[发明专利]中空纤维膜组件、其制造方法和中空纤维膜组件组装体以及使用了该组装体的浊水净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及能够用于各种领域、特别是像河水、湖沼水、地下水等的除浊这样的水处理领域的外压式中空纤维膜组件等。具体地说，本发明涉及中空纤维膜组件及其制造方法、中空纤维膜组件组装体以及使用了所述中空纤维膜组件组装体对浊水的净化方法，其中，中空纤维膜的对透过有贡献的有效长度度增大了，膜面积的有效利用率提高了，进而每单位容积的透过性能提高了。 

背景技术

中空纤维膜组件能够确保每单位容积的膜面积大，所以被用于很多流体处理领域，例如利用反渗透膜进行的咸水或海水的脱盐、超纯水的1次纯水处理；利用纳米过滤器进行的农药或多糖类等低分子有机物的去除；利用超滤膜进行的酶的浓缩/脱盐、注射用水的制造、电沉积涂料的回收、超纯水的终极过滤、废水处理、河水/湖沼水/地下水的除浊；利用精密过滤膜进行的试剂提纯、除菌、除浊；利用气体分离膜进行的氧分离、氮分离、氢分离、二氧化碳分离等。 

近年，提出了新的高性能中空纤维膜、中空纤维膜组件，其应用扩大，作为除浊方法在将河水、地下水等制成净水使用时代替凝聚沉淀、砂滤。 

迄今，作为隔着中空纤维膜对原料水加压并得到透过水的外压式中空纤维膜组件，其主流结构如下：在位于组件的下部的将中空纤维膜和组件外壳液密区分开的粘结固定部将中空部密封，并且，在粘结固定部形成有2个以上的原料水导入孔，从该孔向中空纤维膜平行供给原料水，从组件上部的中空纤维膜端面的中空纤维膜开口采集透过水，含有悬浮 物质的浓缩水从组件上方侧面的浓缩水排出喷嘴排出(参见专利文献1、2参照)。 

这样的外压式中空纤维膜组件组装体的结构例见图17。图17中，许多根(此处为了简明而省略为3根)中空纤维膜105装在组件外壳104中，在外壳的上方，粘结固定部106将中空纤维膜和组件外壳液密粘结固定，并且中空纤维膜的末端开放，能够通过液体。并且，透过水蓄积在帽101内，从透过水采集口112向上方取水。 

另一方面，在外壳下方，中空纤维膜通过粘结固定部107与组件外壳液密粘结固定，并且中空纤维膜的末端被堵住。另外，在下方粘结固定部107开有2个以上能够供给原料水、压缩空气、原料水和压缩空气的混合流中的某一个的原料水导入孔108。此处，对通常过滤时的液流进行说明，原料水从设置在下方的帽103的原料水供给口110经原料水导入孔108进入组件外壳内，原料水的一多半透过中空纤维膜105形成透过水，从上方的中空纤维膜开口经上方的帽101，从透过水采集口112采集透过水。另外，原料水的一部分变成浓缩水，从上方侧面的浓缩水排出喷嘴111被排出。此时，根据原料水的水质，可以不将浓缩水连续排出，而是采用仅在像冲洗、反洗、曝气冲洗这样的物理清洗时将其排出的方法。 

这样的结构的中空纤维膜组件如果是用于膜的性能评价、过滤稳定性的调查的微型组件，有时使用有效膜长为1m程度的组件。 

另外，用于实际的大规模的水除浊处理的情况下，通常，基于降低配置膜组件的配置支架的设置面积、增大每单位容积的中空纤维膜面积的目的，将中空纤维膜的有效长度加长到2m，但由于中空纤维膜的透过性能低，所以即使这样的有效长度，透过水侧的中空部压力损失也小，实际使用上不存在问题。 

另外，随着最近净水用的膜过滤组件应用例增加，中空纤维膜的透过性能逐步提高，而仅从组件上部的中空纤维膜开口采集透过水的所谓的单侧集水组件中，不能得到中空纤维膜本来的透过性能的情况也随处可见。 

因此，基于提高中空纤维膜的有效利用率的目的，制成具有透过水能够从一侧向另一侧往复的连通部的组件结构，已知这样能够制成可以从中空纤维膜组件的两侧端部采集透过水的结构(例如参见专利文献3～6)。专利文献3的图4、图5、图9中有下述记载：从下部的空气导入孔19导入压缩空气，使中空纤维膜振动。 

但是，这样的导入结构中，虽然能够均匀且以较低损失分配像压缩空气这样的粘性比较低的流体，但换成含有悬浮物质的水这样的粘性流体时，与必要的供给相伴的压力损失变得极大，仅向中空纤维膜组件内的供给就需要100KPa以上。这是与通常原料水的供给压力所需的50～100KPa相同程度以上的供给压力，所以将具有仅导入空气的导入孔的结构直接用于水的情况是不现实的。