TW201043578A - Filtration membrane, membrane module, and water treatment device - Google Patents
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Description
201043578 六、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於可除去含在自來水等的原水中的雜質之 過濾膜、過濾膜模組以及水處理裝置。 【先前技術】 傳統已知的淨水構造,係將比重不同的活性碳充塡成 0 層狀以形成濾床,再使得原水透過這種濾床,以將含在該 原水中的雜質予以除去(例如:請參考專利文獻1)。 [先行技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本特開昭6〇-〇71〇81號公報 【發明內容】 [發明所欲解決的課題] Q 然而,上述傳統技術的這種單純只是將比重不同的活 性碳堆疊成層狀的構造,因爲雜質種類上的差異,有一些 是不會被活性碳所吸附的雜質,因此會有去除雜質的精度 較低的問題。 本發明之目的係在於提供:可提高去除雜質的精度之 過濾膜、過濾膜模組以及水處理裝置。 [用以解決課題之手段] 本發明的第1態樣的過濾膜,係以具備:具有用來過 201043578 濾原水之複數細孔的膜本體、附著 面之用以除去原水中的雜質之粒子 根據前述第1態樣,藉由使用 膜本體、預先附著堆疊在前述膜本 水中的雜質的粒子層之過濾膜,不 雜質,膜本體亦可用以過濾雜質, 精度。 又,前述粒子層亦可具備:堆 的第1粒子層、以及堆疊在前述第 粒子層。 根據前述的構成方式,粒子層 的表面之第1粒子層以及堆疊在該 2粒子層,因此可因應除去對象的 的粒子層,而可製作成能夠除去含 種類的雜質之多功能膜。 又,也可以是:前述第1粒 的,前述第2粒子層係由離子交換 根據前述的構成方式,因爲第 構成的,並且第2粒子層係由離子 以可確實地除去原水中所含的重金 本發明的第2態樣之過瀘膜模 有吸入口與吐出口之容器;以及呈 器的內部之過濾膜,該過濾膜係包 的複數細孔之膜本體、以及附著堆 堆疊在前述膜本體的表 層爲主。 具備:設有複數細孔的 體的表面之用以除去原 僅可利用粒子層來吸附 因此可提高除去雜質的 疊在前述膜本體的表面 1粒子層的表面之第2 係具備:堆疊在膜本體 第1粒子層的表面之第 雜質的種類來採用不同 在原水中的各式各樣的 子層係由碳粒子來構成 樹脂來構成的。 1粒子層係由碳粒子所 交換樹脂所構成的,所 屬離子。 組的要旨,係具備:具 一體地被收納在前述容 含:具有用來過濾原水 疊在前述膜本體的表面 -6- 201043578 之用來除去原水中的雜質之粒子層。 根據前述第2態樣’係可製得具 濾膜模組。又’藉由模組化’可容易 更換。 本發明的第3態樣之水處理裝置 膜模組,該過濾膜模組係具備:具有 器;以及呈一體地被收納在前述容器 0 過濾膜係包含:具有用來過濾原水的 以及附著堆疊在前述膜本體的表面之 質之粒子層;將原水導入到前述過濾 化過的淨水。 根據前述第3態樣,係可製得使 果的過濾膜模組之水處理裝置。 又,前述水處理裝置亦可進一步 原水從前述過濾膜模組的上游側導水 〇 第1水路;連接在目u述第1水路之可 述過濾膜模組的下游側導水至前述延 路;以及設在前述第1水路與前述第 將原水導水至前述第1水路與第2水 水路切換部。 根據前述的構成方式,係可很容 膜模組進行逆洗淨的水處理裝置。又 組進行逆洗淨,可將附著了雜質的過 可謀求延長過濾膜模組的使用壽命。 有上述作用效果的過 執行過濾膜的檢查和 的要旨係具備一過爐 吸入口與吐出口之容 的'內部之過濾膜,該 複數細孔之膜本體、 用來除去原水中的雜 膜模組而可獲得經淨 用了具有上述作用效 具備有:將所導入的 至前述過濾膜模組之 將所導入的原水從前 !濾膜模組之第2水 2水路的分岐點,可 路的其中任何一方之 易製得能夠對於過濾 ,藉由對於過濾膜模 濾膜予以再使用,而 201043578 又’前述水處理裝置亦可在前述過濾 又具備:一粒子回收部,當利用前述水路 水至前述第2水路來對於前述過濾膜模組 用來回收原本附著在前述過濾膜模組的前 子。 根據前述的構成方式,因爲可藉由粒 原本附著在過濾膜模組的過濾膜的粒子, 再利用而可降低操作成本等之與水處理裝 又,前述過濾膜模組亦可包含:可將 通電的電極。 根據前述的構成方式,因爲在過濾膜 粒子層予以通電的電極,特別是在使用了 離子交換樹脂的情況下,能夠彌補該離子 了雜質而流失的電荷,所以可提升雜質的 濾膜模組的性能。 [發明之效果] 根據本發明,係可提供:能夠提升雜 過濾膜、過濾膜模組以及水處理裝置。 【實施方式】 以下將佐以圖面來詳細說明本發明的 以下所述的複數個實施方式中’係包含 件。在以下的說明中,針對於這些同樣的 膜模組的上游側 切換部將原水導 進行逆洗淨時, 述過濾膜上的粒 子回收部來回收 所以可將該粒子 置相關的成本。 前述粒子層予以 模組設置了可將 令粒子層帶電的 交換樹脂因吸附 除去精度以及過 質的除去精度之 實施方式。又, 有同樣的構成元 構成元件都予以 -8 - 201043578 標示共通的元件符號,並且省略其重複的說明。 [第1實施方式] 茲佐以第1圖來說明本實施方式的水處理裝置的槪 結構。 本實施方式的水處理裝置100係具備:原水槽21 原水泵浦22、過濾膜模組20、處理水槽23。原水槽 ¢) 用來暫時的存放由未圖示的導水泵浦所送過來的原水。 水泵浦22係將原水槽21內的原水供給到過濾膜模 2〇。過濾膜模組20係將由原水泵浦22所送過來的原水 以過濾。處理水槽2 3係用來存放被過濾膜模組2 0所過 後的處理水。原水槽2 1、原水泵浦22、過濾膜模組20 處理水槽2 3係利用水路2 5而連接在一起。圖中的V 1 V4係設在各水路2 5中的水閥,連接到未圖示的控制部 水路25係具有:第1水路25a與第2水路25b。第 Ο 水路2 5 a係當利用過濾膜模組2 0來對於原水槽2 1內的 水進行過濾的通常狀態時,可從原水槽2 1經由原水泵 22而從過濾膜模組20的上游側來將水導引至該過濾膜 組20。第2水路25b係連接於第1水路25a,並且可將 水經由原水栗浦22從過濾膜模組20的下游側引導至過 膜模組2 0。 在具有這種結構的本實施方式的水處理裝置10〇中 在通常狀態時係將設在第1水路25a與第2水路25b的 岐點的水閥V 2的第1水路2 5 a側打開,藉由原水泵浦 略 2 1 原 組 加 濾 原 浦 模 原 濾 分 -9 - 22 201043578 的加壓而將原水經由水閥V3導入到過濾膜模組20的吸 入口 12。然後,利用過濾膜模組2 0的過濾膜1 〇來將原 水加以過濾,過濾後的處理水係從過濾膜模組2 0的吐出 口 1 3經由水閥V4被送往處理水槽23。 並且依據預先設定好的週期等,令原水從過濾膜模組 20的下游側進行逆流而對於過濾膜1 0執行洗淨(逆洗 淨)。 在執行過濾膜10的逆洗淨時,係將設在第1水路 25a與第2水路25b的分岐點的水閥V2的第2水路25b 側打開,藉由原水泵浦2 2的加壓而將原水經由水閥V 4 予以導入到過濾膜模組20的吐出口 1 3。然後,過濾膜模 組2 0的過濾膜1 〇被原水洗淨,洗淨後的排水則是從過濾 膜模組20的吸入口 1 2經由水閥V3而排出。 亦即,在本實施方式中,設在第1水路25a與第2水 路25b的分岐點的水閥V2係具有作爲水路切換部的功 能,在接收到來自未圖示的控制部的訊號而執行過濾原水 的通常處理時以及對於過濾膜1 0進行洗淨的逆洗淨時, 就會執行對於第1水路25a與第2水路25b之水路25的 切換動作。 又,在本實施方式中,係在過濾膜模組2 0的上游 側,設置了用以回收堆疊在過濾膜1 0(容後詳細說明)上的 粒子之粒子回收部3 0。因水閥V2的切換而執行過濾膜
I 1 〇的逆洗淨後的排水係被送往粒子回收部3 0。粒子回收 部3 0係可將原本堆疊在過濾膜1 〇的粒子與含在排水中的 -10- 201043578 雜質予以分離之後,將粒子加以回收,再將該回收後的粒 子經由第3水路25c送往水閥VI,可再度堆疊在過濾膜 模組20的過濾膜1 0而加以再度利用。 關於這種利用粒子回收部3 0的粒子回收方法,係可 因應所堆疊的粒子的種類、水質等的不同而可適度地採用 或變更爲例如:利用適合粒子直徑的過濾網來進行分離處 理、利用比重差的分離處理、電氣方式的分離處理、利用 0 電磁鐵方式的回收處理等。又,也可以因應對於過濾膜 10進行逆洗淨的次數、預先設定好的週期等,對於已經 劣化的粒子不予以回收而加以排水流出,重新再堆疊新的 粒子。 如上所述,本實施方式的水處理裝置100因爲是具備 有:可將原水從過濾膜模組20的上游側導水的第1水路 25a、可從過濾膜模組20的下游側導水的第2水路25b、 設在第1水路25a與第2水路25b的分岐點之作爲可將原 〇 水導水至該第1水路25a與第2水路25b的其中任一方的 水路切換部用的水閥 V2,因此可很容易獲得可將過濾膜 模組20予以逆洗淨的結構的水處理裝置1 〇〇。 又,在本實施方式中,係可利用粒子回收部3 0來回 收原本附著在過濾膜模組20的過濾膜1 〇上的粒子,所以 可將該粒子予以再利用而可降低操作成本等之與水處理裝 置1 0 0相關的成本。 本實施方式雖然是製作成使用原水來進行過濾膜10 的逆洗淨的構造,但是亦可製作成使用例如:存放在處理 -11 - 201043578 水槽2 3內的處理水、洗淨用的淨化水來進行逆洗淨的構 造。 其次,佐以第2圖、第3圖(a)〜第3圖(c)來詳細說 明本實施方式的過濾膜模組20。 本實施方式的過濾膜模組20係具備有:用來過濾原 水的過濾膜10、具有吸入口 12以及吐出口〗3之將過濾 膜10收容於內部的圓筒狀的殻體(容器)18。 過濾膜10係具備:設有原水過濾用的複數細孔3之 膜本體。在本實施方式中,作爲這種膜本體係採用纖細的 吸管狀的中空絲膜1,將許多中空絲膜1束在一起並且彎 折成略呈U字狀的狀態下,將其收容在外殼1 8內。從外 殼1 8的吸入口 1 2通過中空絲膜1的細孔3而穿透到膜內 的原水將會通過膜內之後流到集水部1 5,從吐出口 1 3經 由水閥V4送往處理水槽23。原水正在通過中空絲膜1的 時候,含在原水中的雜質就被過濾掉。 此處,在本實施方式中,係在這個中空絲膜1的膜壁 7的外表面(表面)8上,預先附著堆疊了用來除去原水中 的雜質之粒子層6,藉此來構成過濾膜1 0。 具體而言,係如第3圖(a)所示,過濾膜1〇的粒子層 6係具備有:堆疊在中空絲膜1的外表面8上的較之細孔 3更大粒徑的碳粒子所形成的碳粒子層4(第1粒子層)、 以及在該碳粒子層4的表面上,堆疊了具有例如:Na等 的鹼金屬型交換基的陽離子交換樹脂的粒子而形成的離子 交換樹脂層5(第2粒子層)。 -12- 201043578 在本實施方式中,係將被當成膜本體之設有複數細孔 3的中空絲膜1,浸泡在含有較之該細孔3更大粒徑的碳 粒子的溶液中,以將碳粒子堆疊在中空絲膜1上而形成碳 粒子層4,然後再浸泡在混合了較之碳粒子更小粒徑的陽 離子交換樹脂的粒子之溶液內,以將陽離子交換樹脂的粒 子堆疊在碳粒子層4上而形成離子交換樹脂層5。 以這種方式,將碳粒子堆疊在中空絲膜1上,並且在 0 碳粒子層4上也堆疊了陽離子交換樹脂的粒子,以資形成 具有較之中空絲膜1的細孔3更小細孔的過濾膜1 〇。這 個過濾膜1 0的細孔徑係可藉由改變所堆疊的粒子大小' 所堆疊的厚度,而設定成適當的孔徑大小。 使用這種構造的過濾膜1 0來對於原水進行過濾的 話,係如第3圖(b)所示,不僅可將存在於原水中的藻類 或具有集合成膠體的性質和狀態的有機物9予以過濾掉, 也可以將一般的中空絲膜1無法過濾掉的較之中空絲膜1 〇 的細孔3更小的污垢也過濾掉。此外,無法被活性碳所吸 附的鉛之類的可溶解性重金屬離子1 1則是在當原水通過 離子交換樹脂層5的時候,在原水與離子交換樹脂層5之 間進行離子交換,鈉離子被重金屬離子1 1所置換,藉此 可將重金屬離子捕捉起來。亦即,藉由形成離子交換樹脂 層5而能夠將溶解在原水中的重金屬離子11予以除去。 然後,以上述的方式,依據預先設定好的週期,命令 原水從過濾膜模組2 0的下游側往上逆流來進行過濾膜1 〇 的洗淨的話,就如第3圖(c)所示般地,原本堆疊在過濾 -13- 201043578 膜1 〇上的碳粒子以及陽離子交換樹脂的粒子將會從過瀘 膜1 〇剝離,並且原本被過濾膜1 〇所捕捉到的雜質將會從 碳粒子以及陽離子交換樹脂的粒子分離。然後,利用粒子 回收部30(請參考第1圖)將碳粒子以及陽離子交換樹脂的 粒子與排水所含的雜質予以分離,而回收碳粒子以及陽離 子交換樹脂膜的粒子,將該回收後的碳粒子以及陽離子交 換樹脂的粒子送往水閥V 1,可再度堆疊在過濾膜模組2 0 的中空絲膜1上予以再度利用。此時,亦可將陽離子交換 樹脂的粒子浸泡在食鹽水之類的鹽溶液中以進行再生處 理,而可又變成陽離子交換樹脂予以再度利用。 如上所述,在本實施方式中,係藉由使用過濾膜10 來構成過濾膜模組20,該過濾膜1 0係具備:設有用來過 濾原水的複數細孔3的中空絲膜(膜本體)1、以及預先附 著堆疊在中空絲膜1的外表面8之用以除去原水中的雜質 之粒子層6。因此,不僅可利用堆疊在中空絲膜1上之粒 子層6來吸附原水中的雜質,而且利用中空絲膜1也可以 將雜質予以過濾掉,因此可提升除去雜質的精度。 又,因爲只是將粒子層6堆疊在中空絲膜1的外表面 8而已,所以可很容易就獲得能夠提升除去雜質的精度之 過濾膜10。 又,過濾膜1 〇的粒子層6係具備:堆疊在中空絲膜 1的外表面8的第1粒子層4與堆疊在該第1粒子層4的 表面的第2粒子層5,因此可配合欲除去的雜質的種類來 選用不同的粒子層,而可製作成能夠除去原水中所含的各 -14- 201043578 種雜質之多功能膜。在本實施方式中’第1粒子層4係由 碳粒子所構成的,並且第2粒子層5係由離子交換樹脂所 構成的,因此能夠確實地將原水中所含的重金屬離子11 予以除去。 又,在本實施方式中’係藉由將這種過濾膜1〇收納 在外殻(容器)1 8的內部予以一體化而構成過濾膜模組 2 0,因此可很容易執行過濾膜1 〇的檢查、更換的作業, Ο 並且亦可很容易將粒子層6堆疊在過濾膜10上。 在本實施方式中,雖然是採用細吸管狀的中空絲膜1 來當作過濾膜1 0的膜本體,但是並不限定於此,亦可採 用例如:螺旋狀膜或管狀膜、平膜等。而這些膜的種類, 亦可使用MF膜(精密過濾膜)、UF膜(限外過濾膜)、NF 膜。 [第2實施方式] Q 其次,佐以圖面來說明本發明的第2實施方式。第4 圖係顯示本實施方式的水處理裝置的圖。 本實施方式的水處理裝置10 0A相對於上述第1實施 方式的水處理裝置1 00,其過濾膜模組40係不相同。 具體而言’在本實施方式中’用來取代構成過濾膜 10的離子交換樹脂層的做法是:令離子交換樹脂帶負電 而形成的離子性樹脂堆疊在碳粒子層4的表面,來當作離 子性樹脂層,並且在過濾膜1 〇的上游側與下游側設置了 電極1 7、1 9 ’利用電源裝置5 0讓離子性樹脂層被連續的 -15- 201043578 或間歇性的通電。 水中的污垢或溶解於水中的重金屬離子π,基本上 係帶正電,因此在使用這種過濾膜ίο的情況下’這些污 垢或重金屬離子1 1將會被帶負電的離子性樹脂所吸引, 而被吸附在這種離子性樹脂上而被除去。只是隨著污垢或 重金屬離子U的吸附之不斷地增加’在重金屬離子1 1與 離子性樹脂之間,將會有電荷的移動而導致離子性樹脂層 的總電荷量不斷減少,然後將會呈飽和狀態而變成不帶電 荷的狀態。是以,離子性樹脂之除去重金屬離子11的能 力將會隨著過濾原水的次數而逐漸地降低,因此在本實施 方式中,係利用電源裝置5 0來將離子性樹脂層通電,而 可將電荷供給到該離子性樹脂層,可令離子性樹脂層再度 恢復成帶負電而可再度利用。 因此,在本實施方式中,水中的重金屬離子11係一 直都可以被除去,直到過濾膜1 0呈現物理性的堵塞爲 止。 又,製作成可在電極17、19之正電與負電反轉的狀 態下’對於離子性樹脂層進行通電,例如:當過濾膜10 呈現物理性堵塞的情況下,只要令離子性樹脂層帶正電的 話’可利用帶正電的離子與粒子彼此之間的同性相斥的反 彈力量’而能夠令重金屬離子11與離子性樹脂互相剝 離。 此外’在本實施方式中也是與上述第1實施方式同樣 地設置了水路切換部(水閥V 2 ),因此在進行過濾膜1 0的 -16 - 201043578 逆洗淨的時候,只要在令電極17、19之正電與負電反轉 的狀態下,對於離子性樹脂層進行通電的話,則不僅可獲 得由於逆洗淨所獲得的物理性的洗淨效果,而且又可獲得 利用電性的反彈力量所致的洗淨效果,因此可更有效果地 進行過濾膜10的洗淨。 此外,也設置了用來回收原本堆疊在過濾膜10上的 粒子之粒子回收部3 0,將逆洗淨後的排水送往粒子回收 0 部30來將原本堆疊在過濾膜10的粒子與排水中所含的雜 質予以分離之後,將粒子予以回收,而能夠將該回收的粒 子再度堆疊在過濾膜1 0予以再度利用。 因此,根據本實施方式的過濾膜10亦可達成與上述 第1實施方式同樣的作用效果。 以上雖然是說明了本發明的實施方式,但是本發明並 不侷限在上述的實施方式,亦可作各種的改變。例如:在 上述實施方式中,做爲粒子層係舉出可除去重金屬離子的 〇 陽離子交換樹脂,但是這種粒子層係可配合所欲除去的物 質來做適當的變更。例如:藉由堆疊陰離子交換樹脂的做 法,來除去銨離子之類的陰離子性的物質,亦可藉由堆疊 氧化矽粒子的作法來除去氧化矽膠質。又,在上述實施方 式中,係藉由將中空絲膜(膜本體)浸泡在混合了粒子的溶 液之中的作法,而將該粒子堆疊在中空絲膜(膜本體)上, 但是亦可利用重力、壓力來使粒子堆疊,或者亦可利用電 化學的方法來粒子堆疊。 -17- 201043578 [產業上的利用性] 本發明係可提供:提昇了雜質的除去精度之過濾膜、 過瀘膜模組以及水處理裝置。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示出本發明的第1實施方式的水處理裝置 之圖。 第2圖係顯示出本發明的第1實施方式的過濾膜模組 之圖。 第3圖(a)〜(C)係本發明的第1實施方式的過濾膜之 示意圖。第3圖(a)係表示在膜本體的表面堆疊了粒子層 的狀態。第3圖(b)係表示利用過濾膜來進行過濾原水之 通常狀態時。第3圖(c)係表示從過濾膜模組的下游側將 水逆流以執行過濾膜的逆洗淨時的狀態。 第4圖係顯示出本發明的第2實施方式的水處理裝置 之圖。 【主要元件符號說明】 1 :中空絲膜 3 :細孔 4 :碳粒子層 5 :離子交換樹脂層 6 :粒子層 7 :膜壁 -18- 201043578 8 :外表面 9 :有機物 I 〇 :過濾膜 II :重金屬離子 1 2 :吸入口 1 3 :吐出口 1 5 :集水部
1 7、1 9 :電極 18 :外殻(容器) 20,40 :過濾膜模組 21 ’·原水槽 2 2 :原水泵浦 2 3 :處理水槽 25 :水路 2 5 a :第1水路 2 5 b :第2水路 2 5 c :第3水路 3 0 :粒子回收部 50 :電源裝置 V 1〜V 4 :水閥 100、100A:水處理裝置 -19-
Claims (1)
- 201043578 七、申請專利範圍 1 · 一種過濾膜,係具備有: 具有過濾原水用的複數細孔的膜本體、以及 附著堆疊在前述膜本體的表面之用以除去原水 質的粒子層。 2.如申請專利範圍第1項所述的過濾膜,其 述粒子層係具備: 堆疊在前述膜本體的表面的第1粒子層、以及 堆疊在前述第1粒子層的表面的第2粒子層。 3 .如申請專利範圍第2項所述的過濾膜,其 述第1粒子層係由碳粒子所構成的,前述第2粒子 離子交換樹脂所構成的。 4· 一種過濾膜模組,係具備有: 具有吸入口及吐出口的容器;以及 呈一體地被收納在前述容器的內部之過濾膜, 膜係包含:具有過濾原水用的複數細孔的膜本體、 堆疊在前述膜本體的表面之用以除去原水中的雜質 層。 5 · —種水處理裝置,係具備有:過濾膜模組 水導入到前述過濾膜模組之後即可獲得淨化過的淨 前述過濾膜模組係具備:具有吸入口及吐出口的容 及呈一體地被收納在前述容器的內部之包含了:具 原水用的複數細孔的膜本體、及附著堆疊在前述膜 表面之用以除去原水中的雜質的粒子層之過濾膜。 中的雜 中,前 中,前 層係由 該過濾 及附著 的粒子 ,將原 水,而 器;以 有過爐 本體的 -20- 201043578 6.如申請專利範圍第5項所述的水處理裝置,其 中,又具備有: 用來將所導入的原水由前述過濾膜模組的上游側導水 至前述過濾膜模組的第1水路; 連接在前述第1水路之用來將所導入的原水由前述過 濾膜模組的下游側導水至前述過濾膜模組的第2水路; 設在前述第1水路與前述第2水路的分岐點之水路切 0 換部’係用來將原水導水至前述第1水路以及第2水路的 其中任何一方。 7·如申請專利範圍第6項所述的水處理裝置,其 中,係在前述過濾膜模組的上游側又具備有粒子回收部, 該粒子回收部係當利用前述水路切換部將原水導水至 前述第2水路來對於前述過濾膜模組進行逆洗淨時,用以 回收原本附著在前述過濾膜模組的前述過濾膜上的粒子。 8 ·如申請專利範圍第5項所述的水處理裝置,其 〇 中,前述過濾膜模組係包含有:可對前述粒子層通電的電 極。
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2009
- 2009-03-13 JP JP2009060999A patent/JP2010214235A/ja not_active Withdrawn
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2010
- 2010-03-10 WO PCT/JP2010/053948 patent/WO2010104097A1/ja active Application Filing
- 2010-03-12 TW TW099107275A patent/TW201043578A/zh unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104923084A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-09-23 | 上海鑫霖环境科技有限公司 | 内外压预涂式动态膜支撑体及动态膜系统 |
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Publication number | Publication date |
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JP2010214235A (ja) | 2010-09-30 |
WO2010104097A1 (ja) | 2010-09-16 |
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