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Fachgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Filtrationskartusche,
die Hohlfasermembranen verwendet und in eine Filtrationsapparatur
des Tanktyps oder eine Filtrationsapparatur des Gestelltyps eingesetzt
wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine
Hohlfasermembrankartusche, die in einer Filtrationsapparatur verwendet wird,
um Trübungen
und Bakterien aus einem großen Volumen
von Rohwasser, wie Flusswasser, Seewasser, Grundwasser, Meerwasser,
häuslichem
Abwasser oder industriellem Abwasser, zu entfernen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Filtrationsapparatur
des Tanktyps oder Gestelltyps, die die oben genannten Hohlfasermembrankartuschen
verwendet.
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Technischer
Hintergrund
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JP-A-61-153104
offenbart als herkömmliche Kartusche,
die Hohlfasermembranen verwendet, die in 3 gezeigte Kartusche, die die folgende
Struktur hat: Eine Menge von Hohlfasermembranen sind in einem zylindrischen
Gehäuse
untergebracht, beide Enden jeder Hohlfasermembran sind in oberen
bzw. unteren Klebe- und Fixierteilen an dem zylindrischen Gehäuse fixiert,
und das zylindrische Gehäuse
ist ein Gehäuse,
das einstückig
ausgeformt ist, so dass es sich bis zu den oberen und unteren Enden
der Hohlfasermembranen erstreckt. Die hohlen Teile einer großen Zahl
der Hohlfasermembranen sind im oberen Klebe- und Fixierteil der
Kartusche offen, aber im unteren Klebe- und Fixierteil verschlossen,
und eine Klebeschicht im unteren Klebe- und Fixierteil weist eine
Menge von durchgehenden Löchern
auf. Eine Luftkammer, die von dem zylindri schen Gehäuse umgeben
ist, ist unter dem unteren Klebe- und Fixierteil ausgebildet.
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Diese
Hohlfasermembrankartusche dient zur Filtration unter äußerem Druck
und wird verwendet, nachdem sie in eine Filtrationssäule eingesetzt
wurde. Wenn sich Materialien, die die Membranen nicht durchdringen
können,
auf den äußeren Oberflächen der
Membranen ansammeln, wird die Filterkapazität der Membranen verschlechtert,
und daher wird nach der Filtration ein Waschverfahren zur Entfernung
der angesammelten Materialien auf den Oberflächen der Membranen während einer
bestimmten Zeit durchgeführt.
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Ein
Verfahren zum Waschen, das Luftblasenverfahren genannt wird, ist
bekannt. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Einleitens von
Luft in die Hohlfasermembrankartusche durch ihren unteren Teil in
einer mit Rohwasser gefüllten
Filtrationssäule und
das Vibrierenlassen der Hohlfasermembranen in einem Gas-Flüssigkeits-Fluidgemisch,
so dass die angesammelten Materialien auf den Oberflächen der Membranen
abgelöst
werden.
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In
der Hohlfasermembrankartusche ermöglicht das Einleiten von Luftblasen
jedoch in manchen Fällen
kein ausreichendes Waschen, da beide Enden jeder Hohlfasermembran
am zylindrischen Gehäuse fixiert
sind, so dass die Vibration der Hohlfasermembranen eingeschränkt ist.
Dieses Phänomen
ist bemerkenswert und verursacht bei langfristigem Filterbetrieb
in manchen Fällen
Schwierigkeiten, insbesondere wenn der Außendurchmesser der Kartusche groß ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Um
diese Probleme zu lösen,
soll die vorliegende Erfindung eine Hohlfasermembrankartusche bereitstellen,
die das Ablösen
von suspendierten Materialien, die sich an den Außenflächen von
Hohlfasermembranen angesammelt haben, erleichtert, indem man jede
Hohlfasermembran zum Zeitpunkt des Waschens durch Einleiten von
Luftblasen so viel wie möglich
vibrieren lässt,
und eine leichte Entleerung der abgelösten suspendierten Materialien
aus der Hohlfasermembrankartusche erlaubt.
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Das
heißt,
die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hohlfasermembrankartusche
gemäß dem beigefügten Anspruch
1, die folgendes umfasst: ein Bündel
aus einer Menge von Hohlfasermembranen, dessen beide Enden durch
Kleben fixiert sind, einen Kartuschenkopf, der an einem Ende am
Rand des Bündels
fixiert ist, so dass keine Flüssigkeit
ein- oder austreten kann, und einen Bodenring, der am anderen Ende
am Rand des Bündels
fixiert ist, so dass keine Flüssigkeit
ein- oder austreten kann, wobei der Kartuschenkopf und der Bodenring
nicht miteinander verbunden oder fixiert, sondern voneinander getrennt
sind. Der hohle Teil am Ende jeder Hohlfasermembran auf der Seite
des Kartuschenkopfes ist offen, der hohle Teil am Ende jeder Hohlfasermembran
auf der Seite des Bodenrings ist verschlossen, und eine Menge von
durchgehenden Löchern sind
in einer Klebe- und Fixierschicht auf der Seite des Bodenrings angeordnet.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Ende des Bodenrings durch Kleben
am Rand des Bündels
der Hohlfasermembranen fixiert, so dass es sich über das Ende des Bündels der
Hohlfasermembranen hinaus erstreckt.
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Wenn
die oben genannte Struktur gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird, kann man jede Hohlfasermembran in einem
zulässigen
Bereich mit maximaler Amplitude vibrieren lassen, da sich am Rand
der Hohlfasermembrankartusche kein zylindrisches Gehäuse befindet,
das die ganzen Hohlfasermembranen bedeckt. Als Ergebnis können suspendierte
Materialien, die sich auf den Außenflächen der Hohlfasermembranen
angesammelt haben, zum Zeitpunkt des Waschens durch Einleiten von
Luftblasen leicht abgelöst
werden, und die abgelösten
suspendierten Materialien können
leicht aus der Hohlfasermembrankartusche entleert werden. Daher
kann die Filterkapazität
während
einer langen Zeit stabil aufrechterhalten werden.
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Wenn
das Ende des Bodenrings der Hohlfasermembrankartusche durch Kleben
fixiert ist, so dass es sich über
das Ende des Bündels
der Hohlfasermembranen hinaus erstreckt, wird das Gas für das Einleiten
der Luftblasen außerdem
innerhalb des Bodenrings gehalten und wird somit effizient durch die
durchgehenden Löcher,
die sich in der Klebe- und Fixierschicht auf der Seite des Bodenrings
befinden, zu den Hohlfasermembranen geleitet, so dass das Waschen
durch Einleiten von Luftblasen in befriedigender Weise durchgeführt werden
kann.
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Weiterhin
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Filtrationsapparatur
des Tanktyps, die die oben genannten Hohlfasermembrankartuschen verwendet.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist eine Schnittansicht,
die eine Ausführungsform
der Hohlfasermembrankartusche der vorliegenden Erfindung zeigt,
die in aufgehängtem Zustand
in einer Filtrationsapparatur des Tanktyps getragen wird.
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2 ist eine vergrößerte Ansicht
des Hauptteils, die die Struktur des Bodenring-Klebe- und -Fixierteils
der Hohlfasermembrankartusche zeigt.
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3 ist eine schematische
Darstellung einer wohlbekannten Hohlfasermembrankartusche.
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4 ist eine Schnittansicht,
die eine Ausführungsform
der Hohlfasermembrankartusche der vorliegenden Erfindung zeigt,
die durch Abhängen von
einer Sammelleitung für
behandeltes Wasser in einer Filtrationsapparatur des Tanktyps fixiert
ist.
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Bester Modus
zur Durchführung
der Erfindung
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Eine
Ausführungsform
der Hohlfasermembrankartusche der vorliegenden Erfindung wird im
folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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1 ist eine Schnittansicht,
die eine Ausführungsform
der Hohlfasermembrankartusche der vorliegenden Erfindung zeigt,
die in aufgehängtem Zustand
in einer Filtrationsapparatur des Tanktyps getragen wird. 2 ist eine vergrößerte Ansicht
des Hauptteils zur Erläuterung
der Struktur des Bodenring-Klebe- und
-Fixierteils der Hohlfasermembrankartusche.
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In 1 besteht die Hohlfasermembrankartusche 4 der
vorliegenden Erfindung aus einer großen Zahl von Hohlfasermembranen 3,
einer Klebe- und Fixierschicht 11, einem Kartuschenkopf 12,
einer Klebe- und Fixierschicht 14 und einem Bodenring 13. An
einem Ende eines Bündels
der Hohlfasermembranen 3 sind die Hohlfasermembranen mit
einem Kleber integral miteinander verklebt und unter Bildung der
Klebe- und Fixierschicht 11 integral an der Innenseite
des Kartuschenkopfs 12 befestigt. Die Enden der Hohlfasermembranen 3 auf
der Seite des Kartuschenkopfs 12 sind offen.
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Am
anderen Ende des Bündels
der Hohlfasermembranen 3 sind die Hohlfasermembranen mit einem
Kleber integral miteinander verklebt und unter Bildung der Klebe-
und Fixierschicht 14 integral an der Innenseite des Bodenrings 13 befestigt.
Die Enden der Hohlfasermembranen 3 auf der Seite des Bodenrings 13 sind
jedoch verschlossen. Wie in 2 gezeigt
ist, sind in der Klebe- und Fixierschicht 14 eine Menge
von durchgehenden Löchern 14a ausgebildet,
um Rohwasser oder Gas zum Waschen in das Bündel der Hohlfasermembranen
einleiten und das Rohwasser oder Gas effektiv mit der Randfläche jeder
Hohlfasermembran in Kontakt bringen zu können.
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Der
Durchmesser der Hohlfasermembrankartusche 4 beträgt 30 mm
bis 800 mm, vorzugsweise 80 mm bis 800 mm. Die Länge der Hohlfasermembrankartusche 4 wird
in einem Bereich von 300 mm bis 3000 mm gewählt.
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In
der vorliegenden Erfindung sind der Kartuschenkopf 12 und
der Bodenring 13 nicht verbunden oder fixiert, sondern
voneinander getrennt. Daher ist am Rand des Bündels der Hohlfasermembranen 3 zwischen
dem Kartuschenkopf 12 und dem Bodenring 13 kein
herkömmliches
zylindrisches Gehäuse vorhanden,
und die Hohlfasermembranen 3 sind im Wesentlichen in diesem
gesamten Bereich exponiert. Der Rand des Bündels der Hohlfasermembranen 3 kann
jedoch zum Beispiel mit einem flexiblen Harznetz bedeckt sein, das
große Öffnungen
aufweist und das die Vibration der Hohlfasermembranen nicht einschränkt und
den Durchtritt eines Fluids im Wesentlichen nicht behindert. In
diesem Fall ist das Netz nicht direkt am Kartuschenkopf 12 oder
am Bodenring 13 fixiert, sondern in die zu fixierende Klebe-
und Fixierschicht 14 eingebettet. Eine Beschädigung der
Hohlfasermembranen 3 durch Transport kann verhindert werden,
indem man das Bündel
der Hohlfasermembranen mit dem flexiblen Netz bedeckt.
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Als
Hohlfasermembran 3, die in der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, können
unter dem Gesichtspunkt der Porengröße Umkehrosmosemembranen, Nanofiltrationsmembranen,
Ultrafiltrationsmembranen und Mikrofiltrationsmembranen verwendet
werden. Das Material für
die Hohlfasermembran 3 unterliegt keiner besonderen Einschränkung und umfasst
Polysulfone, Polyethersulfone, Polyacrylnitrile, Polyimide, Polyetherimide,
Polyamide, Polyetherketone, Polyetheretherketone, Polyethylene,
Polypropylene, Poly(4-methylpentene), Cellulosen, Celluloseacetate,
Polyvinylidenfluoride, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymere, Polytetrafluorethylene usw.
Verbundmaterialien aus diesen können
ebenfalls verwendet werden. Was die Form der Hohlfasermembran betrifft,
so können
Hohlfasermembranen mit einem Innendurchmesser von 50 μm bis 3000 μm und einem
Verhältnis
von Innendurchmesser zu Außendurchmesser
von 0,3 bis 0,8 verwendet werden.
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Der
in der vorliegenden Erfindung verwendete Kleber umfasst polymere
Materialien, wie Epoxyharze, Urethanharze, Epoxyacrylatharze, Silikonharze
usw. Das Verfahren zum Kleben umfasst wohlbekannte Verfahren, wie
das Zentrifugalklebeverfahren, Stillstandklebeverfahren usw. Wenn
man die Härtungsschrumpfung
und Festigkeit des Klebers verbessern möchte, kann ein Fasermaterial,
wie Glasfaser oder Kohlefaser, oder ein feines Pulver aus Ruß, Aluminiumoxid,
Siliciumoxid oder dergleichen in den oben als Beispiel genannten
Kleber eingebaut werden.
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Die
Materialien für
den Kartuschenkopf 12 und den Bodenring 13, die
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, unterliegen keiner
besonderen Einschränkung
und können
gleich oder verschieden sein. Als Materialien werden vorzugsweise thermoplastische
Harze und Edelstahl verwendet. Als thermoplastische Harze werden
Polyethylene, Polypropylene, Poly(4-methylpentene), Polyvinylchloride,
Polyvinylidenfluorid, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymere, Polytetrafluorethylene,
Polycarbonate, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Polyphenylenether,
Polysulfone, Polyethersulfone, Polyetherimide, Polyamide, Polyetherketone,
Polyetheretherketone usw. verwendet. Als Edelstahl werden SUS304,
SUS316 usw. verwendet.
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Der
Kartuschenkopf 12 dient nicht nur als Fixierteil zum Aufhängen der
Hohlfasermembrankartusche 4 in einer Filtrationsapparatur
des Tanktyps oder einer Filtrationsapparatur des Gestelltyps, sondern
auch als Dichtungsteil zur Trennung zwischen Rohwasser und filtriertem
Wasser. Daher wird der Kartuschenkopf 12 in einer Form
hergestellt, die zum Aufhängen,
zur Fixierung und als Struktur einer Dichtung geeignet ist. Zum
Beispiel kann am Rand des Kartuschenkopfs 12 ein Niveauunterschied,
eine Rille oder eine Einfassung, die in Richtung des Durchmessers
nach außen
ragt, vorhanden sein. Obwohl die Form des Querschnitts in Richtung
des Durchmessers des Kartuschenkopfs 12 rund, quadratisch, hexagonal,
oval oder dergleichen sein kann, ist sie unter dem Gesichtspunkt
der Dichtungseigenschaften zwischen dem Kartuschenkopf 12 und
dem zugehörigen
Klebe- und Fixierteil und wegen der leichteren Herstellung des Filtrationstanks
vorzugsweise rund.
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Die
durchgehenden Löcher 14a,
die sich in der vorliegenden Erfindung in der Klebe- und Fixierschicht 14 auf
der Seite des Bodenrings befinden, sind Löcher, die in der Klebe- und
Fixierschicht selbst gemacht werden. Was die Größe der durchgehenden Löcher betrifft,
so wird ihr Äquivalentdurchmesser
in einem Bereich von 2 mm bis 30 mm gewählt. Hier ist der Äquivalentdurchmesser
definiert als 4 × (Querschnittsfläche des
Strömungswegs)/(Umfang).
Die Form der durchgehenden Löcher
wird ausgewählt aus
Vielecken (z. B. Dreieck, Viereck und Sechseck), einer runden Form,
einem Oval, einer dreilappigen Form, einer C-Form, einer Sternform
usw. Die Zahl der durchgehenden Löcher hängt zwar von der Querschnittsfläche der
Kartusche und der Zahl der Fasern ab, beträgt jedoch 2 bis 300. Was die
Positionen der durchgehenden Löcher
betrifft, so werden die durchgehenden Löcher vorzugsweise wie folgt
gebildet: Um es anhand eines bestimmten Klebe- und Fixierabschnitts
zu erklären,
so werden die durchgehenden Löcher
auf dem Klebe- und Fixierabschnitt zum Beispiel an den Schnittpunkten
von mehrfachen Kreisen und Radien, den Schnittpunkten von Gittern
oder den Scheitelpunkten einer großen Zahl von gleichseitigen
Dreiecken verteilt. Es ist besonders zu bevorzugen, viele der durchgehenden
Löcher
im zentralen Teil des Bündels
der Hohlfasermembranen zu bilden.
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In
der vorliegenden Erfindung ist der Bodenring 13 am Rand
des Bündels
der Hohlfasermembranen fixiert, so dass er über die Enden der Hohlfasermembranen 3 hinausragt,
wobei eine Luftkammer 14b entsteht, die von der Klebe-
und Fixierschicht und dem Bodenring umgeben ist. Die Länge eines Teils
des Bodenrings 13, die über
die Enden der Hohlfasermembranen hinausragt, hängt zwar vom Durchmesser der
Kartusche, dem Volumen des zugeführten
Gases und dem Durchmesser und der Zahl der durchgehenden Löcher ab,
beträgt
jedoch vorzugsweise 5 mm bis 200 mm, um eine Dispersion und Verlust
des Gases zu verhindern. Wenn der Teil zu lang ist, ist die Gesamtlänge der
Kartusche unerwünscht
lang, was zur Bildung eines nutzlosen Raums führt. Wenn der Teil zu kurz
ist, wird das der Kartusche zugeführte Gas in unerwünschter
Weise dispergiert und geht in der seitlichen Richtung verloren,
ohne effektiv in die durchgehenden Löcher eingeleitet zu werden.
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Die
Querschnittsform in Richtung des Durchmessers des Bodenrings 13 kann
rund, quadratisch, hexagonal, oval oder dergleichen sein. Wenn die Kartusche
in einen Filtrationstank eingesetzt wird, ist die Querschnittsform
vorzugsweise die gleiche wie die des Kartuschenkopfs, und eine runde
Form ist als Querschnittsform besonders zu bevorzugen.
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Die
Hohlfasermembrankartusche der vorliegenden Erfindung kann wie folgt
hergestellt werden. Ein Bündel
von Hohlfasermembranen, deren hohle Teile an einem Ende des Bündels verstopft
wurden, wird in einen Kartuschenkopf 12 eingesetzt, und
ein Kleber wird in den Kartuschenkopf 12 eingeführt, um die Hohlfasermembranen
miteinander zu verkleben und zu fixieren und das Bündel der
Hohlfasermembranen mit dem Kartuschenkopf 12 zu verkleben
und zu fixieren, so dass ein Ein- oder Austreten von Flüssigkeit
nicht möglich
ist. Die Hohlfasermembranen und die Klebe- und Fixierschicht werden
zusammen aufgeschnitten, um die Enden der Hohlfasermembranen zu öffnen. Die
anderen Enden der Hohlfasermembranen werden in einen Bodenring 13 eingesetzt,
ohne ihre hohlen Teile zu verstopfen, und eine vorbestimmte Stange,
ein Rohr oder eine Platte zur Bildung von durchgehenden Löchern 14a wird
in das Bündel
der Hohlfasermembranen eingesetzt. Dann wird ein Kleber in den Bodenring 13 eingeführt, um die
Hohlfasermembranen miteinander zu verkleben und zu fixieren und
das Bündel
der Hohlfasermembranen mit dem Bodenring 13 zu verkleben
und zu fixieren. In diesem Fall werden die hohlen Teile an den Enden
der Hohlfasermembranen gleichzeitig mit dem Kleber verschlossen.
Danach wird die Stange, das Rohr oder die Platte zur Bildung von
durchgehenden Löchern 14a aus
der Klebe- und Fixierschicht herausgenommen, wobei durchgehende
Löcher 14a entstehen.
Folgendes ist ebenfalls möglich:
Eine Stange, ein Rohr oder eine Platte zur Bildung von durchgehenden
Löchern 14a wird
in das Bündel
der Hohlfasermembranen eingesetzt, und danach wird verklebt und
fixiert, und das Instrument zur Bildung der durchgehenden Löcher 14a wird
herausgenommen, und danach wird ein Bodenring 13 durch
Kleben oder Schweißen
am Rand der Klebe- und Fixierschicht fixiert.
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Ein
Beispiel für
eine Filtrationsapparatur des Tanktyps (1), die die Hohlfasermembrankartuschen
der vorliegenden Erfindung umfasst, die darin aufgehängt und
fixiert sind, wird im folgenden erläutert.
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In 1 bezeichnet die Zahl 1 eine
Filtrationsapparatur des Tanktyps zum Filtern von zugeführtem Rohwasser,
die zur Wasseraufbereitung verwendet werden kann, indem sie die
Trübungen
und Bakterien aus einem großen
Volumen von Rohwasser, wie Flusswasser, Seewasser, Grundwasser,
Meerwasser, häuslichem
Abwasser oder industriellem Abwasser, entfernt.
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Der
Filtrationstank 2 der Filtrationsapparatur des Tanktyps 1 besteht
aus einem Tankhauptkörper 2a und
einem Deckel 2b, und eine Trennplatte 5 und eine
Teilungsplatte 6 sind jeweils durch Schweißen oder
dergleichen in vorbestimmten Höhen
an der Innenwand des Tankhauptkörpers 2a fixiert,
so dass keine Flüssigkeit
ein- oder austreten kann. Eine Zufuhrwasserkammer 7 wird
aus einem Raum gebildet, der durch den unteren Teil des Tankhauptkörpers 2a und
die Trennplatte 5 gebildet wird, und eine Zufuhrwasserkammer 8 wird
aus einem Raum gebildet, der durch den mittleren Teil des Tankhauptkörpers 2a,
die Trennplatte 5 und die Teilungsplatte 6 gebildet
wird. Eine Kammer 10 für
behandeltes Wasser wird aus einem Raum gebildet, der durch die Teilungsplatte 6 und
den Deckel 2b über
eine Füllung 9 gebildet
wird.
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Wie
oben beschrieben, wird das Innere des Filtrationstanks 2 durch
die Trennplatte 5 und die Teilungsplatte 6, die
im Filtrationstank 2 fixiert sind, in die drei Kammern
unterteilt, und jede Hohlfasermembrankartusche 4 der vorliegenden
Erfindung ist in der Zufuhrwasserkammer 8 aufgehängt, wobei
ein Ende von der Teilungsplatte 6 gehalten wird.
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Die
Teilungsplatte 6, die die davon herabhängende Hohlfasermembrankartusche 4 hält, wird
in einer vorbestimmten Dicke hergestellt, so dass sie ausreichend
Festigkeit hat, um einer durch die Hohlfasermembrankartusche und
den Wasserdruck ausgeübten
Belastung zu widerstehen. Eine Menge von durchgehenden Löchern 6a zum
Einsetzen der Hohlfasermembrankartuschen 4 sind in vorbestimmten Positionen
der Teilungsplatte 6 ausgebildet.
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Im
unteren Teil jedes durchgehenden Lochs 6a der Teilungsplatte 6 wird
ein Vorsprung 6b gebildet, der in Richtung des Durchmessers
ins Innere des durchgehenden Lochs ragt, und das untere Ende des
Kartuschenkopfs 12, das sich am Rand des oberen Endes der
Hohlfasermembrankartusche 4 befindet, wird vom Vorsprung 6b eingefangen,
um die Hohlfasermembrankartusche 4 aufzuhängen und
zu halten. Als weitere Ausführungsform
ist folgendes möglich:
eine Einfassung, die in Richtung des Durchmessers nach außen ragt,
wird auf dem Kartuschenkopf gebildet, und seine Unterseite wird über einen Dichtungs ring
mit der oberen Fläche
der Teilungsplatte 6 in Kontakt gebracht, um die Hohlfasermembrankartusche
aufzuhängen
und zu halten.
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Ein
O-Ring 15 wird in eine Rille 6c eingepasst, die
auf der Wandfläche
jedes durchgehenden Lochs 6a der Teilungsplatte 6 gebildet
ist, und die äußere Wandfläche des
Kartuschenkopfs 12 wird durch Druckschweißen mit
dem O-Ring 15 verbunden, wodurch der Kartuschenkopf 12 so
an der Teilungsplatte 6 befestigt wird, dass keine Flüssigkeit
ein- oder austreten kann. Eine Rille, um den O-Ring 15 darin
einzupassen, kann am Kartuschenkopf 12 gebildet werden.
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Die
obere Randfläche
des Kartuschenkopfs 12 wird von einem Festhalteelement 16,
das sich abnehmbar auf der Wandfläche jedes durchgehenden Lochs 6a der
Teilungsplatte 6 befindet, festgehalten, wodurch der Kartuschenkopf 12 an
der Teilungsplatte 6 fixiert wird und die Hohlfasermembrankartusche 4 stabil
im Filtrationstank 2 untergebracht ist.
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In
der obigen Struktur wird während
des Filtrationsbetriebs unter Verwendung der Filtrationsapparatur
des Tanktyps 1 Rohwasser, das mittels einer Pumpe (nicht
gezeigt) durch einen Zufuhrwassereinlass 2c, der sich im
unteren Teil des Tankhauptkörpers 2a des
Filtrationstanks 2 befindet, in die Zufuhrwasserkammer 7 zugeführt wird,
wird durch die Düse 5a der
Trennplatte 5 in die Zufuhrwasserkammer 8 zugeführt, um
die Zufuhrwasserkammer 8 zu füllen, und wird dann zur Randfläche jeder
Hohlfasermembran 3 geleitet.
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Das
Rohwasser in der Nähe
des Randes jeder Hohlfasermembran 3 wird unter Druck von
außen nach
innen durch die Hohlfasermembran 3 filtriert, und das filtrierte
Wasser wird durch das geöffnete obere
Ende der Hohlfasermembran 3 in die Kammer 10 für das behandelte
Wasser eingeleitet. Das in der Kammer 10 für das behandelte
Wasser untergebrachte filtrierte Wasser wird über einen Auslass 2d für behandeltes
Wasser, der sich im oberen Teil des Deckels 2b befindet,
aus dem Filtrationstank 2 entnommen.
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Als
ein weiteres Verfahren zum Betrieb der Filtration kann ein Verfahren
verwendet werden, das das Durchführen
der Filtration durch Heraussaugen von Luft in der Kammer 10 für das behandelte
Wasser durch den Auslass 2d für behandeltes Wasser mittels
einer Saugpumpe (nicht gezeigt) zur Reduktion des Drucks umfasst,
während
die Zufuhrwasserkammer 8 mit Rohwasser gefüllt wird.
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Wenn
die Hohlfasermembranen 3 einem Rückwaschen mit dem filtrierten
Wasser unterzogen werden, wird das filtrierte Wasser durch den Auslass 2d für behandeltes
Wasser zugeführt,
und man lässt es
rückwärts in die
Zufuhrwasserkammer 8 fließen, um auf den Außenwänden der
Hohlfasermembranen 3 angesammelte suspendierte Materialien
(Materialien, die die Membranen nicht durchdringen können) zu
entfernen, und danach wird es durch die Düse 5a in die Zufuhrwasserkammer 7 eingeleitet
und dann durch den Zufuhrwassereinlass 2c aus dem Filtrationstank 2 entleert.
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Wenn
in die Hohlfasermembranen 3 Luftblasen eingeleitet werden,
wird die Luft zuerst durch einen Lufteinlass 2f, der sich
im unteren Teil des Tankhauptkörpers 2a befindet,
in die Zufuhrwasserkammer 7 zugeführt, wobei die Zufuhrwasserkammer 8 mit
Rohwasser gefüllt
ist. Die Luft, deren Druck in der Zufuhrwasserkammer 7 eingestellt
wurde, strömt durch
die Düse 5a,
die sich auf der Trennplatte 5 befindet, in Form von Blasen
in die mit dem Rohwasser gefüllte
Zufuhrwasserkammer 8, und die Luft wird aus dem Bodenring 13 durch
die durchgehenden Löcher 14a der
Klebe- und Fixierschicht 14 auf die Seite des Randes jeder
Hohlfasermembran 3 geleitet, um das Wasser im Bündel der
Hohlfasermembranen 3 aufzurühren und die Hohlfasermembranen 3 vibrieren
zu lassen. Die Luft löst
also die suspendierten Materialien ab, die an den Oberflächen der
Hohlfasermembranen 3 haften. Luft, die sich im oberen Teil der
Zufuhrwasserkammer 8 ansammelt, wird durch einen Luftauslass 2g,
der sich im oberen Teil des Tankhauptkörpers 2a befindet,
aus dem Filtrationstank 2 entlassen.
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Bei
dem obigen Luftblasenbetrieb wird zum Beispiel zuerst Luft, Stickstoffgas
oder Sauerstoffgas zugeführt,
wobei die Zufuhrwasserkammer 8 mit dem Rohwasser gefüllt ist,
d. h., wobei sich das Rohwasser in Ruhe befindet und in der Zufuhrwasserkammer 8 verbleibt.
Nach dem Einleiten der Luftblasen wird der oben genannte Rückwaschvorgang
durchgeführt,
um die suspendierten Materialien, die gemäß der obigen Beschreibung abgelöst wurden,
wegzuwaschen, wobei filtriertes Wasser durch den Auslass 2d für behandeltes
Wasser zugeführt
wird. Das filtrierte Wasser, das die abgelösten suspendierten Materialien
enthält,
wird durch die Düse 5a,
die sich an der Trennplatte 5 befindet, die Zufuhrwasserkammer 7 und
den Zufuhrwassereinlass 2c aus dem Filtrationstank 2 entleert
und in einem Abwassertank (nicht gezeigt) untergebracht. Entweder
der Luftblasenbetrieb oder der Rückwaschvorgang
kann zuerst durchgeführt
werden, und die Häufigkeiten
des Rückwaschvorgangs
und des Luftblasenbetriebs werden vorzugsweise bestimmt, während man
die Stabilität des
Filtrationsvorgangs überwacht.
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Außerdem wird
im folgenden ein Beispiel für eine
Filtrationsapparatur des Tanktyps (4),
die die Hohlfasermembrankartuschen der vorliegenden Erfindung umfasst,
die an einer Sammelleitung für behandeltes
Wasser herabhängen
und daran fixiert sind, erläutert.
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In 4 hängt jede Hohlfasermembrankartusche 4 an
einem Zweigrohr 18, das von einer Sammelleitung 17 für behandeltes
Wasser abzweigt, herab und ist daran fixiert, indem man eine Kartuschenkopfeinfassung 12a,
die sich am Rand des Kartuschenkopfs 12 befindet, und eine
Klammer 20 über einen
Dichtungsring 19 verwendet.
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In
der obigen Struktur wird während
des Filtrationsvorgangs unter Verwendung der Filtrationsapparatur
des Tanktyps 1 Rohwasser, das mittels einer Pumpe (nicht
gezeigt) durch einen Zufuhrwassereinlass 2c, der sich im
unteren Teil des Tankhauptkörpers 2a eines
Filtrationstanks 2 befindet, in eine Zufuhrwasserkammer 7 geleitet
wird, durch die Düse 5a einer
Trennplatte 5 in eine Zufuhrwasserkammer 8 geleitet,
um die Zufuhrwasserkammer 8 zu füllen, und wird dann zur Randfläche jeder
Hohlfasermembran 3 geleitet. Das Rohwasser in der Nähe des Randes
jeder Hohlfasermembran 3 wird unter Druck von außen nach
innen durch die Hohlfasermembran 3 filtriert, und das filtrierte
Wasser wird durch das geöffnete
obere Ende der Hohlfasermembran 3 und das Zweigrohr 18 in
die Sammelleitung 17 für
das behandelte Wasser eingeleitet. Das filtrierte Wasser in der Sammelleitung
für das
behandelte Wasser wird über einen
Auslass 2d für
behandeltes Wasser, der sich im Tankhauptkörper 2a befindet,
aus dem Filtrationstank 2 entleert.
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Das
konzentrierte Wasser, das nicht durch die Hohlfasermembranen 3 filtriert
wurde, wird über einen
im oberen Teil des Filtrationstanks 2 befindlichen Auslass 2g des
Deckels 2b aus dem Filtrationstank 2 entleert.
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Wenn
in die Hohlfasermembrankartuschen 4 Luftblasen eingeleitet
werden, wird die Luft zuerst durch einen Lufteinlass 2f,
der sich im unteren Teil des Tankhauptkörpers 2a befindet,
in die Zufuhrwasserkammer 7 zugeführt, wobei die Zufuhrwasserkammer 8 mit
Rohwasser gefüllt
ist. Die Luft, deren Druck in der Zufuhrwasserkammer 7 eingestellt
wurde, strömt
durch die Düse 5a,
die sich auf der Trennplatte 5 befindet, in Form von Blasen
in die mit dem Rohwasser gefüllte
Zufuhrwasserkammer 8, und die Luft wird aus dem Bodenring 13 durch
die durchgehenden Löcher 14a der
Klebe- und Fixierschicht 14 auf die Seite des Randes jeder
Hohlfasermembran 3 geleitet, um das Wasser im Bündel der
Hohlfasermembranen 3 aufzurühren und die Hohlfasermembranen 3 vibrieren
zu lassen. Die Luft löst
also die suspendierten Materialien ab, die an den Oberflächen der
Hohlfasermembranen 3 haften. Luft, die die Hohlfasermembranen 3 vibrieren
ließ,
wird durch einen Luftauslass 2g, der sich in einem Deckel 2b befindet, aus
dem Filtrationstank 2 entlassen.
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Gewerbliche
Anwendbarkeit
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Die
Hohlfasermembrankartusche 4 der vorliegenden Erfindung
hat kein zylindrisches Gehäuse, das
an den Rand geheftet ist, und kann daher eine möglichst weitgehende Vibration
ihrer Hohlfasermembranen 3 ermöglichen. Die Fähigkeit,
suspendierte Materialien, die sich an den Außenflächen der Hohlfasermembranen 3 angesammelt
haben, zum Zeitpunkt des Einleitens von Luftblasen abzulösen, kann
verbessert werden, und die abgelösten
suspendierten Materialien können leicht
aus der Hohlfasermembrankartusche 4 entleert werden. Da
sich weiterhin ein Bodenring 13, der über die Enden der Hohlfasermembranen 3 hinausragt,
am unteren Ende der Hohlfasermembrankartusche 4 befindet
und sich durchgehende Löcher 14a in
einer Klebe- und Fixierschicht 14 auf der Seite des Bodenrings
befinden, kann ein zugeführtes
Gas effizient in das Bündel
der Hohlfasermembranen eingeleitet werden. Wenn die Kartusche der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann daher das Einleiten
von Luftblasen effizient durchgeführt werden, so dass die Filtrationsfähigkeit
einer Filtrationsapparatur während
eines langen Zeitraums stabil aufrechterhalten werden kann.