TWI399237B - 中空絲膜模組 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種中空絲膜模組。更詳言之，係有關於一種中空絲膜模組，在過濾水的生成時或中空絲膜的洗淨時能夠防止在水出口的壓力上升、能夠長期間安定地繼續過濾運轉。
在筒狀體內收存有由大約數百根~數萬根中空絲膜捆成的中空絲膜束、且使用樹脂黏著固定該中空絲膜束的兩端部之外壓式中空絲膜模組，多半在筒狀體的兩端部附近且在該筒狀體的軸方向之比上述黏著固定部內側的體側面設置有用以供給原水之水供給口及用以排出之排水口。如此地在體側面設置有水供給口及排水口時，係在設置有該水供給口或排水口之位置的筒狀體內側設置有整流筒(設置有多數孔而成的筒狀體)，並以包圍該整流筒外周的方式而成為形成有環狀流路之裝置結構，來設法消除水流的死水區域(dead space)(參照專利文獻1、2)。
對該中空絲膜模組供給來自水供給口時，原水係從該水供給口附近的環狀流路經由整流筒的孔而流入中空絲膜束的外側區域，在此，滲透中空絲膜面而浸入其內部，該過濾水係通過中空絲膜的內部而從開口端部取出。在此，藉由交叉式進行原水處理時，未滲透中空絲膜面之殘餘的原水係通過排水口附近之整流筒的孔，並經由環狀流路而從排水口排出。
在如此的中空絲膜模組，在開始過濾運轉之前係從水供給口供給原水，與交叉式原水處理時同樣地，係使原水從排水口流出。如此，藉由供給原水並排出，最初進入模組內的氣體等係從排水口流出，並能夠使原水充滿模組內的過濾區域內。
但是，雖然說因為在中空絲膜模組內已充滿原水而開始過濾，但是立刻開始運轉時，在原水供給管線途中的配管內等所殘留的空氣，經一段時間會隨著原水一同浸入中空絲膜模組內，且該空氣阻塞中空絲膜面的孔而造成有效過濾面積減少。因此，在原水充滿過濾區域後，亦不立刻開始過濾運轉而暫時繼續供給原水並使其從排水口流出，來排出侵入模組內的空氣，隨後才開始過濾運轉。
而且，在一定時間的過濾步驟結束後，從過濾水出口側供給過濾水或高壓空氣使其往原水側流動來進行逆流洗淨，或是從水供給口側供給混入有高壓空氣之原水或只有供給高壓空氣，來進行空氣洗滌用以將積蓄在模組內的懸浮物質排出。進行此等洗淨時亦是從使洗淨廢水或廢氣從排水口流出。
於上述情況，在流入過濾區域內的水或空氣排出模組外時，係經過設置在整流筒的孔(稱為整流孔)而使其從整流筒周圍的環狀流路流出，最後從設置在側面的排水口流出模組外。因為通過整流筒的孔而流出的水或空氣係全部集中於排水口附近，所以在排水口附近之壓力損失增大。結果，必須使過濾運轉時所必要的驅動力或洗淨時的供給壓力上升，除了造成至開始過濾時之時間損失或運轉能量的損失以外，亦造成原水的損失。
又，此等問題不只是將水供給口設置在筒狀體的端部附近且在該筒狀體的軸方向之比上述黏著固定部內側的體側面設置時會產生，即便將水供給口設置在筒狀體的端部，並在黏著固定部設置原水通過的貫穿孔時、或是將排水口設置在筒狀體的端部附近且在該筒狀體的軸方向之比黏著固定部內側的體側面設置時，亦同樣地會產生。
解決此等問題之手段，例如專利文獻1提案揭示使設置在整流筒之整流孔的開孔面積，以離排出口越遠時開孔面積越大的方式變化其圓周，或如專利文獻2提案揭示使在排水口附近之整流筒外側的環狀流路的寬度為最大的方式來配置整流筒。
藉由上述之改良手段，能夠相當地減輕因排水口附近的流量增加所造成的壓力損失增大之問題。
但是，在整流筒內，會產生因欲排出的水或空氣的流動而將中空絲膜推壓，造成在整流筒內壁的整流孔附近之中空絲膜被推壓之現象，被推壓的中空絲膜會產生容易堵塞整流孔之問題。該中空絲膜所產生的中空絲膜堵塞問題，特別在整流孔的孔徑較小時、或是在模組內填充有多數的中空絲膜之高填充率時容易產生。因此，為了充分地減少在過濾運轉時之運轉驅動力、或洗淨時之供給壓力，要求減少因整流孔堵塞造成的壓力損失。
以上係說明外壓式中空絲膜模組時之情況，但是在筒狀體的下端部或上端部設置原水供給口，將原水導入中空絲膜的內側而使過濾從中空絲膜的內側往外側進行，並使過濾水從設置在該筒狀體的軸方向之比上述黏著固定部內側的體側面之過濾水排出口排出之內壓式中空絲膜時，亦同樣地會產生因欲排出的水或空氣的流動而將中空絲膜推壓，造成在整流筒內壁的整流孔附近被推壓而堵塞整流孔並產生壓力損失之問題。
此種排出時之整流孔的堵塞問題，藉由前述之先前技術係難以解決的。
[專利文獻1]實開昭62－190605號公報(申請專利範圍)[專利文獻2]特開2004－50023號公報([0016]~[0017]段落)
本發明之目的係提供一種中空絲膜模組，能夠解決上述先前技術的問題、能夠充分地減少壓力損失及過濾運轉驅動力。
為了達成上述目的，本發明的中空絲膜模組具有以下特徵。
(1)一種中空絲膜模組，係在側面配置有水出入用開口部之筒狀體內配置有由多數根中空絲膜所構成的中空絲膜束、且該中空絲膜束的端部在比筒狀體側面的水出入用開口部位置往筒狀體軸方向更外側被黏著固定之中空絲膜模組，其中設置有整流孔之整流筒係以在筒狀體側面的水出入用開口部內側包圍中空絲膜模束的外周之方式配設，且在整流筒的內側面設置有槽用以連通整流孔間。
(2)一種中空絲膜模組，係在側面配置有水出入用開口部之筒狀體內配置有由多數根中空絲膜所構成的中空絲膜束、且該中空絲膜束的端部在比筒狀體側面的水出入用開口部位置往筒狀體軸方向更外側被黏著固定之中空絲膜模組，其中設置有整流孔之整流筒係以在筒狀體側面的水出入用開口部內側包圍中空絲膜模束的外周之方式配設，且在整流筒的內側面設置有壟狀突起。
(3)如(1)或(2)之中空絲膜模組，其中設置在整流筒的內側面之槽的長度方向或壟狀突起的長度方向，相對於中空絲膜的長度方向係在交叉方向。
依照本發明，在排出模組內的水或空氣時，能夠緩和排出水、空氣集中在排出口之側面開口部附近，同時能夠防止設置在整流筒之整流孔被中空絲膜堵塞。結果能夠減少排出時的壓力損失，且能夠充分地減少在過濾運轉時之運轉驅動力、或洗淨時之供給壓力。
以下，採用應用本發明的一個實施形態作為清潔水的過濾裝置之中空絲膜模組為例子，邊參照圖示、邊進行說明。第1圖係本發明能夠應用之中空絲膜模組的一個實施形態之概略剖面圖。
筒狀體1係在筒狀的體本體3的兩端部各自安裝套筒4a、4b而構成。另一方面，在套筒4a的側面設置有原水排出用的排水口9，又，在另一方向之套筒4b側面設置有原水供給用之水供給口10。在該筒狀體1內係插入有切斷兩端且以一定長度的方式對齊而成的中空絲膜束2，在其兩端部係形成有藉由樹脂黏著固定13a、13b。在第1圖，構成中空絲膜束2之中空絲膜係以單純的1根線來圖示，但是實際上中空絲膜束2係由遠多於在此所圖示之線的數目之多數根中空絲膜捆紥而構成。
構成中空絲膜束2之中空絲膜的樹脂原料沒有特別限定，可例示的有聚碸、聚醚碸、聚丙烯腈、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚醯胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、乙烯－乙烯醇共聚物、纖維素、乙酸纖維素、聚偏二氟乙烯、乙烯－四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯等、或其等的複合樹脂原料。其中，因為耐藥品性優良，能夠藉由定期性藥品洗淨中空絲膜來使中空絲膜的過濾功能恢復，能夠使中空絲膜模組長使用期限化，以聚偏二氟乙烯作為中空絲膜的原料為佳。
又，中空絲膜的外徑以在0.3~3毫米的範圍為佳。中空絲膜的外徑太小時，在製造中空絲膜模組時在處理中空絲膜時、或使用中空絲膜模組進行過濾時，或是在洗淨中空絲膜模組時等，容易因中空絲膜折彎而損傷，致使過濾性能變差的問題。相反地，中空絲膜的外徑太大時，因為能夠插入相同尺寸的筒狀體內之中空絲膜的根數減少，而有過濾面積減少的問題。而且，中空絲膜的膜厚度以在0.1~1毫米的範圍為佳。因為膜厚度太小時，在模組內，中空絲膜因承受壓力會有膜折彎的問題，相反地，若膜厚度太大時會壓力損失增加且膜製造原料增多的問題。
接著，第2圖係在第1圖之Y－Y箭視剖面圖。第2圖係表示面對套筒4a及中空絲膜束2的黏著固定部13a之過濾水出口11的端面之剖面圖。
中空絲膜束2之兩端部的黏著固定之中，面對過濾水出口11之套筒4a側之黏著固定部13a係如第2圖所示，各自的中空絲膜15之間係被樹脂13’密封，但是在中空絲膜15的端部係以膜內部未被密封樹脂13浸入的方式呈開口狀態。另一方面，在具有原水供給口之套筒4b的中空絲膜束2的端部(黏著固定部13b)，係使密封樹脂浸入中空絲膜之端部的膜內部而密封。在該黏著固定部13b亦使樹脂浸入各自中空絲膜之間而加以黏著固定，但是，在使樹脂浸入該膜之間的部分時，使分散銷(無圖示)介於其間，並在樹脂固化後將分散銷取出，來形成貫穿孔14。
在各自設置在筒狀體1的兩端部之套筒4a、4b的外端部側，係各自安裝有蓋5a、5b。在套筒4a的蓋5a係設置有過濾水出口11。在套筒4b側的蓋5b係設置有底部通水口12。
而且，在相當於筒狀體1的兩端部之套筒4a、4b的內部係比筒狀體1的軸方向之黏著固定部13a、13b更內側，在設置於側面之水出入用開口部(排水口9、水供給口10)的位置，各自設置有整流筒6a、6b，且以包圍其外周的方式形成有環狀流路7a、7b。該環狀流路7a、7b係各自形成於套筒4a、4b的內側，並連通排水口9、水供給口10。又，為了使原水的流動分散而將其排出，在整流筒6a、6b設置有多數個整流孔8a、8b。該等整流孔8a、8b，雖然亦能夠以規定間隔均勻地配置在整流筒的大致全面範圍，但是如第3圖、第4圖、第12圖、第21圖所示，以在側面之水出入用開口部(排水口9、水供給口10)的附近部分未設置整流孔，而在其他的部分以規定間隔均勻地配置整流孔為佳。
接著，第3圖係在第1圖的X－X箭視剖面圖。模式性描繪整流筒6a而成之斜視圖係如第4圖、第12圖、第21圖所示。在該整流筒6a，因為在排水口9的對面部分未設置有整流孔8a，所以該部分係呈被堵塞狀態而無法通過水。
在此，體本體3、套筒4a、4b、蓋5a、5b及整流筒6a、6b的材質例如能夠使用聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等聚烯烴樹脂、或聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯－全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)、四氟乙烯－六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯、四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、乙烯－三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏二氟化乙烯(PVDF)等氟系樹脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等氯系樹脂、而且有聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚烯丙基碸樹脂、聚苯基醚樹脂、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物樹脂(ABS)、丙烯腈－苯乙烯共聚物樹脂(AS)、聚苯硫樹脂、聚醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚醚酮樹脂、聚醚醚酮樹脂等樹脂，可單獨或混合使用。亦可使用樹脂以外之鋁、不鏽鋼等金屬。而且，亦可使用樹脂與金屬的複合體、或玻璃纖維強化樹脂、碳纖強化樹脂等的複合材料。又，體本體3、套筒4a、4b、蓋5a、5b及整流筒6a、6b可以是同一材質，又，亦可以是各自不同的材質。
接著，以下說明在由上述裝置構成所構成的中空絲膜模組，藉由外壓式來進行原水的過濾處理之情況。
原水係從位於模組的下部之水供給口10或底部通水口12供給。從下部側面的水供給口10供給原水時，原水係從環狀流路7b通過整流筒6b的整流孔8b而進入中空絲膜2的外側區域，接著，滲透中空絲膜的膜壁而浸入膜內部。浸入膜內部之過濾水，係從中空絲膜上端的開口端面而被收集在蓋5a內，並從過濾水出口11取出。又，從模組底部的底部通水口12供給原水時，係通過設置在黏著固定部13b之貫穿孔14進入中空絲膜束2的外側區域，與前述同樣地，在中空絲膜的膜壁被過濾，並通過中空絲膜內部、蓋5a內部，而並從過濾水出口11取出。
而且，藉由全量過濾式過濾處理原水時，因為排水口9係封閉，所以原水無法從排水口9排出，藉由交叉流式(cross flow)過濾處理原水時，未滲透中空絲膜之剩餘的原水係通過下游側的整流筒6a，並經由環狀流路7a而從排水口9排出。又，此種中空絲膜模組在過濾運轉開始之前，係從水供給口10或底部通水口12進行供給原水，與在交叉流式過濾處理原水時同樣地使原水從排水口9流出，而使模組內的過濾區域內充滿原水。
在此，使用在整流筒的內面未設置有槽亦未設置有壟狀突起之先前的中空絲膜模組裝置時，中空絲膜束2之外側區域的原水從整流筒6a的內側通過整流孔8a，並經由環狀流路7a而從排水口9排出時，若每單位時間之排水量太多時，因為位於整流筒6a附近內側之中空絲膜被排水的流動推動，在整流孔8a的附近被推壓而容易產生整流孔8a堵塞。
又，在一定時間的過濾處理結束後，在洗淨中空絲膜時，係將過濾水或高壓空氣從過濾水出口11供給至模組內並從中空絲膜的內側往外側流動來膜面洗淨、或是從水供給口12側供給混入有高壓空氣之原水或只有供給高壓空氣，來進行空氣洗滌用以將積蓄在模組內的懸浮物質排出，該逆流洗淨與空氣洗滌亦可以同時進行。此等洗淨時，因為洗淨廢水或廢氣係從排水口9流出，所以與上述情況同樣地，中空絲膜在整流孔8a附近被推壓而容易產生整流孔8a堵塞。
但是，本發明的中空絲膜模組係在整流筒6a的內壁設置有槽16用以連通整流孔8a之間。及/或在整流孔8a之間設置有壟狀突起17。而且，藉由該連通槽16或壟狀突起17，能夠消除整流孔的堵塞問題。以下詳述該連通槽16的形狀或壟狀突起17的形狀。
在本發明的中空絲膜模組所使用整流筒6a的一個實施形態，係如第4圖(斜視圖)、第12圖(斜視圖)、第21圖(斜視圖)所例示。第4圖係在內側的面(內壁面61)設置有槽16用以連通整流孔8a之間。在第12圖、第21圖，係在內側面(內壁面61)設置有壟狀突起17。
從內側觀察第4圖之整流筒內側的面之一部分(符號V的部分)的部分放大圖係如第5圖所示。如第5圖所示，在整流筒6a的內側面設置有連通整流孔8a之間而延伸的槽16。如此，在整流孔8a之間藉由槽連通，即便中空絲膜被排出的水或空氣的流動推壓且在整流孔8a的附近被推壓，因為所排出的水或空氣會通過連通槽16而往其他的整流孔8a流去而被集中排出，所以能夠抑制壓力損失、能夠抑制運轉動力的增大。
第5圖時，多數個整流孔8a係交錯狀地配置，但是整流孔的配置沒有特別限定，亦可以如第6圖所示，格子狀地配置多數個整流孔8a。又，雖然不必全部的整流孔8a都與連通槽16連通，但是連通槽16必須連通至整流孔8a。通常連通槽16與整流孔8a的連通係如第4圖至第8圖所示，連通槽16係以藉由橫過整流孔8a而往長度方向延伸的方式來連通為佳，若是連通槽16係與整流孔之孔周的任何位置連通時，圖示以外之連通亦可。例如，可舉出整流孔8a的配列方向的孔中心線與連通槽的槽寬度中心線上下偏移，只有在整流孔的上部係與槽連通時(無圖示)、或只有整流孔的下部係與槽連通之情況(無圖示)。
相對於中空絲膜的長度方向，設置在整流筒之內側的面之連通槽16係以其長度方向為交叉方向的方式設置。在本發明，中空絲膜的長度方向係意指在筒狀體內設置有插入中空絲膜束之規定位置時之中空絲膜束的長度方向。
相對於中空絲膜的長度方向，連通槽16之長度方向的交叉角度α，如第5圖或第6圖時係成為大略直角(大略90度)，因為能夠縮短到達鄰接整流孔8a的距離，乃是較佳，但是亦可如第7圖或第8圖時之連通槽16，在以30度以上小於90度與中空絲膜的長度方向交叉的斜向方向延伸。
該連通槽16除了如圖示之連續地延伸之槽以外，若能夠發揮本發明之需要效果時，亦可以是斷續地延伸之槽。又，槽可以是如圖示之直線狀延伸，亦可以是曲線狀或折彎線狀延伸。曲線狀或折彎線狀地延伸時，相對於中空絲膜的長度方向若幾乎全部的部分係以30度以上交叉即可。
又，如第5圖至第7圖時，在整流筒內側的面設置有複數根的連通槽16，該複數根連通槽的長度方向係互相大略平行，因為槽的根數可以較少，乃是較佳。如第8圖時，複數根連通槽16的長度方向以互相交叉的方式配置亦可。連通槽的長度方向互相交叉時，相對於中空絲膜的長度方向，其等槽的長度方向可以是線對稱(第8圖)，亦可以是非線對稱。但是，相對於中空絲膜的長度方向，連通槽16之長度方向的交叉角度α若太小時，因為兩方向接近平行，中空絲膜容易落入連通槽內，所以相對於中空絲膜的長度方向之交叉角度α以30度以上為佳。又，以直角交叉時其上限值為90度。
連通槽16的寬度係如第5圖至第8圖所示，大略與整流孔8a的孔直徑相等，因為能夠降低在槽內之流動抵抗，乃是特佳，槽寬度若係整流孔的孔直徑的50~125%左右即可。
為了例示連通槽16的剖面形狀，在第5圖之Z－Z箭視剖面圖係如第9圖至第11圖所示。在第9圖至第11圖，整流孔8a係連通整流筒的內壁面61至外壁面62之柱狀的孔，連通該等整流孔8a而設置有槽16。連通槽16的剖面形狀可例示如第9圖之矩形、如第10圖之V字形、如第11圖之由複數個V字形連接而成的槽形狀。此外，半圓狀、梯形狀等槽形狀亦沒有問題。又，槽剖面形狀的角部分亦可加工成不陡峭。又，如第11圖所示，在1根槽16中形成有複數槽形狀時，在槽形狀與槽形狀之間不是銳利的形狀，而是如第11圖所示，將前端切削成梯形、或是切削成其他的圓形，因為能夠防止中空絲膜的受傷，乃是較佳。
連通槽16的深度較深時，因為能夠降低在槽內之水流動抵抗，乃是較佳，但是太深時，因為整流筒6a本身的強度變弱，深度以整流筒6a的厚度之1/2以下為佳。又，為了確保在槽內之水的流動，槽的深度以整流筒6a之厚度的10%以上為佳。
而且，代替前述連通槽16，或是除了連通槽16以外，在本發明的中空絲膜模組所使用的整流筒6a，亦可在整流筒6a之內側的面(內壁面61)設置壟狀突起17。以下按照第12圖至第21圖，詳述設置有該壟狀突起時之情況。又，代替連通槽16，第12圖係(整流筒的斜視圖)除了在整流孔與整流孔之間設置有在橫向延伸的壟狀突起17以外，與第4圖所示之整流筒基本上係相同。又，第21圖(整流筒的斜視圖)係除了壟狀突起的位置或長度不同以外，與第12圖所示之整流筒基本上係相同。該壟狀突起17之突起部係如壟狀地連續延伸之物，但是若能夠發揮本發明之需要的效果時，如第21圖所示斷續地延伸之壟狀亦可。又，壟可以是如圖示之直線狀地延伸，亦可以是曲線狀或折彎線狀地延伸。又，曲線狀或折彎線狀地延伸時，相對於中空絲膜的長度方向，若在幾乎全部的部分係以30度以上交叉即可。
第13圖係從內側觀察設置有壟狀突起17之整流筒6a內側面的一部分(第12圖之符號VI的部分)之部分放大圖。第13圖時，在橫向連接整流筒6a內側面的整流孔8a位置之線與線之間的位置，設置有橫向連續地延伸之壟狀突起17。藉由設置如此的壟狀突起17，即便中空絲膜被排出的水或空氣的流動推壓，在整流孔8a附近被推壓，因為被壟狀突起17支撐而能夠防止落入或黏附於整流孔8a內。結果能夠確保水往整流孔8a的流路，能夠抑制運轉動力的增大。
又，如第14圖所示，壟狀突起17亦可設置在橫向連接整流孔8a位置之線上之整流孔8a以外的部分。此時，壟狀突起17在被整流孔8a分割的同時，在橫向延伸，且係以壟狀突起17未將整流孔8a的孔全周包圍的方式來設定其寬度。
多數個整流孔8a係配置成交錯狀或格子狀時，如第13圖或第15圖所示，以在橫向連接整流孔8a位置之線與線的位置、且在橫向連續延伸之線上，設置壟狀突起17為佳。此時，如第13圖或第15圖的情況所示，整流孔8a的上端、下端可以各自與壟狀突起17的下端、上端接觸的方式來設定壟狀突起的寬度，又，亦可以如第16圖所示，以未接觸的方式來設定壟狀突起的寬度。又，壟狀突起17亦可以是在整流筒6a的周方向(橫向)被複數分割而斷續地延伸之線狀。
相對於中空絲膜的長度方向，設置在整流筒內側面之壟狀突起17係以其長度方向係在交叉方向的方式設置。相對於中空絲膜的長度方向，壟狀突起17的交叉角度α係如第13圖至第15圖的情況所示，以設定為大略直角(大略90度)為佳，但如第16圖或第17圖的情況所示，以30度以上小於90度且與中空絲膜的長度方向交叉的方式在斜向延伸亦佳。
又，如第13圖至第16圖的情況，在整流筒的內側面設置有複數根的壟狀突起，且其複數根壟狀突起的長度方向係互相大略平行，因為壟狀突起的根數能夠較少，乃是較佳，如第17圖的情況，亦可以複數根壟狀突起的長度方向係互相交叉的方式配置。該壟狀突起的長度方向係互相交叉時，相對於中空絲膜的長度方向，其等壟狀突起的長度方向可以是線對稱(第17圖)，未線對稱亦可。但是，相對於中空絲膜的長度方向，壟狀突起之長度方向的交叉角度α太小時，因為兩方向接近平行，中空絲膜容易落入壟狀突起17之間的凹下部分，所以，相對於中空絲膜的長度方向，交叉角度α以30度以上為佳。又，以直角交叉時其上限值為90度。
如第18圖或第19圖的情況，在壟狀突起17之突起剖面形狀係梯形或矩形的情況，其突起上面的寬度越細時，能夠確保往整流孔8a之流路，能夠抑制壓力損失或運轉動力，乃是較佳，太細時，因為中空絲膜容易受傷，以寬度1毫米以上為佳。
為了例示壟狀突起17的突起剖面形狀，第18圖至第20圖係在第15圖之A－A箭視剖面圖。在第18圖至第20圖，整流孔8a係連通整流筒的內壁面61至外壁面62之柱狀的孔，在該等整流孔8a之間設置有壟狀突起17。壟狀突起17的剖面形狀可例示如第18圖之梯形、如第19圖之矩形、如第20圖之半圓形，任何形狀都可以。又，為了防止傷害中空絲膜，突起的外形以加工成沒有角、或是角部分未陡峭為佳。此外，亦可在整流孔8a之間設置有複數根的突起17。
壟狀突起17的高度越高時，因為容易確保至整流孔8a的水流路，能夠抑制壓力損失或運轉動力的增大，乃是較佳，但是太高時，因為中空絲膜彎曲變大而容易受傷，又，突起17的強度容易變弱，乃是不佳。通常，突起的高度以在1~10毫米的範圍為佳。
複數根壟狀突起係大略平行地配置時，壟狀突起之間的間隔以整流孔的孔直徑的50~125%為佳。
上述的實施形態係分別詳述了在整流筒的內壁面61設置連通整流孔間之槽16的情況、及在整流筒的內壁面61設置有壟狀突起17的情況，當然，亦可在整流筒的內壁面設置連通槽16與壟狀突起17之雙方(無圖示)。
又，上述的實施形態係使整流孔8a、8b的孔形狀為圓形的柱狀，但是其孔形狀能夠任意地採用，三角形、四角形、六角形等多角形、橢圓形、扇型、星形等剖面的柱狀。以在與中空絲膜的長度方向平行的方向所測得整流孔的孔徑之最長的孔徑表示時，整流孔的孔徑以1~10毫米的範圍為佳。孔徑太小時，壓力損失變為過大，又，必須增加孔的數目用以確保必要的排出量，會有孔加工變為困難之問題。相反地，孔徑太大時，中空絲膜以從整流孔往環狀流路側推壓的方式被流動而彎曲，會有中空絲膜容易產生損傷之問題。
在整流筒內之中空絲膜的填充率以25~70%左右為佳。該填充率係表示在整流筒內之最小內徑部的橫剖面，將相對於整流筒的內面積之中空絲膜佔有面積的比率以百分比表示而成。在此，中空絲膜佔有面積係假定中空絲膜內的中空係充實時，將被中空絲膜的橫剖面外形所包圍的面積作為全部中空絲膜的總和而成之值。該填充率越高時，能夠增加過濾面積。又，應用本發明時，即便提高填充率亦能夠防止在排水因中空絲膜堵塞整流孔。
又，上述的實施形態係說明了設置在筒狀體上部側面之排水口9的內側附近之整流筒6a，但是，設置在筒狀體下部側面之水供給口10，在逆流洗淨時或排水時使用作為水或空氣的排水口使用的情況，與前述之從上部側面的排水口9排出水或空氣時之整流筒6a的情況同樣地，會產生中空絲膜被排出的水推壓而堵塞整流孔之現象。因此，設置在下部側面之水供給口10側的內側附近之整流筒6b亦在其內壁面設置有與上述同樣的連通槽或壟狀突起為佳。在下部側之整流筒6b的內壁面設置有連通槽或壟狀突起時，在膜洗淨時等，從水供給口10將模組內的水排出時，能夠防止中空絲膜將整流孔堵塞，能夠避免壓力損失或運轉動力的增大。
又，上述實施形態係說明了將多數根中空絲膜以直線狀原樣捆紥並將兩端部以樹脂黏著固定而成的中空絲膜束插入筒狀體內而配置之態樣，但是，將多數根中空絲膜捆紥後，U字狀地彎曲後，使用樹脂黏著固定端部而成的中空絲膜束插入筒狀體內並固定而成的中空絲膜模組，亦能夠應用本發明。而且，亦可應用於將中空絲膜束作為構成組件而筒型化而成的中空絲膜筒插入模組的體內並固定而成的型式、亦即筒型之中空絲膜模組。
又，將第1圖所示之中空絲膜模組藉由內壓式進行過濾處理時，水係與前述外壓式時之逆方向流動。亦即，符號11的開口部成為原水供給口，符號9或符號10的開口部係成為過濾水出口。此時，符號12的開口部係被堵塞。
使用帶槽整流筒，來製造如第1圖所示之中空絲膜模組(過濾膜面積為72平方公尺)。此時，使用內徑為0.9毫米、外徑為1.5毫米的中空絲膜，並將膜根數為9,000根的中空絲膜束配置在筒狀體內。
又，帶槽整流筒的形狀係在由厚度3毫米的樹脂板所構成筒狀體(高度為150毫米、最小內徑為180毫米)的板面，以如第5圖所示、交錯狀地設置350個直徑為5毫米之圓形的整流孔8a而成之開孔筒狀體，其中在內壁面設置有連通槽。在此，整流孔8a的間距在與中空絲膜的長度方向平行的方向係10毫米，在垂直的方向係15毫米。內壁面的連通槽係如第5圖所示，橫過整流孔8a而在橫向延伸之槽，其中使相對於中空絲膜的長度方向之交叉角度為直角。又，連通槽的深度係1毫米、槽的寬度為5毫米，如第9圖所示，剖面形狀係矩形。藉由聚氯乙烯樹脂的射出成形來製造此種形狀的帶槽整流筒。
將該帶槽整流筒安裝作為排水口9側的整流筒16a。而且，在水供給口10側的整流筒16b，亦安裝相同結構之帶槽整流筒。在此，在整流筒內之中空絲膜的填充率為62.5%。
使用該中空絲膜模組進行過濾運轉試驗。首先，使用泵從水供給口10供給原水之琵琶湖湖水，並進行全量過濾30分鐘。接著，從過濾水出口11以300升/分鐘供給過濾水來進行逆流洗淨，並從排水口9使逆流洗淨水流出。進行該逆流洗淨時，為了將過濾水供給至過濾水出口11之必要壓力為20kPa。
使用與上述相同的中空絲膜模組進行另外的過濾運轉試驗。首先，使用泵從水供給口10供給原水之琵琶湖湖水，並進行全量過濾30分鐘。接著，從過濾水出口11以300升/分鐘供給過濾水來進行逆流洗淨，且同時從底部通水口12供給高壓空氣200升/分鐘來進行空氣洗滌，並從排水口9使逆流洗淨水及空氣流出。進行該逆流洗淨時，為了將過濾水供給至過濾水出口11之必要壓力為40kPa。
在實施例1所使用的整流筒，將槽的剖面形狀變更為如第10圖所示之深度為1毫米、寬度為5毫米之V字型。將該帶槽整流筒與實施例1時同樣地安裝，來製造中空絲膜模組。
使用該中空絲膜模組，以實施例1之相同條件實施過濾運轉試驗。
結果，實施逆流洗淨時在過濾水出口11之壓力為15kPa。又，同時實施逆流洗淨及空氣洗滌時在過濾水出口11之壓力為30kPa。
在實施例1所使用的整流筒，將槽的剖面形狀變更為如第11圖所示，1個槽形成有3根深度為1毫米、寬度為1.7毫米之V字型且V字與V字之間的山係被切削0.3毫米而成的梯形之形狀(稱為V連接形)。將該帶槽整流筒與實施例1時同樣地安裝，來製造中空絲膜模組。
使用該中空絲膜模組，以實施例1之相同條件實施過濾運轉試驗。結果，實施逆流洗淨時在過濾水出口11之壓力為10kPa。又，同時實施逆流洗淨及空氣洗滌時在過濾水出口11之壓力為20kPa。
在實施例1所使用的整流筒，將槽16的長度方向變更為如第7圖所示之斜向。此時，相對於中空絲膜的長度方向，槽16的交叉角度為37度。將該帶槽整流筒與實施例1時同樣地安裝，來製造中空絲膜模組。
使用該中空絲膜模組，以實施例1之相同條件實施過濾運轉試驗。結果，實施逆流洗淨時在過濾水出口11之壓力為25kPa。又，同時實施逆流洗淨及空氣洗滌時在過濾水出口11之壓力為50kPa。
除了整流筒係使用壟狀突起整流筒以外，製造與實施例1時相同結構之中空絲膜模組。
帶壟狀突起整流筒的形狀係在由厚度3毫米的樹脂板所構成筒狀體(高度為150毫米、最小內徑為180毫米)的板面，以如第13圖所示、交錯狀地設置350個直徑為5毫米之圓形的整流孔8a而成之開孔筒狀體，其中在內壁面設置有壟狀突起。在此，整流孔8a的間距在與中空絲膜的長度方向平行的方向係10毫米，在垂直的方向係15毫米。內壁面係如第13圖所示，相對於中空絲膜的長度方向之交叉角度為直角的方向，設置有連續地延伸之壟狀突起17。該壟狀突起的深度係2毫米、突起的寬度為2毫米，剖面形狀係如第18圖所示，上底為1毫米的梯形。藉由聚氯乙烯樹脂的射出成形來製造此種形狀的帶壟狀突起整流筒。
將該帶壟狀突起整流筒與實施例1時同樣地安裝作為排水口9側的整流筒16a，而且安裝作為水供給口10的整流筒16b，來製造中空絲膜模組(在整流筒內之中空絲膜的填充率為62.5%)。
使用該中空絲膜模組，以實施例1之相同條件實施過濾運轉試驗。結果，實施逆流洗淨時在過濾水出口11之壓力為10kPa。又，同時實施逆流洗淨及空氣洗滌時在過濾水出口11之壓力為20kPa。
在實施例5所使用之帶壟狀突起整流筒，將壟狀突起的剖面形狀如第19圖所示，變更為高度為2毫米、寬度為2毫米的矩形。將該帶壟狀突起整流筒與實施例1時同樣地製造中空絲膜模組。
使用該中空絲膜模組，以實施例1之相同條件實施過濾運轉試驗。結果，實施逆流洗淨時在過濾水出口11之壓力為15kPa。又，同時實施逆流洗淨及空氣洗滌時在過濾水出口11之壓力為30kPa。
在實施例5所使用之帶壟狀突起整流筒，將壟狀突起的剖面形狀如第20圖所示，變更為高度為1毫米、寬度為2毫米的半圓形。將該帶壟狀突起整流筒與實施例1時同樣地製造中空絲膜模組。
使用該中空絲膜模組，以實施例1之相同條件實施過濾運轉試驗。結果，實施逆流洗淨時在過濾水出口11之壓力為20kPa。又，同時實施逆流洗淨及空氣洗滌時在過濾水出口11之壓力為40kPa。
在實施例5所使用之帶壟狀突起整流筒，將壟狀突起17的長度方向變更如第16圖所示之斜向。此時，相對於中空絲膜的長度方向，壟狀突起17的交叉角度為37度。將該帶壟狀突起整流筒與實施例1時同樣地製造中空絲膜模組。
使用該中空絲膜模組，以實施例1之相同條件實施過濾運轉試驗。結果，實施逆流洗淨時在過濾水出口11之壓力為15kPa。。又，同時實施逆流洗淨及空氣洗滌時在過濾水出口11之壓力為30kPa。
除了整流筒係在整流筒的內壁面未設置槽亦未設置壟狀突起以外，製造與實施例1時相同形狀之整流筒。將該整流筒與實施例1時同樣地安裝，來製造中空絲膜模組。
使用該中空絲膜模組，以實施例1之相同條件實施過濾運轉試驗。結果，實施逆流洗淨時在過濾水出口11之壓力上升至150kPa，泵亦承受高負荷。又，同時實施逆流洗淨及空氣洗滌時在過濾水出口11之壓力上升至200kPa，泵亦承受高負荷。
本發明之中空絲膜模組適合使用於過濾河川水或湖水等淡水來製清潔水之清潔水用途。此外，亦能夠使用於過濾髒水之髒水用途、或製造產業用水之產業用水用途。又，亦適合使用於其他的水過濾或液體過濾。
1．．．筒狀體
2．．．中空絲膜束
3．．．體本體
4a、4b．．．套筒
5a、5b．．．蓋
6a、6b．．．整流筒
7a、7b．．．環狀流路
8a、8b．．．整流孔
9．．．排水口(水排出用開口部)
10．．．水供給口(水供給用開口部)
11．．．過濾水出口
12．．．底部通水口
13a、13b．．．黏著固定部
13’．．．黏著固定部中的樹脂
14．．．貫穿孔
15．．．中空絲膜
16．．．連通槽
17．．．壟狀突起
61．．．整流筒的內壁面
62．．．整流筒的外壁面
A．．．交叉角度
第1圖係應用本發明之中空絲膜模組的一個例子之概略縱剖面圖。
第2圖係在第1圖之中空絲膜模組的Y－Y箭視之概略橫剖面圖。
第3圖係在第1圖之中空絲膜模組的X－X箭視之概略橫剖面圖。
第4圖係在本發明的中空絲膜模組所使用整流筒的一個例子之概略斜視圖。
第5圖係在本發明所使用之整流筒內壁面的整流孔與連通槽之位置關係的一個例子之壁面概略圖。
第6圖係在整流筒內壁面的整流孔與連通槽之位置關係的另外一個例子之壁面概略圖。
第7圖係在整流筒內壁面的整流孔與連通槽之位置關係的另外一個例子之壁面概略圖。
第8圖係在整流筒內壁面的整流孔與連通槽之位置關係的另外一個例子之壁面概略圖。
第9圖係整流筒壁面的連通槽的剖面形狀的一個例子之概略剖面圖。
第10圖係整流筒壁面的連通槽的剖面形狀的另外一個例子之概略剖面圖。
第11圖係整流筒壁面的連通槽的剖面形狀的另外一個例子之概略剖面圖。
第12圖係使用本發明中空絲膜模組之整流筒的另外一個例子之概略斜視圖。
第13圖係在本發明所使用之整流筒內壁面之整流孔與壟狀突起之位置關係的一個例子之內壁面概略圖。
第14圖係整流筒內壁面之整流孔與壟狀突起之位置關係的另外一個例子之內壁面概略圖。
第15圖係整流筒內壁面之整流孔與壟狀突起之位置關係的另外一個例子之內壁面概略圖。
第16圖係整流筒內壁面之整流孔與壟狀突起之位置關係的另外一個例子之內壁面概略圖。
第17圖係整流筒內壁面之整流孔與壟狀突起之位置關係的另外一個例子之內壁面概略圖。
第18圖係整流筒內壁面之壟狀突起的剖面形狀的一個例子之概略剖面圖。
第19圖係整流筒內壁面之壟狀突起的剖面形狀的另外一個例子之概略剖面圖。
第20圖係整流筒內壁面之壟狀突起的剖面形狀的另外一個例子之概略剖面圖。
第21圖係在本發明之中空絲膜模組所使用的整流筒的另外一個例子之概略斜視圖。
6a．．．整流筒
8a．．．整流孔
9．．．排水口(水排出用開口部)
16．．．連通槽
61．．．整流筒的內壁面
62．．．整流筒的外壁面
Claims (12)
- 一種中空絲膜模組，係在側面配置有水出入用開口部之筒狀體內配置有由多數根中空絲膜所構成的中空絲膜束、且該中空絲膜束的端部在比筒狀體側面的水出入用開口部位置往筒狀體軸方向更外側被黏著固定之中空絲膜模組，其中設置有整流孔之整流筒係以在筒狀體側面的水出入用開口部內側包圍中空絲膜模束的外周之方式配設，且在整流筒的內側面設置有槽用以連通整流孔間。
- 一種中空絲膜模組，係在側面配置有水出入用開口部之筒狀體內配置有由多數根中空絲膜所構成的中空絲膜束、且該中空絲膜束的端部在比筒狀體側面的水出入用開口部位置往筒狀體軸方向更外側被黏著固定之中空絲膜模組，其中設置有整流孔之整流筒係以在筒狀體側面的水出入用開口部內側包圍中空絲膜模束的外周之方式配設，且在整流筒的內側面設置有壟狀突起。
- 如申請專利範圍第1或2項之中空絲膜模組，其中設置在整流筒的內側面之槽的長度方向或壟狀突起的長度方向，相對於中空絲膜的長度方向係在交叉方向。
- 如申請專利範圍第3項之中空絲膜模組，其中在整流筒的內側面，設置有對中空絲膜的長度方向交叉之槽，同時設置有對中空絲膜的長度方向交叉之壟狀突起。
- 如申請專利範圍第1或2項之中空絲膜模組，其中在整流筒的內側面設置有複數根槽及/或壟狀突起，且槽及/或壟狀突起係具有互相平行長度方向。
- 如申請專利範圍第1或2項之中空絲膜模組，其中在整流筒的內側面設置有複數根槽及/或壟狀突起，且槽及/或壟狀突起之至少一部分係在整流筒的內側面互相交叉。
- 如申請專利範圍第1或2項之中空絲膜模組，其中設置在整流筒的內側面之槽的長度方向與中空絲膜的長度方向之交叉角度及/或設置在整流筒的內側面之壟狀突起的長度方向與中空絲膜的長度方向之交叉角度，係各自為30度以上。
- 如申請專利範圍第1項之中空絲膜模組，其中設置在整流筒的內側面之槽的寬度係整流孔的孔直徑的50~125%，且槽的深度係整流筒面的厚度之10~50%。
- 如申請專利範圍第2項之中空絲膜模組，其中設置在整流筒的內側面之壟狀突起，壟狀突起之間的間隔係整流孔的孔直徑之50~125%，且壟狀突起的高度為1~10毫米。
- 如申請專利範圍第1或2項之中空絲膜模組，其中設置在整流筒之整流孔的孔直徑為1~10毫米，且中空絲膜的填充率為25~70%。
- 如申請專利範圍第1或2項之中空絲膜模組，其中在筒狀體的側面配設有水排出用開口部作為水出入開口部，且在水排出開口部的內方以包圍中空絲膜束的外周之方式配設整流筒。
- 如申請專利範圍第1或2項之中空絲膜模組，其中在筒狀體的側面配設水排出用開口部及水供給用開口部作為水出入開口部，且在水排出用開口部的內側以包圍中空絲膜束的外周之方式配設整流筒，同時在水供給用開口部的內側以包圍中空絲膜束的外周之方式配設整流筒。
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