CN101980766A - 膜元件以及膜组件 - Google Patents

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CN101980766A CN2008801283424A CN200880128342A CN101980766A CN 101980766 A CN101980766 A CN 101980766A CN 2008801283424 A CN2008801283424 A CN 2008801283424A CN 200880128342 A CN200880128342 A CN 200880128342A CN 101980766 A CN101980766 A CN 101980766A
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Abstract

本发明提供膜元件以及膜组件，通过将滤膜形成为环状，能够在药液清洗过程中施加高的内压，能够在高的内压下进行逆液清洗。

Description

膜元件以及膜组件
技术领域
本发明涉及在上水或废水等的一般水处理中用于过滤或者浓缩的膜元件以及膜组件。
背景技术
作为现有的膜分离装置，例如已知有按适当的间隔平行地配置有多个膜元件的浸没式膜装置。作为膜元件，例如有图9至图10所示的类型。在图9至图10中，膜元件在作为膜支承体的矩形的平板状的滤板1上覆盖其表面地配置由有机膜构成的滤膜2，将滤膜2在其周缘部接合到滤板1，在滤板1上具有集水口3。在此作为膜支承体例示了树脂制的滤板1，但有时作为膜支承体也使用无纺布或网等柔性材质的部件。
膜元件接收驱动压力并通过滤膜2对被处理水进行过滤，用于将槽内的水位差压力作为驱动压力的重力过滤、或者向滤膜2的内侧施加负压作为驱动压力的吸引过滤。
对于这样的膜元件中的滤板1与滤膜2的接合方法，例如有熔敷、粘结等。作为熔敷，利用超声波来熔敷滤板1的树脂而形成熔敷部4，在熔敷部4处将滤板1与滤膜2接合。作为粘结，利用粘结剂将滤板1与滤膜2接合。
作为这样的滤板1与滤膜2的接合方法，例如有日本专利公报(专利第3010979号)所记载的类型。其在于，在滤板的表面上配置滤膜，从滤膜上方沿着滤膜的周缘部施加超声波振动，通过其摩擦热，将滤膜熔敷到滤板上。
另外，日本专利公报(日本特开平11-33370号)所记载的类型在于，经由间隔件层积两张平膜，在两张平膜的两侧将双方的端部彼此熔敷或者粘结而形成滤膜体。
另外，日本专利公报(日本专利第3815645号)所记载的类型在于，分离体单元在具有通水功能的部件的两面上经由间隔件安装滤膜，在将膜端接合的接合部件中形成中空部而成。
然而，在使用上述的膜分离装置的情况下，在曝气槽内的活性污泥混合液中浸没膜分离装置，从空气扩散装置使曝气用空气喷出。在该状态下将驱动压力施加给膜元件来过滤活性污泥混合液，透过滤膜的透过液体作为处理水导出到槽外。
此时，由从空气扩散装置扩散出来的曝气用空气的气泡的气升作用产生上升流。通过该上升流将膜元件的滤膜的膜面曝气清洗。通过该曝气清洗，抑制起因于水生物污垢的分离功能的降低，防止膜分离装置变得功能不全。
这样，在膜分离装置中，为了防止水生物污垢而需要进行曝气清洗。在该情况下，可知的是，当在停止了过滤运转的状态下进行曝气时，清洗效果变好。
然而，如图11所示那样，当在停止了过滤运转的状态下进行放置时，透过液体停滞在膜元件的内部、即滤板1与滤膜2之间，滤膜2成为稍许鼓起的状态。
如图12所示那样，当在将过滤运转停止的状态下仅进行曝气时，停滞在滤板1与滤膜2之间的透过液体通过上升流而被朝上方推起。其结果，如图8所示那样，滤膜2在熔敷部4折回而在膜元件的上部附近形成鼓起5，该鼓起5相对于上升流成为阻力，在滤膜2上产生振动以及应力。为此，滤膜2在熔敷部4容易发生剥离，或者在熔敷部4的附近容易发生破损。
另外，在产生水生物污垢的情况下，需要用于除去水生物污垢的药液清洗。该药液清洗通过从集水口3向滤板1和滤膜2之间的透过液体流路供给药液来进行。当在药液的供给压力下滤板1和滤膜2之间的透过液体流路中的内压变高时，滤膜2向外侧鼓起而对滤板1和滤膜2的接合部带来剥离作用。
为此，如上述那样，由于在使滤膜2从与滤板1的接合面剥离的方向上作用有拉伸力，所以，存在在熔敷部4容易对滤膜2引起破损或剥离、在药液清洗过程中无法施加高的内压的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而做出的，其目的在于提供即使在将过滤运转停止的状态下进行曝气或者即使在药液清洗过程中施加高的内压、也难以引起滤膜的破损或剥离的膜元件以及膜组件。
为了解决上述课题，本发明的膜元件，其特征在于，由膜支承体、滤膜和密封件构成；所述膜支承体沿着被处理液体的流动方向配置；所述滤膜由平膜构成，覆盖膜支承体的表背的主面地配置，而且具有包括膜支承体的上游侧以及下游侧的端部地进行了折回的翻转部，呈环状；所述密封件在沿着被处理液体的流动方向的膜支承体的两侧部水密地形成在滤膜的边缘部上。
另外，在本发明的膜元件中，其特征在于，滤膜具有至少一个接合部，接合部在膜支承体的主面上或者端面上将滤膜的端部彼此重叠地配置，在滤膜的一个端部的表面上接合另一个端部的背面。
另外，在本发明的膜元件中，其特征在于，在接合部重叠的滤膜的端部中，将朝向下游侧的另一个端部配置在外侧。
本发明的膜组件，其特征在于，具备至少一个膜元件和至少一个的集水箱；膜元件具有膜支承体、滤膜和密封件；所述膜支承体沿着被处理液体的流动方向配置；所述滤膜由平膜构成，覆盖膜支承体的表背的主面地配置，而且具有包括膜支承体的上游侧以及下游侧的端部地进行了折回的翻转部，呈环状；所述密封件在沿着被处理液体的流动方向的膜支承体的两侧部水密地形成在滤膜的边缘部上；集水箱具有与内部的集水空间连通的开口部，水密地保持插入到上述开口部中的上述膜元件的侧部。
如上所述，本发明通过在沿着被处理液体的流动方向的膜支承体的两侧部在滤膜的边缘部上水密地形成密封件，将环状的滤膜的两侧的开口缘保持在膜支承体上，所以，不存在将滤膜与膜支承体直接固定的部位。密封件不用必须将滤膜强力地按压到滤板上。然而，膜元件也可以在滤膜的膜面不与被处理液体相接的区域、例如与密封件对应的区域或位于集水箱的内部的区域，将滤板和滤膜直接接合。可是，以该接合不阻碍透过液体流路作为条件。
另外，滤膜可以将一张或者多张膜片的端部接合而形成环状，还可以无缝地由呈环状的膜片形成。
通过该构成，若在药液清洗时向膜支承体与滤膜之间的透过液体流路按规定压力供给药液的话，则滤膜接受内压而成为向外侧鼓起的状态。在该状态下，在滤膜上作用有沿着膜面的拉伸应力，但并不存在将滤膜与膜支承体直接固定的部位，所以，与现有技术那样将膜支承体和滤膜熔敷的情况相比，能够抑制滤膜的破损，能够在药液清洗过程中施加高的内压。
在膜元件的沿着被处理液体的流动方向的两侧部，在滤膜上水密地形成密封件，所以，即使滤膜接受内压而成为向外侧鼓起的状态，也能够确保大的强度。
在将过滤运转停止的状态下从膜元件的下方进行空气扩散的情况下，处于膜支承体和滤膜之间的透过液体被向被处理液体的流动的下游侧按压而集中在翻转部，滤膜在翻转部柔软地鼓起而允许透过液体的移动。进而，通过在膜支承体的下游侧的端部的下游区域产生翻转部的鼓起，相对于沿着膜支承体流动的被处理液体的流动，翻转部的鼓起不会成为阻力，不会因翻转部的鼓起在滤膜产生振动以及应力。因而，能够抑制作用于滤膜的负载，防止滤膜发生破损。另外，由于配置在外侧的端部朝向下游侧而不与被处理液体的流动相向，所以，抑制了滤膜接合部的剥落。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的膜盒的立体图。
图2是表示该膜盒的膜组件中的主要部分的剖视图。
图3是表示本发明的实施方式中的膜元件的立体图。
图4是表示该膜元件的主视图。
图5是表示本发明的其他实施方式中的膜元件的立体图。
图6是表示本发明的实施方式3中的膜元件的立体图。
图7是表示本发明的膜元件的作用的示意图。
图8是表示现有的膜元件的作用的示意图。
图9是表示现有的膜元件的构成的分解立体图。
图10是表示现有的膜元件的立体图。
图11是表示现有的膜元件的侧视图。
图12是表示现有的膜元件的侧视图。
具体实施方式
(实施方式1)
以下，基于附图来说明本发明的实施方式。在图1至图4中，构成膜分离装置的膜盒11由上下层积的多个膜组件12构成，浸没在处理槽(图示省略)内的被处理液体中地进行设置。膜盒11在下层的膜组件12的下方位置配置有空气扩散装置11a。
膜组件12按规定间隔并列配置多个膜元件13，将各膜元件13的横向的两侧分别水密地密封到集水箱14，在膜元件13的相互之间形成纵向的流路。各集水箱14呈中空状，在内部具有集水空间，呈四方形的箱体，但其形状也可以是四方形以外的形状。然而，集水箱14也可以仅设置在膜元件13的一个侧部。此时，膜元件13的另一个侧部由后述的树脂等密封。
在本实施方式中，示出了将膜元件13在上下方向配置的构成。然而，膜元件13的配置方向并不限于上下方向，只要能够沿着被处理液体的流动方向进行配置即可。因而，如后述那样，也可以在水平方向配置，或者也可以倾斜地配置。
膜组件12具有设置在集水箱14的上端面的上部连结部23以及设置在下端面的下部连结部24，上部连结部23以及下部连结部24构成流路而与集水箱14的集水空间连通。
上方的膜组件12的下部连结部24与下方的膜组件12的上部连结部23连结在一起，上方的膜组件12的集水箱14的上部连结部23经由管25与集水管26连通。
然而，也可以是下方的膜组件12的下部连结部24经由管25与集水管26连通，进而也可以是不经由管25地将下部连结部24或者上部连结部23直接与集水管26连通。
在本实施方式中，下方的膜组件12的下部连结部24通过栓(图示省略)进行栓塞，但作为下方的膜组件12也可以使用不存在下部连结部24的方式。
另外，透过液体的取出只要从上方的膜组件12的左右的上部连结部23、下方的膜组件12的左右的下部连结部24的至少一个部位进行即可。
如图2所示那样，各集水箱14经由浇注在开口部15中的密封件(树脂等)16将多个膜元件13水密地保持。然而，并不限于图2所示的构成，对于在集水箱14水密地接合膜元件13的结构存在各种方式。例如，集水箱14的开口部15也可以不形成为单一的开口，而是形成为多个狭缝，在各狭缝中插入膜元件13，在狭缝中浇注树脂等的密封件16。或者，也可以在膜元件13的周围配置橡胶等的密封材料。
(膜元件的构成)
如图3以及图4所示那样，膜元件13具有构成膜支承体的树脂制的滤板17、和覆盖滤板17的表背的主面地配置的由平膜(有机膜)构成的滤膜18，各膜元件13在滤板17的表背的主面与滤膜18之间形成的透过液体流路与集水箱14的集水空间连通。在本实施方式中，作为膜支承体例示了树脂制的滤板1，但作为膜支承体有时也使用无纺布或网等的柔性材质的部件。
膜元件13的上端侧在被处理液体的流动方向位于下游侧，下端侧在被处理液体的流动方向位于上游侧。滤膜18形成有包括滤板17的下游侧的端部19地进行了折回的下游侧翻转部20、和包括上游侧的端部27地进行了折回的上游侧翻转部29。并且，滤膜18的端部彼此在滤板17的主面上或者端面上相互重叠，在一个端部的表面上接合另一个端部的背面，且使朝向下游侧的另一个端部位于外侧而形成接合部30。接合部30通过利用超声波的熔敷、或者利用粘结剂的粘结形成。
将该结构的膜元件13按规定间隔并列配置，将多个膜元件13通过在其相互之间配置的密封件(树脂等)16水密地密封在集水箱14的开口部15。
根据该构成，膜元件13具有未将滤板17和滤膜18直接固定接合的结构，实现了在滤板17的四个边未通过粘结或熔敷直接固定滤膜18和滤板17的结构。
然而，膜元件13也可以在滤膜18的膜面不与被处理液体相接的区域、例如与密封件16对应的区域或位于集水箱14的内部的区域，将滤板17和滤膜18直接接合。可是，以该接合不阻碍透过液体流路作为条件。
可是，如图4所示那样，密封件16也可以针对各个膜元件13形成，针对各膜元件13在沿着被处理液体的流动方向的滤板17的两侧部由密封件16保持滤膜18的边缘部。之后，也可以将该结构的膜元件13按规定间隔并列地配置，将多个膜元件13通过配置在其相互之间的密封件(树脂等)16捆扎在一起。进而，也可以如上述那样，在滤膜18之上配置橡胶材料等的密封材料而将滤膜18接合到滤板17上。
在上述的实施方式中，通过一张膜片形成环状的滤膜18。然而，也可以如图5所示那样，滤膜18由多张膜片形成为环状。
在此，构成滤膜18的两张膜片中的一个膜片形成包括滤板17的上端缘19地进行了折回的下游侧翻转部20，另一个膜片形成包括上游侧的端部27地进行了折回的上游侧翻转部29。将两个膜片的端部彼此相互重叠地配置到滤板17的主面上，将两个膜片的端部彼此接合而形成两个接合部30。该接合部30通过利用超声波的熔敷、或者利用粘结剂的粘结形成。
进而，滤膜18也可以由呈无缝环状的膜片形成。
采用上述的任何一个膜元件13，在本发明的膜组件12中都能发挥以下的作用效果。
通常运转
从配置在下层的膜组件12的下方位置的空气扩散装置11a作为曝气用气体使空气扩散，通过空气的气泡的气升作用在膜盒11的内部产生气液混相的上升流。通过该上升流将处理槽(图示省略)内的被处理液体向膜元件13相互之间供给，形成沿着膜元件13的膜面的被处理液体的流动，相对于透过滤膜18流动的透过液体的流动以横流的方式供给被处理液体。
在本实施方式中，通过由气升作用形成的上升流以横流的方式供给被处理液体，所以，将膜元件13配置在上下方向。然而，在通过泵等的动力机构将被处理液体以横流的方式供给到膜元件13相互之间的情况下，膜元件13也可以在水平方向或者倾斜方向配置。
对于对膜元件13施加驱动压力的方式存在多种方式。在此，将槽内的水位差作为驱动压力，通过各膜元件13对槽内的活性污泥混合液进行重力过滤。或者，由吸引泵通过集水管26以及管25，对膜盒11的各膜组件12施加吸引压力作为驱动压力来进行吸引过滤。
接受驱动压力而透过了膜元件13的滤膜18的透过液体，通过滤膜18和滤板17之间的透过液体流路而流入到集水箱14的集水空间。流入到下层的膜组件12的集水箱14中的透过液体通过上部连结部23，从下部连结部24向上层的膜组件12的集水箱14流入。流入到上层的膜组件12的集水箱14的透过液体从上部连结部23通过管25以及集水管26而作为处理水向槽外导出。
在此期间，通过上升流在膜元件13相互之间的流路以横流的方式供给活性污泥混合液，而且，通过上升流对膜元件13的膜面进行曝气清洗。通过该曝气清洗，抑制起因于水生物污垢的分离功能的降低，防止膜分离装置变成功能不全。此时，由于配置到外侧的端部朝向下游侧而不与被处理液体的流动相向，所以，可抑制滤膜接合部的剥离。
曝气清洗运转
在重力过滤的情况下，将设置在集水管26上的阀(图示省略)栓塞，在吸引过滤的情况下，停止吸引泵而停止过滤运转。当在该状态下使空气扩散装置11a运转来进行曝气清洗时，能够获得优异的清洗效果。
此时，上升流将各膜元件13的内部的透过液体在滤板17和滤膜18之间向上方的下游侧推压。然而，如图7所示那样，由于滤膜18具有包含滤板17的下游侧的端部19地进行了折回的翻转部20，所以，在滤板17和滤膜18之间向上方的下游侧被推压的透过液体集中在翻转部20，滤膜18在翻转部20柔软地鼓起而允许透过液体的移动。进而，由于翻转部20的鼓起20a形成在滤板17的下游侧的端部19的下游区域，所以，相对于沿着滤板17流动的上升流，翻转部20的鼓起20a不会成为阻力，不会因翻转部20的鼓起20a在滤膜18产生振动以及应力。
因而，由于翻转部20柔软地鼓起而允许透过液体的移动，以及鼓起20a相对上升流不会成为阻力，所以，抑制了作用于滤膜18的负载，防止滤膜18发生破损。
药液清洗
在进行药液清洗时，通过集水管26以及管25向膜盒11的各膜组件12供给药液，在滤板17和滤膜18之间的透过液体流路按规定压力供给药液。此时，滤膜18接受内压而形成向外侧鼓起的状态。在该状态下，在滤膜18上作用有沿着膜面的拉伸应力。
然而，并不是滤膜18和滤板17的固定，而是通过在接合部30将滤膜18的端部彼此接合来形成环状的滤膜18，当然不会像现有技术那样发生滤膜18从滤板17剥离的情况，由于在接合部30仅作用有拉伸应力，所以，接合部30能够充分地进行承受，可以在药液清洗过程中施加高的内压。
另外，与现有技术那样将滤板17和滤膜18熔敷的情况相比，在本实施方式中，将两个膜片的端部彼此相互重叠地配置在滤板17的主面上，在一个端部的表面上接合另一个端部的背面而形成接合部30。为此，由于作用于滤膜18的拉伸力在接合部30作为剪切力进行作用，所以，能够确保大的接合强度。进而，由于在膜元件13的沿着被处理液体的流动方向的两侧部，在滤膜18之上水密地形成密封件16，所以，即使滤膜18接受内压而成为向外侧鼓起的状态，也能够确保大的强度。
例如，在现有的构成、即将滤膜熔敷接合在滤板上的情况下，当内压成为40kPa以上时，发现熔敷部的破损。然而，在发明的构成中，即使在内压成为100kPa的条件下，也不发生接合部30处的破损，耐压强度得到提高。
因而，在药液清洗过程申可抑制滤膜18的破损，而且能够在高的压力之下以短时间移送药液，能够进行在高的内压之下使药液从内侧向外侧通液的逆液清洗。

Claims (4)

1.一种膜元件，该膜元件由膜支承体、滤膜和密封件构成；所述膜支承体沿着被处理液体的流动方向配置；所述滤膜由平膜构成且呈环状，覆盖膜支承体的表背的主面地配置，而且具有包含膜支承体的上游侧以及下游侧的端部地进行了折回的翻转部；所述密封件在沿着被处理液体的流动方向的膜支承体的两侧部水密地形成在滤膜的边缘部上。
2.如权利要求1所述的膜元件，其特征在于，滤膜具有至少一个接合部，接合部在膜支承体的主面上或者端面上将滤膜的端部彼此重叠地配置，并且在滤膜的一个端部的表面上接合另一个端部的背面而形成。
3.如权利要求2所述的膜元件，其特征在于，在接合部重叠的滤膜的端部中，将朝向下游侧的另一个端部配置在外侧。
4.一种膜组件，其特征在于，具备至少一个膜元件和至少一个集水箱；
膜元件具有膜支承体、滤膜和密封件；所述膜支承体沿着被处理液体的流动方向配置；所述滤膜由平膜构成且呈环状，覆盖膜支承体的表背的主面地配置，而且具有包含膜支承体的上游侧以及下游侧的端部地进行了折回的翻转部；所述密封件在沿着被处理液体的流动方向的膜支承体的两侧部水密地形成在滤膜的边缘部上；
集水箱具有与内部的集水空间连通的开口部，水密地保持插入到所述开口部中的所述膜元件的侧部。
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