专利名称：入水式固液分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种入水式固液分离装置，它是使用膜组件的固液分离装置的一种改良型，用于非常时期制造饮用水或用于污水处理设备中分离处理水等。
近年来，利用功能膜的膜分离技术得到很大的发展，开发出许多种采用功能膜的固液分离装置。
图9表示出采用作为功能膜的精密过滤膜的先有技术固液分离装置A的一个例子，它是这样构成的用未处理水的水泵P将未处理水W从未处理水贮槽T压送至膜组件M，将处理水E排至外部，同时，使浓缩水F经过循环管线C，返回到未处理水贮槽T。
而且，上述的膜组件M，可以是将管状的空心丝或平膜形成螺旋状的超滤膜或精密过滤膜装入筒型外壳中的类型，也可以是将平膜层叠起来形成平板型的类型，与通常过滤用固液分离装置相比，具有极其优良的固液分离性能。
然而，上述膜组件M的膜分离性能，根据膜表面上形成的致密超薄层(即，厚度在约1μm以下的分离活性层)的不同性状而有很大的变化。例如，由超滤造成被过滤的物质聚集在膜的表面上，并在膜的外表面上形成过滤物质的胶体层，由此使膜的分离效率，特别是其透水性(1/m2·hr·kg/cm2)大幅度降低，或者过滤物质吸附在膜上而使该膜限滤的粒子直径有很大变化等的不良后果。
也就是说，当被过滤的物质(溶质)在膜表面上造成小孔堵塞或污垢，则膜的性能大大恶化，就不能充分利用膜组件M所具有的优良的固液分离性能。
因此，在采用这种膜组件M的固液分离装置中，将膜组件M内的膜表面流速限定在尽可能高的流速范围内，以防止由被过滤的物质造成的膜表面污垢及分离活性层的小孔被堵塞等，这是维持装置正常运转所不可缺少的必要条件。换言之，必须提高膜组件M内的未处理水W的流速，使在组件M内及膜表面附近流动的未处理水W经常保持湍流状态。
在这种场合下，如果根据膜的强度及膜组件M的结构等而限制未处理水的流速的上限值，这样做当然是可以的，但最好是尽可能使用高流速，并尽可能防止膜表面的污垢和堵塞。
可是，当采用所谓一次通过式的方式处理一定体积的未处理水W时，未处理水W向膜组件M的供给量受到膜组件M的处理容量的制约，这就很难将膜组件M内的未处理水流速设定很高。
因此，采用膜组件M的固液分离装置中，通常如图9所示，是这样构成的采用设置循环管线C的所谓循环处理方式，为了提高膜组件M内的流速，向膜组件M内供给相当大量的未处理水W，同时，将剩余的未处理水(即处理水平低的浓缩水F)返回到未处理水的贮槽T。
然而，在如图9的采用原有的循环处理方式的固液分离装置中，由于循环线C是必要的，因此使固液分离装置的组成变得复杂，所以存在着难以实现装置的简易化和小型化的问题。
而且，如果增大未处理水向膜组件M的供给量，那么管线的管径必然增大，同时未处理水的水泵P消耗的能量也增大，存在着装置的运行费用昂贵的问题。
再有，为了一边将膜组件M内的膜表面流速等保持在所设定的范围内，一边连续运转装置，就必须要有高级的运转控制装置和优良的运转技术，因此存在着很难实现降低设备费用和运转费用的问题。
本发明的目的是要解决在采用先有技术的膜组件的固液分离装置中存在的如上所述的问题，即①装置构造复杂，很难实现小型化、②很难降低能耗、③需要高级的控制装置和高超的运行技术，很难降低设备费用等问题。并要提供一种结构极其简单，且具有长期稳定的优良分离性能的入水式固液分离装置。
本发明的基本构成是，将备有可分离粒径在1μm以下的粒子的精密过滤膜或超滤膜的膜组件，直接连接到水下泵的排出口上。
将固液分离装置放入未处理水中，起动水下泵。由此，向膜组件内供给一定流量和压力的未处理水，从而将未处理水分离成处理水和浓缩水。
被膜组件除去了具有1μm以下粒径的固体成分的处理水，由未处理水的水槽导至外部，而且，含有较多量固体成分的浓缩水，从膜组件内直接排入未处理水的水槽内。
由于向膜组件内供给一定量的未处理水，使内部的未处理水流速保持一定值。其结果，完全防止了膜表面上的堵塞及污垢，维持较高的膜分离性能。
而且，由于浓缩水从膜组件中直接排入未处理水内，与从前的循环方式的装置相比，泵的动力费用显著降低。
再有，由于是将膜组件直接连接到水下泵的排出口上的这种结构，使得它与先有技术的循环方式的装置相比，装置显著小型化，同时，运行管理也变得简单容易。实施例下面，依据
本发明的实施例。
图1为本发明中所述的入水式固液分离装置的正视图；图2为本发明所使用的一个膜组件的剖面正视图。图1及图3中，A为入水式固液分离装置，1为水下泵，2为膜组件，本发明的构成是将膜组件2直接连接到水下泵1的排出口一侧上。
上述水下泵1可以是任何形式的泵，其输出压力为，从为了分离膜组件2内的未处理水而需确保推动力的观点来看，输出压力为约0.2～1.5 kg/cm2左右是必要的。而且，流出量由所需要的处理水的量和膜组件2内膜表面的流速来决定，在本实施例中，使用最高输出压力为1.0kg/cm2、流出量为600l/min、功率为2.2kw的水下型离心泵。
上述的膜组件2，如图2所示，由筒型的外壳和其内部备有的毛细管型精密过滤膜4等形成，外壳3上设置有未处理水入口3a、浓缩水出口3b、处理水出口3c等。
而且，外壳3的上述浓缩水出口3b处，设置有节流阀3d，用于调节在外壳3内流动的未处理水W的压力。3e为精密过滤膜的连接部分。
上述精密过滤膜4采用所谓毛细管型的精密过滤膜。即，本实施例中使用具有限滤粒径为100nm、透水速度为650～1050(l/m2·hr·kg/cm2)的分离性能的精密过滤膜，当未处理水入口压力为1kg/cm2，未处理水流入量为600l/min时，膜组件2预计可以获得约80l/min的处理水E。
本实施例中，使用管状的精密过滤膜作为过滤膜，但精密过滤膜也可以是平膜、空心丝或螺旋状的膜，而且，膜组件2的形态不局限于管子的形状。
而且，本实施例中，使用精密过滤膜作为过滤膜，但最好采用可分离粒径至0.005μm的粒子的过滤膜，也可以使用分离性能更佳的超滤组件。
图3和图4表示本发明中使用的膜组件2的第2实施例。在该膜组件2中，在大致为圆锥形的外壳3的内部，设置了隔板12，在外壳3和隔板12之间的间隙中，毛细管型精密过滤膜4通过用于固定膜的支持物13而受到支持并固定。而且，图3和图4中，3a为未处理水入口，3b为浓缩水出口，3c为处理水出口，3d为节流阀，3e为连接部分。
上述入水式固液分离装置中，可以由1座膜组件2连接到1台泵1上而构成，当然也可以由多座膜组件2以并联或串联方式连接到1台泵1上而构成。
而且，上述图2及图3的膜组件2中，根本没有设置精密过滤膜4的清洗机构，只在组件入口部位设置了用于清洗目的的空气通入口，每隔一定时间通入一次空气，由此也可以对精密过滤膜进行清洗。
下面，就本发明的入水式固液分离装置A的运转进行说明。
图5示出将本发明的入水式固液分离装置A用于非常时期的制造饮用水的场合，首先，将有关的固液分离装置A浸泡入河流或池塘、沼泽等的未处理水W中。然后，由内燃机发电机等向水下泵1供给电力，使泵1起动。
被泵1增压的未处理水W，从泵流出口出来，经过膜组件2的未处理水入口3a，流入外壳3内，在外壳3内流动的过程中，水分透过膜壁而流入精密过滤膜4内，作为处理水E，从处理水出口3c导至外部。
而且，在外壳3内流动的浓缩水F，被导向浓缩水出口3b，直接排放入存留于池塘等中的未处理水W中。
由于在上述外壳3的浓缩水出口3b处设置节流阀3d，使被排出的浓缩水F增加了一定的阻力。其结果，使外壳3内的未处理水W保持了固液分离所必须的压力。
而且，在膜组件2中使用超滤膜的场合下，不仅可以进行固液分离，还可以除去细菌，与原有的由水下泵进行的抽水作业相比，以几乎相同的操作，获得高度净化的处理水。
图6表示了将本发明的入水式固液分离装置用于采用活性污泥法污水处理装置的场合。图6中，5为沉砂槽，6为调节槽，7为曝气槽，8为消毒槽，9为鼓风机，流入的污水10经过沉砂槽5、调节槽6而流入曝气槽7中，在此接受曝气处理。
接受了曝气处理的曝气槽7内的处理水与活性污泥的混合物被固分离装置A分离成污泥和处理水E，处理水E经过消毒槽8而被排放到外部。而且，含有大量被分离出来的活性污泥的浓缩水F返回曝气槽7内。
由于使用了本发明的固液分离装置A，可以不再使用从前的活性污泥型污水处理装置中所不可缺少的沉淀槽(图示中省略)，同时，流入消毒槽8的处理水E的水质特别干净，也可以省去消毒槽8。
而且，由于本发明的入水式固液分离装置A也可以单独地放入曝气槽7内，故曝气槽7内的结构不需要特别复杂。
再有，固液分离装置A的运转只要单独地起动水下马达即可，这与先有技术引导来自沉淀槽的活性污泥的一部分使其返回曝气槽内的场合相比较，本发明的污水处理装置的运转管理变得极为容易。
除此之外，在分离活性污泥的场合下，水中大量含有的悬浮物质有可能在通常的膜组件中引起闭塞。然而，如图3所示，使在圆锥形外壳与圆锥形隔板之间的毛细管型的膜有规则地排列，采用这种结构的膜组件，可以有效地防止上述的闭塞。
本发明的固液分离装置A，不仅可以用于如图4的需氧性处理装置，也可以用于厌氧性处理装置和生化反应装置等。
图7表示本发明的第2实施例，它是将水下泵1和膜组件2在竖直方向上串联地组合在一起。
而且，图8表示了本发明第3实施例，使膜组件2沿着标竿11a下降，通过水下离合机构，可以使水下泵1和膜组件2在水中自由离合地连接在一起，由此构成第3实施例。
图8中，可以使膜组件2自由离合地连接到泵1上，也可以使泵1自由离合地连接到膜组件2上。
而且，上述第3实施例中的固液分离装置A，多用于使用以处理量大为主的大型膜组件2的装置上。
本发明的构成为，将膜组件2直接连接到水下泵1的排出口一侧，同时，将水下泵与膜组件2的组合单元浸入未处理水的水槽内，将从膜组件2中出来的浓缩水F直接排入未处理水的水槽内。
其结果，不再需要以往的固液分离装置中所必须的浓缩水循环管线C，装置可以大幅度地小型紧凑化，同时，由于不需要浓缩水循环中所需的动力消耗，因此可以大幅度地降低能耗。
而且，膜组件内的未处理水的膜表面流速，与以往的固液分离装置的情况相同，可以容易地保持必要的高速度，几乎不会发生由于小孔堵塞及膜表面污垢等造成的分离性能恶化，因此可以进行稳定的固液分离。
再有，由于只需要起动水下泵即可，不要求特别的运转技术就可以运转装置，因此使运行管理变得极为容易。
本发明通过以上叙述，由于可以使固液分离装置小型紧凑化以及使运行管理容易化，可达到最佳的实用效果，用于非常时期的饮用水的制造以及用于活性污泥式污水处理装置中进行污泥与处理水的分离等用途，可以发挥出最佳的效果。对图示的简单说明。
图1为本发明的入水式固液分离装置的正视图。
图2为本发明中使用的一个膜组件的剖面正视图。
图3为表示本发明中使用的膜组件的其他实施例的纵向剖视图。
图4为图3的A-A线剖面图。
图5为本发明的入水式固液分离装置的使用说明图。
图6为本发明的入水式固液分离装置的其他使用说明图。
图7为表示本发明的第2实施例的正视图。
图8为表示本发明的第3实施例的正视图。
图9为原有的采用膜组件的固液分离装置的构成图。符号说明A为入水式固液分离装置，W为未处理水，E为处理水，F为浓缩水，1为水下泵，2为膜组件，3为外壳，3a为未处理水入口，3b为浓缩水出口，3c为处理水出口，3d为节流阀，3e为连接部位，4为精密过滤膜，5为沉砂槽，6为调节槽，7为曝气槽，8为消毒槽，9为鼓风机，10为流入的污水，11为水下离合机构，12为隔板，13为膜固定支持物。
权利要求
1.一种入水式固液分离装置，其特征在于，它的构成是将备有可分离粒径低于1μm的粒子的精密过滤膜或超滤膜的膜组件，直接连接到水下泵的排出口上。
全文摘要
一种入水式固液分离装置，它是由备有可分离粒径低于1μm粒子的精密过滤膜或超滤膜的膜组件直接连接到水下泵的排出口上而构成的。采用本发明的装置，可使采用膜组件的固液分离装置的结构简易化和小型化，同时，使装置的运行管理容易，可维持长期稳定的分离功能。
文档编号B01D61/14GK1130099SQ9510043
公开日1996年9月4日 申请日期1995年2月28日 优先权日1995年2月28日
发明者稻森悠平, 孔海南, 宝藏铣一 申请人:最佳工业株式会社