本实用新型涉及排水处理装置等具备的膜元件。
背景技术：
在排水处理装置中，已知使用了膜分离活性污泥法(Membrane Bioreactor，膜生物反应器(MBR))的装置。在该排水处理装置中，具备排列有多个(20～30程度)膜元件的膜模块，所述膜元件具有帘状的多个中空纤维膜。作为中空纤维膜的材料，大多使用机械强度高、耐药品性优异的PVDF(聚偏二氟乙烯)。
在使该排水处理装置工作的状态下，对中空纤维膜，排水中包含的异物进行碰撞，并且作用基于流体压力的应力。因此，无法避免中空纤维膜损伤。包括PVDF制的中空纤维膜的膜元件高价，但在多个中空纤维膜损伤的情况下，不得不更换膜元件本身。
因此，还已知一种技术，其能够更换构成膜元件的多个中空纤维膜中的一部分中空纤维膜。但是，在以往技术的情况下，由圆筒状部件固定中空纤维膜束的两端。因此，难以增加由一个圆筒状部件固定的中空纤维膜的根数。其结果是，难以增加每单位体积的中空纤维膜的根数，可能妨碍排水处理装置的小型化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-188579号公报
专利文献2：日本特开平10-249171号公报
专利文献3：日本特开2012-187555号公报
技术实现要素：
实用新型要解决的课题
本实用新型的目的在于提供一种能够仅更换一部分中空纤维膜，且能够增加每单位体积的中空纤维膜根数的膜元件。
用于解决课题的方案
本实用新型为了解决上述课题采用了如下方案。
即，本实用新型的膜元件，其特征在于，具有：
多个中空纤维膜单元；以及
一对壳体，分别支持各中空纤维膜单元的两端，
所述中空纤维膜单元具有：
包括多个中空纤维膜的中空纤维膜束；
一对密封固定部，分别设置于所述中空纤维膜束的两端，使各中空纤维膜的中空内部开放，并且对各中空纤维膜彼此进行密封固定；以及
一对环状部件，分别固定于所述一对密封固定部的外周面，
具有多个安装孔的支持板部分别设置于所述一对壳体，多个中空纤维膜单元各自拆装自由地安装于所述安装孔，并且
所述环状部件的内侧的空间构成为长方体形状，且在所述环状部件的外周面形成有阶梯，
在所述安装孔的内周面也形成有阶梯，
在形成于所述环状部件的外周面的阶梯的阶梯面与形成于所述安装孔的内周面的阶梯的阶梯面之间，设置有使这些阶梯面之间密封的衬垫。
根据本实用新型，中空纤维膜单元具备的环状部件(固定于密封固定部的外周面的环状部件)构成为其内侧的空间成为长方体形状。因此，与该环状部件由圆筒状部件构成的情况相比，能够将中空纤维膜的根数增加与能够有效地利用四角相应的量。由此，能够增加每单位体积的中空纤维膜的根数。
在此，本实用新型的情况下，作为中空纤维膜单元具备的环状部件，没有采用圆筒状部件。因此，通过在环状部件的外周面侧安装密封圈来稳定地维持密封性变得困难。但是，在本实用新型的情况下，在形成于环状部件的外周面的阶梯的阶梯面与形成于安装孔的内周面的阶梯的阶梯面之间，设置有使这些阶梯面之间密封的衬垫。由此，能够稳定地维持密封性。
可以是由使所述环状部件相对于所述支持板部固定的夹具，使所述中空纤维膜单元相对于所述壳体固定，并且
由所述夹具使所述环状部件相对于所述支持板部按压的方向为，所述衬垫由所述阶梯面间压缩的方向。
由此，能够提高基于衬垫的密封性。
实用新型的效果
如上所述，根据本实用新型，能够仅更换一部分中空纤维膜，且增加每单位体积的中空纤维膜根数。
附图说明
图1是本实用新型的实施例涉及的排水处理装置的概略图。
图2是本实用新型的实施例涉及的膜元件的示意截面图。
图3是本实用新型的实施例涉及的膜元件具备的环状部件和衬垫的立体图。
图4是本实用新型的实施例涉及的膜元件的部分放大示意截面图。
标记说明
10 排水处理装置
10A 箱
100 膜元件
110 壳体
111 支持板部
111a 安装孔
111b 环状突出部
111b1 阶梯面
200 中空纤维膜单元
210 中空纤维膜束
220 密封固定部
230 环状部件
231 本体部
231a 阶梯面
232 环状突出部
233 伸出部
233a 贯通孔
300 衬垫
400 螺栓
P 泵
具体实施方式
下面参照附图，基于实施例，例示地详细说明用于实施本实用新型的方式。本实施例中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别特定的记载，意图不在于将本实用新型的范围限定于此。
(实施例)
参照图1～图4，说明本实用新型的实施例的膜元件。图1是本实用新型的实施例涉及的具备膜元件的排水处理装置的概略图。图2是本实用新型的实施例涉及的膜元件的示意截面图，相当于图1中的AA截面图(仅示出膜元件)。图3是本实用新型的实施例涉及的膜元件具备的环状部件和衬垫的立体图。图4是本实用新型的实施例涉及的膜元件的部分放大示意截面图，是将构成膜元件的多个中空纤维膜单元中的一个中空纤维膜单元的端部附近进行放大的截面图。图4相当于图2中的BB截面图。此外，在图4中，将一部分进一步放大的截面图示出于圆圈中。
(排水处理装置)
参照图1，说明本实施例涉及的膜元件应用的排水处理装置。本实施例涉及的排水处理装置10使用膜分离活性污泥法(Membrane Bioreactor，膜生物反应器(MBR))。排水处理装置10具备：箱10A；以及箱10A内具备的多个膜元件100。一般而言，膜元件100排列20～30程度。排列有多个的膜元件称为膜模块。向箱10A导入排水(原液)F(参照箭头X)，由膜元件100净化后，从向10A排出(参照箭头Y)。通过基于泵P的动力，处理水从箱10A内流向箱10A外。此外，在箱10A内，用于除去排水中的污浊物质的微生物大量地繁殖。
(膜元件)
特别参照图2～图4，更详细说明本实施例涉及的膜元件100。膜元件100具备：多个中空纤维膜单元200；以及分别支持各中空纤维膜单元200的两端的一对壳体110。在图示的例中，为了方便，中空纤维膜单元200仅示出四个，但一个膜元件100具备的中空纤维膜单元200的个数不被限定。
中空纤维膜200具备：包括多个中空纤维膜的中空纤维膜束210；分别设置于中空纤维膜束210的两端的一对密封固定部220；以及分别固定于这些一对密封固定部220的外周面的一对环状部件230。在图4中，仅示出中空纤维膜200的一端侧(设置时的上端侧)，但另一端侧的结构也同样。作为中空纤维膜的材料，能够适当使用机械强度高、耐药品性优异的PVDF(聚偏二氟乙烯)。密封固定部220，在使各中空纤维膜的中空内部开放，且密封各中空纤维膜彼此的状态下使中空纤维膜束210固定于环状部件230。
密封固定部220的制法是公知技术，所以在此简单说明。首先，密封中空纤维膜束210中的各中空纤维膜的顶端的开口部。更具体而言，在各中空纤维膜的开口部的周围，液状的灌封材料(氨基甲酸乙酯、环氧树脂)被涂覆或浸泡(浸渍而密封)。更优选，在各中空纤维膜的开口部的周围，热熔粘接剂被涂覆或浸泡。然后，在环状部件230插入了中空纤维膜束210的端部的状态下，在环状部件230的内侧填充液状的灌封材料。此时，如上所述，各中空纤维膜的顶端的开口部被密封，所以在中空内部，灌封材料不会被吸上来。然后，灌封材料硬化后，与环状部件230的端部和中空纤维膜的端部，硬化的灌封材料的端部同时被切断。由此，如上所述，由密封固定部220，使各中空纤维膜的中空内部开放，且密封各中空纤维膜彼此的状态下，中空纤维膜束210的端部固定于环状部件230。环状部件230，由与密封固定部220的材料(灌封材料)的粘接性优异的材料构成。例如，作为灌封材料采用氨基甲酸乙酯树脂的情况下，作为环状部件230的材料，能够适当地使用ABS、聚氯乙烯等。
在一对壳体110分别设置有支持板部111。在该支持板部111设置有多个(与中空纤维膜单元200的个数同数)安装孔111a，多个中空纤维膜单元200各自拆装自由地安装于安装孔111a。例如，在图4中，中空纤维膜单元200从图中下侧朝向上侧安装于安装孔111a。在图4中，仅示出一对壳体110中的一方(设置时的上部侧的壳体110)，另一方的结构也同样。对于下方的壳体110，中空纤维膜200从上侧朝向下侧安装于安装孔111a。
此外，中空纤维膜200中的环状部件230的内侧的空间构成为长方体形状。而且，在环状部件230的外周面形成阶梯。对于该结构更具体说明。环状部件230由本体部231、比本体部231靠顶端侧(中空纤维膜束210的端面侧)的环状突出部232、和比本体部231靠后端侧的伸出部233构成。关于本体部231、环状突出部232、伸出部233的内周面，平面形状(从上方观察的形状)都为矩形且由同一尺寸构成。由此，环状部件230的内侧的空间成为长方体形状。与此相对，关于本体部231和环状突出部232的外周面，平面形状都为矩形，且纵横的尺寸设定为环状突出部232小于本体部231。由此，在环状部件230的外周面形成阶梯。关于伸出部233的外周面，平面形状为矩形，纵横的尺寸设定为大于本体部231。在该伸出部233设置有多处供后述的螺栓400的轴部插通的贯通孔233a。
此外，在设置于支持板部111的安装孔111a的内周面也形成有阶梯。即，在安装孔111a的内周面，设置朝向内侧突出的环状突出部111b，从而形成阶梯。
而且，在形成于环状部件230的外周面的阶梯的阶梯面231a与形成于安装孔111a的内周面的阶梯的阶梯面111b1之间，设置有使这些阶梯面之间密封的衬垫300。衬垫300为平板状且环状的部件，其外形及孔的平面形状都为矩形(参照图3的立体图)。这样构成的衬垫300的一面与形成于环状部件230的外周面的阶梯(本体部231和环状突出部232之间的阶梯)的阶梯面231a紧贴。此外，衬垫300的另一面与形成于安装孔111a的内周面的阶梯的阶梯面(图4中的环状突出部111b的下侧的面)111b1紧贴。通过以上的结构，设置于壳体110的支持板部111的安装孔111a和中空纤维膜单元200之间的间隙由衬垫300密封。
此外，中空纤维膜单元200，由作为将环状部件230相对于支持板部111固定的夹具的螺栓400相对于壳体110固定。由螺栓400将环状部件230相对于支持板部111按压的方向为，衬垫300由上述的阶梯面间压缩的方向。即，在图4中，由螺栓400将环状部件230相对于支持板部111向图中上方按压。由此，衬垫300由上述的阶梯面间压缩。
(本实施例涉及的膜元件的优点)
根据本实施例涉及的膜元件100，相对于设置于壳体110的支持板部111安装的多个中空纤维膜单元200各自拆装自由。因此，即使在损伤的中空纤维膜数增加的情况下，按每个中空纤维膜单元200更换即可，所以可以不更换膜元件100本身。即，能够仅更换一部分中空纤维膜。此外，中空纤维膜单元200具备的环状部件230构成为其内侧的空间为长方体形状。因此，与该环状部件由圆筒状部件构成的情况相比，能够将中空纤维膜的根数增加与能够有效利用四角相应的量。由此，能够增加每单位体积的中空纤维膜的根数。环状部件230内的中空纤维膜的填充率优选40％以上50％以下。
在此，在本实施例涉及的膜元件100中，作为构成中空纤维膜单元200的环状部件230，不采用圆筒状部件。因此，通过在环状部件230的外周面侧安装密封圈来稳定地维持密封性变得困难。然而，在本实施例涉及的膜元件100的情况下，在形成于环状部件230的外周面的阶梯的阶梯面231a与形成于安装孔111a的内周面的阶梯的阶梯面111b1之间，设置有使这些阶梯面之间密封的衬垫300。由此，能够稳定地维持密封性。
此外，由使中空纤维膜单元200相对于壳体110固定的螺栓400将环状部件230相对于支持板部111按压的方向为，衬垫300由上述阶梯面间压缩的方向。由此，能够提高基于衬垫300的密封性。