专利名称：浸渍型中空丝膜组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种被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，涉及一种中空丝膜的过滤性即使经过很长 时间也不降低、且能够减少中空丝膜清洗用的空气流量、降低运行成本的浸渍型中空丝 膜组件。
背景技术：
使用中空丝膜的膜分离技术，已经被用于广泛领域，如供水系统中饮用水制造 领域，工业用水、工业用超纯水、食品、医疗之类的产业用水制造领域，城市污水的净 化及工业废水处理之类的污水废水处理领域等。另外，中空丝膜组件分为加压型及浸渍型。浸渍型中空丝膜组件，被浸渍设置在浸渍槽内，将由抽吸压或水位差产生的压 力作为驱动力，利用中空丝膜进行过滤，作为由浸渍槽内的被处理水得到膜过滤水的浸 渍型膜分离装置使用。该浸渍型中空丝膜组件，通常不用如在加压型组件中可见的外壳 等覆盖中空丝膜的外侧。或者即使用外壳覆盖时，也用设置了很多被处理水能够流通的 孔的外壳覆盖。在使用上述中空丝膜的分离装置中，在过滤被处理水时，由于被处理水中的水 分通过中空丝膜以透过水的形式取出，而杂质滞留在中空丝膜的表面上或多孔质部内， 所以逐渐导致中空丝膜的堵塞和中空丝膜间的流路闭塞，有时不能得到原来的透过水量。因此，过滤操作中定期地进行以下述反压清洗(反洗)或空气清洗(空洗)为代 表的物理清洗，所述反压清洗通过使透过水从中空丝膜的2次侧(过滤水侧)压入1次侧 (被处理水侧)，剥离、除去在中空丝膜表面附着、蓄积的杂质层(滤饼层)；所述空气 清洗通过从中空丝膜组件下部连续地或间歇地吹入空气，使中空丝膜摇动，或通过由气 泡引起的剪切力剥离、除去在中空丝膜表面和中空丝膜间蓄积的杂质。此时优选从中空 丝膜表面剥离的杂质迅速地被排出到中空丝膜组件外，如专利文献1所示，在杂质容易 堆积的中空丝膜上下端部使中空丝膜露出，较理想。进而，如专利文献2所示，如果用可通水的筒状外壳覆盖中空丝膜整体，则不 仅可以从筒状外壳的筒周面的整面供给原水，而且也可以在物理清洗时使杂质从筒状外 壳的筒周面的整面流出，进一步提高杂质的排出性，较理想。但是，在专利文献1中记载的组件结构中存在下述问题物理清洗时，从组件 下方供给的空气易从中空丝膜下端部的中空丝膜露出的部位流到组件外，因此不能充分 地摇动上端部的中空丝膜，其结果也不能充分地清洗中空丝膜表面的杂质。另外，专利文献2中记载的组件结构同样地也存在下述问题从组件下方供给 的空气易于从可通水的筒状外壳的下方部分流到组件外，不能充分地摇动上方的中空丝 膜。其结果，必须增加空气的供给量才能摇动至上方的中空丝膜，导致运行成本增加。
因此，为了解决上述问题，如专利文献3和专利文献4所示，公开了一种中空丝 膜组件，其特征在于，使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。使用该中空丝膜组件，从组件下方供给的空气清洗用的压缩空气能够有 效地用于组件下方及组件上方的中空丝膜的清洗。但是，专利文献3中记载的组件结构中，在组件下部，粘接剂被直接固定在筒 状容器上，因此悬浮物质从组件下部的排出性差，在清洗时从中空丝膜表面除去的悬浮 物质易于残存在组件下部，难以长期地维持过滤能力。另一方面，专利文献4中记载的中空丝膜组件中，组件下部为开放状态，因此 能够同时提高悬浮物质的排出性及中空丝膜的清洗性，可以长期地维持高性能的过滤能 力。但是，由于用于闭塞筒状容器的上部开放部分的构件直接连接到筒状容器上、或筒 状容器与集气筒的粘接不牢固等，所以仍然存在筒状容器的物理强度降低、各构件之间 的粘接强度降低等问题，中空丝膜组件的长期耐久性令人担忧。专利文献1:日本特开2002-346344号公报专利文献2 日本特开2005-230813号公报 专利文献3:日本特开昭62-237908号公报专利文献4 国际公开W02007/083460号
发明内容
本发明的目的在于提供一种中空丝膜组件，所述中空丝膜组件具有在清洗中空 丝膜时悬浮物质易于从中空丝膜外表面剥离、且剥离的悬浮物质易于排到中空丝膜组件 外的特性，除此之外该组件在物理强度方面的长期耐久性也优异。用于达成上述目的的本发明的中空丝膜组件如下所述。(1) 一种浸渍型中空丝膜组件，其特征在于，所述浸渍型中空丝膜组件由下述构件构成筒状容器，在其上端及下端具有开口，且周壁的外侧露出部分的上半部分中至 少一部分由多孔构件形成，且周壁的外侧露出部分的下半部分为非开口状；中空丝膜束，在上述筒状容器内位于上下方向且由多根中空丝膜形成；中空丝膜集束构件，设置在上述中空丝膜的上端部，并在所述中空丝膜的中空 部开口的状态下，固定所述中空丝膜，并与上述筒状容器固定粘接；集水帽，与上述中空丝膜集束构件连接；中空丝膜密封构件，设置在上述中空丝膜的下端部，密封所述中空丝膜的中空 部；集气筒，设置在上述中空丝膜密封构件的外侧，并与上述筒状容器固定粘接，上述筒状容器中与上述集气筒的粘接部分由多孔构件构成。(2)如(1)所述的浸渍型中空丝膜组件，其特征在于，上述中空丝膜集束构件的 侧面部分具有开孔部分。(3)如(1)或(2)中所述的浸渍型中空丝膜组件，其特征在于，上述多根的中空 丝膜被分隔成分别由多根中空丝膜构成的多个小束，上述中空丝膜密封构件密封上述小 束中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。
(4)如(3)中所述的浸渍型中空丝膜组件，其特征在于，上述小束的数量为7， 形成上述各小束的中空丝膜的根数为800 1000。根据本发明，可以提供一种中空丝膜组件，该中空丝膜组件具有在目前的中空 丝膜清洗时悬浮物质易于从中空丝膜外表面剥离、且剥离的悬浮物质易于排到中空丝膜 组件外的特性，除此之外还能够改善筒状容器的物理强度、筒状容器与用于闭塞上部开 放部分的构件的粘接强度及筒状容器与集气筒的粘接强度等，长期耐久性也优异。
[图1]图1为本发明的中空丝膜组件的实施例之一的纵剖面简图。[图2]图2为表示本发明中使用的中空丝膜集束构件的放大侧面图。[图3]图3为图1的筒状容器的周壁的展开图。[图4]图4为图1的筒状容器的周壁的部分放大图。[图5]图5为表示本发明的中空丝膜组件的使用状态的立体图。
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，参照附图如下进行说 明。需要说明的是，本发明的中空丝膜组件，并不限定于自来水用的中空丝膜组件，也 可以用作其他产业水用、污水用等净水工艺用的中空丝膜组件。图1为本发明的中空丝膜组件的实施例之一的纵剖面简图。图1中，本发明的中空丝膜组件1由以下构件构成在上端及下端具有开口、且 周壁的至少一部分由多孔构件构成的筒状容器2 ；在筒状容器2内位于上下方向的由多根 中空丝膜3构成的中空丝膜束；设置在中空丝膜3的上端部、在中空丝膜3的中空部开口 的状态下固定中空丝膜3、且与筒状容器2固定粘接的中空丝膜集束构件4;与中空丝膜 集束构件4连接的集水帽5;设置在中空丝膜3的下端部、且密封中空丝膜3的中空部的 中空丝膜密封构件6;设置在中空丝膜密封构件6的外侧、并与筒状容器2固定粘接的集 气筒7ο如图1所示在本发明的中空丝膜组件1中，多根中空丝膜3被分隔成分别由多根 中空丝膜3形成的多个小束3a。小束3a分别收拢各中空丝膜3并固定成为一体，装填到 中空丝膜密封构件6中，使用粘接剂(没有图示)密封各中空丝膜3的下端部的中空部。 各中空丝膜密封构件6在各个之间具有间隙6a，彼此独立地存在。S卩，各中空丝膜密封 构件6以分别独立的状态被设置在从中空丝膜集束构件4垂下的各小束3a的下端部，各 个的位置也可以因通过间隙6a的流体(原液或空气清洗用的压缩空气)而改变。需要说明的是，本发明的中空丝膜组件中，各中空丝膜3的下端部也可以装填 到图1的中空丝膜组件1的中空丝膜密封构件6中，用粘接剂(图中未示出)密封中空部 进行使用，另外在空气清洗时为了防止由于膜折断引起的膜损伤，也可以在粘接剂层上 设置缓冲剂层，对其方案没有限制，只要能够实现本发明的目的即可，即密封各中空丝 膜的下端部的中空部、且收拢各中空丝膜并固定为一体。其中，从使作业性及中空丝膜 的固定化及中空部的密封切实可靠的观点考虑，优选如下方案，即，如图1所示，中空 丝膜密封构件6为收纳中空丝膜3的小束的容器形状，其中收纳中空丝膜3的小束之后，仅将所期望量的具有流动性的粘接剂(图中未示出)加入中空丝膜3的中空部3b中，同 时使其流入中空丝膜3间，之后使粘接剂固化，由此能够在固定中空丝膜3的同时密封中 空丝膜3的中空部3b。作为上述粘接剂，通常使用树脂，优选使用为通用品的、廉价且 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。另外，为了防止中空丝 膜密封构件6内的中空丝膜3的损伤，可以使用上述缓冲剂层使用的缓冲剂(图中未示 出)，通常优选使用为通用品的、廉价且富于柔软性的硅树脂和低硬度的聚氨酯树脂。本发明的中空丝膜组件中，密封中空丝膜下端部的中空部的中空丝膜密封构件，优选如图1的中空丝膜组件1的中空丝膜密封构件6所示，由具有间隔、且独立的多 个中空丝膜密封构件6形成。中空丝膜密封构件也可以由一块端板形成。中空丝膜密封构件由一块端板形成 时，端板可以形成下述结构以封闭筒状容器2的下端的开口 2b的状态固定在筒状容器 2上，并且，在端板上避开中空丝膜3的中空部的下端部被密封的部分，设置将筒状容器 2内外连通的多条流体流路且使其在端板的面上尽可能均勻配置。在本发明的中空丝膜组件中，中空丝膜集束构件为下述方案如图1的中空丝 膜组件1的中空丝膜集束构件4所示，与粘接剂(图中未示出)成为一体进行使用，在各 中空丝膜的上端部的中空部开口的状态下固定，且能够与筒状容器的上端周边部固定粘 接，连接集水帽。但只要能达成本来的目的即可，并不限定于上述方案。其中，从中空 丝膜组件的制作容易性的观点考虑，优选下述方案，如图1所示，中空丝膜集束构件4的 形状为筒状，其中收纳了由多根中空丝膜3形成的中空丝膜束，在内部具有与筒状容器 2的粘接部且在外部上部具有与集水帽5的连接部。如果给出制作图1的中空丝膜组件 的中空丝膜集束构件4的周边部一例，则从使作业性及中空丝膜的固定化可靠的观点考 虑，优选如下方案，在预先装填多根中空丝膜3的筒状容器2的上端周边部，嵌入中空丝 膜集束构件4，使中空丝膜束的前端部从中空丝膜集束构件4的上端面4c伸出少许，使 流动性的粘接剂(图中未示出)流入多根中空丝膜3间，之后使粘接剂固化，由此将中空 丝膜3固定在中空丝膜集束构件4内，接着切断从中空丝膜集束构件4的上端面4c伸出 的端部，由此使各中空丝膜3的中空部开口。在各中空丝膜开口的状态下固定的上述作 业，一般被称作灌注，已经为公众熟知。作为上述粘接剂，可以使用通常的树脂，但优 选使用为通用品的、廉价且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。另外，为了防止在粘接剂层的下部因空气清洗时膜折断所导致膜的损伤，也可以在 粘接剂层的下面设置缓冲剂层。此时使用的缓冲剂，通常优选使用为通用品的、廉价且 富于柔软性的硅树脂和低硬度的聚氨酯树脂。图2为只给出本发明的中空丝膜集束构件4的图。图2中，对与图1的中空丝 膜组件1相同的构件标注相同的符号。图2中，中空丝膜集束构件4的下侧内部4b为与筒状容器的上端周边部粘接固 定的部位。在中空丝膜集束构件4的内部处于装填有由多根中空丝膜形成的中空丝膜束 的状态，通常经过上述的灌注作业，形成在中空丝膜集束构件4的上端面4c上中空丝膜 的开孔部对齐的状态。在中空丝膜集束构件4的下侧侧面上设置开孔部分4a。另外，连 接中空丝膜集束构件4与集水帽的部位，优选中空丝膜集束构件4的外侧上部4d，在连 接时在中空丝膜集束构件4的外侧上部4d上安装O形环或平状密封件等保持气密性的构件。或者，也可以在中空丝膜集束构件4的外侧上部4d上涂布粘接剂，与集水帽粘接固 定。进而，也可以在中空丝膜集束构件4的上端面4c的边缘安装平状密封件等保持气密 性的构件，与集水帽连接。根据本发明的中空丝膜组件的结构，如图1的中空丝膜组件1所示，通过使筒状 容器2与集水帽5之间存在中空丝膜集束构件4，可以使筒状容器2与集水帽5不直接连 接，因此，可以提供一种加强筒状容器2上部的物理强度、并且改善与集水帽5的连接 性、且长期耐久性优异的中空丝膜组件。另外，由于中空丝膜组件中各构件所起的作用 已经明确，所以可以提高制作容易性。在本发明中，如图1、图2的中空丝膜集束构件4所示，优选在中空丝膜集束 构件4的侧面部分具有开孔部分4a。详细理由如下所述，通过采取上述方案，空气清洗 时中空丝膜集束构件的上方没有空气滞留且无悬浮物质的残存，能够高效地除去悬浮物 质。图2所示的中空丝膜集束构件4的开孔部分4a的形状为半圆形及长方形的组合形 状，开孔部持续至下方，但形状也可以使用三角形、四边形等多边形，圆形、椭圆形、 星形等所有形状。另外也可以混合上述多种形状。进而，也可以如图2的开孔部分4a 所示，开孔部持续至下方，也可以在中空丝膜集束构件4的内部为封闭的形状。本发明的中空丝膜组件中，中空丝膜的过滤区域，称作膜面区域，该区域可以 使与中空丝膜的外表面接触的原液通过中空丝膜过滤，以过滤水的形式流入中空丝膜的 中空部。在本发明的中空丝膜组件中，中空丝膜束优选由数百根 数万根的中空丝膜构 成。在本发明的中空丝膜组件中，采用中空丝膜束被分隔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数十根 数千根。此处，小束的分隔数和形成一 个小束的中空丝膜的根数可以根据筒状容器的直径和长度、以及中空丝膜的直径等进行 选择，以获得所期望的效果。例如，如果是筒状容器2的直径为50 400mm、长度为500 3000mm、中空 丝膜3的直径为0.5 2mm左右的中空丝膜组件1，则小束3a的数量优选3 1000个左 右，更优选3 50个。小束3a的数量很少时，悬浮物质的排出性变差，相反，数量越 多悬浮物质的排出性越好，但是导致中空丝膜组件1的制作变得繁琐。形成一个小束3a的中空丝膜3的根数优选为50 2000根。形成一个小束3a的 中空丝膜3的根数很少时，小束3a的数量增加，如上所述，中空丝膜组件1的制造变得 繁琐，相反，如果形成一个小束3a的中空丝膜3的根数过多，则悬浮物质易堆积在中空 丝膜3间。需要说明的是，如上所述，采用小束方式时，小束3a的数量与形成一个小束3a 的中空丝膜3的根数的组合十分重要，小束3a的数量为7，此时形成一个小束3a的中空 丝膜3的根数特别优选为800 1000根。这是由于如果为上述数值的组合，中空丝膜组 件1的制造不烦杂，悬浮物质的排出性特别好。各中空丝膜密封构件的形状可以为圆柱形、球形、 圆锥形和角锥形等任意形 状。图1的中空丝膜密封构件6由圆柱体构成。
本发明的中空丝膜组件中的中空丝膜的材料没有特别的限定。作为中空丝膜的 材料，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、醋酸纤维素、聚偏氟乙烯、 乙烯_四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯等及它们的复合材料。本发明的中空丝膜组件的中空丝膜的外径优选0.3 3mm。如果中空丝膜的外 径太小，则在制作中空丝膜组件时的处理中空丝膜时、或使用中空丝膜组件时的过滤、 清洗时等，容易发生中空丝膜折断损伤等问题。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0.1 1mm。膜厚过小时，产生由压力导致膜折断等问题，相反，膜厚过大时，产 生导致压力损失或原料费用增加等问题。本发明的中空丝膜组件，在各中空丝膜的上部安装集水帽5，可以在原水的过滤 中使用。即，在中空丝膜组件1中，集水帽5与中空丝膜集束构件4连接，所述集水帽5 收集从中空丝膜3的中空部3b的开口部向中空丝膜集束构件4上部的中空丝膜3的中空 部3b开口的面3c流出的过滤水。集水帽5具有用于将收集的过滤水导出到外部的过滤 水出口 9。本发明的中空丝膜组件以在各中空丝膜的下部安装集气筒的状态进行使用。 艮口，在中空丝膜组件1中，在筒状容器2的下端开口 2b的周围，设置有用于将空气清洗 用的压缩空气导入筒状容器2内的集气筒7。
筒状容器2、中空丝膜集束构件4、集水帽5、中空丝膜密封构件6、及集气筒 7，通常由树脂形成。作为形成上述构件的树脂，可以单独或混合使用下述树脂例 如，聚乙烯树脂、聚丙烯、聚丁烯等聚烯烃类树脂；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)、三氟氯化乙烯 (PCTFE)、乙烯·三氟氯化乙烯(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-丙二烯-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2、中空丝膜集束构件4、集水帽5、中空丝膜密封构件6及集气筒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 以使用树脂与金属的复合体、和玻璃纤维强化树脂、碳纤维强化树脂等复合材料。需要 说明的是，筒状容器2、中空丝膜集束构件4、集水帽5、中空丝膜密封构件6，及集气筒 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，筒状容器的周壁的外侧露出部分的上半部分中至少 一部分由多孔构件构成，并且周壁的外侧露出部分的下半部分为非开口状。使用图1及 图3说明其一例。图3为图1中筒状容器2的周壁的展开图。在图1及图3中，本发明的中空丝 膜组件1的筒状容器2的周壁外侧露出部分的上半部分中至少一部分，由具有筛网状的开 孔的多孔构件2c构成。筒状容器2的周壁中，与中空丝膜集束构件4粘接的部分，及与集气筒7粘接的 部分，通常在使用时不露出到外侧，因此，将除上述部分之外的、通常使用时从外侧露出能看见的部分称作外侧露出部分。本发明中，筒状容器2的周壁外侧露出部分中，必 需使其上半部分中至少一部分由多孔构件2c构成、且下半部分为非开口状。此处，所谓 筒状容器2的外侧露出部分的上半部分，是指从筒状容器2的周壁整体中除去与中空丝膜 集束构件4粘接不露出到外侧的部分(图3的区域A)及与集气筒7粘接不露出外侧的部 分(图3的区域D)的区域中，比筒状容器2的纵向方向(图3的箭头E方向)的大致中 间位置(图3的箭头F表示的位置)更靠近中空丝膜集束构件4侧的部分(图3的区域B) 的周壁。同样地，所谓筒状容器2的外侧露出部分的下半部分，是指比筒状容器2的纵 向方向(图3的箭头E方向)的大致中间位置(图3的箭头F表示的位置)更靠近集气筒 7侧的部分(图3的区域C)的周壁。图4为筒状容器2的周壁外侧露出部分的上半部分的部分放大图。在图4中， 周壁分为开孔部分10及线材部分11。在图3的周壁的展开图中，以区域B的投影面积 为X，以图4的各开孔部分10的投影面积的总和为Y时，筒状容器2的周壁外侧露出部 分的上半部分(区域B)的平均开孔率可以根据式Y/XX100(%)算出。筒状容器2的周壁的外侧露出部分的上半部分的开孔部分10的分布(各开孔部 分10的位置及开孔面积的分布)可以为均勻分布，也可以在筒状容器的纵向方向(上下 方向)上为不均勻分布。圆周方向不均勻的分布导致原水和空气的不均勻流动，故不优 选。筒状容器2的外侧露出部分的周壁上，仅在上半部分(区域B)设置开口部分， 在下半部分(区域C)不设置开口部分，详细理由如下所述，由此可以实现本发明的目 的，即中空丝膜的过滤性能不降低，并且减少中空丝膜清洗用的空气流量，使运行成本 降低。筒状容器2中，对于与中空丝膜集束构件4粘接且不露出到外侧的部分(区域 Α)，只要能达成与中空丝膜集束构件4粘接的本来的目的即可，对于其材质和形状等没 有制限，通常优选为如下方案采用与筒状容器2的其他部分相同的材质形成、且如图3 所示为完全没有开孔的板状。筒状容器2中，对于与集气筒7粘接且不露出到外侧的部分(区域D)，从提高与集气筒7的粘接性的观点考虑，必需由筛网状等多孔构件构成。使用发明的中空丝膜 组件时，特别是，通常外侧露出部分的周壁的下半部分不具有开孔部分时，筒状容器2 与集气筒7的粘接固定部分，流速增大，承受很高的压力，需要很高的粘接强度，但通 过采用本发明的方案，使用适当的粘接剂使筒状容器2的区域D与集气筒7粘接时，通 过粘接剂进入开孔部，可以推测粘接强度增高。使用本发明的中空丝膜组件时，特别是 通常外侧露出部分的周壁下半部分不具有开孔部分时，筒状容器2与集气筒7的粘接固定 部，因流速增大受到很高压力，需要很高的粘接强度，所以优选采用上述方案。需要说 明的是，作为此时使用的粘接剂，可以使用常用树脂，但优选为通用品的、廉价且对水 质的影响小的环氧树脂、聚氨酯树脂、环氧丙烯酸酯树脂等。另外，使用的粘接剂需要 很高的粘接强度，从成本、制作容易性等观点考虑更优选使中空丝膜组件上部、筒状容 器2与中空丝膜集束构件4的粘接中使用的粘接剂相同。如上所述在周壁上具有多孔构件的筒状容器，例如可以如下准备在各部分分 别配置具有规定的平均开孔率的不同的多孔构件。
作为设置在筒状容器的周壁上的多孔构件，可以使用筛网状、网状、冲孔金属 状之类的具有多孔的板状构件。例如，有利用树脂成型的具有多孔的板状构件和筒状构 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、对水质影响小、具 有多孔的树脂成型构件。接着，对采用图1的本发明的中空丝膜组件1进行的原水处理进行说明。首先，使中空丝膜组件1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。向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 9侧进行抽吸时，水槽内含有悬浮物质的原水通过筒状容器2的周壁开 孔部分2a和集气筒7，进入中空丝膜组件1内，通过中空丝膜3的束被过滤后，过滤水从 集水帽5通过过滤水出口 9被送至集水管(图中未示出)。伴随该过滤，原水中的悬浮物 质附着在中空丝膜3的外表面上。另外，通过抽吸过滤水侧，将原水过滤并排出水槽外 时，因水槽的水位降低，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，进行使透过水或压缩空气从集水帽5侧流向原水 侧的反洗、或下述空气清洗，即从设置在中空丝膜组件1下方的空气配管(图中未示出) 通过中空丝膜组件1的下部的集气筒7，将压缩空气供给到中空丝膜组件1内，使中空丝 膜组件1内蓄积的悬浮物质排出系统外。在反洗中，透过水从中空丝膜3的内部流向外部，因此，附着在中空丝膜3的外 表面的悬浮物质从中空丝膜3的外表面剥离。或者处于易于剥离的状态。然后，在随后 的空气清洗中，微小的悬浮物质通过筒状容器2的周壁开孔部分2a和集气筒7被排出到 中空丝膜组件1的系统外，之后在实施的排水中从水槽内被排出。此时，在中空丝膜组件1中，中空丝膜密封构件6没有被固定在筒状容器2上， 因此，通过空气清洗 ，使得中空丝膜3与中空丝膜密封构件6—起摇动。通过该摇动，可 以有效地剥离附着在中空丝膜3的外表面的悬浮物质。进而，从中空丝膜组件1的下方 排出悬浮物质时，含有悬浮物质的水也可以通过自由运动的多个中空丝膜密封构件6的 间隙6a被排出，因此，在中空丝膜组件1内几乎没有悬浮物质残留，从而阻止了过滤性 能降低。重复这些工序的同时可以长时间地继续原水的过滤处理。接着，对在本发明的中空丝膜组件内空气清洗时的空气流动进行说明。图1中，从设置在中空丝膜组件1下方的空气配管(图中未示出)供给的压缩空 气，通过集气筒7进入中空丝膜组件1内，从筒状容器2的开孔部2a流出。在本发明中， 筒状容器2的外侧露出部分中，只在上半部分具有开口部分，因此，该进入的空气从外 侧露出部分的上半部分流出，而不能从筒状容器2的外侧露出部分的下半部分流出。因 此，由于向筒状容器2内的大部分供给压缩空气，所以不仅可以使位于中空丝膜组件1下 方的中空丝膜3以能够除去外表面的悬浮物质的程度进行摇动，而且也可以使位于上方 的中空丝膜3以能够除去外表面的悬浮物质的程度进行摇动。因此，能够有效地利用压 缩空气，并且能够降低导入中空丝膜组件1的空气量，能够降低水处理的运行成本。另外，如上所述通过采用在筒状容器2的外侧露出部分中只上半部分具有开口 的方案，空气清洗时从中空丝膜3的外表面剥离的悬浮物质，与由压缩空气产生的从中 空丝膜组件1内的下方向上方的水流一起，从中空丝膜组件1上方的筒状容器2的周壁排 出到中空丝膜组件1外。另一方面，悬浮物质不从中空丝膜组件1下方的筒状容器2的周壁外侧露出部分流出，此时，悬浮物质不会在中空丝膜组件1的下方堆积，而是通过 自由运动的多个中空丝膜密封构件6的间隙6a，从集气筒7向中空丝膜组件1的下方排 出，所以没有问题。作为本发明中空丝膜组件的其他实施方案，组件中筒状容器的方案可以是筒状 容器周壁的外侧露出部分的开孔部分的投影面积从筒状容器略大致中央位置向上方连续 地或阶段性地增大的方案(图中未示出)。图4所示的开孔部分10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，及圆形、椭圆形、星形等。也可以混合上述多种形 状。本发明的中空丝膜组件中，优选在中空丝膜集束构件的侧面部分具有开孔部 分，通过采用上述方案，能够从该开孔部分排出空气，因此，在中空丝膜集束构件的上 方不发生空气滞留，另外可以同时将悬浮物质排出至外部。图1的中空丝膜组件中，从 集气筒7进入的压缩空气，其大部分由筒状容器2的开孔部流出，但一部分流入中空丝膜 集束构件4的上方部。此时，如果为中空丝膜集束构件的侧面部分不具有开孔部分的结 构，则有时从中空丝膜集束构件4的上方部流入的空气一度无法排出，空气滞留、导致 悬浮物质排出障碍。但是，如果在该部分设置如图1、图2所示的开孔部分4a，则不发 生空气滞留，空气及悬浮物质从开孔部分4a排出，因此能够提高空气清洗时悬浮物质的 排出效率。本发明的各中空丝膜密封构件，其一部分也可以与相邻的中空丝膜密封构件连 接。例如可以以棒状体、带状体进行连接。通过该连接，各中空丝膜密封构件之间处于 彼此连接的状态，所以不会发生仅特定部位的中空丝膜密封构件摇动的情况，能够将振 动或摇动的力传递给其他中空丝膜密封构件。同时，能够缓和地限制各小束的位置。由 此可以提高原水和空气的分散性。分散性的提高能够进一步提高防止中空丝膜的污斑产 生的效果和防止各小束互相缠绕的效果。本发明的中空丝膜密封构件的下面可以为平面，也可以为半球体等。另外，其 周面的一部分也可以具有由叶片和螺旋槽等形成的湍流发生构件(图中未示出)。在过 滤悬浮物质多的原水时，优选使用具有设置了湍流发生构件的中空丝膜密封构件的中空 丝膜组件。这是因为原水和空气与湍流发生构件碰撞，可以赋予各小束细微的振动或摇 动。为图1的中空丝膜组件1时，在形成小束3a的多个中空丝膜3中，中空丝膜集 束构件4的下面与中空丝膜密封构件6的上面之间的长度，S卩，在过滤区域的长度，与其 他的中空丝膜相比，存在短中空丝膜时，会发生下述情况该长度短的中空丝膜与其他 的中空丝膜相比，负担了中空丝膜密封构件6的较多重量或全部重量。 该情况可能会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，不容易制作得到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，本发明的中空丝膜组件1中，沿着形成各小束3a的中空丝膜 3，设置至少1根悬挂线状体(图中未示出)。悬挂线状体(图中未示出)的一端与中空丝膜3的一个端部一起被固定在固定于筒状容器2上的中空丝膜集束构件4上，另一端与小 束3a中的中空丝膜3 —起被固定在中空丝膜密封构件6上。该两端被固定的悬挂线状体 (图中未示出)的中空丝膜集束构件4的下面与中空丝膜密封构件6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长度更短。需要 说明的是，过滤区域中的中空丝膜3的长度及悬挂线状体(图中未示出)的长度均为各自 直线状态的长度。通过存在该悬挂线状体(图中未示出)，能够减轻长度短的中空丝膜的负荷或使 其无负荷，防止由于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(图中未示出)对于负荷的耐性必需大于中空丝膜。悬挂线状体(图中未示出)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、金属或树脂的管，作为棒，例如有金属棒、天然或合成树脂棒、金属 或树脂的管。作为树脂，有聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、氯乙烯树脂、丙烯基树脂等。作 为金属，有不锈钢、铝等。悬挂线状体(图中未示出)为管时，为了防止万一破损原水 从过滤水侧流入的情况，最好事先密封端面。另外，优选各小束3a具备2根以上悬挂线 状体(图中未示出)。这是由于，即使在万一 1根线状体从中空丝膜集束构件4或中空丝 膜密封构件6脱落的情况下，也能利用其他悬挂线状体有效地防止中空丝膜断裂。产业上的可利用性本发明的中空丝膜组件，在对水槽内蓄积的原水进行过滤处理时，使其浸渍在 水槽内用于膜过滤处理。符号的说明 1 中空丝膜组件2 筒状容器2a筒状容器的开口部2b筒状容器的下端开口2c:多孔构件3 中空丝膜3a中空丝膜的小束3b:中空丝膜的中空部3c中空丝膜的中空部开口的面4 中空丝膜集束构件4a中空丝膜集束构件的下侧侧面的开孔部分4b 中空丝膜集束构件的下侧内部(与筒状容器的粘接部分)4c中空丝膜集束构件的上端面4d 中空丝膜集束构件的外侧上部(与集水帽的连接部分)5 集水帽6 中空丝膜密封构件6a中空丝膜密封构件间的间隙7 集气筒8:流入口
9:过滤水出口10:开孔部分11:线材 部分
权利要求
1.一种浸渍型中空丝膜组件，其特征在于， 所述浸渍型中空丝膜组件由以下部分构成筒状容器，在其上端与下端具有开口，且周壁的外侧露出部分的上半部分中至少一 部分是由多孔构件形成，且周壁的外侧露出部分的下半部分为非开口状； 中空丝膜束，在所述筒状容器内位于上下方向且由多根中空丝膜形成； 中空丝膜集束构件，设置在所述中空丝膜的上端部，在所述中空丝膜的中空部开口 的状态下固定所述中空丝膜，并与所述筒状容器固定粘接； 集水帽，与所述中空丝膜集束构件连接；中空丝膜密封构件，设置在所述中空丝膜的下端部，密封所述中空丝膜的中空部； 集气筒，设置在所述中空丝膜密封构件的外侧，与所述筒状容器固定粘接， 在所述筒状容器中与所述集气筒的粘接部分由多孔构件形成。
2.如权利要求1所述的浸渍型中空丝膜组件，其特征在于，在所述中空丝膜集束构件 的侧面部分具有开孔部分。
3.如权利要求1或2所述的浸渍型中空丝膜组件，其特征在于，所述多根的中空丝膜 被分隔成分别由多根中空丝膜构成的多个小束，所述中空丝膜密封构件密封上述小束中 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所述的浸渍型中空丝膜组件，其特征在于，所述小束的数量为7，形 成所述各小束的中空丝膜的根数为800 1000。
全文摘要
本发明涉及一种浸渍型中空丝膜组件，其特征在于，所述浸渍型中空丝膜组件由以下部分构成在上端及下端具有开口、且周壁的外侧露出部分的上半部分中至少一部分由多孔构件形成、且周壁的外侧露出部分的下半部分为非开口状的筒状容器；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；设置在上述中空丝膜的上端部、在所述中空丝膜的中空部开口的状态下固定所述中空丝膜、并与上述筒状容器固定粘接的中空丝膜集束构件；与上述中空丝膜集束构件连接的集水帽；设置在上述中空丝膜的下端部且密封上述中空丝膜的中空部的中空丝膜密封构件；设置在上述中空丝膜密封构件的外侧、并与上述筒状容器固定粘接的集气筒。并且上述筒状容器中与上述集气筒的粘接部分由多孔构件形成。通过使用上述浸渍型中空丝膜组件，可以使膜清洗时的效率性及组件的长期耐久性提高。
文档编号B01D63/00GK102026711SQ200980116940
公开日2011年4月20日 申请日期2009年6月4日 优先权日2008年7月1日
发明者松本宏, 金森浩充, 铃木启伸 申请人:东丽株式会社