专利名称：中空纱膜集积组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对活性污泥水等含有大量应去除物质的液体进行过滤的中空纱膜集积组件，特别涉及适合于并用散气过滤的浸渍过滤方式的组件。
背景技术：
对活性污泥水、下水等含有大量应去除物质的液体进行加压过滤时，过滤器网眼的阻塞非常严重，而散气与抽吸过滤并用时，可大大地减少该阻塞现象。
为了使过滤更有效，膜组件必须做成为这样的构造，即，扩散到被处理液中的空气能够与膜表面相接的被处理液剧烈地搅拌混合。
为了达到该目的，在现有技术中，开发出了各种中空纱膜配列形式的膜组件，例如有为了使中空纱膜被上升气泡摆动，将一端为自由端的中空纱膜水平配置的形式(日本特开平4-180821号公报)，将从中空纱膜的固定端到另一端的自由端呈伞状扩开的形式(日本特开平4-187219号公报)，将中空纱膜捆成帘状，将其一端或两端固定的形式(日本特开平6-340号公报、特开平6-342号公报、特开平6-344号公报、特开平7-24272号公报)等。
但是，这些组件构造中存在以下问题。①中空纱膜容易在固定端切断。②有效膜面积小。③摆动效果不够。④缺乏耐压强度，不能逆洗。
例如，将中空纱膜的一端作为自由端时，摆动过大，中空膜在固定端的部分反复弯折而容易切断。将中空纱膜做成为伞状时，有效膜面积小。将中空纱膜捆成帘状并细长地固定时，缺乏耐压性，从中空纱膜内侧施加压力，不能充分逆洗。另外，这些组件的共同的问题是，膜组件与散气设备是独立的，所以，组装复杂。
本发明的目的是提供一种中空纱膜集积组件，该组件中，扩散到被处理液中的气泡能有效地使中空纱膜摆动，同时，中空纱膜不容易切断，有效面积大，耐逆洗并且组装简单。
发明简述如上所述，中空纱膜的切断是由于中空纱膜在其固定端反复弯折而造成的。因此，如果气泡沿着中空纱膜的纤维方向流动，则可避免中空纱膜的切断。
气泡效果，不是指气泡直接与中空纱膜相碰，而是气泡的流动使中空纱膜摆动，所以，不一定要将中空纱膜扩开成伞状或帘状，只要不减小有效膜面积、象海草那样尽量使全部中空纱膜自由摆动即可。
为了实现这一点，同时为了使中空膜耐洗，将中空纱膜组件与气泡装置做成为一体就能解决上述问题。
即，为了实现上述目的，本发明的中空纱膜集积组件，其特征在于，将多个中空纱膜捆扎成的中空纱膜组件配列成二个以上的直线状列，该二个以上的列相互平行，各组件的过滤液通路相互连接，在这些列之间、于各中空纱膜组件附近有一个以上的空气散气孔，这些散气孔呈直线状排列，各散气孔相互由空气通路连接，上述这些孔全体集积在一个一体形成的板上，在该集积体上设有一个以上的过滤液出口和空气导入口。
最好在空气散气孔的附近，上下贯通上述板地设置与过滤液通路及空气通路独立地供被处理液自由出入的若干个流动孔。
二组中空纱膜组件最好由折返成环状的连续中空纱膜的束构成，其环部分被支承着。
为了由气泡摆动中空纱膜，最好设置包围中空纱膜组件和空气散气孔的气泡导向板。
过滤液的耐正压、耐负压最好均在100KPa以上。
在板上最好设有高度为2cm以上的脚。
附图的简单说明
图1是本发明中空纱膜集积组件的正面图。
图2是图1所示中空纱膜集积组件的侧面图。
图3是图1中的A-A线剖面图。
图4是图3中的B-B线剖面图。
图5是图3中的C-C线剖面图。
图6是图1和图3中的D-D线剖面图。
图7是安装前的中空纱膜组件的说明图。
实施例图1至图6是表示本发明中空纱膜集积组件之一例的概略图。图1是本发明中空纱膜集积组件的正面图。图2是图1所示中空纱膜集积组件的侧面图。图3是图1中的A-A线剖面图。这些图中，中空纱膜组件2在集积板1上排成2列，当然也可以排成3列以上。图中，3是散气孔，4是过滤液出口，5是空气导入口，6是被处理液的流动孔。
本发明的中空纱膜集积组件，将多个中空纱膜捆扎而成的中空纱膜组件2排成二个以上的直线状列，该二个以上的列并行，各组件2的过滤液通路12相互连通，在这些列之间，于各中空纱膜组件2的附近有一个以上的空气吹出孔即散气孔3，这些散气孔3呈直线状排列，各散气孔3彼此由空气通路13连接，它们全体集积在一体成形的板1上，该集积体上设有一个以上的过滤液出口4和空气导入口5。
更具体地说，在集积板1上，若干个中空纱膜组件2排列成直线状，各组件如图4(图3的B-B线剖面图)所示地通过过滤液通路12彼此连接，与过滤液出口4连通。另外，由于通路12在集积板1的内部弯曲，所以，制造时，必须在集积板上从不同方向一体成形孔或穿设孔，形成为交叉状，过滤液出口4以外的开口用过滤液栓7塞住，从一个出口4取出过滤液。
同样地，散气孔3在中空纱膜组件2的附近呈直线状配列，各散气孔3如图5(图3的C-C线剖面图)所示地彼此由空气通路13连接。空气栓8用于使空气从一个导入口5送入全部的散气孔3。
图6(图1和图3的D-D线剖面图)表示包含过滤液出口4和空气导入口5的集积板1的断面。直线地连接过滤液出口4的通路12和直线地连接空气导入口5的通路13贯通集积板1。因此，为了从出口4取出中空纱膜组件2中的全部过滤液，将其它开口用过滤液栓7a塞住。为了将从导入口5送入的空气分配到全部散气孔3，将其它开口用空气栓8a塞住。当连接二个以上的中空纱膜集积组件时，这些栓7a、8a也可以作为连接的接口使用。
另外，为了能使被处理液在板面的上下自由地出入，贯通集积板1的被处理液流动孔6必须相对于过滤液通路12和空气通路13独立地设置。
脚10不仅稳定地固定集积板1，而且，也确保从设置面到板下面的高度，使处理液在板1的上下自由地出入，不使过滤物堆积在板上。其高度最好为2cm以上。
为了使中空纱膜有效地摆动，也可以将固定板用的脚10向上方延长而形成支承框架10a，利用该支承框架10a将波形导向板11设置在集积板1的上面并包围中空纱膜组件2和散气孔3，限制气泡的自由移动。
中空纱膜组件2，是将彼此相邻的二个组件、也可以是自由端系成环状，其环状部分最好用架设于支承框架10a的支承部件9悬垂地支承着，以避免中空纱膜彼此缠绕。
上述集积板1用热可塑性树脂注射成形。为了使预先捆扎固定的中空纱膜组件2、过滤液取出管、运送空气管等用粘接方式容易地连接，所采用的热可塑性树脂最好是聚氯乙烯。另外，如果不存在着粘接等的问题，则集积板1也可以用金属制成。
如上所述，集积板1可利用过滤液栓7a、空气栓8a将若干块相互连接地扩大，所以，可将一块集积板1做成为容易处理的大小，其长度、宽度以不超过60cm为宜。
为了有效地摆动全部中空纱膜，中空纱膜组件2的捆扎固定部分的粗细虽然取决于中空纱膜的粗细，但最好不要超过2cm。如果将该部分减薄、做成为长轴与组件配列方向一致的略椭圆形，则更加有效。
考虑过滤液的压力损失，中空纱膜的内径细时，中空纱膜的长度应当短，内径粗时，长度应当长。本发明中，为了使全部中空纱膜有效地摆动，是使用内径为300～500μm的中空纱膜，所以，每组件的中空纱膜长度约为25～100μm。另外，中空纱膜的孔径约为0.1～0.5μm。可采用公知的、由聚砜、聚乙烯、聚丙烯等构成的中空纱膜。
图7是表示固定在集积板1前的中空纱膜组件2的概略图。本图中，由数百根中空纱膜21构成的束的两端，由环氧树脂或尿烷树脂那样的热硬化性树脂23捆扎固定在由与板相同材料做成的合成树脂制环22内。例如，当环22和集积板1是用聚氯乙烯做成的时，可用水管用聚氯乙烯管的粘接剂将它们连接起来。当它们是聚丙烯或聚乙烯做成的时，也可用热融接将它们连接起来。这样的中空纱膜组件2每一列以5～10cm的间隔，并排着5～10根。
上述散气孔3的直径约为0.5～2mm。为了使全部中空纱膜有效地摆动，这些散气孔最好在尽量靠近中空纱膜组件2的固定部分的位置开设。
如前所述，本发明的中空纱膜集积组件，用于含有大量应去除物质的活性污泥处理水等的浸渍过滤，所以，即使并用散气和抽吸过滤，仍不能避免阻塞。这时，为了恢复过滤性能，进行逆洗是有效的方法。但现有的装置并不一定是耐逆洗的构造。而本发明的组件中，中空纱膜组件2是能经受逆洗压力的组件，过滤液通路也内藏于一体成形的板内，所以是能耐高压的构造。因此，无论是过滤液的逆洗还是空气压的逆洗都是可能的。
本发明的中空纱膜集积组件，有效膜面积大，例如，将400根内径为500μm、外径为800μm的中空纱膜捆扎起来而形成有效长度为75cm的组件，将该组件配设在宽约25cm、长约50cm的板上，以6cm的间隔配置8根、排成2列而成的集积组件，其有效膜面积约有12m2。
下面，用实施例具体地说明本发明，但本发明并不局限于该实施例。
在长、宽、厚分别为50cm、25cm、6cm的聚氯乙烯制板内，形成2列内径约25mm的过滤液通路12、4列内径约为10mm的空气通路13、2列中空纱膜组件2的安装孔12a(与过滤液通路12相连、以6mm间隔并排着的8个直径为26mm的孔)、直径为1mm的散气孔3(与安装孔12a并排并且与4列空气通路13相连)、位于安装孔12a中间的3列直径为30mm的被处理液的流动孔6、用于固定支承板四角的脚10的直径为11mm的孔，用上述板一体地作成中空纱膜集积组件用板1。
将高度为10cm的脚10固定在该板上。从脚10向板上方约伸出75cm的粗细为10mm的不锈钢圆杆(支承框架10a)上，固定着直径为10mm的不锈钢圆杆做成的中空纱膜的支承部分9。
另外，将400根内、外径为500及800μm、长度约为160cm、孔径约为0.45μm的聚砜制中空纱膜21捆扎起来，将其两端插入外径26mm、内径20mm、长40mm的聚氯乙烯制环22内，用尿烷树脂23集束固定。准备8组该中空纱膜组件2。
将这些中空纱膜组件2的中央部架在预先准备好的板1的中空纱膜支承部件9上，用聚氯乙烯水管用粘接剂将环22粘接到板的中空纱膜组件的安装孔12a上。
将高度约60cm的聚氯乙烯制波纹板11固定在支承框架10a上，将内径38mm的内螺旋耐压软质聚氯乙烯管连接在过滤液出口4上，将内径15mm的软质聚氯乙烯管连接在空气导入口5上。除此以外的过滤液通路12和空气通路13的开口全用栓塞塞住。
(水的过滤试验)纵、横、高均为约1m的水槽设置在约1.5m的高度处，将中空纱膜集积组件设置在该水槽中，过滤液管的前端固定在水槽底下方约1m处。
在水槽中充满自来水，抽吸过滤液并排出过滤水后，将抽吸泵从管上卸下，使过滤水自然落下。这时的初期过滤流量约为60L/分。
(家庭排水的活性污泥处理水的过滤)在过滤液管的出口连接电磁阀，将自来水变成污泥浓度约为6000mg/L的家庭排水的活性污泥处理水，一边搅拌、一边与污泥分开地使空气以200L/分的流量从散气孔3连续曝气，以1分钟间隔开闭电磁阀，进行利用水位差的间歇抽吸过滤。
初期过滤流量约为0.3m3/小时，但渐渐降低，到一个月后成为约1/2。
在该时刻，从过滤液出口输送中空纱膜的始沸点以上即450KPa的加压空气，进行一分钟的空气逆洗中空纱膜。
再开始过滤时，基本上恢复到初期过滤流量，显示与第一次同样的过滤流量的经时变化。
该期间，中空纱膜不切断，结构小型，且过滤速度2倍于现有装置，通过逆洗能恢复功能。
根据上述本发明的中空纱膜集积组件，可有效地对活性污泥水等含有大量应去除物质的液体进行过滤，而且不容易阻塞，中空纱膜在固定端不切断，就能进行有效的过滤，而且通过逆洗就可恢复功能。
权利要求
1.一种中空纱膜集积组件，其特征在于，将多个中空纱膜捆扎成的中空纱膜组件配列成二个以上的直线状列，该二个以上的列相互平行，各组件的过滤液通路相互连接，在这些列之间、于各中空纱膜组件附近有一个以上的空气散气孔，这些散气孔呈直线状排列，各散气孔相互由空气通路连接，上述所有孔全体集积在一体形成的板上，在该集积体上设有一个以上的过滤液出口和空气导入口。
2.如权利要求1所述的中空纱膜集积组件，其特征在于，设有上下贯通上述板的、与过滤液通路和空气通路独立的、供被处理液自由出入的多个流动孔。
3.如权利要求1所述的中空纱膜集积组件，其特征在于，二组中空纱膜组件由折返成环状的连续中空纱膜的束构成，其环部分被支承着。
4.如权利要求1所述的中空纱膜集积组件，其特征在于，为了由气泡摆动中空纱膜，设置了包围中空纱膜组件和空气散气孔的气泡导向板。
5.如权利要求1所述的中空纱膜集积组件，其特征在于，过滤液通路的正压和负压的承受能力均在100KPa以上。
6.如权利要求1所述的中空纱膜集积组件，其特征在于，上述板上安装着高度为2cm以上的脚。
全文摘要
本发明提供的中空纱膜集积组件,扩散到被处理液中的气泡有效地使中空纱膜摆动,并且中空纱膜不会切断,有效膜面积大,耐逆洗,组装简单。其构造是,将多个中空纱膜捆扎成的中空纱膜组件配列成二个以上的直线状列,该二个以上的列相互平行,各组件的过滤液通路相互连接,在这些列之间、于各中空纱膜组件附近有一个以上的空气散气孔,这些散气孔呈直线状排列,各散气孔相互由空气通路连接,上述所有孔全体集积在一体形成的板上,在该集积体上设有一个以上的过滤液出口和空气导入口。
文档编号C02F1/44GK1193922SQ96196509
公开日1998年9月23日 申请日期1996年9月6日 优先权日1995年9月13日
发明者江口民行 申请人:钟渊化学工业株式会社