过滤设备及使用该过滤设备的浸渍式过滤方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种过滤设备及使用该过滤设备的浸渍式过滤方法。
【背景技术】
[0002]作为用于污水处理以及在药物等制造过程中使用的固液分离处理设备，使用包含多个中空纤维膜捆扎在一起的过滤组件的过滤设备。过滤组件的类型包括以下三种类型:外部压力式过滤组件，通过对中空纤维膜的外周侧施加高压来使被处理液体渗透到中空纤维膜的内周侧；浸渍式过滤组件，借助于内周侧处的渗透压或负压的力使被处理液体渗透到内周侧；以及内部压力式过滤组件，通过对中空纤维膜的内周侧施加高压来使被处理液体渗透到中空纤维膜的外周侧。
[0003]在前述过滤组件中，外部压力式过滤组件和浸渍式过滤组件具有如下缺点:在反复使用的情况下，各个中空纤维膜的表面被污染，例如，因被处理液体所含物质的粘附而被污染。因此，如果不采取措施，则过滤能力下降。
[0004]为了解决这个问题，通常使用如下清洁方法(空气擦洗):从过滤组件下方供给气泡，以擦洗各个中空纤维膜的表面，并且使各个中空纤维膜振动，以除去粘附物质(参见已公开的日本专利申请Tokukai 2010-42329)。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:已公开的日本专利申请Tokukai 2010-42329。
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]在上述常规过滤设备中，连续供应具有小体积的清洁气泡。通常，气泡具有约几个毫米的直径。然而，当如上所述气泡的体积较小时，水槽中的环形流趋于使气泡漂移。漂移容易使气泡与中空纤维膜的接触发生变化。结果，可能没有清洁中空纤维膜的表面的一些部分。此外，因为小体积的气泡在擦洗中空纤维膜的表面的同时对中空纤维膜施加较小的压力，所以借助于常规过滤设备中的气体的清洁可能导致不能充分除去粘附物质。如上所述，存在对用于清洁中空纤维膜的表面的技术进行进一步改进的空间。
[0010]根据上述情况而作出本发明。本发明的目的在于提供具有清洁中空纤维膜的表面的优异能力且可以保持高过滤能力的过滤设备以及使用前述过滤设备的过滤方法这两者。
[0011]解决技术问题的方案
[0012]用于解决上述问题的一个发明是浸渍式过滤设备，并且该浸渍式过滤设备设置有:
[0013]过滤组件，其具有多个中空纤维膜，该多个中空纤维膜被保持为处于如下状态:多个中空纤维膜通过被单向牵拉而进行布置；以及
[0014]气体供应装置，其从过滤组件下方供应气泡。
[0015]在过滤设备中，由上述气体供应装置供应的每个气泡在与过滤组件碰撞之后被分割成多个气泡。
[0016]用于解决上述问题的另一个发明是使用上述过滤设备的浸渍式过滤方法。
[0017]本发明的有益效果
[0018]本发明的过滤设备和浸渍式过滤方法具有清洁中空纤维膜的表面的优异能力并可以保持高过滤能力。换言之，本发明的过滤设备和浸渍式过滤方法可以通过施加高压来均匀地清洁中空纤维膜的表面。
【附图说明】
[0019]图1是示出了本发明实施例中的过滤设备的示意图。
[0020]图2a是示出了在图1所示的过滤设备的过滤组件中所包括的下保持部件的示意性平面图。
[0021]图2b是图2a所示的下保持部件的A-A截面图。
[0022]图3a是在从上方观察时实施例中的与图1所示的过滤设备不同的过滤设备的示意性平面图。
[0023]图3b是图3a所示的过滤设备的B-B截面图。
[0024]图4是示出了具有与图2b所示的下保持部件的形状不同的形状的下保持部件的示意性截面图。
[0025]图5是示出了具有与图2a所示的下保持部件的形状不同的形状的下保持部件的示意性平面图。
[0026]图6是示出了实例I中的操作结果的曲线图。
[0027]图7是示出了实例2中的操作结果的曲线图。
[0028]图8是示出了比较例I中的操作结果的曲线图。
【具体实施方式】
[0029][本发明的各个实施例的说明]
[0030]本发明是浸渍式过滤设备，并且该浸渍式过滤设备设置有:过滤组件:其具有多个中空纤维膜，该多个中空纤维膜被保持为处于如下状态:多个中空纤维膜通过被单向牵拉而进行布置；以及气体供应装置，其从过滤组件下方供应气泡。在该过滤设备中，由上述气体供应装置供应的每个气泡在与过滤组件碰撞之后被分割成多个气泡。
[0031 ] 在前述过滤设备中，由气体供应装置供应的每个所述气泡被中空纤维膜或中空纤维膜的保持部件分割成多个气泡。分开的气泡在保持与中空纤维膜的表面接触的同时上升。分开的气泡具有接近中空纤维膜的间隔的平均直径，使得分开的气泡容易地在中空纤维膜之间均匀地展开。结果，分开的气泡可以清洁中空纤维膜的表面，而不会有遗漏。此外，前述分开的气泡具有比常规的微小气泡的速度大的上升速度，使得分开的气泡可以以高擦洗压力有效地清洁中空纤维膜的表面。
[0032]本发明已经发现:如上所述，被中空纤维膜或它们的保持部件分割开的气泡可以有助于摇动中空纤维膜，并且中空纤维膜的摇动可以显著地抑制过滤组件中的压力损失的增加。更具体地说，在使用多个中空纤维膜的常规过滤组件中，中空纤维膜借助于水流而彼此接触，并且杂质沉积在进行接触的中空纤维膜之间的空间，使得中空纤维膜的表面积减小且过滤组件中的压力损失趋于增大。相比之下，在本发明的过滤设备中，分开的气泡能够有效地摇动过滤组件的中空纤维膜。该摇动不仅可以使中空纤维膜彼此分开，而且还可以除去沉积在中空纤维膜的表面上的杂质。结果，前述过滤设备可以保持比常规过滤设备的等级尚的等级的过滤能力。
[0033]期望的是，由上述气体供应装置供应的气泡的平均水平直径比上述过滤组件中的多个中空纤维膜中的保持部分的最大间隔大。如上所述，当使由上述气体供应装置供应的气泡的平均水平直径比上述过滤组件中的多个中空纤维膜中的保持部分的最大间隔大时，具有接近中空纤维膜的间隔的平均直径的气泡可以以更高的可靠性在中空纤维膜之间的空间中均匀地展开。在上述描述中，术语“气泡的平均水平直径”指的是由气体供应装置直接输送的气泡在与中空纤维膜或中空纤维膜的保持部件碰撞之前的沿水平方向的最小宽度的平均值。此外，术语“中空纤维膜中的保持部分的最大间隔”指的是相邻中空纤维膜中的保持部分的间隔之中的最大间隔。
[0034]期望的是:上述过滤组件具有上保持部件和下保持部件，该上保持部件和下保持部件这两者用于沿上下方向对多个中空纤维膜进行定位；上保持部件与多个中空纤维膜的上开口连通并具有收集已过滤液体的出口 ；并且上述气体供应装置位于上述下保持部件下方的位置。当过滤组件具有上述上保持部件和下保持部件时，上述分开的气泡沿着各个中空纤维膜沿纵向上升。结果，过滤设备可以以较高的效率清洁中空纤维膜的表面。
[0035]当上述过滤组件具有均用于沿上下方向对多个中空纤维膜进行定位的上保持部件和下保持部件时，期望的是，过滤设备还由引导盖构成，该引导盖至少包围上述多个中空纤维膜的上部。当引导盖如上所述那样设置为包围中空纤维膜时，引导盖不仅可以防止清洁气泡在上升的同时分散，而且还可以增加气泡的上升速度。结果，可以进一步提高中空纤维膜的表面清洁效率和摇动效果。
[0036]结果，使用前述过滤设备的浸渍式过滤方法可以有效地清洁中空纤维膜的表面并以低运行成本保持高处理能力。
[0037][本发明的各实施例的细节]
[0038]下文将参考附图对本发明的过滤设备的各个实施例进行详细说明。
[0039][第一实施例]
[0040]图1所示的过滤设备I设置有过滤组件2以及从过滤组件2下方供应气泡的气体供应装置3。过滤设备I通过被浸渍在储存有被处理液体的过滤槽X中来使用。
[0041]〈过滤组件〉
[0042]过滤组件2具有通过沿上下方向牵拉而对准的多个中空纤维膜4，并具有上保持部件5和下保持部件6，上保持部件5和下保持部件6这两者用于沿上下方向对多个中空纤维膜4进行定位。
[0043](中空纤维膜)
[0044]中空纤维膜4是这样的多孔中空纤维膜:在防止被处理液体所含颗粒渗透的同时，使水渗透到该多孔中空纤维膜的中空部分内部。
[0045]通过使用可以主要由热塑性树脂组成的材料来形成中空纤维膜4。热塑性树脂的类型包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、次乙烯醇异分子聚合物、聚酰胺、聚砜、聚乙烯醇、聚苯醚、聚苯硫醚、醋酸纤维素、聚丙烯腈和聚四氟乙烯(PTFE)。在这些热塑性树脂之中，优选地使用具有优异的耐化学性、耐热性、耐气候性和不燃性且是多孔的PTFE，更优选地使用单向地或双向地拉伸的PTFE。用于形成中空纤维膜4的材料可以适当地含有例如另一种聚合物和诸如润滑剂等添加剂。
[0046]期望的是，中空纤维膜4具有多层结构，以将透水性和机械强度组合起来，并借助起泡作用增强表面清洁效果。更具体地说，期望的是，中空纤维膜4设置有位于内侧的支撑层和层叠在支撑层的表面上的过滤层。
[0047]例如，可以使用通过挤压热塑性树脂而得到的管子来形成上述支撑层。使用作为支撑层的挤压管能够使支撑层具有机械强度并有助于形成孔。期望的是，以50%以上且700%以下的轴向拉伸比率以及5%以上且100%以下的周向拉伸比率拉伸该管子。
[0048]期望的是，在管子材