用于處理廢水的平膜盒發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種平膜盒，其在通過膜過濾處理廢水的裝置中用于膜過濾分離。

背景技術(shù)：
近年來，基于世界人口增加、工業(yè)化、都市化和生活標(biāo)準(zhǔn)的改善的背景，對于日常用水和工業(yè)用水的品質(zhì)和量的要求已經(jīng)在提高。為了保持水資源，除了常規(guī)地對從自然獲得的天然水進(jìn)行利用之外，還有其中利用蒸發(fā)方法或反滲透(RO)方法從海水制備淡水的方法、其中利用反滲透現(xiàn)象從含鹽的鹽水制備淡水的方法等。然而，已經(jīng)有報(bào)導(dǎo)，自然中存在的淡水資源是有限的，而且此外利用它們的可能性由于近年來異常氣候的影響而傾向于變得更狹窄。此外，對于利用蒸發(fā)方法或反滲透方法制備淡水來說，用于加熱或加壓的能量是必須的，因此僅有有限的區(qū)域可以利用這樣的手段。作為對此的另一種方法，一種行動(dòng)方針是將污水再循環(huán)。在常規(guī)的污水處理中，使用活性污泥對污水中的有機(jī)組分進(jìn)行降解處理，隨后進(jìn)行沉降、過濾等，并且將處理過的水排出，盡管還難以完全除去細(xì)菌群如大腸桿菌(Escherichiacoli)。在MBR(膜生物反應(yīng)器)中，使用分離膜過濾用活性污泥處理過的水。因此，在MBR中，可以完全除去上述有害的細(xì)菌群，并且還有許多優(yōu)點(diǎn)，如設(shè)備的緊湊性和操作的容易控制，從而，近年來MBR已經(jīng)成為受到大量公眾關(guān)注的技術(shù)。利用MBR分離的水不僅可用作用于維持生活和景觀的水，也可作為非飲用水，而且當(dāng)與反滲透方法組合時(shí)也可以提供自來水。在使用海水的反滲透法中，應(yīng)付鹽濃度的高壓力是必須的。當(dāng)由MBR制備的處理過的水被用作原料水時(shí)，現(xiàn)在可以安全地并且以低能量地制備水。這樣，作為用于解決據(jù)信在未來發(fā)生的水短缺的方法，MBR方法已經(jīng)獲得了公眾的注意。為了進(jìn)一步改善此方法并將它建立為低成本的高效率系統(tǒng)，必須保持膜的分離性能，并且同時(shí)確保透水性能。此外，當(dāng)膜以浸漬在活性污泥中的狀態(tài)被長時(shí)期使用時(shí)，膜的孔被由活性污泥產(chǎn)生的分泌物或其死體本身所阻塞，和/或被污泥中含有的雜質(zhì)等阻塞，從而透水性能降低，或者要提高泵送壓力來處理阻塞。這是膜的使用中的最大問題，稱為結(jié)垢。針對這一問題，進(jìn)行了使用化學(xué)品如次氯酸鈉和鹽酸來洗滌膜的操作，以解決結(jié)垢的問題，從而使膜回到新鮮的狀態(tài)。因此，膜和盒需要具有抵抗那些化學(xué)品的耐性以及可以承受反向洗滌的強(qiáng)度。然而，在使用那些化學(xué)品的洗滌操作中，在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面有許多問題，如在操作期間過濾工作的停止、化學(xué)品的成本、工作的麻煩性、化學(xué)品廢液的處理等。因此，最大的課題是解決如何防止結(jié)垢，并且使得可用時(shí)期更長，從而使得用到化學(xué)品的洗滌操作以低成本最少。為了以較小動(dòng)力獲得更多的透過膜的滲透水的量，必須減少在膜中和在用于透過膜的滲透水的通道中的壓力損失。此外，為了允許吸引壓力有效地作用在膜的整個(gè)面積上，還要求降低在用于透過膜的滲透水的通道中的不均勻流動(dòng)。目前，關(guān)于浸漬型的過濾膜組件，已經(jīng)建議了如專利文獻(xiàn)1中公開的包含多個(gè)中空纖維膜盒的過濾膜組件，以及如在專利文獻(xiàn)2中公開的包含多個(gè)平膜盒的過濾膜組件。在中空纖維膜盒中，可以使單位體積的膜面積大，并且可以使待處理的廢水的量大。然而，其在耐久性方面有一個(gè)問題，原因在于污泥、污染物等附著到盒上，并且傾向于沉降在中空纖維的束之中的間隙中。相反，在平膜盒中，可以確保的膜面積較低。然而，在污泥和污染物向膜表面上的附著和沉降小這方面存在著優(yōu)點(diǎn)。關(guān)于平膜型膜盒，如專利文獻(xiàn)3中提議的，存在這樣的類型：其中多個(gè)敞開的狹縫布置在膜支持板的表面上，與膜支持板的上側(cè)區(qū)到下側(cè)區(qū)平行，以狹逢連通到在一端的集水區(qū)的方式布置。如專利文獻(xiàn)4中提議的，還存在這樣的類型：其中在具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膜支持板的內(nèi)側(cè)形成了用于透過膜的滲透水的通道。而且，在專利文獻(xiàn)5中，提出了一種這樣的平膜盒，其中基于當(dāng)透過膜的滲透水在出口方向上流動(dòng)經(jīng)過分離膜和膜支持板(其上布置了通道材料)之間的間隙時(shí)的壓力損失，選擇通道材料的規(guī)格。然而，在這樣選擇的平膜盒中，沒有考慮在吸引時(shí)的壓力損失。結(jié)果是，用于吸引泵和用于膜洗滌吹風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)負(fù)荷變高，從而用于處理廢水的成本增加?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本專利申請公開(JP-A)號(hào)136470/95專利文獻(xiàn)2：日本專利申請公開(JP-A)號(hào)33369/99專利文獻(xiàn)3：日本專利申請公開(JP-A)號(hào)281264/96專利文獻(xiàn)4：日本專利申請公開(JP-A)號(hào)2012-45515專利文獻(xiàn)5：日本專利申請公開(JP-A)號(hào)2001-321766

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明所要解決的問題本發(fā)明是考慮了上述現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前的狀況而進(jìn)行的，并且本發(fā)明的一個(gè)目的是選擇一種通道材料和一種緩沖材料(減震材料)，它們可以同時(shí)達(dá)到減小壓力損失和減小分離膜表面上的吸引壓力分布，以及提供一種平膜盒，該平膜盒在低動(dòng)力下，單位膜面積的廢水處理流量大。解決問題的手段本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)對適用于達(dá)到上述目的的通道材料和緩沖材料進(jìn)行了熱心的研究。作為結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用具有特定的開口、線直徑、厚度和孔隙度的通道材料和具有特定的織物單位重量和厚度的緩沖材料時(shí)，每單位壓力損失下，透過膜的滲透水的流量增大，作為結(jié)果，完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明包含以下構(gòu)成(1)至(4)。(1)一種用于處理廢水的平膜盒，所述平膜盒包括樹脂制成的膜支持板和兩個(gè)分離膜，所述兩個(gè)分離膜中的每一個(gè)均附著到所述膜支持板的正面和背面兩者中的每一個(gè)上，其中，所述膜支持板在其正面和背面兩者上都設(shè)置有落差，以使得使所述膜支持板的周緣區(qū)域與所述膜支持板的中央?yún)^(qū)域相比是高的，并且其中所述分離膜中的每一個(gè)沿著所述膜支持板的所述周緣區(qū)域附著以覆蓋所述膜支持板的所述中央?yún)^(qū)域，其特征在于：在所述膜支持板的中央?yún)^(qū)域和所述分離膜中的每一個(gè)之間，從所述膜支持板側(cè)起，依次布置通道材料和緩沖材料，用作所述通道材料的樹脂網(wǎng)在縱向和橫向上均具有0.5至3.2mm的開口、在縱向和橫向上具有均為0.4至1.0mm的線直徑、0.6至2.0mm的厚度和20至60％的孔隙度，并且所述緩沖材料具有10至110g/m2的織物單位重量和0.1至0.5mm的厚度。(2)根據(jù)(1)所述的用于處理廢水的平膜盒，其中滲透水從所述分離膜的外側(cè)，按所述緩沖材料、所述通道材料和布置在所述膜支持板的端部的用于所述滲透水的出口的順序流動(dòng)。(3)根據(jù)(1)或(2)所述的用于處理廢水的平膜盒，其中所述通道材料是平織型的樹脂網(wǎng)，且所述緩沖材料是無紡織物。(4)根據(jù)(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的用于處理廢水的平膜盒，其中所述膜支持板的所述周緣區(qū)域比所述膜支持板的所述中央?yún)^(qū)域高0.6至2mm的程度，并且在所述周緣區(qū)域和其上布置了所述通道材料和所述緩沖材料的所述中央?yún)^(qū)域之間的高度差為0.5mm以下。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的平膜盒使用具有特定的開口、線直徑、厚度和孔隙度的樹脂網(wǎng)作為通道材料并且還使用具有特定的織物單位重量和厚度的無紡織物作為緩沖材料，從而可以得到壓力損失的減小和分離膜表面上的吸引壓力分布的減小。作為結(jié)果，單位膜面積的滲透水量增加，并且因此，現(xiàn)在可以處理大量的廢水并且以低成本用低動(dòng)力完成操作。附圖簡述圖1示出了按照本發(fā)明的用于處理廢水的平膜盒的一側(cè)的構(gòu)成的略圖。圖2是顯示常規(guī)類型的具有溝形通道的膜支持板的一個(gè)實(shí)例的示意圖。實(shí)施發(fā)明的最佳模式現(xiàn)在將參照附圖說明本發(fā)明的用于處理廢水的平膜盒。本發(fā)明的平膜盒具有如圖1中所示的那樣的構(gòu)造，即，將樹脂網(wǎng)作為通道材料2布置在膜支持板3的中央?yún)^(qū)域5中，將緩沖材料6進(jìn)一步布置在其上，并且此外沿著膜支持板3的周緣區(qū)域4將分離膜1附著在其上。在本發(fā)明中，當(dāng)吸引時(shí)，分離膜1處于被推到通道材料2側(cè)的狀態(tài)。因此起到膜保護(hù)作用的緩沖材料6必須布置在分離膜1和通道材料2之間。在吸引時(shí)，盡管在圖1中示出了平膜盒的膜支持板3的僅一側(cè)的構(gòu)成，在本發(fā)明中，在膜支持板3的正面和背面兩者上設(shè)置相同的構(gòu)造。參照圖1說明透過本發(fā)明的平膜盒中的膜的滲透水的流動(dòng)。這樣，使待處理的溶液與分離膜1的外表面接觸，并且隨后進(jìn)行從分離膜1的外側(cè)到內(nèi)側(cè)的過濾。透過膜的過濾后的滲透水經(jīng)過布置在分離膜1和膜支持板3之間的緩沖材料6，并且隨后經(jīng)過通道材料2中的間隙，在附接至膜支持板3的一端的用于滲透水的出口7的方向上流動(dòng)，并且從滲透水的出口7排放至平膜盒的外部。在本發(fā)明的平膜盒中，優(yōu)選的是，使膜支持板3的周緣區(qū)域4比膜支持板3的中央?yún)^(qū)域5高0.6至2mm的程度。將通道材料2和緩沖材料6布置在由此形成的中央?yún)^(qū)域5的凹空間中。在該情況下，優(yōu)選的是，使由此導(dǎo)致的在中央?yún)^(qū)域5和周緣區(qū)域4之間的落差為0.5mm以下。緩沖材料6被布置成覆蓋附著至膜支持板3的通道材料2，并且附著至通道材料2。將分離膜1附著至周緣區(qū)域4，以覆蓋其上布置了通道材料2和緩沖材料的膜支持板3。當(dāng)膜支持板3的中央?yún)^(qū)域5的凹空間的厚度(從周緣區(qū)域4起的落差)過大時(shí)，必須的是使每一片平膜盒的厚度大，從而每個(gè)膜單元可以布置的盒的數(shù)量減少。備選地，當(dāng)在不改變厚度的情況下使中央?yún)^(qū)域5的凹空間大時(shí)，那么現(xiàn)在必須的是使膜支持板3的中央?yún)^(qū)域5薄，從而平膜盒的強(qiáng)度下降。當(dāng)膜支持板3的中央?yún)^(qū)域5的凹空間的厚度過小時(shí)，用于透過膜的滲透水的通道變得狹窄，從而壓力損失變高。此外，當(dāng)從周緣區(qū)域4起的落差過大時(shí)，發(fā)生由于在落差區(qū)域的分離膜1的彎曲導(dǎo)致的破損或分離膜1的脫離。因此，優(yōu)選的是，膜支持板3的中央?yún)^(qū)域5和周緣區(qū)域4具有如上所示的高度差。對于分離膜1的材料沒有特殊的限制?？梢赃m當(dāng)?shù)剡x擇來自例如聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚醚砜、聚四氟乙烯和它們的混合物的膜。分離膜1的厚度優(yōu)選為80至150μm。當(dāng)厚度過大時(shí)，對滲透水的阻力變高，從而可能降低水透過性，而當(dāng)它過薄時(shí)，存在膜強(qiáng)度變得不足的可能性。對膜支持板3的材料沒有特殊的限制，只要它具有可以保持整個(gè)平膜盒的形狀的剛性即可?？梢赃m當(dāng)?shù)剡x擇來自例如ABS樹脂、氯乙烯和聚碳酸酯的膜。優(yōu)選的是，膜支持板的大小按長度和寬度分別為300mm×200mm至1,200mm×550mm，周緣區(qū)域的寬度為10mm至20mm，且中央?yún)^(qū)域的厚度為2至4mm。膜支持板3的中央?yún)^(qū)域5和周緣區(qū)域4之間的落差可以通過將膜支持板的周緣區(qū)域與相同材質(zhì)的板狀材料附著的方式形成。為了滿足作為用于滲透水的通道的功能，必要的是，通道材料2具有在特定范圍內(nèi)的開口、線直徑、厚度和孔隙度。在可商購的產(chǎn)品中，優(yōu)選的是，例如，使用由NipponFilcon制造的DOP-18K的平織型的樹脂網(wǎng)。優(yōu)選的是，通道材料2良好地配合到通過被膜支持板的周緣區(qū)域環(huán)繞所形成的中央?yún)^(qū)域的凹空間中。對于用于用作通道材料2的樹脂網(wǎng)的材料沒有特殊的限制。可以適當(dāng)?shù)剡x擇來自樹脂如聚酯和尼龍的膜。必要的是，通道材料2的孔隙度為20至60％?？紫抖仁窃谟赏ǖ啦牧?中所使用的樹脂網(wǎng)形成的通道空間中開口部分的面積與總面積的比率，并且通過下式計(jì)算。孔隙度(％)＝{(開口)2/[(開口)+(線直徑)]2}×100采用在縱向上由通道材料2的開口和線直徑算得的孔隙度和在橫向上由通道材料2的開口和線直徑算得的孔隙度的平均值作為通道材料2的孔隙度。當(dāng)使用具有超出20至60％范圍的孔隙度的通道材料2時(shí)，在通道中的吸引壓力的分布的不平衡變得過大，這導(dǎo)致在膜上的吸引壓力的差。因此，不再可能令整個(gè)膜有效地起作用。當(dāng)通道材料2的孔隙度過大時(shí)，分離膜1在吸引時(shí)被粘到通道材料2的開放部分，并且使通道變窄。此外，當(dāng)孔隙度小時(shí)，在通道材料2中的透過膜的滲透水的壓力損失變大。關(guān)于通道材料2的開口和線直徑，縱向和橫向的開口都選自0.5至3.2mm的范圍，并且縱向和橫向的線直徑都選自0.4至1.0mm的范圍，因而孔隙度落在20至60％的范圍內(nèi)。關(guān)于通道材料2的厚度，必要的是為0.6至2.0mm。當(dāng)它小于0.6mm時(shí)，用于透過膜的滲透水的通道空間變窄，從而壓力損失增加。當(dāng)網(wǎng)的厚度大于2.0mm時(shí)，整個(gè)平膜盒本身的厚度變大，并且每個(gè)膜單元可以布置的盒的數(shù)量減少。緩沖材料6具有以下功能：吸收施加至分離膜1的應(yīng)力；防止分離膜1由于吸引壓力而附著至通道材料2；以及保護(hù)分離膜1。關(guān)于緩沖材料6，可以舉例的有無紡織物、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體、海綿、橡膠、膜片等。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是使用無紡織物，其防止分離膜附著至通道材料；其對透水的阻力小；其即使厚度小也有大的強(qiáng)度；并且其可以保持形狀。緩沖材料6的織物單位重量優(yōu)選為10至110g/m2，且緩沖材料6的...