本發(fā)明涉及一種盒，所述盒包括支撐件，所述支撐件用于將一個(gè)或多個(gè)半滲透性膜附接至其上，其中，所述支撐件包括集成的滲透物收集通道。

背景技術(shù)：

由例如wo2013/113928、wo2006/091157、ep0662341和ep1366804已知了上述類型的膜盒。這些盒包括剛性平面支撐結(jié)構(gòu)和一個(gè)或者多個(gè)過(guò)濾層，所述過(guò)濾層通常由有機(jī)半滲透性膜制成并且設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)的至少一側(cè)上、而且通常設(shè)置在所述支撐結(jié)構(gòu)的兩側(cè)上。支撐結(jié)構(gòu)一般包括形成在支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)的集成的滲透物收集通道，該滲透物收集通道位于相對(duì)的外表面之間，膜層設(shè)置到所述相對(duì)的外表面上。集成的滲透物收集通道連接到盒的出口，用于排放滲透物(例如，過(guò)濾物)。

膜盒例如應(yīng)用在過(guò)濾模塊中，在所述過(guò)濾模塊中堆疊了大量膜盒。通常，諸如在廢水凈化和生物反應(yīng)器中，過(guò)濾模塊完全浸沒(méi)在廢水中。在堆疊的過(guò)濾盒下方設(shè)置氣泡產(chǎn)生器，以便沿著膜使廢水向上流動(dòng)。氣泡還有效用于刮擦膜表面，從而移除將會(huì)附著到膜上的固體。在例如wo03/037489和ep0662341中描述了上述類型的過(guò)濾模塊。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，氣泡對(duì)于過(guò)濾模塊正確行使功能至關(guān)重要。應(yīng)當(dāng)確保的是，沿著每個(gè)盒的所有膜表面盡可能均勻地施加氣泡，以使得模塊內(nèi)的每個(gè)盒均能夠最優(yōu)地行使功能。還應(yīng)當(dāng)注意的是，通氣在過(guò)濾設(shè)備的操作成本中占據(jù)很大部分。

另外，存在構(gòu)造更大的生物反應(yīng)器和過(guò)濾設(shè)備的趨勢(shì)，并且在這些大型系統(tǒng)中，優(yōu)化地使用可用體積是關(guān)鍵所在。因此，存在盡可能多地增加每單位體積的膜(過(guò)濾)表面面積的趨勢(shì)。就這一點(diǎn)而言，在堆疊的過(guò)濾盒下方使用的通氣裝置占據(jù)了不能夠被用于過(guò)濾的相當(dāng)大的體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠滿足上述需要的膜盒和/或模塊的更加適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種更加緊湊的系統(tǒng)，所述更加緊湊的系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比具有類似或者甚至提高的性能。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有更低操作成本的系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的各方面，因此提供了一種用于處理流體的組件，即，盒組件，如所附權(quán)利要求所述。

根據(jù)本發(fā)明的其它方面，提供了一種用于處理流體的模塊，所述模塊包括上述組件的堆，如所附權(quán)利要求所述。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種生物質(zhì)反應(yīng)器，所述生物質(zhì)反應(yīng)器包括上述模塊中的至少一個(gè)，如所附權(quán)利要求所述。

根據(jù)本發(fā)明的方面的組件包括用于半滲透性膜的支撐件，其中，支撐件具有平坦的第一表面和相對(duì)的第二表面。至少一個(gè)第一流體隔間插置在第一表面和第二表面之間，并且有利地從第一表面延伸到第二表面。與第一隔間分隔開(kāi)的第二流體隔間能夠插置在第一表面和第二表面之間，以便從第一表面延伸到第二表面，或者以第二隔間有利地與支撐件豎直對(duì)準(zhǔn)的方式附接到或者可附接到支撐件的邊緣。組件包括：第一導(dǎo)管，所述第一導(dǎo)管與至少一個(gè)第一流體隔間流體連通；和第二導(dǎo)管，所述第二導(dǎo)管與第二流體隔間流體連通。第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管以及第一流體隔間和第二流體隔間在組件內(nèi)諸如通過(guò)不可滲透流體的分隔壁而相互流體密封地隔開(kāi)。換言之，第二導(dǎo)管在組件內(nèi)與所述至少一個(gè)第一隔間流體密封地隔開(kāi)，而且第一導(dǎo)管與所述至少一個(gè)第二隔間流體密封的隔開(kāi)。

根據(jù)本發(fā)明的組件包括分隔的流體隔間，所述分隔的流體隔間集成在膜的可能剛性的支撐件內(nèi)或者附接到所述膜的可能剛性的支撐件。這些分隔的流體隔間由單獨(dú)的導(dǎo)管服務(wù)，從而允許各分隔的隔間有利地用于不同功能。通過(guò)將這些功能集成在支撐件內(nèi)或者與支撐件匹配來(lái)優(yōu)化堆疊密度并且提高堆中的盒之間的操作均勻性。這允許提高盒和模塊的操作性能、和/或降低操作和/或安裝成本。

通過(guò)在支撐件內(nèi)提供分隔的隔間(由單獨(dú)的導(dǎo)管服務(wù)所述每個(gè)分隔的隔間)還使得能夠啟用全新的應(yīng)用范圍。因此，描述了使用根據(jù)本發(fā)明的各方面的組件和/或模塊來(lái)將化學(xué)復(fù)合物通過(guò)支撐件的分隔隔間定量供給至周圍流體。除了通過(guò)支撐件的其它隔間提取滲透物之外，能夠?qū)嵤┒抗┙o?；瘜W(xué)復(fù)合物能夠是阻垢劑。描述了使用根據(jù)本發(fā)明的各方面的組件和/或模塊來(lái)通過(guò)支撐件的分隔隔間選擇性地移除復(fù)合物，諸如，抑制性復(fù)合物。除了通過(guò)支撐件的其它隔間提取滲透物之外，還能夠?qū)嵤┮瞥?。能夠通過(guò)液液提取來(lái)實(shí)施選擇性移除。選擇性移除的復(fù)合物能夠是原料流的反應(yīng)產(chǎn)物，諸如，通過(guò)滲透蒸發(fā)的乙醇。支撐件的分隔隔間中的每一個(gè)均能夠構(gòu)造成從原料流選擇性地移除不同復(fù)合物(例如，不同反應(yīng)產(chǎn)物)，諸如通過(guò)在支撐件的不同區(qū)域上提供不同的膜。

還描述了一種膜面板。膜面板包括有利地剛性的支撐件和第一半滲透性膜。支撐件包括：平坦的第一表面，所述第一表面布置成用于后撐第一半滲透性膜并且與第一半滲透性膜形成交界面；和第二表面，所述第二表面能夠是平坦的并且第二半滲透性膜能夠附接到所述第二表面。第一和第二表面布置成彼此相對(duì)。膜面板包括多個(gè)隔間，所述多個(gè)隔間插置在第一和第二表面之間，所述隔間布置成用于輸送流體。膜面板包括多條第一流體通道，所述多條第一流體通道從第一表面延伸并且與至少一個(gè)隔間以及與第一半滲透性膜流體連通，所述至少一個(gè)隔間形成第一組隔間。第一半滲透性膜在第一表面上的膜區(qū)域上延伸并且覆蓋第一流體通道。膜面板包括第二流體通道，所述第二流體通道在與第一組隔間分隔開(kāi)的第二組隔間中的一個(gè)或者多個(gè)隔間以及第一表面之間延伸、并且與所述第二組隔間中的一個(gè)或者多個(gè)隔間流體連通。第二流體通道位于第一表面的第二區(qū)域中，所述第二區(qū)域與膜區(qū)域分隔開(kāi)。第二區(qū)域能夠不被膜覆蓋，并且有利地沿著第一半滲透性膜的一個(gè)邊緣延伸、而且有利地位于膜區(qū)域下方。第一組隔間和第二組隔間彼此流體密封地隔開(kāi)。膜面板有利地用在根據(jù)本發(fā)明的各方面的組件中。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的各方面，所述附圖為闡釋性的，并且其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的特征，在所述附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的過(guò)濾盒的前視圖；

圖2示出了圖1的盒的支撐件和膜層(其一起形成膜面板)的透視圖，其中，局部剖開(kāi)了所述膜；

圖3示出了圖2的支撐件的局部截面圖；

圖4示出了圖1的盒的右手端的透視圖，其中移除了膜，并且其中局部剖開(kāi)以顯露歧管和支撐件的內(nèi)部部分；

圖5示出了圖4的分解的細(xì)節(jié)圖；

圖6a示出了在根據(jù)本發(fā)明的盒中使用的歧管的透視截面圖；圖6b示出了圖6a的歧管的透視圖；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的支撐件和膜的局部截面圖；

圖8示出了應(yīng)用在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的圖7的支撐件的局部截面圖；

圖9示出了過(guò)濾模塊的透視圖，該過(guò)濾模塊包括一堆圖1的過(guò)濾盒和一堆歧管；

圖10示出了圖9的模塊的分解局部視圖；

圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的支撐件和附接的第二隔間的局部截面圖；

圖12示出了用于實(shí)施在此描述的比較實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置；和

圖13至圖15示出了當(dāng)用于在膜生物反應(yīng)器測(cè)試裝置中過(guò)濾和通氣時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的各方面的盒(表示為#1至#3)的操作性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。每條曲線均示出了由點(diǎn)劃線分隔開(kāi)的針對(duì)兩次連續(xù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并且其中示出了總通量(虛線，右側(cè)的標(biāo)度)和跨膜壓力(tmp，實(shí)線，左側(cè)的標(biāo)度)隨著時(shí)間的演化。

具體實(shí)施方式

膜盒指的是這樣的組件，所述組件包括：(i)用于半滲透性膜的平面后撐支撐件，其中，一個(gè)或者多個(gè)流體輸送隔間集成在支撐件內(nèi)；(ii)一個(gè)或者多個(gè)流體口，所述一個(gè)或者多個(gè)流體口布置成與各個(gè)隔間流體連通，用于從隔間排放流體和/或?qū)⒘黧w供給到隔間；和可選地(iii)半滲透性膜，所述半滲透性膜附接在支撐件的一側(cè)或者相對(duì)的兩側(cè)上。流體分布歧管能夠設(shè)置在流體口和流體隔間之間。因此，在本描述中，術(shù)語(yǔ)“盒”意味著可以存在或者可以不存在半滲透性膜。結(jié)果，膜盒能夠指的是中間組裝產(chǎn)品(沒(méi)有任何膜層)和最終產(chǎn)品兩者。

流體隔間指的是空隙體積或者室，所述空隙體積或者室與盒組件的流體口中的一個(gè)或者多個(gè)流體口流體連通。流體隔間能夠一體地布置在支撐件內(nèi)(如將例如在圖7和圖8的所示的那樣)，或者能夠附接到支撐件，有利地與支撐件對(duì)準(zhǔn)地(如將在圖11中所示的那樣)附接到支撐件。

模塊指的是一堆膜盒。模塊中的膜盒全部具有附接在它們的支撐件上的半滲透性膜。

在本描述中使用的腹板指的是支撐件的一體部分或者分隔部分，所述腹板在支撐件的相對(duì)布置的、間隔開(kāi)的、并且有利地平行的兩個(gè)壁之間形成連續(xù)的、平坦的、以及窄的剛性連接。

在本描述中涉及的膜指的是半滲透性膜，所述半滲透性膜是一層或一片實(shí)體的、連續(xù)的、并且有利地多孔的材料，所述多孔材料的結(jié)構(gòu)允許一種或者多種復(fù)合物被選擇性地輸送通過(guò)膜，并且因此能夠使得一種或者多種復(fù)合物與原料分離開(kāi)，所述原料能夠是液體或者氣體。因此，膜的特征在于其對(duì)一種或者多種復(fù)合物具有確定的滲透率。選擇滲透性能夠由所有種類的分離機(jī)構(gòu)(諸如但不局限于膜的典型孔徑，例如，微型孔或納米孔的過(guò)濾膜)、由特定電荷類型(例如，離子交換膜)的典型吸引力、選擇吸附作用、或者溶液擴(kuò)散特征所確定。

在本描述中涉及的膜有利地構(gòu)造成用于通過(guò)微量過(guò)濾、超濾、納米過(guò)濾、逆向滲透、正向滲透、壓力延遲滲透、膜生物反應(yīng)器、滲透蒸發(fā)、膜蒸餾、被支撐的液體膜、滲透萃取、膜吸收器、酶反應(yīng)器、膜接觸器、(反向)電滲析、或者氣體分離來(lái)執(zhí)行復(fù)合物分離。膜能夠構(gòu)造為離子交換膜。

有利地，在本描述中涉及的膜是通過(guò)使聚合物溶液經(jīng)受相分離處理所獲得的膜。相分離(還稱作相轉(zhuǎn)化)是眾所周知的處理，在該處理中引發(fā)了聚合物和溶劑之間的分層。由于分層，聚合物沉淀，從而形成具有期望結(jié)構(gòu)(孔大小、孔結(jié)構(gòu)等)的膜晶格。能夠?qū)嵤┢渌幚聿襟E，以便完全移除溶劑(例如，通過(guò)沖洗)并且獲得最終的孔結(jié)構(gòu)(例如，移除孔形成物)。能夠基于多種技術(shù)引發(fā)分層。一種可能性為熱誘導(dǎo)相分離(tips)，其中，通過(guò)聚合物溶液的界面處的溫度變化引發(fā)分層。另一種可能性是引發(fā)聚合物溶液中的化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致分層。這被稱作反應(yīng)誘導(dǎo)相分離(rips)。然而，在絕大多數(shù)情況中，由相擴(kuò)散引發(fā)分層。聚合物溶液與另一個(gè)相接觸，所述另一個(gè)相可以為液體(液體誘導(dǎo)相分離或者lips)或者氣體(蒸汽，稱作蒸汽誘導(dǎo)相分離或者vips)，所述另一個(gè)相為聚合物的非溶劑但是能夠與聚合物溶液的溶劑混溶。液體或者蒸汽將擴(kuò)散在聚合物溶液中并且致使聚合物溶液成分局部變化，從而引發(fā)分層。結(jié)果，聚合物從溶液中沉淀。lips還被稱作浸沒(méi)沉淀。應(yīng)當(dāng)注意的是，任何相分離處理均能夠用于制備如在此所描述的膜。

膜包括或者由有利地?zé)崴苄跃酆衔飶?fù)合物構(gòu)成，在下文，所述熱塑性聚合物復(fù)合物將稱作第一聚合物復(fù)合物。第一聚合物復(fù)合物是用于制備膜形成溶液的首要或者主要聚合復(fù)合物，例如，在膜形成溶液以最大量存在的聚合物復(fù)合物。第一聚合物復(fù)合物能夠是聚砜(psu)、聚醚砜(pesu)、它們的接枝變體、或者這些聚合物中的任意一種的共聚物。第一聚合物復(fù)合物能夠是聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚偏二氯乙烯(pvdc)、它們的接枝變體、或者這些聚合物中的任意一種的共聚物。第一聚合物復(fù)合物能夠是聚氯乙烯(pvc)、氯化聚氯乙烯(cpvc)、它們的接枝變體、或者這些聚合物中的任意一種的共聚物。第一聚合物復(fù)合物能夠是聚芳基醚酮(paek)族中的聚合物(諸如，聚醚醚酮(peek))、這些聚合物中的任意一種的接枝變體(諸如磺化聚醚醚酮(peek-wc))、或者這些聚合物中的任意一種的共聚物。第一聚合物復(fù)合物能夠是聚氯代三氟乙烯(pctfe)、聚醚酰亞胺(pei)、聚酰亞胺(pi)、聚酰胺-酰亞胺(pai)、聚丙烯腈(pan)、聚氨酯(pur)(特別地，熱塑聚氨酯)、這些聚合物中的任意一種的接枝變體、或者這些聚合物中的任意一種的共聚物。第一聚合物復(fù)合物能夠是聚苯硫(pps)、醋酸纖維素(ca)、三乙酸纖維素(cta)、這些聚合物中的任意一種的接枝變體、或者這些聚合物中的任意一種的共聚物。如上所述的共聚物能夠是指出的聚合物與聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚碳酸酯(pc)、氰基丙烯酸酯、三乙酸纖維素、聚苯硫醚、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯醇(pva)、聚醋酸乙烯(pvac)和諸如聚己內(nèi)酰胺(尼龍6)和尼龍-6,6的聚酰胺中的任意一種的適當(dāng)共聚物。第一聚合物復(fù)合物能夠是上述列舉的聚合物中的兩種或者更多種的適當(dāng)混合。

在(干的、最終的)膜中的第一聚合物復(fù)合物的量按照重量能夠占至少5％到至少50％。第一聚合物復(fù)合物能夠?yàn)橛袡C(jī)粘合劑，所述有機(jī)粘合劑形成膜的基體或晶格，在所述膜的基體或晶格中可選地分散著可能的親水填充材料。填充材料可以為有機(jī)的并且有利地為以下中的一種或者組合：羧基丙基纖維素(hpc)、羧甲基纖維素(cmc)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(pvpp)、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚氧化乙烯(peo)、聚乙二醇(peg)和丙三醇。這種填充材料能夠設(shè)置為孔形成物并且能夠在后處理步驟中將其移除，諸如，通過(guò)在漂白液中沖洗(例如，對(duì)于pvp)。保持在最終膜層中的其它填充材料可以是胺，諸如但不局限于以下一種或者組合：?jiǎn)我掖及?mea)、二乙醇胺(dea)、聚乙烯亞胺(pei)、氨丙基三甲氧基硅烷和聚乙烯亞胺-三甲氧基甲硅烷。填充材料能夠是包含聚合物的酰胺或者胺，諸如但不局限于以下中的一種或者組合：聚酰胺(pa)、聚氨酯(pur)、聚乙烯胺(pvam)和三聚氰胺。填充材料能夠是無(wú)機(jī)的，諸如tio2、hfo2、al2o3、zro2、zr3(po4)4、y2o3、sio2、碳(前面這些物質(zhì)可能地位于pt、ru或者rh支撐件上)、baso4、batio3、鈣鈦礦氧化物粉末材料、沸石、金屬有機(jī)骨架(mof)和碳化硅中的一種或者組合。能夠使用填充材料的功能化變體(諸如，胺化、磺化、丙烯酸化)。也能夠使用上述有機(jī)和無(wú)機(jī)材料的組合作為填充材料。

本發(fā)明的各方面涉及一種組件，所述組件用于制造膜盒，特別是所謂的平板膜盒。因此，根據(jù)本發(fā)明的組件將組件中的多個(gè)功能集成在單個(gè)膜盒中。一種此類功能能夠是已知的滲透物收集和提取。其它功能能夠是產(chǎn)生氣泡。另一個(gè)其它功能能夠是在同一盒中收集和提取第二種不同的滲透物。又一個(gè)其它功能能夠是氣體擴(kuò)散。這些和其它功能能夠集成在組件中和盒中，而同時(shí)又沒(méi)有顯著增加盒的尺寸，因此導(dǎo)致產(chǎn)生更加緊湊的模塊。這些其它功能還允許更加均勻地控制堆中的操作條件，使得能夠提高堆內(nèi)的每個(gè)盒的操作，從而提高性能。

在圖1中示出了根據(jù)本發(fā)明的各方面的膜盒。盒10集成了兩種不同功能。第一功能是收集以及提取通過(guò)半滲透性膜11的滲透物。滲透物被收集在用于膜11的支撐結(jié)構(gòu)12內(nèi)部，如將在下文進(jìn)一步描述的那樣。如在本領(lǐng)域中已知的那樣，通過(guò)出口131和141提取如此收集的滲透物。盒10的第二功能為產(chǎn)生氣泡。為此，支撐件12在其下邊緣處設(shè)置有孔15，用于從盒將空氣擴(kuò)散到盒10周圍的流體中。孔15與設(shè)置在滲透物提取出口131、141附近的空氣入口132、142流體連通。附接到支撐件12的任意一側(cè)處的歧管13、14布置成用于將滲透物從支撐件12內(nèi)部輸送到出口131、141并且用于將空氣從入口132、142輸送到孔15。

參照?qǐng)D2和圖3，支撐件12包括第一表面121，所述第一表面121形成了支撐件的前面，所述支撐件12有利地是平坦的或者是平面，并且有利地形成為面板或者板。第二表面122設(shè)置在相對(duì)側(cè)上，形成支撐件12的后面，所述第二表面122有利地平行于第一表面121延伸。支撐件12以及因此第一和第二表面121、122在頂部邊緣120和底部邊緣127、以及左側(cè)邊緣128和右側(cè)邊緣129之間延伸，并且由頂部邊緣120和底部邊緣127、以及左側(cè)邊緣128和右側(cè)邊緣129界定。第一表面121是外壁1210的外表面或者支撐件的層，第二表面122是相對(duì)的外壁1220的外表面或者層，所述相對(duì)的外壁1210和1220有利地相互平行。膜11設(shè)置在第一表面121上。在圖3中，能夠發(fā)現(xiàn)的是，可選地，相同的膜11還能夠設(shè)置在第二表面122上。替代地，不同的膜(與第一表面上的膜不同)能夠設(shè)置在第二表面122上。外壁設(shè)置用于膜11的后撐支撐件。

第一和第二表面121和122(即，相對(duì)的外壁)由間隔構(gòu)件123間隔開(kāi)，所述間隔構(gòu)件123有利地將外壁和表面121、122固定到彼此。每個(gè)間隔構(gòu)件123均有利地形成在外壁1210和1220之間的腹板。腹板有利地沿著表面121(和122)上的線連續(xù)延伸。有利地，間隔構(gòu)件123從一個(gè)側(cè)邊緣128連續(xù)地延伸至相對(duì)的側(cè)邊緣129，如圖2所示。其它適當(dāng)?shù)拈g隔構(gòu)件可以成形為柱、結(jié)節(jié)、褶板、波紋板等。

具有外壁1210和1220以及腹板構(gòu)件123的支撐件12有利地為剛性的。其能夠具有至少150mpa、有利地至少250mpa、有利地至少350mpa、有利地至少500mpa、有利地至少700mpa、有利地至少900mpa的彎曲模量。彎曲模量能夠小于或者等于5000mpa、有利地小于或者等于50gpa、有利地小于或者等于100gpa。

能夠基于iso標(biāo)準(zhǔn)178并且基于長(zhǎng)為80mm以及寬為10mm的樣品來(lái)確定彎曲模量的指示值，其中，所述樣品的厚度沿著垂直于外表面的方向跨越支撐結(jié)構(gòu)的總厚度、并且樣品的長(zhǎng)度全部沿著平行于外表面的平面的軸線定向并且具有最高的抗彎強(qiáng)度。測(cè)試臺(tái)應(yīng)當(dāng)構(gòu)造成使得根據(jù)iso178的跨距l(xiāng)測(cè)量為70mm并且應(yīng)當(dāng)使用5mm/min的速度。

本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于，支撐件12設(shè)置有至少兩個(gè)分隔的流體隔間。兩個(gè)分隔的隔間有利地插置在第一和第二表面121和122之間。有利地，間隔構(gòu)件123中的一個(gè)或者多個(gè)形成用于流體隔間的分隔壁。參照?qǐng)D2和圖3，間隔構(gòu)件123自身間隔開(kāi)，以在第一和第二表面121、122之間提供多個(gè)(至少兩個(gè))流體隔間124、125。能夠例如通過(guò)多壁板或者面板獲得這種結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)擠壓，通過(guò)層壓、通過(guò)模制或者鑄造、通過(guò)其它制造方法或者通過(guò)任何其它可用技術(shù)來(lái)制造上述類型的支撐結(jié)構(gòu)。用于支撐件12的適當(dāng)結(jié)構(gòu)例如為雙壁或者多壁聚碳酸酯板，諸如，多紫外板(德國(guó)，拜耳)。其它適當(dāng)?shù)氖纠秊樵趀p1543945中描述的聚碳酸酯面板(瑞士的politecpolimeritecnicisa)和聚丙烯kibox-面板和kibom-面板(德國(guó)的kibokunststoffegmbh)。層壓面板(諸如通過(guò)將兩個(gè)板層壓成雙側(cè)帶肋狀件的板制造而成的三層板、或者諸如兩層帶肋狀件的板的雙層板)也能夠是適用的。

第一組流體隔間124能夠布置成用于收集通過(guò)膜11的滲透物。為此，參照?qǐng)D2，第一和第二表面制成在第一和第二表面上的選擇部位處可用于滲透滲透物。能夠例如通過(guò)提供貫穿外壁1210、1220的通孔126(諸如，穿孔)來(lái)獲得第一和第二表面的滲透性。應(yīng)當(dāng)指出的是，外壁1210、1220能夠適當(dāng)?shù)赜芍旅艿幕蛘卟豢蓾B透的材料層(不能滲透滲透物)制成，其中，通孔126設(shè)置成貫穿這個(gè)材料層。

通孔的尺寸并不特別局限于基于所述應(yīng)用的適當(dāng)尺寸。通孔的尺寸有利地小于或者等于2mm，有利地小于或者等于1.5mm，有利地小于或者等于1.2mm，有利地小于或者等于1.0mm。當(dāng)孔太大時(shí)，光滑涂層會(huì)面臨問(wèn)題。通孔的尺寸能夠至少為5μm，有利地至少10μm，有利地至少25μm，有利地至少50μm，有利地至少100μm。

通孔能夠使得支撐件的外表面122有利地呈現(xiàn)這樣的開(kāi)口面積(因通孔的孔隙率)，所述開(kāi)口面積至少為2％，有利地至少5％，有利地至少10％，有利地至少15％，有利地至少20％，有利地至少25％，有利地至少30％，有利地至少35％。開(kāi)口面積有利地至多為70％，有利地至多60％，有利地至多為55％，有利地至多為50％。開(kāi)口面積指的是每單位的總外表面面積(包括通孔)上的通孔面積，其用百分比值表示。在定義總外表面面積時(shí)，排除膜元件的任何邊緣區(qū)域，膜層在所述邊緣區(qū)域處被流體密封。一方面，開(kāi)口面積應(yīng)當(dāng)有利地不能太小而不能提供通過(guò)支撐件外層的足夠流量，而另一方面也不能太高，以便不損害支撐件結(jié)構(gòu)的剛度。應(yīng)當(dāng)指出的是，完全的開(kāi)口面積(即，100％的開(kāi)口面積)指的是膜和支撐件之間的界面表面，其是可用于結(jié)合的面積。因此，還就這一點(diǎn)而言，開(kāi)口面積應(yīng)當(dāng)不能太高。

通孔的截面形狀沒(méi)有限制，即，它們可以是圓形、方形、多邊形、星形或者裂縫狀孔、或者任何其它適當(dāng)形狀的孔。

第一組流體隔間124適當(dāng)?shù)卦诘谝缓偷诙砻?21、122的設(shè)置有通孔126的區(qū)域下方延伸。邏輯上，這對(duì)應(yīng)于由膜11覆蓋的區(qū)域，并且稱作膜區(qū)域。

如圖3所示，膜11能夠形成塞111，所述塞111在通孔126中延伸，從而產(chǎn)生了如在wo2013/113928中描述的機(jī)械錨固點(diǎn)。作為附加方案或者替代方案，膜11能夠通過(guò)溶劑粘合(諸如，在2015年9月24日的wo2015/140355中描述的那樣)、通過(guò)熔接、或者通過(guò)任何其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合技術(shù)附接到第一或第二表面。

第二流體隔間125能夠位于支撐件12中的膜區(qū)域下方。在圖1至圖3的示例中，流體隔間125與孔15流體連通，所述孔15布置成貫穿外壁1210和1220，用于將空氣輸送到孔15。通過(guò)孔15將空氣排出到外部，以例如在盒10浸沒(méi)于其中的廢水中形成氣泡151。氣泡151沿著膜11上升。通過(guò)這樣作，氣泡引起廢水沿著膜11向上流動(dòng)。另外，氣泡151提供用于空氣刮擦膜表面，從而移除附著到膜的表面的固體顆粒。因?yàn)榭?5設(shè)置成貫穿外壁1210和1210，所以應(yīng)當(dāng)理解的是孔15具有垂直于第一表面121(和第二表面122)定向的軸線152。

通過(guò)將第二流體隔間125集成到/在支撐件12中確保了針對(duì)盒的每個(gè)膜表面并且通過(guò)推斷針對(duì)堆的每個(gè)膜表面產(chǎn)生均勻的氣泡。另外，第二隔間125和孔15允許將通氣裝置直接集成在盒10中，這導(dǎo)致更加緊湊的布置方案。

有利地，通孔15布置成位于支撐件的底部邊緣127上方一距離d處，以便確保離開(kāi)第一表面上的孔15的每個(gè)氣泡均沿著第一表面121上升，從而防止任何氣泡轉(zhuǎn)到第二表面122，反之亦然。這可能在例如盒10沒(méi)有處于正確的豎直位置時(shí)發(fā)生。支撐件12的底部邊緣127和孔15的中心之間的距離d有利地至少為5mm，有利地至少為10mm，有利地至少為15mm。

還能夠在圖3上看見(jiàn)的是，通孔15有利地布置成與第二流體隔間125的底部1250盡可能地靠近，以便避免在底部1250處出現(xiàn)廢水停滯區(qū)域。有利地，孔15布置位于第二流體隔間高度的一半高度的底部中。有利地，孔15布置在位于第二流體隔間的高度的最多三分之一高度的底部?jī)?nèi)。

應(yīng)當(dāng)注意的是，能夠按照需要設(shè)置多于一個(gè)的第二流體隔間125。

支撐件面板12的從一個(gè)外表面121至相對(duì)的外表面122的總厚度有利地為100mm或者更小，有利地50mm或者更小，有利地25mm或者更小，有利地20mm或者更小，有利地15mm或者更小，有利地10mm或者更小，有利地6mm或者更小?？偤穸饶軌蛑辽贋?00μm，可能地至少為500μm，可能地至少1mm，可能地至少1.2mm，可能地至少1.5mm。

有利地，附接到支撐件12的一根或者多根歧管提供用于從第一流體隔間124排放滲透物。附接到支撐件的相同的一根或者多根歧管或者分離的一根或者多根歧管能夠提供用于將空氣供應(yīng)到一個(gè)或多個(gè)第二流體隔間125。參照?qǐng)D4，歧管13附接到支撐件12的右側(cè)邊緣129。歧管13有利地包括兩根分離的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管平行于側(cè)邊緣129延伸，并且因此相互平行。第一根導(dǎo)管133是滲透物收集器導(dǎo)管，所述滲透物收集器導(dǎo)管與第一組流體隔間124流體連通。收集器導(dǎo)管133將收集在第一組流體隔間124中的滲透物排放到出口131。第二導(dǎo)管134是供氣導(dǎo)管，所述供氣導(dǎo)管與第二流體隔間125流體連通，用于將空氣供應(yīng)到此?？諝馔ㄟ^(guò)入口132從外部供給到供氣導(dǎo)管134。收集器導(dǎo)管133和供氣導(dǎo)管134通過(guò)分隔壁135相互流體密封地隔離開(kāi)。

為了確保將歧管13正確地組裝到支撐件12，能夠在支撐件12和/或歧管13上設(shè)置一個(gè)或者多個(gè)指引特征件。例如由歧管13上的指引凸起部136與支撐件12的對(duì)應(yīng)切除部1209配合形成指引特征件，如圖5所示。替代地，切除部1209能夠省去，并且能夠由密封歧管壁137替代所述指引凸起部，如圖6a至6b所示。歧管壁137具有形成狹縫的閉合外周，所述狹縫布置成適配地在支撐件12的側(cè)邊緣129處接收支撐件。

能夠根據(jù)已知技術(shù)提供支撐件12和歧管13之間的密封。舉例來(lái)說(shuō)并且參照?qǐng)D5，彈性體密封環(huán)51能夠平行于側(cè)邊緣129設(shè)置在第一和第二表面121、122上，以便將歧管13的滲透物收集器導(dǎo)管133與周圍的廢水密封隔離開(kāi)。能夠例如通過(guò)包覆成型在支撐件12上而形成密封環(huán)51。替代的密封技術(shù)(諸如通過(guò)粘合、適配接合等)可以用于將歧管附接到支撐件。就這一點(diǎn)而言，應(yīng)當(dāng)指出的是，也能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)拿芊饧?諸如，密封環(huán)51)從支撐件拆卸歧管，盡管這不是必須的。替代地，歧管13或者其部分能夠諸如通過(guò)包覆成型在支撐件上而直接注射成型在側(cè)邊緣129上。

有利地，如圖6a所示，設(shè)置在供氣導(dǎo)管134的端部處的噴口138布置成用于與第二流體隔間125適配接合。噴口138能夠例如具有圓錐外表面，用于密封供氣導(dǎo)管134和第二流體隔間125之間的過(guò)渡部，并且因此將空氣環(huán)路與滲透物環(huán)路密封隔離開(kāi)。

有利地，歧管13和支撐件12之間的密封件設(shè)置在膜區(qū)域的外部。因?yàn)槟](méi)有包括在支撐件和歧管之間的密封件中，所以歧管和支撐件能夠有利地制成可拆卸的。膜區(qū)域(即，由膜層覆蓋的區(qū)域)因此有利地與支撐件的一個(gè)或者多個(gè)邊緣120、127、128、129間隔開(kāi)。

歧管13有利地包括導(dǎo)管，所述導(dǎo)管服務(wù)于支撐件的所有分隔的流體隔間124和125，并且原則上，在支撐件的相對(duì)的側(cè)邊緣128上不需要另外的歧管14。然而，可以與歧管13相同的第二歧管14可以附接到支撐件12的相對(duì)的側(cè)邊緣128上，以便提供其它優(yōu)勢(shì)。首先，在兩側(cè)上均具有歧管能夠允許增加流體通量，這繼而能夠允許增加盒的尺寸。第二，在兩側(cè)上具有相同的歧管允許獲得完全對(duì)稱的盒，這有助堆疊組件。替代地，能夠提供僅具有滲透物收集導(dǎo)管的一根歧管(例如，歧管13)而沒(méi)有任何供氣導(dǎo)管，并且能夠在包括供氣導(dǎo)管的支撐件12的相對(duì)側(cè)處提供一單獨(dú)的歧管。任何布置方案的其它組合也是可行的。

有利地，歧管13能夠制成僅僅比膜支撐件12稍厚，以使得能夠在對(duì)堆密度不造成負(fù)面影響的條件下堆疊盒。

從上文應(yīng)當(dāng)明白的是，圖1的過(guò)濾盒包括支撐件12，所述支撐件12具有內(nèi)部間隔構(gòu)件(圖1中沒(méi)有示出)，所述內(nèi)部間隔構(gòu)件從支撐件的左手側(cè)邊緣128水平延伸至右手側(cè)邊緣129。膜11設(shè)置在支撐件的前面和后面(表面121和122)。膜11的區(qū)域限定了膜區(qū)域。即，支撐件12的至少部分由膜11覆蓋的流體隔間能夠(并且通常)用作滲透物收集隔間124。膜11的區(qū)域有利地在頂部邊緣110、底部邊緣117、右手側(cè)邊緣119和左手側(cè)邊緣118之間延伸。至少側(cè)邊緣119、118和可能的頂部和底部邊緣110、117有利地與支撐件12的對(duì)應(yīng)邊緣129、128、120、127間隔開(kāi)，以便易于將歧管13、14組裝/附接到支撐件12。膜的邊緣還能夠與歧管13、14間隔開(kāi)。

應(yīng)當(dāng)指出的是，在膜的邊緣110、117、118、119處，支撐表面121是致密的并且不允許滲透滲透物。換言之，膜11的區(qū)域應(yīng)當(dāng)完全覆蓋通孔126在其上延伸的區(qū)域。在支撐件表面121和膜11之間的適當(dāng)密封應(yīng)當(dāng)設(shè)置在膜邊緣處，諸如通過(guò)結(jié)合(例如將膜層溶劑結(jié)合到支撐件)、熔接或粘合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖1的盒10構(gòu)造成豎直放置在原料中，以使得歧管導(dǎo)管豎直地延伸，并且通氣孔15形成毗鄰支撐件的底部邊緣127布置的水平陣列。有利地，歧管13、14的入口131、132和出口141、142設(shè)置在頂部處，有利地，從支撐件12的頂部邊緣120豎直伸出。

應(yīng)當(dāng)指出的是，能夠替代地使得圖1的盒在圖的平面中旋轉(zhuǎn)90°。在這種情況中，歧管13將布置在頂部處，而歧管14將布置在盒的底部處。在這種情況中，通氣孔15將設(shè)置在歧管14的供氣導(dǎo)管處、而非隔間125處。于是，隔間125將用于將空氣從歧管13的入口132輸送到歧管14的空氣導(dǎo)管和孔15，從而理解的是端口141和142將省略。這能夠通過(guò)提供連續(xù)的間隔構(gòu)件123來(lái)實(shí)施，所述連續(xù)的間隔構(gòu)件123從支撐件的一個(gè)邊緣延伸至相對(duì)的邊緣。通過(guò)本發(fā)明的各方面構(gòu)思這種盒，并且提供相同的優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)集成的通氣/氣泡產(chǎn)生系統(tǒng)不是唯一的可以由本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的其它集成功能。分隔的流體隔間能夠用于除了產(chǎn)生氣泡或者替代產(chǎn)生氣泡的其它目的。舉例來(lái)說(shuō)，并且參照?qǐng)D7，支撐件72具有由單獨(dú)的膜11、71所限定的多個(gè)單獨(dú)的膜區(qū)域。膜11、71覆蓋第一和第二表面121、122的各單獨(dú)區(qū)域。這些區(qū)域而且還間隔開(kāi)。膜11與第一組流體隔間124流體連通。膜71與第三組流體隔間724流體連通。膜11和71能夠是相同的膜，在這種情況中，流體隔間124和724能夠流體連接到歧管的同一滲透物收集器導(dǎo)管133。

替代地，膜11和71能夠不同，例如，它們能夠布置用于分離開(kāi)來(lái)自原料流的不同復(fù)合物，在這種情況中，歧管能夠具有針對(duì)隔間124和724的分離的滲透物收集器導(dǎo)管，從而允許分別提取出不同的滲透物。舉例來(lái)說(shuō)，膜11能夠是親水半滲透性膜，用于從原料流提取液體。膜71能夠是作為氣體擴(kuò)散層的疏水半滲透性膜，所用于從原料流中提取氣體或者將氣體注入在原料流中。氣體擴(kuò)散層能夠例如用于將氣體溶解在液體提取膜層11附近的原料流中。溶解的氣體能夠例如引發(fā)或者增強(qiáng)有利于滲透物提取的數(shù)個(gè)化學(xué)反應(yīng)。替代地，化學(xué)復(fù)合物(諸如，氣體或者液體形式的阻垢劑)能夠通過(guò)膜71經(jīng)由從隔間724注入而按照劑量被供給至周圍液體。在其它替代方案中，膜71和隔間724能夠用于通過(guò)液體/液體提取選擇性地移除可能的抑制性復(fù)合物。在其它替代實(shí)施例中，膜11和71每者均能夠具有針對(duì)不同反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性，并且因此被用于從原料流分別移除不同的反應(yīng)產(chǎn)物。

能夠在諸如隔間124和724之間提供其它流體隔間725。流體隔間725能夠例如用于使得冷卻或者加熱流體循環(huán)通過(guò)支撐件72。這能夠在需要控制盒浸入其中的原料流的溫度或者滲透物的溫度時(shí)使用。這在沒(méi)有實(shí)施氣泡產(chǎn)生的情況中(例如在沒(méi)有提供通氣隔間125的情況中)尤為適用。為此，流體隔間725能夠流體連接到任意一根或者兩根歧管13和14中的一單獨(dú)導(dǎo)管，所述流體隔間725與其它流體隔間124和724并且可能的125密封隔離開(kāi)。

形成腹板構(gòu)件的間隔構(gòu)件123的形狀具有其它優(yōu)勢(shì)，所述腹板構(gòu)件將支撐件的內(nèi)部容積劃分成分隔的隔間。參照?qǐng)D8，一些隔間825能夠用于將增強(qiáng)棒插入通過(guò)其中。其它隔間824能夠?yàn)榱耸蛊渑c間隔件桿81交叉而做出犧牲，所述間隔件桿81布置成垂直于第一表面121。間隔件桿81將盒間隔開(kāi)地保持在堆中。能夠用固體材料填充或者密封隔間824，以防止將原料泄露到滲透物收集器導(dǎo)管133中。

能夠通過(guò)將一個(gè)盒的第一表面121和相繼的盒的第二表面122放置成面對(duì)面關(guān)系并且相互間隔開(kāi)來(lái)堆疊過(guò)濾盒10。還如圖9所示獲得堆100。堆100中的相繼的盒的歧管可以相互間隔開(kāi)或者可以不相互間隔開(kāi)。不需要在相繼的歧管之間具有間隔，原因在于集成的空氣擴(kuò)散器(孔15)將引發(fā)流體在相繼的盒10的相對(duì)的膜11之間向上流動(dòng)。這能夠是有利的，原因在于，歧管能夠大約制造得比盒的支撐件厚，以便限定膜層之間的間隔(在這個(gè)情況中，堆的相對(duì)的膜層之間的間隔對(duì)應(yīng)于歧管(一方面)和支撐件加上膜層(另一方面)之間的厚度差)。

堆收集和分布歧管101能夠聯(lián)接到在堆100的相對(duì)側(cè)處的入口和出口131、132、141、142，以便形成過(guò)濾模塊。在圖10中更加清晰地看見(jiàn)堆歧管。堆歧管包括用于歧管13的各分隔導(dǎo)管的分隔的室。堆歧管101能夠包括滲透物收集和排放室104，所述滲透物收集和排放室104具有入口102，所述入口102構(gòu)造成連接到歧管13的出口131。滲透物收集室還設(shè)置有出口103。堆歧管101能夠包括空氣分布室107，所述空氣分布室107因流體不可滲透的壁(未示出)而與室104分隔開(kāi)，并且空氣分布室107具有入口105和出口106，所述入口105和出口106構(gòu)造成連接到歧管13的入口132。一相同的堆歧管能夠用于連接到歧管14的口141、142。

有利地，滲透物收集室104的出口103布置在滲透物收集室104的頂部區(qū)域中，以便確保排放滲透物環(huán)路的氣體。該氣體能夠由最初溶解在滲透液體中的空氣或者二氧化碳形成。

有利地，堆歧管101和歧管13能夠一體地形成為整體式歧管(未示出)。因此，堆100的盒10的所有歧管13皆由一體或者整體的歧管替代。整體式歧管能夠具有分隔的流體導(dǎo)管或者室，其用于盒的支撐件的分隔的流體隔間。整體式歧管有利地包括連接件，以用于可拆卸地連接每一個(gè)盒(支撐件)，以使得當(dāng)一個(gè)盒發(fā)生故障時(shí)，該盒能夠輕易地被替換。利用這種整體式歧管，盒在相對(duì)的側(cè)部處可以包括或者不包括單獨(dú)的歧管14。歧管14還可以由整體式歧管替換。利用整體式歧管避免了由滲透物排出口131和141引發(fā)的流動(dòng)限制(由于歧管和盒的厚度限制)，因此這允許增加從盒排放的滲透物的流率和/或避免因那些流動(dòng)約束而造成的過(guò)度壓力損失。這種整體式歧管能夠例如通過(guò)首先堆疊膜面板并且將歧管包覆成形在面板的堆的側(cè)邊緣上而被注射成形在膜面板11-12的堆上。

應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管在上述示例中，盒已經(jīng)描述為在前面和后面處均設(shè)置有膜層，但是這不是必需的。根據(jù)本發(fā)明的盒能夠與僅僅附接到支撐件的一個(gè)表面(例如，前面)的膜層一起工作。

還應(yīng)當(dāng)注意的是，膜層11、71等能夠在將歧管13、14附接到支撐件12之前或之后形成在支撐件上。

在上文中，已經(jīng)描述了示例性盒，所述示例性盒包括作為支撐件的剛性多壁面板。盡管這種支撐件可以提供如上所述的優(yōu)勢(shì)，但是正如在權(quán)利要求中寬泛地闡釋的那樣，本發(fā)明的各方面并不僅僅局限于這種支撐件。支撐件還可以是間隔件纖維，其中，膜層覆蓋在外纖維層上，如在wo2006/015461中描述的那樣。在這種情況中，滲透物收集隔間形成為單個(gè)隔間，所述單個(gè)隔間可以在整個(gè)膜區(qū)域上延伸。

另外，第二流體隔間(例如，用于產(chǎn)生氣泡的第二流體隔間)不需要完全插置在支撐件的外表面之間并且能夠從外部附接到支撐件(例如，作為管)。在圖11中示出了這種構(gòu)造，所述構(gòu)造包括支撐件92，所述支撐件92與先前示例的支撐件12的不同之處在于：第二隔間125沒(méi)有成一體地插置在外表面121和122之間。替代地，管925附接在支撐件92的下方，以使得支撐件92和管925沿著豎直線對(duì)準(zhǔn)。為此，管925的(豎直)正中面926與支撐件92的(豎直)正中面920對(duì)準(zhǔn)。管925有利地作為與第一隔間124分隔開(kāi)的第二隔間，并且可以由單獨(dú)的導(dǎo)管134(圖11中未示出)供應(yīng)，如先前示例一樣。第二隔間925可以具有這樣的厚度(例如，直徑)，所述厚度大于或者小于支撐件92的厚度。

通氣孔95被形成為貫穿管925的壁。這些孔95可以具有中線軸線951，所述中線軸線951相對(duì)于正中面926成非零角度。軸線951可以傾斜于正中面926(非零并且非90度)或者垂直于正中面926定向。

實(shí)驗(yàn)

已經(jīng)進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)，用于驗(yàn)證本發(fā)明的各方面在浸沒(méi)式膜生物反應(yīng)器(mbr)應(yīng)用中的效果。使用了三個(gè)不同的盒(編號(hào)#1至#3)，每個(gè)盒均雙側(cè)設(shè)置有pvdf膜層。每一側(cè)上的膜區(qū)域均為大約15cm寬和25cm高，其中，總的有效膜(過(guò)濾)面積為0.07m²/盒。所有的pvdf膜層均具有0.08μm的表面孔徑和1500l/hm²bar的凈水滲透率。

由如圖2至圖3所示的多壁剛性支撐面板開(kāi)始制造盒#1至#2。多壁聚碳酸酯面板多紫外板2/4-6(德國(guó)拜耳)用作膜支撐材料。這個(gè)材料中的參考代碼“2”指的是該材料的兩個(gè)外壁；“4”表示其4mm的總厚度并且“6”表示6mm的肋狀件距離。通過(guò)高速微型鉆機(jī)為該面板鉆孔。在盒#1的支撐件的壁中，鉆制0.8mm直徑的孔，以獲得膜層下方的31.6％的開(kāi)口面積(孔隙率)。在盒#2的支撐件的壁中，孔具有1.5mm的直徑和20.5％的開(kāi)口面積。pvdf膜層直接覆蓋在穿孔壁上，如在wo2013/113928中所述的那樣。

為了測(cè)試集成的和單獨(dú)的通氣，通氣隔間125在膜區(qū)域的底部邊緣下方提供了兩條通道。通氣隔間在每側(cè)處以15mm的間隔設(shè)置有直徑為0.5mm的十二個(gè)孔。

第三盒(#3)具有作為支撐件的編織類型的聚酯間隔件織物，pvdf膜層覆蓋在所述支撐件的雙側(cè)上。最終的總厚度(包括膜層)為4mm。包含pvdf膜的面板被框在兩個(gè)聚酯框架之間(根據(jù)wo2006/015461)并且通氣管925附接在框架下方。該管在每側(cè)處還包含十二個(gè)孔，所述孔的直徑為0.5mm且每側(cè)處的間隔為15mm。

已經(jīng)在比利時(shí)的vito的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的mbr裝置中并行測(cè)量了這三個(gè)盒。圖12示意性地示出了用于實(shí)驗(yàn)的mbr裝置的提取罐90。提取罐允許在不同以及完全相等的過(guò)濾條件下在相同的廢料中同時(shí)操作多個(gè)(高達(dá)6個(gè))過(guò)濾盒10，原因在于每個(gè)盒均具有其自有的提取/回流泵、滲透物容器、流量計(jì)和壓力傳感器。罐90還包括在容器底部處的中央通氣管91。這是單根穿孔的塑料管，其放置成與三個(gè)盒的平面平行且位于盒底部下方20cm處而且處于正中部。管91具有分別為8mm的內(nèi)徑和10mm的外徑并且包含一排100個(gè)孔，所述孔的直徑為1mm并且分布在25cm的長(zhǎng)度上。罐90允許獨(dú)立地利用中央通氣管91操作并且利用各個(gè)通氣隔間125、925操作，例如，能夠封閉中央通氣管91或者能夠封閉隔間125、925。

mbr提取罐90設(shè)置有三個(gè)盒#1至#3，各盒之間的間隔為5mm。包含在罐90中的廢料的體積為80升。新鮮垃圾市政廢水(cod：400-600ppm)首先被收集到400升的容器(未示出)中，廢水在所述容器中被冷卻至4℃，以避免生物滋長(zhǎng)以及原料罐中的cod已經(jīng)分解。從盒中提取的滲透物的50％再次循環(huán)到提取罐90中。mbr的提取罐90中的液位通過(guò)從400升容器供給新鮮廢水的混合物而保持恒定，所述新鮮廢水的混合物用于補(bǔ)充由三個(gè)盒提取的滲透物的未循環(huán)體積。mbr裝置具有ph控制單元，用于補(bǔ)償因硝化作用而造成的酸化。使用稀釋的koh溶液(1摩爾)使得ph再次為大約7。盒的滲透物的cod總是介于10mg/l和20mg/l之間，從而導(dǎo)致移除了97％的平均cod。

第一實(shí)驗(yàn)——單獨(dú)通氣

在第一實(shí)驗(yàn)中，針對(duì)單獨(dú)通氣測(cè)試三個(gè)盒。將盒#1至#3完全浸入在罐90的廢料中。通過(guò)每個(gè)盒的通氣隔間125、925，吹送0.7nm³/h的氣流，而與此同時(shí)沒(méi)有使用中央管91(中央管91封閉)。在測(cè)試期間三個(gè)過(guò)濾盒的過(guò)濾條件相同并且如下：

●每個(gè)盒的總過(guò)濾通量50l/hm²

●每個(gè)盒的凈過(guò)濾通量40l/hm²

●每個(gè)盒的回流通量150l/hm²(是總過(guò)濾通量的三倍)

●過(guò)濾循環(huán)周期5分鐘

●過(guò)濾時(shí)間4.5分鐘

●回流時(shí)間10秒

●弛豫時(shí)間20秒

●每個(gè)盒的連續(xù)通氣流量0.7nm³空氣/小時(shí)

●測(cè)試期間的廢料濃度10g/l

●測(cè)試期間的ph變化介于6.8和7.2之間

●溫度14℃至15℃

過(guò)濾周期時(shí)間是過(guò)濾時(shí)間、回流時(shí)間和弛豫時(shí)間的總和。在4.5分鐘的過(guò)濾操作之后，以指定的回流通量在10秒期間開(kāi)始回流操作。在回流之后，在20秒期間施加弛豫，以便允許在回流期間移除的濾餅層被上升的氣泡輸送離開(kāi)盒進(jìn)入到大部分廢料中。

第一實(shí)驗(yàn)以50l/hm²的總通量在小于0.1bar的穩(wěn)定跨膜壓力(tmp)的條件下運(yùn)行3.5周，這顯示了單個(gè)盒通氣的可靠性。在圖13至15的曲線圖中分別針對(duì)盒#1至#3示出了tmp和總通量隨時(shí)間的演化。

第二實(shí)驗(yàn)-總體通氣

在比較性的第二實(shí)驗(yàn)中，測(cè)試了通過(guò)管91的中央(共同)通氣。在上述3.5周單獨(dú)通氣之后立即停止流動(dòng)通過(guò)通氣隔間125、925的氣流，并且將如下氣流吹送通過(guò)中央通氣管91，所述氣流等于在第一實(shí)驗(yàn)中通過(guò)隔間125、925的空氣流率的總和(2.1nm³/h)。該實(shí)驗(yàn)在圖13至15中被稱作“總體通氣”。使用了與第一實(shí)驗(yàn)中相同的過(guò)濾周期，并且針對(duì)每個(gè)盒保持了相同的50l/hm²的總通量。第二實(shí)驗(yàn)中的過(guò)濾條件與第一實(shí)驗(yàn)中的過(guò)濾條件相同。

在該第二實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)的是，對(duì)于所有的三個(gè)盒而言，需要用于保持50l/hm²的總通量的tmp快速增大。對(duì)于盒#1來(lái)說(shuō)在60分鐘之后tmp增加至0.5bar，對(duì)于盒#2來(lái)說(shuō)在120分鐘之后tmp增加至0.5bar，對(duì)于盒#3來(lái)說(shuō)在55分鐘之后tmp增加至0.5bar。在tmp達(dá)到0.5bar時(shí)盒操作被停止，原因在于這樣高的值不再經(jīng)濟(jì)。

在圖13至15的曲線中示出了兩種通氣模式的明顯區(qū)別。在每條曲線中的點(diǎn)劃線的左手側(cè)，給出了第一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果(“單獨(dú)通氣”)，而在右手側(cè)，給出了第二實(shí)驗(yàn)的結(jié)果(“總體通氣”)。

第一實(shí)驗(yàn)和第二實(shí)驗(yàn)的比較表明：在總體通氣條件下，高滲透物通量不能保持持久，所述高滲透物通量在單獨(dú)通氣中能夠?qū)崿F(xiàn)。為了在總體通氣的條件下操作盒，需要增大吹送通過(guò)中央管的空氣流率(即，這種操作模式需要更高的單位通氣量(sad)，這增加了操作成本)或者必須降低滲透物通量(降低輸出)。因此，顯示的是，通過(guò)如在本發(fā)明中提出的那樣，將單獨(dú)的流體隔間集成在盒中、并且通過(guò)針對(duì)膜層單獨(dú)通氣來(lái)使用該盒能夠顯著地增加mbr性能。