CN1333705A - 用于固体－液体分离的薄膜组件、清洗该组件的方法和洗涤剂 - Google Patents

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Abstract

用于从水中分离固体的薄膜分离组件,它包括相对的围壁结构(106a、106b)、薄膜模块单元(102)和位于薄膜模块单元(102)下方的气体扩散器(104)。薄膜模块单元(102)包括多个薄膜模块(103),其分别具有至少一个在至少两个薄膜固定构件(114)之间延伸的分离薄膜(113)。至少一个薄膜固定构件(114)有一与薄膜通道流体连通的主通道(115)。水能通过渗透作用经由分离薄膜(113)而进入薄膜通道,并使相对于分离薄膜(113)不渗透的固体不能进入。薄膜分离组件优选与含有过碳酸盐最好是过碳酸钠的洗涤剂一起使用。洗涤剂也可包括二价铁盐,并且任选地包括除次氯酸盐和过氧化氢以外的氧化剂、表面活化剂、螯合剂和/或pH调节剂。

Description

用于固体—液体分离的薄膜组件、 清洗该组件的方法和洗涤剂
本发明涉及适于固体—液体分离的薄膜组件的新式结构，特别是为得到纯净水而设计的固体—液体分离技术。
在水净化处理、污水和废水的处理以及工业废水的处理中，砂滤和重力沉淀技术用于进行固体—液体分离是已知的。不过，根据这些传统技术对这种要处理的水(此处也称为目标水)进行固体—液体分离常常产生品质不够的处理水。为了将品质提高到可接受的水平，需要大量的且复杂的场所来用这些传统的技术进行固体—液体分离。
近年来，建议用包含分离薄膜如精密过滤薄膜或超滤膜的薄膜模块来作为目标水的固体—液体分离的另一种方法。当用分离薄膜对目标水进行过滤处理时，可以得到高品质的处理水，从而克服了传统的砂滤和重力沉淀技术的缺点。
不过，长期将分离薄膜用于目标水的固体—液体分离可使悬浮固体堵塞薄膜，从而减少过滤流量和/或加大各个薄膜之间的压差。为了恢复正常的固体—液体分离条件，通过用扩散空气振动分离薄膜而将悬浮的固体从薄膜的表面上去掉，该扩散空气由设置在薄膜模块下方的空气扩散管供给。不过，分离薄膜的振动只能提供暂时的解决，这里因为悬浮固体容易堵塞平整的扩散振动薄膜，尤其在长期使用之后。这样，就需要进行频繁的维护工作，以保持正常的过滤流量。
日本专利公开号257378/1996提出一种方法，即，在一薄膜模块单元中，通过设置与最外面的薄膜模块直接接触的围壁而产生基本平行的气体—液体混合流。不过，虽然用这种设置产生平行流，但是本发明人发现，这种设置造成低的薄膜清洗效率。
日本专利公开号24596/1996提出一用于移动空气扩散构件的系统。在此系统中，扩散构件的移动产生了有气泡的紊流。紊流提高了系统的效率，但是，由于需要移动扩散构件而又同时加大了系统的功率要求。此外，可移动的构件易于破裂，从而提高了维护工作的频率和费用。
因此，本发明的一个目的是通过提供一种固体—液体分离薄膜组件来克服上面所讨论的缺点，该组件以这样一种方式工作，即，很少发生薄膜表面被悬浮物质堵塞的情况，即使连续长期地进行目标液体的过滤。
按照本发明的原理，可通过提供一种用于从水中分离固体的液体—固体分离薄膜组件来达到上述和其它目的。薄膜分离组件包括至少一个薄膜模块单元(或子组件)，该单元包括多个薄膜模块，该组件还包括一放置在薄膜模块下面的气体扩散器和一包括相对的围壁结构的包围子组件。将气体扩散器构造并布置成从该处来扩散气体，并用由扩散气体产生的气体—液体混合流来清洗薄膜模块的垂直取向的分离薄膜的表面。将围壁结构构造并布置成将由气体扩散器扩散的气体引导至分离薄膜的表面上，但是又允许液体流过该包围子组件。
至少某些薄膜模块各自分别包括至少两个薄膜固定构件和一个或多个在薄膜固定构件之间延伸的垂直取向的分离薄膜。至少一个薄膜固定构件有穿过它而形成的主通道。主通道与一个或多个薄膜通道作流体连通。按照一个实施例，薄膜通道由互相隔开的相对的分离薄膜片限定。按照另一实施例，薄膜包括一个或多个纱状构件，该纱状构件包括像聚烯烃纤维这样的中空纤维，它们各自单独地限定了一个薄膜通道。薄膜通道的特征为，水能通过渗透作用经由分离薄膜而进入，并且使相对于分离薄膜不可渗透的固体不能进入。
至少两个围壁结构平行于位于其间的薄膜模块，并且分别以一间隙与最外面的薄膜模块的分离薄膜隔开。
本发明的另一目的是以这样一种方式将上面所讨论的薄膜分离组件用作过滤系统，以使过滤系统的运行有效地使组件的薄膜基本保持无淤泥，从而与传统的组件相比大大地减少维护要求。在本发明的优选的实施例中，从组件的气体扩散器排放出来的气体在0.01～1.5m/s的平均垂直和水平流速下，按薄膜组件的水平截面积以约10～约150Nm3/m2的流量进行排放。
本发明的另一目的为提供用于薄膜组件特别是上面所讨论的本发明的液体—固体分离薄膜组件所用的洗涤剂。在一优选的实施例中，洗涤剂包含像过碳酸钠这样的过碳酸盐，还可包含二价铁盐，以及从由除了次氯酸盐和过氧化氢以外的氧化剂、表面活化剂、螯合剂和pH调节剂组成的组中选择的一种或多种添加剂。
对于熟悉本技术的人，在阅读本说明和所附权利要求时，将会明白本发明的其它目的、方案和优点，在联系附图阅读时，该 书将说明本发明的原理。
附图用于通过示出本发明的优选实施例来解释本发明的原理。在这些图中：
图1为按照本发明的第一实施例的液体—固体分离薄膜组件的局部剖视图，该组件装在一处理容器中。
图2A和2B分别为图1的组件的局部剖开的透视图和侧视图，它们描述了相对的围壁结构、扩散器和一包括多个组件薄膜模块的薄膜模块单元；
图3为图1的组件的平面图；
图4为用于本发明组件的另一种薄膜模块的透视图；
图5～12为组件的薄膜模块单元、扩散器和相对的围壁结构的不同设置的侧视图；
图13～24为薄膜固定构件的不同实施例的剖视图，它们示出了薄膜固定构件可具有的不同的剖面形状；
图25为装在处理容器中的按照本发明第二实施例的液体—固体分离组件的局部剖视图；
图26为图25的组件的局部剖开的透视图，它描述了薄膜分离组件的相对的围壁结构、扩散器和一包括多个薄膜模块的薄膜模块单元；
图27为图26的变型，它描述了包围薄膜模块单元的四个围壁结构；
图28～30是图25组件的变型的平面图；
图31～39是围壁结构的不同例子的立面图；
图40和41为透视图，它们分别示出相对的围壁结构的连接；
图42为适于在本发明中使用的气体扩散器的透视图；
图43为图42的气体扩散器的主管沿图42的剖面线LXIII-LXIII的剖视图；
图44为图43所示的剖视图的变型；
图45为适于与本发明一起使用的气体扩散器的口和支管的剖视图；
图46A、46B、47A、47B、48A和48B为适于与图45的气体扩散器一起使用的中空管状构件的示意图；
图49为扩散管的剖视图；
图50为装在处理容器中的按照本发明第三实施例的液体—固体分离薄膜组件的局部剖视图；
图51为图50的组件的局部剖开的透视图，它描述了相对的围壁结构、扩散器和各自包括多个组件薄膜模块的薄膜模块单元；
图52为图51的组件的平面图；
图53为与图53相似的平面图，但是它示出一隔板；
图54为与图52相似的平面图，但是它示出薄膜模块单元的不同布置；
图55为按照本发明另一实施例的中空纱薄膜的例子；
图56和57分别为适于与本发明各种实施例一起使用的薄膜模块的另一实施例的透视图和平面图。
图1示出了安装在处理容器100中的按照本发明一个实施例的液体—固体分离薄膜组件120。在下面将进一步详细地说明，将组件120设计成这样，即，通过采用分离薄膜使要处理的液体(此处也称为目标液体)101a受到固体—液体分离而净化目标液体101a。例如，按照本发明的一种应用，当在处理容器100中对目标液体101a进行通气时使其经过生物处理，从而提供净化的水，后者经过回收流道102′而从处理容器100中取出。
参看图2A和2B，所示的薄膜分离组件120包括一个形状基本为平行六面体的薄膜模块单元102，并有一气体扩散器104和一包围子组件。薄膜模块单元102包括多个平行布置的扁平式薄膜模块103。每个模块103包括一垂直延伸的薄片式分离薄膜113和两个垂直延伸的、位于分离薄膜113的相对侧的薄膜固定构件114。如同要在下面进一步详细地讨论的那样，一个或两个薄膜固定构件114也用作滤液收集构件。
气体扩散器104设在分离薄膜113的下面并用于扩散气体，并用由扩散气体所产生的气体—液体混合流来清洗分离薄膜113的表面。
包围子组件包括围壁结构106a和106b。薄膜模块单元102位于介于围壁结构106a和106b之间的垂直延伸的区域中。(参看图5～12。)包围子组件可如下面所讨论的那样(见图28)完全包围着薄膜模块单元102，或者也可如同图2的围壁结构106a和106b的情况那样只是部分地包围着薄膜模块单元102。围壁结构106a和106b布置成基本与薄膜模块103平行并与最外面的薄膜模块103隔开一段距离，以提供一间隙，用于允许目标液体101a沿垂直方向在薄膜分离单元120和围壁结构106a、106b之间移动。
该包围子组件的围壁结构106a和106b可以彼此相连，或者也可不相连。不过，在相连时，接合件不应当阻止目标液体沿垂直方向沿围壁子组件的整个长度通过。例如，在选择横梁作为接合件时，横梁应当布置成这样，即，例如在其间有允许目标液体通过的空间。如果选择水平地在围壁结构之间延伸的板作为接头，则该板应当包括穿过它的流道，以允许液体沿垂直方向经过围壁子组件而流动。
虽然在图1中只示出单个的薄膜模块单元120，但是应当明白，可以采用多个薄膜模块单元，而且薄膜模块单元可以以连续的方式设置或按预定的或不规则的间隔以不连续的方式布置。还应当明白，可以采用多个气体扩散器104。例如，对于每个薄膜模块单元，可以有一个相应的气体扩散器。
如同在下面将要更详细地说明的那样，适于用在本发明中的分离薄膜113的有代表性的和不完全的清单包括扁平式薄膜、中空纱薄膜、管状薄膜和袋式薄膜以及它们的组合。适于制造薄膜模块103的有代表性的材料的不完全的清单包括纤维素、聚烯烃、聚砜、像PVDF(聚偏氟乙烯)和PTFE(聚四氟乙烯)这样的含氟聚合物，以及陶瓷材料，和它们的组合。其它合适的材料包括聚丙烯腈、聚酯、聚碳酸酯、尼龙、聚乙烯醇、纤维素和硅。
分离薄膜113的合适的孔径并未特别限制。可以采用具有0.001～0.1μm平均孔径的分离薄膜，这在作为超滤薄膜时也是已知的。其它合适的分离薄膜类型包括那些具有0.1～1μm平均孔径的分离薄膜，这在作为精密过滤薄膜时也是已知的。不过，应当明白，分离薄膜113可以具有比上述孔径还要小或还要大的孔径。所选择的孔径尺寸通常取决于使用意图，即要受到固体—液体分离的目标液体中的物质粒子尺寸。例如，用于例如活性淤泥的固体—液体分离的分离薄膜最好有不大于0.5μm的孔径，而用于过滤需要消毒的清洁水的分离薄膜则最好有不大于0.1μm的孔径。
图3和4较详细地示出了薄膜模块单元102的一个薄膜模块103。在所示的这一实施例中，两个薄膜固定构件114有各自的中心主通道115和从相关的中心主通道115沿径向向薄膜固定构件114的周边延伸的相关的槽116。分离薄膜113包括编结的织物(例如作为纬线的纱线)，该织物包括多个按顺序布置的中空纤维。这类分离薄膜113也称为中空纱薄膜。通过将薄膜113的端部固定在薄膜固定构件114的长形槽116中，而将中空纱薄膜113的端部紧固在薄膜固定构件114上。(虽然所示的实施例示出了两个在薄膜固定构件114之间延伸的薄膜113，但是应当明白，也可以用一个薄膜或多于两个薄膜，也可以组合使用不同类型的薄膜。)
如同在下面联系图55所讨论的那样，可以通过使用编结的织物来制造中空纱薄膜113，该织物有作为经线的规则纱线111和作为纬线的中空纱线112，在纬线端部形成有开口110。一般地，纱线用这种材料制成，即，该材料使水能通过渗透作用经由分离薄膜113而进入，并且使对分离薄膜113不渗透的固体不能进入。薄膜113的中空部分限定了与薄膜固定构件114的内部主通道115作液体连通的薄膜通道。像STERAPORE-HF系列薄膜这样的合适的薄膜可以从日本东京的三菱人造丝有限公司得到。
在槽中涂以合成树脂(例如环氧树脂)，但是要围绕薄膜113的周边，以便具有长的且基本为矩形的横截面。合成树脂将中空纱薄膜113固定在槽116的内侧，并且以不透液体的方式密封住薄膜固定构件114的内部主通道115。中空纱线薄膜113对淤泥处理特别有用，因为淤泥很少使中空纱线薄膜113聚集成整个的固结体，并且可以用来自扩散器104的气体有效地进行薄膜113的清洗。
按照图56和57所示的另一实施例，每个模块103可包括一对相向的扁平薄膜113a和113b，以使薄膜113a和113b共同在其间限定一通路113c。如同在图4所示的实施例中那样，薄膜113a和113b的边缘可以放置在内主通道115的槽116中并用密封剂密封。一般地，薄膜113a和113b由这种材料制成，该材料使水能通过渗透作用经由分离薄膜113a和113b而进入，并且使对分离薄膜113a和113b不渗透的固体不能进入。
(经由鼓风机105a)送至扩散器104的气体(例如空气)从气体扩散器104的排气孔104a排出，产生气泡104b，该气泡经过目标液体101a到达薄膜模块103的表面，并在从液体表面排放至大气之前，在薄膜模块103的表面附近经过目标液体101a的各个部分。此时，气泡104b经过目标液体101a而上浮至液体表面，从而产生向上移动的包括目标液体101a和气泡104b的气体—液体混合流。包含气泡104b的气体—液体混合流洗涤分离薄膜113的表面，从而防止固态物质沉积在薄膜113的表面上并将其堵塞。
如同在图2A、2B和3中所示的那样，围壁结构106a和106b可以布置在气体扩散器104的相对侧(例如左面和右面)，以将从扩散器104排出的气体导至分离薄膜113处。虽然在图1～4中未示出，但可以在气体扩散器104的其余相对侧(例如前侧和后侧)布置另一组围壁结构，从而在气体扩散器104的所有四侧都设置有围壁结构，从而从所有侧面都包围气体扩散器104。如果只采用两个围壁结构，则如同在图2A、2B和3中所描绘的那样，可以通过设置平行于分离薄膜113而不是垂直于分离薄膜113的围壁结构而加强其性能。
虽然所示的围壁结构106a和106b具有扁平的构形，但是应当明白，围壁结构106a和106b可以具有波纹形或其它构形。作为例子，用于围壁结构的有代表性的材料包括树脂、金属和陶瓷材料。可以采用平板型围壁和波纹板型围壁。
如同在图5中最清楚地看出的那样，围壁结构106(当从侧视图看去时)可以沿薄膜模块单元102和气体扩散器104的相应的全长按连续的方式共同延伸，以促进分离薄膜113的有效洗涤。也可以采用其它的布置，例如在图6～10中所示的那样，其中，围壁结构106只沿薄膜模块单元102和/或气体扩散器104的一部分而延伸。例如，图6示出了一个例子，其中，围壁结构106并不沿气体扩散器104延伸，而是沿薄膜模块单元102侧面的部分长度而延伸。图7示出了一个例子，其中，围壁结构106沿薄膜模块单元102侧面的全长而延伸，但是不沿气体扩散器104的长度延伸。图8描绘了一个例子，其中，围壁结构106不与薄膜模块单元102的侧面共同延伸，而是沿气体扩散器104的整个侧面延伸，并且围壁结构106的上部朝薄膜模块单元102伸出。图9是一例子，其中，围壁结构106不沿气体扩散器104的长度共同延伸，而是沿薄膜模块单元102的整个侧面共同延伸，并且围壁结构106的下部朝气体扩散器104伸出。图10是一例子，其中，围壁结构106连续地沿气体扩散器104的整个侧面共同延伸，并且只沿薄膜模块单元102的一部分延伸。图11描绘了一种布置，其中，只有一部分围壁结构106在长度上重叠，而图12则描绘一个例子，其中，围壁结构106有不同的高度。虽然优选是每个围壁结构106都象所示的实施例那样是连续的，但是该结构也可以是不连续的，以使围壁结构106的个别的特殊部分沿薄膜模块单元102和扩散器106延伸。
如图2B和3所示，使薄膜模块单元102的薄膜固定构件114沿横向彼此很靠近地布置，这也是优选的。通过彼此很靠近地，即在其间有小间隙地放置薄膜固定构件114，薄膜固定构件114就可共同起着与围壁结构106相似的功用，从而可以从薄膜模块单元102的与薄膜模块103垂直的侧面去掉围壁。这样，目标液体101就可以穿过薄膜固定构件114之间的间隙并从薄膜模块单元102的内部移动至其外部，或者沿相反方向移动。因此，就产生紊流，并且提高了液体净化效率。
如上所述，薄膜固定构件114是中空的，从而限定了一中心主通道115。在所示的实施例中，薄膜固定构件114是杆状的，同时，中心主通道115有一圆形截面。不过，应当明白，薄膜固定构件114和/或中心主通道115可以有不同的其它形状，例如圆形(图13)、三角形(图14)、半圆形(图15)、椭圆形(图16)、方形(图17)、多边形(图18)或其它形状。从图13～18显然可见，薄膜固定构件114的截面形状的选择可以与主通道115的截面形状无关。
如图19～24所示，可以通过在一个或多个或所有薄膜固定构件114上设置沿横向延伸的突起118而减小相邻模块103的薄膜固定构件114之间的间隙。每个薄膜固定构件114可包含一个或多个沿横向延伸的突起118。如图20和23所示，沿横向延伸的突起可以沿径向与薄膜固定构件114对齐，或如图19、21、22和24所示与薄膜固定构件114相切。
为了进一步说明本发明，将定义下列术语。
如同此处所指的那样，薄膜模块单元102的侧面积指的是从朝着薄膜固定构件114侧面的侧视图看时由最外面的薄膜模块103的垂直周边部分、经过薄膜模块103上顶点的水平直线和经过薄膜模块103下顶点的水平直线所限定的矩形区的面积。例如，图2B所示的薄膜模块单元102的侧面积由经过最外面的薄膜模块103的垂直周边部分的直线L3和L4与分别经过薄膜模块103上顶点和下顶点的水平直线L1和L2界定。如果各薄膜模块103按不同的高度布置，则侧面积的顶部由经过薄膜模块最高顶点的水平直线限定，侧面积的底部由经过薄膜模块103最低顶点的水平直线限定。
如同此处所指的那样，在图2A和2B所示的薄膜分离单元102中，薄膜固定构件114的侧面积指的是四个薄膜固定构件114的侧面积之和，这可在图2B中最清楚地看出。
如同此处所指的那样，薄膜模块单元102的水平截面积指的是由相对的围壁结构106的内部所界定的实质为平行六面体的水平截面积。例如，在图3所示的薄膜分离单元102中，薄膜模块单元102的水平截面积指的是由围壁结构106a的内线L5、另一围壁结构106b的内线L6、连接围壁结构106a和106b左端部分的直线L7和连接围壁结构106a和106b右端部分的直线L8所界定的矩形面积。
最好使薄膜固定构件114的侧面积相当于薄膜模块单元102侧面积的30％～100％。将此范围的下限设定为30％有利于避免扩散气泡104b过度地逸到薄膜模块103的外面，而将此范围的下限设定为不小于40％是更有利的。最好使此范围的上限不大于99％，以便可通过目标液体101a的水平移动而产生紊流。不过，即使将薄膜模块103布置成100％也是可以接受的，因为这一布置不需要与薄膜模块103垂直的围壁结构，从而降低了薄膜模块单元102的成本。
操作本发明薄膜分离器的方法包括浸没抽吸过滤法和以水头差为基础的重力过滤法。
现在参考图1—4描述上述具有中空纱薄膜113的薄膜分离组件120的操作方法。薄膜固定构件114的内主通道115通过回收通道102′与抽吸泵105b相连。主通道115与用中空纱线薄膜113限定的薄膜通道作流体连通。通过操作该抽吸泵，目标液体101a通过中空纱线薄膜113而被抽吸过滤。由于水能通过渗透作用经由分离薄膜113的小孔而进入薄膜通道，并且使不能通过分离薄膜113小孔的固体不能进入，因此，水通过中空纱线薄膜113，而非所要求的固体则不能通过，从而实现了固体—液体分离。到达中空纱线薄膜113薄膜通道的滤液从该处经过薄膜固定构件114的槽116流至内主通道115，并经过管子102′排放至处理容器100的外面。因此，淤泥就被收集在中空纱线薄膜113的表面上。
气体扩散器104的操作防止薄膜113发生不希望有的堵塞。当考虑薄膜的清洗作用时，在气体扩散操作时，气体的排放率最好按薄膜模块单元102的水平截面积而设定为10～150Nm3/m2/hr(10～150标准立方米/1m2截面积/小时)。当另外考虑氧的溶解率和经济效率时，气体排放率更好是设定为20～100Nm3/m2/hr。
在此布置中，气体—液体混合流在薄膜模块103区域中的平均垂直速度(图1中的V1)可通过调节鼓风机105b并调节上述范围内的气体扩散率而得到调节。考虑到需要通过产生气体—液体混合流来改进清洗作用，流体的这一平均移动速度最好设定为至少0.01m/sec，更好一些为至少0.05m/sec。为了防止能够破坏薄膜模块103的过大的力作用，最好将流体的平均移动速度的上限设定为1.5m/sec，更好一些为1m/sec。
气体—液体混合流在薄膜模块103区域中的平均水平速度(图1中的V2)可以通过调节薄膜固定构件114之间的在上述范围内的间隙和在上述范围内的气体扩散率来进行调节。为了通过产生紊流而改进清洗性能，流体的这一平均移动速度的下限最好设定为0.01m/sec，更好一些为0.05m/sec。为了防止能够破坏薄膜模块103的过大的力作用，最好将流体的这一平均移动速度的上限设定为1.5m/sec，更好一些为1m/sec。
在薄膜表面上，沿气体—液体混合流的垂直或水平方向，可大致通过测量薄膜模块103附近的气体—液体混合流的移动速度来确定流体的移动速度，测量时采用例如用光学方法测量目标液体中粒子和气泡移动速度的方法，或采用利用以法拉第效应为基础的感应电流的电磁逆流计。平均移动速度指的是用上述方法在至少两个位置(例如薄膜模块103的中间部分和端部)测得的气体—液体混合流的移动速度的平均值，最好是在不少于两个位置处以50～60分钟的间隔至少测量两次，更优选是不少于两次。
现在联系图25描述本发明的另一实施例，图中示出另一液体—固体分离薄膜组件220。
组件220的基本结构与图1所示的组件120相同。不过，与组件120不同的是，图25中所描绘的组件220所包括的围壁结构206a和206b在其至少一部分中有通道207。将通道207构造并布置成使目标液体从薄膜模块单元202里面流到单元202的外面，或沿相反方向流动，即从薄膜模块单元202的外面流到里面。当两个围壁结构206a和206b如图26所示放置时，通道207可以设置在一个或两个围壁结构206a和206b上。当采用(具有薄膜213的)多个薄膜模块203时，通道207最好(如图26所示)设置在两个围壁结构206a和206b上，以均匀地清洗所有薄膜模块203。
当如图27和28所示设置四个围壁结构206a、206b、206c和206d时，通道207(在图27中未示出)可以设置在所有或某些围壁结构206a～206d上。不过，当采用多个薄膜模块203时，通道207最好设置在两个相对的围壁结构206a、206b(图29)或206c、206d(图30)上，以均匀地清洗每个薄膜模块203。
图31～39是适用于通道207的各种构形的有代表性的但不是唯一的或全部的例子，如同在图中所示，适用于围壁结构206的通道207的构形包括：长的矩形水平槽(图31)、长的矩形垂直槽(图32)、具有正弦波图形的槽(图33)、长的倾斜的矩形槽(图34)、圆槽(图35)、星形孔(图36)、椭圆形孔(图37)、多边形孔(图38)和不规则的随机孔(图39)。通道207的分布也未具体限制。通道207可以有规则地或无规则地布置。
在设有通道207时，通道207最好相当于其有关围壁结构206的总面积的至少1％，以便允许目标液体经过它而移动。通道207最好不要超过其有关围壁结构206的总面积的60％左右，这是因为，目标液体经过围壁结构206的过度流动将降低操作时所达到的薄膜表面清洗效率。
可以通过对板型材料进行冲孔、切割或钻孔形成孔207来制造具有通道207的围壁结构206。每个通道207的截面积最好不小于10mm2左右。
现在参考图40描述围壁结构206的彼此连接。如图40所示，多个薄膜模块203平行于围壁结构206并介于其间。多个杆状连接器221在围壁结构206之间延伸并将其连接。虽然在所示实施例中描绘了四个连接器221，但是应当明白，可以采用数目多一些或少一些的连接器221，不过最好至少有四个连接器221，分别设置在围壁结构206的四个角上。而且，虽然所示连接器221具有圆截面的杆形，但是应当明白，也可以采用其它形状，例如具有椭圆形、多边形的变化的或随意的截面。
围壁结构206和连接器221可以用任意合适的方法彼此连接在一起。例如，可以采用粘接剂和/或螺钉。为了便于组装，围壁结构206最好形成有接纳孔222，其中可以插入连接器221的端部，合适地是，孔222的直径与连接器221的端部直径相同。接纳孔222和连接器221的端部也可任选地有互补的带螺纹的表面。另外，也可以采用机械式紧固件或类似物。
可以选择任何材料来制造连接器221，该材料要有足够高的强度，以抵抗使用时产生的外力。作为例子，合适的材料包括金属、陶瓷、瓷和合成树脂。合成树脂是优选的，因为它们便宜、加工性能好、重量轻和易于搬运。作为例子，合适的合成树脂包括聚碳酸酯、聚砜、聚丙烯、聚乙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂和聚(氯乙烯)树脂。
应当明白，本发明并不限于按所示方式包含连接器221。与之相反，可从组件220中去掉连接器221，以使模块203固定在围壁结构206上，或者按另一种方案，可以采用附加的固定构件。不过，优选是将薄膜固定构件214连接至连接器221上，这是因为，这种结构减少了组成构件的数目和重量，从而减少了制造费用和劳动力费用。
薄膜固定构件214可以固定在一个或多个连接器221上。当采用中空零件如树脂管作为连接器221并且使连接器与薄膜固定构件214紧密地连在一起时，连接器221也用作滤液收集管，以收集其中的滤液并经过它而回收滤液。优选是在连接器221中存在附加的流动通道，以便减少组件220的组成构件的数目。
图41示出了图40的改进形式，其中，薄膜固定构件214是水平布置的，而不是如图40所示垂直布置的。
图42中分离地示出了气体扩散器104。将气体扩散器104构造并布置成引导来自鼓风机的空气经过通气容器101a的内部。气体扩散器104包括相对的主管125，主管有多个在主管125之间垂直地延伸的支管126。主管125和支管126彼此作流体连通，以便在工作时使(通过管子128)而进入主管125中的像空气这样的气体从主管125送入支管126中，并且从排气口127排至容器101a中。
如图43所示，主管125内表面的截面积A2最好大于支管126内表面的截面积A1。如同此处所指的那样，A1、A2表示沿垂直于管子125和126轴线的方向所取的截面积。A1和A2最好如此选择，以使A2∶A1之比在20≥A2/A1≥2的范围内，以使支管126被压力差震裂的可能性为最小。由于压力均衡，可以防止淤泥进入排气口127，从而防止将其堵塞。
应当明白，图42和43所示的气体扩散器104并不是可以与本发明一起使用的唯一的气体扩散器。例如，如图44所示，排气口127可以设置在支管126的最低部分上，以进一步减少淤泥堵塞该口127和/或进入支管126的可能性。如图45所示，排气口127可包括穿过它而延伸的流体导管构件129。流体导管构件129可由与支管126相同的材料做成。流体导管构件129最好是圆柱形(如图所示)，以提高加工性能；不过，也可以采用其它形状，例如具有多边形、椭圆形或任意截面的管。可以采用任何一种合适的连接技术，例如粘接和/或焊接，以将流体导管构件129连到支管126上。
如同此处所指出的那样，用于流体导管构件129的开口的截面积指的是当一个平表面薄板展开到限定开口的内缘上而且当弯曲边缘位于同一平面上时覆盖该开口的平面薄板的面积。合适的开口包括圆形的侧面开口(图46A和46B)、槽(图47A和47B)和斜的开口(图48A和48B)。开口的布置和尺寸可设计成达到这样的目的，例如降低所排放的空气在内开口处的流速、防止带有干燥淤泥的空气进入气体扩散管、使气体排放口被干燥淤泥堵塞的可能性为最小，以及防止气体排放口长期被堵塞。
按照本发明的一个优选的实施例，流体导管构件129有一个或多个位于支管126的口127外面的开口和一个或多个位于支管126的口127内部的开口。位于支管126外面的开口最好共同有一截面积A外，其小于位于支管126里面的开口的总截面积A内的。
图49示出了一个具有罩126a的支管126，该罩设置在支管126内，尤其是设置在限定了相应的排气口127的一部分管126的周围。罩126a有助于防止干燥淤泥或类似物堵塞有关的排气口127或进入支管126。罩126a包括孔、槽或其它允许气体通过的孔眼。作为例子，可以用一金属网作为罩126a。根据排气口127的直径和希望截住的干淤泥的尺寸，罩126a的孔的直径或宽度优选为0.3—3mm左右，罩孔直径小于0.3mm是不可取的，因为加大了从其通过的气体的压力损失。另一方面，要优选使罩孔直径不大于3mm，以防止干淤泥通过并堵塞该口127。罩126a开口的总截面积A内最好大于被罩住的排气口的截面积A外。更好一些是，A内/A外之比大于1.2并小于10。当比值小于1.2时，口127易于堵塞。将此比例设定为大于10就会造成罩126a的尺寸如此之大，以致罩126a可妨碍空气的流动。
通孔罩126a可以由与支管126a相同或不同的材料制造，不过最好还是用相同的材料，以便有助于将罩126a固定在支管126上。
现在联系图50～54描述本发明的又一个实施例，它示出了另一种液体—固体分离薄膜组件320。
组件320的基本结构与图1所示的组件120和图25所示的组件220相同。不过，与组件120和220不同的是，图50～54所描绘的组件320包括分成单独的薄膜模块303组的薄膜模块单元302。(为了便于此讨论，将单元302表示为有分开的模块组302a和302b。不过，应当明白，组302a和302b可以是单独的薄膜模块单元，其间有扩大的间隙317)。组件320的过滤系统包括同样的部分，例如集水管302′和泵，并且基本按与上述联系图1所讨论的相同的方式操作。
组件320一般包括一充满目标液体的处理容器300、一设置在处理容器300内的薄膜模块单元302、一设置在薄膜模块单元302下方的气体扩散器304和四个围壁结构306，将围壁结构306设置成与薄膜模块单元302和气体扩散器304的前面、后面以及左面和右面相对，并且将其包围。薄膜模块单元302分成两组302a和302b基本为四边形的扁平型薄膜模块303，模块303彼此平行，以使每组302a和302b具备基本为平行六面体的外形。薄膜模块单元302要如此放置，以使扁平型薄膜模块303的薄膜表面垂直于处理容器300的底面，虽然可以采用上述各种模式的模块，但是优选采用图4所示的中空纱线薄膜模块作为模块303。
如图52和53所示，除了相邻的组302a与302b之间的间隙317，薄膜模块303以均匀而重复的间距W彼此隔开，302a与302b的最外面的但相向的模块的相应横向轴线彼此以Wa隔开。参看图52和53，A等于平行于模块303的薄膜分离单元302侧面的长度，而B则等于垂直于模块303的单元302侧面的全长。
由长度A和B确定的薄膜模块单元302的总面积和W并未特别限制，但是都要根据预计的用途而确定。不过，在优选的例子中，A的范围为约30cm至约1m，而W为薄膜固定构件宽度的约1倍到3倍左右。间隙317的频数则根据预计的用途和长度A、B等因素确定。例如，图54示出了两个分别位于薄膜分离单元的组302a、302b之间和302b、302c之间的间隙317a和317b。
最好是，优选使薄膜分离单元组302a和302b的长度(从最外面的薄膜模块开始)为长度A的0.2～2倍，更好一些为0.4～1.5倍。当单元组302a和302b的长度超过长度A的2倍时，清洗效率受到不利的影响。另一方面，当单元组302a和302b的长度小于长度A的0.2倍时，薄膜模块303的整体效率大大下降。
Wa最好不超过长度W的5倍，更好一些是，不超过长度W的4倍，以保持高的整体效率。Wa最好不小于长度W的1.2倍，更好一些是，不小于长度W的1.5倍，以保持满意的清洗效率。
如图53所示，在间隙317中可任选地设置一隔板318，隔板318用于限制气体—液体混合流的移动方向，并改进由扩散器304实现的清洗性能。隔板318通常位于间隙317的中间，以便平行于相邻单元组302a和302b的相向的薄膜模块303并在其间的一半处。虽然用于隔板318的材料并未特别限制，但是可以采用例如树脂、金属和陶瓷材料。所示隔板318为平板，不过也可以采用其它形状。可合适地按照间隙尺寸Wa来选择隔板318的宽度，并且最好做成约1～10mm左右。隔板318的面积可基本等于薄膜模块303的面积。
如上所述，可以设置多于一个的间隙317。例如，图54示出了两个间隙317a和317b。所示出的每个间隙的尺寸Wa是相等的，不过，改变Wa的尺寸以使317a和317b之间有差别自然也属于本发明的范围。
如图52～54所绘的实施例以及上述的其它实施例所示，给定单元302的薄膜模块303的端部是按线性关系设置的，以便使给定单元302的薄膜模块303在从上方看去时共同限定一矩形。不过，应当明白，薄膜模块303也可以按其它布局放置。例如，薄膜模块303的端部可按倾斜错开的方式布置，以便限定一平行六面体。当端部按错开的方式设置时，A的值(为了确定Wa)等于包围着薄膜分离单元302的最小体积的平行六面体的顶面长度。
图52～54的实施例包括四个围壁结构306a、306b、306c和306d，它们布置成与薄膜模块单元302的相应侧面平行，以便包围薄膜模块单元302和气体扩散器304。由于单元302和气体扩散器304被围壁结构306a～306d包围，因此，由气体扩散器304产生的气体—液体混合流保持在单元302附近，以通过气体—液体混合流的均匀分布而促进均匀的清洗。不过，应当明白，可以只用位于单元302相对侧面的两个侧面。
一方面，薄膜分离单元302和/或气体扩散器304与围壁结构306之间的距离通常设定为约10～200mm左右。虽然用于围壁结构306的材料并未特别限制，但是，合适的材料包括例如树脂、金属和陶瓷材料。作为例子，围壁结构306可包括平板或波纹板，只要围壁结构306包围薄膜模块单元302和气体扩散器304即可。
按照本发明，在相邻的薄膜模块303的组之间设置间隙317的合适尺寸。因此，由气体扩散器304产生的气体—液体混合流在薄膜模块303之间迅速地往上移动，薄膜模块303有效地被洗涤，由此，在进行过滤作业时，固态物质吸附在薄膜表面上的情况被减至最少。由于由此改进了由薄膜表面的空气洗涤而产生的清洗作用，故固体—液体分离可以以大的流量进行，同时防止固态物质堵塞薄膜表面。这样就使之可以减少维修频率，从而减少过滤作业的中断。围壁结构306和隔板318与薄膜模块303平行的关系进一步改进了清洗的均匀性和效率。
可以通过调节来自气体扩散器304中的气体排放速度和气体—液体混合流在过滤控制作业中沿垂直方向的平均移动速度来控制清洗作用、生物处理中的氧溶解率和经济效率。
在使用时，用包括洗涤剂的溶液来清洗分离薄膜。洗涤剂最好包括含过碳酸盐的材料，如过氧碳酸盐，其包括过氧单碳酸盐和过氧二碳酸盐。在过氧化氢被加合在碳酸盐中的情况下存在过碳酸盐。使用中的过碳酸盐最好是一种碱金属盐或碱土金属盐，例如钠盐、钾盐、锂盐、钙盐、镁盐和铍盐，优选是过碳酸钠(Na2CO3·1.5H2O2)。过碳酸盐最好构成0.1wt％至10wt％的溶液，更好一些是1wt％至5wt％的溶液。
当过碳酸盐溶解在水中时，沉积在薄膜表面上的有机物由于过氧化氢成份的作用而分解，从而防止薄膜的堵塞。此外，本发明的洗涤剂不产生有毒的物质，使之对环境是合乎要求的。
洗涤剂最好进一步包括至少一种二价铁盐，它通过所谓的Fenton反应而改进过碳酸盐的清洗能力，在该反应中，加合在过碳酸盐中的过氧化氢与二价铁盐反应，形成OH-根。
OH-根有很高的氧化活性，例如，相对于有机物的夺氢活性，并且促进有机物的氧化分解。在此洗涤剂中所用的二价铁盐可以是任何种类的盐，包括例如其形式为氯化物、硫酸盐或硝酸盐的盐。二价铁离子在按照本发明的清洗溶液中的含量最好为1×10-9－1×10-1(mol/l)，更好一些是1×10-7－1×10-1(mol/l)。
按照本发明的洗涤剂可任选地还包含至少一种除次氯酸盐和过氧化氢以外的氧化剂、表面活化剂、螯合剂、酸和pH调节剂。有代表性的表面活化剂是十二基磺酸钠。有代表性的pH调节剂类是磷酸盐调节剂。
为了将包括上述成份的洗涤剂用于本发明的分离薄膜，必须将其完全溶解在水中。
在按照本发明的清洗方法中，并未特别限制用于使被清洗的分离薄膜与洗涤剂彼此接触的系统，只要它能使分离薄膜与洗涤剂彼此充分接触即可。优选采用浸没系统或液体通过系统。浸没系统包括将分离薄膜的内部和外部全部放在包含有洗涤剂的溶液表面下面。液体通过系统包括使清洗溶液以与正常分离作业相同的方式经过分离薄膜。当清洗溶液与分离薄膜彼此接触时，物理清洗法如气泡洗涤法和用超声波进行清洗的方法都可以进一步与上述方法结合。
在防止不应有的薄膜堵塞量的同时，用于确定实现合适的清洗效果所用的操作条件如温度和时间属于参考此公开内容的技术专家的范围，而且可以以这样一些因素为基础，例如目标液体中的固体物质的性质和洗涤剂中的过碳酸盐和其它成分的浓度。
优选权基于下列日本专利中请：1998年8月12日提出的申请号228394/1998；1998年8月13日提出的申请号228921/1998；1998年9月10日提出的申请号257209/1998；1998年9月10日提出的申请号257210/1998；1998年9月30日提交的申请号277913/1998；1998年10月8日提交的申请号287068/1998；1998年10月20日提交的申请号298838/1998。这些日本专利申请的全部公开内容均在此处参引。
现在参考下列例子进一步说明本发明的原理，这些例子并不是本发明范围的全部或唯一的例子。例1
提供了按图4所示的方式构造的五个中空纱线薄膜模块(商品名：Sterapore L，由三菱人造丝有限公司制造)。每个模块包括一个具有0.1μm平均孔径的中空聚乙烯纱线薄膜。将薄膜展开并固定成纱网的形状并位于相对的包含通道的薄膜固定构件之间，以使薄膜固定构件也用作壁的集合构件。相邻模块的中心之间的距离为6cm。在薄膜模块的下方设置一气体扩散器，并使之与薄膜模块下端部分隔开45cm。第一和第二由树脂做的相对的板状围壁结构(高度100cm，宽度85cm，厚度1cm)以及第三、第四由树脂做的相对的板状围壁结构(高度100cm，宽度35cm，厚度1cm)彼此接触，并布置成包围着薄膜模块。
采用了包括五根氯乙烯管的气体扩散器，管子的外径为3cm，壁厚为0.3cm，长度为30cm，这五根氯乙烯管(在轴线之间)以18cm的间距彼此隔开。在这些管子中的每一根管子的顶壁部分上以7cm的间距形成四个0.3cm的排气孔。每根管子的两端都连至直径相同的、长度为80cm的氯乙烯管子上，从而形成一矩形结构。
用一鼓风机在下列条件下使气体扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。在此处所提供的每个例子中，气体均为空气。
用抽吸泵在一定条件下使具有8000～12000mg/L的MLSS浓度的活性淤泥经过一年的连续过滤处理，该条件包括：流体的薄膜渗透速度为LV＝0.01m3/m2/hr；薄膜分离器间歇地操作，以交替进行13分钟的过滤与2分钟的中断。例2
用与例1相同的中空纱线薄膜模块进行过滤处理，并且只改变下列条件。气体扩散器有五根外径为3cm和壁厚为0.3cm的氯乙烯支管。支管在其两端以90°左右的角度弯曲，并且以18cm的间距布置。每根支管的两端都连至主管的最下面的部分上，主管由氯乙烯管形成，其外径为5cm，壁厚为0.4cm，长度为80cm。支管的水平部分的长度为30cm，支管的垂直部分的长度为5cm。在支管的水平部分的底部形成有四个直径为3cm的排气口，排气口以7cm的间距彼此隔开。
用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即按薄膜分离器的截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。例3
用与例1相同的中空纱线薄膜模块进行过滤处理，并且只改变下列条件。将外径为0.5cm、内径为0.3cm和长度为2cm的氯乙烯管状构件装在与例2相同的扩散器的支管的排气孔中。在位于支管内的管状构件部分中设置两个直径为0.3cm的横孔。
用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。例4
用与例1相同的中空纱线薄膜模块进行过滤处理，并且只改变下列条件。将两个高度为50cm、宽度为85cm和厚度为1cm的树脂板布置在薄膜模块的外面，以使树脂板平行于薄膜表面而延伸。所设置的气体扩散器在薄膜模块的下方隔开一45cm的间隙。用两块高度为50cm、宽度为85cm和厚度为1cm的树脂板和两块高度为50cm、宽度为35cm和厚度为1cm的树脂板包围气体扩散器的周边。
每个薄膜固定构件(从侧面看时)有一5cm的宽度和45cm的长度。薄膜固定构件要如此布置，以使薄膜固定构件的总面积相对于大致由薄膜模块单元界定的矩形面积的百分比为86.2％。
采用了与例2相同的气体扩散器。用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。例5
用与例1相同的中空纱线薄膜模块进行过滤处理，并且只改变下列条件。五个薄膜模块沿横向布置，以使相邻的薄膜模块的中心之间的距离为10cm。所有薄膜固定构件的侧面积相对于薄膜模块单元侧面积的百分比为55.6％。在薄膜模块的外面布置两块高度为50cm、宽度为85cm和厚度为1cm的树脂板，并使薄膜模块介于其间。一气体扩散器设置在薄膜模块的下方并与薄膜模块的下端部分隔开45cm。用两块相对的、高度为50cm、宽度为85cm、厚度为1cm的树脂板和另外两块相对的、高度为50cm、宽度为50cm、厚度为1cm的树脂板包围气体扩散器的周边。
气体扩散器以与例4相同的方式形成，只是将支管的水平部分的长度设定为40cm，并在其中以7cm的间距设置6个排气孔。用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。例6
用与例1相同的中空纱线薄膜模块进行过滤处理，并且只改变下列条件。围壁结构按与例1相同的方式布置，只是围壁结构总共有18个垂直延伸的槽形通道。通道沿高度延伸90cm，沿宽度延伸1cm，各个槽彼此沿横向按10cm的间距隔开。在每个较长的围壁结构上形成7个通道，在每个长度较短的围壁结构上形成两个通道(从而提供18个通道)。槽型通道总共占围壁结构表面积的6.75％。
采用了与例2相同的气体扩散器。用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。例7
用与例1相同的中空纱线薄膜模块进行过滤处理，并且只改变下列条件。围壁结构按与例1相同的方式布置。不过，围壁结构总共设有40个槽型通道，每个通道有95cm的长度和3cm的宽度，相邻的通道沿横向彼此以2cm的间距隔开。每个较长的围壁结构有15个通道，而每个较短的围壁结构则有5个通道(由此总共40个通道)。槽型通道总共占围壁结构表面积的47.5％。
采用了与例2相同的气体扩散器。用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。例8
如下布置总共18个与例1相同的中空纱线薄膜模块。第一组6个中空纱线薄膜模块沿横向布置，薄膜与集水构件是竖直的。在前端模块附近设有宽度为12cm的间隙。第二组6个中空纱线薄膜模块以同样的方式按顺序布置，在第一组和第二组中空纱线薄膜模块之间有一6cm的第一间隙。第三组6个中空纱线薄膜模块以同样的方式布置，在第二组和第三组中空纱线薄膜模块之间有一6cm的第二间隙。
气体扩散器在薄膜模块的下端部分下方隔开45cm。用四个板型树脂围壁结构包围薄膜模块和气体扩散器的周边。第一组相对的围壁结构各有100cm的高度、85cm的宽度和1cm的厚度。第二组相对的围壁结构有100cm的高度、135cm的宽度和1cm的厚度。在第一和第二间隙中放置高度为100cm、宽度为85cm和厚度为1cm的隔板。这一布置满足本发明的所有设置间隙的条件。
以与例2相同的方式形成气体扩散器，只是支管的水平部分的长度为125cm，并在其中以7cm的间距设置15个排气孔。用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。例9
用与例8相同的中空纱线薄膜模块进行过滤处理。薄膜模块的数目和布置与例8相同。与例8的区别仅是在间隙中未设置隔板。
将气体扩散器也做成与例8相同的结构。用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。例10
用中空纱线薄膜模块进行过滤处理，并且只改变下列条件，该模块与例1所用的相同并且按与例8相同的方式布置。将两个相对的板型树脂围壁结构布置成平行于薄膜模块。围壁结构有一50cm的高度、85cm的宽度和1cm的厚度。气体扩散器设置在薄膜模块的下方并与薄膜模块的下端部分隔开45cm。用四个板型树脂围壁结构包围气体扩散器的周边。第一组两个相对的且包围气体扩散器的围壁结构各有一50cm的高度、85cm的宽度和1cm的厚度。第二组两个相对的且包围气体扩散器的围壁结构各有一50cm的高度、135cm的宽度和1cm的厚度。
(从侧面看去)每个薄膜固定构件有一5cm的宽度和45cm的长度，以使薄膜固定构件占薄膜模块单元总侧面积的69.8％。
气体扩散器如同例8那样形成。用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜分离器的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。
对比例子A
用与例1相同的中空纱线薄膜模块进行过滤处理，并且只改变下列条件。在进行过滤操作时未在薄膜模块与扩散器周围设置树脂板。
将气体扩散器做成与上述相同的结构。用鼓风机使气体在下列条件下按与例1相同的方式扩散，即，按薄膜装置的水平截面积将气体的扩散强度设定为75m3/m2/hr。过滤处理也在与例1完全相同的条件下进行。
在例1～10和对比例子A中，过滤操作中的压差情况示于表1中。在所有这些例子中，与在过滤作业开始后不久所确定的压差相比，在过滤作业中经过一年后所确定的压差不超过+30kPa，而且保持在实际上安全的范围内。
                                    表1
  初始压差(kPa)  一年以后的压差(kPa)
例1         5           35
例2         5           30
例3         5           28
例4         5           19
例5         5           21
例6         5           23
例7         5           25
例8         5           17
例9         5           19
例10         5           15
对比例子A         5           77
在对比例子A中，经过一年后所确定的压差不低于+70kPa，它超过了实用的范围。相比之下，每个例子在一年后的压差都小于对比例子A的压差的一半，而且在某些情况下小于对比例子的四分之一。例11
使例1中的一个经过一年过滤作业的中空纱薄膜模块在室温下浸在1％的过碳酸钠水溶液中6小时从而使其受到清洗。在清洗前和清洗后，在膜间压差0.1MPa的情况下测量该薄膜模块的每1cm2薄膜模块薄膜面积的过滤流量。还在同样条件下测量了新模块的过滤流量。其结果如下：
未经清洗的模块：    1.3ml/min·cm2
经过清洗的模块：    3.9ml/min·cm2
新模块：            4.4ml/min·cm2
由于清洗作业，可以用本发明的洗涤剂重新得到新薄膜模块的高达89％的过滤流量。
本发明优选实施例的前述详细描述是为了说明本发明的原理及其实际应用而提供的，从而，其他熟悉本技术的人可以理解，本发明的各种实施例和各种改进是适合于所要求的特定用途的。前述详细描述并不完全，并且不将本发明限于所公开的严格实施例。对于熟悉本技术的专业人员，各种改进和等效方案都是显而易见的，并且都包括在所附权利要求书的宗旨与范围内。

Claims (27)

1.用于装在一处理容器中的薄膜分离组件，该薄膜分离组件包括：
一扁平型薄膜模块，它包括一分离薄膜和薄膜固定构件，分离薄膜的表面垂直取向，所述分离薄膜的两侧都用所述薄膜固定构件固定；
一气体扩散器，它设置在所述薄膜模块下方，用于扩散气体，以产生气体—液体混合流，并用所述气体—液体混合流来清洗所述分离薄膜的薄膜表面；和
围壁结构，用于将由所述气体扩散器扩散的气体导至所述分离薄膜的薄膜表面；
其中，所述分离薄膜位于一对所述围壁结构之间，该围壁结构平行于所述分离薄膜的表面。
2.如权利要求1的薄膜分离组件，其特征在于，所述围壁结构设有一个或多个通道，水可经过该通道而流动。
3.如权利要求1的薄膜分离组件，其特征在于，所述通道的总面积占所述围壁结构总表面积的1％～60％。
4.一种薄膜分离组件，它包括：
薄膜分离单元，它包括多个彼此平行布置的扁平型薄膜模块，所述薄膜模块的薄膜表面是垂直取向的；和
一气体扩散器，它设置在所述分离薄膜单元的下方；
其中，所述扁平型薄膜模块顺序地布置，且沿布置方向有有规则的间距W，所述间距W为长度A的0.2～2倍，该长度A定义为包围所述薄膜分离单元的最小体积的平行六面体的顶面的一边的长度，该边平行于所述扁平型薄膜模块的薄膜表面；以及
其中，所述薄膜单元用一间隙隔开，该间隙为所述间距W的1.2～5倍。
5.如权利要求4的薄膜分离组件，它进一步包括一隔板，该隔板在所述间隙中平行于所述扁平型薄膜模块的薄膜表面。
6.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，所述薄膜固定构件的侧面积为所述薄膜分离单元侧面积的30％至100％。
7.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，从所述气体扩散器排出的气体量按所述薄膜分离单元的水平截面积计算为10～150Nm3/m2/hr。
8.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，气体—液体混合物在所述薄膜模块中的垂直平均流速为0.01～1.5m/sec。
9.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，气体—液体混合物在所述薄膜模块中的水平平均流速为0.01～1.5m/sec。
10.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，所述分离薄膜是由聚烯烃制成的中空纤维薄膜。
11.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，所述薄膜固定构件包括具有基本为矩形的截面的槽，以及
所述分离薄膜包括中空纤维薄膜，该中空纤维薄膜包括具有作为纬线的中空纤维的编结织物，该中空纤维按不透液体的方式固定在所述槽中，以便在其端部形成开口。
12.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，所述围壁结构的间隙通过至少一个杆形的杆状结构而进行固定。
13.如权利要求12的薄膜分离组件，其特征在于，所述杆状结构通过穿过每个围壁而固定所述围壁结构的间隙。
14.如权利要求12和13中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，所述杆状结构还用作滤液收集管，以从所述每个薄膜模块中收集滤液。
15.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，气体扩散器包括主管和支管，所述支管与所述主管相连并包含排气口，所述支管的截面积A1小于所述主管的截面积A2。
16.如权利要求15的薄膜分离组件，其特征在于，所述排气口布置在所述支管的最低部分上。
17.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，气体扩散器包括主管和支管，所述支管与所述主管相连并包含排气口；
一导管构件穿过所述支管的所述排气口而插入，所述导管构件有一个位于所述支管外面的开口和一个位于所述支管内部的开口；以及
所述位于所述支管外面的开口有一截面积A外，其小于位于所述支管内的所述开口的截面积A内。
18.如权利要求1至5中任一项的薄膜分离组件，其特征在于，气体扩散器包括主管和支管，所述支管与所述主管相连并包含排气口；
所述气体扩散器进一步包括一个具有通孔的罩，所述罩位于所述支管内并罩住所述支管的所述排气口；以及
所述排气口的截面积A外小于所述罩的所有所述通孔的总截面积A内。
19.一种包括主管和支管的气体扩散器，所述支管与所述主管相连并有一个排气口，其特征在于，所述支管的截面积A1小于所述主管的截面积A2。
20.如权利要求19的气体扩散器，其特征在于，所述排气口布置在所述支管的最低部分上。
21.一种包括主管和支管的气体扩散器，所述支管与所述主管相连并有一个排气口，其特征在于，一导管构件穿过所述支管的所述排气口而插入，所述导管构件有位于所述支管外面的开口和位于所述支管内的开口；以及
所述位于支管外面的开口有一截面积A外，其小于位于所述支管内的开口的截面积A内。
22.用于分离薄膜的洗涤剂，其特征在于，所述洗涤剂包含过碳酸盐。
23.如权利要求22的用于分离薄膜的洗涤剂，其特征在于，所述过碳酸盐至少为一种从由碱金属盐和碱土金属盐组成的组中选出的组分。
24.如权利要求23的用于分离薄膜的洗涤剂，其特征在于，所述过碳酸盐为过碳酸钠。
25.如权利要求22至24中任一项的用于分离薄膜的洗涤剂，其特征在于，所述洗涤剂进一步包括二价铁盐。
26.如权利要求22至24中任一项的用于分离薄膜的洗涤剂，其特征在于，所述洗涤剂进一步包括至少一种从由次氯酸盐和过氧化氢以外的氧化剂、表面活化剂、螯合剂和pH调节剂组成的组中选出的组分。
27.用于清洗分离薄膜的方法，它包括下列步骤：使如权利要求1至5中任一项的所述薄膜分离组件的所述分离薄膜与一种溶液接触，该溶液包括一种含有过碳酸盐的洗涤剂。
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