申请日2007.03.20
公开(公告)日2007.11.14
IPC分类号C02F1/44; B01D63/08
摘要
本发明的目的在于实现膜组件的节省空间，同时减小原水的过滤阻力，从而使透过流束大于在通常水道用途中使用的精密滤膜或超滤膜的透过流束。本发明使用在容器(2)中装填使用了各向异性多孔质材料的膜(1)而成为一体的膜组件，装入原水进行过滤。
权利要求书
1.一种膜组件，其特征在于，该膜组件具备容器和装填在该容器中、 并由各向异性多孔质材料构成的用于将进入到所述容器内的原水进行 过滤的滤膜。
2.权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述各向异性多孔质材 料含有多个气孔，各个气孔具有可以规定长轴和短轴的非各向同性的形 状，所述多个气孔呈现具有方向性的排列。
3.权利要求1或2的膜组件，其特征在于，所述滤膜成形为平面状 或袋状。
4.权利要求1或2所述的膜组件，其特征在于，所述滤膜成形为圆 筒状。
5.权利要求1或2所述的膜组件，其特征在于，所述滤膜以浸渍在 成为过滤对象的原水所流入的开放型或密闭型的槽中的状态使用。
6.权利要求1或2所述的膜组件，其特征在于，所述滤膜由相对于 原水的流动方向层叠有多层的多层膜构成。
7.权利要求1或2所述的膜组件，其特征在于，所述滤膜由相对于 原水的流动方向层叠有多层的多层膜构成，并且一边使原水沿着多层膜 的膜面流动一边进行过滤。
8.权利要求1或2所述的膜组件，其特征在于，所述滤膜的孔径分 别不同。
9.权利要求1或2所述的膜组件，其特征在于，对所述滤膜施加直 流电压、交流电压或脉冲电压之中的任一种。
10.一种水处理系统，其特征在于，该系统具有膜组件和原水灭菌 设备，所述膜组件具有容器和装填在该容器中、并由各向异性多孔质材 料构成的用于将进入到所述容器内的原水进行过滤的滤膜;所述原水灭 菌设备设置在所述膜组件的原水一侧，且由UV照射、臭氧注入处理、 过氧化氢注入、光催化剂涂布之中的任何一个或者2个以上构成。
11.一种水处理系统，其特征在于，该系统具有膜组件和过滤水灭 菌设备，所述膜组件具有容器和装填在该容器中、并由各向异性多孔质 材料构成的用于将进入到所述容器内的原水进行过滤的滤膜;所述过滤 水灭菌设备设置在从所述膜组件流出的过滤水一侧，且由UV照射、臭 氧注入处理、过氧化氢注入、光催化剂涂布之中的任何一个或者2个以 上构成。
12.一种水处理系统，其特征在于，该系统并列设置有多个膜组件， 所述膜组件具有容器和装填在该容器中、并由各向异性多孔质材料构成 的用于将进入到所述容器内的原水进行过滤的滤膜。
13.一种水处理系统，其特征在于，该系统具有膜组件和配置在所 述膜组件的后段的消毒设备，所述膜组件具有容器和装填在该容器中、 并由各向异性多孔质材料构成的用于将进入到所述容器内的原水进行 过滤的滤膜。
14.权利要求13所述的水处理系统，其特征在于，所述消毒设备使 用氯注入设备、次氯酸钠注入设备、次氯酸钙注入设备、UV照射设备 之中的任何一个或并用2个以上对过滤水进行灭菌。
15.一种水处理系统，其特征在于，该系统具有膜组件和配置在所 述膜组件的前段的前处理设备，所述膜组件具有容器和装填在该容器 中、并由各向异性多孔质材料构成的用于将进入到所述容器内的原水进 行过滤的滤膜。
16.权利要求15所述的水处理系统，其特征在于，所述前处理设备 由杂质除去设备、凝集剂注入设备、凝集沉淀设备、凝集砂滤设备、凝 集沉淀砂滤设备、氯注入设备、通气设备、漂浮分离设备、生物处理设 备、粉末活性炭设备、臭氧产生设备、粒状活性炭设备之中的任何一个 或2个以上构成。
17.一种水处理系统，其特征在于，该系统具有膜组件和配置在所 述膜组件的后段的后处理设备，所述膜组件具有容器和装填在该容器 中、并由各向异性多孔质材料构成的用于将进入到所述容器内的原水进 行过滤的滤膜。
18.权利要求17所述的水处理系统，其特征在于，所述后处理设备 由精密滤膜、超滤膜、纳米滤膜、反渗透膜、pH调整设备、粒状活性 炭设备、臭氧注入设备、UV照射设备、通气设备之中的任何一个或2 个以上构成。
19.一种水处理系统，其特征在于，该系统具有膜组件、配置在所 述膜组件的前段的前处理设备、以及配置在所述膜组件后段的后处理设 备，所述膜组件具有容器和装填在该容器中、并由各向异性多孔质材料 构成的用于将进入到所述容器内的原水进行过滤的滤膜。
20.权利要求19所述的水处理系统，其特征在于，其具备对从所述 膜组件、前处理设备或后处理设备之中的至少一个排出的排水进行处理 的排水处理设备。
21.权利要求20所述的水处理系统，其特征在于，所述排水处理设 备由凝集剂注入设备、凝集沉淀设备、凝集砂滤设备、凝集沉淀砂滤设 备、浓缩设备、脱水设备、干燥设备、精密滤膜、超滤膜、纳米滤膜、 反渗透膜、UV照射设备、pH调整设备之中的任何一个或2个以上构成。
说明书
膜组件及水处理系统
技术领域
本发明涉及在净水厂设备等中使用的膜组件(module)及水处理系 统，特别是涉及使用装填使用了各向异性多孔质材料的膜而成为一体的 膜组件，使透过流束大于在通常水道用途中使用的精密滤膜或超滤膜的 膜组件及水处理系统。
背景技术
在净水厂中，从河川或储水池等的水源中获得原水，经过凝集、形 成絮状物、沉淀、过滤和灭菌的5个单元工艺，将悬浊物质和胶体质除 去、并对细菌等进行灭菌，以澄清的水道的形式供给至需要的客户。
在利用凝集、形成絮状物、沉淀、过滤进行的一系列除浊处理中， 使用凝集剂的方法较为普遍，在凝集剂中通常使用铁、铝等的无机金属 盐。凝集剂的效果受到各种物理、生物化学的影响，最佳凝集条件建立 在由多种因子决定的复杂的平衡的基础上，因此为了确保一定的处理水 质，需要技术熟练。
根据平成8年10月份由厚生省(现厚生劳动省)传达的《水道中 的隐孢子虫的暂定对策指南》，制定了经常把握过滤池出口的浊度、使 过滤池出口的浊度维持在0.1度以下的方针，净水厂的浊度管理成为重 要的课题。
以该背景为基础，关于精密滤膜和超滤膜的研究开发有所进展，在 日本的净水厂中，滤膜开始迅速地普及起来，在海外已经有日量达到数 十万吨规模的膜过滤净水厂。利用精密滤膜、超滤膜进行的膜过滤具有 确实地将悬浊物质除去、得到良好的处理水质的优点。
另一方面，由于作为精密滤膜、超滤膜的材料最为普及的有机高分 子化合物(醋酸纤维素、聚砜、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙 烯)的膜会随着运转时间发生膜的固结化和损伤等物理劣化、水解和氧 化等导致的化学劣化、由于微生物将膜作为资源利用的生物劣化等的膜 自身变质所引起的性能降低，或者由于微粒、悬浊物质在膜表面上的聚 积等外因所导致的性能降低，因此寿命为3年～7年，进行膜交换需要 费用，因而具有运转成本高于以往净水方式的缺点。
作为降低该运转成本的现有技术，有日本特开2001-225057号公报 中记载的技术。该现有技术利用凝集剂形成凝集絮状物，通过砂滤将其 除去。进而是通过持久性优异的金属膜过滤装置确实地将微粒、悬浊物 质除去的水处理系统。
上述以往的水处理系统的金属膜过滤装置是由以下元件构成，即， 将层叠金属纤维后烧结得到的无纺布状金属膜折叠成皱褶状并制成圆 筒型的元件，其具有以下问题。
[1]由于无纺布状结构导致的透过流束的降低
由于无纺布状结构的金属膜是不仅在金属膜的表面、而且即便在金 属内部也进行捕获的结构，因此具有在膜内部可以捕获不能在金属表面 捕获的微小粒子、悬浊物质的优点，然而却具有进入到膜内部的微粒、 悬浊物质不能通过通常的洗涤除去、随着运转时间透过流束易于降低的 问题。
如上所述，在金属膜中，由于进入到内部的微粒和悬浊物质难以洗 涤，因此必需通过形成絮状物尽量地预先将能够除去的悬浊物质除去的 工序。因而，所谓的凝集剂添加的化学药品注入有可能导致污染，同时 具有必须废弃絮状物从而处理物质量增大的问题。
[2]圆筒型元件导致的设备空间的增大
利用圆筒型元件的金属膜由于相对于填充金属膜的空间有效的膜 过滤面积小，因此具有金属膜过滤装置增大、设备空间增加的问题。虽 然也有使圆筒变细而增加填充在装置内的根数的方法，但过度地使圆筒 变细有膜的孔发生变形的危险，因此不优选。
发明内容
本发明鉴于上述事实，其目的在于提供在实现节省空间的同时、降 低原水的过滤阻力，从而与在通常水道用途中使用的精密滤膜、超滤膜 相比，可以增大透过流束的膜组件及使用了该膜组件的水处理系统。
本发明的特征在于一种膜组件以及使用了该膜组件的水处理系统， 上述膜组件具备容器以及填充在该容器内、并由各向异性多孔质材料构 成的用于将进入上述容器内的原水进行过滤的滤膜。
根据本发明的膜组件和水处理系统，原水的透过方向与细孔的方向 成为同一方向，通过使用利用了材料中所占空间的比例(空间率)大的 各向异性多孔质材料的膜，可以实现节省空间，同时减小原水的过滤阻 力，与在通常水道用途中使用的精密滤膜或超滤膜相比可以增大透过流 束。
