專利名稱：膜元件以及膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在上水或廢水等的一般水處理中用于過濾或者濃縮的膜元件以及膜 組件。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的膜分離裝置，例如已知有按適當(dāng)?shù)拈g隔平行地配置有多個膜元件的浸 沒式膜裝置。作為膜元件，例如有圖9至圖10所示的類型。在圖9至圖10中，膜元件在作 為膜支承體的矩形的平板狀的濾板1上覆蓋其表面地配置由有機膜構(gòu)成的濾膜2，將濾膜2 在其周緣部接合到濾板1，在濾板1上具有集水口 3。在此作為膜支承體例示了樹脂制的濾 板1，但有時作為膜支承體也使用無紡布或網(wǎng)等柔性材質(zhì)的部件。膜元件接收驅(qū)動壓力并通過濾膜2對被處理水進行過濾，用于將槽內(nèi)的水位差壓 力作為驅(qū)動壓力的重力過濾、或者向濾膜2的內(nèi)側(cè)施加負壓作為驅(qū)動壓力的吸引過濾。對于這樣的膜元件中的濾板1與濾膜2的接合方法，例如有熔敷、粘結(jié)等。作為熔 敷，利用超聲波來熔敷濾板1的樹脂而形成熔敷部4，在熔敷部4處將濾板1與濾膜2接合。 作為粘結(jié)，利用粘結(jié)劑將濾板1與濾膜2接合。作為這樣的濾板1與濾膜2的接合方法，例如有日本專利公報(專利第3010979 號)所記載的類型。其在于，在濾板的表面上配置濾膜，從濾膜上方沿著濾膜的周緣部施加 超聲波振動，通過其摩擦熱，將濾膜熔敷到濾板上。另外，日本專利公報(日本特開平11-33370號)所記載的類型在于，經(jīng)由間隔件 層積兩張平膜，在兩張平膜的兩側(cè)將雙方的端部彼此熔敷或者粘結(jié)而形成濾膜體。另外，日本專利公報(日本專利第3815645號)所記載的類型在于，分離體單元在 具有通水功能的部件的兩面上經(jīng)由間隔件安裝濾膜，在將膜端接合的接合部件中形成中空 部而成。然而，在使用上述的膜分離裝置的情況下，在曝氣槽內(nèi)的活性污泥混合液中浸沒 膜分離裝置，從空氣擴散裝置使曝氣用空氣噴出。在該狀態(tài)下將驅(qū)動壓力施加給膜元件來 過濾活性污泥混合液，透過濾膜的透過液體作為處理水導(dǎo)出到槽外。此時，由從空氣擴散裝置擴散出來的曝氣用空氣的氣泡的氣升作用產(chǎn)生上升流。 通過該上升流將膜元件的濾膜的膜面曝氣清洗。通過該曝氣清洗，抑制起因于水生物污垢 的分離功能的降低，防止膜分離裝置變得功能不全。這樣，在膜分離裝置中，為了防止水生物污垢而需要進行曝氣清洗。在該情況下， 可知的是，當(dāng)在停止了過濾運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下進行曝氣時，清洗效果變好。然而，如圖11所示那樣，當(dāng)在停止了過濾運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下進行放置時，透過液體停 滯在膜元件的內(nèi)部、即濾板1與濾膜2之間，濾膜2成為稍許鼓起的狀態(tài)。如圖12所示那樣，當(dāng)在將過濾運轉(zhuǎn)停止的狀態(tài)下僅進行曝氣時，停滯在濾板1與 濾膜2之間的透過液體通過上升流而被朝上方推起。其結(jié)果，如圖8所示那樣，濾膜2在熔 敷部4折回而在膜元件的上部附近形成鼓起5，該鼓起5相對于上升流成為阻力，在濾膜2上產(chǎn)生振動以及應(yīng)力。為此，濾膜2在熔敷部4容易發(fā)生剝離，或者在熔敷部4的附近容易 發(fā)生破損。另外，在產(chǎn)生水生物污垢的情況下，需要用于除去水生物污垢的藥液清洗。該藥液 清洗通過從集水口 3向濾板1和濾膜2之間的透過液體流路供給藥液來進行。當(dāng)在藥液的 供給壓力下濾板1和濾膜2之間的透過液體流路中的內(nèi)壓變高時，濾膜2向外側(cè)鼓起而對 濾板1和濾膜2的接合部帶來剝離作用。為此，如上述那樣，由于在使濾膜2從與濾板1的接合面剝離的方向上作用有拉伸 力，所以，存在在熔敷部4容易對濾膜2引起破損或剝離、在藥液清洗過程中無法施加高的 內(nèi)壓的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而做出的，其目的在于提供即使在將過濾運轉(zhuǎn)停止的 狀態(tài)下進行曝氣或者即使在藥液清洗過程中施加高的內(nèi)壓、也難以引起濾膜的破損或剝離 的膜元件以及膜組件。為了解決上述課題，本發(fā)明的膜元件，其特征在于，由膜支承體、濾膜和密封件構(gòu) 成；所述膜支承體沿著被處理液體的流動方向配置；所述濾膜由平膜構(gòu)成，覆蓋膜支承體 的表背的主面地配置，而且具有包括膜支承體的上游側(cè)以及下游側(cè)的端部地進行了折回的 翻轉(zhuǎn)部，呈環(huán)狀；所述密封件在沿著被處理液體的流動方向的膜支承體的兩側(cè)部水密地形 成在濾膜的邊緣部上。另外，在本發(fā)明的膜元件中，其特征在于，濾膜具有至少一個接合部，接合部在膜 支承體的主面上或者端面上將濾膜的端部彼此重疊地配置，在濾膜的一個端部的表面上接 合另一個端部的背面。另外，在本發(fā)明的膜元件中，其特征在于，在接合部重疊的濾膜的端部中，將朝向 下游側(cè)的另一個端部配置在外側(cè)。本發(fā)明的膜組件，其特征在于，具備至少一個膜元件和至少一個的集水箱；膜元件 具有膜支承體、濾膜和密封件；所述膜支承體沿著被處理液體的流動方向配置；所述濾膜 由平膜構(gòu)成，覆蓋膜支承體的表背的主面地配置，而且具有包括膜支承體的上游側(cè)以及下 游側(cè)的端部地進行了折回的翻轉(zhuǎn)部，呈環(huán)狀；所述密封件在沿著被處理液體的流動方向的 膜支承體的兩側(cè)部水密地形成在濾膜的邊緣部上；集水箱具有與內(nèi)部的集水空間連通的開 口部，水密地保持插入到上述開口部中的上述膜元件的側(cè)部。如上所述，本發(fā)明通過在沿著被處理液體的流動方向的膜支承體的兩側(cè)部在濾膜 的邊緣部上水密地形成密封件，將環(huán)狀的濾膜的兩側(cè)的開口緣保持在膜支承體上，所以，不 存在將濾膜與膜支承體直接固定的部位。密封件不用必須將濾膜強力地按壓到濾板上。然 而，膜元件也可以在濾膜的膜面不與被處理液體相接的區(qū)域、例如與密封件對應(yīng)的區(qū)域或 位于集水箱的內(nèi)部的區(qū)域，將濾板和濾膜直接接合?？墒?，以該接合不阻礙透過液體流路作 為條件。另外，濾膜可以將一張或者多張膜片的端部接合而形成環(huán)狀，還可以無縫地由呈 環(huán)狀的膜片形成。通過該構(gòu)成，若在藥液清洗時向膜支承體與濾膜之間的透過液體流路按規(guī)定壓力供給藥液的話，則濾膜接受內(nèi)壓而成為向外側(cè)鼓起的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，在濾膜上作用有沿 著膜面的拉伸應(yīng)力，但并不存在將濾膜與膜支承體直接固定的部位，所以，與現(xiàn)有技術(shù)那樣 將膜支承體和濾膜熔敷的情況相比，能夠抑制濾膜的破損，能夠在藥液清洗過程中施加高 的內(nèi)壓。在膜元件的沿著被處理液體的流動方向的兩側(cè)部，在濾膜上水密地形成密封件， 所以，即使濾膜接受內(nèi)壓而成為向外側(cè)鼓起的狀態(tài)，也能夠確保大的強度。在將過濾運轉(zhuǎn)停止的狀態(tài)下從膜元件的下方進行空氣擴散的情況下，處于膜支承 體和濾膜之間的透過液體被向被處理液體的流動的下游側(cè)按壓而集中在翻轉(zhuǎn)部，濾膜在翻 轉(zhuǎn)部柔軟地鼓起而允許透過液體的移動。進而，通過在膜支承體的下游側(cè)的端部的下游區(qū) 域產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)部的鼓起，相對于沿著膜支承體流動的被處理液體的流動，翻轉(zhuǎn)部的鼓起不會 成為阻力，不會因翻轉(zhuǎn)部的鼓起在濾膜產(chǎn)生振動以及應(yīng)力。因而，能夠抑制作用于濾膜的負 載，防止濾膜發(fā)生破損。另外，由于配置在外側(cè)的端部朝向下游側(cè)而不與被處理液體的流動 相向，所以，抑制了濾膜接合部的剝落。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式中的膜盒的立體圖。
圖2是表示該膜盒的膜組件中的主要部分的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的實施方式中的膜元件的立體圖。
圖4是表示該膜元件的主視圖。
圖5是表示本發(fā)明的其他實施方式中的膜元件的立體圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式3中的膜元件的立體圖。
圖7是表示本發(fā)明的膜元件的作用的示意圖。
圖8是表示現(xiàn)有的膜元件的作用的示意圖。
圖9是表示現(xiàn)有的膜元件的構(gòu)成的分解立體圖。
圖10是表示現(xiàn)有的膜元件的立體圖。
圖11是表示現(xiàn)有的膜元件的側(cè)視圖。
圖12是表示現(xiàn)有的膜元件的側(cè)視圖。
具體實施例方式(實施方式1)以下，基于附圖來說明本發(fā)明的實施方式。在圖1至圖4中，構(gòu)成膜分離裝置的膜 盒11由上下層積的多個膜組件12構(gòu)成，浸沒在處理槽(圖示省略)內(nèi)的被處理液體中地 進行設(shè)置。膜盒11在下層的膜組件12的下方位置配置有空氣擴散裝置11a。膜組件12按規(guī)定間隔并列配置多個膜元件13，將各膜元件13的橫向的兩側(cè)分別 水密地密封到集水箱14，在膜元件13的相互之間形成縱向的流路。各集水箱14呈中空狀， 在內(nèi)部具有集水空間，呈四方形的箱體，但其形狀也可以是四方形以外的形狀。然而，集水 箱14也可以僅設(shè)置在膜元件13的一個側(cè)部。此時，膜元件13的另一個側(cè)部由后述的樹脂 等密封。在本實施方式中，示出了將膜元件13在上下方向配置的構(gòu)成。然而，膜元件13的配置方向并不限于上下方向，只要能夠沿著被處理液體的流動方向進行配置即可。因而，如 后述那樣，也可以在水平方向配置，或者也可以傾斜地配置。膜組件12具有設(shè)置在集水箱14的上端面的上部連結(jié)部23以及設(shè)置在下端面的 下部連結(jié)部24，上部連結(jié)部23以及下部連結(jié)部24構(gòu)成流路而與集水箱14的集水空間連
iM o上方的膜組件12的下部連結(jié)部24與下方的膜組件12的上部連結(jié)部23連結(jié)在一 起，上方的膜組件12的集水箱14的上部連結(jié)部23經(jīng)由管25與集水管26連通。然而，也可以是下方的膜組件12的下部連結(jié)部24經(jīng)由管25與集水管26連通，進 而也可以是不經(jīng)由管25地將下部連結(jié)部24或者上部連結(jié)部23直接與集水管26連通。在本實施方式中，下方的膜組件12的下部連結(jié)部24通過栓(圖示省略)進行栓 塞，但作為下方的膜組件12也可以使用不存在下部連結(jié)部24的方式。另外，透過液體的取出只要從上方的膜組件12的左右的上部連結(jié)部23、下方的膜 組件12的左右的下部連結(jié)部24的至少一個部位進行即可。如圖2所示那樣，各集水箱14經(jīng)由澆注在開口部15中的密封件(樹脂等)16將多 個膜元件13水密地保持。然而，并不限于圖2所示的構(gòu)成，對于在集水箱14水密地接合膜 元件13的結(jié)構(gòu)存在各種方式。例如，集水箱14的開口部15也可以不形成為單一的開口， 而是形成為多個狹縫，在各狹縫中插入膜元件13，在狹縫中澆注樹脂等的密封件16?；蛘?， 也可以在膜元件13的周圍配置橡膠等的密封材料。(膜元件的構(gòu)成)如圖3以及圖4所示那樣，膜元件13具有構(gòu)成膜支承體的樹脂制的濾板17、和覆 蓋濾板17的表背的主面地配置的由平膜(有機膜)構(gòu)成的濾膜18，各膜元件13在濾板17 的表背的主面與濾膜18之間形成的透過液體流路與集水箱14的集水空間連通。在本實施 方式中，作為膜支承體例示了樹脂制的濾板1，但作為膜支承體有時也使用無紡布或網(wǎng)等的 柔性材質(zhì)的部件。膜元件13的上端側(cè)在被處理液體的流動方向位于下游側(cè)，下端側(cè)在被處理液體 的流動方向位于上游側(cè)。濾膜18形成有包括濾板17的下游側(cè)的端部19地進行了折回的 下游側(cè)翻轉(zhuǎn)部20、和包括上游側(cè)的端部27地進行了折回的上游側(cè)翻轉(zhuǎn)部29。并且，濾膜18 的端部彼此在濾板17的主面上或者端面上相互重疊，在一個端部的表面上接合另一個端 部的背面，且使朝向下游側(cè)的另一個端部位于外側(cè)而形成接合部30。接合部30通過利用超 聲波的熔敷、或者利用粘結(jié)劑的粘結(jié)形成。將該結(jié)構(gòu)的膜元件13按規(guī)定間隔并列配置，將多個膜元件13通過在其相互之間 配置的密封件(樹脂等)16水密地密封在集水箱14的開口部15。根據(jù)該構(gòu)成，膜元件13具有未將濾板17和濾膜18直接固定接合的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了 在濾板17的四個邊未通過粘結(jié)或熔敷直接固定濾膜18和濾板17的結(jié)構(gòu)。然而，膜元件13也可以在濾膜18的膜面不與被處理液體相接的區(qū)域、例如與密封 件16對應(yīng)的區(qū)域或位于集水箱14的內(nèi)部的區(qū)域，將濾板17和濾膜18直接接合?？墒牵?該接合不阻礙透過液體流路作為條件。可是，如圖4所示那樣，密封件16也可以針對各個膜元件13形成，針對各膜元件 13在沿著被處理液體的流動方向的濾板17的兩側(cè)部由密封件16保持濾膜18的邊緣部。之后，也可以將該結(jié)構(gòu)的膜元件13按規(guī)定間隔并列地配置，將多個膜元件13通過配置在其 相互之間的密封件(樹脂等)16捆扎在一起。進而，也可以如上述那樣，在濾膜18之上配 置橡膠材料等的密封材料而將濾膜18接合到濾板17上。在上述的實施方式中，通過一張膜片形成環(huán)狀的濾膜18。然而，也可以如圖5所示 那樣，濾膜18由多張膜片形成為環(huán)狀。在此，構(gòu)成濾膜18的兩張膜片中的一個膜片形成包括濾板17的上端緣19地進行 了折回的下游側(cè)翻轉(zhuǎn)部20，另一個膜片形成包括上游側(cè)的端部27地進行了折回的上游側(cè) 翻轉(zhuǎn)部29。將兩個膜片的端部彼此相互重疊地配置到濾板17的主面上，將兩個膜片的端部 彼此接合而形成兩個接合部30。該接合部30通過利用超聲波的熔敷、或者利用粘結(jié)劑的粘 結(jié)形成。進而，濾膜18也可以由呈無縫環(huán)狀的膜片形成。采用上述的任何一個膜元件13，在本發(fā)明的膜組件12中都能發(fā)揮以下的作用效^ o通常運轉(zhuǎn)從配置在下層的膜組件12的下方位置的空氣擴散裝置11a作為曝氣用氣體使空 氣擴散，通過空氣的氣泡的氣升作用在膜盒11的內(nèi)部產(chǎn)生氣液混相的上升流。通過該上升 流將處理槽(圖示省略)內(nèi)的被處理液體向膜元件13相互之間供給，形成沿著膜元件13 的膜面的被處理液體的流動，相對于透過濾膜18流動的透過液體的流動以橫流的方式供 給被處理液體。在本實施方式中，通過由氣升作用形成的上升流以橫流的方式供給被處理液體， 所以，將膜元件13配置在上下方向。然而，在通過泵等的動力機構(gòu)將被處理液體以橫流的 方式供給到膜元件13相互之間的情況下，膜元件13也可以在水平方向或者傾斜方向配置。對于對膜元件13施加驅(qū)動壓力的方式存在多種方式。在此，將槽內(nèi)的水位差作為 驅(qū)動壓力，通過各膜元件13對槽內(nèi)的活性污泥混合液進行重力過濾?；蛘撸晌猛ㄟ^ 集水管26以及管25，對膜盒11的各膜組件12施加吸引壓力作為驅(qū)動壓力來進行吸引過 濾o接受驅(qū)動壓力而透過了膜元件13的濾膜18的透過液體，通過濾膜18和濾板17 之間的透過液體流路而流入到集水箱14的集水空間。流入到下層的膜組件12的集水箱14 中的透過液體通過上部連結(jié)部23，從下部連結(jié)部24向上層的膜組件12的集水箱14流入。 流入到上層的膜組件12的集水箱14的透過液體從上部連結(jié)部23通過管25以及集水管26 而作為處理水向槽外導(dǎo)出。在此期間，通過上升流在膜元件13相互之間的流路以橫流的方式供給活性污泥 混合液，而且，通過上升流對膜元件13的膜面進行曝氣清洗。通過該曝氣清洗，抑制起因于 水生物污垢的分離功能的降低，防止膜分離裝置變成功能不全。此時，由于配置到外側(cè)的端 部朝向下游側(cè)而不與被處理液體的流動相向，所以，可抑制濾膜接合部的剝離。曝氣清洗運轉(zhuǎn)在重力過濾的情況下，將設(shè)置在集水管26上的閥(圖示省略)栓塞，在吸引過濾 的情況下，停止吸引泵而停止過濾運轉(zhuǎn)。當(dāng)在該狀態(tài)下使空氣擴散裝置11a運轉(zhuǎn)來進行曝 氣清洗時，能夠獲得優(yōu)異的清洗效果。
此時，上升流將各膜元件13的內(nèi)部的透過液體在濾板17和濾膜18之間向上方的 下游側(cè)推壓。然而，如圖7所示那樣，由于濾膜18具有包含濾板17的下游側(cè)的端部19地 進行了折回的翻轉(zhuǎn)部20，所以，在濾板17和濾膜18之間向上方的下游側(cè)被推壓的透過液體 集中在翻轉(zhuǎn)部20，濾膜18在翻轉(zhuǎn)部20柔軟地鼓起而允許透過液體的移動。進而，由于翻轉(zhuǎn) 部20的鼓起20a形成在濾板17的下游側(cè)的端部19的下游區(qū)域，所以，相對于沿著濾板17 流動的上升流，翻轉(zhuǎn)部20的鼓起20a不會成為阻力，不會因翻轉(zhuǎn)部20的鼓起20a在濾膜18 產(chǎn)生振動以及應(yīng)力。因而，由于翻轉(zhuǎn)部20柔軟地鼓起而允許透過液體的移動，以及鼓起20a相對上升 流不會成為阻力，所以，抑制了作用于濾膜18的負載，防止濾膜18發(fā)生破損。藥液清洗在進行藥液清洗時，通過集水管26以及管25向膜盒11的各膜組件12供給藥液， 在濾板17和濾膜18之間的透過液體流路按規(guī)定壓力供給藥液。此時，濾膜18接受內(nèi)壓而 形成向外側(cè)鼓起的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，在濾膜18上作用有沿著膜面的拉伸應(yīng)力。然而，并不是濾膜18和濾板17的固定，而是通過在接合部30將濾膜18的端部彼 此接合來形成環(huán)狀的濾膜18，當(dāng)然不會像現(xiàn)有技術(shù)那樣發(fā)生濾膜18從濾板17剝離的情況， 由于在接合部30僅作用有拉伸應(yīng)力，所以，接合部30能夠充分地進行承受，可以在藥液清 洗過程中施加高的內(nèi)壓。另外，與現(xiàn)有技術(shù)那樣將濾板17和濾膜18熔敷的情況相比，在本實施方式中，將 兩個膜片的端部彼此相互重疊地配置在濾板17的主面上，在一個端部的表面上接合另一 個端部的背面而形成接合部30。為此，由于作用于濾膜18的拉伸力在接合部30作為剪切 力進行作用，所以，能夠確保大的接合強度。進而，由于在膜元件13的沿著被處理液體的流 動方向的兩側(cè)部，在濾膜18之上水密地形成密封件16，所以，即使濾膜18接受內(nèi)壓而成為 向外側(cè)鼓起的狀態(tài)，也能夠確保大的強度。例如，在現(xiàn)有的構(gòu)成、即將濾膜熔敷接合在濾板上的情況下，當(dāng)內(nèi)壓成為40kPa以 上時，發(fā)現(xiàn)熔敷部的破損。然而，在發(fā)明的構(gòu)成中，即使在內(nèi)壓成為lOOkPa的條件下，也不 發(fā)生接合部30處的破損，耐壓強度得到提高。因而，在藥液清洗過程申可抑制濾膜18的破損，而且能夠在高的壓力之下以短時 間移送藥液，能夠進行在高的內(nèi)壓之下使藥液從內(nèi)側(cè)向外側(cè)通液的逆液清洗。
權(quán)利要求
一種膜元件，該膜元件由膜支承體、濾膜和密封件構(gòu)成；所述膜支承體沿著被處理液體的流動方向配置；所述濾膜由平膜構(gòu)成且呈環(huán)狀，覆蓋膜支承體的表背的主面地配置，而且具有包含膜支承體的上游側(cè)以及下游側(cè)的端部地進行了折回的翻轉(zhuǎn)部；所述密封件在沿著被處理液體的流動方向的膜支承體的兩側(cè)部水密地形成在濾膜的邊緣部上。
2.如權(quán)利要求1所述的膜元件，其特征在于，濾膜具有至少一個接合部，接合部在膜支 承體的主面上或者端面上將濾膜的端部彼此重疊地配置，并且在濾膜的一個端部的表面上 接合另一個端部的背面而形成。
3.如權(quán)利要求2所述的膜元件，其特征在于，在接合部重疊的濾膜的端部中，將朝向下 游側(cè)的另一個端部配置在外側(cè)。
4.一種膜組件，其特征在于，具備至少一個膜元件和至少一個集水箱；膜元件具有膜支承體、濾膜和密封件；所述膜支承體沿著被處理液體的流動方向配置； 所述濾膜由平膜構(gòu)成且呈環(huán)狀，覆蓋膜支承體的表背的主面地配置，而且具有包含膜支承 體的上游側(cè)以及下游側(cè)的端部地進行了折回的翻轉(zhuǎn)部；所述密封件在沿著被處理液體的流 動方向的膜支承體的兩側(cè)部水密地形成在濾膜的邊緣部上；集水箱具有與內(nèi)部的集水空間連通的開口部，水密地保持插入到所述開口部中的所述 膜元件的側(cè)部。
全文摘要
本發(fā)明提供膜元件以及膜組件，通過將濾膜形成為環(huán)狀，能夠在藥液清洗過程中施加高的內(nèi)壓，能夠在高的內(nèi)壓下進行逆液清洗。
文檔編號B01D63/08GK101980766SQ20088012834
公開日2011年2月23日 申請日期2008年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月27日
發(fā)明者岡島康信, 北野智一, 枡谷英俊 申請人:株式會社久保田