TWI236929B - Membrane cartridge, membrane separation apparatus and membrane separation method - Google Patents
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Description
1236929 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於裝設於加壓式或者吸引式 置或浸漬型過濾裝置中的採用中空紗膜的過 詳細地說,本發明是有關對於河水、湖沼水 水、生活排水、工廠排水、下水道的二次處 水進行除濁、除菌的過濾裝置或者利用膜來 進行固液分離的膜分離活性污泥裝置中所採 濾心。 【先前技術】 關於廢水處理方法,是有一種將膜濾心 泥槽內,利用過濾方式對於活性污泥和處理 行固液分離的膜分離活性污泥法。這種方法 泥濃度(MLSS : Mixed Liquor Suspended 5000至20000 mg/1之後,才能夠進行過濾 具有能夠縮小活性污泥槽的容積、或者縮短 內的反應時間的優點。此外,因爲是利用膜 所以浮游物質(SS: Suspended solid)不會混 ,因此可免掉最終沉澱槽,進而可減少處理 積,而且無論活性污泥沉降性的好壞,均可 以減輕活性污泥管理上的工作,因爲具有這 點,所以近年來正在普及中。 膜濾心若是採用中空紗膜的話,因爲膜 的槽型過濾裝 濾用濾心。更 、地下水、海 理水等等的原 對於活性污泥 用的中空紗膜 浸漬在活性污 後的處理水進 ,是將活性污 s 〇 1 i d )提高到 處理,因此, 在活性污泥槽 來進行過濾, 入到處理水中 設施的佔地面 進行過濾,可 些多方面的優 本身的強度較 • 4 - (2) 1236929 高,所以因原水中所混入的夾雜物與膜的接觸所導致的膜 表面的損傷很少,可耐長時間的使用。此外’也具有:可 藉由朝與過濾方向相反的方向噴出處理水之類的媒體來進 行去除膜表面上的附著物的所謂「逆洗淨處理」的優點。 但是,如果不是一邊排除累積在中空紗膜彼此間隙中的活 性污泥凝集物或者由原水所夾帶進來的夾雜物質,一邊進 行過濾的話,將會降低有效的膜面積。其結果,會降低過 濾效率,所以會產生無法長時間進行穩定的過濾之問題。 以往,爲了避免污泥等累積在這種中空紗膜膜表面以 及中空紗膜彼此間隙中,是從膜濾心的下部實施空氣等的 曝氣處理。藉此,利用膜的擺動效果與氣泡往上方移動所 產生的攪拌效果,使得原本附著在中空紗膜膜表面以及中 空紗膜彼此間隙中的活性污泥凝集物或者由原水所夾帶進 來的夾雜物質自該處剝離,以防止這些物質的累積。例如 :在中空紗膜濾心的下部設置下部環圈(或稱爲裙圍部), 並且在下部環圈側的接著固定層設置複數個貫通孔,利用 來自於濾心下部的曝氣’在從下部環圈突出的下部環圈端 部內形成氣體累積層。藉此,可令其從複數個貫通孔均勻 地產生氣泡,進而可使得堆積在中空紗膜的外表面上的懸 濁物質比較容易剝離(請參考日本特開2000-157846號公 報)。 然而,在對於膜分離活性污泥法等的高濃度的活性污 泥進行過濾處理的時候,利用曝氣所產生的攪拌效果和膜 的擺動效果雖然具有使得中空紗膜束間的污泥剝離的作用 -5- (3) 1236929 效果,但是,隨著氣泡的上昇也會產生一種將活性污泥凝 集物、夾雜物往上抬舉的力量。而在於濾心頭旁邊的膜束 內,這些活性污泥凝集物、夾雜物無法完全排出乾淨,會 逐漸地累積。而且一旦增加曝氣量的話,通過中空紗膜間 的活性污泥凝集物、夾雜物也會增加。結果將會導致濾心 頭旁邊的膜束內的活性污泥凝集物、夾雜物更爲累積,而 有導致中空紗表面堵塞之問題。 【本發明所欲解決的課題】 本發明是關於只要利用最少需求的曝氣量即可防止污 泥凝集物、夾雜物等累積到中空紗膜濾心,而具有長時間 穩定的膜過濾性能的膜濾心、膜分離方法以及膜分離裝置 【發明內容】 【用以解決課題之手段】 本發明人等經過硏究開發之結果,找到了「如果能夠 將中空紗膜濾心製作成後述的構造的話,從下部環圈部的 下方實施曝氣的氣泡逸散到外部的情形將會變得極小」之 創見。而且也找到了「藉由製作成後述的構造,在濾心頭 旁邊將會保有一定間隔以上的中空紗膜束間隙,因此污泥 凝集物、夾雜物將不會累積到中空紗膜束間隙,得以排出 到濾心外部」之創見。因而完成了本發明。 本發明的結構如下。 -6 - 1236929 (4) (1 )本案的第一發明的中空紗膜濾心是具有:由複 數支的中空紗膜所組成,兩端部受到接著固定層所接著固 定之一個或複數個中空紗膜束;和保持液密狀態地被固定 在中空紗膜束的其中一方的端部外周的濾心頭;和被固定 在另一方的端部的外周的下部環圈,其特徵爲:在濾心頭 側的端部,中空紗膜的中空部是呈開□,在下部環圈側的 接著固定層內,中空紗膜的中空部是被封閉,在下部環圈 側的接著固定層,設有複數個貫通孔,貫通孔是被配置在 中空紗膜束內,下部環圈的端部較之下部環圈側的接著固 定層的端面更突出,且至少有一部分的中空紗膜束在濾心 頭側的接著固定層中,被分割成兩個以上的複數個小束。 (2)本案的第二發明是針對第一發明的中空紗膜濾 心,其中前述至少一部分的中空紗膜束是在於從下部環圈 側的接著固定層前往濾心頭側的接著固定層的途中,被分 割成兩個以上的複數個小束。 (3 )本案的第三發明是針對第一發明的中空紗膜濾 心,其中位在濾心頭側的接著固定層的過濾部側界面處的 中空紗膜的小束,各個小束內的最接近的中空紗膜彼此之 間的距離未滿2mm,中空紗膜的支數是10支以上,1〇〇〇 支以下,最接近的小束彼此之間的距離是2mm以上, 1 0 0 m m以下。 (4)本案的第四發明是針對第一發明的中空紗膜濾 心’其中位在濾心頭側的接著固定層的過濾部側界面處的 中空紗膜的各個小束,是被配置在一個或者數個同心圓上 -7- 1236929 (5) (5 )本案的第五發明是針對第四發明的中空紗膜濾 心,其中是在從位在濾心頭側的接著固定層的過濾部側界 面處的同心圓的中心部朝外周部的所有方向上,均有中空 紗膜束的存在。 (6) 本案的第六發明是針對第一發明的中空紗膜濾 心,其中形成濾心頭側以及下部環圈側的接著固定層的過 濾部側界面的樹脂的硬度(依據日本工業規格J I S K 6 2 5 3 、IS07619的測定方式)是20A以上,90A以下。 (7) 本案的第七發明的膜分離裝置是在具備流入口 的容器內部,垂直地排列著第一至第六發明的任何一種中 空紗膜濾心,並且在於中空紗膜濾心的下部環圈的下方設 置氣體導入口,用以在過濾及/或逆洗淨過程中噴出氣體 通過位在下部環圈側的接著固定層的複數個貫通孔後搖動 中空紗膜。 (8) 本案的第八發明的膜分離方法是含有:將被處 理原水流入到容器內,一面從排列在容器內部的垂直方向 上的第一至第六發明的任何一種中空紗膜濾心的下部環圈 的下方進行曝氣,一面進行吸引過濾、逆洗淨的過程。 【發明的效果】 根據本發明的中空紗膜濾心以及膜分離裝置的運轉, 可防止污泥累積到中空紗膜的表面’而能夠低價地達成長 期間穩定的過濾性能。 -8- 1236929 (6) 【實施方式】 【胃明之實施形態】 以下,依據第1圖說明本發明的中空紗膜濾心的實施 形態之一例。本發明的中空紗膜濾心是具備:由複數支的 中空紗膜所組成的中空紗膜束1 (本發明的中空紗膜濾心 中’中空紗膜束1可以是一個或複數個,但是在本實施形 態中是採用一個),中空紗膜束1的兩端是具有濾心頭2 和下部環圈3,並且利用濾心頭側接著固定層4和下部環 圈側接著固定層5將中空紗膜固定起來。中空紗膜之位在 濾心頭側的端部(濾心頭側接著固定層端面6)是呈開口, 在下部環圈側的端部(下部環圈側接著固定層內),中空紗 膜的中空部是被封閉住。在下部環圈3存在著較之下部環 圈側接著固定層5的端面更爲突出的下部環圈端部9。在 下部環圈側接著固定層5存在著複數個貫通孔8。中空紗 膜束1是在濾心頭側接著固定層4中,被分割成兩個以上 的複數個小束1 0。一般而言,在本發明的中空紗膜濾心 中,中空紗膜束也是可以在濾心頭側接著固定層4以外的 位置處,被分割成兩個以上的複數個小束1 〇。濾心頭2 與下部環圈3是利用側芯棒1 1而連結在一起。在中空紗 膜的當中,不包含於兩端的接著固定層的部分是作爲過濾 部1 2,在濾心頭側接著固定層4的當中’將面對過濾部 側的部分定義爲··濾心頭側接著固定層4的過濾部界面 1 3,在下部環圈側接著固定層5的當中,將面對過濾部側 的部分定義爲:下部環圈側接著固定層5的過濾部界面 -9 - 1236929 (7) 14。 此外,在本發明的中空紗膜濾心當中,上述的中空紗 膜束既可以是一個,也可以是複數個。如果中空紗膜束是 複數個的情況下,既可以是所有的中空紗膜束都被分割成 複數個小束,也可以是包含未被分割成複數個小束的中空 紗膜束。如果中空紗膜束只有一個的話,則是將該中空紗 膜束分割成複數個小束(本實施形態所示的情況)。 通過了位在下部環圈側接著固定層5的複數個貫通孔 8之後的氣泡,一面搖動中空紗膜一面通過中空紗膜間的 空隙近乎垂直地上升。但是,在濾心頭側接著固定層4旁 邊,中空紗膜的振幅較小,空隙也變少 氣泡無法上升, 而會往圓周方向擴散,排出到濾心外部。在提高膜的充塡 率,中空紗膜彼此之間的間隔較小的情況下,污泥中所含 的固形物、纖維狀物、污泥的累積物將會無法通過,而滯 留在中空紗膜之間,導致降低過濾面積,使得過濾趨於困 難。 若想要既提高中空紗膜的充塡率,又易於除去污泥累 積物的話,必須在濾心頭側接著固定層4旁邊的中空紗膜 製作出密度較疏鬆的部分,以便騰出可供污泥累積物排出 的流路。也就是說,製作成:將中空紗膜分割成兩個以上 的複數個小束,將中空紗膜間當作曝氣氣泡以及污泥累積 物的流路的構造是有效的。 此外,在於從下部環圈側接著固定層5至濾心頭側接 著固定層4之間的中空紗膜分成兩涵以上的複數個小束的 -10- (8) 1236929 做法,可以防止來自於下部環圈3的下方的曝氣逸散到濾 心外部,因而可提高洗淨效果’所以是合宜的做法。中空 紗膜在於下部環圈側接著固定層5至濾心頭側接著固定層 4之間形成互相複數交絡的做法,既可使得曝氣所產生的 搖動效果變大,而且具有防止曝氣逸散到濾心外部的效果 ,所以是合宜的做法。 濾心頭側接著固定層4的過濾部側界面處的中空紗膜 的小束,在各個小束內,最接近的中空紗膜彼此間的距離 是以未滿2mm爲宜,尤其是中空紗膜彼此間的距離未滿 1 m m的話,既可增加中空紗膜的面積,又可提高膜濾心 的過濾水量,因此尤佳。此處所稱的中空紗膜彼此之間的 距離是指中空紗的最外表面彼此之間的距離而言。此外’ 形成小束的中空紗膜的支數以1 〇支以上,1 000支以下爲 宜,以20支以上,300支以下尤佳。在這些範圍內的話 ,污泥凝集物、夾雜物累積於中空紗膜之間的量將會變少 。最接近的小束彼此之間的距離是以 2 m m以上’ 1 0 0 m m 以下爲宜。以3 m m以上,未滿3 0 m m尤佳。在這個範圍 內的話,將不會有污泥、夾雜物的累積,可提高中空紗膜 的充塡率’可增加過爐水量。此處所稱的小束彼此之間的 距離,是指:被包含在彼此的小束內的中空紗膜的最外表 面的距離當中’最接近的距離而言。 在濾心頭側接著固定層4的過濾部側界面處的中空紗 膜的各個小束’如果採用:被配置在一個或複數個同心圓 上的構造的話’可令曝氣氣泡從圓周方向上均勻地排出, • 11 - (9) 1236929 因此只要最小限的曝氣量即可發揮排除污泥堆積物的效果 〇 此外,如果是在從位於濾心頭側的接著固定層的過濾 部側界面處的同心圓的中心部朝外周部的所有方向上’均 有中空紗膜束的存在的話(也就是說,從濾心外側看不到 濾心頭側的接著固定層的過濾部側界面的中心部;或者從 同心圓的中心朝外周方向拉出任意直線,且所有的情況都 會通過中空紗膜束的話),曝氣的氣泡流就不會過度集中 到從濾心的中心部朝往外周部的某一局部的方向’因此, 能夠均勻地排除污泥堆積物、夾雜物。 如果小束內所含有的中空紗膜的支數是上述範圍內的 話,即使各個小束內的支數相同或不同均無妨,但是如果 所有的小束中的各個小束內所含有的中空紗膜的支數都相 同,及/或位在同心圓上的各小束的排列間隔都均等的話 ,對於可均勻地排出污泥堆積物的效果來說,是較佳的做 法。 雖然中空紗膜束(小束)的形狀無論是圓形、橢圓形或 者多角形等等的任何一種形狀皆可,但是,所有的小束都 作成相同形狀,或者雖然不到達這種程度,但位於同一圓 周上的所有小束都是相同形狀的話,可有利於均勻地排出 污泥堆積物,因此這種做法是適宜的。 另外,雖然下部環圈側接著固定層5的中空紗膜的集 合狀態,無論是單一束的構造或者被分割成複數個小束皆 可,但是’若是單一束的構造時,曝氣的氣泡不易逸散到 •12· 1236929 (10) 濾心頭,因此特別適宜。 中空紗膜束被分割成兩個以上的複數個束的話,從下 部環圈側接著固定層5至濾心頭側接著固定層4之間,如 果有中空紗膜交絡在一起的話,具有曝氣的氣泡不易逸散 到濾心外部的優點,因此這種做法是適宜的。 以下,佐以第2圖說明採用本發明的中空紗膜濾心的 膜分離裝置的實施形態之一例。 第2圖中的中空紗膜濾心1 8是由:集合了中空紗膜 之複數個中空紗膜束1 ·,濾心頭2以及下部環圈3所構成 的。成束的中空紗膜束1的其中一方的端部是利用接著劑 將中空紗膜彼此結合成一體,並且成一體地被結合到濾心 頭側接著固定層4內。而且,在於濾心頭2的處理水出口 2〇側端面的中空紗膜的端部是呈開口狀。中空紗膜的另 一方的端部是利用接著劑讓中空紗膜彼此結合成一體,而 構成下部環圈側接著固定層1 4,而且中空紗膜的端部是 被封閉著。又在於下部環圈側接著固定層5形成有複數個 貫通孔8用來將原水以及洗淨用的氣體導入到中空紗膜束 的內部,令其有效地接觸中空紗膜外周面。 中空紗膜濾心18的直徑是以30mm〜800mm爲宜, 以 1 00mm〜8 00mm尤佳。中空紗膜濾心 1 8的長度是以 300mm〜3000mm的範圍爲宜。 本發明基於防止曝氣時的下部環圈的上升、扭轉變形 之目的,將濾心頭側接著固定層4與下部環圈側接著固定 層5利用以棒、管、板、鏈、繩索、網子等的任一種所作 •13· 1236929 (11) 成的側芯棒11加以連結固定。特別是以棒材或管材爲宜 ,所使用的材質是以金屬或樹脂爲宜。這些棒材或管材的 形狀雖然可隨意選用,但是以圓柱狀爲宜,如果是具有銳 角的形狀的話,當與中空紗膜反覆接觸時,有引起中空紗 膜損壞的可能性,因此較不適合。側芯棒1 1的粗細則是 取決於所採用的材質的變形強度。如果使用於連結的管材 或棒材的硬度很高的話,最好是利用低硬度的樹脂等將其 表面包覆起來,以資防止中空紗膜與這些管材或棒材反覆 接觸時受到損傷。 本發明所採用的中空紗膜的孔徑並不必特別限定,例 如:逆滲透膜、超細過濾膜、精密過濾膜等均可採用。可 舉出:聚楓(polysulfone)、聚醚楓、聚丙烯腈(poly acrylonitrile)、聚醯亞胺、聚醚亞胺、聚醯胺、聚醚胺、 聚醚酮I、聚醚醚酮、聚乙嫌、聚丙嫌(polypropylene)、聚 4甲基戊烯、纖維素、醋酸纖維素、偏二氟乙烯、聚乙 烯-四氟乙烯共聚合體、聚四氟乙烯。或者使用這些材料 的複合材料膜。又,中空紗膜的形狀是以內徑 5 0 μιη〜 3 000μηι且內/外徑比:〇·3〜0.8範圍內的膜較適合於使 用。 本發明的中空紗膜濾心的濾心頭側接著固定層以及下 部環圈側接著固定層是採用下列的材料所成的接著劑所構 成的。接著劑是可舉出例如:環氧樹脂、尿烷樹脂、環氧 丙烯酸酯樹脂、矽膠等等的高分子材料。 濾心頭側以及下部環圈側接著固定層的過濾部界面的 -14 - 1236929 (12) 樹脂硬度以20A以上、90A以下爲宜,以20A以上、70A 以下尤佳(至於樹脂硬度的測定方法是採行日本工業規格 JISK6253、IS07619所制定的方法,而在本說明書中的後 繼的記載亦採相同的標不)。如果硬度爲20A以下的g舌’ 因爲硬度不足,無法保持長期的一定形狀。如果高於90A 的話,則因爲無法緩和中空紗膜搖動時的變形應力,中空 紗膜有可能斷裂。因此,除了採用低硬度的樹脂當作接著 劑之外,可藉由在接著於第一段的固定層上面,再以低硬 度的樹脂來進行接著,而得以調整出較適宜的界面的樹脂 硬度。例如:藉由先用環氧樹脂形成接著固定層之後,再 以矽膠接著到環氧樹脂的上面;或者藉由先以尿烷樹脂形 成接著固定層之後,再以硬度更低的尿烷樹脂接著到尿烷 樹脂的上面等等的方法,而可調整界面的樹脂硬度。至於 接著方法,是採用離心接著法、靜置接著法等公知的方法 。若想要改善接著劑的硬化收縮或強度的話,亦可在上述 的接著劑內加入玻璃纖維、碳纖維等的纖維狀物;或者碳 黑、氧化鋁、氧化矽等的微粉體。 本發明所使用的濾心頭2以及下部環圈3的素材雖然 並沒有特別限定,無論是相同或不同的素材均可,但是, 以熱可塑性塑膠、不鏽鋼較適宜採用。濾心頭2是在將中 空紗膜濾心1 8懸掛在容器內時具有固定部的功能,因此 ’濾心頭2的形狀是必須配合懸掛□固定的構造來製作。 例如:可在於外周部開設段差部或溝部、或者設置螺紋溝 。至於懸掛到容器內的方法,是有例如:固定於將容器槽 -15 - 1236929 (13) 上下隔離的隔離板的方式(槽方式):以及固定於從主配 管分歧出來的枝配管的方式(軌條方式)等等,均可適用 於本發明。 設在下部環圈側接著固定層5的貫通孔8是以開設在 接著固定層本身上的孔,且貫通孔的大小是以直徑相當於 2mm〜30 mm的範圍內的爲宜。貫通孔的形狀可選擇爲: 三角形、四角形、六角形等的多角形、或者圓形、橢圓形 、扇形、C字形或者星形等等的隨意的形狀。此外,貫通 孔的數目,雖然是隨著濾心的斷面積、紗的數目多寡而不 同,但是,以2〜3 0 0個開口爲宜。貫通孔的位置是以位 於接著固定層斷面上的例如:多重圓與放射狀線的交叉點 ;格子的交叉點;或者多數的正三角形的頂點位置等等, 可均等地分散在接著固定層斷面上的位置爲宜。 在本發明中,下部環圈3是將下部環圈端部9較之下 部環圈側接著固定層的端面更往下方突出,而使得下部環 圈3被固定在中空紗膜的外周爲宜。從端面突出的長度是 因濾心的直徑、所供給的氣體量多寡、貫通孔的直徑大小 、數目等的因素而不同,但是爲了防止來自於下方的氣體 的逸散,其突出的長度以 5mm〜3 00mm爲宜。若是 3 0 0mm以下的話,濾心的整個全長當中可減少無謂的空 間浪費,所以是合適的。若是5mni以上的話,可將被供 給到濾心的氣體有效地引導至貫通孔,不會讓其往橫方向 逸散,所以也是合適的。 爲了要讓從曝氣用氣體噴出口 19噴出的氣體平均地 -16- (14) 1236929 通過位在下部環圈側接著固定層5的複數個貫通孔8,必 須在於下部環圈3之朝下方突出的空間中,先讓從曝氣用 氣體噴出口 19噴出的氣體形成氣體累積部,然後再從該 氣體累積部將氣體供給到各貫通孔。氣體累積部的厚度是 以30mm以上爲宜,50mm以上尤佳。曝氣用氣體噴出口 1 9的位置則是取決於欲形成的氣體累積部的厚度爲宜。 曝氣用氣體噴出口 19是連接著一個曝氣用氣體導入管21 ,氣泡是被供給到突出於下部環圈3的下方的空間內。 本發明中的濾心頭側接著固定層的過濾部界面1 3的 中空紗膜束1的排列方式是如第3圖的例子所示般地,可 以是如(a)所不般地中空紗膜束爲不規則排列,也可以是 如(b)所示般地排列在同心圓上,但是以後者(b)所示者較 佳。如(c)、(d)所示般地,中空紗膜束的形狀可以不是圓 形’而且也可以如(d)、( e)所示般地,中空紗膜束的大小 不必限定要一樣。 在濾心頭側接著固定層的過濾部界面1 3的中心部最 好是保留一個不配置中空紗膜的部分。如此一來,通過下 部環圈側接著固定層5的貫通孔8後的氣體在抵達濾心頭 2之前’都不容易逸散到濾心外周部,而且會在濾心頭附 近逸散到外周部,可以防止污泥附著到污泥較容易附著的 濾心頭旁邊。 以下將說明本發明的實施例,但是本發明並不侷限於 這些實施例。 (15) 1236929 (實施例1) 利用尿烷樹脂將複數個中空紗 ,並且製作成:在其中一方的端部 被接著固定的濾心頭,在另一端部 被接著固定的下部環圈,且膜面積 空紗膜濾心。中空紗膜是偏二氟乙 精密過濾膜,外徑爲1 .4mm,內徑 及下部環圈側接著固定層的過濾部
2000mm。中空紗膜的兩端的接著E 〇 在濾心頭側接著固定層的過濾 以每一個小束包含1 1 0 0支中空紗 ,並且排列成如第4圖(a)所示的 間隔爲3 m m。爲了將小束配置成切 ,先將樹脂製的板子穿孔以作成多 在濾心頭內部,將各個小束穿過多 頭內並且予以接著。另一方面,在 則是將中空紗膜以匯集成單一束的 時,在中空紗膜束內穿設2 4個直 並使用尿烷樹脂(S AN YUREC公司丨 後的硬度 98 A)來進行離心式接_ (SANYUREC 公司製的 SA-63 3 0 系 於中空紗膜的接著部與非接著部的 該下部環圈側接著固定層固化。 膜的兩端予以接著固定 外周具有保持液密狀態 外周具有保持液密狀態 爲25m2的圓筒形的中 烯製的細孔徑0.1 μπι的 爲0.8 m m,濾心頭側以 界面之間的有效長度爲 3定層的直徑約1 5 0 m m 部界面處,中空紗膜是 膜的方式,集束成三束 狀態。小束彼此之間的 I第4圖(a)所示的方式 孔板,將該多孔板設置 孔板之後,固定在濾心 下部環圈側接著固定層 狀態進行接著固定。此 g爲1 1mm的貫通孔。 髮的SA-6300系,硬化 ί之後,再以尿烷樹脂 ,硬化後的硬度56Α)對 界面進行靜置接著以使 -18- 1236929 (16) 在進行離心式接著時’對於濾心頭側接著固定層與下 部環圈側接著固定層是使用在SUS3 04不鏽鋼製的外徑 13mm的管材外面披覆了偏二氯乙烯製的薄膜的兩根鋼管 將其連結固定。 從下部環圈的側面***曝氣用氣體導入管,在於較之 下部環圈側接著固定層更下方20公分’且在水平方向上 近乎位在下部環圈的中心部的位置處,朝上方設置一個直 徑2公分的曝氣用氣體噴出口。 將本發明的膜分離裝置浸漬到8m3容積的活性污泥槽 內,將濾心頭與過濾水配管相連接’固定到活性污泥槽。 一面從曝氣用氣體導入管將6Nm3/ hr的空氣導入到 本發明的膜分離裝置進行曝氣,一面利用吸引泵浦以膜過 濾水流爲0.6 m3/膜面積m2/日的速率,進行吸引過濾 。此時的膜間壓力差値是三個月期間都穩定地保持在-1 5 〜-2 OkPa的狀態。在進行考核期間的活性污泥槽的濃度 MLSS平均爲lOOOOmg/公升,平均溫度爲25°C。至於活 性污泥的原水則是採用··平均BOD爲150 mg/公升;SS 爲160 mg /公升的都市下水道廢水。 經過三個月期間的運轉後,附著在濾心上的污泥附著 物或夾雜物的重量爲3.23公斤,可判定其附著量很少。 這個重量的測定方式是就濕潤狀態的中空紗膜之使用前後 的濾心,進行測定重量,將兩者的重量差値定義爲污泥附 者物或夾雜物的重量。 1236929 (17) (實施例2) 在濾心頭側接著固定層的過濾部界面處’中空紗膜是 以每一個小束包含110支中空紗膜的方式,集束成30束 ,每個小束彼此的間隔爲1 . 5 m m,並且排列成如第4圖 (b) 所示的狀態,除了這些差異之外’其他均與實施例1 同樣地製作成膜分離裝置。 並且與實施例1同樣地將其浸漬在活性污泥槽內進行 運轉,此時的膜間壓力差値是三個月期間都穩定地保持 在-1 5〜-2 0 k P a的狀態。經過三個月期間的運轉後,附著 在濾心上的污泥附著物或夾雜物的重量爲2 · 5 3公斤,可 判定其附著量很少。 (實施例3) 在濾心頭側接著固定層的過濾部界面處,中空紗膜是 以每一個小束包含1 1 〇支中空紗膜的方式,集束成3 0束 ,每個小束彼此的間隔爲2.0mm,並且排列成如第4圖 (c) 所示的狀態,除了這些差異之外,其他均與實施例1 同樣地製作成膜分離裝置。 並且與實施例1同樣地將其浸漬在活性污泥槽內進行 運轉,此時的膜間壓力差値是三個月期間都穩定地保持 在]5〜-20kPa的狀態。經過三個月期間的運轉後,附著 在濾心上的污泥附著物或夾雜物的重量爲2.0 3公斤,可 判定其附著量很少。 1236929 (18) (實施例4) 在濾心頭側接著固定層的過濾部界面處,中空紗膜是 以每一個小束包含110支中空紗膜的方式,集束成30束 ’每個小束彼此的間隔爲3.0 m ni,並且排列成如第4圖 (d) 所示的狀態,除了這些差異之外,其他均與實施例1 同樣地製作成膜分離裝置。 並且與實施例1同樣地將其浸漬在活性污泥槽內進行 運轉,此時的膜間壓力差値是三個月期間都穩定地保持 在-15〜-2 OkPa的狀態。經過三個月期間的運轉後,附著 在濾心上的污泥附著物或夾雜物的重量爲1 . 2 3公斤,可 判定其附著量很少。 (實施例5) 在濾心頭側接著固定層的過濾部界面處,中空紗膜是 以每一個小束包含110支中空紗膜的方式,集束成30束 ,每個小束彼此的間隔爲3.0 m m,並且排列成如第4圖 (e) 所示的位於同心圓上的狀態,除了這些差異之外,其 他均與實施例1同樣地製作成膜分離裝置。 並且與實施例1同樣地將其浸漬在活性污泥槽內進行 運轉,此時的膜間壓力差値是三個月期間都穩定地保持 在-15〜-2 OkPa的狀態。經過三個月期間的運轉後,附著 在濾心上的污泥附著物或夾雜物的重量爲〇 . 5 6公斤,可 判定其附著量很少。 1236929 (19) (實施例6 ) 在灑心頭側接者固定層的過清、部界面處’中空 以每一個小束包含1 1 0支中空紗膜的方式,集束尽 ,每個小束彼此的間隔爲3 . Omm,排列成如第4圖 的位於同心圓上,而且從濾心頭中心起朝向所有圓 向上都有小束存在的狀態,除了這些差異之外,其 實施例1同樣地製作成膜分離裝置。 並且與實施例1同樣地將其浸漬在活性污泥槽 運轉,此時的膜間壓力差値是三個月期間都穩定 在-15〜-2 OkPa的狀態。經過三個月期間的運轉後 在濾心上的污泥附著物或夾雜物的重量爲0.5 2公 判定其附著量很少。 (比較例1) 在濾心頭側接著固定層的過濾部界面處,中空 列方式是如第4圖(g)所示的狀態,也就是不分割 ,採用單一束集的構造,除了這個差異之外,其他 施例1同樣地製作成膜分離裝置,並且以相同的過 讓活性污泥槽進行運轉,然後加以考核。
此時的膜間壓力差値在第1 4日起急劇地上升 8 0 kPa,也就是泵浦無法再進行吸引的狀態。與實 同樣地,三個月的運轉期間後的活性污泥槽的濃度 平均爲lOOOOmg /公升,平均溫度爲25°C。至於 泥的原水則是與實施例1同樣地採用:平均B 0 D 紗膜是 i 30束 (f)所示 周的方 他均與 內進行 地保持 ,附著 斤,可 紗膜排 成小束 均與實 濾條件 ,到達-施例1 MLSS 活性污 爲150 -22- (20) 1236929 mg /公升;SS爲160 mg /公升的都市下水道廢水。 經過三個月期間的運轉後,附著在濾心上的污泥附著 物或夾雜物的重量爲1 〇 . 1公斤,可判定其附著物重量很 大。 【產業上的可利用性】 本發明的中空紗膜濾心可裝設在加壓式或者吸引式的 槽型過濾裝置或浸漬型過濾裝置中使用。更詳細地說’本 發明的中空紗膜濾心可使用在對於河水、湖沼水、地下水 、海水、生活排水、工廠排水、下水道的二次處理水等等 的原水進行除濁、除菌的過濾裝置或者利用膜來對於活性 污泥進行固液分離的膜分離活性污泥裝置之中。 【圖式簡單說明】 第1圖是顯示本發明的中空紗膜濾心的實施形態之一 例的剖面說明圖。 第2圖是顯示本發明的膜分離裝置的實施形態之一例 的剖面說明圖。 第3圖是顯示本發明的膜分離裝置中的濾心頭側接著 固定層的過濾部界面處的中空紗膜的小束排列的例子之示 意圖。 第4圖是顯示實施例1的膜分離裝置中的濃心頭側接 著固定層的過濾部界面處的中空紗膜的小束排列的例子之 示意圖。 -23- 1236929 (21) 【主要元件符號說明】 1 :中空紗膜束 2 :濾心頭 3 :下部環圈 4 :濾心頭側的接著固定層 5 :下部環圈側的接著固定層 6 :濾心頭側的接著固定層的端面 7 :下部環圈側的接著固定層的端面 8 :貫通孔 9 :下部環圈側端部 1 0 :小束 1 1 :側芯棒 1 2 :過濾部 1 3 :濾心側的接著固定層的過濾部界面 1 4 :下部環圈側的接著固定層的過濾部界面 1 5 =膜分離裝置 16 :容器 1 7 :流入口 1 8 :中空紗膜濾心 19:曝氣用氣體噴出口 2 0 ·處理水出口 21:曝氣用氣體導入管 -24-
Claims (1)
1236929 (1) 拾、申請專利範圍 1 . 一種中空紗膜濾心是具有:由複數支的中空紗膜 所組成,兩端部受到接著固定層所接著固定之一個或複數 個中空紗膜束;和保持液密狀態地被固定在該中空紗膜束 的其中一方的端部外周的濾心頭;和被固定在另一方的端 部的外周的下部環圈之中空紗膜濾心,其特徵爲: 在濾心頭側的端部,中空紗膜的中空部是呈開□,在 下部環圈側的接著固定層內,中空紗膜的中空部是被封閉 ,在下部環圈側的接著固定層,設有複數個貫通孔,貫通 孔是被配置在中空紗膜束內,下部環圈的端部較之下部環 圈側的接著固定層的端面更突出,且至少有一部分的中空 紗膜束在濾心頭側的接著固定層中’被分割成兩個以上的 複數個小束。 2 .如申請專利範圍第1項之中空紗膜濾心,其中前 述至少一部分的中空紗膜束是在於從下部環圈側的接著固 定層前往濾心頭側的接著固定層的途中,被分割成兩個以 上的複數個小束。 3 .如申請專利範圍第1項之中空紗膜濾心,其中位 在濾心頭側的接著"@ ®白勺@濾、@ ®界®處@中@紗1莫@ 小束,各個小束內的最接近的中空紗膜彼此之間的距離未 滿2 m πι,中空紗膜的支數是1 〇支以上’ 1 0 0 〇支以下’最 接近的小束彼此之間的距離是2 m m以上,1 0 0 m m以下。 4 .如申請專利範圍第1項之中空紗膜濾心,其中位 &濾、心、頭側的接著固定層的過濾部側界面處的中空紗膜的 •25- 1236929 (2) 各個小束’是被配置在一個或者數個同心圓上。 5 ·如申請專利範圍第4項之中空紗膜濾心,其中是 在從位於濾心頭側的接著固定層的過濾部側界面處的同心 圓的中心部朝外周部的所有方向上,均有中空紗膜束的存 在。 6 ·如申請專利範圍第1項之中空紗膜濾心,其中形 成濾心頭側以及下部環圈側的接著固定層的過濾部側界面 的樹脂的硬度(依據日本工業規格JISK6253、IS07619的 測定方式)是20A以上,90A以下。 7· —種膜分離裝置,是在具備流入口的容器內部, 垂直地排列著如申請專利範圍第1項至第6項的任何一項 所述的中空紗膜濾心,並且在於中空紗膜濾心的下部環圈 的下方設置氣體導入口,用以在過濾及/或逆洗淨過程中 噴出氣體通過位在下部環圈側的接著固定層的複數個貫通 孔後搖動中空紗膜。 8 . —種膜分離方法是含有:將被處理原水流入到容 器內,一面從排列在容器內部的垂直方向上的如申請專利 範圍第1項至第6項的任何一項所述的中空紗膜濾心的下 部環圈的下方進行曝氣,一面進行吸引過濾、逆洗淨的過 程。 -26-
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