CN102264459A

CN102264459A - 浸渍型膜分离装置

Info

Publication number: CN102264459A
Application number: CN2009801525057A
Authority: CN
Inventors: 宝门丰
Original assignee: Shima Environmental Business Association
Current assignee: Japan Element Co ltd
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: JP2010149064A; EP2371446A4; US20110315619A1; CN102264459B; JP5371145B2; WO2010073442A1; US9073012B2; EP2371446B1; EP2371446A1

Abstract

本发明披露了一种具有新颖结构的浸渍型膜分离装置(10)，其能实现借助通过超声波振子(24)产生的超声波清洁分离膜(22)的可实践应用的水平并且可长时间发挥稳定的过滤性能。提供一种用于清洁并去除在原水(18)的过滤期间粘附在分离膜(22)上的物质的超声波振子(24)。借助从超声波振子(24)发射的超声波清洁并去除粘附在分离膜(22)上的物质。分离膜(22)由聚四氟乙烯(PTFE)制成。

Description

浸渍型膜分离装置

技术领域

本发明涉及一种具有用于储存在处理槽中的原水中同时保持浸渍于其中的分离膜的浸渍型膜分离装置。

背景技术

公知采用膜分离系统的净化槽作为用于净化净化槽污泥、生活废水污泥、粪便等的设备。

如专利文献1(日本特开专利公报No.JP-A-3-213128)等中所披露，这种净化槽一般具有其中通过浸渍在储存在处理槽中的原水中的分离膜来过滤原水的结构。同时，在这种浸渍型膜分离装置中，随着过滤继续进行，诸如固体之类的杂质将粘附在分离膜上，导致过滤性能下降。因此，需要清洁分离膜并去除粘附于其上的杂质。

通常，作为一种用于清洁分离膜的方法，已提出一种利用超声波的方法，如专利文献1等中所披露的。具体地，在该方法中，超声波清洁装置在过滤膜的表面上施加超声波振动使得膜面的振动及振动的膜面与原水之间的干涉将诸如凝胶层之类的粘附在膜面上的物质清洁并去除。

然而，这种超声波清洁装置还无法买到，归咎于实用性这一大问题。该问题为过滤膜的耐久性的问题。也就是，已发现，如果在过滤膜的表面上直接施加超声波振动，则分离膜可能被过早损坏，导致以分解状态分散在原水中的问题。

另外，专利文献2(日本特开专利公报No.JP-A-11-319517)提出了一种清洁分离膜的方法，其中超声波振子(振動子)发射超声波以便在原水内产生气蚀气泡(キャビテ一ション気

)，并且在气蚀气泡消失期间形成的冲击力施加在分离膜上。然而，在这种清洁方法中，整个膜分离装置将承受在气蚀气泡消失期间形成的冲击力。这可能引起不仅分离膜而且膜分离装置本身的耐久性的问题。

背景技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-3-213128

专利文献2：JP-A-11-319517

发明内容

本发明要解决的课题

本发明鉴于上述事情作为背景而开发，并且本发明的一个目的是提供一种具有新颖结构的浸渍型膜分离装置，其能够以实用的级别利用超声波振子所发射的超声波清洁分离膜，并由此在长时间段稳定地发挥过滤性能。

课题的解决手段

以下记载了为了解决上述课题而作出的本发明的模式。应注意，以下记载的每种模式中使用的结构元件可在所有可能的组合中被自由地使用。

本发明的原理特征提供了一种浸渍型膜分离装置，包括：储存原水的处理槽；安设在处理槽内的多个隔膜模块，用于过滤储存在处理槽中的原水，每个隔膜模块具有模块主体和由该模块主体以一定形状保持的作为过滤器的分离膜；以及在处理槽中设置在膜模块下方的通气装置，该浸渍型膜分离装置的特征在于：采用由聚四氟乙烯多孔膜制成的PTFE分离膜作为膜模块的分离膜；并且设置用于清洁PTFE分离膜的超声波振子。

根据本发明的结构的浸渍型膜分离装置的主要特征在于与超声波振动型膜清洁机构相结合地采用特定材质的PTFE分离膜。在此设置下，可使用超声波来清洁分离膜同时避免损坏分离膜。因此，本发明能够首次以实用级别提供一种配设有分离膜的超声波清洁功能的浸渍型膜分离装置。

在本发明中，“以一定形状保持分离膜”指的是将分离膜保持在可有效地发挥过滤性能的状态下。具体而言，在分离膜为平膜的情况下，希望将分离膜保持在伸展状态下。在分离膜为中空纤维膜(丝膜，纱线膜，

膜)的情况下，希望将多个中空纤维膜保持在某种松弛状态下使得可减少相互贴附并且每个中空纤维膜可确保大面积暴露于原水。

尽管根据本发明的PTFE分离膜采用PTFE作为多孔过滤材料，但其并不限于仅整体由PTFE制成。例如，基于加强等目的，也可以采用与其它材料一体形成的复合结构或层压结构。更具体地，在本发明中，PTFE分离膜优选通过对由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的基膜涂覆聚四氟乙烯而制成。

这里，用作加强材料等的基膜未在任何方面受限，只要它是具有大于由PTFE制成的多孔膜的直径的直径并具有优良的透水性的多孔材料等。例如，尽管可以采用毡、无纺布、纺布、网状物(网状板)等，但从强度、收集性能、柔韧性等的角度来看希望采用无纺布。作为用于加强材料的纤维材料，特别是可合适地采用聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)、聚酰胺、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯等)、芳族聚酰胺、或将它们复合而成的复合材料等。

此外，用于制造用作加强材料等的基膜和PTFE多孔膜的层压体的方法可为例如简单地将它们重合，或可为诸如使用粘合剂材料的粘合剂层压、热层压等之类的方法。或者，也可以通过插入诸如热熔粉之类的隔熔材料采用粘合剂层压。

此外，如日本特开专利公报No.JP-A-7-292144中所披露的，也可层压多个PTFE多孔膜以便构成根据本发明的PTFE多孔膜。此外，如日本特开专利公报No.JP-A-7-256023中所披露的，除了由合成树脂制成的加强材料以外，还可层压由金属制成的加强材料。

作为根据本发明的超声波振子，尽管可以采用任何本领域中公知的各种超声波振子，但从易于控制等角度来看，优选采用利用压电现象的超声波振子。例如，可优选采用具有由水晶、铌酸锂等的结晶、钛酸钡、锆钛酸铅(PZT)等的压电陶瓷、聚偏二氟乙烯(PVDF)等的压电高分子材料形成的压电元件。另外，在本发明中，根据原水的特性等适当地设定通过超声波振子产生的超声波振动的频率。

作为根据本发明的通气装置，可以采用任何本领域中公知的通气装置。此外，根据原水的特性等适当地选择由通气装置供应到原水中的气体的类型。例如，为了发挥好气(嗜氧)微生物的分解机能，将选择诸如空气之类的含氧气体。同时，为了发挥厌气(厌氧)微生物的分解机能，将选择氮气。

根据本发明的另一个优选模式，超声波振子安装(附接)在模块主体上使得超声波振子中产生的超声波振动从模块主体施加在PTFE分离膜上。该模式使得可以传输和施加超声波振动以便在PTFE分离膜的宽范围上将其分散，从而避免高能超声波振动局部作用在PTFE分离膜上。因此，本发明能够更有效地防止超声波振动损坏PTFE分离膜并对整个PTFE分离膜通过超声波振动有效地施加清洁作用。

根据本发明的又一优选模式，超声波振子发射超声波以便在原水内产生气蚀气泡，并且在气蚀气泡消失期间形成的冲击力施加在PTFE分离膜上。在该模式中，整个PTFE分离膜可被有效地清洁。此外，在气蚀气泡消失期间形成的冲击力将引起搅拌作用。因此，也可抑制诸如固体之类的杂质粘附在PTFE分离膜上。

根据本发明的又一优选模式，分离膜具有0.1mm至0.3mm的厚度尺寸。这将确保分离膜的充分的粘附强度和耐久性。具体地，这是因为，如果分离膜的厚度尺寸小于0.1mm，则难以赋予分离膜充分的耐久性。另一方面，如果分离膜的厚度尺寸大于0.3mm，则难以确保分离膜在模块主体上的粘附强度。

根据本发明的又一优选模式，PTFE分离膜为平膜；模块主体具有平板构型；且PTFE分离膜在伸展状态下附贴在模块主体上以便覆盖模块主体的正面(表面)侧和背面侧中的至少一者。该模式能够保持分离膜的形状稳定。因此，分离膜的过滤性能容易保持稳定。如通常公知，在膜模块中，形成有夹着PTFE分离膜与外部分离的内部区域。因此，经PTFE分离膜从外部被引导到内部区域中的净化水将聚集在膜模块的内部区域内并被取出。此时，在PTFE分离膜沿板厚方向配设在膜模块的正面和背面中的仅一者上的情况下，模块主体用作另一面的封闭壁。因此，内部区域可被形成在封闭壁与PTFE分离膜的相对表面之间。另一方面，在PEFT分离膜配设在膜模块的板厚方向的正面和背面两者上的情况下，可形成被两侧的PFTE分离膜夹着的内部区域。

根据本发明的又一优选模式，PTFE分离膜为中空纤维膜，并且至少中空纤维膜的两端由模块主体支撑。在该模式中，通过采用具有中空纤维膜结构的PTFE分离膜，与平膜状的PTFE分离膜相比，不论净化槽的内部形状等如何，都可容易地形成安设在净化槽内的分离膜的大表面积。

另外，在如前文所述模块主体具有平板构型并且具有平膜状的PTFE分离膜附贴在模块主体的正面和背面中的至少一者上的情况下，更优选采用以下模式。具体地，根据本发明的又一优选模式，将支撑多个膜模块的箱框固定在处理槽的内部；通过由箱框支撑而沿厚度方向以一定间隔布置多个膜模块；使各膜模块的PTFE分离膜沿竖直方向伸展；各膜模块的模块主体设有一对支撑片，其伸出至PTFE分离膜的宽度方向相对侧并朝外部伸出；并且在该对支撑片处通过箱框支撑模块主体。

根据该模式，膜模块在不会受通过基于通气装置的通气产生的水流影响的位置被固定在箱框上。因此，尽管支撑片从膜模块向外伸出，但水流在支撑片上的作用仍将被抑制，由此避免对支撑片的不利影响，例如由通气所产生的水流引起的增加的振动。此外，支撑片伸出至远离PTFE分离膜的相对侧。因此，即使支撑片由于通气所产生的水流所造成的振动或超声波振动引起的振动而磨损，该磨损也不会直接损坏PTFE分离膜或对其产生其它不利影响。因此，可以在长时间段获得模块主体的稳定支撑。

此外，在如以上模式中所述具有平膜状的PTFE分离膜被附贴在膜模块上并且多个膜模块被收容和支撑在箱框内的情况下，希望将超声波振子重合并安装在箱框的外表面上。在此布置下，可以将超声波振子配设在PTFE分离膜附近。

另外，在以上模式中所述具有平膜状的PTFE分离膜被附贴/固定(固着)在膜模块上并且多个膜模块被收容和支撑在箱框内的情况下，优选结合地采用以下模式。具体地，根据本发明的又一优选模式，箱框设有用于通过沿竖直方向在该对支撑片各者上施加夹持力来夹持各支撑片的夹持机构，以及用于沿竖直方向相对于箱框调节夹持机构对该对支撑片的夹持位置的支撑位置调节机构。

这里，希望将夹持机构设置在模块主体的上端，并且更优选地与模块主体的下端支撑机构相结合地采用夹持机构。作为模块主体的下端支撑机构的一个示例，优选采用以下模式。具体地，例如，根据本发明的又一优选模式，箱框在其底部设有用于在从竖直下方接触的状态下支撑模块主体的下端的底面支撑部分，由此支撑模块主体的下端。

作为夹持机构的一个示例，优选采用以下模式。具体地，根据本发明的又一优选模式，夹持机构包括一对纵向连接部件，其沿多个膜模块的布置方向延伸同时从竖直相对侧重合在相应膜模块的支撑片上，以及紧固部件，其用于沿彼此越来越靠近的方向紧固一对连接部件，以便将相应的膜模块的支撑片夹持在一对连接部件之间。

作为根据本模式的紧固部件，优选采用包括螺栓和螺母的紧固结构或类似物，其沿连接部件的相对方向紧固一对连接部件以便夹持膜模块的支撑片。此外，通过利用构成前述紧固结构的螺栓，或通过使用单独的螺栓，将提供一种螺母紧固结构，其将连接部件和箱框彼此连接和固定，同时能够调节其沿螺栓轴线方向相对于连接部件和箱框中的至少一者的固定位置。因此，可实现前述的支撑位置调节机构。

此外，当采用本发明中的夹持机构时，希望在可选的夹持机构夹持一对支撑片的部位插入超声波振动吸收部件。通过该超声波振动吸收部件，超声波振动对夹持机构夹持各支撑片的部位的影响将减小。因此，可减少支撑部的磨损等，由此实现具有更高的耐久性和可靠性的膜模块的支撑结构。应注意，在采用底面支撑部分(前文描述)的情况下，模块主体的最下部可经由超声波振动吸收部件抵接底面支撑部分定位。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的浸渍型膜分离装置的平面图。

图2是沿图1的线2-2截取的截面图。

图3是沿图2的线3-3截取的用于浸渍型膜分离装置中的膜模块的纵向截面图。

图4是支撑片的支撑结构的放大纵向截面图。

图5是根据本发明的第二实施例的浸渍型膜分离装置的纵向截面图。

图6是根据本发明的第三实施例的浸渍型膜分离装置的平面图。

图7是沿图6的线7-7截取的截面图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施例，以进一步更具体地阐明本发明。

图1和图2示出了根据本发明的第一实施例的浸渍型膜分离装置10。浸渍型膜分离装置10具有其中多个膜模块12被收容在箱框14内的结构。装置10在膜模块12保持浸渍在储存在处理槽16中的用作原水的被处理水18中的状态下一起使用。在下文的说明中，原则上，竖直方向指的是图2中的竖直方向，其也是膜模块12插入箱框14的方向。

更具体而言，如图3所示，多个膜模块12分别具有其中用作PTFE分离膜的分离膜22被附贴在模块主体20上的结构。模块主体20由诸如ABS之类的刚性合成树脂材料形成，并整体上具有矩形平板形状。

在本实施例中，模块主体20设有超声波振子24。超声波振子24是诸如日本特开专利公报No.JP-A-10-314672的现有技术中公知的板形超声波振子24。简单而言，在根据本实施例的超声波振子24中，基板侧电极(未示出)形成在基板26的一侧上，并且压电元件34通过密封(接合)材料(未示出)固定在基板侧电极上。压电元件34具有形成在其正面和背面上的驱动电极(未示出)。通过在压电元件34的两个驱动电极之间施加高频交流电压，将产生超声波振动。超声波振动的频率取决于压电元件34的厚度尺寸等。因此，压电元件34的厚度尺寸等被设成获得期望的振动频率。在这方面，尽管未具体限制超声波振动的频率，但希望将其设为20kHz-50kHz。此外，交流电压通过导线38、40施加在压电元件34的两个驱动电极之间；导线38安装在未与基板侧电极电连接的驱动电极上，而导线40安装在基板侧电极上。

超声波振子24被收容在形成在模块主体20中的收容凹部42中，并通过基板26通过粘合、超声波焊接等固定在模块主体20上而被固定在模块主体20上，。因此，振动力将被直接传输至模块主体20。收容凹部42的位置取决于分离膜22的锚定面和分离膜22的尺寸、要求的清洁性能等。应注意，在本实施例中，多个收容凹部42形成在模块主体20的正面和背面各者上，并定位在模块主体20的宽度方向中心和长度方面中间部分，互相隔开适当距离。具体地，在本实施例中，两个超声波振子24设置在模块主体20的正面和背面各者(两面)上。

诱导凹槽44形成在模块主体20的正面和背面各者上。正面上的诱导凹槽44和背面上的诱导凹槽44经由沿厚度方向穿透模块主体20的上端部的连通孔46彼此连接。在本实施例中，形成了两个这样的连通孔46。

在模块主体20的上端面上，设有向上突出的管嘴48。管嘴48具有在连通孔46的壁面上开口的管嘴孔50。也就是说，管嘴孔50从侧向侧与连通孔46连接。

在这方面，与如上所述固定在模块主体20上的超声波振子24连接的一对导线38、40配设在诱导凹槽44内。导线38、40从管嘴48之一的管嘴孔50通向模块主体20的外部。在本实施例中，管嘴48之一被覆盖有具有孔的橡胶罩帽52，并且导线38、40从该孔通向外部。在此布置下，防止了通过分离膜22过滤的水18流出导线所穿过的管嘴孔50。

通向外部的一对导线38、40与超声波发生器54连接。超声波发生器54适于在超声波振子24的驱动电极之间施加电压。作为超声波发生器54，可采用任何现有技术中公知的超声波发生器。

此外，在模块主体20的上端面上，设有从其相对侧面沿宽度方向向外突出的一对支撑片56、56。在本实施例中，使各支撑片56、56的厚度尺寸(沿垂直于图2的图面的尺寸)大于模块主体20沿板厚方向的尺寸。

在模块主体20的正面和背面两面上，设有在其外周缘附近沿着模块主体20的整个周边延伸的焊接突出体58。焊接突出体58具有对应于分离膜22的外周构型的外形。

同时，分离膜22由聚四氟乙烯(PTFE)制成，并整体上呈片状。特别地，在本实施例中，分离膜22具有其中PTFE多孔膜被层压在加强材料上的结构。附带地，根据本实施例的分离膜22具有其中用作加强材料的PET无纺布通过热焊接(热封)被涂覆有PTFE多孔膜。

此时，在本实施例中，分离膜22具有0.1mm至0.3mm的厚度尺寸。具体地，这是因为，如果分离膜22的厚度尺寸小于0.1mm，则难以确保分离膜22的耐久性。另一方面，如果分离膜22的厚度尺寸大于0.3mm，则难以有利地确保分离膜22向模块主体20上的粘附强度。

这种分离膜22在伸展状态下重合并附贴在模块主体20的正面和背面两面上。具体地，分离膜22的外周缘被超声焊接(熔敷)在焊接突出体58上。

垫片60被收容在如上所述彼此附贴的模块主体20和分离膜22的相对面之间。垫片60由对原水有耐腐蚀性的适当的合成树脂材料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成，并具有薄板形状。分离膜22的有效表面积由垫片60确定。

具体地，垫片60是多孔材料，其防止分离膜22由于其紧附在模块主体20上而变成不透水。此外，垫片60支撑分离膜22的背面以便确保分离膜22在承受压力时的耐久性。这里，分离膜22具有例如0.8至1.3平方米的有效表面积，包括其正面和背面两侧。通过将垫片60叠加在模块主体20上，并且如果需要的话将垫片60固定在模块主体20上之后，通过将分离膜22叠加并附贴在模块主体20上以便覆盖垫片60，可实现将垫片60布置在模块主体20和分离膜22的相对面之间。

同时，箱框14配备有一对侧壁构件62、62。该对侧壁构件62、62均由诸如不锈钢之类的具有耐腐蚀性的高刚性材料形成，并配备有矩形平板的侧壁64。应注意，赋予侧壁构件62耐腐蚀性的方式可为使侧壁构件62由具有耐腐蚀性的材料形成，或使用这种材料对构件62进行电镀。

在侧壁64的上端上，设有跨越其全长沿厚度方向延伸至一侧的上侧伸出板66。在侧壁64的下端上，设有跨越其全长沿厚度方向延伸至另一侧的用作底面支撑部的下侧伸出板68。此外，侧壁64在沿厚度方向的另一侧上具有包括以适当的间隔布置的多个狭缝70的狭缝部件72。此外，在下侧伸出板68的上面上，设有跨越其全长的接触橡胶74。

如上构成的一对侧壁构件62、62在相应的狭缝部件72彼此正对的状态下彼此对向地布置。在此状态下，形成在相应狭缝部件72上的多个狭缝70各者沿一对侧壁构件62、62的相对方向彼此相对。另外，如上所述布置成彼此相对的一对侧壁构件62、62在它们的长度方向相对端(两端)通过连接部件76彼此连接。连接部件76由诸如不锈钢之类的具有耐腐蚀性的高刚性材料形成。应注意，作为固定连接部件76和各侧壁构件62的方式，可采用任何现有技术中公知的固定方式，例如焊接、使用螺栓固定、使用铆接销固定等。

竖直板78跨越一对侧壁构件62、62的长度方向相对端搭接。竖直板78由诸如氯乙烯之类的合成树脂材料形成。由这种布置形成了整体上向上、下两侧开口的箱框14。应注意，作为竖直板78和各侧壁构件62的固定方式，可采用任何现有技术中公知的固定方式，例如使用螺栓固定、使用铆接销固定等。

如上构成的箱框14收容并支撑多个膜模块12。特别地，在本实施例中，各膜模块12的宽度方向相对端被安设在沿宽度方向彼此相对的一对狭缝70、70内。因此，多个膜模块12沿板厚度方向以一定间隔布置。在此状态下，各膜模块12的分离膜22沿竖直方向伸展。

如图4所示，各膜模块12的一对支撑片56、56被安设在设置在上侧伸出板66上方的第一板状连接部件80上。第一板状连接部件80由诸如不锈钢之类的高刚性材料形成，并配备有平板状部82。平板状部82具有显著大于其宽度尺寸的长度方向尺寸。另外，在平板状部82的宽度方向两端处，设有跨越其全长延伸的加强肋84、84。在此布置下，第一板状连接部件80整体上具有凹进的凹槽的形状。

如上构成的第一板状连接部件80布置在上侧伸出板66上方，其中加强肋84、84朝上侧伸出板66突出。具体地，在上侧伸出板66的长度方向相对端突出的螺栓86被插入形成在第一板状连接部件80的长度方向相对端的插孔88。在该状态下，第一板状连接部件80被安设在可与螺栓86螺合的定位螺母90上，藉此第一板状连接部件80布置在上侧伸出板66上方。应注意，螺栓86由可与其螺合的固定螺母92固定在上侧伸出板66上。

在本实施例中，膜模块12被收容在箱框14内并由其支撑，其中支撑片56经由用作超声波振动吸收部件的夹压橡胶元件94被安设在第一板状连接部件80上。在此状态下，各膜模块12抵接接触橡胶74定位。

同时，在本实施例中，第二板状连接部件96经由用作超声波振动吸收部件的夹压橡胶元件98重合在各膜模块12的支撑片56上。在本实施例中，第二板状连接部件96由与第一板状连接部件80的构件相同的构件构成，并且这里将不提供详细说明。

此时，在本实施例中，第一板状连接部件80和第二板状连接部件96沿竖直方向彼此连接和固定，该竖直方向也是其相对方向。尽管在本实施例中，第一和第二板状连接部件80、96仅在其长度方向相对端处通过相应螺栓86彼此连接，但对连接结构不加以特别限制。也可以通过螺栓等在沿着它们的长度方向的三个或更多个位置连接第一板状连接部件80和第二板状连接部件96。

具体而言，螺栓86被插入分别形成在支撑片56和第二板状连接部件96中的插孔100、102中。紧固螺母104与从第二板状连接部件96突出的螺栓86的远端部分(从第二板状连接部件96向上突出的部分)螺合。紧固螺母104和定位螺母90夹压并保持支撑片56，由此固定定位在沿布置方向的相对端的膜模块12。也就是，在本实施例中，设置了紧固部件以及因此设置了夹持机构，包括螺栓86、紧固螺母104和定位螺母90。应注意，支撑片56经由夹压橡胶元件94、98被夹压并保持在第一板状连接部件80与第二板状连接部件96之间。

在此布置下，利用紧固螺母104和定位螺母90的紧压力，在成型为从各膜模块相对侧突出的支撑片56处将所有膜模块12夹压并保持在第一板状连接部件80与第二板状连接部件96之间。

如上所述收容并支撑多个膜模块12的箱框14布置在处理槽16内。在本实施例中，上侧伸出板66被安设在跨越处理槽16架设的一对悬挂支撑部件106、106上。因此，箱框14以悬挂状态而布置在处理槽16内。在此状态下，各膜模块12的整个分离膜22被浸渍在被处理水18中。

在箱框14如上所述布置在处理槽16内的情况下，通气装置108位于处理槽16的基部上并定位在膜模块12下方。通气装置108经空气管110与位于处理槽16外部的鼓风机112连接。

此外，在箱框14如上所述布置在处理槽16内的情况下，各膜模块12的另一管嘴48与水管116连接。进一步地，水管116与抽吸泵118连接。在本实施例中，抽吸泵118的ON/OFF操作取决于所储存的被处理水18的量。利用来自用于检测被处理水18的液面位置的传感器的信号来实现抽吸泵118的这种操作控制。

下文将说明如上构成的浸渍型膜分离装置10的操作。首先，废水(污水)从布置在处理槽16上方的废水供给管(未示出)供给。废水在处理槽16内与活性污泥混合并变成被处理水18。随后，通过从通气装置108供给的空气使水18通气，同时由活性污泥进行净化处理。然后，水18被抽吸泵118抽吸。因此，水18被分离膜22过滤。过滤后的水18将经水管116排放至外部。

在通过分离膜22过滤期间，或当过滤暂停时，从超声波发生器54对超声波振子24施加高频交流电压。这样，超声波振子24产生超声波振动并且超声波振动从模块主体20传输至分离膜22。结果，分离膜22振动并且粘附在分离膜22上的杂质将被清洁并去除。分离膜22的清洁能以一定间隔断续地执行，或在规定时段或始终连续地执行。

在这方面，由于如上所述的浸渍型膜分离装置10采用由PTFE制成的分离膜22，所以可避免诸如因被传输至分离膜22的超声波振动损坏之类的麻烦。因此，分离膜22可被有效地清洁。

此外，在本实施例中，各膜模块12由箱框14固定在上侧伸出板66上方。这意味着，各膜模块12在箱框14上的固定部分远离基于由通气装置108的通气产生的水流定位。这将避免通气所产生的水流对固定部分的不利影响，例如固定部分的游隙受影响。

此外，在本实施例中，膜模块12由紧固螺母104和定位螺母90作用在支撑片56上的紧固力支撑。因此，即使支撑片56等由于超声波振动或水流引起的振动而变得磨耗且紧固螺母104或定位螺母90由于所述振动而变得松动，也可以通过重新紧固紧固螺母104再次可靠地固定膜模块12。

在本实施例中，特别地，由于紧固螺母104被拧紧在螺栓86的远端部分上，所以能够容易地操作紧固螺母104的重新紧固。

此外，在本实施例中，根据定位螺母90的螺合位置，可以调节膜模块12被支撑的竖直(高度方向)位置。因此，当支撑片56等变得磨耗并且紧固螺母104被重新紧固时，可通过调节定位螺母90的位置来将膜模块12被支撑的竖直位置调节为预期位置。也就是，在本实施例中，螺栓86和定位螺母90构成支撑位置调节机构。

此外，在本实施例中，支撑片56由一对夹压橡胶元件94、98夹压。因此，超声波振子24所产生的超声波振动或因基于通气的水流而引起的振动不容易被传输至支撑片56。结果，可以抑制支撑片56由于这种振动而磨耗。

此外，在本实施例中，在多个膜模块12当中，仅位于沿布置方向的相对端的两个膜模块12由螺栓86和定位螺母90固定。其它膜模块12通过由第一板状连接部件80和第二板状连接部件96夹压和保持而被固定。因此，多个膜模块12被容易地固定在箱框14上。

现在参考图5来说明根据本发明的第二实施例的浸渍型膜分离装置120。在下面的第二实施例中以及随后说明的第三实施例中出现并结构与第一实施例中的那些相当的构件和部位被赋予与第一实施例中相同的附图标记并且不进行详细讨论。

根据本实施例的浸渍型膜分离装置120在膜模块122方面与浸渍型膜分离装置(10)不同。本实施例的膜模块122配备有由中空纤维膜形成的大量分离膜124。大量分离膜124在它们的相对端由用作模块主体的集水盆126支撑。

更具体而言，分离膜124由PTFE制成。分离隔膜124具有0.1mm至0.3mm的厚度尺寸(从其中心至其外周面的尺寸与从其中心至其内周面的尺寸之间的差别)。这将确保分离膜124的耐久性及分离膜124在集水盆126上的粘附强度。

同时，集水盆126由诸如ABS之类的合成树脂材料形成，并整体上具有矩形箱体形状。在本实施例中，中空结构的集水盆126由主体128和焊接在主体128上的盖130限定。虽然在图中未清楚地示出，但集水盆126具有向上突出的两个管嘴48。另外，在集水盆126的上端上，设有沿集水盆126的厚度方向向外突出的支撑片56。此外，超声波振子24设置在集水盆126上。可通过将基板26超声波焊接在集水盆126上等来实现将超声波振子24固定在集水盆126上。超声波振子24的导线38、40通向设置在管嘴48之一上的管嘴孔50外部。

分离膜124的端部被固定在如上构成的集水盆126上。具体地，分离膜124的端部被插入形成在集水盆126中的支撑孔并被超声波焊接在集水盆126上。在本实施例中，特别地，分离膜124被固定在超声波振子24周围的位置。

利用设置在集水盆126上的支撑片56将如上构成的膜模块122固定在箱框14上。在此状态下，支撑分离膜124的相对端的一对集水盆126、126之间的分离距离被设定成使得分离膜124处于松弛状态。然而，即使处于松弛状态，分离膜124也不互相接触。

在如上构成的浸渍型膜分离装置120中，由于分离膜124由PTFE制成，所以可达到与第一实施例中相当的效果。

现在参考图6和图7来说明根据本发明的第三实施例的浸渍型膜分离装置132。根据本实施例的浸渍型膜分离装置132在超声波振子136(超声波振动单元134)的安装位置方面与浸渍型膜分离装置(10)不同。

也就是，在本实施例中，超声波振子(24)未被安装在模块主体20上。超声波振动单元134改为被安装在箱框14上。具体而言，超声波振动单元134被重合并安装在构成箱框14的各侧壁构件62的侧壁64的外表面(沿厚度方向的表面之一)上。

此时，根据本实施例的超声波振动单元134是诸如日本特开专利公报No.JP-A-10-52669的现有技术中公知的超声波振动单元。简单而言，超声波振动单元134具有其中具有超声波清洁表面的超声波振子136被收容在密封箱盒138内的结构。超声波振子136由本领域中公知的栓接式Langevin型振子构成。在本实施例中，特别地，密封箱盒138的壁的一部分限定出栓接的Langevin型振子的前质量块部件140(フロントマス)。此外，在本实施例中，多个超声波振子136呈矩阵布置。

如上构成的超声波振动单元134在设置在密封箱盒138上的安装法兰处被固定在侧壁构件62的侧壁64上。具体而言，例如，从侧壁64突出的安装螺栓被插入形成在安装法兰中的螺栓插孔，并且安装螺母可与安装螺栓螺合，藉此密封箱盒138被固定在侧壁64上。

在这方面，希望超声波振动单元134在侧壁64上的安装位置在箱框14的深度方向上大体是沿被收容在箱框14中的膜模块12的高度方向的中心。这使得可以均匀地清洁整个分离膜22。此外，在箱框14的长度方向上，希望安装位置是侧壁64的长度方向的大致中心。这使得可以有效地清洁所有膜模块12的分离膜22。

应注意，在本实施例中，超声波振子136可由现有技术中公知的板形超声波振子构成。另外，不需要利用密封箱盒138的壁的一部分作为前质量块部件。侧壁构件62的侧壁64可改为被用作前质量块部件。此外，安装在各侧壁64上的超声波振动单元134的数量可为多个。此外，不需要将超声波振动单元134安装在侧壁64上。

在如上构成的浸渍型膜分离装置132中，当从超声波发生器54向超声波振子136施加高频交流电压时，超声波振子136产生超声波振动。超声波振动经由密封箱盒138和侧壁构件62被传输至被处理水18。这将在水18内产生气蚀气泡。然后，在气蚀气泡消失期间形成的冲击力施加在分离膜22上，从而清洁分离膜22。此外，在气蚀气泡消失期间形成的冲击力将引起搅拌作用。因此，也可抑制诸如固体之类的杂质粘附在分离膜22上。

虽然上文已就某些优选实施例说明了本发明，但这些只是示例性的，并且本发明决不应被解释为限制于实施例中的特定公开内容。

例如，在前述第一和第二实施例中，模块主体20(第二实施例中的集水盆126)可为基板的替代物。具体地，也可采用具有形成在其正面和背面上的驱动电极的压电元件34并用密封材料将压电元件34固定在形成在模块主体20(第二实施例中的集水盆126)的电极上。如果模块主体20(第二实施例中的集水盆126上)包括用于布置导线38、40的适当凹槽，则不需要在模块主体20(第二实施例中的集水盆126)上形成电极。此外，在前述第一实施例中，不需要在模块主体20中形成收容凹部42。

此外，在前述第二实施例中，超声波振子24可设置在集水盆125沿厚度方向的另一个壁(位置与分离膜124被固定在其上的壁相对的壁)上。当然，如果能确保用于其的空间，超声波振子24能替代地设置在另一个壁上。

此外，在前述第二实施例中，模块主体可具有管状。在这种情况下，优选用于固定超声波振子24的平坦空间形成在模块主体内。

另外，在前述第一和第三实施例中，箱框14可被安设在处理槽16的底壁上。在这种情况下，需要通过将通气装置配设在箱框14中等来确保用于布置通气装置的空间。

此外，也可以采用对前述第一实施例中所述的超声波清洁机构和前述第三实施例中所述的超声波清洁机构进行组合的模式。在该模式下，这些超声波清洁机构可选择性地操作，或它们两者可同时操作。应注意，超声波清洁机构的组合可代之以前述第二实施例中所述的机构和前述第三实施例中所述的机构的组合。

还应理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明能以本领域中的技术人员可想到的各种变更、修改和改进来实施。

符号说明

10：浸渍型膜分离装置，12：膜模块，14：箱框，16：处理槽，18：被处理水，20：模块主体，22：分离膜，24：超声波振子，80：第一板状连接部件，86：螺栓，90：定位螺母，92：固定螺母，94：夹压橡胶元件，96：第二板状连接部件，98：夹压橡胶元件，104：紧固螺母，108：通气装置，120：浸渍型膜分离装置，122：膜模块，124：分离膜，126：集水盆

Claims

1.一种浸渍型膜分离装置，使用由模块主体将作为过滤器的分离膜保持为一定形状的膜模块，并将多个该膜模块设置在处理槽内，并且，在该处理槽中的该膜模块的下方设置通气装置，用该分离膜过滤被收容在该处理槽的原水，所述浸渍型膜分离装置的特征在于：

采用由聚四氟乙烯多孔膜制成的PTFE分离膜作为所述膜模块的所述分离膜；并且

设置用以清洁该PTFE分离膜的超声波振子。

2.根据权利要求1所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，所述超声波振子安装在所述模块主体上使得所述超声波振子中产生的超声波振动从所述模块主体施加在所述PTFE分离膜上。

3.根据权利要求1所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，所述超声波振子发射超声波以在所述原水中产生气蚀气泡，并且在所述气蚀气泡消失期间形成的冲击力施加在所述PTFE分离膜上。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，所述PTFE分离膜是通过对由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的基膜涂覆聚四氟乙烯而制成的，并具有0.1mm～0.3mm的厚度尺寸。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于：所述PTFE分离膜是平膜；所述模块主体具有平板形状；并且所述PTFE分离膜在伸展状态下被固定在所述模块主体上以覆盖所述模块主体的正面侧和背面侧中的至少一者。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，所述PTFE分离膜是中空纤维膜，并且至少所述中空纤维膜的两端由所述模块主体支撑。

7.根据权利要求5所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于：支撑所述多个膜模块的箱框被固定在所述处理槽的内部；所述多个膜模块通过由所述箱框支撑而沿厚度方向以一定间隔配设；每个膜模块的所述PTFE分离膜沿竖直方向伸展；每个膜模块的所述模块主体设有远离所述PTFE分离膜的宽度方向相对侧朝外部突出的一对支撑片；并且所述模块主体在所述一对支撑片处由所述箱框支撑。

8.根据权利要求7所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，所述超声波振子被重合并安装在所述箱框的外表面上。

9.根据权利要求7或8所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，所述箱框设有用于通过沿竖直方向在所述一对支撑片中的每一个上施加夹持力而夹持每个支撑片的夹持机构，以及用于调节所述夹持机构沿竖直方向相对于所述箱框对所述一对支撑片的夹持位置的支撑位置调节机构。

10.根据权利要求9所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，所述箱框在其底部设有用于在从竖直下方接触的状态下支撑所述模块主体的下端的底面支撑部分。

11.根据权利要求9或10所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，所述夹持机构包括沿所述多个膜模块的布置方向延伸同时从竖直相对侧重合在相应膜模块的所述支撑片上的一对纵向连接部件，以及用于沿彼此接近的方向紧固所述一对连接部件以将相应的膜模块的支撑片夹持在所述一对连接部件之间的紧固部件。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的浸渍型膜分离装置，其特征在于，超声波振动吸收部件在所述箱框的所述夹持机构夹持所述一对支撑片的部位插入。