CN102049197A - 中空纤维膜过滤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种中空纤维膜过滤装置,其是从装在外壳内的中空纤维膜的外侧向原液施加压力而使过滤液透过到该中空纤维膜的内侧的外压式的中空纤维膜过滤装置,其中,所述中空纤维膜过滤装置由两个以上中空纤维过滤膜组件构成,原液供给流路分别通过开关阀与共同的原液供给集管连接,并且过滤液排出流路分别与共同的过滤液排出集管连接,同时,在该过滤液排出集管上设置有开关阀,并且返回原液流路分别通过开关阀与共同的返回原液集管连接,所述中空纤维膜过滤装置以能够通过各开关阀的开关操作在该两个以上中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗的方式构成。
Description
本申请是分案申请,其原申请的国际申请号是PCT/JP2008/066300,国际申请日是2008年9月10日,中国国家申请号为200880107668.9,进入中国的日期为2010年3月18日,发明名称为“中空纤维膜过滤装置”。
技术领域
本发明涉及中空纤维过滤膜组件间能够相互逆洗的中空纤维膜过滤装置。
背景技术
作为现有的中空纤维膜过滤装置,日本特开平09-220446号公报(专利文献1)记载了在外压式中空纤维膜组件中进行逆洗的技术。
专利文献1:日本特开平09-220446号公报
发明内容
但是,上述的现有例中,由于需要用于对附着在中空纤维过滤膜上的悬浮物质等进行清洗的清洗泵和逆洗槽,所以存在设置面积大、成本增加的问题。
本发明要解决上述课题,为了达到这个目的,本发明提供了一种中空纤维膜过滤装置,其不需要用于对附着在中空纤维过滤膜上的悬浮物质等进行清洗的清洗泵和逆洗槽。
另外,本发明的中空纤维膜过滤装置的第1构成是一种中空纤维膜过滤装置,其使原液透过浸泡在处理槽内的中空纤维膜来对原液进行过滤,其中,所述中空纤维膜过滤装置由两个以上中空纤维过滤膜组件构成,过滤液排出流路分别通过开关阀与过滤液排出集管连接,该过滤液排出集管与抽吸泵的吸液口连接,与该抽吸泵的排液口连接的过滤液排出集管与开关阀连接,逆洗流路分别通过开关阀与从该过滤液排出集管的开关阀和所述抽吸泵之间分支出的逆洗集管连接,同时,该逆洗流路连通在所述过滤液排出流路的开关阀各自的上游侧;所述中空纤维膜过滤装置以能够通过所述开关阀的开关操作在该两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗的方式构成。
另外,本发明的中空纤维膜过滤装置的第2构成如上述第1构成,其中,所述处理槽内具有空气供给单元和曝气量控制单元,在所述两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗时,所述曝气量控制单元增加所述空气供给单元带来的空气的曝气量。
另外,本发明的中空纤维膜过滤装置的第3构成如上述第2构成,其中,所述曝气量控制单元对于浸泡在所述处理槽内的两个以上的中空纤维过滤膜组件全体增加所述空气供给单元带来的空气的曝气量。
另外,本发明的中空纤维膜过滤装置的第4构成如上述第2构成,其中,所述曝气量控制单元仅对于浸泡在所述处理槽内的两个以上的中空纤维过滤膜组件中的逆洗中的中空纤维过滤膜组件增加所述空气供给单元带来的空气的曝气量。
另外,本发明的中空纤维膜过滤装置的第5构成如上述第2构成,其中,所述曝气量控制单元对于浸泡在所述处理槽内的两个以上的中空纤维过滤膜组件中的逆洗中的中空纤维过滤膜组件和过滤中的中空纤维过滤膜组件之间形成的区域增加所述空气供给单元带来的空气的曝气量。
另外,本发明的中空纤维膜过滤装置的第6构成如上述第1构成,其中,在所述处理槽内设置搅拌单元,在所述两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗时,利用所述搅拌单元搅拌该处理槽内的液体。
通过本发明的中空纤维膜过滤装置的第1构成,可以利用开关阀的开关操作在两个以上的中空纤维过滤膜组件间实现相互逆洗,因此不需要用于对附着在中空纤维膜上的悬浮物质等进行清洗的清洗泵和逆洗槽,能够实现过滤设备的小型化和成本下降。
另外,通过本发明的中空纤维膜过滤装置的第2构成,在浸泡在处理槽内的两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗时,可以利用曝气量控制单元增加曝气量,从而在处理槽内的处理液中形成上升流,利用该上升流,能使从逆洗中的中空纤维膜上剥离下的悬浮物质上升到处理槽的液面附近,因此能使悬浮物质不附着于过滤中的中空纤维膜。
另外,通过本发明的中空纤维膜过滤装置的第3构成,利用曝气量控制单元整体上增加逆洗中的中空纤维膜和过滤中的中空纤维膜的曝气量,能够提高逆洗中的中空纤维过滤膜组件的清洗效果和防止悬浮物质再次附着于过滤中的中空纤维过滤膜组件的效果。
另外,通过本发明的中空纤维膜过滤装置的第4构成,利用曝气量控制单元仅对逆洗中的中空纤维膜增加曝气量,能够对逆洗中的中空纤维过滤膜组件形成上升流,由此,从逆洗中的中空纤维过滤膜组件上剥离下的悬浮物质受到该上升流的作用而退避到处理槽的液面附近,进而沿着邻接的过滤中的中空纤维过滤膜组件等形成下降流,在处理槽内形成回旋流,因此能够有效地提高逆洗中的中空纤维过滤膜组件的清洗效果和防止悬浮物质再次附着于过滤中的中空纤维过滤膜组件的的效果。
另外,通过本发明的中空纤维膜过滤装置的第5构成,利用曝气量控制单元对逆洗中的中空纤维膜和过滤中的中空纤维膜之间形成的区域增加曝气量,形成稳定的回旋流,能够有效地提高清洗效果。
另外,通过本发明的中空纤维膜过滤装置的第6构成,在浸泡于处理槽内的两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗时,利用搅拌单元搅拌该处理槽内的液体,由此能够使从逆洗中的中空纤维膜上剥离下的悬浮物质受到搅拌流的作用而退避,不附着在过滤中的中空纤维膜上。
附图说明
图1A是说明在外压式的中空纤维膜过滤装置中利用开关阀的开关操作在两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗的情形的图。
图1B是说明在内压式的中空纤维膜过滤装置中利用开关阀的开关操作在两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗的情形的图。
图1C是说明在浸渍膜的情况下的中空纤维膜过滤装置中利用开关阀的开关操作在两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗的情形的图。
图2是说明外压式中设置有向在两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行的相互逆洗中供给空气的空气供给单元的构成的图。
图3是说明浸渍膜的情况下控制曝气量的构成的图。
图4是说明浸渍膜的情况下控制曝气量的构成的图。
图5是说明浸渍膜的情况下控制曝气量的构成的图。
图6是说明浸渍膜的情况下控制曝气量的构成的图。
图7是说明浸渍膜的情况下搅拌处理槽内的构成的图。
符号说明
7中空纤维膜过滤装置
8原液供给集管
9a,9b开关阀
10a,10b原液供给流路
11过滤液排出集管
12a,12b过滤液排出流路
13返回原液集管
14a,14b开关阀
15a,15b返回原液流路
16a,16b中空纤维过滤膜组件
18开关阀
19空气供给集管
19a,19b空气供给支管
24处理槽
25抽吸泵
26a,26b开关阀
27逆洗集管
28a,28b开关阀
29a,29b逆洗流路
30开关阀
31a,31b开关阀
41~43空气供给管
41a~43a曝气口
44曝气量控制部
45中间区域
46上升流
47下降流
48搅拌机
具体实施方式
下面根据附图对本发明的中空纤维膜过滤装置的一个实施方式进行具体说明。图1A~图1C是说明利用中空纤维膜过滤装置的开关阀的开关操作来在两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗的情形的图,图1A显示外压式的情况,图1B显示内压式的情况,图1C显示浸渍膜的情况,图2是说明外压式中设置有向在两个以上的中空纤维过滤膜组件间进行的相互逆洗中供给空气的空气供给单元的构成的图。
图1A~图1C说明的是利用中空纤维膜过滤装置7的各开关阀的开关操作在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗的情形,图1A显示的是中空纤维膜装在外壳内的外压式的情况下膜间相互逆洗运转的情形,图1B显示的是中空纤维膜装在外壳内的内压式的情况下膜间相互逆洗运转的情形,图1C显示的是中空纤维膜是浸泡在处理槽内的浸渍膜的情况下膜间相互逆洗运转的情形。
如图1A所示,中空纤维膜过滤装置7是从装在外壳内的中空纤维膜的外侧向原液施加压力而使过滤液透过到该中空纤维膜的内侧的外压式的中空纤维膜过滤装置,其由一对中空纤维过滤膜组件16a,16b构成,其中,原液供给流路10a,10b分别通过开关阀9a,9b与共同的通过未图示的供给泵供给的原液供给集管8连接,并且过滤液排出流路12a,12b分别与共同的过滤液排出集管11连接,同时,在该过滤液排出集管11上设置有开关阀18,并且返回原液流路15a,15b分别通过开关阀14a,14b与共同的返回原液集管13连接,中空纤维膜过滤装置7以能够通过各开关阀9a,9b,14a,14b,18的开关操作在该一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗的方式构成。
接着,利用图1A,对进行过滤运转的操作和在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗运转的操作进行说明。进行过滤运转的情况下,将与开关阀9a,9b和过滤液排出集管11的过滤液排出流路12a,12b相比设于过滤液流通方向的下游侧(图1A的右侧)的开关阀18打开,同时关闭开关阀14a,14b,在该状态下,使原液从各中空纤维过滤膜组件16a,16b的中空纤维膜的外侧透过到内侧(外压式过滤)时,可以进行全过滤;或者,开放开关阀14a,14b的状态下,可以将原液的一部分从返回原液流路15a,15b经返回原液集管13返回到未图示的原液槽,进行循环过滤。
接着,在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗运转的情况下,对中空纤维过滤膜组件16a进行逆洗运转时,开放开关阀9b,14a,同时关闭开关阀9a,14b,18,在该状态下,使原液从中空纤维过滤膜组件16b的中空纤维膜的外侧透过到内侧(外压式过滤),使过滤后的过滤液在中空纤维过滤膜组件16a的过滤液排出流路12a逆流,从中空纤维膜的内侧透过到外侧,剥离附着在中空纤维膜上的悬浮物质,将该悬浮物质从返回原液流路15a经返回原液集管13排出到外部。
同样地,对中空纤维过滤膜组件16b进行逆洗运转的情况下,开放开关阀9a,14b,同时关闭开关阀9b,14a,18,在该状态下,使原液从中空纤维过滤膜组件16a的中空纤维膜的外侧透过到内侧(外压式过滤),使过滤后的过滤液在中空纤维过滤膜组件16b的过滤液排出流路12b逆流,从中空纤维膜的内侧透过到外侧,剥离附着在该中空纤维膜上的悬浮物质,将该悬浮物质从返回原液流路15b经返回原液集管13排出到外部。
此外,进行冲洗运转(仅对各中空纤维过滤膜组件16a,16b的中空纤维膜的外表面进行冲洗)的情况下,开放开关阀9a,9b,14a,14b,同时关闭开关阀18,在该状态下,将原液从原液供给集管8供给到各原液供给流路10a,10b,在各中空纤维过滤膜组件16a,16b的中空纤维膜的外侧流通,剥离附着在该中空纤维膜的外侧表面上的悬浮物质,将该悬浮物质从返回原液流路15a,15b经返回原液集管13排出到外部。
如图1B所示,中空纤维膜过滤装置7是从装在外壳内的中空纤维膜的内侧向原液施加压力而使过滤液透过到该中空纤维膜的外侧的内压式的情况下的中空纤维膜过滤装置,其也与图1A同样地构成,以能够通过各开关阀9a,9b,14a,14b,18的开关操作在该一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗的方式构成。
并且,图1B中,进行过滤运转的情况下,将与开关阀9a,9b和过滤液排出集管11的过滤液排出流路12a,12b相比设于过滤液流通方向的下游侧(图1B的右侧)的开关阀18打开,同时关闭开关阀14a,14b,在该状态下,使原液从各中空纤维过滤膜组件16a,16b的中空纤维膜的内侧透过到外侧(内压式过滤),进行全过滤;或者,开放开关阀14a,14b的状态下,使原液的一部分从返回原液流路15a,15b经返回原液集管13返回到未图示的原液槽,进行循环过滤。
接着,图1B中,在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗运转的情况下,对中空纤维过滤膜组件16a进行逆洗运转时,开放开关阀9b,14a,同时关闭开关阀9a,14b,18,在该状态下,使原液从中空纤维过滤膜组件16b的中空纤维膜的内侧透过到外侧(内压式过滤),使过滤后的过滤液在中空纤维过滤膜组件16a的过滤液排出流路12a逆流,从中空纤维膜的外侧透过到内侧,剥离附着在中空纤维膜上的悬浮物质,将该悬浮物质从返回原液流路15a经返回原液集管13排出到外部。
同样地,对中空纤维过滤膜组件16b进行逆洗运转的情况下,开放开关阀9a,14b,同时关闭开关阀9b,14a,18,在该状态下,使原液从中空纤维过滤膜组件16a的中空纤维膜的内侧透过到外侧(内压式过滤),使过滤后的过滤液在中空纤维过滤膜组件16b的过滤液排出流路12b逆流,从中空纤维膜的外侧透过到内侧,剥离附着在该中空纤维膜上的悬浮物质,将该悬浮物质从返回原液流路15b经返回原液集管13排出到外部。
如图1C所示,中空纤维膜过滤装置7是浸泡式的中空纤维膜过滤装置,其中,一端部被堵住的中空纤维膜赤裸着浸泡在处理槽24内,利用抽吸泵25,从该中空纤维膜的开放的另一端部进行抽吸,使处理槽24内的原液透过该中空纤维膜并将过滤后的过滤液汲出,该中空纤维膜过滤装置7由一对中空纤维过滤膜组件16a,16b构成,其中,通过未图示的供给泵将原液供给到处理槽24内,过滤液排出流路12a,12b分别通过开关阀26a,26b与共同的过滤液排出集管11连接,该过滤液排出集管11与抽吸泵25的吸液口连接,与该抽吸泵25的排液口连接的过滤液排出集管11与开关阀30连接,逆洗流路29a,29b分别通过开关阀28a,28b与从该过滤液排出集管11的开关阀30和抽吸泵25之间分支出的共同的逆洗集管27连接,同时,该逆洗流路29a,29b连通在过滤液排出流路12a,12b的开关阀26a,26b各自的上游侧,中空纤维膜过滤装置7以能够通过各开关阀26a,26b,28a,28b,30的开关操作在该一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗的方式构成。
接着,利用图1C对在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗的操作进行说明。首先,进行过滤运转时,将与开关阀26a,26b和过滤液排出集管11的抽吸泵25相比设于过滤液流通方向上的下游侧(图1C的右侧)的开关阀30打开,同时,关闭开关阀28a,28b,在该状态下,驱动抽吸泵25,抽吸处理槽24内的原液,使该原液从各中空纤维过滤膜组件16a,16b的中空纤维膜的外侧透过到内侧进行过滤。
接着,在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗运转的情况下,对中空纤维过滤膜组件16a进行逆洗运转时,开放开关阀26b,28a,同时关闭开关阀26a,28b,30,在该状态下,驱动抽吸泵25,对贮留在处理槽24内的原液进行抽吸,使该原液从中空纤维过滤膜组件16b的中空纤维膜的外侧透过到内侧,使该过滤液在中空纤维过滤膜组件16a的过滤液排出流路12a逆流,从中空纤维膜的内侧透过到外侧,剥离附着在中空纤维膜上的悬浮物质,将该悬浮物质排到处理槽24内。
同样地,对中空纤维过滤膜组件16b进行逆洗运转的情况下,开放开关阀26a,28b,同时关闭开关阀26b,28a,30,在该状态下,驱动抽吸泵25,对贮留在处理槽24内的原液进行抽吸,使该原液从中空纤维过滤膜组件16a的中空纤维膜的外侧透过到内侧,使该过滤液在中空纤维过滤膜组件16b的过滤液排出流路12b逆流,从中空纤维膜的内侧透过到外侧,该剥离附着在中空纤维膜上的悬浮物质,将该悬浮物质排到处理槽24内。
图2给出了图1A所示的上述外压过滤式的中空纤维膜过滤装置7在下述情况下的例子:空气供给集管19作为空气供给单元向在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行的相互逆洗中供给空气,从该空气供给集管19分支出的空气供给支管19a,19b分别通过开关阀31a,31b与原液供给流路10a,10b连通。中空纤维过滤膜组件16a,16b间的相互逆洗运转与图1A所示的上述情况相同,各中空纤维过滤膜组件16a,16b在逆洗时,适当开放与该中空纤维过滤膜组件16a,16b对应的开关阀31a,31b,能够利用吹入空气实施逆洗运转。
需要说明的是,所述各实施方式中,一对中空纤维过滤膜组件16a,16b是指,生成逆洗用过滤水的1组或2组以上的中空纤维过滤膜组件与被逆洗的1组或2组以上的过滤膜组件的对。另外,除了与共同的各集管连接的中空纤维过滤膜组件之外,还包括与其他不同的各集管连接的1个或两个以上的中空纤维过滤膜组件组。
根据上述构成,利用各开关阀的自动或手动的开关操作,实现了在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间能够相互逆洗的构成,因此,不需要用于清洗附着在中空纤维膜上的悬浮物质等的清洗泵、逆洗槽,能够实现过滤设备的小型化和成本降低。
另外,利用作为空气供给单元的空气供给管向在一对中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行的相互逆洗中供给空气,由此能够摇动中空纤维膜,提高清洗效果。
接着,使用图3~图6对本发明的中空纤维膜过滤装置的其他构成进行说明。其中,对于与上述实施方式相同的构成处使用相同的符号,并省略了说明。本实施方式中,如图3~图6所示,在处理槽24内的底部设置有空气供给管41,42,43,其作为空气供给单元配有曝气口41a,42a,43a;还设有曝气量控制部44,当与图1C所示的上述情况同样地在浸泡在处理槽24内的两个以上的中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗时,其作为曝气量控制单元增加或减少作为空气供给单元的空气供给管41,42,43带来的空气的曝气量。此外,曝气量的增加能提高中空纤维过滤膜组件的清洗效果和防止悬浮物质再次附着于过滤膜组件的效果,所以是优选的。
如图3所示,本实施方式的曝气量控制部44能够进行控制以对于浸泡在处理槽24内的两个以上的中空纤维过滤膜组件16a,16b的全体增加作为空气供给单元的空气供给管41,42,43带来的空气的曝气量。图4是进行控制以增加设于中空纤维过滤膜组件16a,16b的下部的空气供给管41,42带来的空气的曝气量的情况下的构成。
根据上述构成,利用作为曝气量控制单元的曝气量控制部44整体上增加逆洗中的中空纤维膜和过滤中的中空纤维膜的曝气量,能够提高逆洗中的中空纤维过滤膜组件(图3、图4中的中空纤维过滤膜组件16b)的清洗效果和防止悬浮物质再次附着于过滤中的中空纤维过滤膜组件(图3、图4中的中空纤维过滤膜组件16a)的效果。
另外,如图5所示,本实施方式的曝气量控制部44能够进行控制以仅对于浸泡在处理槽24内的两个以上的中空纤维过滤膜组件16a,16b中的逆洗中的中空纤维过滤膜组件(图5中的中空纤维过滤膜组件16b)增加作为空气供给单元的空气供给管42带来的空气的曝气量。
根据上述构成,利用作为曝气量控制单元的曝气量控制部44仅对逆洗中的中空纤维膜增加曝气量,对逆洗中的中空纤维过滤膜组件(图5中的中空纤维过滤膜组件16b)形成上升流46,从而使从逆洗中的中空纤维过滤膜组件(图5中的中空纤维过滤膜组件16b)上剥离下来的悬浮物质随着该上升流46退避到处理槽24的液面附近,并且沿着邻接的过滤中的中空纤维过滤膜组件(图5中的中空纤维过滤膜组件16a)等形成下降流47,在处理槽24内形成回旋流,因此能够有效地提高逆洗中的中空纤维过滤膜组件(图5中的中空纤维过滤膜组件16b)的清洗效果和防止悬浮物质再次附着于过滤中的中空纤维过滤膜组件(图5中的中空纤维过滤膜组件16a)的效果。
另外,如图6所示,本实施方式的曝气量控制部44能够进行控制以对于浸泡在处理槽24内的两个以上的中空纤维过滤膜组件16a,16b中的逆洗中的中空纤维过滤膜组件(图6中的中空纤维过滤膜组件16b)和过滤中的中空纤维过滤膜组件(图6中的中空纤维过滤膜组件16a)之间形成的中间区域45增加作为空气供给单元的空气供给管43带来的空气的曝气量。
根据上述构成,利用作为曝气量控制单元的曝气量控制部44对逆洗中的中空纤维膜和过滤中的中空纤维膜之间形成的中间区域45增加曝气量,形成稳定的回旋流,能够有效地提高清洗效果。
根据上述各构成,在浸泡在处理槽24内的两个以上的中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗时,利用作为曝气量控制单元的曝气量控制部44增加曝气量,由此能够在处理槽24内的处理液中形成上升流46,从而使从逆洗中的中空纤维膜上剥离下的悬浮物质受到该上升流46的作用而退避到处理槽24的液面附近,不附着在过滤中的中空纤维膜上。
下面,利用图7对本发明的中空纤维膜过滤装置的其他构成进行说明。其中,对于与上述实施方式相同的构成处使用相同的符号,并省略了说明。本实施方式中,如图7所示,在处理槽24内的底部设置作为搅拌单元的搅拌机48,在两个以上的中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗时,利用该搅拌机48搅拌处理槽24内的液体。
根据上述构成,浸泡在处理槽24内的两个以上的中空纤维过滤膜组件16a,16b间进行相互逆洗时,利用搅拌机48对该处理槽24内的液体进行搅拌,从而能够使从逆洗中的中空纤维膜上剥离下的悬浮物质受到搅拌流的作用而退避,不附着在过滤中的中空纤维膜上。
工业实用性
作为本发明的应用例,可以适用于中空纤维过滤膜组件间能相互逆洗的中空纤维膜过滤装置。
Claims (3)
1.一种中空纤维膜过滤装置,其是从装在外壳内的中空纤维膜的外侧向原液施加压力而使过滤液透过到该中空纤维膜的内侧的外压式的中空纤维膜过滤装置,
其中,所述中空纤维膜过滤装置由两个以上中空纤维过滤膜组件构成,所述中空纤维过滤膜组件中,原液供给流路分别通过开关阀与共同的原液供给集管连接,并且过滤液排出流路分别与共同的过滤液排出集管连接,同时,在该过滤液排出集管上设置有开关阀,并且返回原液流路分别通过开关阀与共同的返回原液集管连接,所述中空纤维膜过滤装置以能够通过各开关阀的开关操作在该两个以上中空纤维过滤膜组件间进行相互逆洗的方式构成。
2.如权利要求1所述的中空纤维膜过滤装置,其中,所述中空纤维膜过滤装置具备空气供给单元,所述空气供给单元向在所述两个以上中空纤维过滤膜组件之间进行的相互逆洗中供给空气。
3.如权利要求1或2所述的中空纤维膜过滤装置,其中,通过供给泵进行原液供给。
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