中空丝膜组件的制作方法

专利名称：中空丝膜组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及浸渍在装有原水的处理水槽内、过滤处理原水的中空 丝膜组件、即浸渍型中空丝膜组件。更详细而言，涉及中空丝膜的过 滤性能长期不降低、并能够减少中空丝膜清洗用的空气流量来降低运
转费(running cost)的浸渍型中空丝膜组件。
背景技术：
通常，浸渍型中空丝膜组件被用于如下用途在处理水槽内配置 中空丝膜组件，使处理水槽内的含有悬浮物质的原水通过中空丝膜进 行抽滤，得到透过水。
中空丝膜组件通常用于下述空气清洗工序 一定时间的过滤工序 结束时，从中空丝膜组件的下方向中空丝膜组件内送入压缩空气，摇 动中空丝膜来清洗附着在中空丝膜表面的悬浮物质等。通过空气清洗 从中空丝膜表面剥离的悬浮物质优选被迅速排出于中空丝膜组件外， 例如，如专利文献l所公开，优选中空丝膜露出于悬浮物质易堆积的 中空丝膜上下端部。
进而，如专利文献2所公开，如果用能通水的筒状容器覆盖中空 丝膜整体，则不仅能从筒状容器的筒周面的整面供给原水，在空气清 洗时，悬浮物质还能从筒状容器的筒周面的整面流出，进一步提高悬 浮物质的排出性。
但是，在专利文献l中记载的中空丝膜组件的结构存在下述问题 空气清洗时，从中空丝膜组件的下方供给的压缩空气易从中空丝膜下 端部的中空丝膜露出的部位流出于中空丝膜组件外，无法充分摇动上 方的中空丝膜，结果也无法充分清洗中空丝膜表面的悬浮物质。
另外，在专利文献2中记载的中空丝膜组件的结构也同样存在下 述问题从中空丝膜组件的下方被供给的压缩空气易从能通水的筒状
容器的下方部分流出于中空丝膜组件外，无法充分摇动上方的中空丝 膜。结果必须增加供给的压缩空气量才能摇动至上方的中空丝膜，导
致运转费增力口。
由此可知，现有的中空丝膜组件的结构难以同时提高悬浮物质的 排出性和中空丝膜的清洗性。
专利文献l:特开2002- 346344号公报 专利文献2:特开2005 - 230813号公报

发明内容
本发明的目的在于提供一种中空丝膜组件，所述中空丝膜组件在 清洗中空丝膜时悬浮物质易从中空丝膜外表面剥离，并且剥离的悬浮 物质易被排出于中空丝膜组件外。
用于达到上述目的的本发明的中空丝膜组件如下所述。
一种中空丝膜组件，由下述部件构成在上端和下端具有开口的 筒状容器；和在上述筒状容器内位于上下方向的由多根中空丝膜形成 的中空丝膜束；和设置在上述中空丝膜的上端部、以上述中空丝膜的 中空部开口的状态固定上述中空丝膜的中空丝膜固定部件(粘接部 A);和设置于上述中空丝膜的下端部、闭塞上述中空丝膜的中空部 的中空丝膜闭塞部件(粘接部B);上述中空丝膜固定部件(粘接部 A)以闭塞上述筒状容器的上端的开口的状态被固定在该筒状容器中， 上述筒状容器的周壁的至少一部分由多孔部件形成，并且上迷筒状容 器的下侧部分的周壁的平均开孔率为25 %以下。
本发明的中空丝膜组件中，优选上述筒状容器的上侧部分的周壁 的平均开孔率大于下侧部分的周壁的平均开孔率。
本发明的中空丝膜组件中，优选上述多根中空丝膜被分割成分别 由多根中空丝膜形成的多个小束，上述中空丝膜闭塞部件(粘接部B ) 由小束固定部件形成，所述小束固定部件各自独立且相互间具有间 隔，用于闭塞所述小束中的各中空丝膜的中空部，同时收拢(bundling)
各中空丝膜并固定成为一体。
本发明的中空丝膜组件中，优选上述小束的数量为3 50,形成
上述小束的中空丝膜的根数为50 ~ 2000。
本发明的中空丝膜组件中，优选上述筒状容器的直径为5 0 ~ 400mm,长度为500 ~ 3000mm。
本发明的中空丝膜组件中，优选上述小束固定部件在其表面具有 湍流(tuebulence)发生部件。
本发明的中空丝膜组件中，分隔上述各小束固定部件的小束分隔 部件被设置在上述各小束固定部件间。
本发明的中空丝膜组件中，优选沿着形成上述小束的中空丝膜， 设置有至少一根悬挂线状体，上述悬挂线状体的一端被固定在上述中 空丝膜固定部件上，另一端被固定在上述小束固定部件上，在上述各 小束中，上述悬挂线状体在中空丝膜的过滤区域内的长度比上述多根 中空丝膜的过滤区域内的长度中的最短长度还要短。
根据本发明的中空丝膜组件，从中空丝膜组件的下方供给的空气 清洗用压缩空气被有效用于清洗中空丝膜，并且从中空丝膜组件上部 和下端两方有效地排出悬浮物质。因此，中空丝膜的过滤性能即使经 过很长时间也不会降低，可以长时间地使用该中空丝膜组件。


图l为本发明的中空丝膜组件之一例的纵剖面简图。图2为图1所示的中空丝膜组件的筒状容器的周壁的展开图。图3为图2所示周壁的一部分的放大图。图4为本发明的中空丝膜组件的其他例的纵剖面简图。图5为本发明的中空丝膜组件的又一其他例的纵剖面简图。图6为图5所示的中空丝膜組件的筒状容器的周壁的展开图。[图7]图7为本发明的中空丝膜组件的又一其他例的纵剖面简图。图8为图1所示的中空丝膜组件的小束固定部件之一例的
侧视图。图9为图8所示的小束固定部件的其他例的侧视图。图10为图8所示的小束固定部件的又一其他例的侧视图。图ll为本发明的中空丝膜组件的又一其他例的下方部分
的纵剖面简图。图12为图11所示的中空丝膜组件的小束分隔部件的平面图。图13为本发明的中空丝膜组件的又一其他例的纵剖面简图。图14为现有的中空丝膜组件的纵剖面简图。
符号说明
1:中空丝膜组件
2:中空丝膜
2a:中空丝膜的中空部
3:筒状容器
3a:筒状容器的上部开口
3b:筒状容器的下部开口
3c:多孔部件
4a:中空丝膜固定部件(粘接部A) 4aFl:中空丝膜的中空部开口的面 4b:中空丝膜闭塞部件(粘接部B) 4bc:小束固定部件间的间隙 4bi:小束固定部件 4bj:小束固定部件 4bk:小束固定部件
4bm: 容器
4bt:湍流发生部件
4bs:小束分隔部件
5:集水帽
6:过滤水出口
7:空气导入筒
8:小束
9:开孔部分
10:线材部分
17:下帽
17a:空气流入口
17b:空气散气板
41:中空丝膜组件
43:筒状容器
49:开孔部分
51:中空丝膜组件
53:筒状容器
59:开孔部分
71:中空丝膜组件
73:筒状容器
77:下帽
77a:空气导入口
111:中空丝膜组件
131:中空丝膜组件
132:中空丝膜
132b:悬挂线状体
134a:中空丝膜固定部件
134bi:小束固定部件
141:中空丝膜組件142:中空丝膜
143:筒状容器
143a:筒状容器的上部开口143b:筒状容器的下部开口144a:中空丝膜固定部件144b:中空丝膜闭塞部件144bi:小束固定部件144bc:小束固定部件间的间隙145集水帽
146过滤水出口
147空气导入筒
148小束.
149开孔部分
A:筒状容器的上侧部分
B:筒状容器的下侧部分
具体实施例方式
以将本发明的中空丝膜组件用于制造净水的情况为例，参照附图
i兌明嗦口下。
图l是本发明的中空丝膜组件之一例的纵剖面简图。图l中，本发
明的中空丝膜组件l由下述部件构成在上端具有开口 3a和在下端具 有开口3b的筒状容器3;和在筒状容器3内位于上下方向的由多根中空 丝膜2形成的中空丝膜束；和设置在中空丝膜2的上端部、以中空丝膜 2的中空部2a开口的状态固定中空丝膜2的中空丝膜固定部件(粘接部 A)4a;和设置在中空丝膜2的下端部、闭塞中空丝膜2的中空部2a的 中空丝膜闭塞部件(粘接部B) 4b;中空丝膜固定部件4a以闭塞筒状 容器3的上端的开口3a的状态被固定在筒状容器3中。
本发明的中空丝膜組件1的筒状容器3的周壁的至少一部分由多 孔部件3c形成，并且筒状容器3的下侧部分的周壁的平均开孔率为25
%以下。
在图1所示的本发明的中空丝膜组件1中，多根中空丝膜2分别被 分割为由多根中空丝膜2形成的多个小束8。每个小束8设置有小束固 定部件4bi,所述小束固定部件4bi闭塞小束8的各中空丝膜2的下端部 的中空部，同时，收拢各中空丝膜2固定为一体。各小束固定部件4bi 在各个之间具有间隙4bc，彼此独立地存在。即，各小束固定部件4bi 以各自独立的状态被设置在从中空丝膜固定部件4 a垂下的各小束8的 下端部，各个的位置也可以因通过间隙4b的流体(原液或空气清洗用 空气)而改变。
本发明的中空丝膜组件中，闭塞中空丝膜下端部的中空部的中空 丝膜闭塞部件优选如图1的中空丝膜组件1的中空丝膜闭塞部件4b— 样，由具有间隔的独立的多个小束固定部件4b i形成。
但是，中空丝膜闭塞部件也可以由一张底板形成。中空丝膜闭塞 部件由 一 张底板形成时，优选将底板以闭塞筒状容器3的下端的开口 3b的状态固定于筒状容器3上，并且，在底板上，避开中空丝膜2的中 空部的下端部被闭塞的部分，设置连通筒状容器3内外的多条流体流 路，使其在底板的面上具有尽可能均匀的配置。
另外，还可以不使用小束固定部件4bi或上述底板，在各中空丝膜 的下端部的中空部注入闭塞材料进行闭塞，或通过对各中空丝膜的下 端部进行压挤(crush)而闭塞，使各中空丝膜处于只是从中空丝膜固 定部件4a垂下的状态。此时，中空丝膜闭塞部件通过闭塞各中空丝膜 下端部的中空部而形成。
本发明的中空丝膜组件中，中空丝膜的过滤区域是指接触中空丝 膜的外表面的原液被中空丝膜过滤，能作为过滤水流入中空丝膜的中 空部的膜面区域。
本发明的中空丝膜组件中，中空丝膜束优选由数百根~数万根中 空丝膜形成。
本发明的中空丝膜组件中，采用将中空丝膜束分割成多个小束的 小束方式时，形成各小束的中空丝膜的根数优选为数十根 数千根。
各小束固定部件(粘接部B)的形状为圓柱形、球形、圆锥形或
角锥形等任意形状。图l的小束固定部件(粘接部B) 4bi由圆柱体形成。
中空丝膜束的多根中空丝膜分割成小束的分割数或形成一个小 束的中空丝膜的根数可以根据筒状容器的直径或长度以及中空丝膜 的直径等选择，以得到所希望的效果。
例如，如果是筒状容器3的直径为50 ~ 400mm、长度为500 ~ 3000mm左右、中空丝膜2的直径为0.5 ~ 2mm左右的中空丝膜组件， 则小束8的数量优选为3 IOOO个左右，更优选3 50个。小束8的数量 较少时，悬浮物质的排出性变差，相反，虽然小束8越多悬浮物质的 排出性越好，但是导致中空丝膜组件1的制造变得繁瑣。
形成一个小束8的中空丝膜2的根数优选50 ~ 2000根。形成一个小 束8的中空丝膜2的根数减少时，小束8的数量增加，如上所述，中空 丝膜组件l的制造变繁瑣，相反，如果形成一个小束8的中空丝膜2的 根数变得过多，则悬浮物质易堆积在中空丝膜2之间。
本发明的中空丝膜组件的中空丝膜的原料没有特别限定。作为中 空丝膜的原料，例如有聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚醚酰 亚胺、聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙烯醇 共聚物、纤维素、乙酸纤维素、聚偏氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、 聚四氟乙烯等或上述原料的复合原料。
本发明的中空丝膜组件的中空丝膜的外径优选为0.3 ~ 3mm。如果 中空丝膜的外径过小，则在制作中空丝膜组件时处理中空丝膜时、或 使用中空丝膜组件时过滤、清洗时等，易产生中空丝膜折断受损等问 题。相反，外径过大时，产生能插入相同尺寸的筒状容器内的中空丝 膜的根数减少，过滤面积减少等问题。另外，中空丝膜的膜厚优选为 0.1~lmm。膜厚过小时，产生压力导致膜被折断等问题，相反，膜厚 较大时，产生导致压损或原料费用增加等问题。
中空丝膜固定部件(粘接部A) 4a通常由树脂形成。使流动性的 树脂流入多根中空丝膜之间，然后使树脂固化，由此固定中空丝膜， 接下来，通过切断端部，处于各中空丝膜的中空部开口的状态，形成
中空丝膜固定部件(粘接部A) 4a。该形成作业通常被称为灌封 (potting)，并且已广为人知。
中空丝膜闭塞部件(粘接部B) 4b或小束固定部件(粘接部B) 斗bi通常也由树脂形成。使所希望量的流动性树脂进入中空丝膜的中空 部，闭塞中空部。采用底板方式时，用相同的树脂固定中空丝膜的同 时形成底板。另外，采用小束方式时，用相同的树脂固定中空丝膜的 同时形成小束固定部件。
作为形成上述中空丝膜固定部件、中空丝膜闭塞部件以及小束固 定部件的树脂，是廉价的通用品，优选使用对水质影响小的环氧树脂、 聚氨酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂等。
本发明的中空丝膜组件在筒状容器的上部安装有集水帽，在下部 安装有空气导入筒，用于过滤原水。即，在中空丝膜组件l中，与中 空丝膜固定部件4a的中空丝膜2的中空部2a开口的面4aFl相对，在筒 状容器3上安装集水帽5，所述集水帽5用于收集从中空丝膜2的中空部 2a的开口流出的过滤水。集水帽5具有用于将收集的过滤水导出于外 部的过滤水出口6。在筒状容器3的下端开口3b的周围设置有用于将空 气清洗用空气导入筒状容器3内的空气导入筒7。
筒状容器3、集水帽5以及空气导入筒7通常由树脂形成。作为形 成上述部件的树脂，例如可以单独或混合使用下述树脂聚乙烯树脂、 聚丙烯、聚丁烯等聚烯烃类树脂或聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧 基树脂(PFA )、四氟乙烯'六氟丙烯(FEP)、乙烯'四氟乙烯(ETFE )、 三氟氯乙烯(PCTFE )、乙烯 三氟氯乙烯(ECTFE )、偏氟乙烯(PVDF ) 等氟类树脂、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯等氯类树脂、聚砜树脂、聚醚砜 树脂、聚烯丙基砜树脂、聚苯基醚树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共 聚物树脂(ABS)、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂、聚苯硫醚树脂、聚 酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚酮树脂、聚醚醚酮树脂等。
筒状容器3 、集水帽5以及空气导入筒7也可以由树脂以外的材料 形成。作为此时的材料，优选使用铝、不锈钢等。进而，也可以使用
树脂和金属的复合体、或玻璃纤维强化树脂、碳纤维强化树脂等复合
材料。需要说明的是，筒状容器3、集水帽5以及空气导入筒7可以由
相同的材料形成，也可以分别由不同的材料形成。
本发明的中空丝膜组件中，筒状容器的周壁的至少 一 部分由多孔
部件形成，并且筒状容器的下侧部分的周壁的平均开孔率为25%以 下。使用图1及图2说明其一例。
图2是图1的筒状容器3的周壁的展开图。图1及2中，本发明的中 空丝膜组件1的筒状容器3的周壁的至少一部分由筛网状的具有开孔 的多孔部件3c形成，并且筒状容器3的下侧部分的周壁的平均开孔率 为25%以下。筒状容器3的下侧部分的周壁是指从筒状容器3的长度方 向(图2的箭头E方向)的大致中央位置(图2的箭头F表示的位置)至 中空丝膜闭塞部件4b (小束固定部件4bi)侧的部分(图2的虚线包围 的区i或B)的周壁。
图3是筒状容器3的周壁的部分放大图。图3中，周壁被区分为开 孔部分9和线材部分10。图2的周壁的展开图中，当区域B的投影面积 为X、图3的各开孔部分9的投影面积的总和为Y时，下侧部分(区域B) 的周壁的平均开孔率根据式Y/Xx100 ( % )计算。
筒状容器3的上侧部分的周壁是指从筒状容器3的长度方向(图2 的箭头E方向)的大致中央位置(图2的箭头F表示的位置)至中空丝 膜固定部件4a侧的部分(图2的区域A)的周壁。上侧部分(区域A)
的周壁的平均开孔率也相同地由上述式计算。
筒状容器3的周壁的开孔部分9的分布(各开孔部分9的位置和开
孔面积的分布)可以为均匀的分布，也可以为在筒状容器的长度方向 (上下方向)的不均匀分布。圆周方向上不均匀的分布导致原水或空 气不均勻的流动，故而不优选。下侧部分(区域B)内的至少一部分 可以为完全不具有开孔的板状形态。
上侧部分(区域A)的平均开孔率优选大于下侧部分(区域B) 的平均开孔率。例如，上侧部分(区域A)的平均开孔率优选为30~ 70% ，上侧部分(区域A)和下侧部分(区域B)的平均开孔率之差
优选为10%以上。
具有有上述平均开孔率的周壁的筒状容器例如可以通过将具有 规定的平均开孔率的不同的多孔部件分别配置在上半部分和下半部
高的筒状容器可以如下准备例如通过用具有规定的平均开孔率的多 孔部件形成筒状容器的整体周壁后，在下半部分重叠具有相同的或不 同的平均开口率的多孔部件。
作为设置在筒状容器的周壁的多孔部件，可以使用筛网(mesh) 状、网(net)状、冲孔金属(punching-metal)状之类具有多孔的板 状部件。例如，有利用树脂成型的具有多孔的板状部件或筒状部件、 由金属线构成的金属网、冲孔金属板等。其中，优选使用廉价、对水 质的影响也小、具有多孔的树脂成型部件。
然后，说明利用图l的本发明的中空丝膜组件l进行的原水处理。
首先，将中空丝膜组件l浸渍在水深超过其高度的水槽(图中未 示出)内，使集水帽5侧为上面。在水槽内注入含有悬浮物质的原水。 用泵等从中空丝膜组件1的集水帽5的过滤水出口 6侧进行抽吸时，水 槽内含有悬浮物质的原水通过筒状容器3的周壁的开孔部分9或空气 导入筒7被吸入中空丝膜组件1内，通过中空丝膜束2被过滤后，过滤 水从集水帽5通过过滤水出口6被输送到集水管(图中未示出)。随着 过滤，原水中的悬浮物质附着在中空丝膜2的外表面上。另外，通过 抽吸过滤水侧，将原水过滤并排出到水槽外时，由于水槽的水位降低， 所以根据需要向水槽内供给原水。
一定时间的过滤工序结束时，进行使过滤水或压缩空气从集水帽 5侧流向原水侧的反洗、下述空气清洗，即，从设置在中空丝膜组件l 下方的空气配管(图中未示出)通过中空丝膜组件l的下部的空气导 入筒7，将压缩空气供给于中空丝膜组件l内，将蓄积在中空丝膜组件 1内的悬浮物质排出于体系外。
反洗中，由于过滤水或压缩空气从中空丝膜2的内部流向外部， 所以附着在中空丝膜2的外表面的悬浮物质从中空丝膜2的外表面剥
离。或者处于易剥离的状态。然后，在随后的空气清洗中，微小的悬 浮物质通过筒状容器3的周壁的开孔部分9或空气导入筒7被排出于中 空丝膜组件l的体系外，浮游于水槽内，然后，经过一定的时间，向 水槽的底面方向落下。
此时，中空丝膜组件l中，由于小束固定部件(粘接部B) 4bi没 有被固定在筒状容器3上，所以空气清洗使得中空丝膜2和小束固定部 件(粘接部B) 4bi—同摇动。利用该摇动，剥离附着于中空丝膜2的 外表面的悬浮物质。进而，将悬浮物质从中空丝膜组件l的下方排出 时，含有悬浮物质的水也可以通过自由运动的多个小束固定部件(粘 接部B) 4bi的间隙4bc被排出，所以悬浮物质几乎未残留在中空丝膜 组件l内，从而阻止过滤性能降低。需要说明的是，定期排出水槽内 的原水时，堆积于水槽底面的悬浮物质也被排出于水槽外。反复这些 工序的同时能长期继续原水的过滤处理。
接下来，针对中空丝膜组件内的空气清洗时的空气流动，比较现 有的中空丝膜组件的情况和本发明的中空丝膜组件的情况进行说明。
图14是现有的中空丝膜组件的纵剖面简图。图14中，中空丝膜组 件141具有在周壁上设置有开孔部分149的筒状容器143、和收纳在 筒状容器143内的由多根中空丝膜142形成的中空丝膜束。筒状容器 143在上下端具有开口 143a、 143b。中空丝膜142的上端部通过中空丝 膜固定部件144a以中空丝膜142的中空部开口的状态被固定，中空丝 膜固定部件144a被以液体密封的方式固定在筒状容器143的上端部。
中空丝膜142的下端部被分割成多个小束M8。各小束148由多根 中空丝膜142形成。各小束148的各中空丝膜142通过小束固定部件 144bi被固定的同时，各中空丝膜142的端面被闭塞。小束固定部件 144bi未被固定在筒状容器143上。中空丝膜142的中空丝膜固定部件 144a的下面和小束固定部件144bi的上面之间的膜面区域成为过滤区 域。筒状容器143的周壁以遍布整个面的均匀的分布设置有开孔部分 149。筒状容器143的周壁的平均开孔率约为30%。
图14中，由设置在中空丝膜组件141的下方的图中未示出的空气配管供给的压缩空气通过空气导入筒147,从箭头G的方向被吸入中空
丝膜组件141内。被吸入的空气中的大部分如箭头H所示，由中空丝膜 组件141的下方的筒状容器143的周壁的开孔部分149流出于中空丝膜 组件141外。
由此，位于中空丝膜组件141的下方的中空丝膜142的部分因压缩 空气而摇动，易剥离外表面的悬浮物质，而位于中空丝膜组件141的 上方的中空丝膜142的部分，由于仅少量供给压缩空气，所以不能充 分地摇动。如果增加供给的压缩空气的量，则在位于上方的中空丝膜 142的部分也能以可剥离外表面的悬浮物质的程度摇动。但是，该方 法会导致水处理的运转费增加。
另 一方面，图1所示的中空丝膜组件1的下方位置的筒状容器3的 周壁的开孔率为25%以下，较小，所以如图l所示，从箭头C的方向通 过空气导入筒7被吸入中空丝膜组件1内的压缩空气几乎未从中空丝 膜组件1的下方位置的筒状容器3的周壁的开孔部分9 (图3)流出，能 在全部长度范围内充分摇动中空丝膜2，空气到达中空丝膜组件1的上 方，从上方的开孔部分9 (图3)如箭头D所示地流出。
因此，图1所示的中空丝膜组件1与图14所示的中空丝膜组件141 相比，能有效利用压缩空气，能降低运转费。另外，悬浮物质与压缩 空气相同地，几乎未从中空丝膜组件1的下方位置的筒状容器3的开孔 部分9(图3)流出。需要说明的是，如上所述，悬浮物质通过自由运 动的多个小束固定部件4bi的间隙4bc从空气导入筒7被排出于中空丝 膜组件l的下方，所以不存在问题。
进而，图l所示的中空丝膜组件l中，优选如图2所示，使筒状容 器3的周壁的上侧部分(区域A)的平均开孔率比周壁的下侧部分(区 域B)的平均开孔率大。根据该方案，空气清洗时从中空丝膜2的外表 面被剥离的悬浮物质随着在压缩空气作用下产生的中空丝膜组件1内 从下方向上方的水流，从中空丝膜组件1上方的筒状容器3的周壁的平 均开孔率较大的部位排出于中空丝膜组件l外。
作为本发明的中空丝膜组件的其他实施方案，组件的筒状容器的
方案可以是筒状容器的周壁的开孔部分的投影面积从筒状容器的下 方向上方连续或阶段性地增大的方案(图中未示出)。
图4是本发明的中空丝膜组件的其他实施方案的纵剖面简图。图4 的组件41和图1的组件1的区别在于图4的组件41的筒状容器43的开孔 部分49完全未设置在筒状容器43的下侧部分(区域B)(平均开孔率 为0%)。在其他方面，图4的中空丝膜组件41具有与图1的中空丝膜 组件l相同的结构，所以在相同的构件上标记相同的符号。
图5是本发明的中空丝膜组件的其他实施方案的纵剖面简图。图5 的组件51和图4的组件41的区别在于图5的组件51的筒状容器53的开 孔部分59仅部分地设置在筒状容器53的上侧部分(区域A)。在其他 方面，图5的中空丝膜组件51具有与图l的中空丝膜组件l相同的结构， 所以在相同的构件上标记相同的符号。
图5所示的组件51的筒状容器53的周壁的展开图如图6所示。此 时，从组件51的下方供给的压缩空气的出口仅为只设置在筒状容器53 的周壁的上侧部分的 一 部分的开孔部分5 9,所以能利用压缩空气有效 地摇动中空丝膜2。相反，通过筒状容器53的周壁被排出的悬浮物质 减少。
图3或图6所示的开孔部分9、 59的形状为四角形，作为开孔部分 的形状，也可以使用三角形、五角形、六角形等多角形、圆形、椭圆 形、星形等。也可以混合上述多种形状。
图7是本发明的中空丝膜组件的其他实施方案的纵剖面简图。图7 的组件71和图1的组件1的区别在于在图7的组件71的筒状容器73的下 端部配备具有空气导入口77a的下帽77代替图l的空气导入筒7。在其 他方面，图7的组件71具有与图1的中空丝膜组件1相同的结构，所以 在相同的构件上标记相同的符号。
图8是图1所示的本发明的中空丝膜组件1的小束固定部件4bi的放 大侧视图。图8中，小束固定部件4bi由用树脂形成的圆柱体构成。小 束固定部件4bi中，由多根中空丝膜2形成的小束8被树脂固定，并且各 中空丝膜的下端部的中空部被进入中空部的树脂闭塞。
图9是图8所示的小束固定部件4bi的其他方案的侧^L图。图9中， 小束固定部件4bj由圆柱体形成。小束固定部件4bj由容器4bm和填充 于容器内侧的树脂形成，形成小束8的多根中空丝膜2被树脂集拢并且 其端部的中空部#:闭塞。小束固定部件4bj如下所述地形成在容器 4bm内配置多根中空丝膜2的端部，注入树脂，固化被注入的树脂，固 定上述中空丝膜2，同时，闭塞它们的端部的中空部，由此形成小束 固定部件4bj。根据该小束固定部件的形成方法，能有效地进行中空丝 膜的端部的闭塞作业，除此之外，对组件中垂下的中空丝膜2来说， 能够得到由容器4bm产生的重锤效果。作为容器4bm的材料，例如可 以使用树脂、金属，使用金属时，可得到由容器4bm产生的更大的重 锤效果。作为形成容器4bm的金属，优选不锈钢(SUS)。
为了防止小束固定部件导致中空丝膜在筒状容器内的充填率降 低，优选相邻的小束固定部件的位置在组件的轴方向(上下方向)上 交错。
各小束固定部件的一部分可以与相邻的小束固定部件连接。例如 可以以棒状体、带状体进行连接。通过该连接，使各小束固定部件之 间处于彼此相连的状态，所以不会发生仅特定部位的小束固定部件摇 动的情况，能将振动或摇动的力传递给其他小束固定部件。同时，能 緩和地限制各小束的位置。由此提高原水或空气的分散性。分散性的 提高能进一步提高防止发生中空丝膜的污染斑的效果和防止各小束 相互缠绕的效果。
图10是图8所示的小束固定部件4bi的其他方案的侧视图。图10中， 小束固定部件4bk由圓柱体形成，但其下面为半球体。小束固定部件 4bk还具有设置在圆柱体的周面的 一部分上的湍流发生部件4bt。湍流 发生部件4bt由设置在小束固定部件4bk表面的叶片或螺旋槽等形成。 在过滤悬浮物质多的原水的情况下优选使用具有设置有湍流发生部 件的小束固定部件的组件。原因在于，原水或空气与湍流发生部件碰 撞，能赋予各小束微细的振动或摇动。
图1 l是图1所示的本发明的中空丝膜组件1的其他方案的下方部 分的纵断面简图。图ll的组件lll和图l的组件l的区别在于在图ll的
组件111中，各小束8之间设置有小束分隔部件4bs。另外，图ll的组 件lll中，设置有具有空气流入口 (流入孔)17a的下帽17代替图l的 组件1的空气导入筒7。下帽17以液体密封的方式结合在筒状容器3的 下端部。在下帽17的内部，与筒状容器3的下端面对向地设置空气散 气板17b。其他方面，图ll的组件lll具有与图l的组件l相同的结构， 所以在相同的构件上标记相同的符号。
图12是图11的组件111的分隔部件4 b s的平面图。分隔部件4 b s由格 子状安装在筒状容器3的内侧的纵横的分隔板形成。各小束固定部件 4bi位于用分隔板分开的各空间内。通过设置分隔部件4bs，能緩和地 限制各小束的位置。由此，提高原水或空气的分散性。分散性的提高 能进一步提高防止发生中空丝膜的污染斑的效果和防止各小束相互 缠绕的效果。分隔部件4bs的材质没有特别限定，但考虑到分隔部件 4bs的接合和将来的废弃，优选为与筒状容器相同的材料。
图13是图1所示的本发明的中空丝膜组件1的其他方案的纵剖面 简图。图13的组件131和图1的组件1的较大的区别在于沿着形成各小 束的中空丝膜设置至少一根悬挂线状体132b。在这一点上，图13的组 件131可以认为是图1的组件1的改良方案。在其他方面，图13的组件 131具有与图1的组件l相同的结构，所以在相同的构件上标记相同的 符号。
为图l的组件l的情况下，形成小束8的多根中空丝膜2中，如果存
在中空丝膜固定部件4a的下面和小束固定部件4bi的上面之间的长度、
即过滤区域的长度比其他中空丝膜短的中空丝膜，则会发生该长度较 短的中空丝膜与其他中空丝膜相比，负担小束固定部件4bi的较多重量
或全部重量的情况。
该情况有可能导致该长度短的中空丝膜断裂，或随着该中空丝膜 断裂，断裂波及其他中空丝膜。中空丝膜发生断裂时，引起原水通过 断裂的中空丝膜流入过滤水侧的问题。另一方面，不容易制作形成一 个小束的数十根~数千根中空丝膜的过滤区域的长度均相同的中空
丝膜组件。
为了解决该问题，在图13的组件131中，沿着形成各小束138的中 空丝膜132,设置至少l根悬挂线状体132b。悬挂线状体132b的一端与 中空丝膜132的一个端部一起被固定在固定于筒状容器3上的中空丝 膜固定部件134a上，另一端与小束138的中空丝膜132—起固定在小束 固定部件134bi上。该两端被固定的悬挂线状体132b在中空丝膜固定部 件134a的下面和小束固定部件134bi的上面之间的长度即在过滤区域 中的长度，被设定为比过滤区域中的最短长度的中空丝膜的长度短。 需要说明的是，过滤区域中的中空丝膜132的长度及悬挂线状体132b 的长度均为各自直线状态的长度。
通过存在该悬挂线状体132b，能减轻长度短的中空丝膜的负荷或 使其无负荷，防止过大的负荷导致中空丝膜断裂。当然，为了达到该 目的，悬挂线状体132b对荷重的耐性必须大于中空丝膜。
悬挂线状体132b例如由丝或棒形成。作为丝，例如有金属线、天 然或合成树脂纤维、金属或树脂管，作为棒，例如有金属棒、天然或 合成树脂棒、金属或树脂管。作为树脂，有聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、 氯乙烯树脂、丙烯酸树脂等。作为金属，有不锈钢、铝等。悬挂线状 体132b为管时，为了防止万一发生破损导致原水流入过滤水侧的情 况，可以预先密封端面。另外，优选各小束138具备2根以上悬挂线状 体132b。这是因为，即使在万一l根线状体从中空丝膜固定部件134a 或小束固定部件134bi上脱落的情况下，也能利用其他悬挂线状体有效 防止中空丝膜的断裂。
实施例l
在图1所示的中空丝膜组件1的过滤水出口 6上连接过滤水配管， 以过滤水出口6为上面，在装有原水的水槽内浸渍中空丝膜组件l,通 过用泵从集水帽5侧进行抽吸，过滤水槽内的原水。
作为中空丝膜组件l的中空丝膜2，使用外径0.9mm、长度约 1000mm的聚偏氟乙烯制多孔中空丝膜。收纳在筒状容器3内的中空丝
膜2的根数约为10000根。筒状容器3由聚乙烯制成，内径约135mm、 长度约1000mm,筒状容器3的周壁的平均开孔率在下侧部分(区域B) 为25%，在上侧部分(区域A)为37.5%。开孔部分9的形状在下侧部 分(区域B)为正方形(3mmx3mm),在上侧部分(区域A)为长方 形(3mmx9mm)。用于形成开孔部分9的筛网板的线材的粗细在区域 A及区域B中分别为3mm。中空丝膜固定部件4a和小束固定部件4bi中 分别使用聚氨酯树脂。小束固定部件4bi为圆柱形，集拢约1400根中空 丝膜2,用上述聚氨酯树脂闭塞各个端面。小束8 (小束固定部件4bi) 的数量为7。
然后，将作为原水的浊度为3 ~ 5度的琵琶湖的湖水用泵从集水帽 5侧抽吸30分钟，制造0.5m3/m2/day的过滤水，然后，用lm3/m2 /day的过滤水进行l分钟反洗，进而在空气清洗工序中，将100L/ min的压缩空气通过空气导入筒7，吹入中空丝膜组件l内l分钟。然后， 将该过滤、反洗及空气洗涤的操作重复数次，每次排出水槽内的原水 l次。连续进行上述运转约l周，结果中空丝膜2的膜间压差未上升。
比專交例l
除将筒状容器3的周壁的平均开孔率在周壁的整个表面都设定为 30 %之外，使用与实施例l相同的中空丝膜组件，同样地过滤原水l周。 结果中空丝膜的膜间压差以1 kP a / d ay的比例上升。
实施例2
使用图13所示的中空丝膜组件131过滤原水。
作为中空丝膜132,使用约3000根外径1.5mm、内径0.9mmm、长 度约1000mm的聚偏氟乙烯制多孔中空丝膜。作为筒状容器，使用图l 所示的筒状容器3。筒状容器3由ABS制成，内径约130mm、长度约 1000mm。筒状容器3的周壁的平均开孔率与实施例1的情况相同。中 空丝膜固定部件134a和小束固定部件134bi分别使用聚氨酯树脂。小束 固定部件134bi为圆柱形，集拢420根~ 430根中空丝膜132，闭塞端面。
作为悬挂线状体132b,使用直径0.5mm的不锈钢线，在各个小束 138中，过滤区域最短的中空丝膜的过滤区域的长度(拉伸至最直时 的长度)为998mm 1001mm,与此相对，不锈钢线的除去中空丝膜 固定部件134a和小束固定部件134bi的部分的长度(过滤区域的长度) (拉伸至最直时的长度)为988mm 990mm。
将作为原水的浊度为3 ~ 5度的琵琶湖的湖水用泵从集水帽5侧抽 p及30分钟，制造0.5m3/m2/day的过滤水，然后，用lm3/m2/day 的过滤水进行l分钟反洗，进而在空气洗涤工序中将100L/min的压缩 空气通过空气导入筒7吹入中空丝膜组件131内1分钟。然后，将该过 滤、反洗及空气洗涤的操作反复数次，每次排出水槽内的原水l次。
结果即使经过12个月，经膜破损检查也未确认中空丝膜断裂。
比库交例2
除未在各小束上设置悬挂线状体以外，使用与实施例2相同的中 空丝膜组件，相同地进行原水过滤。结果，在约6个月后的膜破损检 查中发现l根中空丝膜发生断裂，进行了用树脂闭塞该中空丝膜的作业。
产业上的可利用性
根据本发明的中空丝膜组件，由中空丝膜组件的下方供给的空气 清洗用压缩空气有效地用于清洗中空丝膜，另外，有效地从中空丝膜 组件上部和下端的两方排出悬浮物质。本发明的中空丝膜组件是即使 经过长时间中空丝膜的过滤性能也不降低、能长期使用的中空丝膜组 件。
权利要求
1、一种中空丝膜组件，由下述部件构成在上端和下端具有开口的筒状容器；和在所述筒状容器内位于上下方向的由多根中空丝膜形成的中空丝膜束；和设置在所述中空丝膜的上端部、以所述中空丝膜的中空部开口的状态固定所述中空丝膜的中空丝膜固定部件；和设置在所述中空丝膜的下端部、闭塞所述中空丝膜的中空部的中空丝膜闭塞部件；所述中空丝膜固定部件以闭塞所述筒状容器的上端开口的状态被固定在所述筒状容器中，其中，所述筒状容器的周壁的至少一部分由多孔部件形成，并且所述筒状容器的下侧部分的周壁的平均开孔率为25％以下。
2、 如权利要求l所述的中空丝膜组件，其中，所述筒状容器的上 侧部分的周壁的平均开孔率大于下侧部分的周壁的平均开孔率。
3、 如权利要求l所述的中空丝膜组件，其中，所述多根中空丝膜 被分割成分别由多根中空丝膜形成的多个小束，所述中空丝膜闭塞部 件由小束固定部件形成，所述各小束固定部件各自独立且各小束固定 部件间具有间隔，用于闭塞所述小束中的各中空丝膜的中空部，同时 收拢各中空丝膜并固定成为一体。
4、 如权利要求3所述的中空丝膜组件，其中，所述小束的数量为 3 ~ 50,形成所述各小束的中空丝膜的根数为50 ~ 2000。
5、 如权利要求4所述的中空丝膜组件，其中，所述筒状容器的直 《圣为50 400mm，长度为500 ~ 3000mm。
6、 如权利要求3所述的中空丝膜组件，其中，所述小束固定部件 在其表面具有湍流发生部件。
7、 如权利要求3所述的中空丝膜组件，其中，分隔所述各小束固 定部件的小束分隔部件被设置在所述各小束固定部件间。
8、 如权利要求3所述的中空丝膜组件，其中，沿着形成所述小束 的中空丝膜，设置有至少一根悬挂线状体，所述悬挂线状体的一端被 固定在所述中空丝膜固定部件上，另一端被固定在所述小束固定部件上，在所述各小束中，所述悬挂线状体在中空丝膜的过滤区域内的长 度短于所述多根中空丝膜的过滤区域内的长度中的最短长度。
全文摘要
一种中空丝膜组件，由以下部件形成在上端和下端具有开口的筒状容器；和在所述筒状容器内位于上下方向的由多根中空丝膜形成的中空丝膜束；和设置在上述中空丝膜的上端部、以所述中空丝膜的中空部开口的状态固定所述中空丝膜的中空丝膜固定部件；和设置在所述中空丝膜的下端部、闭塞所述上述中空丝膜的中空部的中空丝膜闭塞部件；所述中空丝膜固定部件以闭塞所述筒状容器的上端开口的状态固定在该筒状容器中，其中，所述筒状容器的周壁的至少一部分由多孔部件构成，并且所述筒状容器的下侧部分的周壁的平均开孔率为25％以下。
文档编号B01D63/00GK101351262SQ20068005022
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年1月19日
发明者冈尚树, 田中祐之 申请人:东丽株式会社