过滤膜、过滤单元、过滤系统以及过滤方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于过滤处理海水、河水等的过滤膜、使用该过滤膜的过滤单元、W及 使用该过滤单元W制造滤液的过滤系统(滤液制造装置)和过滤方法。
【背景技术】
[0002] 本领域已经提出了用于被废水等污染的海水、河水等的无害化和排水的各种水处 理系统(例如专利文献1)。压舱水是出于使船舶安全航行的原因而可能由船舶装载的海水， 并且也已经提出了用于防止因排出的压舱水而导致的环境污染的各种水处理系统(例如专 利文献1、专利文献2、专利文献4、专利文献5)。
[0003] 在运种处理系统中，膜过滤广泛用于除去悬浮物(其为包含于待处理水中的固体） 并除去浮游生物和微生物(例如细菌）。作为膜过滤使用的过滤膜，已经提出了由各种材料 制成的多孔过滤膜。例如，专利文献1公开了一种过滤装置，其包括作为过滤器(过滤膜）的 多孔层，该多孔层由选自W下材料中的材料制成:聚丙締纤维;纤维素纤维和蜜胺树脂;纤 维素纤维和酪醒树脂;纤维素纤维和蜜胺树脂和苯酪树脂；W及纤维素纤维和丙締酸纤维 和酪醒树脂，并且还描述了该过滤装置进一步设置有位于前述过滤装置的下游、并包括由 聚四氣乙締(PTFE，氣聚合物）制成的多孔膜的过滤装置。专利文献3公开了作为过滤膜的 PTFE拉伸膜(多孔膜），其用于从海水中有效地除去被称为TEP(透明胞外聚合物颗粒）的粘 性物质(胶状悬浮物），该物质分泌自浮游生物或微生物的细胞。
[0004] 用于河水、海水、压舱水等的处理系统通常需要W高速执行处理。因此，期望的是 能够进行高流量处理的过滤膜。在前述的材料中，聚醋（如聚对苯二甲酸乙二醇醋)被广泛 地用作过滤膜用材料，运是因为聚醋是结实的并且有利于制造能够承受高流量所伴随的过 滤压力的过滤膜。例如，专利文献4(第0022段)描述了 ：关于过滤膜用材料，"例如，当使用由 聚醋、尼龙、聚乙締、聚丙締、聚氨醋、聚四氣乙締(PTFE)、聚偏二氣乙締(PVdF)等制成的拉 伸多孔体、相分离多孔体或无纺布等多孔结构体时，由聚对苯二甲酸乙二醇醋等聚醋制成 的无纺布特别适合用于进行高流量处理"。专利文献5(第0010段，第5至7行)描述了由聚醋 等制成的相对结实的过滤器可用作为处理船舶压舱水的装置的过滤器，W从海水中除去悬 浮物并除去微生物。
[0005] 引用列表
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:日本专利特开No.2010-119999 [000引专利文献2:日本专利特开No.2011-251284
[0009] 专利文献3:日本专利特开No.2012-196618
[0010] 专利文献4:日本专利特开No.2012-245428
[0011] 专利文献5:日本专利No. 4835785
【发明内容】
[0012] 技术问题
[0013] 然而，在将聚醋（如聚对苯二甲酸乙二醇醋）用于过滤膜的情况下，存在的问题是， 过滤膜中的孔隙不能确保用于使待处理水通过的足够的流路，从而妨碍了过滤流速。虽然 有必要增加处理水压W提高过滤流速，但是随之而来的问题是膜的机械寿命缩短。例如，运 一点也存在于上述专利文献1和专利文献3中所披露的膜中。
[0014] 在使用过滤膜的水处理的情况下，该膜被水中的微生物(如浮游生物等）、漂浮物、 固体物质等所堵塞，从而过滤流速随着时间推移而降低，最后过滤变得困难。当试图通过进 行逆洗或用化学品清洗而恢复过滤流速时，仍然存在的问题是在常规过滤膜(如聚醋制成 的过滤膜)的情况下，通过逆洗或利用化学品清洗而恢复过滤流速是不够的。在为了通过逆 洗或利用化学品清洗恢复过滤流速从而增加喷流的情况下，膜的机械寿命缩短。在反复进 行不足W恢复过滤流速的逆洗的情况下，最后的结果是即使当进行逆洗时，堵塞仍然使得 过滤流速难W恢复。由聚醋制成的常规过滤膜存在的问题在于，在过滤流速恢复变得困难 之前的膜使用时间（即膜的寿命)较短。
[0015] 本发明的目的在于提供一种由多孔体制成的过滤膜，W及能够有效处理海水、河 水等的过滤单元、过滤系统W及过滤方法，其中所述过滤膜能够用于海水、河水等的处理系 统，并且能够实现高过滤流速，可通过逆洗或利用化学品清洗而使过滤流速充分恢复，并具 有长的使用寿命。
[0016] 问题的解决方案
[0017] 本发明的第一方面是一种过滤膜，其使用了由具有亲水性的合成纤维形成的无纺 布。
[0018] 本发明的第二方面是一种过滤单元，其使用了第一方面的过滤膜。
[0019] 本发明的第Ξ方面是一种海水和/或淡水的过滤系统，包括第二方面的过滤单元， 用于供给待处理水使之通过所述过滤单元的供水装置，W及清洗所述过滤单元的清洗装 置。
[0020] 本发明的第四方面是一种用于海水和/或淡水的过滤方法，其使用第Ξ方面所述 的过滤装置。
[0021] 本发明的有益效果
[0022] 根据本发明，提供了可W用于海水、河水等的处理系统的过滤膜。该过滤膜能够实 现高过滤流速(处理速度），通过逆洗或利用化学品清洗而使过滤流速充分恢复，并具有长 的使用寿命。利用本发明的过滤单元、W及使用该过滤单元的过滤系统和过滤方法，能够W 高过滤流速进行海水、河水等的处理W及压舱水的处理，通过逆洗或利用化学品清洗能够 充分恢复过滤流速，并且能够降低更换过滤膜的频率。即，能够进行有效过滤和水处理。
【附图说明】
[0023] 图1是示出了当利用本发明的实施例和比较例的过滤膜进行过滤时，压差(处理水 压力)和过滤时间之间的关系的图示。
【具体实施方式】
[0024] 本发明的发明人进行了深入的研究，从而最终发现，由具有亲水性的合成纤维、特 别是具有亲水性的聚醋纤维制成的无纺布可w用作过滤膜(过滤材料），从而提高过滤流量 (每单位时间能够过滤的流量），使堵塞不易于发生，有助于通过逆洗恢复过滤流量，耐长时 间使用，并具有长的使用寿命。本发明人由此完成了本发明。
[0025] 本发明的第一方面是一种过滤膜，其使用了由具有亲水性的合成纤维形成的无纺 布。在此，合成纤维是指由通过低分子量有机分子的聚合制备的聚合物而制成的化学纤维。 具有亲水性的合成纤维的例子包括经过化学处理从而使之具有亲水性(亲水化处理）的疏 水性合成纤维。它们例如为已经进行了亲水化处理的聚醋纤维、聚丙締纤维等。
[0026] 具有亲水性的合成纤维是指如下所述的纤维。当无纺布由亲水性合成纤维形成并 且(该无纺布的一端)浸入水中时，该无纺布的吸水速度高达由疏水性聚醋纤维(未经过亲 水化处理的聚对苯二甲酸乙二醇醋纤维)形成并且(该无纺布的一端)浸入水中的无纺布的 吸水速度的至少六倍。在使用由具有亲水性的合成纤维、特别是具有亲水性的聚醋纤维形 成的无纺布的情况下，待处理水容易渗入无纺布并且保留在无纺布中的气泡顺利释放。因 此，确保了足够的流路，并能够提高过滤流速。此外，当通过逆洗或利用化学品清洗过滤膜 时，清洗效果提高，从而更加充分地除去附着物，并充分恢复过滤流速。因此，不太可能发生 堵塞。
[0027] 无纺布是指由通过热、机械作用或化学作用而接合或交织在一起的纤维制成的织 物，并且运种织物是在纤维之间具有间隙（孔)的多孔体。用于本发明的无纺布经过选择或 处理，使得所选择的或经处理的织物具有适合于过滤应用的孔隙率和孔尺寸。
[0028] 由具有亲水性的聚醋纤维形成的无纺布的一个例子是通过向疏水性聚醋纤维的 各表面涂布亲水性赋予物质下称为"亲水化剂"）而使纤维具有亲水性。具有亲水性的聚 醋纤维还包括通过利用具有亲水性官能团（如横酷基、簇基、径基等）的原料加 W改性而得 的聚醋纤维，W及由共聚合的聚醋和亲水性单体制成的纤维。
[0029] 具有亲水性的纤维也可W是纤维素、人造纤维等。但是，为了提高膜过滤的过滤流 速，要求过滤膜具有能够承受高流量的水压等的物理性能。通常具有亲水性的材料(例如纤