專利名稱：中空纖維膜組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微濾、超濾等分離工藝所采用的中空纖維膜組件，更詳細(xì)地講，涉及各 種工業(yè)產(chǎn)品的制造工藝所采用的水的凈化，將河水、湖水、地下水等作為原水的自來水的制 造，污水、廢水等的水處理工藝等所采用的中空纖維膜組件。
背景技術(shù)：
采用中空纖維膜過濾的分離工藝在各種工業(yè)產(chǎn)品的制造工藝所采用的水凈化，將 河水、湖水、地下水等作為原水的自來水制造，對(duì)污水、廢水等進(jìn)行生物處理而對(duì)水進(jìn)行回 收等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。在以往的中空纖維膜組件中，為了固定由多根中空纖維膜構(gòu)成的膜束，用各種分 隔壁層固定中空纖維膜的兩端。另外，在收容中空纖維膜束的組件外殼的上部設(shè)有用于循 環(huán)、排水的上部排水排出噴嘴。上部的分隔壁層的界面(下表面)是平坦的，為了能夠消除 無用部而高效率地進(jìn)行循環(huán)、排水，將上部的分隔壁層的界面形成在與上部排水排出噴嘴 的內(nèi)部流路的上端大致相同高度水平的位置。另外，在中空纖維膜束的上部周圍配置有環(huán) 狀的保護(hù)件，在保護(hù)件的周圍形成有連通于上部排水排出噴嘴的排出流路。外壓式的中空纖維膜組件為了防止膜堵塞，在過濾規(guī)定時(shí)間之后，通常進(jìn)行逆流 清洗、向原水側(cè)導(dǎo)入空氣的空氣清洗等。逆流清洗所采用的水等液體和空氣清洗所采用的 空氣等氣體形成氣液混合流，通過設(shè)置于保護(hù)件上的孔，通過排出流路而被從上部排出噴 嘴排出。在此，欲通過向組件外殼中高效率地填充中空纖維膜束來增大有效膜面積時(shí)，氣液 混合流的排出流路不得不變窄，在排出氣液混合流的情況下，存在引起壓力損失的問題。作為解決該問題的方法，在日本特開2004-50023號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中公開有 這樣的方法，即，在排出口與中空纖維膜束之間設(shè)置具有整流孔的整流筒而在整流筒與筒 狀外殼之間形成環(huán)狀流路，使環(huán)狀流路的半徑方向?qū)挾仍谂懦隹诟浇畲?。專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-50023號(hào)公報(bào)但是，即使采用上述各專利文獻(xiàn)的技術(shù)，也不能充分抑制排出上述氣液混合流時(shí) 的壓力損失。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述狀況而做成的，其目的在于提供一種易于排出氣液混合流、抑 制了壓力損失的外壓式的中空纖維膜組件。本發(fā)明人等為了解決上述課題，對(duì)在反洗的同時(shí)進(jìn)行空氣清洗時(shí)產(chǎn)生壓力損失的 原因進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在以往的外壓式中空纖維膜組件中，由于上方的分隔壁層附近 的排出流路較窄而導(dǎo)致產(chǎn)生壓力損失。上方的排出流路表現(xiàn)為由將集束中空纖維膜而成的 中空纖維膜束包圍的保護(hù)件和組件外殼圍成的空間。為了擴(kuò)大排出流路，一般考慮增大組 件外殼的內(nèi)徑或者減小保護(hù)件的直徑的方法，但在前者的情況下，組件外殼會(huì)變大，在后者 的情況下，會(huì)產(chǎn)生能夠容納于保護(hù)件中的膜根數(shù)減少而降低效率。因此，基于深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過在上方的分隔壁層內(nèi)形成槽部，能不改變組件外殼的直徑、膜根數(shù)地實(shí)現(xiàn)排出 流路的擴(kuò)大，結(jié)果，能夠抑制壓力損失。本發(fā)明人等還發(fā)現(xiàn)，在自排出流路排出的流體為氣 液混合流的情況下，通過空氣在槽部中流動(dòng)，特別能夠抑制壓力損失。S卩，本發(fā)明是一種外壓式中空纖維膜組件，該外壓式中空纖維膜組件在組件外殼 中容納有許多根中空纖維膜，中空纖維膜的兩端或一端利用澆鑄成型樹脂固定而形成分隔 壁區(qū)域，中空纖維膜的中空部在利用分隔壁區(qū)域固定的至少一個(gè)端部處開口，在中空部開 口的一側(cè)的組件外殼的側(cè)面設(shè)有流體能夠出入的噴嘴，該中空纖維膜組件以設(shè)有噴嘴的一 側(cè)在上方的方式豎立設(shè)置，其特征在于，在配置于組件外殼內(nèi)的上部的上方的分隔壁區(qū)域 中形成有與噴嘴的內(nèi)部流路相連通的槽部，槽部的開口設(shè)置在分隔壁區(qū)域的下面一側(cè)。還優(yōu)選為，該中空纖維膜組件還包括保護(hù)件，該保護(hù)件配置為至少在設(shè)有噴嘴的 高度位置包圍由許多根中空纖維膜構(gòu)成的中空纖維膜束的外周，而且在該保護(hù)件與組件外 殼的內(nèi)面之間形成流路。還優(yōu)選為，在保護(hù)件形成有多個(gè)通孔，保護(hù)件以包圍中空纖維膜束的外周的同時(shí)、 在該保護(hù)件與組件外殼的內(nèi)面之間形成環(huán)形的流路部的方式配置，槽部通過環(huán)形的流路部 與噴嘴的內(nèi)部流路相連通。還優(yōu)選為，保護(hù)件具有遠(yuǎn)離分隔壁區(qū)域一側(cè)的下端部和靠近分隔壁區(qū)域一側(cè)的上 端部，在將其下端部的內(nèi)徑設(shè)為Rl、其上端部的內(nèi)徑設(shè)為R2時(shí)，R2/R1為0. 95 0. 60。還優(yōu)選為，分隔壁區(qū)域具有固定中空纖維膜的端部的由澆鑄成型樹脂構(gòu)成的分隔 壁層和固定于分隔壁層上的環(huán)形構(gòu)件，環(huán)形構(gòu)件的外周固定在組件外殼的內(nèi)面，在環(huán)形構(gòu) 件內(nèi)周的內(nèi)側(cè)插入有中空纖維膜。還優(yōu)選為，環(huán)形構(gòu)件具有固定在組件外殼的內(nèi)面的上部和比上部小徑的下部，槽 部形成在環(huán)形構(gòu)件下部的外周與組件外殼的內(nèi)面之間。還優(yōu)選為，環(huán)形構(gòu)件與組件外殼之間的固定通過溶解粘接、熔融粘接或者一體成 形來進(jìn)行。還優(yōu)選為，在將環(huán)形構(gòu)件的下端部的內(nèi)徑設(shè)為R3、下端部的上方的最窄部分的內(nèi) 徑設(shè)為R4時(shí)，R4/R3為0. 95 0. 60。還優(yōu)選為，槽部的截面積(mm2) /有效膜面積(m2)的值為1 50。還優(yōu)選為，噴嘴的內(nèi)部流路的上端與上方的分隔壁層的下端的分開距離為IOmm 以上。還優(yōu)選為，該中空纖維膜組件還包括下方的分隔壁區(qū)域，在下方的分隔壁區(qū)域中 形成有氣體及原水中的至少一種能夠流通的通孔。本發(fā)明還提供一種懸濁水的過濾方法，其特征在于，該過濾方法包括使用中空纖 維膜組件同時(shí)進(jìn)行反洗和空氣清洗的工序，而且反復(fù)進(jìn)行該工序。本發(fā)明還提供一種外壓式中空纖維膜組件，該外壓式中空纖維膜組件在組件外殼 中容納有許多根中空纖維膜，中空纖維膜的兩端或一端利用澆鑄成型樹脂固定而形成分隔 壁區(qū)域，中空纖維膜的中空部在利用分隔壁區(qū)域固定的至少一個(gè)端部處開口，在中空部開 口的一側(cè)的組件外殼的側(cè)面設(shè)有流體能夠出入的噴嘴，該中空纖維膜組件以設(shè)有噴嘴的一 側(cè)在上方的方式豎立設(shè)置，其特征在于，同時(shí)進(jìn)行自中空纖維膜的過濾水側(cè)供給純水的反 洗和自中空纖維膜的原水側(cè)供給空氣的空氣清洗，在自噴嘴排出純水和空氣的氣液混合流時(shí)的純水流量A(m7hr)與空氣流量B(m7hr)之比為1比1的情況下，純水流量A與空氣流 量B之和A+B的每1 (m3/hr)的壓力損失八？小于0. 5kPa，上述壓力損失Δ P為外殼的內(nèi)部 壓力與噴嘴的排出壓力之差。采用本發(fā)明的中空纖維膜組件，在容納于外殼內(nèi)的外壓式中空纖維膜組件中，即 使進(jìn)行反洗及空氣清洗中的至少一個(gè)，也能壓力損失較小、高效率且抑制能量消耗量地進(jìn) 行反洗及空氣清洗中的至少一個(gè)。

圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的外壓式中空纖維膜組件的上部的概略剖視圖。圖2是沿著圖1中的II - II剖切的概略剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的變形例的、與圖2對(duì)應(yīng)的概略剖視圖。圖4是示意性地表示用于測(cè)定各實(shí)施例的中空纖維膜組件的壓力損失的裝置的 構(gòu)造的說明圖。圖5是本實(shí)施方式的保護(hù)件的概略剖視圖。圖6是本實(shí)施方式的環(huán)形構(gòu)件的概略剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照附圖說明本發(fā)明的中空纖維膜組件體的較佳實(shí)施方式。如圖1所示，本實(shí)施方式的中空纖維膜組件20是一種外壓式中空纖維膜組件，其 利用分隔壁區(qū)域21固定許多根(多個(gè))中空纖維膜1的兩端(或者一端)而形成中空纖維 膜束22，將中空纖維膜束22收納在組件外殼(以下稱作“外殼”)2內(nèi)。在本實(shí)施方式中，以 作為氣液排出部的噴嘴3為上方的方式將中空纖維膜1的長(zhǎng)度方向(圖1中的上下方向) 設(shè)置為垂直方向。另外，分隔壁區(qū)域21具有用于固定中空纖維膜1的端部Ia的由澆鑄成 型樹脂構(gòu)成的分隔壁層6及固定于分隔壁層6上的環(huán)形構(gòu)件5。本實(shí)施方式所采用的中空纖維膜1采用公知的高分子制多孔質(zhì)膜。例如能夠列舉 出將乙基纖維素、二醋酸纖維素、醋酸纖維素、纖維素等纖維素類、6，6尼龍等聚酰胺類、乙 烯醇系樹脂、聚丙烯腈等丙烯酸系樹脂、聚偏氟乙烯等偏氟乙烯系樹脂、聚醚砜、聚砜等砜 系樹脂、聚乙烯等聚烯烴系樹脂等高分子作為原料的微濾膜、超濾膜。本實(shí)施方式所使用的外殼2的原料及被粘接構(gòu)件并沒有特別的限定，能夠適當(dāng)采 用耐熱性良好的砜系樹脂、聚碳酸酯、聚偏氟乙烯系樹脂、AB S(丙烯氰、丁二烯、苯乙烯共 聚體)樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚苯醚系樹脂、SUS (不銹鋼材料)等金屬材料等。在本實(shí)施方式中，中空纖維膜1和外殼2的固定方法沒有限制。即，可以利用分隔 壁層6直接固定外殼2和中空纖維膜束22，也可以在制成用分隔壁層6將具有能夠與外殼 2密合的部分構(gòu)造的被粘接件和中空纖維膜1粘接固定而成的過濾元件之后，通過螺紋接 合固定該過濾元件和外殼2或者利用固定夾具間接地固定該過濾元件和外殼2。分隔壁層6的材料并沒有特別的限定，能夠應(yīng)用聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚烯烴樹 脂、含氟樹脂、尼龍樹脂、硅樹脂等，在這些樹脂中，優(yōu)選聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂，特別優(yōu)選聚 氨酯樹脂。本實(shí)施方式的中空纖維膜組件20包括保護(hù)件4，該保護(hù)件4配置為至少在設(shè)有噴
6嘴3的水平高度位置(高度位置)包圍由許多根中空纖維膜1構(gòu)成的中空纖維膜束22的 外周，而且在該保護(hù)件4與外殼2的內(nèi)面2a之間形成流路。設(shè)有噴嘴3的水平高度位置是 指與噴嘴3的內(nèi)部流路上端3b的高度水平相對(duì)應(yīng)的位置。通過設(shè)置保護(hù)件4，在反洗的同 時(shí)進(jìn)行空氣清洗時(shí)，能夠抑制中空纖維膜1的過度擺動(dòng)而防止中空纖維膜1的損傷。另外， 在本實(shí)施方式中雖然設(shè)有保護(hù)件4，但根據(jù)需要也可以省略保護(hù)件4。在保護(hù)件4中設(shè)有多個(gè)通孔4a。保護(hù)件4是截面為環(huán)形的構(gòu)件，該保護(hù)件4以包 圍中空纖維膜束22的外周的同時(shí)、在該保護(hù)件4與外殼2的內(nèi)面2a之間形成環(huán)形的排出 流路(流路部)7的方式配置。在分隔壁區(qū)域21的下面一側(cè)形成有槽部8，槽部8通過環(huán)形 的排出流路7與噴嘴3的內(nèi)部流路3a相連通。通過如上所述地配置具有多個(gè)通孔4a的保 護(hù)件4，保護(hù)件4內(nèi)側(cè)的流體能夠通過形成于保護(hù)件4側(cè)部上的通孔4a流出到排出流路7 中，并通過噴嘴3被排出到外部。通過設(shè)置保護(hù)件4，能夠抑制中空纖維膜1的過度擺動(dòng)而防止中空纖維膜的損傷， 并且，能夠通過確保通向噴嘴3的流路來降低壓力損失。保護(hù)件4的材質(zhì)并沒有特別的限制，可以根據(jù)用途適當(dāng)?shù)剡x擇。例如能夠列舉出 聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、ABS樹脂、氯乙烯樹脂等。保護(hù)件4(參照?qǐng)D6)下側(cè)擴(kuò)寬呈錐狀，其具有遠(yuǎn)離分隔壁區(qū)域21的一側(cè)、即靠近 外殼2的上下方向中央的下端部4b和靠近分隔壁區(qū)域21的一側(cè)的上端部4c。具體地講， 在將下端部4b的內(nèi)徑設(shè)為R1、上端部4c的內(nèi)徑設(shè)為R2時(shí)，Rl大于R2，特別優(yōu)選R2/R1為 0. 95 0. 60。在R2/R1的值小于1. 00時(shí)，分隔壁區(qū)域21附近的保護(hù)件4的外周與外殼2 的內(nèi)面2a之間的間隔變寬，由此能夠使通向噴嘴3的流路面積最大化而降低壓力損失，因 此能夠抑制壓力損失，在R2/R1的值小于0. 95時(shí)，該效果變得顯著。R2/R1更優(yōu)選為0. 95 0. 70。在R2/R1的值大于0. 70時(shí)，能約束中空纖維膜1在分隔壁層6的界面6a附近的擺 動(dòng)而防止中空纖維膜1在界面6a附近的損傷，并且，能夠使中空纖維膜1相互間的間隔在 靠近外殼2的中央的位置(下端部4b)為最大從而提高物理清洗時(shí)的混濁物質(zhì)的排出性。在分隔壁區(qū)域21中，以環(huán)狀包圍中空纖維膜束22的方式形成槽部8。作為槽部的 形成方式，可考慮各種方式，在本實(shí)施方式中，對(duì)通過在分隔壁層6中固定環(huán)形構(gòu)件5來形 成上下方向的長(zhǎng)度dl的槽部8的方式進(jìn)行說明。環(huán)形構(gòu)件5埋設(shè)在分隔壁區(qū)域21內(nèi)。環(huán)形構(gòu)件5具有固定于外殼2的內(nèi)面2a上 的上部5a和比上部5a小徑的下部5b，槽部8由環(huán)形構(gòu)件5的下部5b的外周與外殼2的內(nèi) 面2a之間的間隙形成。另外，槽部8的開口 8a表現(xiàn)為由環(huán)形構(gòu)件5的下部5b的頂端(下端)5d和外殼 2的內(nèi)面2a形成的區(qū)域的分界線，槽部8的開口 8a根據(jù)槽部8的形狀而不同。例如，在本 實(shí)施方式中，槽部8的開口 8a(參照?qǐng)D2)表現(xiàn)為劃分出環(huán)狀區(qū)域的內(nèi)側(cè)和外側(cè)的圓，而例 如變形例中的槽部8A(圖3)的開口 8b表現(xiàn)為由多個(gè)圓弧構(gòu)成的區(qū)域的分界線。在任一方 式中，槽部8、8A的開口 8a、8b都為形成在分隔壁區(qū)域21的下面一側(cè)的方式。另外，優(yōu)選像 槽部8那樣沿圓周方向連通的方式。環(huán)形構(gòu)件5以與形成在分隔壁層6的下部的凸部6a嵌合的方式安裝，由許多根中 空纖維膜1構(gòu)成的中空纖維膜束22插入到環(huán)形構(gòu)件5的內(nèi)周的內(nèi)側(cè)。通過做成這樣的形 態(tài)，環(huán)形構(gòu)件5能承受分隔壁層6所受壓力的一部分，能夠提高環(huán)形構(gòu)件5的內(nèi)側(cè)的構(gòu)件、
7即中空纖維膜1和僅由澆鑄成型樹脂構(gòu)成的部分的耐壓性。另外，在本實(shí)施方式的環(huán)形構(gòu)件5中，將環(huán)形構(gòu)件5的從外殼2的上端側(cè)到上下方 向的中央側(cè)的一部分區(qū)域、具體地講是環(huán)形構(gòu)件5的上部5a的外周固定于外殼2的內(nèi)面 2a，在靠近外殼2的中央的另一區(qū)域、具體地講是環(huán)形構(gòu)件5的下部5b的外周與外殼2的 內(nèi)面2a之間形成有槽部8。利用該形態(tài)，能夠更可靠地設(shè)定最佳的槽部的形狀、位置。本實(shí)施方式的環(huán)形構(gòu)件5通過溶解粘接或者熔融粘接固定于外殼2的內(nèi)面2a，但 也可以通過將環(huán)形構(gòu)件5 —體成形于外殼2上來實(shí)現(xiàn)將環(huán)形構(gòu)件5和外殼2固定起來的方 式。采用這樣的方式，能夠比利用粘接劑將環(huán)形構(gòu)件5粘接固定于外殼2上更高強(qiáng)度地固定 環(huán)形構(gòu)件5，從而能夠設(shè)置更深的槽部8。在此，“溶解粘接”的意思是指用溶劑使環(huán)形構(gòu)件 5的構(gòu)成材料及外殼2的材料中的至少一方溶解來進(jìn)行粘接，“熔融粘接”的意思是指對(duì)環(huán) 形構(gòu)件5的構(gòu)成材料及外殼2的材料中的至少一方進(jìn)行加熱使其融解來進(jìn)行粘接。在“溶 解粘接”及“熔融粘接”這兩種方法中，為了使粘接牢固，重要的都是使材料暫時(shí)成為液體狀 使其混合/均質(zhì)化。因而，優(yōu)選環(huán)形構(gòu)件5的構(gòu)成材料與外殼2的材料相同，或者兩者由具 有相溶性的材料構(gòu)成。環(huán)形構(gòu)件5在將下部5b的前端(下端)5d處的內(nèi)徑設(shè)為R3、將該下端5d的上側(cè) 的最窄部分的內(nèi)徑設(shè)為R4時(shí)，R4/R3優(yōu)選為0. 95 0. 60。通過這樣設(shè)置，環(huán)形構(gòu)件5會(huì)承 受基于環(huán)形構(gòu)件5內(nèi)側(cè)的分隔壁層6所受的過濾時(shí)的壓力的力，能夠提高環(huán)形構(gòu)件5內(nèi)側(cè) 的分隔壁層6的耐壓性。環(huán)形構(gòu)件5的下端5d優(yōu)選位于比噴嘴3的內(nèi)部流路3a的分隔壁層6側(cè)、即上部位 置靠近外殼2的中央的位置。在從纖維束端部注入澆鑄成型劑來形成分隔壁層6時(shí)，從纖 維束端面?zhèn)茸⑷氲臐茶T成型劑大多是在通過處于纖維束外周的間隙而在纖維束外周部形 成層之后逐漸向纖維束內(nèi)滲透，但在此時(shí)存在也會(huì)有澆鑄成型劑流到環(huán)形構(gòu)件5的下端5d 之外而流入到槽部8中從而填埋槽部8的情況。但是，通過如上所述地使環(huán)形構(gòu)件5的下 端5d位于比噴嘴3的內(nèi)部流路3a的分隔壁層6側(cè)的位置靠近外殼2的中央，即，使環(huán)形構(gòu) 件5的下端5d位于噴嘴3的內(nèi)部流路3a的分隔壁層6側(cè)的位置的下側(cè)，能夠防止在注入 澆鑄成型劑時(shí)，澆鑄成型劑溢出環(huán)形構(gòu)件5的下端5d而填埋槽部8。優(yōu)選使環(huán)形構(gòu)件5的 下端5d的位置與噴嘴3的內(nèi)部流路3a的分隔壁層6側(cè)的位置相差5 20mm，更優(yōu)選相差 5 10mm。只要是該范圍，就能夠防止?jié)茶T成型劑溢出，能夠降低氣液混合流的流動(dòng)阻力。環(huán)形構(gòu)件5的形狀能夠應(yīng)用圓筒狀、圓臺(tái)狀、鼓狀等，但更優(yōu)選圓臺(tái)狀、鼓狀。另 外，優(yōu)選在環(huán)形構(gòu)件5的內(nèi)面設(shè)置狹縫來提高澆鑄成型樹脂的固定力。并且，保護(hù)件4與環(huán) 形構(gòu)件5可以是一體，也可以是分別獨(dú)立的構(gòu)件。槽部8優(yōu)選以槽部深度dl形成為槽部截面積(mm2) /有效膜面積(m2)為1 50。 在該范圍時(shí)，能夠獲得充分的壓力損失降低效果。分隔壁區(qū)域21能夠分為作為中空纖維膜 組件20的徑向內(nèi)側(cè)(中央部分)的中空纖維粘接部10及作為徑向的外側(cè)部分的非中空纖 維粘接部9，槽部8優(yōu)選形成于分隔壁區(qū)域21中的非中空纖維粘接部9上。通過將槽部8 形成于非中空纖維粘接部9上而不是中空纖維粘接部10上，能夠在保持組件緊湊化的狀態(tài) 下同時(shí)擴(kuò)大排出流路7來抑制壓力損失和使分隔壁區(qū)域21中的中空纖維粘接部10具有足 夠的厚度而對(duì)中空纖維和樹脂付與足夠的粘接強(qiáng)度。噴嘴3的內(nèi)部流路3a的上端3b與配置在外殼2的上部的分隔壁層6的下端之間的分開距離d2優(yōu)選為IOmm以上，更優(yōu)選13mm以上，最佳為15mm以上，在制作這樣的中空 纖維膜組件20時(shí)，用構(gòu)成分隔壁層6的密封樹脂劑的投入量來控制上述分開距離d2。在 上述分開距離為IOmm以上時(shí)，能夠通過確保通向噴嘴3的流路來降低壓力損失。并且，特 別是由于預(yù)先在中空纖維膜1易于切斷的分隔壁層界面6a處形成了空間部避免了水充滿 于中空纖維膜1易于切斷的分隔壁層界面6a，因此膜不會(huì)在分隔壁層6的界面6a處擺動(dòng)， 能夠抑制空氣清洗時(shí)中空纖維膜切斷。另外，為了不顯著減小中空纖維膜組件20的有效膜 面積，優(yōu)選使上述分開距離d2為中空纖維膜束22的全長(zhǎng)的1/2以下，更優(yōu)選為1/3以下。 在離心成型法的情況下，為了使上部的排水排出噴嘴3的內(nèi)部流路3a的上端3b和上部分 隔壁層6的界面6a位于同一面，通常投入過量的密封樹脂而使其從上述排水排出噴嘴3溢 出。相對(duì)于此，在本發(fā)明的情況下，要通過投入預(yù)先設(shè)定的規(guī)定量的密封樹脂來控制分開距 離d2。另外，靜態(tài)成型法也是一樣，也能夠通過控制密封樹脂投入量來任意地調(diào)整分開距離 d2。另外，本實(shí)施方式的中空纖維膜組件20是這樣的構(gòu)造，S卩，在中空纖維膜1的長(zhǎng)度 方向(圖1中的上下方向)的上部具有中空纖維膜1的開口端、即中空部開口的端部，而且， 中空纖維膜1的下部不開口，中空纖維膜組件20具有能夠?qū)霘怏w及原水中的至少一種的 導(dǎo)入口。能夠向中空纖維膜束22內(nèi)均勻地導(dǎo)入原水、物理清洗用的氣體，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高 效率的過濾運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，本實(shí)施方式的中空纖維膜組件20不僅在外殼2的上方形成有分隔壁區(qū)域， 在外殼2的下方也形成有分隔壁區(qū)域。該下方的分隔壁區(qū)域利用澆鑄成型樹脂固定中空纖 維膜1的下端部而形成。另外，在該分隔壁區(qū)域中形成有能夠供氣體及原水中的至少一種 流通的通孔。另外，上述實(shí)施方式的中空纖維膜組件20同時(shí)進(jìn)行自中空纖維膜1的過濾水側(cè)供 給純水的反洗及自中空纖維膜1的原水側(cè)供給空氣的空氣清洗，在自噴嘴3排出純水和空 氣的氣液混合流時(shí)的純水流量A(m7hr)與空氣流量B(m7hr)之比為1比1的情況下，純 水流量A與空氣流量B之和A+B的每l(m7hr)的壓力損失Δ P小于0. 5kPa，上述壓力損失 ΔΡ為外殼2的內(nèi)部壓力與噴嘴3的排出壓力之差。另外，本發(fā)明還提供一種懸濁水的過濾方法，其特征在于，該方法包括能夠使用上 述中空纖維膜組件20同時(shí)進(jìn)行反洗和空氣清洗的工序，而且反復(fù)進(jìn)行該工序。實(shí)施例下面，根據(jù)實(shí)施例說明本實(shí)施方式。另外，在各實(shí)施例中，對(duì)與上述實(shí)施方式對(duì)應(yīng) 的構(gòu)件標(biāo)注與上述實(shí)施方式相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行說明。實(shí)施例1預(yù)先使用溶解于甲基乙基甲酮而成的ABS樹脂溶液將ABS樹脂制的環(huán)形構(gòu)件5溶 解粘接固定于內(nèi)徑169mm的具有集管部的圓筒狀的ABS(丙烯氰、丁二烯、苯乙烯共聚體) 樹脂制組件外殼2上。環(huán)形構(gòu)件5的厚度為3mm。并且，在組件外殼2中設(shè)置聚丙烯制的保 護(hù)件4(參照?qǐng)D6)。保護(hù)件4的厚度為3mm。向環(huán)形構(gòu)件5及保護(hù)件4內(nèi)插入6600根內(nèi)徑 0. 66mm、外徑 1. 22mm 的 PVDF(Poly Vinylidene Fluoride 聚偏氟乙烯)(二氟化)制中空 纖維膜1后將其設(shè)置于加熱至30°C的離心成型機(jī)中。在向澆鑄成型劑口中注入1. 55Kg用 于形成分隔壁層6的聚氨酯樹脂的主劑和硬化劑的混合液之后，使離心粘接架臺(tái)以212rpm的速度旋轉(zhuǎn)，以向密封部施加50G的離心力的方式注入密封樹脂，進(jìn)行離心成型4小時(shí)。接著，在以50°C加熱16小時(shí)進(jìn)行固化之后，制成密封樹脂部的一端切斷而中空纖 維膜1開口、密封樹脂部的另一端未切斷而中空纖維膜1未開口而且具有空氣導(dǎo)入口的、樹 脂厚度65mm的帶有空氣導(dǎo)入口的中空纖維膜組件20。在制作成之后，測(cè)定該中空纖維膜 組件20上部的分隔壁層6的界面6a與上部的噴嘴3的內(nèi)部流路3a的上端3b的分開距離 d2，結(jié)果，該分開距離d2為10mm。該中空纖維膜組件20的膜有效長(zhǎng)度為2m。如圖4所示，將中空纖維膜組件20以其開口端(中空纖維膜1的中空部開口的一 側(cè)的端部)在上的方式設(shè)置，同時(shí)進(jìn)行自F 1供給純水的反洗和自F3供給空氣的空氣清 洗，向F2中排出純水和空氣的混合流。使自F 1供給的純水量為5m7hr，自F3供給的空氣 量為5Nm3/hr，測(cè)定壓力損失Δ P。壓力損失Δ P作為外殼部壓力Ρ2與噴嘴排出部壓力Ρ3 之差來計(jì)算，ΔΡ = Ρ2-Ρ3。如圖4所示，Ρ2是在外殼2上安裝壓力計(jì)來測(cè)定的。將槽部截 面積/有效膜面積的值、保護(hù)件4的下端部4b處的內(nèi)徑Rl與上端部4c處的內(nèi)徑R2之比 R2/R1、環(huán)形構(gòu)件5的下端5d的內(nèi)徑R3與下端5d的上側(cè)的最窄部分的內(nèi)徑R4之比R4/R3、 分開距離d2及壓力損失Δ P的測(cè)定結(jié)果示于圖1中。實(shí)施例2 4除了改變環(huán)形構(gòu)件5的形狀和保護(hù)件4的形狀、聚氨酯樹脂量來制作槽部截面積/ 有效膜面積的值、R2/R1、R4/R3不同的中空纖維膜組件20之外，在與實(shí)施例1相同的條件 下測(cè)定壓力損失ΔP，將結(jié)果表示于表1中。實(shí)施例5 7除了改變環(huán)形構(gòu)件5的形狀和保護(hù)件4的形狀、聚氨酯樹脂量及中空纖維膜1的 根數(shù)來制作槽部截面積/有效膜面積的值、R2/R1、R4/R3不同的組件之外，在與實(shí)施例1相 同的條件下測(cè)定壓力損失ΔΡ，將結(jié)果表示于表1中。比較例1不在分隔壁層中埋設(shè)環(huán)形構(gòu)件5，因此沒有槽部，除了槽部截面積/有效膜面積 的值為0、向澆鑄成型劑口中注入構(gòu)成分隔壁層的聚氨酯樹脂的主劑和硬化劑的混合液 1. 80Kg、在189rpm、40G的條件下進(jìn)行離心注入、并且自上部排水排出噴嘴3溢出剩余的聚 氨酯樹脂之外，在與上述實(shí)施例1相同的條件下制作中空纖維膜組件。測(cè)定該中空纖維膜 組件的分隔壁層6的界面6a與上部排水排出噴嘴3的上端3b的分開距離d2，結(jié)果，該分開 距離d2為0mm。在與實(shí)施例1相同的條件下測(cè)定該中空纖維膜組件的壓力損失ΔΡ，將結(jié) 果表示于表1中。比較例2除R2/R1不同之外，在與比較例1相同的條件下測(cè)定壓力損失ΔΡ，將結(jié)果表示于 表1中。比較例3不在分隔壁層中埋設(shè)環(huán)形構(gòu)件5，因此沒有槽部，除了槽部截面積/有效膜面積的 值為0以及改變了聚氨酯樹脂量之外，在與實(shí)施例1相同的條件下制作中空纖維膜組件。測(cè) 定該中空纖維膜組件的分隔壁層6的界面6a與上部排水排出噴嘴3的上端3b的分開距離 d2，結(jié)果，該分開距離d2為10mm。在與實(shí)施例1相同的條件下測(cè)定該中空纖維膜組件的壓 力損失ΔP，將結(jié)果表示于表1中。[0072]表權(quán)利要求一種中空纖維膜組件，其為外壓式，該外壓式中空纖維膜組件在組件外殼中容納有許多根中空纖維膜，上述中空纖維膜的兩端或一端利用澆鑄成型樹脂固定而形成分隔壁區(qū)域，上述中空纖維膜的中空部在利用上述分隔壁區(qū)域固定的至少一個(gè)端部處開口，在上述中空部開口的一側(cè)的上述組件外殼的側(cè)面設(shè)有流體能夠出入的噴嘴，該中空纖維膜組件以設(shè)有上述噴嘴的一側(cè)在上方的方式豎立設(shè)置，其特征在于，在配置于上述組件外殼內(nèi)的上部的上方的上述分隔壁區(qū)域中形成有與上述噴嘴的內(nèi)部流路相連通的槽部；上述槽部的開口設(shè)置在上述分隔壁區(qū)域的下面一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中空纖維膜組件，其特征在于，該中空纖維膜組件還包括保護(hù)件，該保護(hù)件配置為至少在設(shè)有上述噴嘴的高度位置包 圍由許多根上述中空纖維膜構(gòu)成的中空纖維膜束的外周，而且在該保護(hù)件與上述組件外殼 的內(nèi)面之間形成流路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中空纖維膜組件，其特征在于， 在上述保護(hù)件形成有多個(gè)通孔；上述保護(hù)件以包圍上述中空纖維膜束的外周的同時(shí)、在上述保護(hù)件與上述組件外殼的 內(nèi)面之間形成環(huán)形的流路部的方式配置；上述槽部通過上述環(huán)形的流路部與上述噴嘴的內(nèi)部流路相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中空纖維膜組件，其特征在于，上述保護(hù)件具有遠(yuǎn)離上述分隔壁區(qū)域一側(cè)的下端部和靠近上述分隔壁區(qū)域一側(cè)的上 端部；在將上述下端部的內(nèi)徑設(shè)為Rl、上述上端部的內(nèi)徑設(shè)為R2時(shí)，R2/R1為0. 95 0. 60。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜組件，其特征在于，上述分隔壁區(qū)域具有固定上述中空纖維膜的端部的由澆鑄成型樹脂構(gòu)成的分隔壁層 和固定于上述分隔壁層上的環(huán)形構(gòu)件；上述環(huán)形構(gòu)件的外周固定在上述組件外殼的內(nèi)面； 在上述環(huán)形構(gòu)件內(nèi)周的內(nèi)側(cè)插入有上述中空纖維膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中空纖維膜組件，其特征在于，上述環(huán)形構(gòu)件具有固定在上述組件外殼的內(nèi)面上的上部和比上述上部小徑的下部； 上述槽部形成在上述環(huán)形構(gòu)件下部的外周與上述組件外殼的內(nèi)面之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的中空纖維膜組件，其特征在于，上述環(huán)形構(gòu)件與上述組件外殼之間的固定通過溶解粘接、熔融粘接或者一體成形來進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜組件，其特征在于，在將上述環(huán)形構(gòu)件的下端部的內(nèi)徑設(shè)為R3、上述下端部的上方的最窄部分的內(nèi)徑設(shè)為 R4 時(shí)，R4/R3 為 0. 95 0. 60。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜組件，其特征在于， 上述槽部的截面積/有效膜面積的值為1 50，該值的單位為mm2/m2。
10.根據(jù)權(quán)利要求5 8中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜組件，其特征在于，上述噴嘴的內(nèi)部流路的上端與上方的上述分隔壁層的下端的分開距離為IOmm以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項(xiàng)所述的中空纖維膜組件，其特征在于，該中空纖維膜組件還包括下方的分隔壁區(qū)域；在上述下方的分隔壁區(qū)域中形成有氣體及原水中的至少一種能夠流通的通孔。
12.—種中空纖維膜組件，其為外壓式，該外壓式中空纖維膜組件在組件外殼中容納有 許多根中空纖維膜，上述中空纖維膜的兩端或一端利用澆鑄成型樹脂固定而形成分隔壁區(qū) 域，上述中空纖維膜的中空部在利用上述分隔壁區(qū)域固定的至少一個(gè)端部處開口，在上述 中空部開口的一側(cè)的上述組件外殼的側(cè)面設(shè)有流體能夠出入的噴嘴，該中空纖維膜組件以 設(shè)有上述噴嘴的一側(cè)在上方的方式豎立設(shè)置，其特征在于，該中空纖維膜組件同時(shí)進(jìn)行自上述中空纖維膜的過濾水側(cè)供給純水的反洗和自上述 中空纖維膜的原水側(cè)供給空氣的空氣清洗，在自上述噴嘴排出上述純水和上述空氣的氣液 混合流時(shí)的上述純水流量A與上述空氣流量B之比為1比1的情況下，上述純水流量A與 上述空氣流量B之和A+B的每lm3/hr的壓力損失八？小于0. 5kPa，上述壓力損失Δ P為上 述組件外殼的內(nèi)部壓力與上述噴嘴的排出壓力之差，上述A以及B的單位為m7hr。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種易于排出氣液混合流、抑制了壓力損失的外壓式的中空纖維膜組件。該外壓式中空纖維膜組件(20)在組件外殼(2)中容納有許多根中空纖維膜(1)，中空纖維膜(1)的兩端或一端利用澆鑄成型樹脂固定而形成分隔壁區(qū)域(21)，中空纖維膜(1)在利用分隔壁區(qū)域(21)固定的至少一個(gè)端部處其中空部開口，在中空部開口一側(cè)的組件外殼(2)的側(cè)面設(shè)有流體能夠出入的噴嘴(3)，該中空纖維膜組件以設(shè)有噴嘴(3)的一側(cè)在上方的方式豎立設(shè)置，其特征在于，配置在組件外殼(2)內(nèi)的上部的上方分隔壁區(qū)域(21)中形成有與噴嘴(3)的內(nèi)部流路(3a)連通的槽部(8)，槽部(8)的開口(8a)設(shè)置在分隔壁區(qū)域(21)的下面一側(cè)。
文檔編號(hào)B01D63/02GK201760236SQ201020528768
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者小川高史, 森吉彥, 石橋讓, 鈴村慶太郎 申請(qǐng)人:旭化成化學(xué)株式會(huì)社