面21B延伸的前部滲透物管線24F和進(jìn)料管線26。各行PV 30彼此隔開得足夠遠(yuǎn)，以允許操作者或維護人員在其間通過，并解決任何維護問題，例如故 障、日常檢查等。因此，底部基面21B構(gòu)成用于維護底部管道網(wǎng)格PGb的底部維護表面，并 且頂部基面21T構(gòu)成用于維護頂部管道網(wǎng)格PGt和膜40的頂部維護表面。然而，應(yīng)該理解，以上管道網(wǎng)格布置可以是這樣的以使得入口位于PV 30的頂端 處，并且出口位于PV的底端處，從而使得PV內(nèi)的流動僅在向下方向上。這種布置可以防止 在PV的工作開始(S卩，流體在向上方向上推動膜)期間膜在PV內(nèi)的位移，這在使用向上流 動時易于發(fā)生?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4A，示出了 PV 30處于裝入/卸除位置，其中，膜40的組41在裝入PV 中前面或在從PV中卸除之后位于PV外部。在此位置，蓋31從PV 30移除。示出了可沿著 錨定管線60移動的錨定設(shè)備50將膜40的組41懸吊在上述位置。應(yīng)該指出，從頂端30T 裝入和卸除膜40允許將多個膜40同時插入PV 30中。然而，如果希望的話，可以使用相同 的錨定設(shè)備50 —個接一個地裝入/卸除這些膜。圖4C和圖4D示出了錨定設(shè)備50的一種可行設(shè)計。這些圖中示出的錨定設(shè)備50 包括中心管線52和沿中心管線布置的周向懸掛件54，每個懸掛件均形成有幾個膜接合元 件55，這些膜接合元件的尖端57可從中心管線52伸出至其中懸掛件54處于其收回位置并 具有直徑Cl1的最小程度(圖4C)，并可伸出至其中懸掛件54處于其展開位置并具有直徑d2 的最大程度(圖4D)。在收回位置，每個懸掛件54的膜接合元件55均接近軸向地(即，沿著中心管線 52)定向，從而膜接合元件的尖端57限定懸掛件54圍繞中心管線52的直徑(I1 < DP，其中， Dp是膜40的滲透管42的直徑。在此位置，錨定設(shè)備50可沿著膜40的滲透管42自由地移 動。在展開位置，每個懸掛件54的膜接合元件55均接近徑向地(即，橫切于中心管線52) 定向，從而膜接合元件的尖端57限定懸掛件54圍繞中心管線52的直徑d2 > DP。在此位 置，每個懸掛件54的元件55的尖端57均使膜40的滲透管42變形。錨定設(shè)備50或任何可替代的錨定設(shè)備必須設(shè)計成在不損壞膜40的滲透管42的 情況下與之接合。關(guān)于這一點，應(yīng)該注意，為了與圖4C和圖4D所示錨定設(shè)備一起使用，滲 透管42應(yīng)由可變形的彈性材料制成，允許懸掛件在不刺破滲透管的情況下進(jìn)入其中。這種 材料可以是例如FRP、PVC、PP。應(yīng)該理解，根據(jù)其它可行設(shè)計，滲透管42可預(yù)先形成有適于接收元件55的尖端57 的凹槽或凹部。
錨定設(shè)備50進(jìn)一步包括以可移動的方式附接至錨定管線60的錨定模塊56，并還 可以裝配有用于升高和降低中心管線52以及由此承載的膜或幾個膜40的吊架、單軌等。在工作中，為了懸吊膜40，首先使錨定設(shè)備50沿著錨定管線60移動至其位于膜 40上方的位置，即，移動至其中錨定設(shè)備的中心管線52與膜10的滲透管42的中心軸線X 對準(zhǔn)的位置。此后，通過錨定模塊56降低中心管線52以及處于其收回位置的懸掛件54， 直到中心管線52的一部分以及懸掛件54接收在膜40的滲透管42內(nèi)為止(圖4C所示)。 一旦中心管線52的一部分接收在滲透管42內(nèi)，懸掛件54就呈現(xiàn)其展開位置，在此位置，其 膜接合元件55進(jìn)入滲透管42中，從而與之牢固地接合(圖4D所示)。在此位置，膜40可 以懸吊并移動至期望的位置。因此，顯而易見的是，上述布置允許同時懸吊多個膜40，如圖4A所示，上述布置又 允許在一次工作中將單個PV 30裝滿膜，類似地卸除這些膜，例如，當(dāng)希望替換并非PV中最 上面的膜的故障膜時。為了將一個堆疊在另一個上的一組膜40同時裝入PV 30中或從PV 30中卸除，懸掛件54可以接合下列各項之一的滲透管堆疊的所有膜40;僅是堆疊的一部分膜40，包括最下面的膜；以及甚至僅是堆疊的最下面的膜40。為了替換PV中的故障膜，首先，通過移除PV的蓋31而使PV30呈現(xiàn)裝入/卸除位 置(圖4A所示)。此后，使錨定設(shè)備50沿著錨定管線60水平地移動成正好定位在PV 30 上方。一旦處于適當(dāng)位置，將錨定設(shè)備50的中心管線52以及處于收回位置的懸掛件54 (圖 4C所示)插入前面的膜(那些設(shè)置在故障膜上方的膜)的滲透管42中，直到將其接收在故 障膜的滲透管42內(nèi)為止。然后，使錨定設(shè)備50的懸掛件54開始呈現(xiàn)展開位置(圖4D所 示)，從而懸掛件54牢固地接合故障膜的滲透管42，并且，如果希望的話，接合所有或一部 分其面前的膜。一旦牢固地接合，就升高中心管線52以及懸吊于此的膜40，直到將膜從PV 30中 移除為止。一旦移除，可以使錨定設(shè)備50和膜40沿著錨定管線60移動，從而使錨定設(shè)備 50和膜40例如處于維修平臺(未示出)上方。此后，再次降低中心管線52以及膜，從而將 故障膜留在維修平臺上。在膜40的此位置，使錨定設(shè)備50的懸掛件54重新呈現(xiàn)收回位置，并且稍微升高 中心管線52，從而從故障膜中移除，S卩，僅接收在前面的膜的滲透管42內(nèi)。此后，可使懸掛 件54重新呈現(xiàn)展開位置，從而牢固地接合前面的膜的滲透管42。然后，可以類似的方式使 前面的膜返回到PV 30。首先可使前面的膜返回到PV 30，此后將新的膜40插入PV中、且位于前面的膜的 頂部上。可替代地，首先可將新的膜插入PV 30中，然后僅將前面的膜定位在新的膜的頂部 上。一旦已將膜40重新引入PV 30中，便可將頂蓋31放回到PV 30的頂部上，從而使 PV處于其工作位置。在這點上，應(yīng)該指出，通常是這樣當(dāng)將膜長時間定位在PV內(nèi)時，化學(xué)殘渣、剝落 污垢和其它物質(zhì)堆積在膜的外殼與PV的內(nèi)表面之間，從而導(dǎo)致脫鹽膜變得“卡絆(lodge)，， 在PV內(nèi)，S卩，較不易沿著PV的縱向軸線改變膜的位置。因此，當(dāng)試圖移除這種脫鹽膜時，在將膜從PV中移除之前，首先需要將膜從其“卡絆”位置釋放。在脫鹽膜的這種“解除卡絆(imlodge) ”過程中施加在錨定設(shè)備50上的負(fù)載比在 膜的懸吊過程中施加在其上的負(fù)載大得多。對于此問題的一種可行解決方案是使用能夠承 受在“解除卡絆”過程中對其施加的負(fù)載的更具魯棒性的錨定設(shè)備和吊架。然而，應(yīng)該理解， 這種解決方案將是一種“過度設(shè)計(over-design) ”，因為相對于裝入/卸除工作所需的全 部時間，“解除卡絆”工作僅占用少量時間。參照圖7A至圖7C示出了另一種解決方案，其中，示出了整體用AR標(biāo)出的適于將 一個或多個膜從PV中移除的兩級錨定設(shè)備，其包括整體用110標(biāo)出的第一級錨定組件和由 前面公開的錨定設(shè)備50構(gòu)成的第二級錨定組件，僅示出了前面公開的錨定設(shè)備的中心管 線52。該兩級錨定設(shè)備設(shè)計成使得在卸除的第一階段時，第一級組件110將脫鹽膜從其 “卡絆”位置釋放，同時在卸除的第二階段時，前面描述的錨定設(shè)備50繼續(xù)將脫鹽膜懸吊并 移動至期望的位置。第一級錨定組件110包括適于附接至PV的遠(yuǎn)端的PV附接部分120和適于附接至 第二級錨定組件50的第二級附接部分130。部分120、130通過適于在卸除的第一階段過程 中向脫鹽膜提供足夠的空間以便移動的間隔陣列140隔開。還應(yīng)該理解，當(dāng)PV中堆滿脫鹽膜時，即，脫鹽膜占據(jù)PV內(nèi)的所有空間時，此空間是 非常有用的。換句話說，最靠近通過其執(zhí)行卸除的PV端部定位的脫鹽膜位于自身的遠(yuǎn)端。 因此，還應(yīng)理解，對于未堆滿的PV，可以使用第一部分120和第二部分130，而無需間隔陣列 140。PV附接部分120形成有圓盤122，該圓盤形成有中心開口 121，并具有錨定面122a 和PV面122b，從而使得當(dāng)?shù)谝患夊^定組件110安裝在PV 30上時，錨定面122a面向第二級 錨定部分130，并且PV面122b面向PV的遠(yuǎn)端。圓盤122的PV面122b具有適于在PV安裝 于其上時與PV 30的遠(yuǎn)端的唇緣39 (圖7C所示)接觸的接觸區(qū)域123。PV附接部分120進(jìn)一步包括附接至PV面122b的三個定心元件124，每個定心元 件均形成有適于與PV 30的外表面32接觸的傾斜部分。定心元件124圍繞圓盤122的中 心軸線X均勻地(即，以120°間隔)設(shè)置，從而允許第一級錨定組件120變得與PV對準(zhǔn)， 即，從而使得圓盤的中心軸線X與PV 30的縱向軸線對準(zhǔn)。第二級附接部分130也形成有圓盤132，該圓盤形成有中心開口 134，并進(jìn)一步包 括附接至錨定管線137的錨定活塞136，該錨定管線適于附接至第二級錨定組件50。錨定 活塞136進(jìn)一步包括適于附接至主吊架(未示出)的吊眼138，該主吊架又適于將整個錨定 設(shè)備從PV 30移走。間隔陣列140包括多個間隔桿142，這些間隔桿在PV附接部分120的圓盤122的 外圍部分與第二級錨定附接部分130的圓盤132的對應(yīng)外圍部分之間延伸。每個間隔桿 142均使用螺母144和146固定在適當(dāng)位置。具體參照圖7C，觀察到，PV 30形成有加厚的頂端37并具有上唇緣39，從而使得 當(dāng)定位在PV 30的頂端上時，PV面122的接觸區(qū)域123與PV的頂端的唇緣39齊平，并且 定心元件126的傾斜部分126與PV的頂端的外表面齊平。這樣布置以使得當(dāng)?shù)诙夊^定組件50附接至錨定管線137時，活塞136的啟動導(dǎo)
17致中心管線52從PV離開，因而導(dǎo)致整個第二級錨定組件52離開，因此使膜/多個膜脫離 其在PV 30內(nèi)的“卡絆”位置。應(yīng)該理解，通過用PV 30本身作為支點，以與螺旋拔塞器的 工作類似的方式，使膜“解除卡絆”所需的大負(fù)載現(xiàn)在并非由主吊架(未示出)承受而是由 第一級錨定組件110的構(gòu)造承受。一旦使膜/多個膜“解除卡絆”，并且這些膜能夠在PV內(nèi)自由地滑動，那么主吊架 利用吊眼138升高第一級錨定組件110、以及第二級錨定組件和懸吊的膜/多個膜，以將膜 /多個膜移動至期望的位置。參照圖8A至圖8G，第二級錨定組件可以具有各種設(shè)計，而不限于前面公開的錨定 設(shè)備50的設(shè)計。具體參照圖8A和圖8B，示出了整體用150指出的第二級錨定設(shè)備的另一種設(shè)計， 并且其包括中心管線152、適于圍繞該中心管線樞轉(zhuǎn)的樞軸元件155、以及適于與膜40的主 導(dǎo)管42的內(nèi)表面接合的壓板157。中心管線152形成有兩個叉狀部分153，這兩個叉狀部分之間延伸有一間隙。在 該間隙內(nèi)，幾個樞軸元件155(在本實例中，僅示出兩個樞軸元件)經(jīng)由樞軸點154樞轉(zhuǎn)地 鉸接。觀察到，樞軸點154并非位于樞軸元件155的中間，而是偏移以形成兩個非對稱的部 分-155a和155b, 155a比后者稍長。樞軸元件155裝配有壓板157，所述壓板經(jīng)由形成在從壓板157伸出的板條156中 的鉸鏈158樞轉(zhuǎn)地附接至每個部分155a、155b。這樣布置以使得第二級錨定組件150可呈現(xiàn)第一收回位置，在該收回位置，樞軸 元件155大體上平行于中心管線152延伸，從而組件150可插入膜40的主導(dǎo)管42中，并且 可呈現(xiàn)第二展開位置，在該展開位置，樞軸元件155大體上橫切于中心管線152，從而使得 壓板157與主導(dǎo)管42的內(nèi)表面接觸，以對主導(dǎo)管的內(nèi)表面施加壓力。膜的導(dǎo)管42的內(nèi)表 面上的壓力應(yīng)足夠大，以允許膜40的懸吊。因為部分155a在重量上超過部分155b，以與平行四邊形機構(gòu)相似的方式工作，錨 定設(shè)備150由于重力可能偏移至其展開位置。因此，從展開位置到收回位置的轉(zhuǎn)換利用觸 發(fā)元件(未示出)實現(xiàn)，該觸發(fā)元件可以是電機、拉桿等的形式。在工作中，將第二級錨定組件152在其收回位置插入主導(dǎo)管42中，直到其到達(dá)期 望的膜/位置。此后，暫停觸發(fā)元件的工作，從而允許錨定設(shè)備150由于重力而移動至其展 開位置，從而使得壓板157與主導(dǎo)管42的內(nèi)表面齊平。在此位置，由于部分155a和155b 具有不相等的長度，所以拉動中心管線152將導(dǎo)致樞軸元件155圍繞樞軸點154樞轉(zhuǎn)，使這 些樞軸元件進(jìn)一步朝著展開位置偏移，因此增大了施加至主導(dǎo)管的內(nèi)表面的壓力，并在錨 定組件150與脫鹽膜40之間提供了更牢固的接合。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8C，示出了整體用160指出的第二級錨定組件的另一種設(shè)計，并且其 包括中心管線162、主腔室164和外圍可充氣部分166。中心管線162形成有適于向主腔室164提供空氣的進(jìn)氣口 163，該主腔室又形成有 適于將空氣輸送至由不可滲透的材料制成的外圍可充氣部分166中的多個排氣孔165。錨定組件160可呈現(xiàn)第一放氣位置，在該第一放氣位置，外圍可充氣部分166呈現(xiàn) 比主導(dǎo)管42的內(nèi)徑小的直徑Dl，因此允許錨定組件160在主導(dǎo)管42內(nèi)并沿著其自由地移 動，并且可呈現(xiàn)第二充氣位置，在該第二充氣位置，外圍可充氣部分166呈現(xiàn)比主導(dǎo)管42的
18內(nèi)徑大的直徑D2，從而對其施加壓力，并允許由于摩擦力而懸吊膜40。在充氣位置，外圍可 充氣部分166與主腔室164的壁之間延伸有間隙168。在工作中，將錨定組件160在其放氣位置移動到主導(dǎo)管42內(nèi)，直到到達(dá)期望的位 置為止。此后，通過進(jìn)氣口 163向主腔室164提供空氣(就此而言，或任何其它氣體)，并從 主腔室經(jīng)由孔165向外圍可充氣部分166提供。將空氣引入外圍可充氣部分166中導(dǎo)致給 外圍可充氣部分充氣，從而使得其直徑從Dl增加至D2，因此接合膜的主導(dǎo)管42的內(nèi)表面。現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8D，示出了整體用170指出的第二級錨定組件的又一種設(shè)計，并且其 具有與前面公開的錨定組件160類似的構(gòu)造。然而，在本設(shè)計中，錨定組件包括主體174和 多個單獨的可充氣部分176，這些可充氣部分適于不經(jīng)由中心管線172和主體174接收空氣 (或任何其它氣體)，而是直接從氣源(未示出)接收到其中。主腔室172在其外部上形成有適于容納可充氣部分176的多個凹槽175?？沙錃?部分176可通過任何已知的維持可充氣部分176的不滲透性的方法保持在凹槽175內(nèi)。可 替代地，可充氣部分可以不固定至凹槽175，而是與主體174 —起懸吊并在主體的頂端錨定 于主體。與前面公開的錨定組件160更相似，錨定組件170適于呈現(xiàn)第一放氣位置，在該放 氣位置，外圍可充氣部分176放氣，從而使得錨定組件170的直徑Dl比主導(dǎo)管42的內(nèi)徑小， 因此允許錨定組件170在主導(dǎo)管42內(nèi)并沿著其自由地移動，并且呈現(xiàn)第二充氣位置，在該 充氣位置，可充氣部分176呈現(xiàn)比主導(dǎo)管42的內(nèi)徑大的直徑D2，從而對其施加壓力，并允許 由于摩擦力而懸吊膜40?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8H至圖8J，示出了整體用180指出的錨定適配器形式的第二級錨定組 件的又一種設(shè)計，該錨定適配器適于附接至定位在PV內(nèi)的最近端的膜40 (即，其主導(dǎo)管42 密封地連接至PV的前部滲透物端口 34F的膜)。更具體地，最近端的膜(最下面的)形成 有將該膜連接至前部滲透物管線的流體適配器。此適配器可替換或改變，以變成附接至錨 定適配器180。錨定組件180包括適于固定地附接至主導(dǎo)管42的端部的卡口環(huán)(bayonet ring) 182，從而將該錨定組件定位在此端部與前部滲透物端口 34F之間，并包括適于固定 地附接至中心管線(未示出)且與卡口環(huán)182卡口接合的卡口短柱(bayonet stub) 184。 卡口環(huán)182和卡口短柱184形成有相應(yīng)的卡口元件183和185。因此，當(dāng)希望將一個或多個膜40從PV移除中時，降低中心管線以及卡口短柱184， 直到短柱184到達(dá)卡口環(huán)182為止。此后，卡口短柱184可接合卡口環(huán)182，從而拉動中心 管線將使得最下面的膜40及位于其上方的任何另外的膜一起移動。應(yīng)該指出，如上公開的錨定組件180適于僅與最下面的膜一起使用。然而，可以設(shè) 計類似的錨定組件，其中，一個或多個卡口環(huán)位于每兩個脫鹽膜40之間。相對于所有前面公開的第二級錨定組件50、150、160、170和180，應(yīng)該理解，錨定 組件的錨定部分可以沿著其整個中心管線延伸，即，從而使得當(dāng)插入主導(dǎo)管中時，錨定部分 在中心管線的全長上延伸?？商娲兀^定組件可以設(shè)計成使得錨定部分僅延伸與單個膜 的長度相等的長度，或延伸任意多個該長度。另外，相對于上述整個錨定設(shè)備，應(yīng)該理解，錨定設(shè)備和主吊架可以作為單獨的元 件工作。換句話說，錨定設(shè)備可以用于將膜40從其在PV 30中的位置移動預(yù)定量，以使這些膜“未卡住”，然后使這些膜返回至其在PV內(nèi)的初始位置，此后與膜40脫離。在此位置， 當(dāng)膜不再“卡絆”時，主吊架可以與大體上與前面公開的第二級錨定組件相似的錨定組件一 起使用，以接合膜，并將這些膜從PV中移除?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9，示出了整體用200指出的吊架構(gòu)造，其包括絞車(winch)機構(gòu)210、 上下軌道220、前后軌道230和左右軌道240。絞車機構(gòu)210包括絞車212和絞車殼體216，該絞車上纏繞有絞車管線214。絞車 殼體216固定地鉸接至上下軌道220的兩條軌道222。上下軌道220的支架224滑動地接收在前后軌道230的平行軌道232內(nèi)，允許整 個上下軌道220與絞車機構(gòu)210 —起沿著X軸線在水平方向上移動。前后軌道230的末端 部分裝配有適于沿著左右軌道240的平行軌道242滾動的輪子234，允許整個前后軌道230 與上下軌道220和絞車機構(gòu)210 —起沿著Y軸線在水平方向上移動。整個吊架構(gòu)造適于定位在脫鹽設(shè)備的PV陣列上方，以使以上布置允許絞車機構(gòu) 210沿著主要的X、Y和Z方向移動，從而使得絞車機構(gòu)210可處于任何一個PV上方的位置 并處于其上方的特定高度?，F(xiàn)在將描述使用絞車機構(gòu)和兩級錨定設(shè)備的卸除工作。在卸除工作開始時，使軌 道222和絞車機構(gòu)210 —起位于向下的位置，即，使絞車機構(gòu)210靠近支架224，并且使軌道 222在軌道232和242下方豎直地延伸。將兩級錨定設(shè)備(圖7Α至圖7C所示)附接至絞 車管線214，該兩級錨定設(shè)備包括第一級錨定組件110和可以是錨定組件50、150、160、170 或180中的任何一個的第二級錨定組件。此后，使整個上下軌道220沿著軌道232和242移動，以使該上下軌道處于從其中 移除一個或多個膜的期望的PV上方的位置。一旦處于適當(dāng)位置，就啟動絞車機構(gòu)210，以朝 著PV 30的頂端降低絞車管線214以及兩級錨定設(shè)備。降低兩級錨定設(shè)備，直到可將第一級錨定組件110固定至PV 30的頂端為止。一旦 固定，就降低第二級錨定組件的中心管線，直到其接合期望的膜為止，如前面關(guān)于圖8Α至 圖8C所論述的。一旦接合，通過第一級錨定組件110釋放，通過絞車機構(gòu)210升高絞車管 線214，以將兩級錨定設(shè)備及懸吊的膜/多個膜升高期望的量。此后，沿著支架224升高絞車機構(gòu)210及軌道222，并且，通過沿著軌道232和242 移動而使整個上下軌道220處于新的位置。還應(yīng)該理解，上下軌道220及絞車機構(gòu)210可以是安裝在傳統(tǒng)的吊架構(gòu)造上的附 加設(shè)備，傳統(tǒng)的吊架構(gòu)造包括左右軌道240和前后軌道230，其用于除膜的裝入/卸除以外 的脫鹽設(shè)備中的各種任務(wù)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9Β，示出了位于包括整體用300指出的頂部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)內(nèi)時的吊架構(gòu) 造200，該頂部結(jié)構(gòu)包括頂部表面302和可調(diào)節(jié)部分304。觀察到，頂部表面302與軌道232 與242之間的距離M比上下軌道220的長度L小得多。因此，頂部結(jié)構(gòu)300的可調(diào)節(jié)部分 304適于打開至圖9Β所示的位置，從而在頂部表面中形成開口 306，允許軌道222及絞車機 構(gòu)210向上移動。應(yīng)該指出，雖然這里示出為經(jīng)由鉸鏈打開，但是，頂部可以是可滑動板條、可移除 板條、可伸縮設(shè)備等的形式。還應(yīng)該理解，頂部結(jié)構(gòu)300可以形成有與位于該結(jié)構(gòu)內(nèi)的PV 30的個數(shù)對應(yīng)的多個可調(diào)節(jié)頂部304，從而允許將膜裝入位于該結(jié)構(gòu)內(nèi)的任意一個PV 30或?qū)⒛脑揚V中卸 除。另外，頂部可以適于打開在一整行PV上方，從而允許吊架構(gòu)造沿著該行自由地移動。另外，根據(jù)具體設(shè)計，吊架構(gòu)造200可以定位在該結(jié)構(gòu)外部，即，在頂部上方，并且 在膜的裝入/卸除過程中降低而穿過頂部，例如，穿過打開的頂部。此外，應(yīng)該理解，這種布置提供一種該結(jié)構(gòu)的顯著更緊湊的設(shè)計，并且其頂部可以 緊鄰PV 30的頂端設(shè)置?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5A和圖5B，示出了多個膜40 —個堆疊在另一個的頂部上地容納在PV 30內(nèi)，這些膜的滲透管42完全對準(zhǔn)，以形成PV 30的共用滲透管。每個膜40、或至少最下 面的膜、以及前部滲透物出口 34F設(shè)計成使得當(dāng)膜處于其在PV 30的底端32B處的位置時， 膜的滲透管42密封地連接至前部滲透物出口 34F。類似地，每個膜40、或至少最上面的膜、 以及蓋31設(shè)計成使得在將蓋31放置到其在PV 30的頂端32T處的位置時，形成于蓋中的 后部滲透物出口 34R密封地連接至最上面的膜的滲透管42。膜40此外適于彼此連接。出于此目的，每個膜40的滲透管42和外殼46均比螺 旋纏繞元件44軸向地延伸更遠(yuǎn)，即，每個滲透管42和外殼46均具有超出螺旋纏繞元件44 的延伸部分43和48。因此，當(dāng)如圖5B所示的定位兩個膜40a、40b時，其滲透管42a和42b 的延伸部分43a、43b彼此接觸，并且因此其外殼46a和46b的延伸部分48a、48b彼此接觸。因此，上膜40a的重量大部分由下膜40b的外殼46b支撐。出于此目的，每個膜40 的外殼46均設(shè)計成具有足夠的厚度，并且由允許外殼46支撐堆疊在其上的期望個數(shù)的膜 40的重量的適當(dāng)材料制成。這種材料可以是例如FRP纖維和/或環(huán)氧樹脂。圖5B示出了將兩個膜40a、40b彼此接合的一種可行方式。這通過使用緊固件72 形式的接合器70來實現(xiàn)，該緊固件安裝在滲透管42a、42b的延伸部分43a、43b的外部上以 用于在其間提供牢固的密封接合。接合器70的緊固件72可替代地安裝在滲透管42的延 伸部分43a、43b的內(nèi)部上(未示出)。接合器可以可選地包括用于測量膜40和/或通過該膜的流體的工作參數(shù)的感測 系統(tǒng)，以用于確定膜的工作狀態(tài)。圖5B示出了一個這種感測系統(tǒng)，該感測系統(tǒng)包括兩個感測器74和76，它們適于以 本身已知的方式分別測量通過接合器70的水的質(zhì)量和流速。每個感測器74、76均可以持續(xù)地工作，測量在脫鹽系統(tǒng)20的整個工作過程中的參 數(shù)?？商娲兀總€感測器74、76均可以適于分段工作，按照預(yù)定時間段、或依據(jù)來自外部 源的提醒對以上參數(shù)取樣。每個感測器74、76還適于將基于由此進(jìn)行的測量而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸至外部源，例 如，位于所述PV 30外部的讀取器，如將參照圖5A進(jìn)一步說明的。感測器74、76可以適于利用內(nèi)部電源(例如電池)或外部源(例如通過來自該外 部源的電感)工作。應(yīng)該指出，感測器74、76的位置并不限于接合器70，并且它們可以位于滲透管42 內(nèi)，位于螺旋纏繞元件44內(nèi)，甚至位于PV 30的內(nèi)側(cè)壁上。通常，感測器74、76、或用于測量 膜40和/或通過該膜的流體的工作參數(shù)的任何其它裝置可以位于沿著膜40的軸向延伸的 任意位置。然而，應(yīng)該理解，要求適于測量通過PV 30的水的質(zhì)量的感測器76與通過膜40 的流體(例如，進(jìn)料、滲透物、廢物)直接接觸。
參照圖5A，系統(tǒng)20可以進(jìn)一步設(shè)置有數(shù)據(jù)讀取設(shè)備80，該數(shù)據(jù)讀取設(shè)備包括讀取 器82、電纜84以及適于連接至錨定管線60且可選地連接至主機(MFC)的位移機構(gòu)86。數(shù) 據(jù)讀取設(shè)備80設(shè)計成通過位移機構(gòu)86可使其水平地移動，并且，讀取器82設(shè)計成通過電 纜84可使其豎直地移動。讀取器82適于構(gòu)成用于感測器74、76的電源，從而在鄰近一個感測器定位時，兩 個物體之間的電感啟動感測器74、76，以進(jìn)行測量并將測得的數(shù)據(jù)往回提供給讀取器82。 數(shù)據(jù)從感測器到讀取器的傳輸以無線方式執(zhí)行。在組裝時，將位移機構(gòu)86定位在系統(tǒng)20的豎直定向的PV 30的陣列上方，所有PV 都可具有如上所述的感測器。為了收集來自容納在一個豎直設(shè)置的PV 30內(nèi)的感測器74、 76中的一個測量結(jié)果，執(zhí)行以下步驟a)將位移機構(gòu)86水平地移動至其在期望的PV 30上方的位置；b)沿著PV 30向下移動讀取器82，以與感測器74、76對準(zhǔn)；c)通過讀取器82操作感測器74、76，以進(jìn)行所需的測量；d)通過讀取器82收集來自感測器74、76的數(shù)據(jù)；以及e)將數(shù)據(jù)傳輸至MFC。在實踐中，可對每個PV 30的每個膜40執(zhí)行以上步驟，以接收盡可能多的數(shù)據(jù)。通常，PV 30的豎直定向便于對附件(例如，讀取器82和錨定設(shè)備50)的操縱，并 且便于對膜40的操縱。這又消除了對用于在具有水平定向的PV的已知脫鹽系統(tǒng)中使用的 這些元件的水平位移的復(fù)雜運輸構(gòu)造的需求。圖6A示出了可通過讀取器82由單個PV 30的#1到#7膜進(jìn)行的測量。測量結(jié)果 的組90包括表示經(jīng)過螺旋纏繞元件44的流速(S卩，滲透速度)的測量結(jié)果91至97，并且， 測量結(jié)果的組100包括表示螺旋纏繞元件44的廢物側(cè)或滲透物側(cè)上的鹽度的測量結(jié)果的 101至107，每個測量結(jié)果均與#1到#7膜中的一個對應(yīng)。如從以上得到的測量結(jié)果可以觀察到的，當(dāng)水通過PV 30前進(jìn)時，廢物側(cè)的鹽度 增加，而通過螺旋纏繞元件44的滲透速度減小。然而，對于系統(tǒng)20的操作者來說，這并非 表示#1到#7膜中的任何一個出現(xiàn)任何故障或損壞。轉(zhuǎn)到圖6B，同樣示出了執(zhí)行數(shù)據(jù)分析(包括對其值進(jìn)行歸一化)之后的測量結(jié)果。 現(xiàn)在可以觀察到，#3膜表明比所有其他的#1至#2和M至#7膜在廢物側(cè)上低的滲透速度 及高的鹽度。對于操作者來說，這可能表示#3膜受損并需要替換。這里應(yīng)該指出，對數(shù)據(jù) 的分析允許提供關(guān)于PV的膜的功能但不需要操作者理解所顯示的測量結(jié)果的真正意義的 圖表顯示。換句話說，僅要求操作者識別表明其功能不同于其它膜的膜。應(yīng)該理解，上文中描述的所有工作(包括PV 30的裝入、收集測量結(jié)果、檢測故障 膜，以及替換故障膜)可通過由MFC控制的全自動處理來實現(xiàn)，而不要求存在操作者。例如， MFC可編程為使得數(shù)據(jù)讀取設(shè)備80系統(tǒng)地收集來自系統(tǒng)20的所有膜40的測量結(jié)果，MFC 分析收集的數(shù)據(jù)，并且當(dāng)檢測到故障膜時，如上所述地執(zhí)行膜的自動替換。出于此目的，每個PV 30、以及每個膜40均可裝配有指示PV 30和特定PV 30內(nèi)的 膜40的精確位置的索引模塊。該索引允許MFC定位膜40的精確位置，指示錨定模塊56和 位移機構(gòu)86精確地移動至哪個位置?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖IOA至圖10C，示出了一種用于測量PV 30內(nèi)的流體的流速的結(jié)構(gòu)和方
22法。示出了 PV包括附接至進(jìn)料管線的進(jìn)料入口 Fin、附接至鹽水管線的鹽水出口 B、前部產(chǎn) 品出口 &和后部產(chǎn)品出口 Ρκ。供應(yīng)管線設(shè)置有測試物質(zhì)入口 R和第一測試感測器S1，并且 鹽水管線設(shè)置有第二測試感測器S2。在工作中，為了測量流速，將測試物質(zhì)(例如，若丹明)引入測試物質(zhì)入口 R中，其 中，該測試物質(zhì)首先由第一測試感測器S1檢測，此后與待脫鹽的流體一起朝著PV的鹽水出 口 B流動，在鹽水出口，該測試物質(zhì)由第二測試感測器S2檢測。每個感測器Sp S2均提供測試物質(zhì)的兩個測量參數(shù)_其濃度C和測量時間t。因 此，可形成圖IOC所示的圖表，其表示將若丹明引入PV中的平均時間tF及其在那時的濃度 CF、以及若丹明已離開PV的平均時間tB及其在那時的濃度CB。從關(guān)于每個PV獲得的以上數(shù)據(jù)，關(guān)于每個PV的流速Q(mào)可用以下一組等式計算膜質(zhì)量平衡等式QFeed = QProduct+QBrine ；若丹明質(zhì)量平衡等式QFeed· Cpeed = Qproduct · CProduct+QBrine · CBrine ；應(yīng)該指出，若丹明分子很大，以便穿過膜的壁，因此，進(jìn)入PV的所有若丹明都留在 膜的鹽水側(cè)上，因此，濃度Cpradurt = 0。因此，得出以下等式
CQpeed ■ CFeed = Qsrme . CBrtm 二 Qb = Qf . ^回收率由公式A = ^給出以上得出以下等式必=Qf ·’ + &和及=1 = 。
^B^B StCF利用表示通過PV的流速的等式，可以表示為Qaw = Qf+2Qb = + *，其中，A是用于流體流動的橫截面面積，L是PV的長度，Δ t
用tF_tB表不。因此，得出以下等式
2A- —QF =~^，并且，該等式中的所有參數(shù)都從PV的設(shè)計已知，或通過感測器Sp S2
1H----
Cb獲得。感測器的以上布置和計算向每個PV提供流速。另外，應(yīng)該理解，使用這種用于測量流速的方法消除了對昂貴的流量計及其使用 所需的額外管道設(shè)計的需求(通常，為了正確地測量流速，需要將流量計定位在不會產(chǎn)生 湍流的管道段內(nèi)，因而需要在流量計之前為2D且在流量計之后為5D的管道段，D是管道的 直徑)。這極大地有助于整個脫鹽系統(tǒng)的更緊湊和節(jié)省空間的設(shè)計。另外，參照圖10B，觀察到，PV接收來自與相同行中的每個PV相關(guān)(未示出其它 PV)的共用進(jìn)料管線的進(jìn)料入口。因此，共用進(jìn)料管線具有與此PV行的第一端相關(guān)的第一 端和與此PV行的第二端相關(guān)的第二端。在本實例中，共用進(jìn)料管線適于接收來自第一端及 第二端的進(jìn)料流體(雙側(cè)進(jìn)料)，因此允許減小管道的直徑D。
23
減小管道的直徑允許對應(yīng)的各行PV之間具有更密的間隔。特別參照圖IlA和圖11B，圖IlA示出了包括多行PV的脫鹽系統(tǒng)，其中，流量計與 單側(cè)進(jìn)料一起使用，而圖IlB示出了包括相同個數(shù)的PV的另一種脫鹽系統(tǒng)，其中，測試物質(zhì) 與雙側(cè)進(jìn)料一起使用。在圖IlB中，整個系統(tǒng)的長度是L，寬度是W，這用于直徑D的共用進(jìn)料管線。還觀 察到，共用進(jìn)料管線CFL具有直徑D。相反地，在圖IlB中，CFL具有直徑d = D/2，因此允 許更密且節(jié)省空間的布置。此外，使用若丹明而非流量計允許消除CFL的額外段AS，得到尺 寸1 < L、且w < W的脫鹽系統(tǒng)。本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該容易理解，在不背離本發(fā)明的范圍的前提下，加 上必要的變更，能做出許多變化、變型和修改。
權(quán)利要求
一種脫鹽系統(tǒng)，包括多個細(xì)長的壓力容器(PV)，每個壓力容器均具有縱向軸線，定向成使得其縱向軸線具有豎直定向，每個所述PV均適于在其中接收n個脫鹽膜，位于所述PV內(nèi)最下面的膜上方的多個膜具有的總重量允許將所述多個膜用作限制最下面的膜的軸向膨脹的機構(gòu)，從而所述PV沒有任何額外的限制機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述額外的限制機構(gòu)用來避免填墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，η至少是四，或至少是五。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，對于η= 4的情況，D= 18〃，并且對于η = 5的情況，D = 16"。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所有所述PV都安裝在水平基面上，從而使得 所述PV的所述縱向軸線垂直于所述水平基面，即，具有豎直定向，從而允許通過所述PV的 遠(yuǎn)離所述水平基面的端部將所述膜裝入所述PV中和從所述PV中卸除。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述PV的底端和頂端適于連接至底部管道 網(wǎng)格和頂部管道網(wǎng)格，以為所述系統(tǒng)提供待脫鹽的流體，將由此產(chǎn)生的滲透物、以及鹽水從 所述系統(tǒng)移除。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述底部管道網(wǎng)格設(shè)置在構(gòu)成底部基面的 所述水平基面上，并且，所述頂部管道網(wǎng)格設(shè)置在位于所述底部基面上方的頂部基面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述底部基面構(gòu)成至少用于所述底部管道 網(wǎng)格的底部維修平臺，并且，所述頂部基面構(gòu)成至少用于所述頂部管道網(wǎng)格和用于所述膜 的裝入/卸除的頂部維修平臺。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述底部管道網(wǎng)格提供進(jìn)料供應(yīng)和前 部滲透物移除，并且，所述頂部管道網(wǎng)格提供鹽水和后部滲透物移除。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述底部管道網(wǎng)格提供鹽水和后部 滲透物移除，并且，所述頂部管道網(wǎng)格提供進(jìn)料供應(yīng)和前部滲透物移除。
11.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，部分所述PV根據(jù)權(quán)利要求9所述的 管道網(wǎng)格構(gòu)造連接，并且，部分所述PV根據(jù)權(quán)利要求10所述的管道網(wǎng)格構(gòu)造連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，每個均具有縱向軸線的多個膜適于容納在 所述PV內(nèi)，從而使得所述膜以其縱向軸線與所述PV的縱向軸線重合的方式一個堆疊在另 一個的頂部上。
13.一種用于懸吊具有直徑為d的主導(dǎo)管的膜的錨定設(shè)備，所述錨定設(shè)備包括中心管 線，沿著所述中心管線布置有周向懸掛件，其中，每個所述懸掛件均適于呈現(xiàn)第一收回位 置和第二展開位置，在所述第一收回位置，每個懸掛件圍繞所述管線的徑向延伸的直徑Cl1 < d，以允許在所述收回位置將所述錨定設(shè)備插入所述導(dǎo)管中，并且在所述第二展開位置， 每個懸掛件圍繞所述管線的徑向延伸的直徑d2 > d，以允許在所述懸掛件的所述展開位置 中所述懸掛件與所述中心導(dǎo)管的表面之間的接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的錨定設(shè)備，其中，所述錨定設(shè)備是吊鉤機構(gòu)的形式，適于接 合預(yù)形成在所述主導(dǎo)管中的錨定元件，以懸吊所述膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的錨定設(shè)備，其中，所述導(dǎo)管形成有適于接收所述錨定設(shè)備 的對應(yīng)吊鉤的凹槽。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的錨定設(shè)備，其中，所述主導(dǎo)管由可變形材料制成，并且，所述錨定設(shè)備形成有懸掛件，所述懸掛件適于通過使所述可變形材料彈性地變形至足以提供 對所述膜的安全懸吊的程度而接合所述可變形材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的錨定設(shè)備，其中，所述可變形材料是所述膜的主導(dǎo)管，允許 所述主導(dǎo)管在未刺破的情況下變形。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的錨定設(shè)備，其中，所述錨定設(shè)備包括至少一個可充氣構(gòu)件， 所述可充氣構(gòu)件適于呈現(xiàn)第一放氣位置和第二充氣位置，在所述第一放氣位置，所述可充 氣構(gòu)件適于插入所述主導(dǎo)管中，并且在所述第二充氣位置，所述可充氣構(gòu)件適于牢固地接 合所述主導(dǎo)管的內(nèi)表面，以允許懸吊所述膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的錨定設(shè)備，其中，所述至少一個可充氣構(gòu)件由彈性材料制 成，適于在所述充氣位置呈現(xiàn)比在所述放氣位置呈現(xiàn)的尺寸大的尺寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的錨定設(shè)備，其中，所述可充氣構(gòu)件由不可滲透的材料制成， 并且由于將流體(液體或氣體)材料引入其中而適于呈現(xiàn)所述充氣位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的錨定設(shè)備，其中，所述錨定設(shè)備包括圍繞所述中心管線并 沿著所述中心管線均勻地設(shè)置多個可充氣構(gòu)件，以使施加在所述中心管線上的負(fù)載均勻地 分布。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的錨定設(shè)備，其中，所述錨定設(shè)備包括中心管線、以及鉸接地 連接至所述中心管線的樞軸元件，每個樞軸元件均具有第一端和第二端，并在所述第一端 和所述第二端中的每個裝配有適于接合所述膜的導(dǎo)管的壓板。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的錨定設(shè)備，其中，所述樞軸元件在偏離所述樞軸元件的中 心的一點處鉸接至所述中心管線，以在所述錨定設(shè)備豎直定向時，使所述錨定設(shè)備偏移到 所述展開位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求13所述的錨定設(shè)備，其中，最下面的膜裝配有包括卡扣環(huán)的改進(jìn)的 適配器，并且，所述錨定設(shè)備包括適于接合所述卡扣環(huán)的卡口短柱。
25.一種適于將至少一個脫鹽膜從豎直定向的PV的頂端移除的兩級錨定設(shè)備，所述錨 定設(shè)備包括適于固定地附接至所述脫鹽膜的第一錨定組件，其中，所述第二錨定組件適于 與所述脫鹽膜一起相對于所述第一錨定組件豎直地移動，并且，所述第一錨定組件適于與 所述第二錨定組件和所述脫鹽膜一起相對于所述PV豎直地移動。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的兩級錨定設(shè)備，其中，所述第二錨定組件由根據(jù)權(quán)利要求 13至23所述的設(shè)備中的任何一個構(gòu)成。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求13至23中任一項所述的錨定設(shè)備，其中，所述錨定設(shè)備適于同 時懸吊多個膜。
28.一種脫鹽膜，包括適于測量以下各項中的至少一項的至少一個感測器a)通過所述膜的流體的質(zhì)量；以及b)通過所述膜的流體的流速。
29.一種適于連接兩個相鄰脫鹽膜的接合器，所述接合器包括適于測量以下各項中的 至少一項的至少一個感測器a)通過位于所述接合器的區(qū)域處的所述膜中的至少一個的流體的質(zhì)量；以及b)通過位于所述接合器的區(qū)域處的所述膜中的至少一個的流體的流速。
30.一種脫鹽系統(tǒng)，包括至少一個PV，具有縱向軸線、且適于在其中接收兩個或更多個脫鹽膜；以及接合器，適于連接至相鄰脫鹽膜，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括沿著所述縱向軸線設(shè) 置的多個感測器，其中，所述多個感測器中的每個均至少位于一個所述PV、一個所述脫鹽膜 和可選的接合器中，并且其中，所述多個感測器中的每個均適于測量以下各項中的至少一 項a)通過所述兩個或更多個脫鹽膜中的至少一個的流體的質(zhì)量；以及b)通過所述兩個或更多個脫鹽膜中的至少一個的流體的流速。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述感測器持續(xù)地工作，從而測量所述脫 鹽系統(tǒng)的整個工作過程中的參數(shù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述感測器適于分段工作，按照預(yù)定時間 段對以上參數(shù)取樣。
33.根據(jù)權(quán)利要求30、31或32所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述感測器適于利用內(nèi)部電源工 作。
34.根據(jù)權(quán)利要求30、31或32所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述感測器適于利用外部電源工作。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述電源是電感。
36.根據(jù)權(quán)利要求30至35中任一項所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述感測器適于將基于由 此進(jìn)行的測量而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸至外部源。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步設(shè)置有數(shù)據(jù)讀取設(shè)備，所 述數(shù)據(jù)讀取設(shè)備包括讀取器，連接至主機(MFC)；位移機構(gòu)，適于使所述讀取器產(chǎn)生位移； 以及電纜，將所述讀取器連接至所述位移機構(gòu)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述讀取器構(gòu)成所述外部源。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述感測器適于通過所述讀取器來操作。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述讀取器用作外部電源。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)從所述感測器到所述讀取器的傳輸 以無線方式執(zhí)行。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，從所述感測器收集的數(shù)據(jù)用來執(zhí)行對不 同PV內(nèi)的不同膜的狀態(tài)的分析，以提供關(guān)于一個所述膜失效或故障的指示。
43.一種用于監(jiān)控PV中的多個脫鹽膜的狀態(tài)的方法，包括為所述膜設(shè)置如上所述的 感測器；接收從所述感測器收集的輸入數(shù)據(jù)；分析所述數(shù)據(jù)；以及提供表示關(guān)于至少一個 所述膜的所述狀態(tài)的輸出數(shù)據(jù)。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述分析包括對由至少一個感測器測量的值 進(jìn)行歸一化，以顯示膜狀態(tài)的定性圖表，所述圖表的形式為允許提醒操作者可能有故障但 不要求操作者了解所述值。
45.一種脫鹽系統(tǒng)，包括a)豎直設(shè)置的PV的陣列，每個PV均容納一個或多個脫鹽膜；b)管道網(wǎng)格，適于將待脫鹽的流體引導(dǎo)至所述PV并將產(chǎn)生的滲透物從所述PV導(dǎo)出；c)多個感測器，沿著每個PV的縱向軸線設(shè)置、且適于測量通過所述一個或多個膜的流 體的流速和/或質(zhì)量；以及d)讀取器，連接至MFC、且適于沿著所述PV移動，以與所述多個感測器中的至少一個對準(zhǔn)，以接收來自所述感測器的數(shù)據(jù)。
46.根據(jù)權(quán)利要求33所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)是全自動的，并由所述MFC控制。
47.根據(jù)權(quán)利要求34所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，每個PV和其中的每個膜均具有其自己的 可被所述MFC識別的索引號。
48.根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)適于對多個PV中的多個脫鹽膜自動 執(zhí)行權(quán)利要求31所述的方法。
49.一種脫鹽系統(tǒng)，包括至少一行PV，每個PV均在其第一端具有進(jìn)料入口，并在其第二 端具有鹽水出口，且每個PV均裝有至少一個脫鹽膜，所述PV適于使待脫鹽的流體在所述第 一端與所述第二端之間通過，其中，所述進(jìn)料入口裝配有適于獲得引入所述流體中且在所 述PV內(nèi)部沿著所述PV通過的測試物質(zhì)的第一組參數(shù)的第一感測器，并且，所述鹽水出口裝 配有適于獲得所述測試物質(zhì)的第二組參數(shù)的第二感測器。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，獲得的這些組參數(shù)適于用在對從所述進(jìn) 料入口通過所述PV流至所述鹽水出口的流體的參數(shù)的診斷中。
51.根據(jù)權(quán)利要求49所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述參數(shù)是所述測試物質(zhì)的濃度C和測量 所述濃度的時間t的指示。
52.根據(jù)權(quán)利要求49所述的脫鹽系統(tǒng)，其中，所述測試物質(zhì)是若丹明。
53.一種脫鹽系統(tǒng)，包括至少一個共用進(jìn)料管線，具有第一端和第二端；以及至少一 行PV，沿著所述共用進(jìn)料管線布置，每個PV均在其第一端具有與所述共用進(jìn)料管線流體連 通的進(jìn)料入口，并在其第二端具有鹽水出口，且每個PV均裝有至少一個脫鹽膜，每個PV均 適于使待脫鹽的流體在所述第一端與所述第二端之間通過，其中，進(jìn)料流體從所述共用進(jìn) 料管線的所述第一端和所述第二端引入所述共用進(jìn)料管線中，即，所述共用進(jìn)料管線具有 雙側(cè)進(jìn)料。
54.一種脫鹽設(shè)備，包括具有頂部、且適于在其中容納至少一個PV的結(jié)構(gòu)，所述PV具 有遠(yuǎn)端和近端以及其間的長度L，并且定向成使得所述遠(yuǎn)端比所述近端更靠近所述頂部，其 中，所述PV適于接收經(jīng)由所述遠(yuǎn)端裝入所述PV中或從所述PV中卸除的至少一個脫鹽膜， 并且其中，所述遠(yuǎn)端與位于所述遠(yuǎn)端上方的頂部之間延伸有距離M，使得M < L。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的脫鹽設(shè)備，其中，所述至少一個脫鹽膜利用適于接合所述 脫鹽膜并移動至所述遠(yuǎn)端/從所述遠(yuǎn)端移開的錨定設(shè)備來裝入所述PV中/從所述PV中卸 除，并且，所述頂部是設(shè)計成使得至少所述結(jié)構(gòu)的位于所述遠(yuǎn)端上方的頂部適于打開以允 許所述錨定設(shè)備在所述裝入/卸除過程中穿過其中的可調(diào)節(jié)頂部。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種脫鹽系統(tǒng)，包括多個細(xì)長的壓力容器(PV)。每個PV均具有縱向軸線，定向成使得其縱向軸線具有豎直定向。每個PV均適于在其中接收n個脫鹽膜。位于PV內(nèi)最下面的膜上方的多個膜具有的總重量允許將這多個膜用作限制最下面的膜的軸向膨脹的機構(gòu)，從而PV沒有任何額外的限制機構(gòu)。
文檔編號C02F1/44GK101939263SQ200980104229
公開日2011年1月5日 申請日期2009年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者優(yōu)素?！て焦? 埃雷茲·魯文, 米麗亞姆·費格恩, 雅各布·本-亞伊什, 馬雅·伊萊維基-奧澤爾, 鮑里斯·利伯曼 申請人:I.D.E.技術(shù)有限公司