專利名稱：過濾裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種浸入型抽濾裝置或外壓型過濾裝置，其是通過 將大量并排設置的中空纖維膜浸入到含有懸濁成分的待處理液中，使 得被處理液透過中空纖維膜而進行固液分離的；更具體地說，本發明 涉及一種包括清潔設備的過濾裝置，所述清潔設備具有用于除去附著 在中空纖維膜上的懸濁成分的簡單的結構。
背景技術：
在浸入型抽濾裝置或外壓型過濾裝置中安裝并使用這樣的膜組 件，其中，多個中空纖維膜被共同設置為環形，并且所述中空纖維膜
的一端或兩端通過固定部件與中空纖維膜開口的一端或兩端固定，以 形成集水部分。
這種膜組件被廣泛用于諸如凈化河水、湖水、沼澤水之類的凈 水領域中。近年來，出現了將膜組件不僅用于凈水領域，而且用于處 理高度污染的水的領域(例如，污水、排水、工業廢水和工業用水的 二次處理和三次處理中的過濾)中的趨勢。
作為處理高度污染的水的一種應用，普遍使用廢水處理系統， 該廢水處理系統采用使用膜組件的膜分離活性污泥法(膜生物反應器 系統法)。因為膜分離活性污泥法可以在高濃度活性污泥下使用，所 以膜分離活性污泥法能夠減小充氣槽的容積，并且不必使用沉淀槽和 污泥濃縮槽。因此，膜分離活性污泥法具有以下優點過濾裝置的安 裝面積可以小于傳統的組合式凈水槽法的過濾裝置的安裝面積。此 夕卜，膜分離活性污泥法具有另一個優點相對于傳統方法，能夠凈化 得到更高質量的水。
在凈水處理和高度污染的水的處理過程中，在通過使用采用了 膜組件的過濾裝置進行的過濾處理中，隨著時間的推移，包含在待處理液中的懸濁成分沉積在膜表面上或膜之間，這會引起膜堵塞。艮P， 中空纖維膜通過沉積物互相附著在一起并整個在一起，從而使膜組件 內的中空纖維膜的有效膜面積減小，這會引起滲透流量的減小。
因此，除去膜表面上的沉積物的清潔操作是必需的。作為在大 部分清潔操作中采用的方法，通過氣泡法并利用由供給的氣體所引起 的待處理液的流動來使沉積物從膜表面上剝離，所述氣泡法是在浸漬 槽中填充有待處理液的條件下，通過由膜組件的下部導入空氣而供給 的氣泡來使所述中空纖維膜振動。
例如，在日本專利申請公開No.7-24264 (專利文獻1)中，如圖 26所示，在通過由散氣板102(其設置在薄板狀平型中空纖維膜組件 101的下方)的散氣孔102a供給的氣泡對中空纖維膜103進行連續 地或間歇地產生氣泡的液體過濾法中，膜組件101與薄板平面豎直設 置并且中空纖維膜與薄板平面水平設置，從而通過氣泡僅振動中空纖 維膜103以引起旋流。
在審查的日本專利公開No.7-61420 (專利文獻2)公開的過濾器 中，如圖27所示，大量的中空纖維膜型過濾膜110設置在外筒111 內，并且多孔管112設置在中空纖維膜束中。通過從多孔管112的下 方引入空氣來進行產生氣泡，氣泡沿多孔管112上升，從而引起振動 中空纖維膜的上升流。:日本專利申請公開No.7-24264:審查的日本專利公開No.7-61420
發明內容
本發明要解決STOS
但是，在日本專利申請公開No.7-24264所披露的過濾法中，如 圖26所示，空氣在從散氣板102的散氣孔102a到中空纖維膜103 的全部區域的范圍內進行擴散。為了使空氣充分擴散，必須使相鄰的 薄板狀平型中空纖維膜組件101間隔一定程度，因此，難以高密度地 設置該膜。因此，膜設置部件具有較大的容積。該過濾法具有這樣的 問題當空氣全部從膜組件101的下方擴散時，僅中空纖維膜103的表面經歷空氣擴散，在膜之間、尤其是膜易于堵塞的集水部件的臨 近位置處，空氣擴散并不充分。該過濾法的另一個問題為因為集水 部件的臨近位置處(即，結合中空纖維膜的部分的附近)的膜的振幅 較大，并且膜被施加有負荷，所以所述中空纖維膜易于破裂。
在審查的日本專利公開No.7-61420中公開的過濾器中，如圖27 所示，僅將多個多孔管112插入由多個中空纖維膜型過濾膜110環形 設置而構成的中空纖維膜束中。因此，該過濾器的問題為膜間的空氣 擴散進行得不充分。
為了改善上述問題，可以考慮在管中形成多個噴氣孔以賦予每 個中空纖維膜可能最高的空氣擴散效果。但是多個噴氣孔產生比必要 的量更多的量的空氣，這要耗費額外的運行成本。此外，從噴氣孔噴 出的空氣的量會變化。根據空氣源和噴氣孔之間的距離，空氣的量會 相差很大。
鑒于上述情況而得出本發明。本發明的目的是提供一種過濾裝 置，其通過氣泡法來有效地清除隨著時間的推移而沉積在中空纖維膜 的表面上或膜間的懸濁成分，其中所述過濾操作是通過使用中空纖維 膜來進行的。 解決所述問題的方法
為了解決上述問題，本發明提供一種浸入型抽濾裝置或外壓型 過濾裝置，其是通過將多個中空纖維膜浸入到含有懸濁成分的待處理
液中，使得被處理液透過中空纖維膜而進行固液分離的，其包括 雙重折疊的所述中空纖維膜；
被處理液收集裝置，其與每個所述中空纖維膜的開口端連通，
所述開口端設置在每個所述中空纖維膜頂1曲側的相對HJ;
支持部件，其用于支持每個所述中空纖維膜的彎曲部分，其中 在每個所述中空纖維膜的所述彎曲部分與所述支持部件之間形成有
空隙；以及，
噴氣裝置，其用于將清潔氣體從每個所述中空纖維膜的所述彎 曲側噴射至每個所述中空纖維膜的所述開口端，
其中，用于使由所述噴氣裝置噴出的所述氣體流動的空隙形成在由所述支持部件支持的所述中空纖維膜與所述支持部件之間、或/ 和形成在所述中空纖維膜之間的至少一部分空隙中。
在本發明的過濾裝置中，通常所述中空纖維膜是通過以下方式 設置的將所述中空纖維膜的軸線方向設定為豎直方向，并將每個所 述中空纖維膜的所述開口端設置在所述中空纖維膜的上方，每個所述 中空纖維膜的由所述支持部件支持的另一端設置在所述中空纖維膜 的下側；并且，所述噴氣裝置設置在所述支持部件的下方。
在本發明的過濾裝置中，通過由支持部件支持中空纖維膜(其 中在中空纖維膜和支持部件之間設置有空隙)，由噴氣裝置噴出的氣 體可以在中空纖維膜的軸線方向上沿著其外周表面(膜表面)流過所 述空隙。通過氣體的流動和由氣體流動而引起的待處理液的流動，可 以可靠而有效地使所有中空纖維膜振動；另外由于液體沿著中空纖維
膜的表面流動，所以還獲得通過剝離而除去附著在中空纖維膜的膜表 面上的懸濁成分的效果。
在本發明中，因為中空纖維膜是雙重折疊的，并且其彎曲部分 被支持部件支持，所以中空纖維膜可以在相鄰的中空纖維膜間形成空 隙的條件下被支持部件支持。因而可以形成使由支持部件的下方噴出 的氣體沿著中空纖維膜的膜表面流動的通道。此外，由于氣體可以被 充分供給到每個所述中空纖維膜的下側(包括其下端彎曲部分)，所 以有可能使固體成分難以沉積在中空纖維膜的下部。因為有效膜面積 幾乎沒有減少，所以過濾功能很少劣化，并且可以在待處理的水的量 沒有減小的條件下得以穩定。
另外，通過將每個中空纖維膜雙重折疊并通過支持部件支持每 個所述中空纖維膜的另一端，不必使用固定中空纖維膜的另一端的部 件，所述另一端是與被處理液收集設備連結的中空纖維膜的一端相對 的。因此，過濾裝置具有簡單的結構。
用于清潔用途的噴氣裝置設置在支持部件的下方，并從每個所 述中空纖維膜的另一端將氣體噴射到中空纖維膜的一端。在本發明 中，因為空隙形成于支持部件和每個所述中空纖維膜之間，所以由加 壓氣體供給管供給的氣體沿著每個所述中空纖維膜的膜表面流過每個空隙以產生氣泡。因此可以有效地通過剝離來將沉積在中空纖維膜 的表面上的懸濁成分除去，并且降低噴射氣體所需要的成本。優選的 是，噴氣裝置以100到500mm間隔設置在支持部件的下方。
使用空氣作為用于清潔用途而導入到過濾裝置中的氣體。空氣 的壓力被設定為10到70kPa。更優選使用20到50kPa的加壓空氣。 可以通過使用鼓風機或壓縮機來供給加壓空氣。因為相對于鼓風機， 通過壓縮機供給的加壓空氣的壓力太高、價格也更貴，所以可以優選 使用鼓風機。
考慮到驅動鼓風機所要消耗的電力(即，運行成本)，優選的 是，將氣體的導入量設置得盡可能小。例如，取決于要從過濾水中分 離的固體成分的量，相對于針對中空纖維膜組件而設定的100L/小時 的過濾水量，氣體的導入量適當地設定為0.1到5NmV小時的范圍， 優選0.5到2NmV小時的范圍。
所述支持部件的形狀并不限定為具體形狀，但可以設定為各種 結構。
例如，支持部件可以由設置在與中空纖維膜的軸線方向正交的 方向上的板構成；該板可以具有針對一個或多個所述中空纖維膜(其 具有以預定的間隔隔開的相鄰的貫通孔對)而緊鄰形成的貫通孔；以 及，在空隙設置在每個所述中空纖維膜的兩側之間的條件下， 一個或 多個所述中空纖維膜的彎曲部分的兩側可以通過一對貫通孔而插入。
在所述中空纖維膜在貫通孔中互相接觸的條件下，當多個中空 纖維膜透過一個貫通孔時，優選的是， 一個中空纖維膜不接觸超過三 個的中空纖維膜。當一個中空纖維膜不接觸超過三個的中空纖維膜 時，如果四個中空纖維膜以90度的間隔設置，則有可能確保每個中 空纖維膜的外周表面的大部分為非接觸部分。
優選的是，上述板為平型板狀的。通過形成為具有簡單形狀(貫 通孔穿過該形狀而形成)的板，有可能降低制造成本。此外，通過將 一個或多個中空纖維膜掛于貫通孔上，有可能可靠地在每個中空纖維 膜周圍形成空隙，并通過支持部件將中空纖維膜支持在一定位置處。
一個中空纖維膜或不少于兩個或多個中空纖維膜可以插入并穿過一個貫通孔。考慮到剝離除去懸濁成分的效率，優選的是，將中空 纖維膜在貫通孔中的填充率設定為不大于70%。例如，當一個外徑 為2mm的中空纖維膜插入并穿過貫通孔時，優選的是，貫通孔為圓 形，并且直徑為3到5mm。當一個外徑為3mm的中空纖維膜插入并 穿過貫通孔時，優選的是，貫通孔為圓形，其直徑為4到6mm。
所述貫通孔的形狀并不限定為具體的形狀，只要中空纖維膜能 夠插入并穿過貫通孔，并且空隙設置在貫通孔的內周表面和中空纖維 膜的外周表面之間即可。有利的是，貫通孔為圓形、長圓形、橢圓形 和長方形的縫狀。考慮到成型性和加工性以及防止懸濁成分附著于貫 通孔周圍的形狀，更優選的是，貫通孔為圓形或長圓形。
為了通過將加壓噴射的氣體施加到中空纖維膜的附近來提高剝 離除去的效率，可以分散形成中空纖維膜均無法插入的假孔。通過形 成假孔，可以防止從中空纖維膜上剝離的懸濁成分沉積在所述板上。
可以不采用穿過其而形成有貫通孔的板，而是將多個雙重折疊 的中空纖維膜并排設置成蘋簾狀(reed screen);以及由圓棒或平型 板狀棒構成的支持部件插在每個所述中空纖維膜的彼此相對的兩側 部分之間以支持所述彎曲部分，所述彎曲部分設置在所述兩側部分之 間。
更具體地說，提供用于折疊用途的棒作為支持雙重折疊的中空 纖維膜的支持部件。在雙重折疊的中空纖維膜并排設置的條件下，該 棒被設置于每個所述中空纖維膜的兩側部分之間的中心空間中，其中 該棒透過所述中空纖維膜。
上述結構不需要使每個雙重折疊的中空纖維膜的兩側部分插入 并穿過貫通孔，并且能夠在雙重折疊狀態下支持多個中空纖維膜。
優選的是，所述中空纖維膜緊密并排設置或沿棒的軸線方向上 以一定間隔設置，以及由多個所述中空纖維膜構成的組與相鄰的由多 個所述中空纖維膜構成的組以2.0到10.0mm的間隔隔開。
更具體地說，為了提高過濾性能，優選將所述中空纖維膜按預 定的間隔緊密設置。但是，必須確保噴射出的氣體的通道以確實地振 動所述中空纖維膜并確保這樣的空間，其中，通過使液體在每個中空纖維膜表面流動而能夠通過剝離除去附著在所述中空纖維膜的膜表 面的懸濁成分。因此，優選的是，將4到6個中空纖維膜以相對較小 的間隔并排設置，作為一個組，其中，相鄰的組之間具有2.0到10.0mm 的間隔以確保氣體通道較大。
使用過濾裝置時，隨著時間的推移，懸濁成分逐漸沉積在用于 折疊的棒的上表面。結果，每個中空纖維膜的兩側部分向該兩側部分 相互遠離的方向延伸。因此，中空纖維膜的兩側部分以及相鄰的中空 纖維膜的兩側部分之間的空隙變窄，有時，相鄰的中空纖維膜的兩側 部分互相接觸。如上所述，當相鄰的中空纖維膜的兩側部分之間的空 隙變小或消失時，水難以進入中空纖維膜。因而，過濾性能下降。
為了克服上述問題，多個所述棒設置在沿平行于與每個所述中 空纖維膜的軸線方向正交的方向上，沿豎直軸線方向的位置互不相 同。
在上述結構中，盡管懸濁成分沉積在棒的上部并由此中空纖維 膜的兩側部分擴展，但是相鄰的中空纖維膜的側部的豎直延伸位互相 置互不相同。因此，有可能防止相鄰的中空纖維膜之間的空隙消失或 防止相鄰的中空纖維膜互相接觸。
此外，設置多個這樣的U形的防擴展框，所述U形的防擴展框 被設置在每個所述中空纖維膜的外側，以從每個所述中空纖維膜的所 述彎曲部分到所述棒以上的位置處包圍每個所述中空纖維膜的兩側 部分。通過設置U形的防擴展框，即使懸濁成分沉積在棒的上部， 也可以防止每個所述中空纖維膜的兩側部分的擴展。
所述棒設置有豎直從中穿過的氣體通道。通過使棒設置有氣體 通道，可以抑制和防止懸濁成分沉積在棒的上表面。
氣體通道可以是沿棒的縱向方向形成的一個連續的窄的貫通 孔，也可以是以預定的間隔隔開的多個貫通孔。
可以采用這樣的支持部件來代替用于折疊用途的棒，該支持部 件可以包括與所述中空纖維膜的軸線方向平行設置的連接板以及多 個兩端開口的筒狀部分，所述筒狀部分按照這樣的方式從所述連接板
的一個表面上凸出，該方式使得對于每個所述中空纖維膜都設置一對緊密間隔的所述筒狀部分，相鄰的該對筒狀部分以預定的間隔隔開； 在每個所述中空纖維膜的所述彎曲部分的兩側部分之間設置有空隙 的條件下，每個所述中空纖維膜的所述彎曲部分的兩側分別插入并穿
過一對所述筒狀部分的貫通孔；以及所述彎曲部分跨越在一對所述筒 狀部分之間以支持所述彎曲部分。
每個筒狀部分的外周表面的一部分通過線接觸固定于連接板的 一個表面上。通過將筒狀部分的高度設置為這樣短的程度，使得筒狀 部分能夠支持中空纖維膜，并將筒狀部分的內徑設置為大于中空纖維 膜的外徑，從而幾乎可以在插入到筒狀部分的中空纖維膜的全部外周 表面上形成用于使氣體通過的空隙。
上述結構使得高密度設置中空纖維膜，并防止中空纖維膜互相 接觸，同時，確保在中空纖維膜之間設置有空隙從而有效地通過剝離 除去懸濁成分，并保持較高的過濾性能。
可以由可彎曲的薄板材料來構造所述支持部件，并在所述薄板 材料的一個表面形成大量兩端開口的筒狀部分，并且，相鄰的所述筒 狀部分之間設置有預定的間隔。在中空纖維膜插入到每個筒狀部分的 條件下，可以將薄板材料與所述筒狀部分一起雙重折疊。
此外，通過使用薄板金屬、帶材等，可以將每個中空纖維膜的 相對的、平行設置的兩側部分固定為葦簾狀；以及，采用粘結劑等將 中空纖維膜與連接板連接，使得中空纖維膜全部雙重折疊。
作為第二發明，提供了一種浸入型抽濾裝置或外壓型過濾裝置， 其是通過將多個中空纖維膜浸入到含有懸濁成分的待處理液中，使得 被處理液透過所述中空纖維膜而進行固液分離的，其包括
所述中空纖維膜，每個所述中空纖維膜的一端是開口的并且另 一端是封閉；
被處理液收集裝置，其與每個所述中空纖維膜的一端的開口連
接；
支持部件，其在每個所述中空纖維膜的所述封閉部分與所述支 持部件之間形成有空隙的條件下，支持設置在每個所述中空纖維膜的 所述另一端的每個所述中空纖維膜的彎曲部分；以及噴氣裝置，其設置在所述支持部件下方以用于將氣體從每個所 述中空纖維膜的所述另一端側噴至每個所述中空纖維膜的所述一端
其中，所述氣體是在并排設置的中空纖維膜之間沿著所述中空 纖維膜的軸線方向通過所述空隙中噴射的。
在第二發明中，與第一發明不同，所述中空纖維膜不是雙重折 疊的，但是中空纖維膜的前端(其位于與收集被處理液的一側相對的 一側)是封閉的，以及在相鄰的中空纖維膜之間設置空隙的條件下， 中空纖維膜由支持部件支持。
在上述結構中，有可能通過噴氣裝置有效地對于每個中空纖維 膜的膜表面施加噴出的氣體，并得到類似于第一發明的效果，即，通 過剝離除去所述懸濁成分。
對第二發明中的支持部件的形態沒有特別限定。例如，
所述支持部件由與所述中空纖維膜的所述軸線方向平行設置的 固定板構成；以及每個所述中空纖維膜的外周表面的一部分固定在所 述固定板的一個表面上。
中空纖維膜可以通過附著或通過支持而固定在所述固定板上， 所述支持是指將每個中空纖維膜的外表面支持在兩個相對的支持板 之間。
優選的是， 一根加壓氣體供給管設置在所述支持部件的下方作 為用于噴射用于清潔用途的氣體的噴氣裝置；以及一個或多個噴氣孔 形成在所述加壓氣體供給管中。
在所述加壓氣體供給管的外周表面的任何所需部位處均可形成 所述噴氣孔。但是為了防止從中空纖維膜上剝離的懸濁成分在間歇地 供給氣體以及過濾裝置不運轉時進入噴氣孔，優選在所述加壓氣體供 給管的下部(即，與張緊地安裝有中空纖維膜的一側相對的一側)形 成所述噴氣孔。
過濾裝置包括具有多個并排設置的中空纖維膜的中空纖維膜組 件。所述中空纖維膜組件的多個所述中空纖維膜中的每一個所述中空 纖維膜的一個開口端通過粘附而固定在固定部件上；由集水箱構成的所述被處理液收集裝置安裝在所述固定部件上；所述集水箱與集水管 相連；以及經歷過濾處理的液體被抽入所述集水管中。所述中空纖維 膜組件的多個所述中空纖維膜中的每一個所述中空纖維膜的另一側 均由所述支持部件支持。
優選的是，對于每個中空纖維膜組件，穿過加壓氣體供給管以 一定間隔形成有一個噴氣孔。也可以對于每個中空纖維膜組件，設置 多個噴氣孔。但是隨著噴氣孔數的增多，相對于膜的量，即，相對于 待處理液體的量，需要噴射更多空氣。因此，運行成本提高，這是不 優選的。
在本發明的過濾裝置中，通過提供具有支持部件的過濾裝置， 能夠將空氣有效地供給到中空纖維膜的表面。因此，盡管噴氣孔數少， 也能夠得到這樣的效果，即，通過剝離充分除去懸濁成分。優選將噴 氣孔的外徑設定為4mm到8mm。
上述加壓氣體供給管通過空氣導入座與諸如鼓風機或壓縮機之 類的空氣供給源相連接，其中，通過所述空氣導入座，在加壓氣體供 給管的端部以氣密狀態連接，并且所述端部可以通過該連接拆除。
在上述結構中，盡管在進行過濾處理時，加壓氣體供給管的噴 氣孔是封閉的，也有可能通過將加壓氣體供給管從空氣導入座拔出來 清潔堵塞加壓氣體供給管的懸濁成分。完成清潔后，通過把加壓氣體 供給管設置在空氣導入座上，能夠容易地恢復加壓氣體供給管的功 能。
當對于一個中空纖維膜組件提供一個支持部件時，優選的是， 邊緣部分沿著所述支持部件的外周向所述噴氣裝置凸出，從而防止所 述噴射出的氣體從被所述邊緣部分包圍的區域中逸出。
通過提供邊緣部分，加壓噴射的氣體被支持在邊緣部分中，而 不會引起氣體從中逸出。因此可以有效地利用噴射出的空氣而不會損 失。在支持部件的下方全面地形成有空氣匯集區。將在空氣匯集區中 壓力變得均勻的空氣通過貫通孔供給到中空纖維膜的表面。因此，能 夠將空氣均勻噴射到中空纖維膜組件的中空纖維膜的表面。
這樣，對于每個中空纖維膜組件，盡管噴氣孔數設置得較小，
15也能夠得到這樣的效果，即，通過剝離充分除去懸濁成分。因此，空 氣的供給量小，從而能夠降低運行成本。
對于邊緣部分的形態沒有特別限定，只要其沿著支持部件外周 向噴氣裝置凸出即可。
優選形成這樣的分配空氣的板，所述分配空氣的板具有一個或 多個穿過其而形成的散氣孔，所述分配空氣的板將所述邊緣部分的內 部分隔開。
用于分配空氣的板是有效的，因為它能夠均勻地分散空氣并均 勻地對中空纖維膜的表面施加空氣。
優選的是，在所述中空纖維膜組件中，多個中空纖維膜在水平 截面內統一設置成圓形或長方形，并且在相鄰的中空纖維膜之間形成
有預定的空隙，相鄰的中空纖維膜之間的間隔設定為2到6mm。
優選這樣設置所述中空纖維膜其軸線方向設定為豎直方向，
并且每個中空纖維膜的開口側的一端設置在其上方，而由支持部件支 持的每個所述中空纖維膜的另一端設置在其下方，噴氣裝置設置在支 持部件的下方。
所述中空纖維膜組件的多個中空纖維膜中每個的兩端均可以通 過剛性的連接-支持部件互相連接。
可以使用多孔質管作為聯接支持部件并作為用于噴射加壓氣體 的第二加壓氣體供給管。
通過將所述中空纖維膜組件的兩端聯接于所述剛性的聯接支持 部件并規定所述固定部件和所述支持部件之間的尺寸，安裝在所述固 定部件和所述支持部件之間的多個中空纖維膜能夠被線性地支持住 而不會使中空纖維膜彎曲，盡管會將由加壓氣體的噴射引起的振動付 與中空纖維膜。
結果，每個中空纖維膜需要具有高拉伸強度。在這方面，如下
所述，通過采用諸如PTFE之類的、具有高拉伸強度的材料來構成中 空纖維膜，能夠將加壓空氣直接噴射到中空纖維膜之間的空隙。
通過采用多孔質管來形成所述聯接支持部件并從在多孔質管上 沿其軸線方向形成的孔中噴射加壓氣體到中空纖維膜，可以均勻地向
16中空纖維膜的全部區域沿其軸線方向供給空氣并抑制懸濁成分附著 并沉積于中空纖維膜的表面。
優選的是，將一個或兩個以上的聯合保護部件安裝在中空纖維 膜的一個部分上，在該部分上中空纖維膜與支持部件相接觸。
作為保護部件，可以使用由各種塑料材料制造的管、帶和膜。 優選使用熱收縮性的聚乙烯管，因為它易于加工。更優選的是，保護 部件由多孔質塑料材料制造，因為保護部件不會惡化中空纖維膜的安 裝在保護部件上的部分的過濾功能。此外，可以將諸如液體硅橡膠或 氟橡膠之類的聚合物材料應用于管狀膜的表面，或將管狀膜浸入聚合 物材料中，之后，將聚合物材料固化以用作包覆材料。此外，可以將 ABS樹脂溶解或分散在諸如丁酮(MEK)之類的溶劑中。在將該混 合物應用于聚合物材料后，除去溶劑從而使用ABS樹脂作為包覆材 料。
優選的是，中空纖維膜由含有由PTFE (聚四氟乙烯)制造的多 孔質材料的氟樹脂構成。中空纖維膜可以由含有諸如PVDF (聚偏氟 乙烯)之類的多孔質塑料材料的氟樹脂制造。特別有利的是，所述中 空纖維膜由PTFE膨體構成。通過使中空纖維膜含有膨脹聚四氟乙 烯，從而使中空纖維膜對酸、堿和溶劑穩定。此外，因為PTFE具有 優異的非粘附性(unadhesiveness)，懸濁成分幾乎不會附著于由PTFE 制造的中空纖維膜上，并且PTFE具有高柔韌性，因此，PTFE適合 被加工成雙重折疊形態。
中空纖維膜的拉伸強度被設定在30N以上。通過付與其高拉伸 強度，中空纖維膜能夠充分承受由起泡引起的加壓空氣的流動以及由 待處理液的流動引起的強烈振動，所述待處理液的流動是由加壓空氣 的流動引起的。這樣，中空纖維膜不會彎曲或損傷。為了使所述中空 纖維膜具有上述性質，希望使用PTFE膜。
所述中空纖維膜的材料并不局限于上述材料，可以使用聚砜樹 脂；聚丙烯腈；纖維素衍生物；諸如聚乙烯、聚丙烯等之類的聚烯烴； 聚乙烯醇樹脂；聚酰胺；聚酯；聚甲基丙烯酸脂；聚丙烯酸脂；多孔 氧化鋁；以及諸如多孔氮化硅等之類的陶瓷。此外，中空纖維膜可以由以下物質制造，所述物質包括上述樹脂的共聚物和其中引入有取代基的上述樹脂的共聚物，以及兩種或兩種以上的上述樹脂的混合物。此外，所述中空纖維膜可以由諸如固定聚合物的復合物、引入有取代基的復合物以及金屬覆蓋的復合物之類的各種復合物制造。
優選的是，中空纖維膜的內徑為0.3至U 12mm，外徑為0.8到14mm，超細孔徑為10nm到1000nm，膜厚度為0.2至l」lmm，孔隙率為50到90%，耐壓性為膜間壓力差0.1到1.0 MPa。
上述中空纖維膜可用于過濾含有各種懸濁成分的待處理液。發明效果
如上所述，根據本發明的過濾裝置，采用支持部件支撐設置在加壓氣體噴射設備一側的多個中空纖維膜的另一端，并且，在中空纖維膜的另一端和支持部件之間形成有空隙。因此，所述支持部件支撐中空纖維膜，同時允許將氣體(其通過所述中空纖維膜和所述支持部件之間的空隙)付與到所述中空纖維膜的膜表面。因此，可以確實地振動所述膜表面并由于液體沿著中空纖維膜的表面流動而通過剝離有效地、確實地除去沉積在所述膜表面或膜之間的空隙中的懸濁成分。此外，因為可以將氣泡充分應用于全部中空纖維膜組件(其中集中設置有中空纖維膜)，可以防止固體成分沉積在所述中空纖維膜組件的下部并確保其穩定的過濾功能。
此外，通過采用支持部件支持所述中空纖維膜的彎曲部分，并且，在所述中空纖維膜的彎曲部分和支持部件之間形成有空隙，可以將氣泡充分應用于每個所述中空纖維膜的最下部，因此可以防止固體成分的沉積。因此膜的有效面積幾乎不減小，并且過濾功能幾乎不下降。這樣，可以以穩定的量處理水。此外，通過將所述中空纖維膜雙重折疊，可以確保該膜的表面面積比兩端封閉的中空纖維膜的表面面積大。因此，該過濾裝置能夠處理大量的水。
附圖簡要說明
圖l是示出本發明的第一實施方案的過濾裝置的示意性總體圖。圖2是示出第一實施方案的中空纖維膜組件的正視圖。圖3A是第一實施方案的中空纖維膜組件的支持部件的平面圖；圖3B示出了中空纖維膜插入并穿過支持部件的狀態；以及圖3C是顯示支持部件設置在中空纖維膜上的狀態的透視圖。
圖4示出了中空纖維膜插入并穿過第一實施方案的中空纖維膜組件的支持部件的狀態以及假孔。
圖5示出了第一實施方案的過濾裝置的噴氣裝置。
圖6是解釋第一實施方案的過濾裝置的噴氣裝置、邊緣部分和
散氣板的使用狀態的示例圖。
圖7示出了兩個中空纖維膜插入并穿過第一實施方案的中空纖
維膜組件的支持部件的貫通孔的狀態。
圖8A是第二實施方案的中空纖維膜組件的支持部件的平面圖；圖8B示出了支持部件設置在中空纖維膜上的狀態的透視圖。
圖9示出了第二實施方案的第一變形形式，其中，(A)示出了保護板設置在中空纖維膜上的狀態；(B)是沿著A-A線截取的剖視圖，其示出了 (A)的主要部分。
圖10顯示的是第二實施方案的第二變形形式，其中，(A)示出了保護板設置在中空纖維膜上的狀態；(B)是沿著B-B線截取的剖視圖，其示出了 (A)的主要部分。
圖ll是示出了第三實施方案的中空纖維膜組件的支持部件設置在中空纖維膜上的狀態的透視圖。
圖12示出了第三實施方案的變形形式，其中，(A)示出了保護板設置在中空纖維膜上的狀態；(B)是沿著C-C線截取的剖視圖，其示出了 (A)的主要部分。
圖13示出了第四實施方案，其中，(A)是示出了用于折疊用途的棒設置在中空纖維膜上的狀態的平面圖；(B)是從側面觀看(A)中所示的狀態的平面圖；以及(C)是示意性正視圖。
圖14示出了使用用于折疊用途的棒的情況下的問題。
圖15是示出了第四實施方案的第一變形形式的示意性正視圖。
圖16示出了第四實施方案的第二變形形式，其中，(A)是示意性正視圖；(B)是棒的平面圖；以及(C)是變形形式的棒的平面圖。
圖17是示出了第四實施方案的第三變形形式的示意性正視圖。
圖18示出了第五實施方案，其中，(A)顯示的是支持中空纖維膜的方法；(B)是沿著(A)的D-D線截取的剖視圖；以及(C)是示出支持部件設置在中空纖維膜上的狀態的透視圖。
圖19示出了第六實施方案，其中，(A)示出了支持中空纖維膜的方法；(B)是沿著(A)的E-E線截取的剖視圖；以及(C)是示出了支持部件設置在中空纖維膜上的狀態的透視圖。
圖20是示出了第七實施方案的加壓型過濾裝置的示意圖。
圖21示出了實施例1的過濾裝置，其中，(A)示出了中空纖維膜組件擴散空氣的方法；(B)示出支持中空纖維膜組件的中空纖維膜的下端的方法；以及(C)是散氣板的平面圖。
圖22示出了實施例2的過濾裝置，其中，(A)示出了中空纖維膜組件擴散空氣的方法；(B)顯示出了支持中空纖維膜組件的中空纖維膜的下端的方法；以及(C)是散氣板的平面圖。
圖23示出了實施例1和2的試驗方法。
圖24顯示的是比較例1的過濾裝置，其中，(A)示出了中空纖維膜組件擴散空氣的方法；(B)示出了支持中空纖維膜組件的中空纖維膜的下端的方法；以及(C)示出了散氣管的位置。
圖25示出了實施例1、實施例和比較例1的過濾天數與膜過濾壓力之間的關系。
圖26示出了現有技術。
圖27示出了另一個現有技術。
附圖標記和符號的說明
1:中空纖維膜組件
2:待處理液
3:浸漬槽
10:中空纖維膜
11:固定部件
13:集水池14集水管
20清潔管
21噴氣孔
25支持部件
27鼓風機
28貫通孑L
29邊緣部分
30散氣板
35保護板
40連接板
41筒狀部分
45薄板材料
47固定板
48帶狀部件
70用于折疊用途的棒
實施本發明的最佳方式
參照附圖對本發明的實施方案進行說明。
圖1至7示出了第一實施方案，其中，本發明被應用于浸入型抽濾裝置中。
如圖1所示，在第一實施方案的過濾裝置中，多個中空纖維膜組件1 (1A、 1B、 1C)懸掛在含有待處理液2的浸漬槽3內部，以將中空纖維膜組件1浸入待處理液2中。在第一實施方案中，通過將中空纖維膜組件1浸入到含有待處理的污水的活性污泥槽中并采用膜分離活性污泥法來進行過濾處理。盡管圖1中僅概略顯示了 3個中空纖維膜組件，但是中空纖維膜組件1并不限定為3個而是可以使用多個中空纖維膜組件1。
在中空纖維膜組件1以預定的間隔平行設置的條件下，將上述3個中空纖維膜組件l (1A、 1B、 1C)連接到集水管14上。
如圖2和3所示，每個所述中空纖維膜組件1具有大量均雙重折疊的中空纖維膜IO (在第一實施方案中為945個中空纖維膜)。 每個中空纖維膜IO的U形彎曲部分設置在中空纖維膜組件1的另一 側，中空纖維膜10的開口的上端側固定于帶有樹脂的位置處，并且 中空纖維膜10的兩個開口的上端彼此相鄰設置以形成固定部件11。
通過以下方式形成固定部件11:使諸如環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、
聚氨酯樹脂等之類的液態樹脂硬化；或在諸如PFA、 PP、 PE樹脂之 類的熱熔性塑料材料中形成尺寸均與中空纖維膜的尺寸相當的孔，在 該孔中分別插入中空纖維膜，并使熱熔性塑料材料熔融。在中空纖維 膜IO通過固定部件11支持的條件下，設置在每個中空纖維膜10的 兩端的開口 10d、 10e與集水池13的內部連接，并且集水池13與集 水管14連通。
每個中空纖維膜10下端的彎曲部分插入并穿過貫通孔28，如圖 3 (A)所示，貫通孔28通過穿過由長方形平型板構成的支持部件25 而形成。對于每個中空纖維膜組件1均設置一個支持部件25。支持 部件25的貫通孔28沿X和Y方向按照規則的間隔形成。如圖3 (B) 所示，每個中空纖維膜IO的兩個雙重折疊側部分10a、 10b分別插入 并穿過一對相鄰的貫通孔28a、 28b。設置中空纖維膜10的兩側部分 10a和10b之間的、中空纖維膜10的下端彎曲部分10c跨越貫通孔 28a、 28b之間的支持部件25，并且下端彎曲部分10c設置在支持部 件25的下方。更具體地說，將中空纖維膜10向下插入并穿過貫通孔 28a之后，將中空纖維膜10折疊，然后，向上插入并穿過另一個貫 通孔28b。之后，將支持部件25設置在接近彎曲部分10c的位置處， 并且將中空纖維膜IO的在其兩端的開口 10d、10e并排設置在中空纖 維膜1.0上端。
如上所述，通過將多個中空纖維膜10的上端固定到固定部件11 和集水池13上，并通過支持部件25支持中空纖維膜IO的下端，形 成了如圖3 (C)所示的中空纖維膜組件1。
支持部件25的每個貫通孔28的直徑均設定為大于中空纖維膜 IO的外徑，從而使中空纖維膜10自由地插入并穿過貫通孔28。用于 氣體流通的空隙Cl形成在中空纖維膜10的外周和貫通孔28的內周表面之間。在第一實施方案中，貫通孔28的直徑設定為3.8mm。中 空纖維膜IO外徑設定為2.3mm。因此，盡管中空纖維膜10的外周表 面與貫通孔28的內周表面的一部分相接觸，但是在大部分中空纖維 膜10的外周表面與貫通孔28的內周表面之間存在空隙Cl。
中空纖維膜10的下端彎曲部分10c和支持部件25的下表面沒 有互相接觸，它們之間形成空隙C2。
支持部件25由樹脂、鋼板等制成。支持部件25的材料的類型 并不局限于特定的類型。在第一實施方案中，支持部件25由耐化學 品性優異的PVC樹脂制成。
中空纖維膜10由多孔材料(其由PTFE (聚四氟乙烯)構成) 制成。因為由PTFE構成的多孔材料具有撓性和高強度，所以當插入 并穿過支持部件25的貫通孔28以及雙重折疊時，中空纖維膜10不 會損傷。
具體而言，在第一實施方案中使用的中空纖維膜10的內徑為0.3 到12mm，外徑為0.8至U 14mm，膜厚為0.2至lj l.Omm，有效長度為 200到3000mm，超細孔徑為10nm到1000nm，孔隙率為50到80%, 拉伸強度不小于30N,膜間壓力差為0.1到1.0 MPa的耐壓性。
為了使中空纖維膜IO穿過貫通孔28(其直徑為3.8mm，并且穿 過支持部件25而形成)，在第一實施方案中使用的中空纖維膜10 由拉伸的PTFE制成，其內徑為l.lmm，外徑為2.3mm，有效長度為 1530mm。超細孔徑為450nm，孔隙率為75%。
如圖4所示，貫通孔28并不按照規則的間隔穿過支持部件25 而形成，相反地，中空纖維膜10的兩側部分10a和10b分別插入并 穿過的一對貫通孔28a和28b以相對較短的間隔隔開，而貫通孔對 28與相鄰的貫通孔對之間以相對較長的間隔隔開。中空纖維膜無法 插入的假孔50穿過支持部件25而形成，以使氣體和待處理液2通過 它們而透過。
為了防止中空纖維膜10由于中空纖維膜10和支持部件25之間 的接觸而受到損傷，可以在中空纖維膜10能夠與支持部件25接觸的 位置處將一個熱收縮性聚乙烯管安裝在中空纖維膜10上。
23如上所述，每個所述中空纖維膜組件1A、 1B和1C的每個所述
中空纖維膜10的上端均固定在固定部件11上。集水池13液密性固 定在固定部件11的上部。在中空纖維膜IO朝向集水池13并且每個 所述中空纖維膜10的上端開口都保持為開放的條件下，中空纖維膜 10中的被處理液通過集水池13來收集。
每個所述中空纖維膜組件1A、 1B和1C的集水池13均與集水 管14可拆卸式連接，使得被處理液通過吸管15吸取。在第一實施方 案中，因為中空纖維膜10為U形，所述被處理液被向上吸取。
集水池13是通過使具有高機械強度和耐久性的材料成型而形成 的。例如，使用聚碳酸酯、聚砜、聚烯烴、聚氯乙烯、丙烯酸類樹脂、 ABS樹脂、改性PPE樹脂，以及氟樹脂(PTFE、 PFA、 FEP和PVDF)。
如圖1和5所示，在設置于中空纖維膜10的下端彎曲部分10c 附近的支持部件25的下方，與支持部件25相距100到500mm的間 隔處水平設置一個清潔管20作為加壓氣體噴射設備。
如圖1所示，清潔管20較長，并橫貫3個以一定間隔并排設置 的中空纖維膜組件1A、 1B和1C。
在清潔管20上對應于每個所述中空纖維膜組件1 (1A、 1B和 1C)的中心的位置處均形成有一個噴氣孔21。噴氣孔21形成于清潔 管20的下側以防止噴氣孔21被從中空纖維膜10的表面上分離并脫 落的懸濁成分堵塞。優選將噴氣孔21的內徑設定為4mm到8mm。 在第一實施方案中，噴氣孔21的內徑設定為5mm。聚氯乙烯被成型 為清潔管20。清潔管20的內徑和外徑分別設定為13mm和18mm。
如圖1所示，清潔管20的一端可以形成為封閉端20a。或者， 清潔管20可以被構造為使得空氣能夠由其兩側導入并排設置的中空 纖維膜組件中。當將清潔管20的一端形成為封閉端時，清潔管20 的另一端通過填料(圖中未示出)與空氣導入座24可拆卸式連接， 以保持清潔管20的另一端的氣密性。空氣導入座24通過空氣導入管 26與鼓風機27連接，以將壓力為20到50kPa的加壓空氣導入空氣 導入座24中。
如圖5所示，在每個中空纖維膜組件1中，邊緣部分29沿著支持部件25的外周向下凸出。清潔管20的噴氣孔21設置在邊緣部分 29的中心的下方。形成邊緣部分29以在邊緣部分29內收集從清潔 管20噴出的氣體并防止氣體由此逸出。
如圖6所示，優選在邊緣部分29內形成有散氣板30，通過散氣 板30形成有一個或多個用于均勻地分散空氣的散氣孔30a。
下面描述第一實施方案的過濾裝置10的操作。
通過驅動抽氣泵15,導入并充滿浸漬槽3的待處理液2透過每 個所述中空纖維膜組件(1A、 1B和1C)的中空纖維膜10，從而進 行固液分離。之后，通過集水管14收集已被處理液。
為了可靠地繼續進行過濾處理，通過剝離除去沉積在中空纖維 膜IO表面上或膜之間的懸濁成分。此時，操作鼓風機27以將加壓空 氣從空氣導入管26和空氣導入座24導入到清潔管20中。將加壓空 氣從清潔管20的噴氣孔21噴出。噴射出的加壓空氣在設置于每個中 空纖維膜組件1下方的區域中通過邊緣部分29收集，并通過支持部 件25的貫通孔28的內周表面和中空纖維膜10的外周表面之間空隙 Cl噴射到支持部件25的上面，并且噴射出的加壓空氣沿著中空纖維 膜10的軸線方向通過相鄰中空纖維膜IO之間的空隙上升，同時，噴 射出的加壓空氣與中空纖維膜10的表面接觸。因而，通過剝離強效 地除去了附著在中空纖維膜IO表面上的懸濁成分。
可以通過噴射加壓空氣而連續地或定期地進行剝離來除去懸濁 成分。
如圖6所示，當散氣板30被設置為使得散氣板30將邊緣部分 29分開的方式時，流入邊緣部分29中的氣體在散氣板30下方形成 空氣存儲區31，之后，氣體通過散氣孔30a均勻地分散，并擴散到 支持部件25下方的全部區域，因此從支持部件25的貫通孔28的內 周表面和中空纖維膜10的外周表面之間空隙Cl吹出。因此，可以 將懸濁成分均勻地、有效地剝離除去。
如上所述，根據本發明的第一實施方案，每個中空纖維膜10均 為雙重折疊的，插入并穿過支持部件25的貫通孔28以在下端折疊部 分10c處支持中空纖維膜10，同時，空隙Cl穿過支持部件25而形成。因此，可以可靠地通過空隙Cl將氣泡施加到每個中空纖維膜10 的外周表面上并振動中空纖維膜10。因而，可以在將中空纖維膜IO 的下側保持在一定位置處的同時將懸濁成分剝離除去。因此，能夠通 過簡單的結構可靠地清潔中空纖維膜10。
在第一實施方案中，因為一個中空纖維膜io插入并穿過支持部
件25的一個貫通孔28，所以可以確保空隙Cl在中空纖維膜10周圍 具有較大的空間，并在相鄰的中空纖維膜IO之間形成間隔。因此， 能夠將空氣有效地施加到中空纖維膜10的表面上。
在第一實施方案中， 一個中空纖維膜10插入并穿過支持部件25 的一個貫通孔28。不同地是，貫通孔28可以是長圓形的，兩個或三 個中空纖維膜10可以插入并穿過一個貫通孔28。在這種情況下，如 圖7所示，優選通過在長圓形的貫通孔28'的外緣上形成肋28-1 (所 述肋28-1彼此相對)，并且將中空纖維膜IO設置在一定間隔的位置 處來支持中空纖維膜10
圖8 (A) 、 8 (B)示出了在本發明的第二實施方案的過濾裝置 中使用的中空纖維膜組件1-2。
如圖8 (A)所示，多個長圓形貫通孔28對通過穿過第二實施 方案的支持部件25"而形成，并且多個貫通孔對28彼此平行。如圖 8 (B)所示，在多個設置成葦簾狀直線的中空纖維膜IO統一插入并 穿過一個貫通孔28a"后，將其彎曲。然后，通過將它們雙重折疊， 中空纖維膜10統一插入并穿過另一個貫通孔28b"。 一個中空纖維膜 組件具有多對中空纖維膜。
第二實施方案的結構提高了將中空纖維膜10設置在支持部件 25"上的可操作性。
圖9 (A) 、 9 (B)顯示的是第二實施方案的第一變形形式。如 圖9 (A)所示，保護板35與每個所述中空纖維膜10的接觸支持部 件25"的部分連接，以防止中空纖維膜IO受到損傷。保護板35由諸 如PTFE之類的多孔材料制成，以防止保護板35妨礙過濾處理。
如圖9 (B)所示，保護板35安裝在設置成葦簾狀直線的中空 纖維膜10上，并且中空纖維膜IO夾置保護板35之間，以防止每個
26所述中空纖維膜10的彎曲部分的兩側與每個貫通孔28a"、 28b"的內 周表面直接接觸。
圖10 (A) 、 10 (B)顯示的是第二實施方案的第二變形形式。 在第二變形形式中， 一對保護板35在從中空纖維膜10的兩側 部分穿過相鄰的長圓形孔28"至中空纖維膜10的下端彎曲部分的范 圍內，與每個設置成葦簾狀直線的中空纖維膜10的兩側表面連接。 在該結構中，通過一對連續的保護板35，可以保護中空纖維膜10的 穿過相鄰的長圓形孔28"(例如，28a"和28b")的部分。
如圖10 (B)所示，可以通過穿過保護板35，在每個所述中空 纖維膜10的下端彎曲部分附近形成孔36，以使噴射的氣體會通過保 護板35。
第二實施方案具有與第一實施方案相同的結構和操作。因此， 第二實施方案與第一實施方案相同的部分以與第一實施方案相同的
編號表示，并在此省略其說明。
圖ll示出了在第三實施方案的過濾裝置中使用的中空纖維膜組 件1-3。
在第三實施方案的中空纖維膜組件1-3中，多個中空纖維膜10 固定于設置在中空纖維膜10上的固定部件11上，所述中空纖維膜 10設置成蘋簾狀直線并通過將其雙重折疊而成U形。用于支持雙重 折疊的中空纖維膜10的圓棒51插入并穿過每個雙重折疊的中空纖維 膜10的U形下端，以通過棒51支持中空纖維膜10。用于折疊用途 的棒51起到支持部件的作用。
在第三實施方案中， 一個中空纖維膜組件具有彼此平行設置多 個單元(在圖11中，其具有4個單元)。
每個單元的棒51的兩端均固定在支持框52上，以防止中空纖 維膜10從棒51上滑落。優選的是，在將棒51插入并穿過每個中空 纖維膜10的U形下端之后，通過將棒51的兩端固定在長方形的支 持框52上來將棒51安裝在其上。
上述結構在每個所述中空纖維膜10的外周設置有空隙。因此， 可以使從設置在過濾裝置下端的清潔管(圖中未示出)中噴出的氣體沿著每個所述中空纖維膜10的外周表面流動。
圖12 (A)和12 (B)顯示的是第三實施方案的變形形式。類 似于圖IO所示的第二實施方案的第二變形形式，為保護中空纖維膜 10，在中空纖維膜10與棒51接觸的部分安裝有保護板35。如圖12 (B)所示，孔36通過穿過保護板35，在每個所述中空纖維膜10的 下端彎曲部分附近形成，從而使噴射出的氣體通過保護板35。
第三實施方案具有與第一實施方案相同的結構和操作。因此， 第三實施方案與第一實施方案相同的部分以與第一實施方案相同的 編號表示，并在此省略其說明。
圖13 (A)到13 (C)示出了第四實施方案。
在第四實施方案中，沒有采用第三實施方案的棒51，為了增加 棒的截面面積以使棒具有高強度，采用了截面為長方形的棒70以用 于折疊用途。棒70的豎直尺寸比與豎直方向正交的橫向尺寸大。棒 70的下表面70a與雙重折疊的中空纖維膜IO的下端彎曲部分10c的 內周表面接觸。因而，中空纖維膜IO保持雙重折疊狀態，并且棒70 的左側表面70b和右側表面70c分別與中空纖維膜10的側面部分 10a、 10b相對。因此，在中空纖維膜10的下端彎曲部分10c和棒70 的上表面70d之間的豎直區域中，在中空纖維膜10的兩側部分10a 和10b之間確保具有在棒70的側表面70b和70c之間的橫向尺寸的 空隙。
如圖13 (A)所示，多個棒70以一定間隔彼此平行設置。如圖 13 (B)所示，將雙重折疊的中空纖維膜10沿著棒70的軸線方向并 排設置。四個沿著棒70的軸線方向并排設置的中空纖維膜IO形成一 個組B。在每個組B中，相鄰的中空纖維膜10之間的間隔Sl設置 得較短，而相鄰的組B之間的間隔S2設置得較長。間隔S2設定為 間隔Sl的2倍。在相鄰的并排設置的中空纖維膜10之間的較長間 隔S2用作從下方噴出的氣體的大的通道。在第四實施方案中，間隔 Sl和間隔S2設定分別為Omm和4mm。
中空纖維膜IO能夠易于彎曲，并且如圖14所示，污泥和懸濁 成分逐漸沉積在棒70的上表面70d上，并在其上堆積。結果，中空纖維膜10的兩側部分10a、 10b在棒70以上的區域中向外擴展，并 與相鄰的中空纖維膜IO接觸，因此阻礙水和氣體的流動。
圖15示出了第四實施方案的第一變形形式。
在第一變形形式中，防止擴展的U形框73被構造為使得防止擴 展的框73從中空纖維膜10的彎曲部分10c至棒70以上的位置處包 圍每個中空纖維膜10的兩側部分10a、 10b。優選使防止擴展的框73 為多孔板。
圖16 (A) 、 16 (B)和16 (C)示出了第四實施方案的第二變 形形式。
在第二變形形式中，用于水和氣體的通道70f豎直穿過棒70而 形成，從而防止污泥和懸濁成分沉積在棒70的上表面70d上。
如圖16 (B)所示，通道70f由設置在棒70的橫向中心部分的 窄縫形成，并且通道70f在棒70的軸線方向上是連續的。如圖16(C) 所示，通道70f可以形成為沿棒70的軸線方向以一定間隔隔開的多 個圓孔。
通過在棒70上設置用于水和氣體的通道70f，從通道70f下方 流入通道70f的氣體和水能夠抑制和防止污泥和懸濁成分沉積在棒 70的上表面上。
圖17 (A)和17 (B)顯示的是第四實施方案的第三變形形式。 在第三變形形式中，彼此平行設置的棒70的豎直高度交替改變 以將棒70鋸齒形設置。如圖17(B)所示，通過改變相鄰棒70的高 度使相鄰兩棒的高度互不相同，盡管污泥和懸濁成分沉積在棒70的 上表面上、并且每個中空纖維膜10的兩側部分10a、 10b因而擴展， 也可以防止相鄰的中空纖維膜10互相接觸。
圖18 (A) 、 18 (B)和18 (C)示出了第五實施方案。 第五實施方案的中空纖維膜組件1-4的中空纖維膜10的支持部 件由在與中空纖維膜10的軸線方向平行的方向上設置的連接板40 和筒狀部分41構成，其中筒狀部分41兩端開口并從連接板40的一 個表面上凸出，筒狀部分41以一定間隔隔開并彼此平行。連接板40 筒狀部分41由剛性體制得。將雙重折疊成U形的一個中空纖維膜10的兩側部分10a、 10b分別穿過相鄰的筒狀部分41a、 41b。類似于第一實施方案，下端彎曲部分10c跨越筒狀部分41a、 41b之間的筒狀部分41，并且下端彎曲部分10c設置在筒狀部分41a、 41b下方。
每個筒狀部分41的內徑設定為大于中空纖維膜10的外徑，以在筒狀部分41的內周表面和中空纖維膜的外周表面之間形成空隙。類似于第一實施方案，在下端彎曲部分10c的下方設置有清潔管(圖中未示出)。
一個中空纖維膜組件1-4設置有多個連接板40。
第五實施方案具有與第一實施方案相同的結構和操作。因此，第五實施方案與第一實施方案相同的部分以與第一實施方案相同的編號表示，并在此省略其說明。
圖19 (A) 、 19 (B)禾卩19 (C)示出了第六實施方案。
在第六實施方案中，如圖19 (A)所示，與第一實施方案到第五實施方案不同的是，中空纖維膜IO沒有被雙重折疊，但是每個中空纖維膜10的開口的下端外緣被連接在一起以封閉其下端。多個中空纖維膜10 (其均為豎直線性地平行設置)固定于固定板47上，并且帶狀部件48設置在每個中空纖維膜10的下端10f的上方10到50mm的位置處。中空纖維膜10可以通過薄板等固定于固定板47上。
因為固定板47的固定部分的面積相對于整個中空纖維膜10的面積較小，所以中空纖維膜IO可以通過與所述帶狀部件緊密接觸固定板47的固定部分而由固定板47支持。但是如圖19 (B)所示，通過采用熱熔融等方法將固定板47和帶狀部件48在相鄰的中空纖維膜IO之間的位置處互相連接，能夠將中空纖維膜10固定在某一位置，同時在每個中空纖維膜IO周圍形成有空間。
如圖19 (C)所示， 一個中空纖維膜組件1-5設置有多個薄板狀的中空纖維膜IO，該中空纖維膜10固定于固定板47上，并以預定的間隔隔開。
第六實施方案具有與第一實施方案相同的結構和操作。因此，第六實施方案與第一實施方案相同的部分以與第一實施方案相同的
30編號表示，并在此省略其說明。
圖20示出了第七實施方案(本發明的加壓型過濾裝置)。起到過濾裝置的過濾槽作用的浸漬槽3由不銹鋼制的外殼構成。所述外殼由底壁3a、外壁3b和蓋子3c構成。在外壁3b的上端附近設置有分區板3d，分區板3d通過將固定部件11裝配到其中而支持中空纖維膜組件1 (1A、 1B和1C)的固定部件11。儲存待處理液的過濾室3e設置在分區板3d的下方。用于收集被處理液的集水室3f設置在分區板3d的上方。分區板3d也是不銹鋼制的。在外壁3b上，緊鄰分區板3d的下方設置排氣機構3g。排水機構3h設置在底壁3a上。
用于待處理液2的供給口 3i設置在外殼的底壁3a的中心處。供給口 3i通過管54與儲存待處理液2的槽53連接。安裝在管54上的泵55在加壓下將待處理液2加入到浸漬槽3中。更具體地說，在第七實施方案的過濾裝置中，通過將加壓的待處理液2加入到浸漬槽3中，待處理液2通過中空纖維膜10由其外周表面進入其內周表面，使得待處理液2在外部的壓力下進行過濾。
鼓風機27將加壓空氣送入起到加壓空氣供給管作用的清潔管20中。存儲在過濾室3e內的供給空氣能夠從排氣構件3g排出到浸漬槽3外。由清潔產生的懸濁物質能夠從排水構件3h排出到浸漬槽3外。
從集水池13供給到集水室3f中的過濾水被供給到集水管14中，所述集水池13與設置在每個中空纖維膜IO上端的開口連接。
第七實施方案的過濾裝置與圖1所示的第一實施方案的不同點在于，前者是加壓型而后者是抽濾型。除此之外，第七實施方案具有與第一實施方案相同的結構和操作。因此，第七實施方案與第一實施方案相同的部分以與第一實施方案相同的編號表示，并在此省略其說明。
本發明的實施例和比較例如下所示。
圖21示出了實施例1的過濾裝置。圖22示出了實施例2的過濾裝置。(實施例1)
作為中空纖維膜10，使用這樣的由PTFE制得的拉伸的中空纖維膜其內徑為lmm、外徑為2mm、孔隙率為75%、孔徑為0.45pm，并且有效長度為1500mm。 一個中空纖維膜組件1具有945個中空纖維膜。如圖21 (B)所示，作為支持部件25，使用這樣的由PVC樹脂制得的板其大小為150mmX150mm (長X寬)，穿過該支持部件25形成了 945個外徑為3mm、厚度為5mm的貫通孔。
將一個雙重折疊的中空纖維膜的兩端插入并穿過一對相鄰的貫通孔，中空纖維膜在其中心位置處形成U形。
在U形的中空纖維膜的兩端均插入到由A B S樹脂制得的、其中
形成有凹槽的集水池13中之后，將其兩端捆扎并設置成方形，使用
用于固定用途的樹脂(聚氨酯樹脂)在將其兩端均保持開口的條件下將其兩端固定，從而形成固定部件ll。
高度為200mm的邊緣部分(板)29沿支持部件外周從其下部位置處豎直凸出。通過使邊緣部分29的四角緊密接觸而將其設置成方形。如圖21 (C)所示，在包圍邊緣部分(板)29的空間內，將板(散氣板30)在支持部件25下方間隔50mm的位置處與支持部件25固定，所述板具有穿過其而形成的四個直徑均為6mm的孔。使用4個支持棒(圖中未示出)將長方形固定部件11的位置和支持部件25的位置固定，從而形成中空纖維膜組件1。
如圖21 (A)和23所示，將中空纖維膜組件1豎直設置在浸漬槽100中。在距離中空纖維膜組件1的下端300mm的位置處，設置有外徑為30mm的空氣供給管(散氣管)20。通過使用鼓風機27，將空氣以4NmV小時的速度從穿過管而形成的、直徑為6mm的孔中排出。在將空氣保持在由散氣板30和中空纖維膜的組件1的邊緣部分29所包圍的空間中后，由散氣板30的孔將空氣供給于支持部件25和中空纖維膜10。
通過驅動具有壓力計的抽氣泵，以固定的流速驅動抽濾30天。作為待處理液2，使用待采用膜分離活性污泥法處理的、含有細菌的廢水(10000mg/L)。(實施例2)
如22 (A) 、 22 (B)和22 (C)所示，采用與實施例1類似的中空纖維膜IO。不同之處在于，沒有使用實施例1的支持部件25，而是使用由ABS樹脂制得的、用于折疊用途的、截面為長方形的棒70。通過使用棒70，中空纖維膜10被彎曲成U形。在U形的中空纖維膜的兩端插入由ABS樹脂制造的、其中形成有凹槽的集水池13中之后，將其兩端捆扎并設置成方形，使用用于固定用途的樹脂(聚氨酯樹脂)在將其兩端均保持開口的條件下將其兩端固定，從而形成固定部件11。從而形成了所述組件。類似于實施例1，將中空纖維膜的數量設置為945。通過將其他條件設置為與實施例1中的條件類似而進行抽濾。
(比較例1)
圖24 (A) 、 (B) 、 (C)示出了比較例。將類似于實施例1的中空纖維膜用于集水池13，該集水池13與實施例1中的由ABS樹脂制得的集水池13相同。將中空纖維膜10以與實施例1相同的填充率的條件下密集地插入集水池13中，同時中空纖維膜10的上端開口。如圖24(B)所示，將中空纖維膜10的下端密封。使用用于固定用途的樹脂(聚氨酯樹脂)將中空纖維膜的上端和下端固定，從而形成中空纖維膜組件作為固定部件11和下端固定部件60。類似于實施例l，將中空纖維膜的數量設置為945。通過將空氣供給管插入到相鄰的膜束之間的空隙以進行發泡和抽濾。其他條件與實施例1中的條件類似。
(過濾條件)
設置過濾流速6m"天
水溫20到28。C (在圖中，校正值為25卩)
回洗頻率l次/10分鐘，壓力200kPa，時間30秒
圖25示出了實施例1、實施例2和比較例1的結果，由此顯示了過濾天數和膜過濾壓力之間的關系。在實施例1和2中，膜過濾壓力在過濾初期略有提高，但是過濾IO天以后幾乎恒定，之后，保持優異的過濾性能直到過濾30天。另一方面，在比較例1中，隨著過濾天數的增加，膜過濾壓力的值持續提高，并且過濾性能既不能恢復也不能保持。30天后，停止過濾。
工業應用性
在本發明的過濾裝置中，通過將由噴氣裝置供給的空氣施加到中空纖維膜的表面上，可以有效地通過剝離除去沉積在中空纖維膜的表面上或中空纖維膜之間的空隙中的懸濁成分。因此，該過濾裝置不僅能夠適用于水凈化領域中，而且能夠適用于采用膜分離活性污泥法處理污水的領域中。該過濾裝置還適用于處理工業廢水、畜牧場廢水等領域中。
權利要求
1. 一種浸入型抽濾裝置或外壓型過濾裝置，其是通過將多個中空纖維膜浸入到含有懸濁成分的待處理液中，使得被處理液透過所述中空纖維膜而進行固液分離的，其包括雙重折疊的所述中空纖維膜；被處理液收集裝置，其與每個所述中空纖維膜的開口端連通，所述開口端設置在每個所述中空纖維膜的彎曲側的相對側；支持部件，其用于支持每個所述中空纖維膜的彎曲部分，其中在每個所述中空纖維膜的所述彎曲部分與所述支持部件之間形成有空隙；以及，噴氣裝置，其用于將清潔氣體從每個所述中空纖維膜的所述彎曲側噴射至每個所述中空纖維膜的所述開口端，其中，用于使由所述噴氣裝置噴出的所述氣體流動的空隙形成在由所述支持部件支持的所述中空纖維膜與所述支持部件之間、或/和形成在所述中空纖維膜之間的至少一部分空隙中。
2. 根據權利要求1所述的過濾裝置，其中，所述中空纖維膜是 通過以下方式設置的將所述中空纖維膜的軸線方向設定為豎直方 向，并將每個所述中空纖維膜的所述開口端設置在所述中空纖維膜的 上方，每個所述中空纖維膜的由所述支持部件支持的另一端設置在所述中空纖維膜的下側；并且，所述噴氣裝置設置在所述支持部件的下 方。
3. 根據權利要求1或2所述的過濾裝置，其中，所述支持部件 由設置在與所述中空纖維膜的所述軸線方向垂直的方向上的板構成； 所述板具有多個緊鄰形成的、用于一個或多個所述中空纖維膜的貫通 孔對，相鄰的所述貫通孔對以預定的間隔隔開； 一個或多個所述中空 纖維膜的所述彎曲部分的兩側插入并穿過所述貫通孔對，其中在每個 所述中空纖維膜的兩側之間均設置有空隙。
4. 根據權利要求1或2所述的過濾裝置，其中，多個所述雙重 折疊的中空纖維膜并排設置成葦簾狀；由圓棒或平板狀棒構成的所述 支持部件插在每個所述中空纖維膜的彼此相對的兩側部分之間以支 持所述彎曲部分，所述彎曲部分設置在所述兩側部分之間。
5. 根據權利要求4所述的過濾裝置，其中，沿所述棒的軸線方 向并排設置的所述中空纖維膜緊密地排列或以預定的間隔隔開；多個 所述中空纖維膜形成的組與相鄰的多個所述中空纖維膜形成的組以 2.0mm至lj 10.0mm的間隔隔開。
6. 根據權利要求4所述的過濾裝置，其包括U形的防擴展框， 所述U形的防擴展框設置在每個所述中空纖維膜的外側，以便在從 每個所述中空纖維膜的所述彎曲部分到所述中空纖維膜的位于所述 棒上方的位置的范圍內將每個所述中空纖維膜的兩側部分包圍。
7. 根據權利要求4所述的過濾裝置，其中，多個所述棒平行設 置在與所述棒的軸線方向垂直的方向上；并且所述棒在沿豎直軸線方 向上的位置互不相同。
8. 根據權利要求4所述的過濾裝置，其中，所述棒設置有豎直 貫穿該棒的氣體通道。
9. 根據權利要求1或2所述的過濾裝置，其中，所述支持部件 包括與所述中空纖維膜的軸線方向平行設置的連接板以及多個兩端 開口的筒狀部分，所述筒狀部分從所述連接板的一個表面上凸出，使 得對于每個所述中空纖維膜都設置一對緊密間隔的所述筒狀部分，其中相鄰的該對筒狀部分以預定的間隔隔開；每個所述中空纖維膜的所 述彎曲部分的兩側分別插入并穿過一對所述筒狀部分的貫通孔，其中 在每個所述中空纖維膜的所述彎曲部分的兩側部分之間設置有空隙；并且，所述彎曲部分跨越在一對所述筒狀部分之間以支持所述彎曲部 分。
10. —種浸入型抽濾裝置或外壓型過濾裝置，其是通過將多個中 空纖維膜浸入到含有懸濁成分的待處理液中，使得被處理液透過所述 中空纖維膜而進行固液分離的，其包括-所述中空纖維膜，每個所述中空纖維膜的一端是開口的并且另 一端是封閉的；被處理液收集裝置，其與每個所述中空纖維膜的一端的開口連通；支持部件，其用于支持設置在每個所述中空纖維膜的所述另一 端的每個所述中空纖維膜的封閉部分，其中在每個所述中空纖維膜的所述封閉部分與所述支持部件之間形成有空隙；以及噴氣裝置，其設置在所述支持部件的下方以用于將氣體從每個所述中空纖維膜的所述另一端側噴射至每個所述中空纖維膜的所述一頓頂U,其中，所述氣體是在并排設置的相鄰中空纖維膜之間沿著所述 中空纖維膜的軸線方向經過所述空隙而噴射的。
11. 根據權利要求IO所述的過濾裝置，其中，所述支持部件由 與所述中空纖維膜的所述軸線方向平行設置的固定板構成；并且，每 個所述中空纖維膜的外周表面的一部分固定在所述固定板的一個表 面上。
12. 根據權利要求1至11中任意一項所述的過濾裝置，其中， 一根加壓氣體供給管設置在所述支持部件的下方作為用于噴射清潔 用的氣體的噴氣裝置；并且，在所述加壓氣體供給管中形成有一個或 多個噴氣孔。
13. 根據權利要求1至12中任意一項所述的過濾裝置，其包括具有多個并排設置的中空纖維膜的中空纖維膜組件，其中，所述中空纖維膜組件中多個所述中空纖維膜中的每一個 所述中空纖維膜的一個開口端通過粘附而固定在固定部件上；由集水 箱構成的所述被處理液收集裝置安裝在所述固定部件上；所述集水箱 與集水管相連；經過過濾處理的液體被抽入到所述集水管中；并且所述中空纖維膜組件中多個所述中空纖維膜中的每一個所述中 空纖維膜的另一側由所述支持部件支持。
14. 根據權利要求13所述的過濾裝置，其中，邊緣部分沿著所 述支持部件的外周向所述噴氣裝置凸出，從而防止所述噴射出的氣體 從被所述邊緣部分包圍的區域中逸出。
15. 根據權利要求14所述的過濾裝置，還包括分配空氣用的板， 所述分配空氣用的板具有一個或多個穿過該板而形成的散氣孔，所述 分配空氣用的板將所述邊緣部分的內部分隔開。
16. 根據權利要求1至15中任意一項所述的過濾裝置，其中， 所述中空纖維膜由含有多孔材料的氟樹脂構成，該多孔材料由PTFE 制得。
全文摘要
本發明涉及一種過濾裝置，其通過將多個中空纖維膜浸入到含有懸濁成分的待處理液中，使得被處理液透過中空纖維膜而進行固液分離。該過濾裝置包括雙重折疊的中空纖維膜；被處理液收集裝置，其與每個所述中空纖維膜的開口端連通；支持部件，其用于支持在每個所述中空纖維膜的另一端的彎曲部分，其中在每個所述中空纖維膜的所述彎曲部分與所述支持部件之間形成有空隙；以及，噴氣裝置，其用于將清潔氣體從每個所述中空纖維膜的另一端噴射至每個所述中空纖維膜的開口端。用于使由所述噴氣裝置噴出的所述氣體流動的空隙形成在由所述支持部件支持的所述中空纖維膜與所述支持部件之間、或/和形成在所述中空纖維膜之間的至少一部分空隙中。
文檔編號B01D65/02GK101479024SQ20078002395
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月25日 優先權日2006年6月26日
發明者森田徹, 河邊真介 申請人:住友電工超效能高分子股份有限公司