DE60313849T2

DE60313849T2 - Auffangsammler und membranmoduleinheit

Info

Publication number: DE60313849T2
Application number: DE60313849T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Nagoya-shi Okazaki; Masumi Nagoya-shi Kobayashi; Kenji Nagoya-shi Honjou; Katsuyuki Nagoya-shi Yanone; Manabu Yanou
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2003-02-06
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JPWO2003066201A1; US20050218063A1; WO2003066201A1; KR20040089599A; CN1255207C; EP1473074A1; HK1070854A1; EP1473074B1; DE60313849D1; EP1473074A4; KR100554056B1; US7255788B2; CN1627981A; JP4261364B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Auffangkopf bzw. Auffangsammler, der zulässt, dass eine Vielzahl von Membranmodulen mit ihm verbunden werden, zum Sammeln und Abgeben einer filtrierten Flüssigkeit, und eine Membranmodul-Einheit.
Stand der Technik
Verschiedene Verfahren wurden untersucht, um eine Fest-Flüssig-Trennung für eine zu behandelnde bzw. aufzubereitende Flüssigkeit auszuführen, unter Verwendung von Membranmodulen, die mit einer Trennmembran versehen sind, wie beispielsweise eine Mikrofiltrationsmembran und eine Ultrafiltrationsmembran, bei der Wasseraufbereitung von Abwasser, Entwässerung, usw. Es ist möglich, behandeltes Wasser mit einer hohen Qualität zu erhalten, wenn ein Filtrationsprozess der zu behandelnden Flüssigkeit unter Verwendung einer Trennmembran ausgeführt wird.
Wenn eine Fest-Flüssig-Trennung einer zu behandelnden Flüssigkeit unter Verwendung einer Filtrationsmembran ausgeführt wird, da ein Verstopfen einer Trennmembran aufgrund von schwebenden Substanzen (suspended substances, SS) fortschreitet wenn der Filtrationsprozess andauert, treten Probleme auf, wie eine Reduzierung der Filtrationsrate und eine Zunahme beim Druckunterschied zwischen Membranen. Um sich von einem derartigen Zustand zu erholen ist eine Technik bekannt, bei der ein Diffusor unterhalb einer Membrantrennvorrichtung angeordnet ist und Luft während eines Filtrationsprozesses, oder wenn ein Filtrationsprozess angehalten wird, diffundiert bzw. zerstreut wird.
Ein Verfahren zum Ausführen einer stabilen Fest-Flüssig-Trennung unter Verwendung eines Hohlfaser-Membranmoduls, bei dem eine Hohlfaser-Membran mit einer Blatt- bzw. Bogenform an einem rechteckigen Gehäuse befestigt ist, unter Verwendung eines Harzes, um einen konstanten Abstand zwischen angrenzenden Membranmodulen beizubehalten, und wobei Luft aus einem Diffusor sprudelt, so dass ein Strom einer zu behandelnden Flüssigkeit gleichmäßig auf die Membranmodule gelenkt wird, ist in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Hei 5-261253 , der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Hei 6-342 und der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. Hei 6-340 offenbart.
Ein Verfahren ist bekannt, bei dem eine Vielzahl von Membranmodulen Fluid-dicht mit einem rohrförmigen Auffangkopf mit Löchern, zum Verbinden mit den Membranmodulen, verbunden sind, so dass ein konstanter Abstand zwischen angrenzenden Membranmodulen beibehalten wird, und wobei eine gefilterte Flüssigkeit gesammelt und aus den Membranmodulen entnommen wird.
Verschiedene Auffangköpfe wurden vorgeschlagen, wie beispielsweise einer, bei dem eine flache Harzplatte mit Löchern zum Verbinden mit Modulen an Harzrohre geschweißt ist, einer, bei dem eine dicke Metallplatte mit Löchern zum Verbinden mit Modulen an eine dünne Metallplatte geschweißt ist, die so gebogen ist, dass sie in einer U-Form ist, und einer, bei dem eine dicke Metallplatte mit Löchern zum Verbinden mit Modulen mit einem Harz-Wasserdurchgangsteil kombiniert ist.
Obwohl einer, bei dem eine flache Harzplatte mit Löchern zum Verbinden mit Modulen an Harzrohre geschweißt ist, leicht verarbeitet werden kann, verglichen mit einem aus Metall, ist die mechanische Festigkeit von einem Harzrohr, das ein Auffangteil ausbildet, schwächer als diejenige von einem Metallrohr mit der gleichen Form.
Aus diesem Grund muss, wenn ein Auffangkopf unter Verwendung eines Harzrohrs ausgebildet wird, der äußere Durchmesser von einem Auffangkopf groß hergestellt werden, um einer Biegebeanspruchung, die auf den Auffangkopf während einer Blasenwäsche, usw., aufgebracht wird, für einen langen Zeitraum zu widerstehen. Folglich wird ein Abschnitt des Kopfes, der nicht direkt an einem Filtrationsprozess beteiligt ist, groß, und somit ist es schwierig, die Auffangeffizienz von einer Membran zu verbessern.
Auch wenn Schlamm an der Oberfläche einer Membran anhaftet, aufgrund irgendeines Problems, und eine Membrantrennvorrichtung aus dem Wasser gezogen wird, um das Problem zu lösen, kann eine Biegebeanspruchung, die größer als normal ist, auf den Auffangkopf aufgebracht werden und der Kopf kann zerbrochen werden. Folglich ist es notwendig den Durchmesser des Auffangkopfes zu erhöhen, so dass er einer Beanspruchung standhält, die größer als normal ist, um ein Zerbrechen zu verhindern, und dies führt zu einer weiteren Abnahme der Auffangeffizienz.
Außerdem, obwohl es einen Auffangkopf gibt, bei dem eine dicke Metallplatte, mit Löchern zum Verbinden mit Modulen an eine dünne Metallplatte geschweißt ist, die gebogen ist, so dass sie in einer U-Form ist, und bei dem eine dicke Metallplatte mit Löchern zum Verbinden mit Modulen mit einem Harz-Wasserdurchgangsteil kombiniert ist, ist es notwendig, einen Prozess zum kontinuierlichen Ausbilden einer Vielzahl von Löchern zum Verbinden mit Modulen in einer dicken Metallplatte für diese Auffangköpfe auszuführen, und ein derartiger Prozess ist ziemlich schwierig durchzuführen. Des Weiteren, bezüglich des Schweißens an eine dünne Metallplatte, ist es nicht einfach, ein kontinuierliches Schweißen durchzuführen, ohne eine Verzerrung bzw. Verziehung in einer Längsrichtung zu bewirken, und zum Beispiel würden 5 bis 6 mm Durchbiegung in beiden, der horizontalen und der vertikalen Richtung erzeugt werden, aufgrund der thermischen Verziehung vom Schweißen, wenn ein 70 cm Auffangkopf durch Schweißen hergestellt wird. Folglich ist es schwierig, mit einem verzogenen Auffangkopf ordnungsmäßig eine Vielzahl von Membranmodulen anzuordnen.
Außerdem besteht eine Gefahr, dass ein Schweißen ungenügend wird und die geschweißten Abschnitte können während der Verwendung in einem langen Zeitraum getrennt werden, was eine Flüssigkeitsleckage verursacht.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Lösens der oben erwähnten Probleme erzielt, und Aufgaben von ihr umfassen einen leichten und kompakten Auffangkopf vorzusehen, der ausgezeichnet bei der Verarbeitbarkeit ist und in der Lage ist, einen Fest-Flüssig-Trennungsprozess unter Verwendung einer Trennmembran auf eine stabile Art, für einen langen Zeitraum, auszuführen.
Offenbarung der Erfindung
Folglich sieht der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Auffangkopf vor, der zulässt, dass eine Vielzahl von Membranmodulen mit ihm verbunden werden, mit: einem rohrförmigen Auffangteil mit einem Elastizitätsmodul von 4,0 GPa oder weniger zum Sammeln und Entnehmen einer filtrierten Flüssigkeit aus den Membranmodulen, und einem Verstärkungselement mit einem Elastizitätsmodul von 4,0 GPa bis 250 GPa, das zumindest einen Teil des rohrförmigen Auffangteils bedeckt.
Es wird auch bevorzugt, dass das rohrförmige Auffangteil aus einem synthetischen Harz ausgebildet ist, da es leicht durch Formgebung herstellt werden kann, bei geringen Kosten.
Es wird auch bevorzugt, dass ein Querschnittbereich des rohrförmigen Auffangteils, senkrecht zu einer Längsrichtung des rohrförmigen Auffangteils, 4 bis 36 cm² beträgt, da die Größe von ihm kompakt gemacht werden kann, wobei jedoch eine ausreichende Filtratmenge durchgehen kann.
Es wird auch bevorzugt, dass das rohrförmige Auffangteil eine Vielzahl von Elementen umfasst, die in Reihe verbunden sind, da eine beliebige Länge des Auffangkopfes erhalten werden kann.
Es wird auch bevorzugt, dass das Verstärkungselement aus einem Metall, einem Füllstoff-verstärkten Kunststoff oder einem Faser-verstärkten Kunststoff ausgebildet ist, da die Festigkeit von ihm verbessert werden kann.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Membranmodul-Einheit vor, mit: einer Vielzahl von Membranmodulen und einem der oben erwähnten Auffangköpfe, mit dem die Vielzahl von Membranmodulen verbunden ist.
Es wird auch bevorzugt, dass die Membranmodule Hohlfaser-Membranmodule sind, bei denen Bündelenden einer Hohlfaser-Membran mit einer Blatt- bzw. Bogenform im Innern eines Gehäuses mit einer rechteckigen Form aufgenommen sind, und unter Verwendung eines Befestigungselements Fluid-dicht befestigt sind, da die Auffangeffizienz der Membran verbessert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine graphische Darstellung, die eine Perspektivansicht von einem Auffangkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine graphische Darstellung, die eine Querschnittansicht von einem Auffangkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine graphische Darstellung, die eine Perspektivansicht von einem Beispiel eines Hohlfaser-Membranmoduls zeigt, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung ausführlich erläutert.
1 ist eine graphische Darstellung, die eine Perspektivansicht von einem Auffangkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 umfasst ein rohrförmiges Auffangteil 1 ein Membranmodul-Verbindungsteil 3, in dem Membranmodul-Verbindungslöcher 2 in der Mitte ausgebildet sind. Das Innere des rohrförmigen Auffangteils 1 ist hohl, so dass eine filtrierte Flüssigkeit aus den Membranmodulen gesammelt werden kann und dadurch gehen kann. Ein Auslass 4 für filtrierte Flüssigkeit ist an einem oder beiden Enden des rohrförmigen Auffangteils 1 angeordnet.
Es wird bevorzugt, dass das rohrförmige Auffangteil 1 unter Verwendung eines Harzes ausgebildet wird, da es leicht zu verarbeiten wird. Beispiele des Harzes umfassen ein thermoplastisches Harz, wie beispielsweise ein Vinylchlorid-Harz, ein Polyolefin-Harz, ein Polystyrol-Harz, ein ABS-Harz, ein Polycarbonat-Harz, ein Polyamid-Harz, ein Polyester-Harz, ein denaturiertes Polyoxyphenylen-Harz und ein Polyacetal-Harz. Es wird bevorzugt, ein Harz zu verwenden, das keinen Verstärkungsfüllstoff als ein Material für das rohrförmige Auffangteil 1 enthält, da die Form von ihm kompliziert ist und eine Fluid-Dichtigkeit für einen Eingriffsabschnitt erforderlich ist.
Hinsichtlich der Form des rohrförmigen Auffangteils 1, ist es möglich, eine in 1 Gezeigte anzunehmen, bei welcher der Querschnitt in der vertikalen Richtung bezüglich einer Längsrichtung davon rechteckig ist, oder es ist möglich, sie in anderen polygonalen Formen, einem Kreis, einem Oval, und so weiter, herzustellen.
Obwohl das Membranmodul-Verbindungsteil 3 eines sein kann, bei dem Löcher zum Verbinden mit einem Membranmodul auf einem flachen plattenförmigen Element ausgebildet sind, ist es möglich, es als eines mit einer vorstehenden Form, wie in 1 gezeigt, herzustellen. Es wird bevorzugt, es in einer vorstehenden Form herzustellen, hinsichtlich der Verringerung einer Torsinn während seiner Bildung und der Beibehaltung von Präzision. Auch wenn die vorstehende Form angenommen wird, wird es bevorzugt, angrenzende vorstehende Abschnitte auszubilden, so dass sie über ein verbindendes Element 5 verbunden werden, da dies die Festigkeit davon erhöht.
2 ist eine graphische Darstellung, die eine Querschnittansicht von einem Auffangkopf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 2 gezeigt, wird es bevorzugt, ein rohrförmiges Auffangteil 1 durch Verbinden einer Vielzahl von Elementen in Reihe auszubilden, da ein Auffangkopf mit beliebiger Länge leicht erhalten werden kann.
Bei einem in 2 gezeigten Beispiel weist ein Block des rohrförmigen Auffangteils 1 eine Größe auf, bei der fünf Membranmodule verbunden werden können, und jeder Block weist an einem Ende von ihm einen Vorsprung auf, so dass er Fluiddicht mit dem Inneren des angrenzenden Blocks über Dichtelemente 7 in Eingriff gebracht werden kann. Ein Flanschabschnitt ist an den beiden Enden von ihm befestigt. Der Auslass 4 für gefilterte Flüssigkeit ist an einem Ende oder beiden Enden des Flanschabschnitts angeordnet.
Falls die Anzahl der Membranmodule, die zu einem Block verbunden werden können, zu groß wird, wird die Länge des Blocks zu lang. Falls die Anzahl der Membranmodule, die verbunden werden können, zu klein ist, wird auf der anderen Seite die Anzahl der Blöcke zu groß und deshalb wirtschaftlich ineffizient. Folglich beträgt die Anzahl der Membranmodule, die zu einem Block verbunden werden können, vorzugsweise 5 bis 20, und bevorzugter 7 bis 15.
Es wird angemerkt, dass das Verfahren zum Verbinden der angrenzenden Blöcke nicht besonders beschränkt ist, und geeignet ausgewählt werden kann, abhängig von der Montagedurchführbarkeit und beabsichtigten Verwendung, aus einem mechanischen Verbindungsverfahren, einem Wärmeschmelz-Verbindungsverfahren und einem Verbindungsverfahren unter Verwendung eines Klebemittels. Das mechanische Verbindungsverfahren kann vorzuziehen sein, in Anbetracht der Leichtigkeit der Demontage und des Recyclings.
Beispiele der mechanischen Verbindungsverfahren umfassen Schraubfestigung, Befestigen unter Verwendung von Stiften und Halteringen, Schnappverschlüsse, Presspassen oder Verstemmen. Bezüglich der Schraubbefestigung muss eine Lockerung der Verbindung aufgrund von Kriechen eines Harzes, und eine Kriechzerstörung aufgrund eines zu starken Festziehens, in Betracht gezogen werden. Eine Montage kann leicht sein, wenn das Schnappverschlussverfahren angewandt wird; jedoch muss immer eine Federkraft auf die Klaue bzw. den Zahn aufgebracht werden, um eine ausreichende Fluid-Dichtigkeit zu erzielen, und deshalb ist es notwendig, die Struktur unter Berücksichtigung der Beanspruchung auszugestalten, die an dem Basisabschnitt der Klaue erzeugt wird. Folglich ist unter diesen mechanischen Verbindungsverfahren das Befestigen unter Verwendung von Stiften und Halteringen, das keine wesentliche verbleibende Beanspruchung an den Verbindungsabschnitten der durch Formgebung hergestellten Elemente erzeugt, besonders bevorzugt.
Bezüglich des Dichtelements 7 kann ein O-Ring, eine flache Abdichtung oder ein V-Ring genutzt werden; jedoch wird die Verwendung von einem O-Ring mit einer hohen Zuverlässigkeit bei der Dichtungseigenschaft bevorzugt. Das für das Dichtelement 7 verwendete Material kann geeignet ausgewählt werden, abhängig von der beabsichtigten Verwendung, aus einem Nitrilgummi, einem Styrolgummi oder einem fluorhaltigem Gummi.
Der Querschnittbereich des rohrförmigen Auffangteils 1, senkrecht zu der Längsrichtung, beträgt vorzugsweise 4 bis 36 cm², bevorzugter 9 bis 25 cm², da der Druckverlust groß werden würde, und es schwierig wird, die Filtrationsmenge zu erhöhen, falls der Bereich zu klein ist, und die Auffangeffizienz würde reduziert sein, falls der Bereich zu groß ist.
Ein Verstärkungselement 6 ist um das rohrförmige Auffangteil 1 herum angeordnet. Die Form des Verstärkungselements 6 ist nicht notwendigerweise beschränkt, so lange wie eine erforderliche Festigkeit erhalten werden kann; es wird jedoch bevorzugt, es so anzuordnen, dass es das rohrförmige Auffangteil 1 um die Form der Außenseite des rohrförmigen Auffangteils 1 herum umgibt. Auch, obwohl das Verstärkungselement 6 das gesamte rohrförmige Auffangteil 1 umgeben kann, wird es bevorzugt, es so anzuordnen, dass es die Abschnitte davon umgibt, ausgenommen das Membranmodul-Verbindungsteil 3, da die Form davon auf diese Art vereinfacht werden kann.
Außerdem kann das Verstärkungselement 6 netzförmig sein oder in der Form eines Gitters, so lange wie es eine erforderliche Festigkeit beibehält.
Das Verstärkungselement 6 verhindert, dass der Auffangkopf verformt wird, aufgrund einer Biegebeanspruchung und eines auf den Auffangkopf aufgebrachten Drehmoments, und die Festigkeit davon, in Form eines Elastizitätsmoduls, der als ein Verhältnis zwischen Beanspruchung und einer Länge der Torsinn in der Richtung der Beanspruchung ausgedrückt wird, beträgt 4,0 bis 250 GPa, wenn eine Dehnungs- oder Stauchungsbeanspruchung vertikal zu der Längsrichtung des Verstärkungselements 6 aufgebracht wird.
Die Biegebeanspruchung, von der erwartet wird, dass sie auf den Auffangkopf während seiner Verwendung aufgebracht wird, beträgt ungefähr 60–100 MPa. Folglich, falls der Elastizitätsmodul des Verstärkungselements 6 weniger als 4,0 GPa beträgt, ist die Festigkeit von ihm für eine Verwendung über einen langen Zeitraum ungenügend. Auf der anderen Seite wird die Verwendung von einem Material mit einem Elastizitätsmodul, der größer als 250 GPa ist, nicht bevorzugt, da seine Härte zu hoch wird, um zerbrechlich zu sein, und es ist äußerst schwierig, ein derartiges Material zu verarbeiten.
Durch ein Anordnen des Verstärkungselements 6 um das rohrförmige Auffangteil 1 herum, wird es möglich, das rohrförmige Auffangteil 1 mit dem Elastizitätsmodul von 4,0 GPa oder weniger zu verwenden, und auf diese Art wird es möglich, es kompakt herzustellen und bequem zu verarbeiten, während die Festigkeit des Auffangkopfes beibehalten wird.
Es wird angemerkt, dass der Elastizitätsmodul abhängig von dem verwendeten Material bestimmt wird, in Übereinstimmung mit einem Testverfahren, wie beispielsweise JIS K7113 (ein Kunststoff-Zugversuchsverfahren), JIS Z2241 (ein Metallmaterial-Zugversuchsverfahren) und JIS K7073 (ein Zugversuchsverfahren für Kohlefaser-verstärkten Kunststoff).
Es wird bevorzugt, dass das für das Verstärkungselement 6 verwendete Material eine ausgezeichnete Korrosionsschutzeigenschaft, Festigkeit und Verarbeitbarkeit aufweist, und das Material ist vorzugsweise eines aus einem Metall, einem Füllstoff-verstärkten Kunststoff und einem Faser-verstärkten Kunststoff. Beispiele des Metalls umfassen rostfreien Stahl, Titan, Aluminiumlegierung und Magnesiumlegierung, und Beispiele des Füllstoff-verstärkten Kunststoffs und Faser-verstärkten Kunststoffs umfassen einen, bei dem Füllstoff, Glasfaser oder Kohlefaser enthalten ist in einem ABS-Harz, einem Polyamid-Harz, einem Polycarbonat-Harz, einem Polyacetal-Harz oder einem denaturierten Polyoxyphenylen-Harz. Einer mit dem oben erwähnten Bereich des Elastizitätsmodus kann geeignet unter diesen ausgewählt werden.
Obwohl ein zu verbindendes Membranmodul nicht besonders beschränkt ist, wird es bevorzugt ein flaches plattenförmiges Membranmodul zu verwenden, wenn eine Membranmodul-Einheit produziert wird, da es leicht gewaschen wird und schwierig zu verstopfen ist, und für eine Filtration für einen langen Zeitraum auf eine stabile Art verwendet werden kann. Insbesondere wird die Verwendung eines in 3 gezeigten Hohlfaser-Membranmoduls 12 bevorzugt, bei dem eine Hohlfaser-Membran 9 erweitert ist, so dass sie flach ist, und wobei ein Endabschnitt davon an einem Gehäuse 11 unter Verwendung eines Befestigungselements 10 befestigt ist, da die Auffangeffizienz davon verbessert werden kann, während eine ausgezeichnete Reinigungseigenschaft beibehalten wird.
Beispiele von Material, das für die Hohlfaser-Membran verwendet wird, umfassen eines das herkömmlicherweise bekannt ist, wie beispielsweise Zellulose, Polyolefin, Polysulfon, Polyvinyl-Alkohol, Polymethylmethacrylat, Vinylidenpolyfluorid und Polytetrafluorethylen, und die Verwendung von einem Polyolefin-Material mit einer ausgezeichneten Dehnungseigenschaft, wie beispielsweise Polyethylen und Polypropylen, wird vom Gesichtspunkt der Verarbeitbarkeit und Aufnahme von Vibrationen während einer Luftdiffusion bevorzugt.
Obwohl ein Verfahren zum Verbinden des Membranmoduls an dem Auffangkopf nicht beschränkt ist, solange wie die Fluid-Dichtigkeit erhalten werden kann, wird es bevorzugt einen O-Ring an einem Auslass für gefilterte Flüssigkeit des Membranmoduls anzuordnen und ihn durch Einführen des Auslasses für gefilterte Flüssigkeit in ein Loch, das in dem Auffangkopf ausgebildet ist, zu befestigen, da der Membranfilter auf eine Fluid-dichte Art mit einem simplen Arbeitsvorgang befestigt werden kann, und eine Demontage des Membranmoduls möglich wird.
Obwohl eine beliebige Anzahl von Auffangköpfen gemäß der Form des Membranmoduls, der Anzahl von Auslässen für gefilterte Flüssigkeiten, usw., verwendet werden kann, wird es bevorzugt, dass der Auffangkopf so angeordnet ist, dass der Strom von gefilterter Flüssigkeit aus jedem der Membranmodule an den Auffangkopf so gleichmäßig wie möglich ist. Zum Beispiel, für den Fall, bei dem der Auslass 8 für gefilterte Flüssigkeit an beiden Enden der Hohlfaser-Membran vorgesehen ist, wie in 3 gezeigt, kann es vorzuziehen sein, zwei Auffangköpfe mit einer Membranmodul-Einheit vorzusehen. Auch, obwohl der Auslass 8 für gefilterte Flüssigkeit an einem Ende von einem Auffangrohr an beiden Seiten der Hohlfaser-Membran in 3 angeordnet ist, ist es möglich, den Auslass 8 für gefilterte Flüssigkeit an beiden Enden des Auffangrohrs anzuordnen. In einem derartigen Fall können vier Auffangköpfe mit einer Membranmodul-Einheit vorgesehen werden.
Außerdem ist es möglich, das Membranmodul in einer Zickzack-Anordnung vorzusehen. In einem derartigen Fall ist es möglich einen Auffangkopf zu verwenden, bei dem Löcher zum Verbinden mit Membranmodulen auf eine Zickzack-Art ausgebildet sind, oder zwei Auffangköpfe können so angeordnet werden, dass sie relativ zueinander verschoben sind.
Es wird angemerkt, dass, wenn eine Membranmodul-Einheit unter Verwendung eines bogenförmigen Hohlfaser-Membranmoduls ausgebildet wird, dass erweitert ist, so dass es flach ist, es bevorzugt wird es so anzuordnen, dass die Bogenoberfläche einer vertikalen Richtung zugewandt ist, vom Gesichtspunkt der Reinigungseffizienz. In einem derartigen Fall ist die Faserachsenrichtung der Hohlfaser-Membran so angeordnet, dass sie einer horizontalen oder einer vertikalen Richtung zugewandt ist.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung konkret erläutert.
(Beispiel 1)
Ein ABS-Harz (Handelsname: Diapet ABS, SW3, ein Produkt von Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) wurde einem Spritzgießen ausgesetzt, und ein rohrförmiges Auffangteil mit einer in 2 gezeigten Struktur und einem im Wesentlichen quadratischen Querschnittbereich in einer vertikalen Richtung bezüglich einer Längsrichtung wurde produziert.
Die Anzahl von zu einem Block zu verbindenden Membranmodulen betrug 10, und vier Blöcke wurden verbunden über Dichtelemente aus O-Ringen, die aus einem NBR-Gummi ausgebildet sind. Die angrenzenden Flansche wurden unter Verwendung von 4 mm Schrauben befestigt.
Die Form der Flanschabschnitte war im Wesentlichen ein Quadrat von 4×4 cm mit einer Dicke von 4 mm. Ein Auslass für gefilterte Flüssigkeit wurde an beiden Enden des rohrförmigen Auffangteils angebracht, über Dichtelemente aus O-Ringen, die aus einem NBR-Gummi ausgebildet sind, und wurde unter Verwendung von 4 mm Schrauben befestigt.
Eine Platte aus rostfreiem Stahl mit einem Elastizitätmodul von 200 GPa und einer Dicke von 1,5 mm als ein Verstärkungselement wurde gefaltet, so dass sie die Gesamtlänge des rohrförmigen Auffangteils umgibt, ausgenommen die Membran-Verbindungsteile, und die Höhe, Breite und Länge davon betrugen 4,5 cm, 4,5 cm beziehungsweise 84 cm.
Die Verzerrungen bzw. der Verzug in der horizontalen und der vertikalen Richtung des Auffangkopfes, die bei dieser Ausführungsform erhalten wurden, bezüglich der Längenrichtung davon, betrugen 1,5 mm oder weniger in beiden, der horizontalen und der vertikalen Richtung.
Auch betrug das maximale Biegemoment des Auffangkopfes, wenn eine gleichmäßig verteilte Last von 9,8 × 10^–2 N/m aufgebracht wurde, 0,9 N·m, und die maximale Biegebeanspruchung betrug ungefähr 87 MPa, was weniger als 1/5 der Beanspruchung ist, die zu einem Versagen führen kann. Folglich besitzt der Auffangkopf eine ausreichende Festigkeit, um nicht während der Verwendung zu zerbrechen.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß dem Auffangkopf der vorliegenden Erfindung, da zumindest ein Teil des rohrförmigen Auffangteils mit einem Verstärkungselement bedeckt ist, das einen Elastizitätsmodul von 4,0 bis 250 GPa aufweist, wird ein leichter und kompakter Auffangkopf erhalten, der eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit und Abmessungsgenauigkeit aufweist und eine ausreichende Festigkeit aufweist. Folglich kann ein Fest-Flüssig-Trennungsprozess unter Verwendung einer Trennmembran stabil über einen langen Zeitraum ausgeführt werden.

Claims

Auffangkopf, der zulässt, dass eine Vielzahl von Membranmodulen mit ihm verbunden werden, mit: einem rohrförmigen Auffangteil mit einem Elastizitätsmodul von 4,0 GPa oder weniger zum Sammeln und Entfernen einer filtrierten Flüssigkeit aus den Membranmodulen, und einem Verstärkungselement mit einem Elastizitätsmodul von 4,0 GPa bis 250 GPa, das zumindest einen Teil des rohrförmigen Auffangteils bedeckt.
Auffangkopf nach Anspruch 1, bei dem das rohrförmige Auffangteil aus einem synthetischen Harz ausgebildet ist.
Auffangkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Querschnittbereich des rohrförmigen Auffangteils, senkrecht zu einer Längsrichtung des rohrförmigen Auffangteils, 4 bis 36 cm² beträgt.
Auffangkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das rohrförmige Auffangteil eine Vielzahl von Elementen umfasst, die in Reihe verbunden sind.
Auffangkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Verstärkungselement aus einem Metall, einem Füllstoffverstärkten Kunststoff oder einem Faser-verstärkten Kunststoff ausgebildet ist.
Auffangkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner mit: einem Verbindungsteil mit einer vorstehenden Form, das mit dem Membranmodul zu verbinden ist.
Auffangkopf nach Anspruch 6, bei dem das Verbindungsteil über ein verbindendes Element mit einem angrenzenden Verbindungsteil mit einer vorstehenden Form verbunden ist.
Membranmodul-Einheit, mit: einer Vielzahl von Membranmodulen und einem Auffangkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit dem die Vielzahl von Membranmodulen verbunden ist.
Membranmodul-Einheit nach Anspruch 8, bei der die Membranmodule Hohlfaser-Membranmodule sind, in denen Bündelenden einer Hohlfaser-Membran mit einer Blattform im Innern eines Gehäuses mit einer rechteckigen Form aufgenommen sind, und unter Verwendung eines Befestigungselements Fluiddicht befestigt sind.