CN102470323A - 用于过滤的平膜元件、平膜型分离膜组件以及过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种平膜元件，其容易借助来自曝气管的气泡而振动。该元件具有：片状的过滤膜，其相面对地设置，从而彼此隔开以提供作为处理液流动路径的空间；支撑件，其设置在相面对地设置的过滤膜之间，以保证作为处理液流动路径的空间；以及外周密封部分，其密封相面对地设置的过滤膜的外周缘而不密封用于取出处理液的开口。过滤膜和支撑件是由挠性材料形成的，并且外周密封部分也由挠性材料形成，整个平膜元件构造成具有挠性，并且平膜元件具有6mm至1mm的总厚度。

Description

用于过滤的平膜元件、平膜型分离膜组件以及过滤装置

技术领域

本发明涉及用于过滤的平膜元件、平膜型分离膜组件和过滤装置，它们全部用于环保领域、制药领域和食品领域等中的用于执行固液分离处理的过滤装置。

背景技术

由束在一起的多个用于过滤的多孔分离膜所形成的分离膜组件安装在浸没型吸滤装置或外压式过滤装置中，用于过滤诸如河水、生活废水、工业废水等处理液，所有这些处理液都含有悬浮物。

对于膜组件，常规地，通常使用下述两种类型的膜组件：一种是中空纤维膜组件，其具有这样的结构：多个中空纤维膜束在一起形成圆形并且它们的端部被固定部件固定，同时保持纤维的开口状态，以便形成集水部分；另一种是平膜组件，其设置有多个平膜型膜元件，每个平膜型膜元件具有由支撑板支撑的片状多孔膜。

对于前述中空纤维膜组件，本申请人已在已公开的日本专利申请2006-7224(专利文献1)中提出了具有成束的多层多孔中空纤维的过滤组件。

对于平膜型分离膜组件，常规地使用由诸如聚氯乙烯等聚烯烃基树脂制成的多孔膜或由例如在已公开的日本专利申请2004-182919(专利文献2)中公开的聚偏氟乙烯(PVDF)基树脂制成的多孔膜。

在使用结合有上述膜组件的过滤装置对高浊度废水进行持续处理时，包含在处理液中的悬浮物沉积在膜的表面上以及膜之间。当沉积量增加时，膜发生阻塞，降低了透过的水的流量。

具体地说，在利用膜生物反应过程处理高度污染的水时，处理液的粘度高，并且由于对于生物处理来说特定的粘附沉积物，而产生了膜的污染(生物污垢)。因此，与用于普通废水系统的过滤相比，悬浮物容易沉积在过滤膜上，从而会由于沉积物的粘附和堵塞，而显著地降低透过的水的流量。因此，在结合有膜组件的过滤装置中，经常如下所述地执行清洁操作(曝气处理)。在装置运行期间，从曝气管输送加压供气，以生成气泡等，从而形成废水水流。水流将沉积物剥离并且使过滤膜振动，以便借助机械载荷的作用去除沉积物。

因此，膜组件和构成膜组件的过滤膜元件需要具有高的过滤性能、能在长时间操作中承受机械载荷的强度，并且特别需要对氧化剂、酸和碱具有优秀的耐化学性。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：已公开的日本专利申请2006-7224

专利文献2：已公开的日本专利申请2004-182919

发明内容

<技术问题>

在上述专利文献1中公开的中空纤维膜组件通常具有下述优点：能够减小单位有效膜面积的设置面积，以及具有优异的紧凑性。然而，当将其中相邻中空纤维之间的间隔为窄的具有紧凑结构的中空纤维膜组件应用到利用膜生物反应过程对高浊度废水，特别是高粘度处理液的处理中时，通过曝气产生的处理液的液流相对变慢。因此，悬浮物容易沉积在膜的表面上以及膜之间，导致处理速度下降。如上文所述，当将中空纤维膜组件应用到处理高粘度处理液的膜生物反应过程中时，处理速度下降。为了防止速度下降，必须增大相邻的中空纤维之间的距离。结果，布置面积增大，导致其不可能形成紧凑的过滤装置。

另一方面，平膜型分离膜组件具有以下优点：由于其具有片状平膜元件被适当地布置的结构，因此，容易在整个膜表面上实施曝气，从而能够有效地实施对膜表面的清洁操作。然而，在常规平膜元件中，用于支撑过滤膜的部件，或者框架与用于在保持膜间距离的情况下支撑对置的过滤膜的部件这两者在很多情况下是刚性的。因此，即使通过曝气管产生了气泡，过滤膜也几乎不产生振动。结果，仅仅通过由曝气产生的漩涡的流速作用将粘附在膜表面的固化物剥离。换句话说，对粘附在过滤膜的表面上的沉积物的剥离效果受到限制，从而容易产生污染，这是一个问题。为了增加漩涡流的流速以使沉积物的剥离效果能够得到提高，需要增加被供应至用于喷射空气的曝气管的空气的量。因此，被供应至曝气管的空气的量通常是被供应至上述中空纤维膜组件的空气的量的大约两倍。这表示，用于将空气供应至曝气管的鼓风机的驱动能量增加，从而运行成本提高，这带来了问题。

此外，在平膜型分离膜组件中，支撑件材料以及对置的过滤膜之间的流动路径在平膜元件中均具有大的体积百分比。大的体积百分比增大了单位膜面积的布置空间，不利于处理处理液的效率，这是另一个问题。

鉴于上述问题做出了本发明。本发明的目的是使平膜元件容易借助来自曝气管的气泡而振动，从而使粘附在过滤膜的表面上的沉积物能够被容易地剥离掉。另一个目的是在不减小过滤面积的前提下，使整个平膜元件小型化。

<对技术问题的解决方案>

为解决上述问题，本发明提供了一种用于过滤的平膜元件，其具有：

(a)片状的过滤膜，其具有对置部分，在对置部分之间设置有作为处理液流动路径的空间；

(b)支撑件，其设置在过滤膜的对置部分之间，以保持作为处理液流动路径的空间；以及

(c)外周密封部分，其密封过滤膜的对置部分的外周缘并设置有处理液出口。

在平膜元件中，过滤膜和支撑件是使用挠性材料形成的，并且外周密封部分具有挠性，从而使整个元件具有挠性。平膜元件具有6mm至1mm的总厚度。

在前述外周密封部分(端部密封部分)中，过滤膜的对置部分的两侧外周缘被焊接或粘接以形成密封。沿着与密封面垂直的方向，一侧或两侧的外周缘被密封并设置有处理液出口。沿着与前述密封面垂直的方向，当存在未设置处理液出口的一侧时，与上述两侧均设置有处理液出口一样，过滤膜的对置部分被焊接或粘接。

如上文所述，在本发明的平膜元件中，过滤膜、用于放置对置形式的设置有空间的过滤膜的支撑部件、以及外周密封部分全部具有挠性，从而该平膜元件具有挠性。另外，平膜元件具有薄的厚度，从而使该元件容易挠曲。

归因于这种结构，当由曝气管产生气泡时，平膜元件因与气泡和由气泡产生的水流接触而易于发生振动。此外，处理液的水流与过滤膜的外表面的接触也使得过滤膜容易振动。

另外，优选的是，平膜元件具有更窄的宽度。当平膜元件的宽度变得更窄时，元件变得更容易振动。具体地说，沿扭曲方向的振动变得容易。这种类型的振动对于沉积在膜的表面上的悬浮物滤饼层的剥离是有效的。

本发明的平膜组件的宽度可以设定为任意值。通常，宽度是500mm或更小。优选的是，宽度是200mm或更小。更加且非常优选的是，宽度是70mm或更小，以形成带状的形状。

如上文所述，当使平膜元件容易振动时，粘附在过滤膜的表面上的悬浮物不容易沉积。即使悬浮物沉积，振动也可以促进剥离沉积物的作用。因此，即使为曝气管的相同的膜面积使用较少量的空气，污泥等也更不易于沉积到过滤膜的表面的趋势。换句话说，与使用刚性支撑件的常规情况相比，能够减少被供应至曝气管的空气的量。

本申请人做了实验，将结合有本发明的平膜元件的平膜型分离膜组件与结合有市售的常规平膜元件的平膜型分离膜组件进行对比。实验发现，前者能够将被供应至曝气管的空气的量减少接近一半。

市售的常规平膜元件具有大约6至8mm的厚度。如上文所述，在本发明中，该厚度减小到6至1mm。另外，该厚度还能进一步减小到3至1mm。

通过如上文所述地使平膜元件变薄，当通过以一定间隔平行布置平膜元件来形成平膜型分离膜组件时，可以实现组件的减薄。结果，当容纳处理液的槽具有相同的容积时，可以增加容纳在槽中的平膜元件的数量，从而提高处理处理液的能力。

上述过滤膜由两个对置过滤膜构成。使用诸如网、非织造织物、毡或穿孔片等粗糙的多孔材料在两个膜之间设置具有合适尺寸的供处理液流动的空间。过滤膜的外周缘被焊接或粘接，以形成设置有前述处理液出口的外周密封部分。

作为选择，上述过滤膜由弯曲成U形并且设置有作为处理液流动路径的前述空间的单个过滤膜构成，并且上述U形的两个侧部的外周缘被焊接或粘接，以形成设置有前述处理液出口的上述外周密封部分。

可以通过热压或激光处理过滤膜的外周缘来执行上述焊接。

当采用上述结构时，仅通过密封过滤膜的外周缘并同时使用前述支撑件保持过滤膜之间的处理液流动路径就能够形成外周密封部分。

当采用上述结构时，不需要使用通常使用树脂成型制品形成的外周密封部件。因此，可以减少部件的数量，并且可以减少组装工作的工时，从而降低成本和提高生产率。另外，由于不采用刚性的外周密封部件，从而不会损害平膜元件的挠性，因此，平膜元件可以容易地振动。

作为选择，上述外周密封部分可以由外周密封部件构成，外周密封部件由具有挠性的材料形成，并且前述过滤膜的外周缘可以被焊接或粘接至外周密封部件。

在这种情况下，同样，由于赋予外周密封部件挠性，从而不会损害平膜元件的挠性，因此，可以容易地产生平膜元件的振动。

优选的是，外周密封部件由具有0.5mm或更小的厚度的，优选为具有0.1mm或更小的厚度的薄膜、非织造织物或毡形成，并且优选为由下述材料制成：诸如聚乙烯、聚丙烯或其他聚烯烃树脂等热熔树脂；聚酯树脂；或FEP、PFA或其他氟树脂。另外优选的是，外周密封部件由具有5.5mm或更小的厚度的诸如EPDM橡胶或硅橡胶等橡胶材料形成。

优选的是，前述过滤膜由多孔膨体聚四氟乙烯(PTFE)膜或层压材料构成，层压材料通过将多孔膨体PTFE膜连同非织造织物和网或与非织造织物类似的毡一起层压而形成；并且前述支撑件由网、非织造织物、毡、穿孔片或者它们的层压材料构成，过滤膜和支撑件中的每一者具有5.5mm或更小的总厚度。

当过滤膜由多孔膨体PTFE膜构成时，由于膜具有高的强度，因此即使使用由具有薄的厚度和高的开孔率的前述网等制成的低强度或软的支撑件作为保持用作处理液流动路径的空间的支撑件，也可以使用膜而不出现诸如膜的断裂等问题。

此外，由于具有高的耐用性和优秀的抗腐蚀性，PTFE对于高浊度废水的处理非常有用。

由于多孔膨体PTFE膜是通过挤出和膨胀工序生产的，因此，归因于高的分子定向性，膜可以具有开孔率高的微细孔。因此，尽管膜形成为具有透水量大的高性能的过滤膜，但即使通过曝气处理产生振动，过滤膜也不会产生裂纹或发生断裂，体现出优异的耐用性。

如上文所述，由于多孔膨体PTFE膜不受几乎所有化学品的影响，因此多孔膨体PTFE膜具有化学稳定性，并且具有优异的抗腐蚀性。一般而言，与散粒体相比，具有大的相对表面积的多孔膜容易被化学品损伤，并且具有低的强度。然而，多孔膨体PTFE膜对于诸如有机和无机酸、碱、氧化剂、还原剂以及有机溶剂等几乎所有的有机和无机化学品具有惰性。换句话说，其具有优异的耐化学性。因此，与常规平膜元件不同，PTFE膜在清洁化学药剂的使用方面不受限制。根据沉积物的类型，可以选择各种化学品，以所需的高的浓度对过滤膜实施长时间的清洁。例如，为了完全溶解、去除生物污垢和对生物污垢进行消毒，可以使用高浓度的次氯酸钠溶液、过氧化氢溶液以及其他含有强氧化剂的溶液。为了去除废水中的油等物质，可以使用含有氢氧化钠等的强碱性溶液。

优选的是，前述多孔膨体PTFE膜具有0.01至5.0μm的平均孔径。平均孔径是由Porous Material，Inc.制造的Perm孔隙度仪(型号：CFP-1200A)测量的。

优选的是，多孔膨体PTFE膜对于直径5μm的颗粒具有90％或更大的颗粒捕捉率。具体地说，当处理液是含有活性污泥的废水或是含有微颗粒物的废水时，优选的是，对于直径为0.45μm的颗粒的颗粒捕捉率为90％或更大。

更具体地说，上述多孔膨体PTFE膜具有5至200μm的平均膜厚度和50％或更大的开孔率。优选的是，开孔率为60％或更大，更优选的是80％或更大。平均膜厚度是利用千分表测量的，并且开孔率是通过ASTM(美国材料试验协会)D792所述的方法测量的。

理想的是，多孔膨体PTFE膜具有JIS K 7113规定的10N/mm²或更大的抗张强度。

用作过滤膜的多孔膨体PTFE膜指的是其中PTEE的重量百分比为80％或更大的膜。优选的是，其重量百分比为90％或更大。

连同PTFE一起使用的热塑性氟树脂的类型包括PFA、FEP、ETFE、PCTFE、PVDF和PVF。这其中，优选使用FEP，其即使在PTFE的熔点峰或更高的温度(327℃或更高)下也具有相对低的分解速率，更优选为使用PFA。

此外，上述至少包括膨体PTFE膜的单个膜可以用作基体，以便形成基体表面结合有亲水聚合物等的膜。例如，在获得亲水性的情况下，可以通过利用聚乙烯醇浸渍该膜然后执行与二醛等的化学交联来制造亲水性PTFE膜。制得的膜可以应用于本发明。

如上所述，仅需要将过滤膜对置并留出供处理液穿过的空间。成对的两个过滤膜可以平行地对置。作为选择，过滤膜可以由弯曲成U形的单个过滤膜构成，从而可以形成对置的部分。由于多孔膨体PTFE膜具有足够的弯曲强度和挠性，因此即使其被弯曲，也不会损害过滤性能和强度。此外，当过滤膜被处理为形成U形并且对置两侧的外周被彼此焊接或粘接时，该系统排除了单独使用外周密封部件的必要性。

设置在对置的过滤膜之间以保持作为处理液流动路径的空间的上述支撑件在由挠性材料制成且能够保持处理液路径的前提下不受条件的限制。当过滤膜由具有一定强度的多孔膨体PTFE膜构成时，如上所述，优选地使用网(筛)、非织造织物、毡、穿孔片或其他薄而具有挠性的材料作为支撑件。

通过应用上述结构，平膜元件的总厚度，即支撑件的厚度与设置在支撑件的两侧的过滤膜的厚度的和，能够如上所述被减小至6mm或更小，优选为被减小至3mm或更小，更优选为被减小至2mm或更小。进一步地，总厚度能够被减小至最小值1mm。

优选的是，将支撑件与过滤膜至少部分地、或者完全地粘接或焊接在一起。具体地说，优选地，通过点粘接将由网、非织造织物等制成的支撑件部分地固定到过滤膜上，而不是完全地固定到过滤膜上，这是因为，这样能够进一步地提高过滤膜的弯曲量。

优选的是，前述支撑件由聚烯烃树脂、聚酯树脂、氟树脂等形成，全部这些材料不仅具有优异的耐化学性，并且能够进行热焊。

前述聚烯烃树脂优选为具有低熔点、良好的可加工性和低的易水解性。

氟树脂基材料的优点是，在清洁时，这种材料对诸如高浓度臭氧等极强的氧化物具有高的耐性。

优选的是，本发明的平膜元件具有400g/m²至2000g/m²的重量(以g/m²表示的面积不是指膜的面积，而是指平膜元件的面积)。

作为本发明的第二方面，本发明提供一种平膜型分离膜组件，其设置有多个上述用于过滤的平膜元件。

尽管优选的是将平膜元件平行地布置且在平膜元件之间设置空间，然而，不总需要对平膜元件进行适当的布置。仅需要采用将多个平膜元件布置为在它们之间设置有空间的结构。为了这个目的，可以采用下述布置方式：径向配置、螺旋状配置、由多边形的全部侧面形成的配置、同心圆配置等等。

当将上述平膜元件适当地布置为具有7mm或更小、4mm或更大的间隔时，优选的是：当使用100个元件时，单元具有平均值为500mm至1000mm的纵向尺寸；当使用200个元件时，单元具有平均值为1000mm至1500mm的纵向尺寸，并且单元具有平均值为500mm至600mm的横向尺寸。在上述描述中，当多个平膜元件沿竖直方向定位并且被布置为它们的横向位置对准且设置有适当的间隔时，纵向尺寸指的是沿该布置方向的长度。

另外，优选采用这样的构造：其中，具有例如70mm或更小、优选为50mm或更小的宽度的元件以成行且成列的布置方式设置，并且元件布置的中心以交替的位置逐行地交错，或者以其他的方式布置。这些元件共同地以树脂密封。如上文所述，元件具有窄的宽度和进一步减小的重量，从而元件更容易振动。由于设置在元件之间的空间具有窄带状的形状，因此，由曝气产生的含有气泡的旋流容易流入该空间。因此，气泡能够更快地分散在膜之间，从而元件能够更强地振动。

市售的常规平膜型分离膜组件具有8mm或更大的膜间距离。但是，如上文所述，在本发明中，该距离小于8mm。更具体地说，该距离为7mm或更小。进一步地，该距离减小到5mm至4mm的范围内。能够减小膜间距离的原因是平膜元件容易挠曲，并且因此，来自曝气管的气泡防止了悬浮物沉积在平膜元件的膜的表面上。

当膜间距离减小时，膜容易以高的效率接触从位于膜下方的曝气管的喷射孔喷射出的气泡。这种高效的接触能够使平膜元件容易挠曲。

当分离膜组件与常规组件具有相同数量的平膜元件时，如上文所述，膜间距离的减小使得能够制造薄的、小型化的分离膜组件。当平膜元件与常规元件具有相同的宽度时，前述减小能够增加所安装的平膜元件的数量，从而提高处理能力。

通常，一个平膜型分离膜组件安装有100到200个平膜元件。

如上文所述，当使用100个平膜元件时，分离膜组件具有平均值为500mm至1000mm的纵向尺寸。当使用200个平膜元件时，纵向尺寸的平均值为1000mm至1500mm。在这两种情况下，分离膜组件均具有平均值为500mm至600mm的横向尺寸。

例如，当使用200个平膜元件时，市售的常规平膜单元具有2000mm或更大的纵向尺寸。另一方面，在本发明中，当平膜元件具有2.5mm的厚度并且膜间的间隔为4mm时，纵向尺寸为1300mm，该纵向尺寸是常规尺寸的65％或更小。

平膜元件的膜的面积能够如上所述地减小的原因是因为单个的膜元件具有薄的厚度并且元件容易振动，能够减少或防止沉积物对过滤膜的表面的粘附，因此可以减小膜之间的间隔。因此，除了获得紧凑的单元之外，还能够提高处理处理液的能力。换句话说，当采用与常规的大平膜元件的面积相同的膜并且希望具有与前述的常规元件相同的处理处理液的能力时，本发明能够使膜的设置面积减小。因此，能够使平膜元件小型化。

优选的是，前述平膜元件的间隔由上固定部件固定，上固定部件设置有集水口和用于与集水管连接的连接管，并且前述平膜元件的处理液出口与集水口连通。作为选择，优选的是，前述各个平膜元件的处理液出口设置有用于与集水管连接的连接管，该用于与集水管连接的连接管与来自集水管的分支管连接，以便悬挂各个平膜元件。

由于需要防止膜因气泡而产生跳动以及在一定程度上保持膜的位置，因此在各个元件的下部位置设置有简单的固定夹具。作为选择，可以使用树脂等实施固定。仅在下部位置实施固定不会抑制因从过滤槽下方喷射的气泡而引起的平膜元件的振动动作。如稍后所述，当通过使两个处理液出口与集水管的分支管连接来悬挂各个平膜元件时，可以省略固定部件。另外，在这种情况下，位于下部位置的用于定位的夹具是必需的。与其他构造一样，在两个位置实施连接的原因是为了防止因元件的相互接触而造成元件的位置变得不规则。当集水管或设置有分支管的集水管与平膜元件事先连接起来而组装成一个单元时，仅需要在使用期间将集水管或管连接起来。在这种情况下，能够改善使用性。

另外，平模型单元可以形成为：框架安装在上述平模型分离膜组件的外周，喷水管安装在框架的下部，并且喷水管放置在前述平膜元件的下方。

本发明还提供具有下述特征的过滤装置：

(a)上述平膜型分离膜组件悬挂在包含有处理液的槽中；并且

(b)在分离膜组件的下方设置有曝气管，并且曝气管朝向位于前述分离膜组件的上述平膜元件之间的空间喷射气泡。

在该装置中，被供应至前述曝气管的空气的量是透过的处理液的量的9倍至15倍。

本发明人已通过实验发现，被供应至前述曝气管的空气的量是市售的常规平膜型分离膜组件的曝气量的将近一半。

<本发明的有益效果>

如上文所述，本发明的用于过滤的平膜元件具有挠性，因此当与来自曝气管的气泡接触时，该平膜元件振动。该振动能够防止悬浮物粘附到过滤膜的表面上。即使悬浮物粘附并沉积，沉积物也可以被剥离，因而难以发生污染。

设置在过滤膜之间的用于保持处理液路径的支撑部件是薄、软且具有挠性的，并且外周密封部分具有挠性。因此，不存在抑制过滤膜振动的部件，从而膜能够容易地振动。因此，可以减少从曝气管喷射的空气的量，从而可以降低运行成本。特别地，还可以通过使单个平膜元件的宽度变窄来进一步提高效果。

如上文所述，由于能够使整个平膜元件变薄，因此，能够使设置有多个平膜元件的平膜型分离膜组件变薄和小型化。

附图说明

图1示出第一实施例的用于过滤的平膜元件，其中，图1中的(A)是正视图，图1中的(B)是沿图1中的(A)中的线B-B截取的剖视图，图1中的(C)是在移除了过滤部分的一侧的状态下的部分正视图，图1中的(D)和(E)是部分透视图。

图2中的(A)和图2中的(B)是示出平膜元件的变型例的视图。

图3示出平膜型分离膜组件的实施例，其中，图3中的(A)是透视图，图3中的(B)是俯视图，图3中的(C)是部分剖视图。

图4示出平膜型分离膜组件的第一变型例，其中，图4中的(A)是透视图，图4中的(B)是示出平膜元件的构造的平面图，图4中的(C)是示出固定夹具安装在平膜元件的底部的状态的视图。

图5是示出平膜型分离膜组件的第二变型例的透视图。

图6是示出平膜型分离膜组件的第三变型例的示意图。

图7是示出过滤装置的实施例的示意性剖视图。

<附图标记列表>

10：平膜元件

11：过滤膜

12：支撑件

13：外周密封部分

14：处理液出口

20：平膜型分离膜组件

30：过滤层

31：集水管

33：曝气管

具体实施方式

下面参考附图描述本发明的实施例。

图1中的(A)至图1中的(E)示出本发明的第一实施例。

将第一实施例的平膜元件10浸没于高浊度的含有悬浮物的处理液中，以执行固液分离处理。通过将元件10浸没于含有污水和活性污泥的曝气池中，使元件10应用于膜生物反应过程中。

平膜元件10设置有：过滤膜11，其由多孔膨体PTFE片形成，并且呈底部具有弯曲部分的U形；以及支撑件12，其由聚乙烯树脂网形成，并且设置在过滤膜11的对置过滤部分11A和11B之间。从而，元件10确保有作为处理液的流动路径的空间。

在过滤膜11中，在被弯成U形的状态下，将对置过滤部分11A和11B的外周缘彼此熔接并密封，以形成上端设有处理液出口14的外周密封部分13。

在处理液出口14处，待连接至集水管的管部件15的凸缘15a与过滤膜11熔接，以便以突伸的形式达到密封状态。

形成支撑件12的网具有大约1.9mm的厚度，位于两侧的对置过滤部分中的每一个具有0.3mm或更小的厚度，因此，平膜元件10具有薄至大约2.5mm的总厚度(t)。

支撑件12被部分熔接并被固定在过滤膜11的对置过滤部分11A和11B上。支撑件12可以不被固定地自由定位。然而，优选的是将两个支撑件12部分地固定，以便将其保持在预定的位置并提高过滤膜11的支撑强度。

形成支撑件12的网不但设置有许多与处理液出口14连通的流动路径，在每个与对置过滤部分11A和11B的中一个相对的面处还设置有流动路径。因此，网允许已穿过对置过滤部分11A和11B的处理液在支撑件12的内部平稳地流动并到达处理液出口14。

形成过滤膜11的多孔膨体PTFE膜可以由单层或多层构成。所使用的PTFE膜具有0.01μm至10μm的孔，并且对于直径为0.45μm的颗粒具有90％或更大的颗粒捕捉率。PTFE膜具有5μm至200μm的平均厚度。在PTFE膜中，围住孔的纤维骨架具有5μm或更小的平均最大长度。过滤膜11具有10N/mm²或更大的抗张强度。即使过滤膜11分别在含有3重量％的硫酸的溶液、含有4重量％的氢氧化钠的溶液和具有10％的有效(available)氯浓度的次氯酸钠溶液中在50℃的温度下浸泡10天，过滤膜11的渗水率也不会下降且过滤膜11不受损伤，证明该过滤膜11具有优异的耐化学性。

如上文所述，平膜元件10由过滤膜11和支撑件12构成，其中过滤膜由多孔膨体PTFE膜形成，支撑件12由网形成。因此，平膜元件10本身能够被容易地弯曲，即具有挠性。另外，由于过滤膜11由强度相对大并且能够保持平面结构的PTFE制成，因此，尽管过滤膜11具有挠性，其仍然能够保持形状。此外，平膜元件10具有2.5mm的非常薄的总厚度。如上文所述，平膜元件10是薄的，并且具有挠性。因此，如下文所述，在将平膜元件10浸没于过滤槽中并且从位于下部的曝气管喷射空气以形成气泡时，过滤面11A和11B因与气泡接触而发生振动。

本发明的平膜元件10不限于前述实施例。形成支撑件12的网可以是由覆盖有树脂的金属制成的网。过滤膜可以由两个过滤膜构成。在这种情况下，在支撑件位于过滤膜之间的情况下，过滤膜的外周缘可以彼此焊接或彼此粘接以形成上端设置有处理液出口的袋的形状。

另外，如图2中的(A)所示，设置有两个过滤膜11A-1和11B-1；沿着过滤膜11A-1和11B-1的外周缘设置有由PFA、FEP或聚烯烃树脂所制成的挠性外周框架部分形成的外周密封部件19；并且过滤膜11A-1和11B-1的外周缘与外周密封部件19的两侧焊接或粘接在一起。

在图2中的(B)所示的第二变型例中，支撑件12-1是使用非织造织物代替网而形成的。

此外，支撑件12可以是使用由PTEE或聚烯烃树脂制成的穿孔片代替网和非织造织物而形成的。

如图3中的(A)至图3中的(C)所示，通过使用上固定部件18保持多个平膜元件10并且在平膜元件10的上端处维持间隔，将多个平膜元件1组装成平膜型分离膜组件20。

上固定部件18设置有带集水口18a的下框架部分18b，集水口18a的下端具有敞开结构。各个平膜元件10的上部成型在下框架部分18b上，从而将平膜元件10的处理液出口14固定为使得出口14能够与集水口18a连通。

与集水口18a连通的连接管18d以上固定部件18的上表面上的突起部的形式设置，从而连接管18d能与集水管21连接。

上固定部件18由聚丙烯树脂、聚乙烯树脂或另一种热熔塑胶材料形成。平膜型分离膜组件20设置有对各个平膜元件实施定位的固定夹具50。

在平膜型分离膜组件20中，100至200个平膜元件10适当地布置为具有7mm或更小、4mm或更大的间隔S。

在本实施例中，具有2.5mm的厚度的200个上述平膜元件10以4mm的间隔组装在一起。因此，组件20具有1300mm的纵向尺寸H2和560mm的横向尺寸H1。

市售的常规平膜型分离膜组件大多数具有大约2200mm的纵向尺寸。另一方面，本发明通过将组件的纵向尺寸减小为常规组件的大约60％而使组件小型化。尽管尺寸减小了，但是过滤膜11与常规过滤膜具有几乎相同的过滤面积。

图4中的(A)至图4中的(C)示出平膜型分离膜组件的第一变型例。在第一变型例的平膜型分离膜组件20-1中，平膜元件10的宽度减小至W1，以构造具有适当间隔的多个平膜元件。更具体地说，第一实施例的单个平膜元件10被分开成多个元件，例如3个至4个元件。分开的元件被设置为形成交错的布置，其中，在X方向上具有间隔，并且在Y方向上具有大约5mm的间隔。

在第一变型例中，各个平膜元件10具有50mm的宽度W1以及2.5mm的厚度。每个固定夹具50具有凹槽，并且每个固定夹具沿X方向布置以固定沿X方向设置的平膜元件10的底端。可以采用省略上固定部件18的结构。

图5示出平膜型分离膜组件的第二变型例。

在第二变型例的平膜型分离膜组件20-2中，安装在平膜元件10的上端处的管部件15与来自两个集水管21的分支管22连接。在这种情况下看，多个平膜元件10以保持预定间隔的平行排列的形式被悬挂。从而，组装成平膜型分离膜组件20-2。固定夹具50设置在下部以便对各个平膜元件10进行定位。

另外，在使用第一变型例和第二变型例的平模型分离膜的情况下，在下部设置曝气管以产生气泡。

在平膜型分离膜20-1和20-2中，仅使用设置在上部和下部的最小限制装置来保持多个平行布置的平膜元件的位置。不使用刚性框架或板材来固定各个平膜元件。因此，不会抑制平膜元件10的振动。另外，由于具有最少的结构件，因此能够将组件小型化并降低组件的重量。

图6示出平膜型分离膜组件的第三变型例。

在第三变型例的平膜型分离膜组件20-3中，框架23从上固定部件18的外周面悬挂下来，这与图3所示的实施例中的情况类似。在框架的下部安装有曝气管25。形成在曝气管25的上表面上的喷射孔25a设置为使得这些喷射孔25a位于平膜元件10之间的间隔处。因此，在相邻的平膜元件之间产生了气泡。

如图7所示，图3所示的平膜型分离膜组件20悬挂在过滤槽30中，过滤槽30中供应有含有悬浮物的处理液Q。从而，该组件用作浸没型外压式吸滤装置。

各个平膜型分离膜组件20的上固定部件18的连接管18d与集水管31的分支管31a连接。从而，各个组件悬挂在过滤槽30中。集水管31与吸气泵36连接。

曝气管33设置在过滤槽30的下部。从曝气管33向平膜型分离膜组件20的相邻的平膜元件10之间的空间喷射空气以产生气泡。

通过安装管道35将空气从鼓风机34供应至曝气管33。对于单位时间和单位膜面积来说，从鼓风机34供应至曝气管33的空气的量是透过的处理水的量的9倍至15倍。前述供应空气的量是市售的常规平膜型分离膜组件的大约一半。

下面描述结合有平膜型分离膜组件20的过滤装置在用于通过膜生物反应过程来处理废水时的操作。

被供应至过滤槽30的废水Q具有5000mg/L至20000mg/L的混合液悬浮固体浓度(MLSS)。与集水管31连接的吸气泵36的驱动使废水Q透过各个平膜元件10的过滤膜11，以执行固液分离。已透过过滤膜11的处理液通过处理液出口14流入分支管31a以便被回收。

为了防止悬浮物粘附在平膜元件10的表面上，并为了以剥离的方式将粘附的悬浮物去除，从曝气管33喷射加压空气以生成气泡P，以便执行气泡产生。

气泡上升，同时与平膜元件10的过滤膜11的外表面接触。通过与由气泡产生的水流气泡的接触和与由吸气泵36的吸气产生的水流气泡的接触的作用，平膜元件10变得容易挠曲。从而，在平膜元件10中产生振动。振动不仅可以防止悬浮物粘附在过滤膜11的表面上，并且还以剥离的方式去除粘附的悬浮物，从而使过滤膜不容易被污染。因此，能够使过滤操作稳定地继续。可以连续地或间歇地执行气泡产生。

本发明不限于上述实施例和实例，并且包括在与权利要求书的范围相同的范围内的修改。

Claims (10)

1.一种用于过滤的平膜元件，包括：

(a)片状的过滤膜，其具有对置部分，在所述对置部分之间设置有作为处理液流动路径的空间；

(b)支撑件，其设置在所述过滤膜的对置部分之间，以保持所述作为处理液流动路径的空间；以及

(c)外周密封部分，其密封所述过滤膜的对置部分的外周缘并设置有处理液出口；

其中，所述过滤膜和所述支撑件是使用挠性材料形成的，并且所述外周密封部分具有挠性，从而使整个元件具有挠性；

所述平膜元件具有6mm至1mm的总厚度。

2.根据权利要求1所述的用于过滤的平膜元件，其中：

(a)所述过滤膜由两个对置过滤膜构成，并且所述对置过滤膜的外周缘被焊接或粘接，以形成设置有所述处理液出口的所述外周密封部分；或者

(b)所述过滤膜由弯曲成U形并且设置有所述作为处理液流动路径的空间的单个过滤膜构成，并且所述U形的两个侧部的外周缘被焊接或粘接，以形成设置有所述处理液出口的所述外周密封部分。

3.根据权利要求1所述的用于过滤的平膜元件，其中，所述外周密封部分由外周密封部件构成，所述外周密封部件由具有挠性的材料形成，并且所述过滤膜的外周缘被焊接或粘接至所述外周密封部件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于过滤的平膜元件，其中：

(a)所述过滤膜由多孔膨体PTFE膜或层压材料构成，所述层压材料通过将多孔膨体PTFE膜连同非织造织物和与非织造织物类似的材料一起层压而形成；并且

(b)所述支撑件由非织造织物、网、毡、穿孔片或者它们的层压材料构成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于过滤的平膜元件，其具有400g/m²至2000g/m²的重量。

6.一种平膜型分离膜组件，其设置有多个根据权利要求1或2所述的用于过滤的平膜元件，并且在所述平膜元件之间设置有空间。

7.根据权利要求6所述的平膜型分离膜组件，其特征在于：

(a)所述组件包括100至200个根据权利要求6所述的平膜元件，所述平膜元件适当地布置为具有7mm或更小、4mm或更大的间隔；并且

(b)所述组件具有平均值为500mm至1500mm的纵向尺寸和平均值为500mm至600mm的横向尺寸。

8.根据权利要求6或7所述的平膜型分离膜组件，其具有下述结构：

(a)所述平膜元件的间隔由上固定部件固定，所述上固定部件设置有集水口和用于与集水管连接的连接管，并且所述平膜元件的处理液出口与所述集水口连通；或者

(b)各个平膜元件的处理液出口设置有用于与集水管连接的连接管，所述用于与集水管连接的连接管与来自所述集水管的分支管连接，并且所述各个平膜元件悬挂在两个或更多个位置。

9.一种过滤装置，其特征在于：

(a)根据权利要求6至8中任一项所述的平膜型分离膜组件悬挂在包含有处理中的液体的槽内；并且

(b)在所述平膜型分离膜组件的下方设置有曝气管，并且所述曝气管朝向位于所述分离膜组件的平膜元件之间的空间喷射气泡。

10.根据权利要求9所述的过滤装置，其中，单位膜面积上供给至曝气管的空气量是单位膜面积上透过膜的水量的至少9倍、至多15倍。

Images