[发明专利]过滤用平片膜元件及平片膜过滤组件

说明书

技术领域

本发明涉及过滤用平片膜元件、以及包括多个平片膜元件的平 片膜过滤组件，具体而言，所述的平片膜元件和平片膜过滤组件在环 境保护领域、医药/食品领域等领域中被用于利用膨体PTFE(聚四氟 乙烯)多孔膜作为过滤膜进行固-液分离的过滤装置中。

背景技术

将多个过滤用多孔膜集中起来而构造的膜组件已被设置在浸入 型抽滤装置或外压型过滤装置中，并且其被广泛用于所谓的水净化 (如河水、湖水的净化)领域中。近年来，这样的膜组件不仅用于水 净化领域，而且用于对高度污染的水进行处理，例如，污水的二次处 理和三次处理、以及排水、工业废水和工业用水等的过滤。

作为对高度污染的水进行处理的一种应用，普遍使用废水处理 系统，该废水处理系统是利用膜组件并通过膜分离活性污泥法来进行 的。膜分离活性污泥法的优点在于：由于该方法可以在高浓度活性污 泥的条件下实施，所以能够减小曝气池的容积；并且，由于不需要沉 淀槽和污泥浓缩槽，所以，与常规的活性污泥处理装置相比，该方法 可以减少安装面积。此外，膜分离活性污泥法具有另一个优点：与常 规方法相比，经处理的水的质量得以提高。

然而，在采用使用了膜组件的过滤装置对高浊度排水进行处理 时，随着时间的推移，处理水中所包含的悬浊成分会沉积在膜表面上 以及膜之间，进而引起膜堵塞，从而使渗透流速减小。

特别是，在诸如膜分离活性污泥法之类的高度污染水的处理方 法中，经处理的水的粘度高，并且，由于生物处理所特有的粘附性沉 积物会引起膜的生物淤积，因此与在常规的排水系统中进行的过滤相 比，悬浊成分易于沉积在过滤膜上，从而由于沉积物附着和堵塞使渗 透流速显著降低。因此，在使用膜组件的过滤装置中，通常在操作过 程中要输送加压空气以通过空气气泡等使得排水流动，由此进行净化 操作(曝气处理)，以便通过由过滤膜的振荡产生的机械负荷来分离 并除去沉积物。此外，必须反复通过维护操作来恢复过滤功能，所述 维护操作为：根据沉积物的类型，使用强碱(如氢氧化钠)、酸(如 盐酸、柠檬酸、草酸等)、或强氧化剂(如次氯酸钠)来分解和洗去 不能通过曝气处理除去的沉积物以及阻塞膜的沉积物。特别是，当发 生流入了浊度异常高的排水这样的意外事故时，有可能导致需要使用 更高浓度的化学品进行化学洗涤。

因此，要求膜组件以及构成该组件的过滤膜元件具有高的过滤 性能，并且要求其既具有足够的强度以抵抗长期操作期间的机械负 荷，又具有对氧化剂、酸和碱的优异耐化学品性。

特别是，在排水处理应用中，大型污水处理厂的膜元件和膜组 件通常需要具有5年至10年的产品寿命，因此强烈要求其同时具有 足够的机械强度和耐化学品性，以耐受过滤装置在超过产品寿命的长 时间内的运行，并且耐受反复的维护。

常规的膜组件包括：中空纤维膜组件，其中许多中空纤维被集 中成为环形后而设置，其一端以开口状态通过固定部件固定，以形成 收集部分；平片膜组件，该平片膜组件设置有多个平片膜元件，各平 片膜元件包括由支持板支持的片状多孔膜，等等。

作为中空纤维膜组件，本发明的申请人在日本未审查的专利申 请公报No.2006-7224(专利文献1)中提出了这样的过滤组件，其 是通过将具有双层的多孔双层中空纤维集中起来而制成的，每个所述 多孔双层中空纤维包括由多孔膨体PTFE管构成的支持层以及由树 脂制成的多孔片构成的过滤层，所述树脂选自PTFE、聚烯烃树脂、 聚酰亚胺、和聚偏二氟乙烯树脂，所述过滤层的片缠绕在所述支持层 的管的外表面上形成一体，使得支持层的孔和过滤层相互之间三维贯 通。

此外，作为平片膜组件，通常存在使用由聚烯烃树脂(如聚氯 乙烯)组成的多孔膜的组件，以及如日本未审查的专利申请公报No. 2004-182919(专利文献2)中所披露的、使用由聚偏二氟乙烯(PVDF) 树脂构成的多孔膜的组件。

专利文献1：日本未审查的专利申请公报No.2006-7224

专利文献2：日本未审查的专利申请公报No.2004-182919

发明内容

本发明要解决的问题