膜元件以及膜组件 【技术领域】
本发明涉及在上水或废水等的一般水处理中用于过滤或者浓缩的膜元件以及膜组件。 背景技术 作为现有的膜分离装置， 例如已知有按适当的间隔平行地配置有多个膜元件的浸 没式膜装置。作为膜元件， 例如有图 16 至图 17 所示的类型。在图 16 至图 17 中， 膜元件在 作为膜支承体的矩形的平板状的滤板 1 上覆盖其表面地配置由有机膜构成的滤膜 2， 将滤 膜 2 在其周缘部接合于滤板 1， 在滤板 1 上具有集水口 3。在此作为膜支承体例示了树脂制 的滤板 1， 但有时作为膜支承体也使用无纺布或网等柔性材质的部件。
膜元件接收驱动压力并通过滤膜 2 对被处理水进行过滤， 用于将槽内的水位差压 力作为驱动压力的重力过滤、 或者向滤膜 2 的内侧施加负压作为驱动压力的吸引过滤。
对于这样的膜元件中的滤板 1 与滤膜 2 的接合方法， 例如有熔敷、 粘结等。作为熔 敷， 利用超声波来熔敷滤板 1 的树脂而形成熔敷部 4， 在熔敷部 4 处将滤板 1 与滤膜 2 接合。 作为粘结， 利用粘结剂将滤板 1 与滤膜 2 接合。
作为这样的滤板 1 与滤膜 2 的接合方法， 例如有日本专利公报 ( 专利第 3010979 号 ) 所记载的类型。其在于， 在滤板的表面上配置滤膜， 从滤膜上方沿着滤膜的周缘部施加 超声波振动， 通过其摩擦热， 将滤膜熔敷到滤板上。
另外， 日本专利公报 ( 日本特开平 11-33370 号 ) 所记载的类型在于， 经由间隔件 层积两张平膜， 在两张平膜的两侧将双方的端部彼此熔敷或者粘结而形成滤膜体。
另外， 日本专利公报 ( 日本专利第 3815645 号 ) 所记载的类型在于， 分离体单元在 具有通水功能的部件的两面上经由间隔件安装滤膜， 在将膜端接合的接合部件形成中空部 而成。
然而， 在使用上述的膜分离装置的情况下， 在曝气槽内的活性污泥混合液中浸没 膜分离装置， 从空气扩散装置使曝气用空气喷出。在该状态下将驱动压力施加给膜元件来 过滤活性污泥混合液， 透过滤膜的透过液作为处理水导出到槽外。
此时， 由从空气扩散装置扩散出来的曝气用空气的气泡的气升作用产生上升流。 通过该上升流将膜元件的滤膜的膜面曝气清洗。通过该曝气清洗， 抑制起因于水生物污垢 的分离功能的降低， 防止膜分离装置变得功能不全。
这样， 在膜分离装置中， 为了防止水生物污垢而需要进行曝气清洗。在该情况下， 可知的是， 当在停止了过滤运转的状态下进行曝气时， 清洗效果变好。
然而， 如图 14 所示那样， 当在停止了过滤运转的状态下进行放置时， 透过液停滞 在膜元件的内部、 即滤板 1 与滤膜 2 之间， 滤膜 2 成为稍许鼓起的状态。
如图 15 所示那样， 当在将过滤运转停止的状态下仅进行曝气时， 停滞在滤板 1 与 滤膜 2 之间的透过液通过上升流而被朝上方推起。其结果， 如图 13 所示那样， 滤膜 2 在熔 敷部 4 折回而在膜元件的上部附近形成鼓起 5， 该鼓起 5 相对于上升流成为阻力， 在滤膜 2
上产生振动以及应力。为此， 滤膜 2 在熔敷部 4 容易发生剥离， 或者在熔敷部 4 的附近容易 发生破损。 发明内容 本发明为了解决上述课题而做成， 其目的在于提供难以引起滤膜的剥离或破损的 膜元件以及膜组件。
为了解决上述课题， 本发明的膜元件， 其特征在于， 具备 ： 沿着被处理液体的流动 方向配置的膜支承体， 覆盖膜支承体的表背的主面地配置的由平膜构成的滤膜， 包括膜支 承体的下游侧的端部地进行了折回的滤膜的翻转部， 和形成于滤膜的周缘部的密封部。
在本发明的膜元件中， 密封部由将滤膜的上游侧的边缘部接合到膜支承体的接合 部， 和在沿着被处理液体的流动方向的膜支承体的两侧部将滤膜的边缘部束缚到膜支承体 上的密封件构成。
或者， 在本发明的膜元件中， 密封部由将经由膜支承体的端部在膜支承体的表背 方向相向的滤膜的上游侧的边缘部相互接合的接合部， 和在沿着被处理液体的流动方向的 膜支承体的两侧部将滤膜的边缘部束缚到膜支承体上的密封件构成。
或者， 在本发明的膜元件中， 密封部由将滤膜的周缘部在整周上接合到膜支承体 上的接合部构成。
或者， 在本发明的膜元件中， 密封部由将经由膜支承体的端部在膜支承体的表背 方向相向的滤膜的周缘部在整周上相互接合的接合部构成。
本发明的膜组件， 其特征在于， 具备至少一个膜元件和一对集水箱 ； 膜元件具有 ： 沿着被处理液体的流动方向配置的膜支承体、 覆盖膜支承体的表背的主面地配置的由平膜 构成的滤膜、 包括膜支承体的下游侧的端部地进行了折回的滤膜的翻转部、 将滤膜的上游 侧的边缘部接合在膜支承体上的接合部、 和在沿着被处理液体的流动方向的膜支承体的两 侧部将滤膜的边缘部束缚在膜支承体上的密封件 ； 各集水箱具有与内部的集水空间连通的 开口部， 通过上述密封件水密地保持插入到上述开口部中的膜元件的侧部。
本发明的膜组件， 其特征在于， 具备至少一个膜元件和一对集水箱 ； 膜元件具有 ： 沿着被处理液体的流动方向配置的膜支承体、 覆盖膜支承体的表背的主面地配置的由平膜 构成的滤膜、 包括膜支承体的下游侧的端部地进行了折回的滤膜的翻转部、 将经由膜支承 体的端部在膜支承体的表背方向相向的滤膜的上游侧的边缘部相互接合的接合部、 和在沿 着被处理液体的流动方向的膜支承体的两侧将滤膜的边缘部束缚在膜支承体上的密封件 ； 各集水箱具有与内部的集水空间连通的开口部， 通过上述密封件水密地保持插入到上述开 口部中的膜元件的侧部。
根据本发明， 在将过滤运转停止的状态下， 处在膜支承体与滤膜之间的透过液体 被朝向被处理液体的流动的下游侧推压而集中在翻转部， 滤膜在翻转部柔软地鼓起而允许 透过液体的移动。 进而， 由于翻转部的鼓起产生在膜支承体的下游侧的端部的下游区域， 所 以， 翻转部的鼓起相对于沿着膜支承体流动的被处理液体的流动不会成为阻力， 不会因翻 转部的鼓起而在滤膜上产生振动以及应力。因而， 能够抑制作用于滤膜的负载来防止滤膜 发生破损。
附图说明
图 1 是表示本发明的实施方式 1 的膜盒的立体图。 图 2 是表示该膜盒的膜组件中的主要部分的剖视图。 图 3 是表示本发明的实施方式 1 中的第一构成的膜元件的立体图。 图 4 是表示本发明的实施方式 1 中的第一构成的膜元件的立体图。 图 5 是表示本发明的实施方式 1 中的第一构成的膜元件的主视图。 图 6 是表示本发明的实施方式 1 中的第二构成的膜元件的立体图。 图 7 是表示本发明的实施方式 1 中的第二构成的膜元件的立体图。 图 8 是表示本发明的实施方式 2 中的膜元件的立体图。 图 9 是表示本发明的实施方式 3 中的膜元件的立体图。 图 10 是表示本发明的实施方式 3 中的膜元件的立体图。 图 11 是表示本发明的实施方式 3 中的膜元件的立体图。 图 12 是表示本发明的膜元件的作用的示意图。 图 13 是表示现有的膜元件的作用的示意图。 图 14 是表示现有的膜元件的侧视图。 图 15 是表示现有的膜元件的侧视图。 图 16 是表示现有的膜元件的分解立体图。 图 17 是表示现有的膜元件的立体图。具体实施方式
以下， 基于附图来说明本发明的实施方式。
( 实施方式 1)
在图 1 至图 4 中， 构成膜分离装置的膜盒 11 由上下层积的多个膜组件 12 构成， 浸 没在处理槽 ( 图示省略 ) 内的被处理液体中地进行设置。膜盒 11 在下层的膜组件 12 的下 方位置配置有空气扩散装置 11a。
膜组件 12 按规定间隔并列配置多个膜元件 13， 在膜元件 13 的相互之间形成纵向 的流路， 各膜元件 13 将沿着被处理液体的流动方向的两侧分别水密地密封到集水箱 14。 各 集水箱 14 呈中空状， 在内部具有集水空间， 呈四方形的箱体， 但其形状也可以是四方形以 外的形状。
在本实施方式中， 示出了将膜元件 13 在上下方向配置的构成。然而， 膜元件 13 的 配置方向并不限于上下方向， 只要能够沿着被处理液体的流动方向进行配置即可。 因而， 如 后述那样， 也可以在水平方向配置， 或者也可以倾斜地配置。
膜组件 12 具有设置在集水箱 14 的上端面的上部连结部 23 以及设置在下端面的 下部连结部 24， 上部连结部 23 以及下部连结部 24 构成流路而与集水箱 14 的集水空间连 通。
上方的膜组件 12 的下部连结部 24 与下方的膜组件 12 的上部连结部 23 连结在一 起， 上方的膜组件 12 的集水箱 14 的上部连结部 23 经由管 25 与集水管 26 连通。
然而， 也可以是下方的膜组件 12 的下部连结部 24 经由管 25 与集水管 26 连通， 进 而也可以是不经由管 25 地将下部连结部 24 或者上部连结部 23 直接与集水管 26 连通。在本实施方式中， 下方的膜组件 12 的下部连结部 24 通过栓 ( 图示省略 ) 进行栓 塞， 但作为下方的膜组件 12 也可以使用不存在下部连结部 24 的方式。
如图 2 所示那样， 各集水箱 14 经由浇注在开口部 15 中的密封件 ( 树脂等 )16 将多 个膜元件 13 水密地接合。然而， 并不限于图 2 所示的构成， 对于在集水箱 14 水密地接合膜 元件 13 的结构存在各种方式。例如， 集水箱 14 的开口部 15 也可以不形成为单一的开口， 而是形成为多个狭缝， 在各狭缝中插入膜元件 13， 在狭缝中浇注树脂等的密封件 16。或者， 也可以在膜元件 13 的周围配置橡胶等的密封材料。
( 膜元件的第一构成 )
如图 3 至图 4 所示那样， 膜元件 13 具有构成膜支承体的树脂制的滤板 17、 和覆盖 滤板 17 的表背的主面地配置的由平膜 ( 有机膜 ) 构成的滤膜 18， 各膜元件 13 将在滤板 17 的表背的主面与滤膜 18 之间形成的透过液体流路与集水箱 14 的集水空间连通。在本实施 方式中， 作为膜支承体例示了树脂制的滤板 1， 但作为膜支承体有时也使用无纺布或网等的 柔性材质的部件。
膜元件 13 的上端侧在被处理液体的流动方向位于下游侧， 下端侧在被处理液体 的流动方向位于上游侧。滤膜 18 形成有包括滤板 17 的下游侧的端部 19 地进行了折回的 翻转部 20， 在滤膜 18 的周缘部形成有以下说明的密封部。滤膜 18 既可以是整体为一张的 形式， 也可以是将多张接合在一起的形式。 滤膜 18 将上游侧的边缘部 21 接合到滤板 17 的上游侧的端部而形成接合部 22， 接 合部 22 构成密封部的一部分。另外， 滤膜 18 也可以弯折端缘而接合在滤板 17 的上游侧的 端部 27 的端面 27a 上。
在本实施方式中， 接合部 22 通过从滤膜 18 的上方施加超声波振动， 利用摩擦热将 滤板 17 和滤膜 18 熔敷而成。然而， 也可以通过粘结剂将滤板 17 和滤膜 18 接合。
将该结构的膜元件 13 按规定间隔并列地配置， 将多个膜元件 13 通过配置在其相 互之间的密封件 16 水密地进行固定， 在沿着被处理液体的流动方向的滤板 17 的两侧部将 滤膜 18 的边缘部通过密封件 16 束缚在滤板 17 上， 由密封件 16 构成密封部的一部分。
然而， 如图 5 所示那样， 密封件 16 也可以针对各个膜元件 13 形成， 针对各膜元件 13 在沿着被处理液体的流动方向的滤板 17 的两侧部将滤膜 18 的边缘部由密封件 16 束缚 在滤板 17 上。 之后， 也可以将该结构的膜元件 13 按规定间隔并列地配置， 将多个膜元件 13 通过配置在其相互之间的密封件 ( 树脂等 )16 捆扎在一起。进而， 也可以如上述那样， 在滤 膜 18 之上配置橡胶材料等的密封材料而将滤膜 18 接合到滤板 17 上。
( 膜元件的第二构成 )
膜元件 13 也可以形成为图 6 至图 7 所示的结构。在图 6 至图 7 中， 膜元件 13 的 滤膜 18 具有包括滤板 17 的下游侧的端部 19 地折回的翻转部 20。滤膜 18 的上游侧的边缘 部 21 经由滤板 17 的上游侧的端部 27 在滤板 17 的表背方向相互相向， 将上游侧的边缘部 21 彼此接合而形成接合部 28。该接合部 28 构成密封部的一部分， 通过利用超声波的熔敷 或者利用粘结剂的粘结形成。
将该结构的膜元件 13 按规定间隔并列地配置， 将多个膜元件 13 通过配置在其相 互之间的密封件 ( 树脂等 )16 水密地固定， 在沿着被处理液体的流动方向的滤板 17 的两侧 部将滤膜 18 的边缘部通过密封件 16 束缚在滤板 17 上， 由密封件 16 构成密封部的一部分。
采用上述的第一以及第二构成中的任何一个膜元件 13， 在本发明的膜组件 12 中 都能发挥以下的作用效果。
通常运转
从配置在下层的膜组件 12 的下方位置的空气扩散装置 11a 作为曝气用气体使空 气扩散， 通过空气的气泡的气升作用在膜盒 11 的内部产生气液混相的上升流。通过该上升 流将处理槽 ( 图示省略 ) 内的被处理液体向膜元件 13 相互之间供给， 形成沿着膜元件 13 的膜面的被处理液体的流动， 相对于透过滤膜 18 流动的透过液体的流动以横流的方式供 给被处理液体。
在本实施方式中， 通过由气升作用形成的上升流以横流的方式供给被处理液体， 所以， 将膜元件 13 配置在上下方向。然而， 在通过泵等的动力机构将被处理液体以横流的 方式供给到膜元件 13 相互之间的情况下， 膜元件 13 也可以在水平方向或者倾斜方向配置。
对于对膜元件 13 施加驱动压力的方式存在多种方式。在此， 将槽内的水位差作为 驱动压力， 通过各膜元件 13 对槽内的活性污泥混合液进行重力过滤。或者， 由吸引泵通过 集水管 26 以及管 25， 对膜盒 11 的各膜组件 12 施加吸引压力作为驱动压力来进行吸引过 滤。 接受驱动压力而透过了膜元件 13 的滤膜 18 的透过液体， 通过滤膜 18 和滤板 17 之间的透过液体流路而流入到集水箱 14 的集水空间。 流入到下层的膜组件 12 的集水箱 14 中的透过液体通过上部连结部 23， 从下部连结部 24 向上层的膜组件 12 的集水箱 14 流入。 流入到上层的膜组件 12 的集水箱 14 的透过液体从上部连结部 23 通过管 25 以及集水管 26 而作为处理水向槽外导出。
在此期间， 通过上升流在膜元件 13 相互之间的流路以横流的方式供给活性污泥 混合液， 而且， 通过上升流对膜元件 13 的膜面进行曝气清洗。通过该曝气清洗， 抑制起因于 水生物污垢的分离功能的降低， 防止膜分离装置变成功能不全。
曝气清洗运转
在重力过滤的情况下， 将设置在集水管 26 上的阀 ( 图示省略 ) 栓塞， 在吸引过滤 的情况下， 停止吸引泵而停止过滤运转。当在该状态下使空气扩散装置 11a 运转来进行曝 气清洗时， 能够获得优异的清洗效果。
此时， 上升流将各膜元件 13 的内部的透过液体在滤板 17 和滤膜 18 之间向上方的 下游侧推压。然而， 如图 12 所示那样， 由于滤膜 18 具有包含滤板 17 的下游侧的端部 19 地 进行了折回的翻转部 20， 所以， 在滤板 17 和滤膜 18 之间向上方的下游侧被推压的透过液体 集中在翻转部 20， 滤膜 18 在翻转部 20 柔软地鼓起而允许透过液体的移动。 进而， 由于翻转 部 20 的鼓起 20a 形成在滤板 17 的下游侧的端部 19 的下游区域， 所以， 相对于沿着滤板 17 流动的上升流， 翻转部 20 的鼓起 20a 不会成为阻力， 不会因翻转部 20 的鼓起 20a 在滤膜 18 产生振动以及应力。
因而， 由于翻转部 20 柔软地鼓起而允许透过液的移动， 以及鼓起 20a 相对上升流 不会成为阻力， 所以， 抑制了作用于滤膜 18 的负载， 防止滤膜 18 发生破损。
( 实施方式 2)
如图 8 所示那样， 膜组件 12 也可以是在单一的膜元件 13 的两侧分别配置集水箱 14 的构成。 在该情况下， 将多个膜组件 12 平行地配置， 在膜元件 13 相互之间形成纵向的流
路。在该情况下所使用的膜元件 13 可以是上述的任何形式的膜元件 13。
在该构成中， 也能够实现与在先的实施方式 1 中的方式同样的作用效果。
( 实施方式 3)
如图 9 至图 11 所示那样， 膜元件 13 的滤膜 18 具有包括滤板 17 的下游侧的端部 19 地进行了折回的翻转部 20， 滤膜 18 的周缘部 31 在整周上与滤板 17 的表背的主面以及 下游侧的端部 19 接合而形成接合部 32。
在本实施方式中， 接合部 32 从滤膜 18 之上施加超声波振动， 通过摩擦热将滤板 17 和滤膜 18 熔敷。然而， 也可以通过粘结剂将滤板 17 和滤膜 18 接合。滤板 17 在侧部具 有集水口 33， 而且在被滤膜 18 覆盖的区域具有与集水口 33 连通的透过液体流路 ( 图示省 略 )。
另外， 在本实施方式中， 将滤膜 18 的周缘部 31 在整周上接合到滤板 17 上。然而， 也可以使滤膜 18 形成得比滤板 17 大， 使滤膜 18 的周缘部 31 从滤板 17 的周缘向外侧延伸， 将经由滤板 17 的端部在滤板 17 的表背方向相向的滤膜 18 的周缘部 31 的相互之间在整周 上接合。
该构成的膜元件 13 收纳在箱 34 中进行使用。也就是说， 将多个膜元件 13 平行地 配置在箱 34 的内部， 在膜元件 13 的相互之间形成流路。 在运转时， 从配置在箱 34 的下方的空气扩散装置 ( 图示省略 ) 作为曝气用气体使 空气扩散， 通过空气的气泡的气升作用在箱 34 的内部产生气液混相的上升流。
在该构成中， 也能够实现与在先的实施方式 1 的方式同样的作用效果， 能够实现 即使在将过滤运转停止的状态下进行曝气清洗运转也难以引起滤膜破损的膜元件， 能够获 得用于防止水生物污垢的优异的清洗效果。