过滤装置

摘要

本发明提供了一种紧凑的过滤装置，它通过使来自空气扩散管的气泡的鼓泡作用有效地作用在整个空心纤维膜，可以有效地分离和除去粘附在膜表面上或膜之间的悬浮成分；并且该过滤装置可以高密度地设置在空心纤维膜内部。在过滤装置(11)中，通过使包含悬浮成分的要处理的液体(12)透过膜组件，进行浸渍式吸入过滤或外部压力过滤，实现固-液分离；所述膜组件(14)由成束的膜(16)构成，在该成束的膜中，多个轴线处于垂直方向的空心纤维膜(15)在其上端和下端处互相紧密接触；扩散管(21)穿入所述多个空心纤维膜(15)之间，以插入所述成束的膜(16)的下部。

权利要求

1.一种过滤装置(11)，用于通过使包含悬浮成分的液体透过膜组件，通过浸渍式吸入过滤或外部压力过滤，而实现固-液分离；该过滤装置(11)包括，膜组件(14)，所述膜组件由成束的膜(16)构成，在该成束的膜中，多个具有竖直轴线的空心纤维膜(15)在其上端和下端处互相紧密接触，以及；

利用气泡进行鼓泡的多个扩散管(21)，从所述成束的膜(16)的下部的一侧，所述扩散管沿共同的方向交叉于所述空心纤维膜(15)的轴线地插入所述多个空心纤维膜(15)之间，并且同时所述扩散管交叉于由多个所述成束的膜(16)构成的平面。

2.如权利要求1所述的过滤装置，其中，所述扩散管(21)具有开设在其末端的扩散孔(25)。

3.如权利要求1所述的过滤装置，其中，所述多个扩散管(21)的插入所述空心纤维膜(15)中的长度是不同的。

说明书

过滤装置

技术领域

[0001] 本发明涉及过滤装置，更具体地说，涉及使包含悬浮成分的要处理的液体透过一个膜组件以实现固-液分离的过滤装置。另外，本发明还特别涉及带有利用从扩散管发出的气泡进行空气鼓泡(air bubbling)的空气扩散器的过滤装置。

背景技术

[0002] 利用与浸渍式吸入过滤装置或外部压力式过滤装置()连接的膜组件作为捕集(catchment)部分，在该捕集部分中，成束地设置多个空心纤维膜，该空心纤维的一端或两端在开放状态下与固定件固定。通常，在诸如河水或湖水净化一类的称为微孔过滤(microfiltration)的领域中，广泛使用膜组件。近来，不限于水净化领域，在高度污染的水的处理-例如下水道污水、排水污水、工业废水、工业用水等的第二次和第三次处理的过滤中的应用也受到了很多关注。在水净化和高度污染的水的处理的任何一种情况下，利用使用膜组件的过滤装置连续进行过滤处理导致包含在要处理的液体中的悬浮成分沉积在膜表面上或膜之间，这会成为膜堵塞的原因。即，空心的纤维膜通过沉积物连结在一起，成为一个整体，使得在该膜组件内的空心纤维膜的有效的膜面积减小，从而降低渗透的流量。 [0003] 因此，需要定期地进行清洁操作，除去在膜表面上的沉积物。作为该清洁操作，可进行这样的处理：在浸渍槽充满要处理的液体的状态下，从该膜组件的下部导入空气，并且通过进行空气鼓泡，利用产生的气泡使空心纤维膜振动，分离膜表面上的沉积物。 [0004] 进行空气鼓泡的方法，已知有：一种分离膜表面上的沉积物的装置(参见日本专利3014248号)，其中，设置片状的平面空心纤维膜组件，使片的表面处于垂直方向而空心纤维膜处于水平方向，并且设有具有扩散孔的一个扩散板，只有该空心纤维膜在气泡作用下振动。另外还已知一种分离膜表面上的沉积物的装置(参见日本公开专利(Kokai)公报Hei 8-215548号)，该装置 该空心纤维膜的一端或两端开放的状态下，通过由一个固定件固定，可起捕集作用，并通过在一个端部(下端)上设置扩散孔，而进行空气鼓泡。另外还已知一种分离膜表面上的沉积物的装置(参见日本早期专利公报Hei 7-61420号)，该装置从插入一束空心纤维中的一根多孔管的下部导入空气(在该束空心纤维中，多根空心纤维在一个外壳体内排列成一直线)并且当气泡沿着多孔管上升时，使空心纤维振动，进行空气鼓泡等。

[0005] 然而，由于根据日本专利3014248号的分离膜表面上的沉积物的装置，从一块扩散器板上的扩散孔，在整个空心纤维膜上进行空气扩散，所以为了充分地进行空气扩散，必须使相邻的片状平面空心纤维膜组件互相隔开一定距离设置。这样，很难高密度地设置膜。因此，设置膜的部分的体积大，导致过滤装置的尺寸增大。另外，还有一个问题，因为只从膜组件的下部进行总的空气扩散，所以只有空心纤维膜的表面暴露在空气扩散中，使得空气不能充分扩散至膜之间，特别是产生膜堵塞的捕集部分附近。

[0006] 另外，根据日本早期公开专利(Kokai)公报Hei 8-215548号的分离膜表面上的沉积物的装置在该膜组件的一个末端上有空气扩散结构，该空气扩散结构中空气通过空气扩散孔扩散，因此，空气只扩散至空心纤维膜的外表面，而不扩散至其内表面，这使清洁效率不够高。此外，还有一个问题，该装置不能用在多个空心纤维膜排列成圆形的膜组件中。 [0007] 另外，根据日本专利公报Hei 7-61420号的分离膜表面上沉积物的装置只具有多根多孔管混合到空心纤维束中的结构，其中多个空心纤维过滤膜排列成圆形，这使得空气不能充分扩散至膜之间。

[0008] 在任何情况下，当构成膜组件的空心纤维膜数目大时，清洁效率变差。因此，对构成一个膜组件的空心纤维膜数目有限制，因此，过滤效率的改善也有限制。 发明内容

[0009] 因此，本发明的目的是要提供一种紧凑的过滤装置，它可以通过使来自空气扩散管的气泡的鼓泡作用有效地作用在全部空心纤维膜上，而有效地分离和除去粘附在膜表面上或膜之间的悬浮成分；并可以高密度地设置在空心纤维膜内。

[0010] 本发明的过滤装置是这样一种过滤装置，其用于通过使包含悬浮成分的 要处理的液体透过膜组件，进行浸渍式吸入过滤(immersion type suctionfiltration)或外部压力过滤，而实现固-液分离；该过滤装置包括利用气泡对上述膜组件进行鼓泡的扩散管；所述膜组件由成束的膜构成，在该成束的膜中，多个轴线处于垂直方向的空心纤维膜在其上端和下端处互相紧密接触；在所述成束的膜的下部，所述扩散管从与所述空心纤维膜的轴线交叉的方向插入所述多个空心纤维膜之间。

[0011] 此外，所述扩散管可以由小直径的、末端倒角成圆形的管体形成；其末端或整体可以用保护管覆盖；并且其可以具有开设在其末端的扩散孔。此外，插入所述成束的膜的多个空心纤维膜之间的多个扩散管的插入所述空心纤维膜中的长度是不同的。 [0012] 根据本发明的过滤装置，在从扩散管喷出的气泡上升的过程中产生的振动可以传递至整个成束的膜，并可有效地分离和除去沉积在膜表面上或膜之间的悬浮成分。另外，由于该扩散管由小直径的、可穿入空心纤维膜之间实现插入的管体构成，所以即使将多个扩散管插入一个成束的膜中，也不需要很多的设置空间，使得可以高密度地设置空心纤维膜，从而可改善过滤性能，并减小过滤装置的尺寸。

附图说明

[0013] 图1为示出了本发明的过滤装置用在浸渍式吸入过滤装置中的一个实施例的示意性正视图；

[0014] 图2为该同一个过滤装置的示意性平面图；

[0015] 图3为示出成束的膜和扩散管之间的关系的平面图。

具体实施方式

[0016] 以下将根据图1-3更加详细地说明本发明的过滤装置，所述图1-3中示出了装置用在浸渍式吸入过滤装置中的一个实施例。图1～3中所用的标号如下：11-过滤装置，12-要处理的液体，13-浸渍槽，14-膜组件，15-空心纤维膜，16-成束的膜，17-捕集部分，
18-经处理液体的排放管，19-泵，21-扩散管，22-空气压缩机，23-空气导入管，24-集气管，25-扩散孔。

[0017] 在本实施例所示的过滤装置11中，膜组件14以浸渍方式设置在充满导 入的要处理的液体12的浸渍槽13中。该膜组件14由10个成束的膜16的组合构成，该10个成束的膜排列成二排，每排有5个膜，每一排中轴线处于垂直方向的多个空心纤维膜15的上端和下端处互相紧密接触。如图3所示，每一个成束的膜16由多个空心纤维膜15构成，使其水平截面为矩形。每一个成束的膜16通过捕集部分17与处理液体排放管18连通，该捕集部分使该空心纤维膜15的端部在其上端和下端处保持开放状态。另外，利用泵19抽吸经处理液体的排放管18的内部，使空心纤维膜15的内部压力降低，以利用空心纤维膜15进行过滤工作。

[0018] 另外，在成束的膜16的下部，扩散管21插入上述多个空心纤维膜15之间。这个扩散管21通过一个集气管24与带有空气压缩机22的空气导入管23连接，并且形成为使由该空气压缩机22压缩的空气从设在扩散管21末端的扩散孔25射出。该扩散管21可由诸如不锈钢一类的金属材料制成，或由诸如聚氯乙烯等一类的硬塑料制成。为了推进展宽成束的膜16的空心纤维膜15以改变其形状，为了穿入空心纤维膜15之间以实现插入，以及为了不损伤空心纤维膜15，扩散管21最好由小直径的管体形成，管的端部倒角成圆形，并且管体的末端和整体用保护管覆盖。扩散管21的数目和单个成束的膜16中扩散管之间的间隙以及扩散孔25的位置可根据条件-例如成束的膜16的水平截面形状和截面面积适当地设定。如图3所示，插入单个成束的膜16中的扩散管21的长度最好是不同的。另外，扩散管21可设在一个成束的膜16和相邻的成束的膜16之间。

[0019] 设在该扩散管21上的扩散孔25可设置在随机的位置上。扩散孔25可穿设于管的侧面上，而管的末端封闭。当要在轴向方向上喷射空气时，通过管的末端大开放，可以容易地形成扩散管21。另外，在管的端部的一个位置上设置多个扩散管25已足够，但也可以设置在多个位置上。另外，通常，扩散管21由直管构成，但允许稍微弯曲。 [0020] 上述空心纤维膜15的材料没有特别的限制，而可以使用各种材料构成，例如：聚砜类树脂，聚丙烯腈，纤维素衍生物，包括聚乙烯，聚丙烯等的聚烯烃，聚乙烯醇类树脂，聚砜式树脂，包括聚四氟乙烯，聚偏二氟乙烯等的氟类树脂；聚酰胺，聚酯，聚甲基丙烯酸酯，聚丙烯酸酯等。另外，可以使用具有部分引入的取代基的树脂或树脂的共聚物，还可以使用混合二种或多种树脂制成的树脂。

[0021] 另外，对于用于保护该空心纤维膜15的末端在开放状态的固定件，通常可将液体树脂-例如环氧树脂，不饱和的聚酯树脂，聚氨酯树脂等固化使用。另外，对于捕集部分17，具有机械强度和耐久性的材料就足够了。例如，可以使用诸如聚碳酸酯，聚砜，聚烯烃，聚氯乙烯，丙烯酸树脂，ABS树脂，改良的PPE树脂等一类的材料。

[0022] 在这样形成的过滤装置中，通过起动泵19可进行过滤工作，其中，对流入带有空心纤维膜15的浸渍槽13中的要处理液体，进行固-液分离，使在要处理的液体中的悬浮成分停留在空心纤维膜15的表面上，而分离和除去悬浮成分的经处理液体通过该空心纤维膜15的内部，被吸入经处理液体的排放管18中，以进行回收。

[0023] 由于连续进行这种过滤工作，悬浮成分逐渐沉积在空心纤维膜15的表面上和膜之间，造成空心纤维膜15中的透过流量降低并且泵19的吸入压力减小。因此，可以定期地或根据泵19的吸入压力进行鼓泡清洁操作，将沉积在空心纤维膜表面上或膜之间的悬浮成分分离和除去。

[0024] 鼓泡清洁操作按以下方式进行：使空气压缩机22工作，通过空气导入管23和集气管24，将压缩空气供给扩散管21，并从设在扩散管21上的扩散孔25将气泡喷射在成束的膜16的下部。这时，扩散管21穿入成束的膜16下部的空心纤维膜15之间，实现插入。由于扩散孔25设置在成束的膜16的内部，所以从扩散孔25喷出的气泡在成束的膜16的内部上升。

[0025] 另外，由于气泡在处在密集状态的空心纤维膜15之间上升，所以难以成为大的气泡。此外，由于细小的气泡在膜之间以复杂的方式向上运动，所以在气泡在膜之间上升的过程中产生的细微的振动可直接地由从成束的膜16的内部产生的气泡，或间接地由在空心纤维膜15之间的空间中的水的运动传递至构成成束的膜16的全部空心纤维膜15上。这样，通过使膜有效地振动，可以有效地分离和除去沉积在空心纤维膜表面上和膜之间的悬浮材料。因此，鼓泡清洁操作中的清洁效率可以大幅度改善。另外，空气可以连续地或间断地喷入成束的膜16中。

[0026] 另外，与在上述的日本专利公报Hei 7-61420号中所述的具有插入在成束的膜中的较大直径的多孔管比较，可以使用较细的扩散管21，因此在成束的膜16中每单位截面积的空心纤维膜15的数目可以增加，并且从而使整个过滤装置中每单位体积的膜面积增大，这样可改善过滤性能，同时减小过 滤装置的尺寸。另外，由于清洁效率改善，与现有技术比较，可以用较少量的空气进行有效的鼓泡清洁操作，使得设置膜的区域每单位面积上的清洁用的空气量可以减少。

[0027] 应当指出，在上述实施例中，说明了将本发明用在浸渍式吸入过滤装置中的例子，但将它用在外部压力过滤装置上也可实现相当的作用/效果。