本發(fā)明涉及一種過(guò)濾模塊和一種過(guò)濾設(shè)備。

背景技術(shù)：

配備有包括成束中空纖維膜的過(guò)濾模塊的過(guò)濾設(shè)備已經(jīng)在廢水處理、生產(chǎn)藥物的過(guò)程等中被用作固液分離處理設(shè)備。過(guò)濾模塊的示例包括：外壓式模塊，在外壓式模塊中，中空纖維膜的外周側(cè)上的壓力增加，使得待處理液體將滲入到中空纖維膜的內(nèi)周側(cè)中；浸漬式模塊，在浸漬式模塊中，通過(guò)滲透壓或者通過(guò)降低內(nèi)周側(cè)處的壓力導(dǎo)致待處理液體滲透到內(nèi)周側(cè)中；和內(nèi)壓式模塊，在內(nèi)壓式模塊中，中空纖維膜的內(nèi)周側(cè)處的壓力增加，使得待處理液體將朝向中空纖維膜的外周側(cè)滲透。

在上述過(guò)濾模塊中，因?yàn)榇幚硪后w中所包含的物質(zhì)由于操作而附著到中空纖維膜的表面，所以外壓式過(guò)濾模塊和浸漬式過(guò)濾模塊受到污染，并且如果保持被污染，則其過(guò)濾能力將變差。為了解決這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)采用了清潔方法(空氣洗滌)，利用該方法，從過(guò)濾模塊下方供應(yīng)氣泡，使得氣泡擦拭中空纖維膜的表面并且使中空纖維膜發(fā)生振動(dòng)，以移除附著的物質(zhì)(參考日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)no.2010-42329)。

引用列表

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)no.2010-42329

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決問(wèn)題的方案

通常，用于清潔中空纖維膜的表面的氣泡被連續(xù)供應(yīng)，以保持中空纖維膜的表面的清潔。因此，如果氣泡清潔中空纖維膜的表面的清潔效率變差，則供應(yīng)用于清潔的氣泡所需要的能量可能增加，并且過(guò)濾成本可能升高。為了降低過(guò)濾成本，已經(jīng)采取了一種方案，其中多個(gè)過(guò)濾模塊被沿著豎直方向連接。然而，氣泡可能由于保持中空纖維膜的保持部件(聯(lián)結(jié)過(guò)濾模塊的構(gòu)件)而擴(kuò)散，在上部中的中空纖維膜的表面可能不與氣泡相接觸，結(jié)果清潔能力可能變差。

出于這些情況已經(jīng)完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明意在提供具有優(yōu)良的中空纖維膜表面清潔效率和優(yōu)良過(guò)濾能力的過(guò)濾模塊和過(guò)濾設(shè)備。

解決問(wèn)題的方案

根據(jù)給出以解決上述問(wèn)題的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的過(guò)濾模塊包括多個(gè)中空纖維膜和一對(duì)保持部件，所述多個(gè)中空纖維膜在沿著一個(gè)方向排列的同時(shí)被保持，所述一對(duì)保持部件對(duì)中空纖維膜的兩端進(jìn)行固定。在保持部件中，所述中空纖維膜所在的存在區(qū)域在與所述中空纖維膜的排列方向相垂直的方向上具有矩形形狀。所述中空纖維膜在存在區(qū)域的長(zhǎng)邊方向和短邊方向上以矩陣方式布置。在存在區(qū)域中，所述中空纖維膜在長(zhǎng)邊方向上的平均間距與所述中空纖維膜在短邊方向上的平均間距的比值是1.2以上且2.5以下。

本發(fā)明的有利效果

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的過(guò)濾模塊具有優(yōu)良的中空纖維膜表面清潔效果和優(yōu)良的過(guò)濾能力。

附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的過(guò)濾模塊的示意性立體圖。

圖2是圖1所示過(guò)濾模塊的保持部件的示意性端視圖。

圖3是圖1所示過(guò)濾模塊的中空纖維膜的示意性截面圖。

圖4是圖1所示過(guò)濾模塊的示意性局部截面圖。

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的過(guò)濾設(shè)備結(jié)構(gòu)的示意圖。

附圖標(biāo)記列表

1過(guò)濾模塊

2中空纖維膜

2a支撐層

2b過(guò)濾層

3上部保持部件

3a中空外殼

3b樹(shù)脂組合物

4下部保持部件

11過(guò)濾容器

12氣泡供應(yīng)單元

13排放管道

14抽吸泵

a存在區(qū)域

b氣泡

la長(zhǎng)邊方向上的平均長(zhǎng)度

lb短邊方向上的平均長(zhǎng)度

lt平均有效長(zhǎng)度

pa長(zhǎng)邊方向上的平均間距

pb短邊方向上的平均間距

具體實(shí)施方式

[本發(fā)明實(shí)施例的說(shuō)明]

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的過(guò)濾模塊包括多個(gè)中空纖維膜和一對(duì)保持部件，所述多個(gè)中空纖維膜在沿著一個(gè)方向排列的同時(shí)被保持，所述一對(duì)保持部件對(duì)所述中空纖維膜的兩端進(jìn)行固定。在所述保持部件中，所述中空纖維膜所在的存在區(qū)域在與所述中空纖維膜的排列方向相垂直的方向上具有矩形形狀。所述中空纖維膜在所述存在區(qū)域的長(zhǎng)邊方向和短邊方向上以矩陣方式布置。在所述存在區(qū)域中，所述中空纖維膜在長(zhǎng)邊方向上的平均間距與所述中空纖維膜在短邊方向上的平均間距的比值是1.2以上且2.5以下。

因?yàn)橹锌绽w維膜在矩形的存在區(qū)域中以矩陣方式布置，因此每單位設(shè)備面積的中空纖維膜的表面面積較大，換言之，過(guò)濾面積較大，所以該過(guò)濾模塊具有相對(duì)較高的過(guò)濾能力。而且，在存在區(qū)域中，中空纖維膜在長(zhǎng)邊方向上的平均間距與中空纖維膜在短邊方向上的平均間距的比值在上述范圍內(nèi)。因此，氣泡能夠在短邊方向上、即成束中空纖維膜的厚度較小的方向上相對(duì)容易進(jìn)入成束中空纖維膜的內(nèi)部。結(jié)果，根據(jù)該過(guò)濾模塊，氣泡能夠被供應(yīng)到成束中空纖維膜的中央部分，中空纖維膜的表面能夠通過(guò)空氣洗滌被極有效率地清潔，并且能夠維持過(guò)濾能力。

中空纖維膜在沿著短邊方向延伸的一行中的數(shù)目?jī)?yōu)選地是8以上且50以下。當(dāng)中空纖維膜在沿著短邊方向延伸的一行中的數(shù)目在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，氣泡能夠更加可靠地進(jìn)入成束中空纖維膜的中央部分，同時(shí)維持中空纖維膜的表面面積。

在存在區(qū)域中的中空纖維膜的填充面積率優(yōu)選地是20％以上且60％以下。當(dāng)存在區(qū)域中的中空纖維膜的填充面積率位于該范圍內(nèi)時(shí)，能夠在維持存在區(qū)域的內(nèi)側(cè)處的清潔效果的同時(shí)增加每單位設(shè)備面積的過(guò)濾流量。

中空纖維膜在短邊方向上的平均間距與中空纖維膜的平均外徑的比值優(yōu)選地是1以上且1.5以下。當(dāng)中空纖維膜在短邊方向上的平均間距與平均外徑的比值位于該范圍內(nèi)時(shí)，中空纖維膜在短邊方向上的密度增加，同時(shí)維持了氣泡能夠由此沿著短邊方向移動(dòng)通過(guò)的間隙的形成效率。因此，能夠過(guò)濾面積增加，并且能夠增加每單位設(shè)備面積的過(guò)濾流量。

中空纖維膜的平均外徑優(yōu)選地是1mm以上且6mm以下。當(dāng)中空纖維膜的平均外徑位于該范圍內(nèi)時(shí)，能夠在確保中空纖維膜的強(qiáng)度的同時(shí)，使得易于發(fā)生促進(jìn)氣泡進(jìn)入的中空纖維膜的振動(dòng)和搖動(dòng)。

每個(gè)中空纖維膜都可以包括支撐層和過(guò)濾層，支撐層含有作為主要組分的聚四氟乙烯，過(guò)濾層堆疊在支撐層的表面上，并且含有作為主要組分的聚四氟乙烯。因?yàn)橹锌绽w維膜具有均含有作為主要組分的聚四氟乙烯的支撐層和過(guò)濾層，所以中空纖維膜具有充分的機(jī)械強(qiáng)度。

優(yōu)選地，通過(guò)圍繞構(gòu)成支撐層的延展的聚四氟乙烯管來(lái)卷繞延展的聚四氟乙烯片，并且執(zhí)行燒結(jié)而形成過(guò)濾層。因?yàn)橹锌绽w維膜通過(guò)圍繞構(gòu)成支撐層的延展的聚四氟乙烯管來(lái)卷繞延展的聚四氟乙烯片、然后執(zhí)行燒結(jié)而形成，所以便于調(diào)節(jié)中空纖維膜中的氣孔的形狀和尺寸，并且使得支撐層和過(guò)濾層中的氣孔彼此連接，以改進(jìn)滲透性。

所述一對(duì)保持部件中的至少一個(gè)保持部件優(yōu)選包括中空外殼，中空纖維膜的端部被插入所述中空外殼中，并且樹(shù)脂組合物優(yōu)選地填充在中空外殼的內(nèi)側(cè)壁表面和中空纖維膜的外周表面之間的空間，所述樹(shù)脂組合物包含作為主要組分的環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯樹(shù)脂。當(dāng)包含作為主要組分的環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯樹(shù)脂的樹(shù)脂組合物以此方式填充在中空外殼的內(nèi)側(cè)壁表面和中空纖維膜的外周表面之間的空間時(shí)，能夠密封中空外殼和中空纖維膜之間的間隙，并且能夠確保中空纖維膜的外側(cè)和內(nèi)側(cè)彼此隔離，并且即使當(dāng)由于與氣泡接觸而發(fā)生較大振動(dòng)時(shí)，中空纖維膜仍然能夠被保持并且防止掉落。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的過(guò)濾設(shè)備包括過(guò)濾模塊、容納過(guò)濾模塊的過(guò)濾容器、和向過(guò)濾模塊的下部供應(yīng)氣泡的氣泡供應(yīng)單元。

該過(guò)濾設(shè)備配備有具有優(yōu)良的中空纖維膜表面清潔效率和優(yōu)良過(guò)濾能力的過(guò)濾模塊，并且能夠使用氣泡供應(yīng)單元通過(guò)空氣洗滌來(lái)清潔中空纖維膜；因此，能夠增強(qiáng)過(guò)濾能力，并且能夠增加利用率。

這里，“存在區(qū)域”指的是：當(dāng)沿著中空纖維膜的排列方向觀察時(shí)，在包含所有中空纖維膜的假想凸多邊形(所有的內(nèi)角均小于180°的多邊形)中面積最小的區(qū)域。術(shù)語(yǔ)“矩形”指的是具有不等鄰邊的四邊形，并且不包括正方形?！疤畛涿娣e率”指的是中空纖維膜的外周表面的內(nèi)側(cè)的面積分?jǐn)?shù)，并且是包括中空纖維膜的內(nèi)腔的面積的占有率。

[本發(fā)明實(shí)施例的細(xì)節(jié)]

現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。

[過(guò)濾模塊]

圖1所示的過(guò)濾模塊1包括中空纖維膜2和一對(duì)保持部件，即，上部保持部件3和下部保持部件4，所述中空纖維膜2通過(guò)沿著一個(gè)方向排列而被保持，所述一對(duì)保持部件對(duì)中空纖維膜2的兩端進(jìn)行固定。

<中空纖維膜>

中空纖維膜2通過(guò)形成多孔膜而制成，該多孔膜允許待處理液體中所包含的水穿透到管中，而不允許待處理液體中所包含的顆粒穿透到管中。

中空纖維膜2可以含有作為主要組分的熱塑性樹(shù)脂。熱塑性樹(shù)脂的示例包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚苯乙烯、聚砜、聚乙烯醇、聚苯醚、聚苯硫醚、醋酸纖維素、聚丙烯腈，和聚四氟乙烯(ptfe)。在這些之中，優(yōu)選具有優(yōu)良的耐化學(xué)性、耐熱性、耐氣候性和阻燃性并且是多孔的ptfe，并且更加優(yōu)選單軸地或者雙軸延展的ptfe。用于形成中空纖維膜的材料可以含有其它聚合物和添加劑，諸如潤(rùn)滑劑等。

如圖2所示，中空纖維膜2所在的上部保持部件3(和下部保持部件4)中的存在區(qū)域a在與排列方向相垂直的方向上具有矩形形狀。優(yōu)選地，中空纖維膜2在存在區(qū)域a的長(zhǎng)邊方向和短邊方向上以矩陣方式布置。

存在區(qū)域a在長(zhǎng)邊方向上的平均長(zhǎng)度la與在短邊方向上的平均長(zhǎng)度lb的比值(la/lb)的下限優(yōu)選地是10，更加優(yōu)選地是15，并且進(jìn)而更加優(yōu)選地是20。存在區(qū)域a在長(zhǎng)邊方向上的平均長(zhǎng)度la與在短邊方向上的平均長(zhǎng)度lb的比值的上限優(yōu)選地是50，更加優(yōu)選地是45，并且進(jìn)而更加優(yōu)選地是40。當(dāng)在長(zhǎng)邊方向上的平均長(zhǎng)度la與在短邊方向上的平均長(zhǎng)度lb的比值低于下限時(shí)，短邊方向上的長(zhǎng)度過(guò)大，并且氣泡可能無(wú)法被供應(yīng)到成束中空纖維膜2的中央部分，并且存在區(qū)域a的面積可能變得過(guò)小，以至無(wú)法獲得足夠的過(guò)濾面積。相比之下，當(dāng)存在區(qū)域a在長(zhǎng)邊方向上的平均長(zhǎng)度la與在短邊方向上的平均長(zhǎng)度lb的比值超過(guò)上限時(shí)，過(guò)濾模塊1沿著長(zhǎng)邊方向過(guò)于細(xì)長(zhǎng)，從而可能難以操縱。

中空纖維膜2在長(zhǎng)邊方向上的平均間距pa與在短邊方向上的平均間距pb的比值(pa/pb)的下限是1.2，并且優(yōu)選地是1.5。中空纖維膜2在長(zhǎng)邊方向上的平均間距pa與在短邊方向上的平均間距pb的比值的上限是2.5，并且優(yōu)選地是2。當(dāng)中空纖維膜2在長(zhǎng)邊方向上的平均間距pa與在短邊方向上的平均間距pb的比值低于下限時(shí)，無(wú)法在存在區(qū)域a的短邊方向上將足夠量的氣泡供應(yīng)到中空纖維膜2之間的間隙。相反，當(dāng)中空纖維膜2在長(zhǎng)邊方向上的平均間距pa與在短邊方向上的平均間距pb的比值超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2在長(zhǎng)邊方向上的密度降低，并且過(guò)濾能力可能變得不足。

中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt與存在區(qū)域a在短邊方向上的平均長(zhǎng)度lb的比值(lt/lb)的下限優(yōu)選地是40，更加優(yōu)選地是50，并且進(jìn)而更加優(yōu)選地是60。中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt與存在區(qū)域a在短邊方向上的平均長(zhǎng)度lb的比值的上限優(yōu)選地是200，更加優(yōu)選地是150，并且進(jìn)而更加優(yōu)選地是120。當(dāng)中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt與存在區(qū)域a在短邊方向上的平均長(zhǎng)度lb的比值低于下限時(shí)，中空纖維膜2的彎曲過(guò)小，從而由于氣泡擦拭引起的中空纖維膜2的顫動(dòng)變得不足，并且不能將氣泡供應(yīng)到位于存在區(qū)域a的中心處的中空纖維膜2。相反，當(dāng)中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt與存在區(qū)域a在短邊方向上的平均長(zhǎng)度lb的比值超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2過(guò)度彎曲，并且過(guò)濾效率和清潔效率可能由于中空纖維膜2的纏結(jié)而變差。中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt指的是中空纖維膜2的、在上部保持部件3和下部保持部件4之間暴露的部分的長(zhǎng)度的平均值。

存在區(qū)域a中的中空纖維膜2的填充面積率的下限優(yōu)選地是20％，并且更加優(yōu)選地是30％。存在區(qū)域a中的中空纖維膜2的填充面積率的上限優(yōu)選地是60％，并且更加優(yōu)選地是55％。當(dāng)中空纖維膜2的填充面積率低于下限時(shí)，每單位面積中的空纖維膜2的數(shù)目降低，并且無(wú)法獲得足夠的過(guò)濾效率。相比之下，當(dāng)中空纖維膜2的填充面積率超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2之間的間隙變得過(guò)小，并且氣泡無(wú)法被供應(yīng)到存在區(qū)域a的內(nèi)側(cè)上的中空纖維膜2。

在存在區(qū)域a中沿著短邊方向布置的中空纖維膜2的數(shù)目(在沿著短邊方向延伸的一行中的中空纖維膜的數(shù)目)的下限優(yōu)選地是8，并且更加優(yōu)選地是12。沿著短邊方向布置的中空纖維膜2的上限優(yōu)選地是50，并且更加優(yōu)選地是40。當(dāng)沿著短邊方向布置的中空纖維膜2的數(shù)目低于下限時(shí)，無(wú)法足夠地獲得每單位設(shè)備面積過(guò)濾面積。相比之下，當(dāng)沿著短邊方向布置的中空纖維膜2的數(shù)目超過(guò)上限時(shí)，變得難以向成束中空纖維膜2的短邊方向上的中央部分供應(yīng)氣泡，并且無(wú)法獲得充分的清潔效果。

短邊方向上的平均間距pb與中空纖維膜2的平均外徑的比值的下限優(yōu)選地是1。短邊方向上的平均間距pb與中空纖維膜2的平均外徑的比值的上限優(yōu)選地是1.5，并且更加優(yōu)選地是1.4。當(dāng)短邊方向上的平均間距pb與中空纖維膜2的平均外徑的比值低于下限時(shí)，中空纖維膜2被布置成沿著徑向方向處于壓扁的狀態(tài)中，由此使得制造困難。相比之下，當(dāng)短邊方向上的平均間距pb與中空纖維膜2的平均外徑的比值超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2在長(zhǎng)邊方向上的密度降低，因此過(guò)濾能力可能變得不足。

中空纖維膜2的平均外徑的下限優(yōu)選地是1mm，更加優(yōu)選地是1.5mm，并且進(jìn)而更加優(yōu)選地是2mm。中空纖維膜2的平均外徑的上限優(yōu)選地是6mm，更加優(yōu)選地是5mm，并且進(jìn)而更加優(yōu)選地是4mm。當(dāng)中空纖維膜2的平均外徑低于下限時(shí)，中空纖維膜2的機(jī)械強(qiáng)度可能變得不足。相反，當(dāng)中空纖維膜2的平均外徑超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2的撓性變得不足，并且通過(guò)與氣泡接觸引起的中空纖維膜2的振動(dòng)或者顫動(dòng)可能變得不足。此外，無(wú)法擴(kuò)大中空纖維膜2之間的間隙，并且氣泡無(wú)法被引入位于存在區(qū)域a的內(nèi)側(cè)上的中空纖維膜2。還存在表面面積與中空纖維膜2的截面面積的比值可能變小、并且過(guò)濾效率由此可能變差的可能性。

中空纖維膜2的平均內(nèi)徑的下限優(yōu)選地是0.3mm，更加優(yōu)選地是0.5mm，并且進(jìn)而更加優(yōu)選地是0.9mm。中空纖維膜2的平均內(nèi)徑的上限優(yōu)選地是4mm，并且更加優(yōu)選地是3mm。當(dāng)中空纖維膜2的平均內(nèi)徑低于下限時(shí)，在排放中空纖維膜2內(nèi)側(cè)的被過(guò)濾液體的過(guò)程期間的壓降可能增加。相比之下，當(dāng)中空纖維膜2的平均內(nèi)徑超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2的厚度降低，并且機(jī)械強(qiáng)度和雜質(zhì)滲透防止效果可能變得不足。

中空纖維膜2的平均內(nèi)徑與平均外徑的比值的下限優(yōu)選地是0.3，并且更加優(yōu)選地是0.4。中空纖維膜2的平均內(nèi)徑與平均外徑的比值的上限優(yōu)選地是0.8，并且更加優(yōu)選地是0.6。當(dāng)中空纖維膜2的平均內(nèi)徑與平均外徑的比值低于下限時(shí)，中空纖維膜2的厚度過(guò)度地增加，并且中空纖維膜2的滲透性可能變差。相比之下，當(dāng)中空纖維膜2的平均內(nèi)徑與平均外徑的比值超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2的厚度降低，并且機(jī)械強(qiáng)度和雜質(zhì)滲透防止效果可能變得不足。

中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt的下限優(yōu)選地是1m，并且更加優(yōu)選地是2m。中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt的上限優(yōu)選地是6m，并且更加優(yōu)選地是5m。當(dāng)中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt低于下限時(shí)，通過(guò)與氣泡擦拭引起的中空纖維膜2的顫動(dòng)不足，并且在中空纖維膜2之間的間隙無(wú)法擴(kuò)大，以允許氣泡到達(dá)位于存在區(qū)域a的內(nèi)側(cè)上的中空纖維膜2。相比之下，當(dāng)中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2可能由于其自身重量而受到過(guò)度彎曲，并且安裝過(guò)濾模塊1等的操縱方便性可能變差。

中空纖維膜2的平均有效長(zhǎng)度lt與平均外徑的比值(縱橫比)的下限優(yōu)選地是150，并且更加優(yōu)選地是1000。中空纖維膜2的縱橫比的上限優(yōu)選地是6000，并且更加優(yōu)選地是5000。當(dāng)中空纖維膜2的縱橫比低于下限時(shí)，成束的中空纖維膜2在短邊方向上的厚度增加，并且由中空纖維膜2的顫動(dòng)引起的、沿著短邊方向?qū)馀菀氲匠墒锌绽w維膜2的內(nèi)側(cè)中的效果可能變得不足。相比之下，當(dāng)中空纖維膜2的縱橫比超過(guò)上限時(shí)，當(dāng)中空纖維膜2沿著豎直方向保持拉緊時(shí)，中空纖維膜2過(guò)于細(xì)長(zhǎng)，因此機(jī)械強(qiáng)度可能降低。

中空纖維膜2的孔隙度的下限優(yōu)選地是70％，并且更加優(yōu)選地是75％。中空纖維膜2的孔隙度的上限優(yōu)選地是90％，并且更加優(yōu)選地是85％。當(dāng)中空纖維膜2的孔隙度低于下限時(shí)，滲透性變差，并且過(guò)濾模塊1的過(guò)濾能力可能變差。相比之下，當(dāng)中空纖維膜2的孔隙度超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2的機(jī)械強(qiáng)度和抗磨性可能變得不足?？紫抖戎傅氖菤饪椎目傮w積與中空纖維膜2的體積的比值，并且能夠通過(guò)根據(jù)astm-d-792測(cè)量中空纖維膜2的密度而被確定。

中空纖維膜2中的氣孔的面積占有率的下限優(yōu)選地是40％。中空纖維膜2中的氣孔的面積占有率的上限優(yōu)選地是60％。當(dāng)氣孔的面積占有率低于下限時(shí)，滲透性可能變差，并且過(guò)濾模塊1的過(guò)濾能力可能變差。相比之下，當(dāng)氣孔的面積占有率超過(guò)上限時(shí)，中空纖維膜2的表面強(qiáng)度可能不足，并且可能由于與氣泡擦拭而發(fā)生中空纖維膜2的破裂等。面積占有率指的是中空纖維膜2的外周表面(過(guò)濾層表面)中的氣孔的總面積相對(duì)于中空纖維膜2的表面面積的比值，并且能夠通過(guò)分析中空纖維膜2的外周表面的電子顯微圖像而被確定。

中空纖維膜2的氣孔的平均直徑的下限優(yōu)選地是0.01μm。中空纖維膜2的氣孔的平均直徑的上限優(yōu)選地是0.45μm，并且更加優(yōu)選地是0.1μm。當(dāng)中空纖維膜2的氣孔的平均直徑低于下限時(shí)，滲透性可能變差。當(dāng)中空纖維膜2的氣孔的平均直徑超過(guò)上限時(shí)，可能無(wú)法防止待處理液體中所包含的雜質(zhì)滲透到中空纖維膜2的內(nèi)部。氣孔的平均直徑指的是中空纖維膜2的外周表面(過(guò)濾層的表面)中的氣孔的平均直徑，并且能夠利用氣孔尺寸分布分析器來(lái)測(cè)量(例如，可從多孔材料公司(porousmaterialsincorporated)獲得的多孔材料自動(dòng)氣孔尺寸分布測(cè)量系統(tǒng))。

中空纖維膜2的抗拉強(qiáng)度的下限優(yōu)選地是50n，并且更加優(yōu)選地是60n。當(dāng)中空纖維膜2的抗拉強(qiáng)度低于下限時(shí)，對(duì)于利用氣泡進(jìn)行表面清潔的耐久性可能變差。中空纖維膜2的抗拉強(qiáng)度的上限一般是150n?？估瓘?qiáng)度指的是在100mm的標(biāo)距長(zhǎng)度和100mm/min的測(cè)試速度下根據(jù)jisk7161(1994)執(zhí)行的拉伸試驗(yàn)中觀察到的最大拉伸應(yīng)力。

中空纖維膜2優(yōu)選具有多層結(jié)構(gòu)。例如，如圖3中所示，中空纖維膜2可以包括管狀支撐層2a和堆疊在支撐層2a的表面上的過(guò)濾層2b。當(dāng)中空纖維膜2具有這種多層結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)滲透性以及機(jī)械強(qiáng)度，并且能夠增強(qiáng)利用氣泡實(shí)現(xiàn)的表面清潔效果。

構(gòu)成支撐層2a和過(guò)濾層2b的材料可以含有作為主要組分的聚四氟乙烯(ptfe)。當(dāng)構(gòu)成支撐層2a和過(guò)濾層2b的材料的主要組分是ptfe時(shí)，中空纖維膜2具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，并且減輕由于與氣泡的擦拭引起的在中空纖維膜的表面上的損壞等。

支撐層2a和過(guò)濾層2b中使用的ptfe的數(shù)均分子量的下限優(yōu)選是500,000，并且更加優(yōu)選地是2,000,000。支撐層2a和過(guò)濾層2b中使用的ptfe的數(shù)均分子量的上限優(yōu)選是20,000,000。當(dāng)ptfe的數(shù)均分子量低于下限時(shí)，中空纖維膜2的表面可能由于與氣泡擦拭而受損，并且中空纖維膜2的機(jī)械強(qiáng)度可能變差。當(dāng)ptfe的數(shù)均分子量超過(guò)上限時(shí)，可能變得難以在中空纖維膜2中形成氣孔。

支撐層2a可以是例如通過(guò)擠壓模制ptfe來(lái)制備的管。當(dāng)擠壓模制的管被用作支撐層2a時(shí)，支撐層2a具有機(jī)械強(qiáng)度，并且能夠易于形成氣孔。該管優(yōu)選地以沿著軸向方向50％以上且700％以下和沿著周向方向5％以上且100％以下的延展率延展。

用于延展的溫度優(yōu)選不高于管材料的熔點(diǎn)，例如0℃以上且300℃以下。為了獲得包括具有相對(duì)較大直徑的氣孔的多孔材料，優(yōu)選低溫延展。為了獲得包括具有相對(duì)較小直徑的氣孔的多孔材料，優(yōu)選高溫延展。延展的多孔材料在兩端均被固定以保持延展?fàn)顟B(tài)的同時(shí)在200℃以上且300℃以下的溫度下被熱處理例如1到30分鐘；結(jié)果，獲得了較高的尺寸穩(wěn)定性。能夠根據(jù)諸如延展溫度、延展率等的條件的組合來(lái)調(diào)節(jié)多孔材料的氣孔的尺寸。

形成支撐層2a的管能夠例如通過(guò)如下方式獲得：將諸如石腦油這樣的液體潤(rùn)滑劑添加到ptfe精細(xì)粉末，將所形成的混合物擠壓模制成管，并且對(duì)該管進(jìn)行延展。當(dāng)在加熱熔爐中、將所述管在例如350℃以上且550℃以下這樣的不低于ptfe精細(xì)粉末的熔點(diǎn)的溫度下保持?jǐn)?shù)十秒到幾分鐘以進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，能夠改進(jìn)尺寸穩(wěn)定性。

支撐層2a的平均厚度優(yōu)選地是0.1mm以上且3mm以下。當(dāng)支撐層2a的平均厚度在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，中空纖維膜2實(shí)現(xiàn)了在機(jī)械強(qiáng)度和滲透性之間的良好平衡。

過(guò)濾層2b能夠通過(guò)例如將ptfe片卷繞在支撐層2a上并且執(zhí)行燒結(jié)而形成。當(dāng)該片材被用作用于形成過(guò)濾層2b的材料時(shí)，能夠促進(jìn)延展，能夠易于調(diào)節(jié)氣孔的形狀和尺寸，并且能夠降低過(guò)濾層2b的厚度。因?yàn)樵撈谋痪砝@并且燒結(jié)，所以支撐層2a和過(guò)濾層2b成為一體，并且能夠使得這些層中的氣孔相互連接，以改進(jìn)滲透性。燒結(jié)溫度優(yōu)選不低于形成支撐層2a的管和形成過(guò)濾層2b的片材的熔點(diǎn)。

能夠例如利用以下方法來(lái)獲得形成過(guò)濾層2b的片材：(1)在不高于熔化溫度的溫度下，對(duì)通過(guò)擠壓樹(shù)脂來(lái)獲得的未被燒結(jié)的模制本體進(jìn)行延展，然后進(jìn)行燒結(jié)；或者(2)對(duì)被燒結(jié)的樹(shù)脂模制本體進(jìn)行緩慢冷卻，以增加結(jié)晶度，并且對(duì)所形成的被冷卻的燒結(jié)模制本體進(jìn)行延展。該片材優(yōu)選地以沿著縱向方向50％以上且1000％以下和沿著橫向方向50％以上且2500％以下的延展率延展。特別地，當(dāng)橫向方向上的延展率位于該范圍內(nèi)時(shí)，能夠改進(jìn)在片材被卷繞時(shí)的周向方向上的機(jī)械強(qiáng)度，并且能夠改進(jìn)對(duì)于利用氣泡實(shí)現(xiàn)的表面清潔的耐久性。

當(dāng)通過(guò)將片材卷繞在形成支撐層2a的管上來(lái)制成過(guò)濾層2b時(shí)，優(yōu)選在管的外周表面上形成精細(xì)不規(guī)則體。當(dāng)不規(guī)則體形成在管的外周表面上時(shí)，能夠防止與片材的不對(duì)準(zhǔn)，能夠改進(jìn)管和片材之間的附著，并且能夠防止由于氣泡清潔引起的、過(guò)濾層2b從支撐層2a的脫離。能夠根據(jù)片材的厚度來(lái)調(diào)節(jié)片材被卷繞的次數(shù)。該次數(shù)可以是一次或者多于一次?？梢詫⒍嘤谝粋€(gè)的片材卷繞在管上。用于卷繞片材的方法不被特別地限制。片材可以沿著管的周向方向卷繞或者可以螺旋地卷繞。

精細(xì)不規(guī)則體中的高度(高差)優(yōu)選地是20μm以上且200μm以下。精細(xì)不規(guī)則體優(yōu)選形成在管的外周表面的所有部分中，但是可以僅僅形成在某些部分中或者間歇形成。用于在管外周表面上形成精細(xì)不規(guī)則體的方法的示例包括使用火焰、激光照射、等離子體照射和氟樹(shù)脂的分散涂覆等表面處理。優(yōu)選使用火焰的表面處理，這是因?yàn)槟軌蛞子谛纬刹灰?guī)則體而不影響管的物理性質(zhì)。

可替代地，可以使用未被燒結(jié)的管和未被燒結(jié)的片材，并且可以在將片材卷繞在管上之后執(zhí)行燒結(jié)，從而增加管和片材之間的附著。

過(guò)濾層2b的平均厚度優(yōu)選地是5μm以上且100μm以下。當(dāng)過(guò)濾層2b的平均厚度位于該范圍內(nèi)時(shí)，能夠容易并且可靠地使得中空纖維膜2具有高過(guò)濾能力。

<上部保持部件>

上部保持部件3是保持中空纖維膜2的上端的部件，并且具有與中空纖維膜2的內(nèi)腔連通并且收集被過(guò)濾液體的排放部(集水聯(lián)箱)。排放管道被連接到這個(gè)排放部，從而滲透到中空纖維膜2的內(nèi)部中的被過(guò)濾的液體得以排放。上部保持部件3的外形可以是任何形狀。例如，截面形狀可以是多邊形或者圓形。

如圖4中所示，上部保持部件3包括中空外殼3a，該中空外殼3a的下部敞開(kāi)，并且中空纖維膜2的上端被從下方插入中空外殼3a。上部保持部件3包括樹(shù)脂組合物3b，該樹(shù)脂組合物3b填充在中空外殼3a的內(nèi)側(cè)壁表面和中空纖維膜2的外周表面之間，以留出形成排放部的內(nèi)部空間。具體地，上端預(yù)先與樹(shù)脂組合物3b結(jié)合到一起的成束中空纖維膜2被插入到中空外殼3a中，并且另外地供應(yīng)樹(shù)脂組合物3b，以填充樹(shù)脂組合物3b中的間隙和中空外殼3a的內(nèi)壁和樹(shù)脂組合物3b之間的間隙。結(jié)果，中空纖維膜2相對(duì)于中空外殼3a被固定。成束的中空纖維膜2可以被分成兩個(gè)部分或者更多個(gè)部分。

用于中空外殼3a的材料的示例包括樹(shù)脂組合物，所述樹(shù)脂組合物含有作為主要組分的ptfe、氯乙烯、聚乙烯、abs樹(shù)脂等。

樹(shù)脂組合物3b可以是對(duì)中空纖維膜2和中空外殼3a具有高附著性并且能夠在中空外殼3a內(nèi)固化的任何樹(shù)脂組合物。特別地，當(dāng)使用由ptfe構(gòu)成的中空纖維膜2時(shí)，樹(shù)脂組合物3b的主要組分優(yōu)選是能夠可靠防止中空纖維膜2的脫離并且對(duì)ptfe具有高附著性的環(huán)氧樹(shù)脂或者聚氨酯樹(shù)脂。當(dāng)中空外殼3a填充有樹(shù)脂組合物3b時(shí)，能夠?qū)χ锌绽w維膜2和中空外殼3a的側(cè)壁之間的空間進(jìn)行氣密性密封。結(jié)果，上部保持部件3內(nèi)側(cè)的排放部和中空纖維膜2的外側(cè)能夠被可靠地分離，因此能夠防止未被過(guò)濾的待處理液體污染已被過(guò)濾的液體。

樹(shù)脂組合物3b在中空纖維膜2的排列方向上的平均填充厚度的下限優(yōu)選地是20mm，并且更加優(yōu)選地是30mm。樹(shù)脂組合物3b的平均填充厚度的上限優(yōu)選地是60mm，并且更加優(yōu)選地是50mm。當(dāng)樹(shù)脂組合物3b的平均填充厚度低于下限時(shí)，可能無(wú)法充分密封中空纖維膜2和中空外殼3a的側(cè)壁之間的間隙，并且中空纖維膜2可能從樹(shù)脂組合物3b的層脫落。相比之下，當(dāng)樹(shù)脂組合物3b的平均填充厚度超過(guò)上限時(shí)，可能不必要地增加上部保持部件3的尺寸和重量。

下部保持部件4是保持中空纖維膜2的下端的保持部件。下部保持部件4可以具有與上部保持部件3類似的結(jié)構(gòu)，或者可以不具有對(duì)中空纖維膜2的下端進(jìn)行密封的排放部。用于下部保持部件4的材料可以與用于上部保持部件3的材料相同。

下部保持部件4可以具有這樣的結(jié)構(gòu)：一個(gè)中空纖維膜2被彎曲成u形。在這種情形中，上部保持部件3保持中空纖維膜2的兩端。

為了便于過(guò)濾模塊1的操縱(輸送、安裝、更換等)，上部保持部件3和下部保持部件4可以與聯(lián)結(jié)部件聯(lián)結(jié)到一起。聯(lián)結(jié)部件的示例包括金屬支撐桿和樹(shù)脂殼(外部筒體)。

[優(yōu)點(diǎn)]

過(guò)濾模塊1包括在矩形的存在區(qū)域a中以矩陣方式布置的中空纖維膜2，并且中空纖維膜2在長(zhǎng)邊方向上的平均間距pb與在短邊方向上的平均間距pa的比值是1.2以上且1.5以下。因此，每單位設(shè)備面積的過(guò)濾面積較大，并且過(guò)濾能力優(yōu)良。根據(jù)過(guò)濾模塊1，氣泡能夠相對(duì)容易地進(jìn)入成束中空纖維膜2的內(nèi)側(cè)，并且能夠通過(guò)空氣洗滌有效地清潔中空纖維膜2的表面。結(jié)果，過(guò)濾模塊1具有用于清潔中空纖維膜2的表面的優(yōu)良效率和優(yōu)良的過(guò)濾能力。

[過(guò)濾設(shè)備]

現(xiàn)在將描述配備有圖1所示過(guò)濾模塊1的過(guò)濾設(shè)備。

圖5所示過(guò)濾設(shè)備包括多個(gè)上述過(guò)濾模塊1、容納這些過(guò)濾模塊1的過(guò)濾容器11、和從過(guò)濾模塊1下方供應(yīng)氣泡的氣泡供應(yīng)單元12。該過(guò)濾設(shè)備還配備有抽吸泵14，該抽吸泵14通過(guò)連接到每個(gè)過(guò)濾模塊1的排放部的排放管道13來(lái)抽吸通過(guò)中空纖維膜2過(guò)濾的已處理液體。

在該過(guò)濾設(shè)備中，所述多個(gè)過(guò)濾模塊1在沿著短邊方向相互間隔開(kāi)的同時(shí)并排地布置。換言之，圖5示出了沿著過(guò)濾模塊1的長(zhǎng)邊方向觀察的過(guò)濾設(shè)備。

<過(guò)濾容器>

過(guò)濾容器11存儲(chǔ)待處理液體，從而使過(guò)濾模塊1浸沒(méi)在待處理液體中。

由金屬等形成的框架可以被放置在過(guò)濾容器11中，以支撐過(guò)濾模塊1和氣泡供應(yīng)單元12。過(guò)濾容器11的材料的示例包括樹(shù)脂、金屬和混凝土。

<氣泡供應(yīng)單元>

氣泡供應(yīng)單元12從過(guò)濾模塊1下方供應(yīng)氣泡b，所述氣泡b清潔中空纖維膜2的表面。這些氣泡b在其向上移動(dòng)從而擦拭中空纖維膜2的表面時(shí)清潔中空纖維膜2的表面。

氣泡供應(yīng)單元12與過(guò)濾模塊1一起浸沒(méi)在存儲(chǔ)在過(guò)濾容器11中的待處理液體中，并且通過(guò)連續(xù)地或者間歇地排放通過(guò)供應(yīng)管道(未示出)從壓縮機(jī)等供應(yīng)的氣體而供應(yīng)氣泡b。

氣泡供應(yīng)單元12可以是任何已知的通氣設(shè)備。通氣設(shè)備的示例包括使用其中大量的氣孔形成在樹(shù)脂或陶瓷板或管中的多孔板或多孔管的通氣設(shè)備、從擴(kuò)散器或者分布器噴出氣體的噴射式通氣設(shè)備、間歇地噴出氣泡的間歇?dú)馀輫娚渫庠O(shè)備、和噴出與氣泡混合的水流的鼓泡噴嘴。

間歇?dú)馀輫娚渫庠O(shè)備的示例是存儲(chǔ)通過(guò)氣體供應(yīng)管道(未示意)從壓縮機(jī)等連續(xù)地供應(yīng)的氣體、并且在達(dá)到特定體積之后間歇地排放該氣體以供應(yīng)氣泡的裝置和諸如網(wǎng)這樣分解所供應(yīng)的氣泡的構(gòu)件的組合。

形成從氣泡供應(yīng)單元12供應(yīng)的氣泡的氣體可以是任何惰性氣體，從操作成本的角度來(lái)看，優(yōu)選是空氣。

[優(yōu)點(diǎn)]

該過(guò)濾設(shè)備包括過(guò)濾模塊1、容納過(guò)濾模塊1的過(guò)濾容器11、和從過(guò)濾模塊1下方供應(yīng)氣泡的氣泡供應(yīng)單元12。因此，能夠通過(guò)使用過(guò)濾模塊1來(lái)過(guò)濾過(guò)濾容器11中的待處理液體。因?yàn)闅馀荼粡臍馀莨?yīng)單元12供應(yīng)到過(guò)濾模塊1，所以過(guò)濾模塊1中的中空纖維膜2被空氣洗滌并且維持過(guò)濾能力。特別地，因?yàn)闅馀輰?duì)過(guò)濾模塊1的清潔效果較高，所以過(guò)濾能力也較高，且能夠提高利用率。

[其它實(shí)施例]

這里公開(kāi)的實(shí)施例在所有的方面僅是示例，不應(yīng)該被視為限制。本發(fā)明的范圍不限于上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，而是由權(quán)利要求限制，并且旨在包括權(quán)利要求和其等價(jià)形式的含義和范圍內(nèi)的所有的改型。

該過(guò)濾模塊不僅能夠應(yīng)用于上述浸沒(méi)抽吸式過(guò)濾設(shè)備，而且還能夠應(yīng)用于諸如加壓錯(cuò)流過(guò)濾設(shè)備這樣的各種過(guò)濾設(shè)備。

在該過(guò)濾模塊中，上部保持部件可以密封中空纖維膜，下部保持部件可以具有排放部。

在該過(guò)濾設(shè)備中，過(guò)濾模塊的數(shù)目可以是包括1的任何數(shù)目。當(dāng)過(guò)濾設(shè)備配備有多個(gè)過(guò)濾模塊時(shí)，可以在每個(gè)過(guò)濾模塊的下方設(shè)置一個(gè)氣泡供應(yīng)單元，或者可以設(shè)置能夠向該多個(gè)過(guò)濾模塊供應(yīng)氣泡的一個(gè)氣泡供應(yīng)單元。

工業(yè)適用性

該過(guò)濾模塊和該過(guò)濾設(shè)備適合于在各種領(lǐng)域中用作固體液體分離處理設(shè)備。