[发明专利]集成有限流器和传感器的螺旋卷式组件

说明书

一种螺旋卷式组件，所述螺旋卷式组件包括：压力容器，所述压力容器包括内部腔室、进料入口、浓缩物出口和渗透物出口；以及位于所述压力容器的内部腔室内的螺旋卷式膜模块；其中，所述组件的特征为包括：i)限流器，所述限流器包括：彼此密封接触的第一板和第二板；以及流体通道，所述流体通道位于所述第一板与所述第二板之间，并且所述流体通道包括与所述浓缩物出口和所述渗透物出口中的至少一个处于流体连通的第一端、以及适于从所述螺旋卷式组件排出流体的第二端；以及ii)传感器片，所述传感器片包括至少一个位于所述第一板与所述第二板之间并且与所述流体通道接触的传感器元件，其中，所述传感器片适用于测量穿过所述流体通道的流体的特性。

技术领域

本发明涉及适合用于液体分离的螺旋卷式膜组件。

背景技术

螺旋卷式膜组件在各种各样的流体分离中使用。在常规的住宅实施例中，单个螺旋卷式反渗透(RO)膜模块(“元件”)容纳在压力容器内，该压力容器包括进料(例如，未过滤的水)入口，浓缩物(排出)出口和渗透物(例如净水)出口。在操作期间，加压的进料流体经由进料入口被引入容器中，穿过模块并且分成至少两股流离开容器：浓缩物和渗透物。螺旋卷式膜组件通常被设计为在特定通量和回收率范围内操作。在大型RO系统中，通常单独控制施加的压力和排出流量以获得最佳操作，并且定期清洁和维护操作进一步延长系统寿命。相比之下，住宅用RO系统会遇到广泛范围的进料压力和操作条件品质，并且最终用户很少进行系统维护。此外，为了适应可变的进料条件(特别是压力和渗透强度)和最终用户对高流量的普遍期望二者，可以将系统配置成在高且不可持续的初始通量下进行操作(“过通量”)。这继而导致膜过早积垢和结垢。当在高回收率下运行时，这些问题可能会加剧。

已经描述了各种技术来修改RO模块的流分布。例如，US 5119860、US 7017611和US2017/0247266描述了限流器的使用，以提供浓缩物从RO模块到排放口的流动阻力。US2017/0050149描述了位于或固定至渗透物收集管内的限流器(例如，顺应性构件、面积可变孔口等)，该限流器提供了随渗透物流量而变化的流动阻力。US 8043512描述了类似的系统。US 4046685描述了在容器的渗透通路内的限流器，以允许从容器的两端获得区分流。US2007/0272628利用具有不同标准特定的通量值的元件的组合来更好地管理整个容器的操作条件的差异，并且实施例利用渗透物收集管内的限流器将液体与不同类型的元件隔离。WO 2012/086478利用固定在上游元件的渗透物收集管内的阻力管来减少渗透物流量。US7410581描述了限流器的使用，该限流器可以沿互连模块的渗透物收集管移动到替代位置。还参见JP 2000/167358和JP 2001/137672。虽然没有公开对RO应用的适用性，但是US4418723也描述了限流器。

在操作之后，模块的积垢和结垢导致压力减小以及因此分离性能下降。对组件中的一个或多个位置处的压力或电导率进行监测可以识别压力损失并且允许操作者采取适当措施，例如，选择性地更换模块、增加对进料流体的预处理、使用更积极的清洁等。已经开发了各种技术，参见例如：US 2014/0180610、US 8808539、US 8617397、US 8568596、US8519559、US 8272251、US 8210042、US 7886582、US 2011/10114561、WO 2012/117669以及JP 2016/019932。也已经对其他类型的过滤装置使用类似技术，例如，US 6936160、US7048775和US 8221522。在US 7225683和US 20160178418中描述了更通用的流速传感器。尽管没有描述对RO系统的适用性，但是JP 64054220描述了一种包括限流器的流量计。

发明内容

本发明包括螺旋卷式组件(38)，所述螺旋卷式组件包括：

i)压力容器(40)，所述压力容器包括内部腔室(39)、进料入口(42)、浓缩物出口(44)和渗透物出口(46)；