DE69736810T2

DE69736810T2 - Verfahren zur herstellung eines hohlfasermembranmoduls, verfahren zur herstellung einer hohlfasermembranmoduleinheit, und faulgrube mit einer auf diese weise hergestellten moduleinheit

Info

Publication number: DE69736810T2
Application number: DE69736810T
Authority: DE
Inventors: Masumi Higashi-ku Nagoya-shi KOBAYASHI; Kenji Higashi-ku Nagoya-shi HONJYO; Satoshi Higashi-ku Nagoya-shi MIYASHITA; Katsuyuki Higashi-ku Nagoya-shi YANONE; Masanori Higashi-ku Nagoya-shi ITAKURA; Hiroyuki Higash-ku Nagoya-shi OKAZAKI
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2017-08-23
Also published as: DE69736810D1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hohlfasermembranmodul, das zum Filtern von Flüssigkeiten verwendet wird, und insbesondere ein Hohlfasermembranmodul, eine Hohlfasermembranmoduleinheit, die das Hohlfasermembranmodul anwendet, sowie einen Reinigungstank mit darin installierter Hohlfasermembranmoduleinheit, die in der Lage sind, Flüssigkeiten mit hohen Niveaus an Verunreinigungen (insbesondere organische Verunreinigungen) zu filtern.
Hohlfasermembranmodule haben viele Anwendungen inklusive der Herstellung von sterilem Wasser, Trinkwasser und ultrareinem Wasser sowie der Reinigung von Luft gefunden, in den letzten Jahren wurden jedoch verschiedene Untersuchungen in die Anwendung von Hohlfasermembranmodulen zur Bearbeitung von hochgradig verunreinigtem Wasser inklusive von Anwendungen wie die Sekundär- und Tertiär-Bearbeitung von Abwasserbehandlungsanlagen, die Fest-Flüssig-Trennung im Reinigungstank, die Fest-Flüssig-Trennung von festen Schwebstoffen (ss) aus industriellen Abwässern, Direktfiltration von Flusswasser in Wasser-Reinigungsanlagen, die Filtration von Leitungswasser für die industrielle Verwendung und die Filtration von Schwimmbadwasser ausgeführt.
Beispiele dieser Verwendungen von hochgradig verunreinigtem Wasser beinhalten Hohlfasermembranmodule sowie Hohlfasermembranmoduleinheiten, die durch die Schichtung von Hohlfasermembranmodulen ausgebildet sind und in der japanischen Patentanmeldung, erste Anmeldung mit den Nummern Hei 5-261253, Hei 6-340 sowie Hei 6-342 offenbart sind, wobei die letztere mit der EP 0 598 909 A übereinstimmt.
Die JP 07 178320 A beschreibt ein Hohlfasermembranmodul, bei dem zumindest ein Ende einer Hohlfasermembran mit eingesetzten Hohlfasern in einer Ebene mit einem Fixierungsharz an einem Sammelrohr in flüssigkeitsdichter Weise fixiert ist.
Die JP 08 019730 A offenbart eine Hohlfasermodulanordnung mit einem bogenähnlichen Aufbau.
Die JP 07 096149 A offenbart ein Hohlfasermodul mit einem in einem synthetischen Harz gehaltenen Hohlfasermodul mit einem gewebten Hohlfasergewebe.
In den Modulen gemäß der JP 07 17 8320 A , der JP 08 019730 A sowie der JP 07 096149 A und den darin offenbarten Verfahren könnte der Harz jedoch in die offenen Spitzenenden der Hohlfasermodul eintreten. Infolgedessen ist es notwendig, den Fixierungsharz sowie die Hohlfasermembran zu schneiden, um die Spitze der Hohlfasermembran nach der Beladung mit Fixierungsharz zu öffnen.
die JP 07 136470 A offenbart ein in einer Öffnung eines Sammelrohrs mittels eines Niederhalteelements, das durch Aushärten eines Harzes ausgebildet ist, fixiertes Hohlfasermodul.
Schließlich offenbart die JP 07 047238 A ein Hohlgarnmembranmodul, das unter Verwendung eines Abstandshalters erzeugt wurde, der einen Raum zwischen zwei oder mehr Bögen von Hohlfasermembranen, die aus einem gewebten Gewebe ausgebildet sind, beibehält. Die JP 07 047238 A offenbart jedoch nicht, die offenen Spitzen der hohlen Fasern innerhalb des inneren Durchgangs des Sammelrohrs zu platzieren. Darüber hinaus lehrt die JP 07 047238 A die Verwendung eines durch Aushärten eines Harzes zur Fixierung der Hohlfasern in einem Gehäuse ausgebildeten Niederhalteelements. Die Kanten der hohlen Fasern liegen dabei in offenem Zustand vor.
9 zeigt ein Beispiel eines konventionellen Hohlfasermembranmoduls, wobei ein Hohlfasermembranmodul 50 aus einer Hohlfasermembran 3, die eine Vielzahl von hohlen Fasern 3a, die parallel angeordnet sind, sowie einem Paar von sich gegenüber stehenden Sammelrohren 1, die an den zwei Extremitäten der Hohlfasermembran 3 angepasst sind, aufgebaut ist.
die Sammelrohre 1 weisen einen inneren Durchgang auf, dessen eines Ende verschlossen ist, während das andere Ende mit einem Rohr 4 eingesetzt ist, das mit einer Saugpumpe, die in der Figur nicht gezeigt ist, verbunden ist. Darüber hinaus ist eine Öffnung 5 an der äußeren Wand und entlang der Länge jedes Sammelrohrs 1 platziert. Nach der Einführung der Spitzen der Hohlfasermembran 3 in die Öffnungen 5 wird ein Fixierungsharz 2 darin eingefüllt, das aushärtet und die Öffnungen verschließt und somit die Hohlfasermembran 3 fest an ihrem Ort fixiert und abstützt. In diesem Zustand sind die Spitzen der Hohlfasermembran 3 die Extremitäten an jedem Ende der Hohlfasern 3a. Die zwei Enden jeder Hohlfaser 3a öffnen sich somit in den inneren Durchgang innerhalb des Sammelrohrs 1.
Um das oben bezeichnete Hohlfasermembranmodul 50 für die Saugfiltration zu verwenden, wird das Hohlfasermembranmodul 50 innerhalb eines Tanks, der die zu bearbeitende Flüssigkeit enthält, positioniert und die Rohre 4 werden mit einer Saugpumpe verbunden.
Das Aktivieren der Saugpumpe bewirkt, daß im Inneren der hohlen Fasern 3a ein negativer Druck aufgebaut wird und somit die zu bearbeitende Flüssigkeit zu den Hohlfasern 3a gezogen wird, wo sie durch die Hohlfasern 3a hindurchtritt und gefiltert wird, und das Filtrat anschließend entlang der hohlen Fasern 3a in dem inneren Durchgang durch die Rohre 4 in das Innere der Sammelrohre 1 verläuft und anschließend durch die Saugpumpe hindurch gesaugt und abgelassen wird.
Eine Vielzahl von Hohlfasermembranmodulen 50 mit einem Aufbau dieser Art kann innerhalb eines Tanks, der die zu bearbeitende Flüssigkeit enthält, angeordnet werden und so eine Hohlfasermembranmoduleinheit ausbilden. Durch die Anordnung einer Vielzahl von Hohlfasermembranmodulen 50 innerhalb des Tanks kann der Oberflächenbereich der Membran insgesamt erhöht werden, wodurch eine Verbessserung der Bearbeitungseignung erreicht wird und in dem Falle der Reinigung über Verfahren sowie das Air Scrubbing können sich Wasser und Luft leicht zwischen den Hohlfasermembranen 3 bewegen, was eine effiziente Reinigung der Membranoberfläche ermöglicht.
Jedoch müssen bei der Herstellung dieser Art von Hohlfasermembranmodulen 5 zur Fixierung der Hohlfasern 3a an den Sammelrohren 1 und dem anschließenden Öffnen von beiden Enden der Fasern die zwei Enden der hohlen Fasern 3a unter Verwendung des Fixierungsharzes 2 an Ort und Stelle fixiert werden und die Enden der Hohlfasermembran 3 müssen dann durch Einführen eines speziellen Schneidwerkzeugs in das Sammelrohr 1 hinein und das Schneiden des Fixierungsharzes und der Enden der Hohlfasermembran 3 geöffnet werden. Infolgedessen war es bisher unmöglich, Hohlfasermembranmodule mit Sammelrohren 1 mit langer Länge zu erhalten. Darüber hinaus waren Sammelrohre 1 mit großen Außendurchmessern ebenso notwendig, was zu einem Absinken der Druckdichte des Hohlfasermembranmoduls 50 führte, und darüber hinaus wird in solchen Fällen, in denen eine Hohlfasermembranmoduleinheit durch die Schichtung einer Vielzahl von Hohlfasermembranmodulen 50 zusammengesetzt ist, das Schichtverhältnis pro Volumeneinheit innerhalb der Hohlfasermembranmoduleinheit ebenso abgesenkt.
In den letzten Jahren wurden aufgrund des starken Preisverfalls bei der Installation von Vorrichtungen für Reinigungstanks und der Verkürzung der Aufbaudauer Reinigungstanks aus FRP sehr weit verbreitet.
6 zeigt ein Beispiel eines aus FRP erzeugten Reinigungstanks, wobei das Bezugszeichen 70 den Reinigungstank bezeichnet. Der Reinigungstank 70 ist ein aus FRP erzeugter Zylinder, dessen Inneres eine effektive Tiefe von mehr als 1,6 m bereitstellt, die mit dem zu bearbeitenden Wasser gefüllt werden kann. Der Reinigungstank 70 ist mit einem zylindrischen Schacht 71, der an der oberen Oberfläche des Tanks bereitgestellt ist, in der Erde eingegraben und die obere Kante des Schachts ist so geöffnet, dass der obere Abschnitt oberhalb des Bodenniveaus sitzt. Der Außendurchmesser des Schachts 71 sollte zumindest 600 mm betragen.
Mit der Verbreitung von aus FRP erzeugten Reinigungstanks könnte erwartet werden, dass die Anwendung von Hohlfasermembranmoduleinheiten ähnlich denjenigen, die oben beschrieben wurden, welche exzellente Filtrations-Bearbeitungseigenschaften zeigt, wie die Membran-Bearbeitungsfiltrationsvorrichtungen innerhalb der FRP-Reinigungstanks, extrem vorteilhaft wäre, da jedoch in dem oben beschriebenen Reinigungstank 70 der Schacht 71 die für die Installation oder den Austausch der Filtrations-Bearbeitungsvorrichtung die einzige erhältliche Öffnung ist, würde die Reinigung von Abwasser unter Verwendung der oben beschriebenen Hohlfasermembranmoduleinheit eine Beschränkung der Größe der Hohlfasermembranmoduleinheit erfordern, um die Installation innerhalb des Tanks zu ermöglichen. Darüber hinaus müsste auch bei der Ermöglichung der Größenbeschränkung eine Filtrations-Bearbeitungsvorrichtung zumindest die Reinigung eines Tanks für fünf Familien (1 m³/Tag) ermöglichen und mit konventionellen Hohlfasermembranmoduleinheiten würden Schwierigkeiten sowohl in der Größe als auch im Schichtverhältnis vorliegen, was bedeutet, dass die Installation in Reinigungstanks, in denen Größenbeschränkungen vorliegen, wie dies bei Tanks aus FRP der Fall ist, bisher problematisch war.
Infolgedessen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines hochgradig integrierten und hochgradig druckdichten Hohlfasermembranmoduls sowie zur Herstellung einer Hohlfasermembranmoduleinheit als Filtrations-Bearbeitungsvorrichtungen zur Verfügung zu stellen, die auch in solchen Fällen verwendet werden können, in denen Größenbeschränkungen vorliegen, wie dies bei Reinigungstanks aus FRP der Fall ist, und ebenso einen Reinigungstank mit einer darin installierten Hohlfasermembranmoduleinheit zur Verfügung zu stellen.
Offenbarung der Erfindung
Um den oben beschriebenen Problemen zu begegnen, wird mit der Erfindung gemäß Anspruch 1 bei einem Prozess zur Herstellung eines Hohlfasermembranmoduls, in dem zumindest ein Ende einer Hohlfasermembran (13) mit in einer Ebene angeordneten hohlen Fasern mit einem Fixierungsharz an einem Sammelrohr in flüssigkeitsdichter Weise fixiert ist, wobei ein offenes Ende der Hohlfasermembran (13) innerhalb des inneren Durchgangs des Sammelrohrs (11) in eine in dem Sammelrohr (11) vorgesehene Öffnung eingeführt wird und in diesem Zustand Fixierungsharz (12) in die Öffnung (15) eingefüllt wird und es diesem ermöglicht wird, auszuhärten, wodurch die Hohlfasermembran (13) mit dem offenen Ende am Sammelrohr abgesichert wird, wobei der Abschnitt der Hohlfasermembran an der Öffnung durch den Fixierungsharz an Ort und Stelle fixiert wird, während die Spitzen der hohlen Fasern offen bleiben.
Mit dem Verfahren zur Herstellung des Hohlfasermembranmoduls gemäß Anspruch 2 wird ein Wehr am umfänglichen Abschnitt der Öffnung des Sammelrohrs zur Verfügung gestellt.
Mit dem Prozess zur Herstellung eines Hohlfasermembranmoduls gemäß Anspruch 3 wird für das Sammelrohr ein solches mit einem Außendurchmesser von 5–30 mm sowie einer Länge von 30–2000 mm verwendet.
Mit dem Prozess zur Herstellung eines Hohlfasermembranmoduls gemäß Anspruch 4 wird als Fixierungsharz ein Harz mit einer anfänglichen Viskosität von 0,150 bis etwa 0,450 Pa·s (150 bis etwa 450 cPs) verwendet.
Mit dem Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermembranmoduls gemäß Anspruch 5 wird als Fixierungsharz Polyurethanharz verwendet.
Mit dem Prozess zur Herstellung eines Hohlfasermembranmoduls gemäß Anspruch 6 wird für die Hohlfasermembran eine Maschenware aus hohlen Fasern verwendet.
Mit dem Prozess zur Herstellung von einem Hohlfasermembranmodul gemäß Anspruch 7 wird eine Membranlänge der Hohlfasermembran im Bereich von 100 bis etwa 2000 mm verwendet.
Mit dem Prozess zur Herstellung einer Hohlfasermembranmoduleinheit gemäß Anspruch 8 ist der Aufbau ein solcher, dass eine Vielzahl von Hohlfasermembranmodulen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Nähe zueinander und durch die Verbindung jedes Moduls mit einem Sammelkopf des Sammelrohrs integriert wird, so dass die gefilterte Flüssigkeit innerhalb einer Hohlfasermembran durch einen inneren Durchgang in dem Sammelrohr hindurch verläuft und in das Sammel-Kopfstück abfließt.
Mit dem Prozess zur Herstellung einer Hohlfasermembranmoduleinheit gemäß Anspruch 7 ist der Aufbau ein solcher, dass eine Vielzahl von Hohlfasermembranmodulen gemäß Anspruch 6 in der Nähe zueinander von durch Verbinden des Sammelrohrs jedes Moduls an einem Sammel-Kopfstück und mittels einer Stützsäule und einer Abschirmplatte miteinander integriert werden.
Mit dem Reinigungstank gemäß Anspruch 10 ist der Aufbau ein solcher, dass eine Hohlfasermembranmoduleinheit gemäß Anspruch 8 oder 9 darin angeordnet ist, wobei die Hohlfasermembranmoduleinheit innerhalb des Reinigungstanks so angeordnet ist, dass das Sammelrohr der Hohlfasermembranmodule und die Membranoberfläche der Hohlfasermembrane lotrecht in Bezug auf die Wasseroberfläche stehen und die Größe der Hohlfasermembranmoduleinheit durch eine Länge der Einheit entlang der Richtung der Hohlfasermembranmodulschichtung in einem Bereich von 20 bis etwa 500 mm liegt, eine Länge der Einheiten einer Richtung entlang der Länge der hohlen Fasern der Hohlfasermembranmodul in einem Bereich von 100 bis etwa 500 mm liegt und eine Länge der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Sammelrohre der Hohlfasermembranmodule in dem Bereich von 100 bis etwa 1500 mm festgelegt ist.
Mit dem Reinigungstank gemäß Anspruch 11 ist der Aufbau ein solcher, dass eine Hohlfasermembranmoduleinheit gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9 darin angeordnet ist, wobei die Hohlfasermembranmoduleinheit innerhalb des Reinigungstanks so angeordnet ist, dass die Sammelrohre der Hohlfasermembranmodule horizontal liegen und die Membranoberfläche der hohlen Fasern lotrecht in Bezug auf die Wasseroberfläche steht und die Größe der angeordneten Hohlfasermembranmoduleinheit durch eine Länge der Einheit entlang der Richtung der Hohlfasermembranmodulschichtung innerhalb eines Bereichs von 20 bis etwa 500 mm festgelegt ist, eine Länge der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Sammelrohre der Hohlfasermembranmodule in einem Bereich von 100 bis etwa 500 mm festgelegt ist und eine Länge der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Hohlfaser der Hohlfasermembranmodule in einem Bereich von 100 bis etwa 1500 mm festgelegt ist.
Mit dem Reinigungstank gemäß Anspruch 12 wird ein Verteilrohr integral mit der Hohlfasermembranmoduleinheit, die innerhalb des Tanks angeordnet ist, abgesichert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Hohlfasermembranmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 und 3 sind beide Querschnittsansichten, die einen Probenaufbau eines Sammelrohrs aus einem Hohlfasermembranmodul gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
4 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Hohlfasermembranmoduleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines Sammel-Kopfstücks einer Hohlfasermembranmoduleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist eine schematische Ansicht, die ein Verfahren der Positionierung einer Hohlfasermembranmoduleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung innerhalb eines Reinigungstanks zeigt;
7 und 8 sind beide perspektivische Ansichten, die Beispiele von Hohlfasermembranmoduleinheiten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; und
9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines konventionellen Hohlfasermembranmoduls zeigt.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden detailliert unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen erläutert.
1 zeigt ein Beispiel eines Hohlfasermembranmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Die 2 und 3 zeigen beide Querschnittsansichten des Aufbaus des Sammelrohrabschnitts eines Hohlfasermembranmoduls gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Hohlfasermembranmodul 51 ist aus Sammelrohren 11, einem Fixierungsharz 12 sowie einer Hohlfasermembran 13 aufgebaut.
Das oben erwähnte Sammelrohr 11 ist ein Zylinder mit einem inneren Durchgang innerhalb eines offenen Rohrs 14, das zumindest an einem Ende des Zylinders vorgesehen ist. Darüber hinaus ist eine schlitzförmige Öffnung 15 entlang der Länge der Außenwand des Sammelrohrs 11 angeordnet.
Das Sammelrohr 11 kann aus jedem Material gefertigt sein, das eine adäquate mechanische Festigkeit und Beständigkeit aufweist und geeignete Materialien beinhalten Polcarbonate, Polysulfone, Polyolefine, Polivinylchlorid, Acrylharze, ABS-Harze sowie modifizierte PPE-Harze, die Verwendung von auf Kohlenwasserstoff basierenden Harzen ist jedoch wünschenswert, da sie nach der Anwendung verbrannt werden können und ohne die Freisetzung toxischer Gase einer vollständigen Verbrennung unterworfen sind.
Um den Grad der Integration zu erhöhen, die zum Saugen mittels einer Vakuumpumpe erforderliche Festigkeit bereitzustellen, den niedrigen Widerstand gegenüber einem durch den inneren Durchgang des Sammelrohrs 11 strömendem Fluid zu gewährleisten und Schwierigkeiten bei der Bearbeitung zu verhindern, sollte der Außendurchmesser des Sammelrohrs 11 vorzugsweise im Bereich von 5 bis etwa 30 mm liegen und die Länge im Bereich von 30–2000 mm. Darüber hinaus bestehen keine besonderen Beschränkungen im Hinblick auf auf die Dicke des Sammelrohrs, vorausgesetzt, dass die oben erwähnten Erfordernisse erfüllt sind, eine Dicke von 1 bis etwa 5 mm ist jedoch bevorzugt.
Darüber hinaus sind die in der Figur gezeigten Sammelrohre 11 zylindrisch, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Form beschränkt und beispielsweise können Rohre mit einem quadratischen Querschnitt ebenso verwendet werden.
Nach der Einführung der offenen Enden der Hohlfasermembran 13 in die in dem Sammelrohr 11 platzierte Öffnung 15 wird die Hohlfasermembran 13 durch Gießen eines Fixierungsharzes 12 in die Öffnung 15 an Ort und Stelle fixiert und fest abgestützt, während die Spitzen der hohlen Fasern 13 offen gehalten werden, und anschließend härtet das Harz aus. Die Öffnung 15 sollte vorzugsweise eine Breite aufweisen, die es der Hohlfasermembran 13 ermöglicht, von außen in die Öffnung eingeführt zu werden und anschließend die Hohlfasermembran 13 mit einer ausreichenden Greifkraft zu halten, so dass die Hohlfasermembran 13 nicht herausgezogen wird, und obwohl diese Breite abhängig von Außendurchmesser der Hohlfasern 13a abhängig sein wird, werden Werte im Bereich von 0,3 bis etwa 5 mm bevorzugt. Breiten innerhalb dieses Bereichs ermöglichen es den hohlen Fasern 13a, die die Hohlfasermembran 13 ausbilden, in der Reihenfolge und leicht auf einer Linie angeordnet zu sein. Wenn die Hohlfasermembran unordentlich ohne aufgereihte Hohlfasern 13a aufgebaut ist, kann das Anhaften von Schlamm bewirken, dass eine Vielzahl von hohlen Fasern 13a zusammen in einer einzelnen Masse zusammenhaften, was ein Absinken des effektiven Oberflächenbereichs der Trennmembran und eine anschließende Absenkung der Trenneigenschaften bewirkt. In diesen Fällen, in denen die Breite der Öffnung 15 eng ist und die Einführung der Hohlfasermembran 13 schwierig ist, kann eine Vorrichtung zur Aufweitung der Öffnung während des Einführens der Membran verwendet werden.
Das in 3 gezeigte Sammelrohr 11 weist ein Wehr 16 auf, das um den Umfang der Öffnung 15 des Sammelrohrs 11, wie es oben beschrieben wurde, ausgebildet ist. Das verwendete Sammelrohr 11 kann diese Form des Aufbaus mit einem Wehr 16 aufweisen. Das Wehr 16 kann so vorgesehen sein, dass dann, wenn der Fixierungsharz 12 in die Öffnung 15 gegossen wird und aushärtet, es unwahrscheinlich ist, dass der Harz 12 über die äußere Oberfläche des Sammelrohrs 11 hinaus herausströmt.
Der zur Befüllung der Öffnung 15 verwendete Fixierungsharz 12 bindet und fixiert jede der hohlen Fasern 13a in der Öffnung 15, während die offene Gestalt der Spitzen der Fasern beibehalten wird, und verschließt ebenso den inneren Durchgang des Sammelrohrs 11, um dieses gegenüber der Außenseite flüssigkeitsdicht auszubilden.
Beispiele geeigneter Fixierungsharze 12 beinhalten Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyurethanharze, auf Silizium basierende Füller und verschiedene heißschmelzende Harze. Aus diesen Harzen ist Polyurethanharz besonders als Fixierungsharz 12 geeignet, da er sich während der Aushärtung leicht zusammenzieht und darüber hinaus die im Polyurethanharz eingebauten Additive nicht dazu neigen, sich im Filtrat aufzulösen.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, einen Fixierungsharz 12 zu verwenden, der eine anfängliche Viskosität von 0,150 bis etwa 0,40 Pa·s (150 bis etwa 450 cPs) aufweist. Wenn die anfängliche Viskosität des Fixierungsharzes geringer als 0,150 Pa·s (150 cPs) ist, steigt die Wahrscheinlichkeit an, dass der Fixierungsharz 12 von der Öffnung 15 in das Innere des Sammelrohrs 11 während des Gießens des Harzes 12 in die Öffnung 15 ausleckt, wohingegen dann, wenn die anfängliche Viskosität 0,40 Pa·s (450 cPs) übersteigt, die Imprägnierung des Fixierungsharzes 12 in die Hohlfasermembran 13 unzureichend ist und die Wahrscheinlichkeit von Leckagen ansteigt. Die Viskosität des Fixierungsharzes 12 kann so eingestellt werden, dass ein Wert innerhalb des oben erwähnten Bereichs durch Steuerung der Faktoren sowie der Reaktivität der wärmeaushärtenden Harze sowie der Faktoren wie der Temperatur für die thermoplastischen Harze gewährleistet ist.
Darüber hinaus wird noch mehr bevorzugt, wenn zehn Minuten nach der Aufbringung an der Öffnung 15 die Viskosität des Fixierungsharzes 12 auf einen Wert im Bereich von 0,700–1,300 Pa·s (700–1300 cPs) ansteigt.
Eine Vielzahl von Materialien kann als Hohlfasermembran 13 verwendet werden, inklusive verschiedenen Materialien, die auf Zellulose, Polyolefinen, Polyvinylalkohol, Polymethyl-Methacrylat sowie Polysulfone basieren. Aus diesen Materialien sind hochduktile auf Polyethylen und Polypropylen basierende Materialien besonders geeignet.
Darüber hinaus werden, obwohl keine besonderen Beschränkungen in Bezug auf die Form der hohlen Fasern vorliegt, hohle Fasern 13a mit einem Außendurchmesser von 20 bis etwa 2000 μm, einem Porendurchmesser von 0,01 bis etwa 1 μm und einer Porosität von 20 bis etwa 90% sowie Hohlfasermembranen 13 aus einer Membrandicke von 5 bis etwa 300 μm bevorzugt.
Die hohlen Fasern können dann angeordnet werden, wenn die Hohlfasermembran 13 in die Öffnung 15 eingeführt wird, unter Verwendung eines einzelnen Stücks einer Maschenware kann jedoch dort, wo die hohlen Fasern als Einschlag fungieren, oder alternativ unter Verwendung eines Schichtmaterials, umfassend eine Vielzahl von Schichten einer solchen Maschenware, die Fixierung der Hohlfasermembran 13 an dem Sammelrohr 11 einfach ausgeführt werden und ein Hohlfasermembranmodul 51 mit einem gewünschten Membran-Oberflächenbereich kann leicht und effizient aufgebaut werden.
Darüber hinaus kann ein einzelner Hohlfasermembranbogen dort, wo ein Abschnitt der Membranwand einer Hohlfasermembran 13 an einer Seitenoberfläche einer benachbarten Hohlfasermembran anhaftet, oder alternativ ein Schichtmaterial, umfassend Schichten einer Vielzahl solcher Hohlfasermembran-Bögen ebenso verwendet werden.
Was oben als Schichtmaterial bezeichnet wird, beinhaltet ein Stück einer Maschenware, das über eine geeignete Länge gefaltet ist und ohne Schnitte geschichtet ist. Die Anzahl der Schichten der Maschenware hängt von der Dicke der Maschenware, insbesondere dem Außendurchmesser der Hohlfaser und der Anzahl von Adern in der Hohlfasermembran während der Produktion der Maschenware, typischerweise werden jedoch etwa fünf Schichten bevorzugt.
Darüber hinaus sollte die Länge der Hohlfasermembran 13 vorzugsweise im Bereich von 100 bis etwa 2000 mm liegen, wobei Werte zwischen 200 bis etwa 1000 mm besonders wünschenswert sind. Längen der Hohlfasermembran innerhalb dieses Bereichs werden das Kompaktieren einer durch Aufschichten von Hohlfasermembranmodulen 51 erzeugten Hohlfasermembranmoduleinheit aufnehmen und ein Produkt mit ausreichender Filtrationsbearbeitungseignung erzeugen.
Es bestehen keine besonderen Beschränkungen in Bezug auf die Form der Hohlfasermembran 13, vorausgesetzt, dass die Hohlfasermembran 13 nicht in einer Masse zusammenhängen und leicht mit den Sammelrohren 11 fixiert werden können.
Das Verfahren zur Fixierung der Hohlfasermembran 13 am Sammelrohr 11 beinhaltet zuerst das Vorschneiden und Öffnen der Spitze der Hohlfasermembran 13, die in die Öffnung 15 des Sammelrohrs 11 eingeführt werden soll. In dem Falle, in dem die Spitzen beider Enden der Hohlfasermembran 13 in ein Sammelrohr 11 eingeführt werden sollen, werden beide Spitzen geschnitten und geöffnet. Dieses Verfahren ermöglicht die Reduktion der Anzahl von für die Produktion des Hohlfasermembranmoduls erforderlichen Schritte im Vergleich mit konventionellen Verfahren.
Danach wird zumindest eine Spitze der Hohlfasermembran 13 in die Öffnung 15 im Sammelrohr 11 derart eingeführt, dass die Öffnungen an den Spitzen der Faser innerhalb des inneren Durchgangs des Sammelrohrs 11 platziert sind, und dann wird, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, flüssiger Fixierungsharz 12 von außerhalb des Sammelrohrs 11 in die Öffnung 15 gegossen und dann ausgehärtet, wodurch die Hohlfasermembran 13 an Ort und Stelle fixiert wird. Während dieses Prozesses wird, wie dies in 3 gezeigt ist, das Sammelrohr 11 mit einem Wehr 16 eingesetzt, dann kann der Fixierungsharz 12 innerhalb des Wehrs 16 gespeichert und ausgehärtet werden. Mit dieser Art von Aufbau wird es dann, wenn der Fixierungsharz 12 in die Öffnung 15 gegossen wird, unwahrscheinlich, dass dieser über die äußere Oberfläche des Sammelrohrs 11 hinaus strömt und er wird leichter in die Oberfläche der Hohlfasermembran 13 imprägniert werden.
Im Anschluss an die Einführung der vorgeschnittenen und geöffneten Spitze der Hohlfasermembran 13 in die Öffnung 15 des Sammelrohrs 11 wird der Abschnitt der Hohlfasermembran 13 an der Öffnung 15 an Ort und Stelle mit dem Fixierungsharz 12 fixiert und so verschwindet das Erfordernis konventioneller Verfahren, den mit Harz fixierten Abschnitt der Spitze der Hohlfasermembran 13 von innen zu schneiden. Infolgedessen kann der Durchmesser des Sammelrohrs 11 reduziert werden, was ermöglicht, die Druckdichtigkeit des Hohlfasermembranmoduls 51 zu erhöhen. Darüber hinaus wird es ebenso möglich, das Sammelrohr 11 zu verlängern.
Da das Begrenzen des Durchmessers sowie die Erhöhung der Länge des Sammelrohrs 11 es möglich macht, die Integration in solchen Fällen anzuheben, wo eine Vielzahl von Hohlfasermembranmodulen 51 aufeinander geschichtet sind, um eine Hohlfasermembranmoduleinheit zu erzeugen, wird die Produktion einer kompakten Hohlfasermembranmoduleinheit mit guter Druckdichtigkeit und Filtrationseigenschaft möglich.
4 zeigt ein Beispiel einer Hohlfasermembranmoduleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung. Mit der Hohlfasermembranmoduleinheit 61 werden eine Vielzahl der oben beschriebenen Hohlfasermembranmodule 51 nahe zueinander positioniert und anschließend durch Verbinden des Sammelrohrs 11 mit jedem Modul an einem Sammel-Kopfstück 17 integriert.
5 zeigt ein Beispiel eines Sammel-Kopfstücks 17 der oben beschriebenen Hohlfasermembranmoduleinheit 61. Das Sammel- Kopfstück 17 ist ein Rohr, das eine Vielzahl von Verbindungsöffnungen 17a zum Zwischenverbinden mit den Rohren 14 der Sammelrohre 11 der Vielzahl von Hohlfasermembranmodule 51 aufweist, und das Innere des Sammel-Kopfstücks ist mit einem Führungsrohr versehen, durch das das Filtrat strömt. Die Zwischenverbindungs-Öffnungen 17a verbinden sich mit einer Vielzahl von Hohlfasermembranmodule 51, wodurch die Module miteinander integriert und zusammengehalten werden. Darüber hinaus verbindet das Führungsrohr mit der äußeren Oberfläche des Sammel-Kopfstücks 17 und agiert als Sauganschluss 18, mit dem eine Saugpumpe verbunden ist.
Ein in der Art eines Verteilers geformtes Sammel-Kopfstück, das eine einfache Verbindung und Fixierung der Vielzahl von Hohlfasermembranmodule 51 ermöglicht, ist wünschenswert, es bestehen jedoch keine besondere Beschränkungen hinsichtlich der Form, vorausgesetzt, dass der Aufbau die Entfernung des Filtrats aus den Hohlfasermembranmodulen 51 ermöglicht.
Darüber hinaus werden mit der in 4 gezeigten Hohlfasermembranmoduleinheit 61 die Spitzen eines Endes der Sammelrohre 11 mit jedem Hohlfasermembranmodul 51 durch das Sammel-Kopfstück 17 zusammengehalten, eine Konstruktion, in der beide Enden der Sammelrohre 11 durch die Sammel-Kopfstücke 17 gehalten werden, ist jedoch ebenso möglich. Mit einem solchen Aufbau muss ein Sauganschluss 18 zumindest an dem mit den Rohren 14 der Sammelrohre 11 verbundenen Sammel-Kopfstücke 17 vorgesehen sein.
Wie oben beschrieben, umfasst die Hohlfasermembranmoduleinheit 61 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von oben beschriebenen Hohlfasermembranmodulen 51, die nahe beieinander positioniert sind und anschließend mittels eines Sammel-Kopfstücks 17 integriert und zusammengehalten werden, und es so für die Miniaturisierung geeignet und zeigt eine gute Druckdichtigkeit und Filtrations-Bearbeitungseigenschaften, während ebenso ein einfacher Austausch der Hohlfasermembranmodule ermöglicht ist und diese so sehr effektiv in Reinigungstanks verwendet werden können.
6 zeigt ein Beispiel eines Reinigungstanks gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Reinigungstank 70 ist ein Reinigungstank in kleinem Maßstab in Kombination mit dem Hauptkörper des aus FRP erzeugten Tanks und dem Inneren des zum Halten von Wasser für die Bearbeitung von zumindest 1,6 m Tiefe. Typischerweise wird zur Ermöglichung, dass der Reinigungstank 70 in der Erde eingegraben wird, ein zylindrischer Schacht 71 als Verbindungsdurchgang mit der Bodenoberfläche bereitgestellt. Darüber hinaus ist eine Hohlfasermembranmoduleinheit 62 innerhalb des Tanks bei einer Position unterhalb des Schachts 71 positioniert, um als Membrantrennvorrichtung zu agieren. Die Hohlfasermembranmoduleinheit 62 kann in einer einzelnen Stufe platziert sein, wie dies in der Figur gezeigt wird, oder alternativ hierzu kann eine Vielzahl von Einheiten vertikal aufeinander geschichtet sein.
In diesen Fällen, in denen eine Hohlfasermembranmoduleinheit 62 im Reinigungstank 70 platziert ist, ist im Anschluss an die Positionierung innerhalb des Reinigungstanks 70 eine Instandhaltung der inneren Vorrichtung nur über den Schacht 71 möglich. Infolgedessen wird die Größe einer Hohlfasermembranmoduleinheit 62, die innerhalb eines Tanks installiert werden soll, so eingestellt, dass sie mit der Menge an gewünschter Bearbeitung und dem für die Platzierung der Einheit erhältlichen Raum korrespondiert.
Generell würde der kleinstmögliche Schacht 71 einen Außendurchmesser von 600 mm haben. Infolgedessen muss die Größe der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 ausreichend klein sein, um eine Einführung durch einen Schacht 71 mit Außendurchmesser von 600 mm zu ermöglichen. Die Filtermembranmoduleinheiten 62 gemäß der vorliegenden Erfindung können in einer Größe gebaut werden, die ausreichend klein ist, um eine Positionierung durch einen Schacht 71 mit minimalem Außendurchmesser von 600 mm zu erlauben.
7 zeigt ein Beispiel einer innerhalb des oben erwähnten Reinigungstanks zu positionierenden Hohlfiltermembranmoduleinheit. Die Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 weist die gleichen strukturellen Teile wie die Hohlfiltermembranmoduleinheit 61 gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung auf, um die Einheit jedoch kompakter zu gestalten und diese in den Reinigungstank 70 einzusetzen, ist es vorteilhaft, dass die Einheit Stützsäulen 29 und Abschirmplatten 20 beinhaltet.
Eine Vielzahl von Hohlfiltermembranmodule 52 ist in der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62, welche rechteckig parallelepiped ist, angeordnet, wobei die Form durch das Sammel-Kopfstück 27, die Stützsäule 29 und die Abschirmplatten 20 beibehalten wird, und die Einheit wird innerhalb des Reinigungstanks so positioniert, dass die Sammelrohre 21 der Hohlfiltermembranmodule 52 sowie die Membranoberflächen der Hohlfiltermembrane 23 vertikal liegen.
Die rechteckig parallelepiped-geformte Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 ist so aufgebaut, dass eine Länge (A) der Einheit entlang der Richtung der Hohlfiltermembranmodul-Schichtung 52 innerhalb eines Bereichs von 20 bis etwa 500 mm, eine Länge (B) der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Hohlfiltermembran 23 der Hohlfiltermembranmodule 52 im Bereich von 100 bis etwa 500 mm, eine Höhe (C) der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Sammelrohre 21 der Hohlfiltermembranmodule 52 innerhalb eines Bereichs von 100 bis etwa 1500 mm liegt.
Die Länge (A) der Einheit wird durch den Außendurchmesser der Sammelrohre 21, die Distanz zwischen benachbarten Sammelrohren, den Außendurchmesser der Stützsäule 29, die Distanz zwischen der Stützsäule 29 und dem benachbarten Sammelrohr 21, die Länge des Sammel-Kopfstücks 27 und die Dicke der Abschirmplatten 20 bestimmt. Die Länge (B) der Einheit wird durch die Distanz zwischen den zwei gegenüberliegenden Sammelrohren 21 der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 bestimmt, d.h. die Länge der Hohlfiltermembran 22. Die Höhe (C) der Einheit wird durch die Längen der Sammelrohre 21 und der Stützsäule 29 und die Außendimension des Sammel-Kopfstücks 27 bestimmt. Die Größe insgesamt der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 wird durch geeignetes Einstellen der drei miteinander in Beziehung stehenden Dimensionen bestimmt.
Die Einheitshöhe (C) sowie die Einheitslänge (A) der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 wird mit der Größe der Sammelrohre 21 in Beziehung gesetzt, wie oben beschrieben, kann jedoch in den Hohlfiltermembranmodulen 52 der vorliegenden Erfindung der Funktion der Sammelrohre 21 bemerkenswert reduziert werden, wodurch die Konstruktion einer kompakten Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 innerhalb der oben genannten Größenbeschränkungen durch Aufeinanderlegen einer Reihe von Hohlfiltermembranmodulen ermöglicht wird.
In der oben beschriebenen Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 sind die Hohlfiltermembranmodule 52 parallel positioniert, die Vielzahl von Sammelrohren 21 sowie die Membranoberflächen der Hohlfiltermembrane 23 sind vertikal in Bezug auf die Wasseroberfläche im Reinigungstank 70 positioniert und beide Spitzen der Sammelrohre 21 an jeder Seite der Membran sind mit dem Sammel-Kopfstück 27 verbunden. Jedes der Rohre der Sammelrohre 21 wird über das Innere des Sammel-Kopfstücks 27 verbunden.
Die Anzahl von verwendeten Hohlfiltermembranmodulen 52 wird durch den Grad der für erforderlich erachteten Integration in der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 bestimmt. Beispielsweise ist das Standard-Verschiebevolumen von Filtrationsbearbeiten an einem Reinigungstank 70 für eine fünfköpfige Familie 1 m³/Tag. Der Membranoberflächenbereich einer zur Erreichung dieser Menge an Filtrationsbearbeitung erforderlichen Hohlfiltermembran wird unter der Annahme, dass die Filtrationsbearbeitungseignung der verwendeten Hohlfiltermembran 0,2 m/Tag (m³/m²/Tag) ist, 5 m³ sein. Infolgedessen wird eine Vielzahl von Hohlfiltermembranmodulen 52 in die Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 integriert, um sicherzustellen, daß der Membranoberflächenbereich der Hohlfiltermembran 23 zusammen 5 m³ ergibt.
Ein Sauganschluss 28 zum Verbinden mit einer externen Saugpumpe wird in dem zentralen Bereich des Sammel-Kopfstücks 27 an der gegenüberliegenden Seite, von der die Sammelrohre 21 ausgehen, bereitgestellt. Der Sauganschluss 28 ist zumindest an einem Sammel-Kopfstück 27 vorgesehen, an dem Rohre von den Sammelrohren 21 angebunden sind.
Darüber hinaus sind die Stützsäulen 29 an jedem Ende der Sammel-Kopfstücke 27 an den vier Ecken der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 platziert. Die Stützsäulen 29 fixieren die Sammel-Kopfstücke 27 an Ort und Stelle und stützen ebenso die Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 ab. Die Bereitstellung der Stützsäule 29 ermöglicht die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Festigkeit in der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62.
Darüber hinaus werden die plattenförmigen Abschirmplatten 20, die parallel zu den Hohlfasermembranen 23 sitzen, an beiden Seiten der Hohlfasermembranmoduleinheit 62 dort bereitgestellt, wo die Stützsäulen 29 platziert sind.
Die Abschirmplatten 20 werden so bereitgestellt, dass während des Air Scrubbing der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 die Luft nicht aus der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 austritt, sondern effizient und in ausreichenden Mengen gegen die Hohlfiltermembrane 23 auftritt, um den Reinigungsfortschritt sanft zu gewährleisten.
Wenn eine Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 für die Filtrationsbearbeitung verwendet wird, wird eine Reinigung durch Air Scrubbing dazu verwendet, den an den Hohlfiltermembranen 23 anhaftenden Schlamm zu entfernen und die Filtrationsrate zu verbessern. In konventioneller Weise hat diese Art von Reinigung die Dispersion von Luftblasen von einem am Boden des Reinigungstanks platzierten Luftdiffusor beinhaltet, wo das Aufsteigen dieser Luftblasen die Oszillation der Hohlfiltermembran bewirkt. Diese Oszillation bewirkt, dass die Hohlfasern aneinander reiben und bewirkt ebenso, dass sich die Hohlfilter relativ zum Wasser bewegen, was den an der Oberfläche der Hohlfiltermembran anhaftenden Schlamm entfernt. In diesem Fall wird dann, wenn ein Hohlfiltermembranmodul an dem Luftdiffusor angebracht ist, die Ausrichtung an der Seite ausgeführt, wo das System verwendet werden soll.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es zur Vermeidung der Notwendigkeit dieses Betriebs bevorzugt, dass ein Diffusorrohr vorab an einem Punkt unterhalb der Hohlfasernmembranmoduleinheit 62 positioniert ist. Dies macht die Notwendigkeit der Ausrichtung des Diffusorrohrs hinfällig und ermöglicht es der Hohlfasermembranmoduleinheit 62, durch den Schacht 71 abgesenkt zu werden und leicht im Reinigungstank 70 positioniert zu werden.
Der Betrieb der Hohlfasermembranmoduleinheit 62 beinhaltet die Verbindung der Hohlfasermembranmoduleinheit 62, die innerhalb des Reinigungstanks 70 positioniert ist, mit einer externen Saugpumpe über den Sauganschluss 28 an dem Sammel-Kopfstück 27, und dann das Aktivieren der Saugpumpe, um die Saugfiltration auszuführen. Darüber hinaus kann die Saugfiltration auch ohne Verwendung einer Saugpumpe durch Verbindung des Sauganschlusses 28 mit einem Ort niedriger als das Wasserniveau innerhalb des Reinigungstanks 70 und unter Verwendung der Druckdifferenz im Kopf zur Verfügung stellendes Saugen ausgeführt werden.
Das zu bearbeitende Wasser wird durch die Hohlfiltermembrane 23 der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 gefiltert und anschließend verläuft das Filtrat durch die Röhren der Sammelrohre 21, tropft in das Sammel-Kopfstück 27 durch den Sauganschluss 28 ab und wird außerhalb des Reinigungstanks 70 abgelassen.
Darüber hinaus wird, um die Filtrations-Bearbeitungsrate der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 innerhalb des Reinigungstanks 70 nicht zu reduzieren, der oben beschriebene Air-Scrubbing-Reinigungsprozess zur Entfernung von an den Hohlfiltermembranen 23 der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 anhaftenden Schlämmen gleichzeitig mit dem Filtrationsprozess ausgeführt.
Mit dem Reinigungstank 70 gemäß der vorliegenden Erfindung ist, da eine Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 einer Größe, die mit dem oben erwähnten Reinigungstank des FRP-Stils kompatibel ist, aufgebaut ist und anschließend innerhalb des Tanks positioniert ist, die Filtrationsbearbeitungseignung hoch und der Austausch und die Instandhaltung der Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 kann über den Schacht 71 ausgeführt werden, wodurch dieser Zusammenbau sehr geeignet als Filtrationsbearbeitungsvorrichtung für hochgradig verunreinigtes Wasser ist.
8 zeigt ein anderes Beispiel einer Hohlfiltermembranmoduleinheit, die innerhalb eines Reinigungstanks 70 gemäß der vorliegenden Erfindung positioniert werden soll. Eine Hohlfiltermembranmoduleinheit 63 umfaßt eine Vielzahl von Hohlfiltermembranmodulen 53 und wird innerhalb des Reinigungstanks derart positionier, dass die Sammelrohre 31 der Hohlfiltermembranmodule 53 horizontal liegen und die Membranoberfläche der Hohlfiltermembrane 33 in Bezug auf die Wasseroberfläche vertikal stehen. Die Hohlfiltermembranmoduleinheit 63 ist rechteckig parallelepiped, wobei deren Form durch die Sammel-Kopfstücke 37, die Stützsäule 39 und die Abschirmplatte 30 beibehalten wird. Die Konstruktionselemente der Einheit sind die gleichen wie diejenigen, die in 7 für die Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 gezeigt sind.
Die rechteckig parallelepiped geformte Hohlfasermembranmoduleinheit 63 ist so gebaut, dass sie eine Länge (A) der Einheit entlang der Richtung der Hohlfiltermembranmodul-Schichtung 53 innerhalb eines Bereichs von 20 bis etwa 500 mm, eine Länge (B) der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Sammelrohre 31 der Hohlfasermembranmodule 53 in einem Bereich von 100 bis etwa 500 mm sowie eine Länge (C) der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Hohlfasermembrane 33 der Hohlfasermembranmodule 53 innerhalb eines Bereichs von etwa 100 bis etwa 1500 mm aufweist.
Die Länge (A) der Einheit wird durch den Außendurchmesser der Sammelrohre 31, die Distanz zwischen benachbarten Sammelrohren, den Außendurchmesser der Stützsäule 39, die Distanz zwischen einer Stützsäule 39 und dem benachbarten Sammelrohr 31, die Länge des Sammel-Kopfstücks 37 und die Dicke der Abschirmplatten 30 bestimmt. Die Länge (B) der Einheit wird durch die Längen der Sammelrohre 31 sowie der Stützsäule 39 und die Außendimension des Sammel-Kopfstücks 37 bestimmt. Die Höhe (C) der Einheit wird durch die Distanz zwischen zwei einander gegenüberstehenden Sammelrohre 31 der Hohlfasermembranmoduleinheit 63 (d.h. die Länge der Hohlfasermembran 33) bestimmt. Die Gesamtgröße der Hohlfasermembranmoduleinheit 63 wird durch die geeignete Einstellung der drei miteinander in Bezug stehenden Dimensionen bestimmt.
Mit der oben beschriebenen Hohlfiltermembranmoduleinheit 63 wird das Sammel-Kopfstück 37 so bereitgestellt, dass dann, wenn die Hohlfiltermembranmoduleinheit 63 innerhalb eines Reinigungstanks positioniert ist, die Öffnung des Sauganschlusses 38 des Sammel-Kopfstücks 37 nach oben hin reicht.
Darüber hinaus sind die Stützsäulen 39 an jedem Ende der Sammel-Kopfstücke 37 an der vier Ecken der Hohlfiltermembranmoduleinheit 63 platziert.
Darüber hinaus sind die Abschirmplatten 30 an beiden Seiten der Einheit 63 in der gleichen Weise wie für die Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 bereitgestellt.
Die Verwendung dieser Stützsäulen 39 und der Abschirmplatten 30 ermöglicht die Miniaturisierung der Hohlfiltermembranmoduleinheit 63.
Das Verfahren der Positionierung der Hohlfiltermembranmoduleinheit 63 in einem Reinigungstank sowie das Verfahren zur Anwendung derselben ist das gleiche wie das für die Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 oben beschriebene mit der Ausnahme, dass die Richtung, in der die Einheit positioniert wird, abweicht und die Effekte, die die gleichen wie für die Hohlfiltermembranmoduleinheit 62 sind, erreicht werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Hohlfiltermembranmodul gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Reduktion des Durchmessers der Sammelrohre und zeigt exzellente Druck-Dichtigkeit. Infolgedessen zeigt die Hohlfiltermembranmoduleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, in der eine Vielzahl von Modulen geschichtet sind, ebenso eine exzellente Druck-Dichtigkeit, weist einen hohen Grad an Integration auf und zeigt exzellente Filtrations-Bearbeitungseigenschaften und ist darüber hinaus in der Lage, miniaturisiert zu werden und innerhalb eines Reinigungstanks aus FRP positioniert zu werden.
Darüber hinaus wird mit einem Reinigungstank gemäß der vorliegenden Erfindung die Hohlfiltermembranmoduleinheit so gestaltet, dass sie eine Größe aufweist, die in der Lage ist, durch den Schacht des Tanks eingeführt und wieder entfernt zu werden, und ebenso einen hohen Grad an Integration aufweist, so dass der Reinigungstank gute Filtrations-Bearbeitungseigenschaften zeigt und sehr effektiv bei der Bearbeitung von Abwasser verwendet werden kann. Insbesondere im Falle von Reinigungstanks mit kleinem Maßstab oder bei Bearbeitungsvorrichtungen aus FRP können die Instandhaltung und die Anbringung der Hohlfiltermembranmoduleinheit sämtlich über den Schacht ausgeführt werden, was bedeutet, dass die Einheit sehr effektiv bei der Filtrationsbearbeitung von hochgradig verschmutztem Wasser verwendet werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermembran-Moduls, bei dem zumindest ein Ende einer Hohlfasermembran (13) mit in einer Ebene eingesetzten Hohlfasern mit einem Fixierungsharz (12) in flüssigkeitsdichter Weise an einem Sammelrohr (11) fixiert ist, wobei eine Spitze der Hohlfasermembran (13) mit offenem Ende, das innerhalb des inneren Durchgangs des Sammelrohrs (11) platziert ist, in eine Öffnung eingeführt ist, die im Sammelrohr (11) vorgesehen ist, und in diesem Zustand das Fixierungsharz (12) in die Öffnung (15) eingefüllt wird und aushärten kann, wodurch die Hohlfasermembran (13) mit offenem Ende an dem Sammelrohr (11) befestigt wird, wobei der Abschnitt der Hohlfasermembran an der Öffnung mit dem Fixierungsharz am Ort fixiert wird, während die Spitzen der Hohlfasern offen gehalten werden.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermembran-Moduls gemäß Anspruch 1, wobei ein Wehr am umfänglichen Abschnitt der Öffnung des Sammelrohrs bereitgestellt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermembran-Moduls gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei für das Sammelrohr (11) ein solches mit einem Außendurchmesser von 5 bis 30 mm und einer Länge von 30 bis 2000 mm verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermembran-Moduls gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als Fixierungsharz (12) ein solcher mit einer anfänglichen Viskosität von 0,150 bis 0,450 Pa·s (150 bis 450 cPs) verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermembran-Moduls gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Fixierungsharz (12) Polyurethan-Harz verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermembran-Moduls gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als Hohlfasermembran Maschenware aus hohlen Fasern verwendet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlfasermembran-Moduls gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Membranlänge der Hohlfasermembran (13) im Bereich von 100 bis 2000 mm liegt.
Verfahren zur Herstellung einer Hohlfasermembran-Moduleinheit, umfassend das Herstellen einer Vielzahl von Hohlfasermembran-Modulen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das nahe beieinander Positionieren und miteinander Integrieren durch Verbinden des Sammelrohrs (21) jedes Moduls mit einem Sammel-Kopfstück (17, 27), so dass filtrierte Flüssigkeit innerhalb einer Hohlfasermembran (13) durch einen inneren Durchgang innerhalb des Sammelrohrs (21) hindurchtritt und in das Sammel-Kopfstück (17, 27) abfließt.
Verfahren zur Herstellung einer Hohlfasermembran-Moduleinheit gemäß Anspruch 8, wobei eine Vielzahl von Hohlfasermembran-Modulen nahe beieinander positioniert und durch Verbinden des Sammelrohrs (21) jedes Moduls an einem Sammel-Kopfstück (17, 27) und mittels einer Stützsäule (29) und einer Abschirmplatte (20) miteinander integriert werden.
Klärtank (70) mit darin angeordneter Hohlfasermembran-Moduleinheit, die durch Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9 erhalten wurde, wobei die Hohlfasermembran-Moduleinheit innerhalb des Klärtanks (70) derart angeordnet ist, dass das Sammelrohr (21) der Hohlfasermembran-Module und die Membranoberfläche der Hohlfasermembrane lotrecht in Bezug auf die Wasseroberfläche stehen und die Größe der Hohlfasermembran-Moduleinheit durch eine Länge (A) der Einheit entlang der Richtung der Hohlfasermembran-Modulschichtung in einem Bereich von 20 bis 500 mm liegt, eine Länge (B) der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der hohlen Fasern der Hohlfasermembran-Module in einem Bereich von 100 bis 500 mm liegt und eine Länge (C) der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Sammelrohre (21) der Hohlfasermembran-Module in einem Bereich von 100 bis 1500 m festgelegt ist.
Klärtank (70) mit einer darin angeordneten Hohlfasermembran-Moduleinheit, die durch Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9 erhalten wurde, wobei die Hohlfasermembran-Moduleinheit innerhalb des Klärtanks derart angeordnet ist, dass die Sammelrohre der Hohlfasermembran-Module horizontal liegen und die Membranoberfläche der hohlen Fasern lotrecht in Bezug auf die Wasseroberfläche steht und die Größe der angeordneten Hohlfasermembran-Moduleinheit durch eine Länge (A) der Einheit entlang der Richtung der Hohlfasermembran-Modulschichtung innerhalb eines Bereichs von 20 bis 500 mm festgelegt ist, eine Länge (B) der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Sammelrohre (21) der Hohlfasermembran-Module in einem Bereich von 100 bis 500 mm festgelegt ist und eine Länge (C) der Einheit in einer Richtung entlang der Länge der Hohlfaser der Hohlfasermembran-Module in einem Bereich von 100 bis 1500 mm festgelegt ist.
Klärtank (70) gemäß Anspruch 10 oder Anspruch 11, wobei ein Verteilerrohr integral mit der innerhalb des Tanks angeordneten Hohlfasermembran-Moduleinheit befestigt ist.