專利名稱：入水式固液分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種入水式固液分離裝置，它是使用膜組件的固液分離裝置的一種改良型，用于非常時期制造飲用水或用于污水處理設(shè)備中分離處理水等。
近年來，利用功能膜的膜分離技術(shù)得到很大的發(fā)展，開發(fā)出許多種采用功能膜的固液分離裝置。
圖9表示出采用作為功能膜的精密過濾膜的先有技術(shù)固液分離裝置A的一個例子，它是這樣構(gòu)成的用未處理水的水泵P將未處理水W從未處理水貯槽T壓送至膜組件M，將處理水E排至外部，同時，使?jié)饪s水F經(jīng)過循環(huán)管線C，返回到未處理水貯槽T。
而且，上述的膜組件M，可以是將管狀的空心絲或平膜形成螺旋狀的超濾膜或精密過濾膜裝入筒型外殼中的類型，也可以是將平膜層疊起來形成平板型的類型，與通常過濾用固液分離裝置相比，具有極其優(yōu)良的固液分離性能。
然而，上述膜組件M的膜分離性能，根據(jù)膜表面上形成的致密超薄層(即，厚度在約1μm以下的分離活性層)的不同性狀而有很大的變化。例如，由超濾造成被過濾的物質(zhì)聚集在膜的表面上，并在膜的外表面上形成過濾物質(zhì)的膠體層，由此使膜的分離效率，特別是其透水性(1/m2·hr·kg/cm2)大幅度降低，或者過濾物質(zhì)吸附在膜上而使該膜限濾的粒子直徑有很大變化等的不良后果。
也就是說，當(dāng)被過濾的物質(zhì)(溶質(zhì))在膜表面上造成小孔堵塞或污垢，則膜的性能大大惡化，就不能充分利用膜組件M所具有的優(yōu)良的固液分離性能。
因此，在采用這種膜組件M的固液分離裝置中，將膜組件M內(nèi)的膜表面流速限定在盡可能高的流速范圍內(nèi)，以防止由被過濾的物質(zhì)造成的膜表面污垢及分離活性層的小孔被堵塞等，這是維持裝置正常運轉(zhuǎn)所不可缺少的必要條件。換言之，必須提高膜組件M內(nèi)的未處理水W的流速，使在組件M內(nèi)及膜表面附近流動的未處理水W經(jīng)常保持湍流狀態(tài)。
在這種場合下，如果根據(jù)膜的強度及膜組件M的結(jié)構(gòu)等而限制未處理水的流速的上限值，這樣做當(dāng)然是可以的，但最好是盡可能使用高流速，并盡可能防止膜表面的污垢和堵塞。
可是，當(dāng)采用所謂一次通過式的方式處理一定體積的未處理水W時，未處理水W向膜組件M的供給量受到膜組件M的處理容量的制約，這就很難將膜組件M內(nèi)的未處理水流速設(shè)定很高。
因此，采用膜組件M的固液分離裝置中，通常如圖9所示，是這樣構(gòu)成的采用設(shè)置循環(huán)管線C的所謂循環(huán)處理方式，為了提高膜組件M內(nèi)的流速，向膜組件M內(nèi)供給相當(dāng)大量的未處理水W，同時，將剩余的未處理水(即處理水平低的濃縮水F)返回到未處理水的貯槽T。
然而，在如圖9的采用原有的循環(huán)處理方式的固液分離裝置中，由于循環(huán)線C是必要的，因此使固液分離裝置的組成變得復(fù)雜，所以存在著難以實現(xiàn)裝置的簡易化和小型化的問題。
而且，如果增大未處理水向膜組件M的供給量，那么管線的管徑必然增大，同時未處理水的水泵P消耗的能量也增大，存在著裝置的運行費用昂貴的問題。
再有，為了一邊將膜組件M內(nèi)的膜表面流速等保持在所設(shè)定的范圍內(nèi)，一邊連續(xù)運轉(zhuǎn)裝置，就必須要有高級的運轉(zhuǎn)控制裝置和優(yōu)良的運轉(zhuǎn)技術(shù)，因此存在著很難實現(xiàn)降低設(shè)備費用和運轉(zhuǎn)費用的問題。
本發(fā)明的目的是要解決在采用先有技術(shù)的膜組件的固液分離裝置中存在的如上所述的問題，即①裝置構(gòu)造復(fù)雜，很難實現(xiàn)小型化、②很難降低能耗、③需要高級的控制裝置和高超的運行技術(shù)，很難降低設(shè)備費用等問題。并要提供一種結(jié)構(gòu)極其簡單，且具有長期穩(wěn)定的優(yōu)良分離性能的入水式固液分離裝置。
本發(fā)明的基本構(gòu)成是，將備有可分離粒徑在1μm以下的粒子的精密過濾膜或超濾膜的膜組件，直接連接到水下泵的排出口上。
將固液分離裝置放入未處理水中，起動水下泵。由此，向膜組件內(nèi)供給一定流量和壓力的未處理水，從而將未處理水分離成處理水和濃縮水。
被膜組件除去了具有1μm以下粒徑的固體成分的處理水，由未處理水的水槽導(dǎo)至外部，而且，含有較多量固體成分的濃縮水，從膜組件內(nèi)直接排入未處理水的水槽內(nèi)。
由于向膜組件內(nèi)供給一定量的未處理水，使內(nèi)部的未處理水流速保持一定值。其結(jié)果，完全防止了膜表面上的堵塞及污垢，維持較高的膜分離性能。
而且，由于濃縮水從膜組件中直接排入未處理水內(nèi)，與從前的循環(huán)方式的裝置相比，泵的動力費用顯著降低。
再有，由于是將膜組件直接連接到水下泵的排出口上的這種結(jié)構(gòu)，使得它與先有技術(shù)的循環(huán)方式的裝置相比，裝置顯著小型化，同時，運行管理也變得簡單容易。實施例下面，依據(jù)


本發(fā)明的實施例。
圖1為本發(fā)明中所述的入水式固液分離裝置的正視圖；圖2為本發(fā)明所使用的一個膜組件的剖面正視圖。圖1及圖3中，A為入水式固液分離裝置，1為水下泵，2為膜組件，本發(fā)明的構(gòu)成是將膜組件2直接連接到水下泵1的排出口一側(cè)上。
上述水下泵1可以是任何形式的泵，其輸出壓力為，從為了分離膜組件2內(nèi)的未處理水而需確保推動力的觀點來看，輸出壓力為約0.2～1.5 kg/cm2左右是必要的。而且，流出量由所需要的處理水的量和膜組件2內(nèi)膜表面的流速來決定，在本實施例中，使用最高輸出壓力為1.0kg/cm2、流出量為600l/min、功率為2.2kw的水下型離心泵。
上述的膜組件2，如圖2所示，由筒型的外殼和其內(nèi)部備有的毛細管型精密過濾膜4等形成，外殼3上設(shè)置有未處理水入口3a、濃縮水出口3b、處理水出口3c等。
而且，外殼3的上述濃縮水出口3b處，設(shè)置有節(jié)流閥3d，用于調(diào)節(jié)在外殼3內(nèi)流動的未處理水W的壓力。3e為精密過濾膜的連接部分。
上述精密過濾膜4采用所謂毛細管型的精密過濾膜。即，本實施例中使用具有限濾粒徑為100nm、透水速度為650～1050(l/m2·hr·kg/cm2)的分離性能的精密過濾膜，當(dāng)未處理水入口壓力為1kg/cm2，未處理水流入量為600l/min時，膜組件2預(yù)計可以獲得約80l/min的處理水E。
本實施例中，使用管狀的精密過濾膜作為過濾膜，但精密過濾膜也可以是平膜、空心絲或螺旋狀的膜，而且，膜組件2的形態(tài)不局限于管子的形狀。
而且，本實施例中，使用精密過濾膜作為過濾膜，但最好采用可分離粒徑至0.005μm的粒子的過濾膜，也可以使用分離性能更佳的超濾組件。
圖3和圖4表示本發(fā)明中使用的膜組件2的第2實施例。在該膜組件2中，在大致為圓錐形的外殼3的內(nèi)部，設(shè)置了隔板12，在外殼3和隔板12之間的間隙中，毛細管型精密過濾膜4通過用于固定膜的支持物13而受到支持并固定。而且，圖3和圖4中，3a為未處理水入口，3b為濃縮水出口，3c為處理水出口，3d為節(jié)流閥，3e為連接部分。
上述入水式固液分離裝置中，可以由1座膜組件2連接到1臺泵1上而構(gòu)成，當(dāng)然也可以由多座膜組件2以并聯(lián)或串聯(lián)方式連接到1臺泵1上而構(gòu)成。
而且，上述圖2及圖3的膜組件2中，根本沒有設(shè)置精密過濾膜4的清洗機構(gòu)，只在組件入口部位設(shè)置了用于清洗目的的空氣通入口，每隔一定時間通入一次空氣，由此也可以對精密過濾膜進行清洗。
下面，就本發(fā)明的入水式固液分離裝置A的運轉(zhuǎn)進行說明。
圖5示出將本發(fā)明的入水式固液分離裝置A用于非常時期的制造飲用水的場合，首先，將有關(guān)的固液分離裝置A浸泡入河流或池塘、沼澤等的未處理水W中。然后，由內(nèi)燃機發(fā)電機等向水下泵1供給電力，使泵1起動。
被泵1增壓的未處理水W，從泵流出口出來，經(jīng)過膜組件2的未處理水入口3a，流入外殼3內(nèi)，在外殼3內(nèi)流動的過程中，水分透過膜壁而流入精密過濾膜4內(nèi)，作為處理水E，從處理水出口3c導(dǎo)至外部。
而且，在外殼3內(nèi)流動的濃縮水F，被導(dǎo)向濃縮水出口3b，直接排放入存留于池塘等中的未處理水W中。
由于在上述外殼3的濃縮水出口3b處設(shè)置節(jié)流閥3d，使被排出的濃縮水F增加了一定的阻力。其結(jié)果，使外殼3內(nèi)的未處理水W保持了固液分離所必須的壓力。
而且，在膜組件2中使用超濾膜的場合下，不僅可以進行固液分離，還可以除去細菌，與原有的由水下泵進行的抽水作業(yè)相比，以幾乎相同的操作，獲得高度凈化的處理水。
圖6表示了將本發(fā)明的入水式固液分離裝置用于采用活性污泥法污水處理裝置的場合。圖6中，5為沉砂槽，6為調(diào)節(jié)槽，7為曝氣槽，8為消毒槽，9為鼓風(fēng)機，流入的污水10經(jīng)過沉砂槽5、調(diào)節(jié)槽6而流入曝氣槽7中，在此接受曝氣處理。
接受了曝氣處理的曝氣槽7內(nèi)的處理水與活性污泥的混合物被固分離裝置A分離成污泥和處理水E，處理水E經(jīng)過消毒槽8而被排放到外部。而且，含有大量被分離出來的活性污泥的濃縮水F返回曝氣槽7內(nèi)。
由于使用了本發(fā)明的固液分離裝置A，可以不再使用從前的活性污泥型污水處理裝置中所不可缺少的沉淀槽(圖示中省略)，同時，流入消毒槽8的處理水E的水質(zhì)特別干凈，也可以省去消毒槽8。
而且，由于本發(fā)明的入水式固液分離裝置A也可以單獨地放入曝氣槽7內(nèi)，故曝氣槽7內(nèi)的結(jié)構(gòu)不需要特別復(fù)雜。
再有，固液分離裝置A的運轉(zhuǎn)只要單獨地起動水下馬達即可，這與先有技術(shù)引導(dǎo)來自沉淀槽的活性污泥的一部分使其返回曝氣槽內(nèi)的場合相比較，本發(fā)明的污水處理裝置的運轉(zhuǎn)管理變得極為容易。
除此之外，在分離活性污泥的場合下，水中大量含有的懸浮物質(zhì)有可能在通常的膜組件中引起閉塞。然而，如圖3所示，使在圓錐形外殼與圓錐形隔板之間的毛細管型的膜有規(guī)則地排列，采用這種結(jié)構(gòu)的膜組件，可以有效地防止上述的閉塞。
本發(fā)明的固液分離裝置A，不僅可以用于如圖4的需氧性處理裝置，也可以用于厭氧性處理裝置和生化反應(yīng)裝置等。
圖7表示本發(fā)明的第2實施例，它是將水下泵1和膜組件2在豎直方向上串聯(lián)地組合在一起。
而且，圖8表示了本發(fā)明第3實施例，使膜組件2沿著標(biāo)竿11a下降，通過水下離合機構(gòu)，可以使水下泵1和膜組件2在水中自由離合地連接在一起，由此構(gòu)成第3實施例。
圖8中，可以使膜組件2自由離合地連接到泵1上，也可以使泵1自由離合地連接到膜組件2上。
而且，上述第3實施例中的固液分離裝置A，多用于使用以處理量大為主的大型膜組件2的裝置上。
本發(fā)明的構(gòu)成為，將膜組件2直接連接到水下泵1的排出口一側(cè)，同時，將水下泵與膜組件2的組合單元浸入未處理水的水槽內(nèi)，將從膜組件2中出來的濃縮水F直接排入未處理水的水槽內(nèi)。
其結(jié)果，不再需要以往的固液分離裝置中所必須的濃縮水循環(huán)管線C，裝置可以大幅度地小型緊湊化，同時，由于不需要濃縮水循環(huán)中所需的動力消耗，因此可以大幅度地降低能耗。
而且，膜組件內(nèi)的未處理水的膜表面流速，與以往的固液分離裝置的情況相同，可以容易地保持必要的高速度，幾乎不會發(fā)生由于小孔堵塞及膜表面污垢等造成的分離性能惡化，因此可以進行穩(wěn)定的固液分離。
再有，由于只需要起動水下泵即可，不要求特別的運轉(zhuǎn)技術(shù)就可以運轉(zhuǎn)裝置，因此使運行管理變得極為容易。
本發(fā)明通過以上敘述，由于可以使固液分離裝置小型緊湊化以及使運行管理容易化，可達到最佳的實用效果，用于非常時期的飲用水的制造以及用于活性污泥式污水處理裝置中進行污泥與處理水的分離等用途，可以發(fā)揮出最佳的效果。對圖示的簡單說明。
圖1為本發(fā)明的入水式固液分離裝置的正視圖。
圖2為本發(fā)明中使用的一個膜組件的剖面正視圖。
圖3為表示本發(fā)明中使用的膜組件的其他實施例的縱向剖視圖。
圖4為圖3的A-A線剖面圖。
圖5為本發(fā)明的入水式固液分離裝置的使用說明圖。
圖6為本發(fā)明的入水式固液分離裝置的其他使用說明圖。
圖7為表示本發(fā)明的第2實施例的正視圖。
圖8為表示本發(fā)明的第3實施例的正視圖。
圖9為原有的采用膜組件的固液分離裝置的構(gòu)成圖。符號說明A為入水式固液分離裝置，W為未處理水，E為處理水，F(xiàn)為濃縮水，1為水下泵，2為膜組件，3為外殼，3a為未處理水入口，3b為濃縮水出口，3c為處理水出口，3d為節(jié)流閥，3e為連接部位，4為精密過濾膜，5為沉砂槽，6為調(diào)節(jié)槽，7為曝氣槽，8為消毒槽，9為鼓風(fēng)機，10為流入的污水，11為水下離合機構(gòu)，12為隔板，13為膜固定支持物。
權(quán)利要求
1.一種入水式固液分離裝置，其特征在于，它的構(gòu)成是將備有可分離粒徑低于1μm的粒子的精密過濾膜或超濾膜的膜組件，直接連接到水下泵的排出口上。
全文摘要
一種入水式固液分離裝置，它是由備有可分離粒徑低于1μm粒子的精密過濾膜或超濾膜的膜組件直接連接到水下泵的排出口上而構(gòu)成的。采用本發(fā)明的裝置，可使采用膜組件的固液分離裝置的結(jié)構(gòu)簡易化和小型化，同時，使裝置的運行管理容易，可維持長期穩(wěn)定的分離功能。
文檔編號B01D61/14GK1130099SQ9510043
公開日1996年9月4日 申請日期1995年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月28日
發(fā)明者稻森悠平, 孔海南, 寶藏銑一 申請人:最佳工業(yè)株式會社