專利名稱：中空紗膜集積組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于對活性污泥水等含有大量應去除物質的液體進行過濾的中空紗膜集積組件，特別涉及適合于并用散氣過濾的浸漬過濾方式的組件。
背景技術：
對活性污泥水、下水等含有大量應去除物質的液體進行加壓過濾時，過濾器網眼的阻塞非常嚴重，而散氣與抽吸過濾并用時，可大大地減少該阻塞現象。
為了使過濾更有效，膜組件必須做成為這樣的構造，即，擴散到被處理液中的空氣能夠與膜表面相接的被處理液劇烈地攪拌混合。
為了達到該目的，在現有技術中，開發出了各種中空紗膜配列形式的膜組件，例如有為了使中空紗膜被上升氣泡擺動，將一端為自由端的中空紗膜水平配置的形式(日本特開平4-180821號公報)，將從中空紗膜的固定端到另一端的自由端呈傘狀擴開的形式(日本特開平4-187219號公報)，將中空紗膜捆成簾狀，將其一端或兩端固定的形式(日本特開平6-340號公報、特開平6-342號公報、特開平6-344號公報、特開平7-24272號公報)等。
但是，這些組件構造中存在以下問題。①中空紗膜容易在固定端切斷。②有效膜面積小。③擺動效果不夠。④缺乏耐壓強度，不能逆洗。
例如，將中空紗膜的一端作為自由端時，擺動過大，中空膜在固定端的部分反復彎折而容易切斷。將中空紗膜做成為傘狀時，有效膜面積小。將中空紗膜捆成簾狀并細長地固定時，缺乏耐壓性，從中空紗膜內側施加壓力，不能充分逆洗。另外，這些組件的共同的問題是，膜組件與散氣設備是獨立的，所以，組裝復雜。
本發明的目的是提供一種中空紗膜集積組件，該組件中，擴散到被處理液中的氣泡能有效地使中空紗膜擺動，同時，中空紗膜不容易切斷，有效面積大，耐逆洗并且組裝簡單。
發明簡述如上所述，中空紗膜的切斷是由于中空紗膜在其固定端反復彎折而造成的。因此，如果氣泡沿著中空紗膜的纖維方向流動，則可避免中空紗膜的切斷。
氣泡效果，不是指氣泡直接與中空紗膜相碰，而是氣泡的流動使中空紗膜擺動，所以，不一定要將中空紗膜擴開成傘狀或簾狀，只要不減小有效膜面積、象海草那樣盡量使全部中空紗膜自由擺動即可。
為了實現這一點，同時為了使中空膜耐洗，將中空紗膜組件與氣泡裝置做成為一體就能解決上述問題。
即，為了實現上述目的，本發明的中空紗膜集積組件，其特征在于，將多個中空紗膜捆扎成的中空紗膜組件配列成二個以上的直線狀列，該二個以上的列相互平行，各組件的過濾液通路相互連接，在這些列之間、于各中空紗膜組件附近有一個以上的空氣散氣孔，這些散氣孔呈直線狀排列，各散氣孔相互由空氣通路連接，上述這些孔全體集積在一個一體形成的板上，在該集積體上設有一個以上的過濾液出口和空氣導入口。
最好在空氣散氣孔的附近，上下貫通上述板地設置與過濾液通路及空氣通路獨立地供被處理液自由出入的若干個流動孔。
二組中空紗膜組件最好由折返成環狀的連續中空紗膜的束構成，其環部分被支承著。
為了由氣泡擺動中空紗膜，最好設置包圍中空紗膜組件和空氣散氣孔的氣泡導向板。
過濾液的耐正壓、耐負壓最好均在100KPa以上。
在板上最好設有高度為2cm以上的腳。
附圖的簡單說明
圖1是本發明中空紗膜集積組件的正面圖。
圖2是圖1所示中空紗膜集積組件的側面圖。
圖3是圖1中的A-A線剖面圖。
圖4是圖3中的B-B線剖面圖。
圖5是圖3中的C-C線剖面圖。
圖6是圖1和圖3中的D-D線剖面圖。
圖7是安裝前的中空紗膜組件的說明圖。
實施例圖1至圖6是表示本發明中空紗膜集積組件之一例的概略圖。圖1是本發明中空紗膜集積組件的正面圖。圖2是圖1所示中空紗膜集積組件的側面圖。圖3是圖1中的A-A線剖面圖。這些圖中，中空紗膜組件2在集積板1上排成2列，當然也可以排成3列以上。圖中，3是散氣孔，4是過濾液出口，5是空氣導入口，6是被處理液的流動孔。
本發明的中空紗膜集積組件，將多個中空紗膜捆扎而成的中空紗膜組件2排成二個以上的直線狀列，該二個以上的列并行，各組件2的過濾液通路12相互連通，在這些列之間，于各中空紗膜組件2的附近有一個以上的空氣吹出孔即散氣孔3，這些散氣孔3呈直線狀排列，各散氣孔3彼此由空氣通路13連接，它們全體集積在一體成形的板1上，該集積體上設有一個以上的過濾液出口4和空氣導入口5。
更具體地說，在集積板1上，若干個中空紗膜組件2排列成直線狀，各組件如圖4(圖3的B-B線剖面圖)所示地通過過濾液通路12彼此連接，與過濾液出口4連通。另外，由于通路12在集積板1的內部彎曲，所以，制造時，必須在集積板上從不同方向一體成形孔或穿設孔，形成為交叉狀，過濾液出口4以外的開口用過濾液栓7塞住，從一個出口4取出過濾液。
同樣地，散氣孔3在中空紗膜組件2的附近呈直線狀配列，各散氣孔3如圖5(圖3的C-C線剖面圖)所示地彼此由空氣通路13連接。空氣栓8用于使空氣從一個導入口5送入全部的散氣孔3。
圖6(圖1和圖3的D-D線剖面圖)表示包含過濾液出口4和空氣導入口5的集積板1的斷面。直線地連接過濾液出口4的通路12和直線地連接空氣導入口5的通路13貫通集積板1。因此，為了從出口4取出中空紗膜組件2中的全部過濾液，將其它開口用過濾液栓7a塞住。為了將從導入口5送入的空氣分配到全部散氣孔3，將其它開口用空氣栓8a塞住。當連接二個以上的中空紗膜集積組件時，這些栓7a、8a也可以作為連接的接口使用。
另外，為了能使被處理液在板面的上下自由地出入，貫通集積板1的被處理液流動孔6必須相對于過濾液通路12和空氣通路13獨立地設置。
腳10不僅穩定地固定集積板1，而且，也確保從設置面到板下面的高度，使處理液在板1的上下自由地出入，不使過濾物堆積在板上。其高度最好為2cm以上。
為了使中空紗膜有效地擺動，也可以將固定板用的腳10向上方延長而形成支承框架10a，利用該支承框架10a將波形導向板11設置在集積板1的上面并包圍中空紗膜組件2和散氣孔3，限制氣泡的自由移動。
中空紗膜組件2，是將彼此相鄰的二個組件、也可以是自由端系成環狀，其環狀部分最好用架設于支承框架10a的支承部件9懸垂地支承著，以避免中空紗膜彼此纏繞。
上述集積板1用熱可塑性樹脂注射成形。為了使預先捆扎固定的中空紗膜組件2、過濾液取出管、運送空氣管等用粘接方式容易地連接，所采用的熱可塑性樹脂最好是聚氯乙烯。另外，如果不存在著粘接等的問題，則集積板1也可以用金屬制成。
如上所述，集積板1可利用過濾液栓7a、空氣栓8a將若干塊相互連接地擴大，所以，可將一塊集積板1做成為容易處理的大小，其長度、寬度以不超過60cm為宜。
為了有效地擺動全部中空紗膜，中空紗膜組件2的捆扎固定部分的粗細雖然取決于中空紗膜的粗細，但最好不要超過2cm。如果將該部分減薄、做成為長軸與組件配列方向一致的略橢圓形，則更加有效。
考慮過濾液的壓力損失，中空紗膜的內徑細時，中空紗膜的長度應當短，內徑粗時，長度應當長。本發明中，為了使全部中空紗膜有效地擺動，是使用內徑為300～500μm的中空紗膜，所以，每組件的中空紗膜長度約為25～100μm。另外，中空紗膜的孔徑約為0.1～0.5μm。可采用公知的、由聚砜、聚乙烯、聚丙烯等構成的中空紗膜。
圖7是表示固定在集積板1前的中空紗膜組件2的概略圖。本圖中，由數百根中空紗膜21構成的束的兩端，由環氧樹脂或尿烷樹脂那樣的熱硬化性樹脂23捆扎固定在由與板相同材料做成的合成樹脂制環22內。例如，當環22和集積板1是用聚氯乙烯做成的時，可用水管用聚氯乙烯管的粘接劑將它們連接起來。當它們是聚丙烯或聚乙烯做成的時，也可用熱融接將它們連接起來。這樣的中空紗膜組件2每一列以5～10cm的間隔，并排著5～10根。
上述散氣孔3的直徑約為0.5～2mm。為了使全部中空紗膜有效地擺動，這些散氣孔最好在盡量靠近中空紗膜組件2的固定部分的位置開設。
如前所述，本發明的中空紗膜集積組件，用于含有大量應去除物質的活性污泥處理水等的浸漬過濾，所以，即使并用散氣和抽吸過濾，仍不能避免阻塞。這時，為了恢復過濾性能，進行逆洗是有效的方法。但現有的裝置并不一定是耐逆洗的構造。而本發明的組件中，中空紗膜組件2是能經受逆洗壓力的組件，過濾液通路也內藏于一體成形的板內，所以是能耐高壓的構造。因此，無論是過濾液的逆洗還是空氣壓的逆洗都是可能的。
本發明的中空紗膜集積組件，有效膜面積大，例如，將400根內徑為500μm、外徑為800μm的中空紗膜捆扎起來而形成有效長度為75cm的組件，將該組件配設在寬約25cm、長約50cm的板上，以6cm的間隔配置8根、排成2列而成的集積組件，其有效膜面積約有12m2。
下面，用實施例具體地說明本發明，但本發明并不局限于該實施例。
在長、寬、厚分別為50cm、25cm、6cm的聚氯乙烯制板內，形成2列內徑約25mm的過濾液通路12、4列內徑約為10mm的空氣通路13、2列中空紗膜組件2的安裝孔12a(與過濾液通路12相連、以6mm間隔并排著的8個直徑為26mm的孔)、直徑為1mm的散氣孔3(與安裝孔12a并排并且與4列空氣通路13相連)、位于安裝孔12a中間的3列直徑為30mm的被處理液的流動孔6、用于固定支承板四角的腳10的直徑為11mm的孔，用上述板一體地作成中空紗膜集積組件用板1。
將高度為10cm的腳10固定在該板上。從腳10向板上方約伸出75cm的粗細為10mm的不銹鋼圓桿(支承框架10a)上，固定著直徑為10mm的不銹鋼圓桿做成的中空紗膜的支承部分9。
另外，將400根內、外徑為500及800μm、長度約為160cm、孔徑約為0.45μm的聚砜制中空紗膜21捆扎起來，將其兩端插入外徑26mm、內徑20mm、長40mm的聚氯乙烯制環22內，用尿烷樹脂23集束固定。準備8組該中空紗膜組件2。
將這些中空紗膜組件2的中央部架在預先準備好的板1的中空紗膜支承部件9上，用聚氯乙烯水管用粘接劑將環22粘接到板的中空紗膜組件的安裝孔12a上。
將高度約60cm的聚氯乙烯制波紋板11固定在支承框架10a上，將內徑38mm的內螺旋耐壓軟質聚氯乙烯管連接在過濾液出口4上，將內徑15mm的軟質聚氯乙烯管連接在空氣導入口5上。除此以外的過濾液通路12和空氣通路13的開口全用栓塞塞住。
(水的過濾試驗)縱、橫、高均為約1m的水槽設置在約1.5m的高度處，將中空紗膜集積組件設置在該水槽中，過濾液管的前端固定在水槽底下方約1m處。
在水槽中充滿自來水，抽吸過濾液并排出過濾水后，將抽吸泵從管上卸下，使過濾水自然落下。這時的初期過濾流量約為60L/分。
(家庭排水的活性污泥處理水的過濾)在過濾液管的出口連接電磁閥，將自來水變成污泥濃度約為6000mg/L的家庭排水的活性污泥處理水，一邊攪拌、一邊與污泥分開地使空氣以200L/分的流量從散氣孔3連續曝氣，以1分鐘間隔開閉電磁閥，進行利用水位差的間歇抽吸過濾。
初期過濾流量約為0.3m3/小時，但漸漸降低，到一個月后成為約1/2。
在該時刻，從過濾液出口輸送中空紗膜的始沸點以上即450KPa的加壓空氣，進行一分鐘的空氣逆洗中空紗膜。
再開始過濾時，基本上恢復到初期過濾流量，顯示與第一次同樣的過濾流量的經時變化。
該期間，中空紗膜不切斷，結構小型，且過濾速度2倍于現有裝置，通過逆洗能恢復功能。
根據上述本發明的中空紗膜集積組件，可有效地對活性污泥水等含有大量應去除物質的液體進行過濾，而且不容易阻塞，中空紗膜在固定端不切斷，就能進行有效的過濾，而且通過逆洗就可恢復功能。
權利要求
1.一種中空紗膜集積組件，其特征在于，將多個中空紗膜捆扎成的中空紗膜組件配列成二個以上的直線狀列，該二個以上的列相互平行，各組件的過濾液通路相互連接，在這些列之間、于各中空紗膜組件附近有一個以上的空氣散氣孔，這些散氣孔呈直線狀排列，各散氣孔相互由空氣通路連接，上述所有孔全體集積在一體形成的板上，在該集積體上設有一個以上的過濾液出口和空氣導入口。
2.如權利要求1所述的中空紗膜集積組件，其特征在于，設有上下貫通上述板的、與過濾液通路和空氣通路獨立的、供被處理液自由出入的多個流動孔。
3.如權利要求1所述的中空紗膜集積組件，其特征在于，二組中空紗膜組件由折返成環狀的連續中空紗膜的束構成，其環部分被支承著。
4.如權利要求1所述的中空紗膜集積組件，其特征在于，為了由氣泡擺動中空紗膜，設置了包圍中空紗膜組件和空氣散氣孔的氣泡導向板。
5.如權利要求1所述的中空紗膜集積組件，其特征在于，過濾液通路的正壓和負壓的承受能力均在100KPa以上。
6.如權利要求1所述的中空紗膜集積組件，其特征在于，上述板上安裝著高度為2cm以上的腳。
全文摘要
本發明提供的中空紗膜集積組件,擴散到被處理液中的氣泡有效地使中空紗膜擺動,并且中空紗膜不會切斷,有效膜面積大,耐逆洗,組裝簡單。其構造是,將多個中空紗膜捆扎成的中空紗膜組件配列成二個以上的直線狀列,該二個以上的列相互平行,各組件的過濾液通路相互連接,在這些列之間、于各中空紗膜組件附近有一個以上的空氣散氣孔,這些散氣孔呈直線狀排列,各散氣孔相互由空氣通路連接,上述所有孔全體集積在一體形成的板上,在該集積體上設有一個以上的過濾液出口和空氣導入口。
文檔編號C02F1/44GK1193922SQ96196509
公開日1998年9月23日 申請日期1996年9月6日 優先權日1995年9月13日
發明者江口民行 申請人:鐘淵化學工業株式會社