專利名稱：中空纖維膜濾芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在抽吸型槽式過濾裝置或浸漬型過濾裝置上的使用中空纖維膜的浸沒型膜濾芯。更具體地說，本發(fā)明涉及一種中空纖維膜濾芯，其用于對原水進(jìn)行除濁和除菌的過濾裝置、通過膜對活性污泥進(jìn)行固液分離或者對有用物質(zhì)和無用物質(zhì)進(jìn)行分離的膜分離活性污泥裝置，其中原水比如是河水、湖水、地下水、海水、生活排水、工業(yè)排水、或污水二次處理水。
背景技術(shù)：
作為廢水處理的方法，膜分離活性污泥法包括將膜濾芯浸入活性污泥槽中，并對活性污泥和處理后的處理水進(jìn)行圓液分離。此方法容許用于過濾工藝中的活性污泥濃度(MLSS混合液的懸浮固體)設(shè)置成較大的值，其范圍在5,000～20,000mg/l之間。這有利于減小活性污泥容器的容積或縮短活性污泥容器中的反應(yīng)時間。此外，膜過濾能防止懸浮固體(SS)與處理水混合，從而不需要使用最終沉淀槽。這可以降低處理設(shè)備的建筑面積，并且不管活性污泥是否進(jìn)行過適當(dāng)?shù)某两?，都能實現(xiàn)過濾。因此，該方法具有許多優(yōu)點，如降低活性污泥處理操作的負(fù)荷。因此，近年來，膜分離活性污泥法得到迅速地發(fā)展。
如果將中空纖維膜用于膜濾芯中，那么膜本身的高強(qiáng)度能防止膜表面因與包含在原水中的夾雜物接觸而受到損傷。于是，膜濾芯能使用較長時間。此外，該結(jié)構(gòu)有利于進(jìn)行與過濾方向相反的逆洗，也就是說，以與過濾相反的方向噴射介質(zhì)例如處理水，以除去膜表面上的污垢。然而，在此情況下，除非進(jìn)行過濾同時從蓄積在中空纖維膜間隙內(nèi)的原水中排出活性污泥凝集物以及夾雜物，否則膜的有效面積會減小。于是，過濾效率降低，從而難以長時間地保持穩(wěn)定的過濾。
傳統(tǒng)上采用下述方法避免污泥等在中空纖維膜表面上或在中空纖維膜之間蓄積。也就是說，從膜濾芯下部用空氣等進(jìn)行鼓氣，由氣泡向上運動引起的膜搖動效應(yīng)和攪動效應(yīng)來從中空纖維膜表面上或中空纖維膜之間的原水中除去活性污泥凝集物和夾雜物，從而防止它們蓄積。例如，下環(huán)(也稱為座套)設(shè)置在中空纖維膜濾芯的下部，在下環(huán)側(cè)的粘附固定層上形成有多個通孔，從而通過從濾芯下部鼓氣而在突出于下環(huán)的下環(huán)末端形成空氣池。于是，氣泡從多個通孔中均勻地產(chǎn)生從而使中空纖維膜搖動，從而較容易地除去沉積在膜的外表面上的懸浮物質(zhì)(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。
根據(jù)該方法，當(dāng)過濾高濃度的MLSS時，比如膜分離活性污泥方法中的情形，鼓氣產(chǎn)生的攪動效應(yīng)和膜的搖動效應(yīng)會對除去中空纖維膜束之間的污泥產(chǎn)生影響。然而，用于使活性污泥凝集物或夾雜物上升的力因氣泡的上升而產(chǎn)生，于是剝離的污泥向粘附固定層附近位置移動，從而難以將它們排出到膜束外。此外，粘附固定層附近位置處的中空纖維膜具有較小的搖動振幅，于是不可能充分地除去膜表面上的污垢，并且還存在著中空纖維表面因污泥在膜之間蓄積而阻塞的問題。
JP-A-2000-157846。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種中空纖維膜濾芯，其用于在最小必需鼓氣量下防止污泥凝集物和夾雜物在中空纖維膜濾芯上蓄積，從而具有長期穩(wěn)定的過濾性能。
通過深入的研究，本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，通過使中空纖維膜濾芯采用如下結(jié)構(gòu)，可形成污泥一污垢排出通道，于是將污泥凝集物和夾雜物排出到膜濾芯外面而不蓄積在膜濾芯的中空纖維膜之間，從而完成了本發(fā)明。
具體地說，本發(fā)明描述如下。
(1)一種中空纖維膜濾芯，其包括由多個中空纖維膜構(gòu)成、并以垂直方向排列在浸漬池中的中空纖維膜束；和用以在兩端處粘附并固定中空纖維膜束的粘附固定層，其中粘附固定層的形狀選自于由三角形、矩形、以及六邊形所構(gòu)成的組，中空纖維膜的中空部分至少在上側(cè)粘附固定層的末端處開口，中空纖維膜束在上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上以多個小束狀態(tài)存在。
(2)上款(1)中描述的中空纖維膜濾芯，其特征在于，用于在兩端處粘附并固定中空纖維膜束的粘附固定層的形狀是矩形，中空纖維膜束在下側(cè)粘附固定層與上側(cè)粘附固定層之間被分割成多個小束。
(3)上款(1)中描述的中空纖維膜濾芯，其特征在于，在上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上的多個中空纖維膜小束中，各個小束中最接近的中空纖維膜之間的距離小于2mm，構(gòu)成各個小束的中空纖維膜數(shù)量為10～1000個，最接近的小束之間的距離為2mm～100mm。
(4)上款(1)中描述的中空纖維膜濾芯，其特征在于，上側(cè)粘附固定層和下側(cè)粘附固定層分別包含樹脂，并且一個或兩個粘附固定層過濾部一側(cè)界面處的樹脂的硬度(根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS K6253測定)為20A～90A。
本發(fā)明可以防止污泥在中空纖維膜的表面上蓄積，從而獲得長期穩(wěn)定的過濾性能。


圖1是截面示意圖，顯示了本發(fā)明的中空纖維膜濾芯的一種實施方式；圖2a～c為本發(fā)明的中空纖維膜濾芯的束結(jié)構(gòu)的示意圖，圖2d為不包括在本發(fā)明中的中空纖維膜濾芯的束結(jié)構(gòu)；圖3a和b是截面圖，分別顯示了本發(fā)明的中空纖維膜濾芯的一種實施方式，其中圖3a顯示了其中氣泡供給部與膜濾芯相連接的一個實施例，而圖3b顯示了其中氣泡供給部與膜濾芯相分離的一個實施例；圖4a、b、以及c是示意圖，分別顯示了將中空纖維膜設(shè)置在本發(fā)明的中空纖維膜濾芯的上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上的實施方式；并且圖5a是實施例1中中空纖維膜卷繞箱的示意圖。
圖5b是示意圖，顯示了在卷繞時通過改變兩端處的繞組斜度而在其上形成小束結(jié)構(gòu)的濾芯。
圖5c是顯示卷繞箱和外殼與上側(cè)粘附固定層切割位置之間的位置關(guān)系示意圖。
圖5d是示意圖，顯示了將中空纖維膜束設(shè)置在因切割而露出的上側(cè)粘附固定層界面上的一種實施方式。
以及圖5e是示意圖，顯示了將中空纖維束設(shè)置在因切割而露出的下側(cè)粘附固定層界面上的一種實施方式。
1.中空纖維膜束2.上側(cè)粘附固定部3.下側(cè)粘附固定部4.上側(cè)粘附固定層5.下側(cè)粘附固定層6.上側(cè)粘附固定層端面7.下側(cè)粘附固定層端面
8.氣泡供給口9，11.集水室10，12.集水管13.側(cè)芯棒14.過濾部15.上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面16.下側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面17.小束18.通孔19.座套20.氣體噴出口21.卷繞管22.中空纖維膜23.外殼24.聚氨酯樹脂25.聚氨酯樹脂26.切割面具體實施方式
圖1所示為用于說明本發(fā)明的中空纖維膜濾芯結(jié)構(gòu)的一個實施例。中空纖維膜濾芯具有由多個中空纖維膜構(gòu)成的中空纖維膜束1、在中空纖維膜束1兩端處的上側(cè)粘附固定部2和下側(cè)粘附固定部3，中空纖維膜用上側(cè)粘附固定層4和下側(cè)粘附固定層5固定。中空纖維膜在上側(cè)粘附固定層端面6處開口，并且它們在下側(cè)粘附固定層端面7處可以開口也可以不開口。進(jìn)一步優(yōu)選為下述結(jié)構(gòu)中空纖維膜僅在上側(cè)粘附固定層端面6處開口，而在下側(cè)粘附固定層端面7處不開口，這是因為這種結(jié)構(gòu)能省去下側(cè)集水室以及輔助設(shè)備。
用于向中空纖維膜鼓氣的氣泡供給口8可以與膜濾芯結(jié)合在一起，也可以不與膜濾芯結(jié)合。當(dāng)膜不與濾芯結(jié)合在一起時，優(yōu)選將氣泡供給口8設(shè)置在從膜濾芯的下部向膜束鼓氣的位置處。此外，當(dāng)氣泡供給口8與濾芯結(jié)合在一起時，在將氣體供給到座套狀空間內(nèi)并形成空氣池后，可以從密封管中噴出氣體或從空氣池中噴出氣體。當(dāng)氣泡供給口8與濾芯結(jié)合在一起時，用于使從下部供給的氣泡向上部逸出的通孔形成于下側(cè)粘附固定層5上。
圖1顯示了一個實施例，其中粘附固定層端面在上側(cè)中空纖維膜和下側(cè)中空纖維膜處均有開口，并且用以進(jìn)行鼓氣的氣泡供給口未與膜濾芯結(jié)合在一起。集水室9和11以及集水管10和12連接于上側(cè)粘附固定部和下側(cè)粘附固定部。
上側(cè)粘附固定層與下側(cè)粘附固定層通過側(cè)芯棒13連接。在中空纖維膜中，兩端處未包含在粘附固定層中的部分定義為過濾部14，上側(cè)粘附固定層4中面向過濾部一側(cè)的部分定義為上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面15，下側(cè)粘附固定層5中面向過濾部的部分定義為下側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面16。
中空纖維膜束1在上側(cè)粘附固定層4上被分割成多個小束17。
氣泡因從下部鼓氣而幾乎在中空纖維膜之間的間隙內(nèi)垂直上升，從而使中空纖維膜發(fā)生搖動。中空纖維膜的搖動振幅在上側(cè)粘附固定層附近較小，于是間隙變小，從而使氣泡逸出膜濾芯外。
當(dāng)充填因子增加并且中空薄膜之間的間隙較小時，包含在污泥中的固體物質(zhì)、纖維狀物質(zhì)、以及污泥沉積物不能通過間隙逸出。于是，它們保留在中空纖維膜之間，從而降低了過濾面積，使過濾變得困難。
為較容易地除去污泥沉積物，同時提高中空纖維膜的充填因子，需要在上側(cè)粘附固定部附近形成具有致密的中空纖維膜的稀疏部，并用該稀疏部作為排出污泥沉積物的通道。也就是說，中空纖維膜束被分割成多個小束的結(jié)構(gòu)有效地將中空纖維膜束之間的間隙用作鼓氣氣泡和污泥沉積物的通道。
然而，粘附部附近的中空纖維膜束之間的間隙搖動振幅較小，于是污泥較容易在間隙內(nèi)沉積。因此，通過形成小束，使小束中的中空纖維膜之間的距離減小，從而消除其內(nèi)蓄積污泥的空間，于是可以防止污泥蓄積。
此外，優(yōu)選將下側(cè)粘附固定層與上側(cè)粘附固定層之間部分中的中空纖維膜束分割成多個小束，這是因為從下部鼓氣能使所有的中空纖維膜發(fā)生搖動，從而提高去污效果。特別地，優(yōu)選在下側(cè)粘附固定層與上側(cè)粘附固定層之間形成多個中空纖維膜的交絡(luò)，這是因為其可以使鼓氣引起的搖動效果進(jìn)一步提高。雖然下部束可以是單束結(jié)構(gòu)，但也可以使用多個小束。優(yōu)選中空纖維膜在下側(cè)粘附固定層與上側(cè)粘附固定層之間被分割成多個小束并且在中空纖維膜之間形成交絡(luò)。圖2a～d所示為束結(jié)構(gòu)的示意圖。本發(fā)明的束結(jié)構(gòu)如圖2a～c所示，但不包括圖2d。
此處所說的交絡(luò)，是指由下側(cè)粘附固定層固定的中空纖維膜之間的位置關(guān)系并不總是與由上側(cè)粘附固定層固定的中空纖維膜之間的位置關(guān)系相一致。或者它是指下述一種狀態(tài)當(dāng)將棒形物體在下側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上從濾芯的外部插入到中空纖維膜之間，然后使棒形物體向上側(cè)粘附固定層移動時，棒形物體因膜之間的交錯而不能移動。
通過將任一側(cè)的單束中空纖維膜分割成小束結(jié)構(gòu)，同時保持小束結(jié)構(gòu)的形狀，并連結(jié)中空纖維膜的兩端，可以實現(xiàn)交絡(luò)。例如，通過將中空纖維膜卷繞在矩形框架的兩個相對面上，可以形成膜束。如圖5a和5b所示，也可以通過改變將卷繞在兩個側(cè)面上的中空纖維膜之間的間距來形成交絡(luò)狀態(tài)。
優(yōu)選將粘附并固定在中空纖維膜的兩端處的粘附固定層的形狀(在安裝好濾芯使中空纖維膜垂直地設(shè)置后，從上部或下部觀察中空纖維膜濾芯時的形狀)是三角形、矩形、以及六邊形中的任何一種，這是因為當(dāng)將多個中空纖維膜濾芯放入浸漬池中時，這些形狀可以實現(xiàn)封閉的組裝。特別優(yōu)選矩形形狀，這是因為用于將污泥沉積物排出濾芯外的通道變短，于是就使用相同數(shù)目的中空纖維膜而言，污泥沉積物更容易排出。此外，當(dāng)浸入多個濾芯時，通過平行地設(shè)置濾芯，可以沿水平方向獨立地設(shè)置或移除任何濾芯，從而高效率地進(jìn)行設(shè)置操作。
在上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面處為多個中空纖維膜小束時，優(yōu)選各個小束中的最接近的中空纖維膜之間的距離小于2mm，進(jìn)一步優(yōu)選該距離小于1mm，這是因為其可以提高中空纖維膜的有效膜面積，從而提高膜濾芯的濾水量。此處所說的中空纖維膜之間的距離是指中空纖維膜最外層表面之間的距離。此外，優(yōu)選構(gòu)成各個小束的中空纖維膜數(shù)目為10～1000個，進(jìn)一步優(yōu)選為20～500個。在這些范圍內(nèi)，污泥凝集物和夾雜物在中空纖維膜之間的蓄積較少。最接近的小束之間的距離為2mm～100mm，進(jìn)一步優(yōu)選為3mm～30mm。在該范圍內(nèi)，可以提高中空纖維膜的充填因子以及濾水量，同時幾乎不蓄積污泥凝集物和夾雜物。此處所說的小束之間的距離是指包含在各個小束中的中空纖維膜最外層表面之間的距離中的最近的距離。
在下側(cè)粘附固定層中的中空纖維膜的聚集狀態(tài)可以是單束結(jié)構(gòu)，或者可以分割成多個小束。
接下來，參照附圖詳述本發(fā)明的中空纖維膜濾芯的實施方式。
在圖1中，中空纖維膜濾芯由聚積了多個中空纖維膜的中空纖維膜束1、上側(cè)粘附固定部2、以及下側(cè)粘附固定部3構(gòu)成。在扎在一起的中空纖維膜束1的兩端，中空纖維膜用粘合劑整體化地連接在一起，從而整體連接在上側(cè)粘附固定層4和下側(cè)粘附固定層5中，并且中空纖維膜在上側(cè)粘附固定層端面6處和下側(cè)粘附固定層端面7處開口。集水室9和11以及集水管10和12連接到上側(cè)粘附固定部和下側(cè)粘附固定部。氣泡供給部8設(shè)置在膜濾芯的下部，于是通過鼓氣使氣泡向上運動，從而使中空纖維膜搖動。
為將氣泡供給部8與膜濾芯結(jié)合在一起，如圖3a所示，將氣泡供給部8連接到集水室11的下部。此外，可以通過形成通孔18，使持續(xù)的來自氣泡供給部8中的氣體向上經(jīng)下側(cè)粘附固定層5到達(dá)下側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面16處，從而使氣體進(jìn)入中空纖維膜。此外，如圖3b所示，可以在開通的座套19內(nèi)形成下側(cè)粘附固定層5的下部，并在不關(guān)閉氣泡供給部的情況下設(shè)置氣體噴出口20。
優(yōu)選通孔的當(dāng)量直徑為2～30mm。通孔的形狀可以任選多角形比如三角形、四角形、或多邊形、圓形、橢圓形、扇形、C形、或星形。優(yōu)選通孔的數(shù)目為2～300個，盡管這取決于膜濾芯的截面積或纖維的數(shù)目?？梢詫⑼自O(shè)置在下側(cè)粘附固定層5中的任意位置。然而，優(yōu)選均一地分散設(shè)置通孔，從而使所有中空纖維膜均一地?fù)u動。
優(yōu)選座套19在低于集水室11的位置突出，并固定到中空纖維膜束的外圍面。優(yōu)選從集水室下部突出的長度為5～300mm，以防止下部的氣體散逸，盡管這取決于膜濾芯的尺寸、供氣量、以及通孔的數(shù)目和直徑。優(yōu)選其長度為300mm以下，這是因為此時在整個長度的濾芯中被浪費的空間較小。優(yōu)選其長度為5mm以上，這是因為此時供給到濾芯中的氣體能有效地流向通孔而不沿橫向散逸。
為使從氣體噴出口20中噴出的氣體均一地經(jīng)過多個通孔18，需要從氣體噴出口20中噴出的氣體在座套19上形成氣體池，從而使氣體由氣體池供給到各個通孔。優(yōu)選氣體池的厚度為30mm以上，進(jìn)一步優(yōu)選為50mm以上。優(yōu)選通過考慮欲形成的氣體池厚度來確定用于鼓氣的噴氣口20位置。
雖然中空纖維膜濾芯的粘附固定部尺寸(在安裝好濾芯使中空纖維膜垂直地設(shè)置后，從上部或下部觀察中空纖維膜濾芯時的尺寸)是任選的，但對于矩形結(jié)構(gòu)，優(yōu)選矩形結(jié)構(gòu)的縱橫比(長度∶寬度)為3∶1～50∶1。當(dāng)縱橫比小于3∶1時，在污泥經(jīng)過小束之間時，通道變得相對較長，而當(dāng)縱橫比大于50∶1時，在經(jīng)過膜束之間的氣泡到達(dá)上側(cè)粘附固定層之前，氣泡逸出濾芯外的比例增加。
優(yōu)選中空纖維膜濾芯的縱向長度為300～3000mm。
在本發(fā)明中，為防止在鼓氣時下側(cè)粘附固定部3發(fā)生上移或扭曲，用棒、管、板、鏈、繩、以及網(wǎng)中的任何一個連接并固定上側(cè)粘附固定層4和下側(cè)粘附固定層5。特別優(yōu)選棒或管。優(yōu)選用金屬或樹脂作材料。雖然棒或管的形狀是任選的，但優(yōu)選棒或管為圓柱形。具有銳角的形狀不太適合，這是因為它在與中空纖維膜重復(fù)地接觸時會對膜造成損傷。優(yōu)選通過考慮抗材料變形的強(qiáng)度來確定棒或管的厚度。優(yōu)選使用高硬度的管或棒用于連接，因為此時通過用低硬度樹脂涂覆表面可以防止中空纖維膜在與管或棒重復(fù)接觸時受到損傷。用于本發(fā)明的一定孔徑的中空纖維膜，可以使用反滲透膜、超濾膜或精濾膜。此外，中空纖維膜的材料沒有特別限定，但列舉如下聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基戊烯、纖維素、醋酸纖維素、聚偏氟乙烯、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、以及聚四氟乙烯。此外，可以使用它們的復(fù)合材料。此外，就中空纖維膜的形狀來說，優(yōu)選使用內(nèi)徑為50～3000μm并且內(nèi)徑/外徑之比為0.3～0.8的膜。
用于本發(fā)明的粘合劑，可以使用下述高分子材料中的任一種環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧丙烯酸酯樹脂、以及硅樹酯。
優(yōu)選上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面15和下側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面16中的樹脂硬度為20A～90A，進(jìn)一步優(yōu)選樹脂硬度為20A～70A。如果其硬度為20A以上，那么其形狀可以長期保持。如果其硬度為90A以下，那么可以在中空纖維膜搖動時充分調(diào)節(jié)應(yīng)力。通過用低硬度樹脂作粘合劑并進(jìn)一步將這種低硬度樹脂粘結(jié)到初期被粘附的固定層上，可以將界面中的樹脂硬度調(diào)節(jié)到優(yōu)選范圍內(nèi)。例如，可以通過用環(huán)氧樹脂形成粘附固定層，然后將硅樹酯粘結(jié)到環(huán)氧樹脂上、或用聚氨酯樹脂形成粘附固定層，然后將另一種低硬度的聚氨酯樹脂粘結(jié)到該聚氨酯樹脂上，來調(diào)節(jié)界面中的樹脂硬度。而粘結(jié)方法，眾所周知的方法有比如離心式粘結(jié)方法和靜置粘結(jié)方法。為提高硬化部分的收縮率或粘合劑的強(qiáng)度，可以允許在上述粘合劑中包含纖維狀物質(zhì)比如玻璃纖維或碳纖維，或細(xì)粉比如炭黑、氧化鋁、或二氧化硅。
上側(cè)粘附固定部2和下側(cè)粘附固定部3以及集水室9和11的外殼材料沒有特別限定，它們可以相同也可以不同。然而，優(yōu)選使用熱塑性樹脂或不銹鋼。
在本發(fā)明中，如圖4a～c中的實施例所示，在上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上設(shè)置多個中空纖維膜小束，允許如圖4a所示不規(guī)則地設(shè)置，但優(yōu)選如圖4b所示等間隔地線性設(shè)置小束。此外，如圖4c所示，小束可以分割成多列。小束的形狀可以不是圓形，或者小束的尺寸可以不相等。
本發(fā)明的實施例如下所述。然而，本發(fā)明并不限于這些實施例。
實施例1圖5a所示的直徑為1cm、長度為80cm的圓柱形管21以保持彼此相隔2m的距離平行地設(shè)置，從而形成卷繞箱和卷繞的中空纖維膜22。通過使管21旋轉(zhuǎn)1,650次并同時調(diào)節(jié)卷繞位置來卷繞管21，使得中空纖維膜在管的一側(cè)變成多個小束，在管的另一側(cè)變成單束。如圖5b所示，在卷繞中空纖維膜22時進(jìn)行來回移動，于是中空纖維膜從變成濾芯下部的一側(cè)到變成濾芯上部的一側(cè)分割成多束，從而在中空纖維膜之間發(fā)生交絡(luò)。
通過使用ABS樹脂外殼23中用作粘附固定層的聚氨酯樹脂24(SANYUREKKUSU有限公司，“SA-6330型”，硬化后的硬度98A)，將兩端卷繞了中空纖維膜的各個圓柱形管靜置粘結(jié)到由ABS樹脂制成的外殼23中。接著，通過靜置粘結(jié)將聚氨酯樹脂25(SANYUREKKUSU有限公司，“SA-6330型”，硬化后的硬度56A)固定到中空纖維膜的粘結(jié)部分與非粘結(jié)部分之間的界面上。
樹脂硬度的測量方法符合JIS K6253。沿如圖5c所示的切割方向26，切割外殼、聚氨酯樹脂、以及圓柱形管。經(jīng)切割的圓柱形管的一種狀態(tài)為如圖5d所示的端面，經(jīng)切割的圓柱形管的另一種狀態(tài)如圖5e所示。集水室和集水管連接到各個切割面上，同時使中空纖維膜保持開口狀態(tài)?？梢允褂萌魏芜B接方法，只要該連接方法實現(xiàn)液密接合即可。
中空纖維膜是由聚偏氟乙烯制成、具有0.1μm的較小孔徑的精濾膜，外徑約為1.25mm，而內(nèi)徑為0.7mm，膜濾芯的膜面積為25m2。一個小束由上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面處的110個中空纖維膜形成，共有30個小束。最接近的小束之間的距離為5mm。
在兩個管相連接的卷繞箱中，用偏二氯乙烯薄膜涂覆由SUS304制成的外徑為13mm的管來獲得兩個管，用這兩個管連接并固定上側(cè)粘附固定部和下側(cè)粘附固定部。
鼓氣氣泡供給部設(shè)置在比下側(cè)粘附固定層低5cm的位置處。
將制得的中空纖維膜濾芯浸沒在容積為8m3的活性污泥槽中，接著連接上側(cè)粘附固定層的集水室和濾液管，并將它們固定到活性污泥槽上。
用抽吸泵進(jìn)行吸濾，使得膜過濾流量為0.6m3/膜面積m2/天，于是來自于鼓氣氣泡供給部分的空氣以10Nm3/hr被供給到中空纖維膜濾芯中。在此情況下，膜之間的壓差在-15～-20kPa之間，并在三個月內(nèi)保持穩(wěn)定。評估期內(nèi)，活性污泥槽中MLSS濃度平均為10000mg/l，平均溫度為25℃。BOD平均值為150mg/l和SS為160mg/l的城市污水用作活性污泥原水。
經(jīng)處理之后，附著于濾芯上的污泥污垢或夾雜物的重量為0.84kg，并且發(fā)現(xiàn)附著量較小。處理前后所測量的濾芯重量可用于測定濕中空纖維膜的重量，并且將該重量差定義為污泥污垢或夾雜物的重量。
實施例2圖5a所示的直徑為1cm、長度為80cm的兩個圓柱形管21以保持彼此相隔1.4m的距離平行設(shè)置，從而形成卷繞箱和卷繞的中空纖維膜22。采用與實施例1相同的方法實施卷繞方法、聚氨酯樹脂粘結(jié)固定方法、以及切割方法。
在構(gòu)成中空纖維膜小束的一側(cè)處將中空纖維膜的端面開口，而在端面被聚氨酯樹脂覆蓋的一側(cè)處將該中空纖維膜的相對端面封閉。將集水室和集水管僅連接到構(gòu)成中空纖維膜小束一側(cè)處中空纖維膜的端面上。使用的中空纖維膜與實施例1相同。中空纖維膜濾芯的膜面積為17.5m2。一個小束由上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面處的110個中空纖維膜形成，共有30個小束。最接近的小束之間的距離為5mm。
在兩個管相連接的卷繞箱中，用偏二氯乙烯薄膜涂覆由SUS304制成的外徑為13mm的管來獲得兩個管，用這兩個管連接并固定上側(cè)粘附固定部和下側(cè)粘附固定部。
鼓氣氣泡供給部設(shè)置在比下側(cè)粘附固定層低5cm的位置處。
將制得的中空纖維膜濾芯浸沒在容積為8m3的活性污泥槽中，接著連接上側(cè)粘附固定層中的集水室和濾液管，并將它們固定到活性污泥槽上。
用抽吸泵進(jìn)行吸濾，使得膜的過濾流量為0.6m3/膜面積m2/天，于是來自于鼓氣氣泡供給部的空氣以10Nm3/hr被供給到中空纖維膜濾芯中。在此情況下，膜之間的壓差在-15～-20kPa之間，并在三個月內(nèi)保持穩(wěn)定。在評估期內(nèi)，活性污泥槽中MLSS濃度平均為10000mg/l，平均溫度為25℃。BOD平均值為150mg/l和SS為160mg/l的城市污水用作活性污泥原水。
經(jīng)處理之后，用與實施例1相同的方法確定附著于濾芯上的污泥污垢或夾雜物的重量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其重量為0.65kg，并且發(fā)現(xiàn)附著量較小。
實施例3使用與實施例1中相同的中空纖維膜、中空纖維膜的數(shù)量和外殼，將所有的中空纖維膜聚集成一束，并且盤繞形成中空纖維膜發(fā)生交絡(luò)的狀態(tài)。之后，將一端處的中空纖維膜分割成如圖4b所示的多束，而另一端處的中空纖維膜分割成如圖4c所示的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，用與實施例1中相同的樹脂將集水室、集水管、以及外殼靜置粘結(jié)在一起。進(jìn)行粘結(jié)的同時使中空纖維膜的兩端保持開口狀態(tài)。之后進(jìn)行與實施例1類似的工序。
進(jìn)行與實施例1中相同的評估后發(fā)現(xiàn)，膜之間的壓差在-15～-21kPa之間，并在三個月內(nèi)保持穩(wěn)定。此外，經(jīng)處理后，附著于濾芯上的污泥污垢或夾雜物為0.78kg，并且發(fā)現(xiàn)附著量較小。
對照例1在與實施例1相同的過濾條件下，用活性污泥槽進(jìn)行評估，所不同的只是設(shè)置在上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上的中空纖維膜沒有分割成小束，而是形成單束結(jié)構(gòu)。
在此情況下，膜之間的壓差突然升高了14天，達(dá)到-80kPa，于是泵吸變得不可能。
與實施例1的情況類似，評估期內(nèi)的活性污泥槽中MLSS濃度平均為10000mg/l，平均溫度為25℃。BOD平均值為150mg/l和SS為160mg/l的城市污水用作活性污泥原水。經(jīng)處理后，附著于濾芯上的污泥污垢或夾雜物為6.4kg，并且發(fā)現(xiàn)污垢重量非常大。
對照例2在與實施例2相同的過濾條件下，用活性污泥槽進(jìn)行評估，所不同的只是設(shè)置在上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上的中空纖維膜沒有分割成小束，而是形成單束結(jié)構(gòu)。
在此情況下，膜之間的壓差突然升高12天，達(dá)到-80kPa，于是泵吸變得不可能。
與實施例2的情況類似，評估期內(nèi)的活性污泥槽中MLSS濃度平均為10000mg/l，平均溫度為25℃。BOD平均值為150mg/l和SS為160mg/l的城市污水用作活性污泥原水。
經(jīng)處理后，附著于濾芯上的污泥污垢或夾雜物為5.7kg，并且發(fā)現(xiàn)污垢重量非常大。
工業(yè)實用性本發(fā)明的中空纖維膜濾芯優(yōu)選用于膜過濾的領(lǐng)域，特別是用于抽吸型槽式過濾裝置或浸漬型過濾裝置。
權(quán)利要求
1.一種中空纖維膜濾芯，其包括由多個中空纖維膜構(gòu)成、并以垂直方向排列在浸漬池中的中空纖維膜束；和用以在兩端處粘附并固定所述中空纖維膜束的粘附固定層，其中所述粘附固定層的形狀選自于由三角形、矩形、以及六邊形所構(gòu)成的組，所述中空纖維膜的中空部分至少在上側(cè)粘附固定層的末端處開口，所述中空纖維膜束在所述上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上以多個小束的狀態(tài)存在。
2.如權(quán)利要求1所述的中空纖維膜濾芯，其特征在于，用于在兩端處粘附并固定所述中空纖維膜束的所述粘附固定層的形狀是矩形，所述中空纖維膜束在所述下側(cè)粘附固定層與所述上側(cè)粘附固定層之間被分割成多個小束。
3.如權(quán)利要求1所述的中空纖維膜濾芯，其特征在于，在所述上側(cè)粘附固定層的過濾部一側(cè)界面上的中空纖維膜的所述多個小束中，所述各個小束中最接近的所述中空纖維膜之間的距離小于2mm，構(gòu)成各個所述小束的所述中空纖維膜的數(shù)量為10～1000個，最接近的所述小束之間的距離為2mm～100mm。
4.如權(quán)利要求1所述的中空纖維膜濾芯，其特征在于，所述上側(cè)粘附固定層和所述下側(cè)粘附固定層分別包含樹脂，并且一個或兩個所述粘附固定層的過濾部一側(cè)界面處的樹脂的硬度(根據(jù)JIS K6253測定)為20A～90A。
全文摘要
一種中空纖維膜濾芯，其包括以垂直方向排列在浸漬容器中的多個中空纖維膜膜束，并包括能夠在兩端處粘附并固定該中空纖維膜束的粘附固定層，其中各個粘附固定層的形狀選自于由三角形、矩形和六邊形所構(gòu)成的組，該中空纖維膜的中空部分至少在上側(cè)粘附固定層的邊緣處開口，并且該中空纖維膜束在該上側(cè)粘附固定層過濾部一側(cè)界面上以多個小束狀態(tài)存在。
文檔編號C02F1/44GK101076392SQ20058004238
公開日2007年11月21日 申請日期2005年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者橋本知孝, 岡村大祐 申請人:旭化成化學(xué)株式會社