发明名称 清洁中空纤维半透膜之外表面的方法及装置
摘要 在中空纤维膜与脏水接触之常规操作期间,中空纤维膜表面会产生污秽膜。若不处理污秽膜,则中空纤维膜所提供之所需起始稳定跨膜流量将随着时间函数至少降低20%。本发明揭示一种当起始稳定跨膜流量降低至难以接受之低程度时,清洁微滤(MF)或超滤(UF)之半透中空纤维膜外表面的方法。该方法特别应用于任何自脏水回收纯水的纤维,所称的水特别是指包括有益细菌之有机物质和/或不希望存在之无机盐的水,其中必须保持细菌存活率。藉由清洁流体之流动来清洗膜,较佳将具有氧化阴离子和结合阳离子的氧化性电解质农药在不超过气泡压力突破点之低压下,对微滤或超滤纤维而言通常系小于 300 千帕 (kPa) (30磅/平方英寸 (psig) )的情况下,经过膜之清洁、渗透侧。该低压足以使电解质扩散至膜孔洞和污秽膜两者,其中污秽膜典型包括生物膜,但流经膜之电解质却不足以杀死脏水中超过20%数量之活细菌。只要清洁期间短暂,即会遭遇该限制。若该期间长只是会充份氧化孔洞内之有机物质,并实质杀死生物膜之所有细菌而已。较佳系杀死低于5%之细菌。当扩散进行时,纤维内壁和透过生物膜两者之孔洞再度被打开,且当纤维回到常规操作时,流量恢复至起始稳定流量之至少70%。
申请公布号 TW259726 申请公布日期 1995.10.11
申请号 TW084100631 申请日期 1995.01.25
申请人 兴隆环境股份有限公司 发明人 布雷里麦可史密斯;肯尼斯保罗古波伊;阿凯阿道夫道屈曼
分类号 B08B7/00 主分类号 B08B7/00
代理机构 代理人 郑自添 台北巿敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1. 一种清洁中空纤维半透膜("纤维")之外表面的方法,其中该外表面系与未经消毒之水溶性介质接触,并由该介质排出纯水,该介质即为包括不希望存在之无机盐和有机物质、且会在该表面产生污秽膜的脏水,该表面所提供之起始稳定跨膜流量将随时间至少减低20%,该方法包括,该外表面与清洁流体在不超过该膜泡点压力突破点之压力下接触,但该压力可充份透过该孔及该膜(指污秽膜)扩散、经过一段期间后可充份移除该污秽膜,以恢复流量等于该起始稳定流量至少70%;不连续地使该纤维之外表面与该清洁流体接触;和透过该纤维再建立该纯水流量。2. 如申请专利范围第1项之方法,其中该纤维由合成树脂物质所形成,该有机物质包括活菌细胞,和该清洁流体为氧化性电解质农药,其可透过该污秽膜扩散,且该压力不足以杀死数目超过20%之活细胞,藉此在不移除水溶液介质中之纤维、及不危害到细胞群数存活率的情况下,恢复流量。3. 如申请专利范围第1项之方法,其中该纤维由合成树脂物质所形成,该有机物质包括活菌细胞,和该清洁流体为透过该污秽膜而扩散之气体,且该压力不足以杀死数目超过20%之活细胞,藉此在不移除水溶液介质中之纤维、及不危害到细胞群数存活率的情况下,恢复流量。4.如申请专利范围第1项之方法,其中该纤维由合成树脂物质所形成,该物质选自包括有聚 、磺化聚 、聚碳酸酯、纤维素聚合物、聚丙烯、聚(氯乙烯)和聚(对苯二甲酸乙酯)之族群。5. 如申请专利范围第1项之方法,其中该清洁流体为电解质农药之水溶液,包括有氧化阴离子和结合阳离子,浓度约自10ppm至约0.1重量%。6. 如申请专利范围第1项之方法,其中该清洁流体系以连续脉冲透过该纤维之内腔,每个脉冲所外加之压力不高于该泡点压力突破点。7. 如申请专利范围第1项之方法,其中该清洁流体为一端不通,以实质为零之速率透过该纤维内腔,且该清洁流体在压力不高于该泡点压力突破点的情况下渗透该膜。8. 如申请专利范围第5项之方法,其中该纤维为微滤或超滤膜,在再循环压力不高于该泡点压力突破点的情况下,该农药电解质以连续再循环经过该纤维内腔。9.如申请专利范围第8项之方法,其中该再循环压力提供了层状流动透过该内腔,直到该外表面实质为清洁,如该恢复流量所证明。10. 如申请专利范围第8项之方法,其中该纤维为薄板阵列,且用于超滤作用之反应器的该薄板相对于其他薄板为重复地,全等地置放,且该压力低于240千帕(20磅/寸@su2)。11. 如申请专利范围第8项之方法,其中该纤维为无框架阵列,该纤维末端之中间部份未经支撑,且该再循环压力低于240千帕(20磅/寸@su2)。12. 如申请专利范围第8项之方法,其中该纤维为薄板阵列,且用于超滤作用之反应器的该薄板相对于其他薄板为重复地、全等地置放,且该压力低于308千帕(30磅/寸@su2)。13. 一种清洁中空纤维半透膜("纤维")之外表面的方法,其中无须自脏水基质中移除浸入该基质之纤维,该基质包括:不希望存在之无机盐和有机物质、还包括有益细菌群数,该基质在该纤维外表面产生了阻塞孔洞之污秽膜,在每个渗透液排出期间,还提供起始稳定跨膜流量随时间函数至少减低20%,其中改善处包括,() 在压力不高于该膜泡点突破点压力、但压力已充份使清洁流体透过该孔洞及该污秽膜而扩散的情况下,连续使清洁流体之水溶液自容器及透过该纤维流入,透过该外表面和该污秽膜使清洁剂渗透,经历一段期间,以足以透过该污秽膜形成任意分布的孔洞,且提供一个等于该起始流量之至少70%的恢复流量,() 杀死实质上在污秽膜上之所有细菌,且控制小量比例之活细菌在该群数中,() 透过该纤维,不连续地流进该清洁溶液;和() 再建立该渗透液进入该内腔之流量。14. 如申请专利范围第13项之方法,其中包括,杀死该群数数目不超过20%之活菌,藉此维持该群数之存活率。15. 如申请专利范围第14项之方法,其中该清洁流体为清洁溶液且包括有,使该清洁溶液自内腔回到该容器。16. 如申请专利范围第14项之方法,其中该清洁剂为氧化性电解质水溶液之农药,其含有氧化阴离子和结合阳离子,且该压力范围在高于1巴,但不高于300千帕(30磅/寸@su2)。17. 如申请专利范围第16项之方法,其中该清洁溶液为选自包括氢氧化钠、甲醛、次氯酸钠、亚硫酸氢钠、氯化钠、氢氯酸、柠檬酸、草酸、EDTA和由其所形成之盐。18. 如申请专利范围第15项之方法,其中该纤维为薄板阵列结构,在用于超滤作用之反应器中,该薄板相对于其他薄板为重复地、全等地置放,且该压力低于240千帕(20磅/寸@su2)。19. 如申请专利范围第15项之方法,其中该纤维为无框架之多纤维阵列,在无支撑下操作,除了藉由基质之支撑外,其不受限于组件之壳,结合该纤维之总表面积大于1米@su2,该纤维漂浮及摇摆于该基质中,该纤维提供了跨膜压差范围约自0.7千帕(0.1磅/寸@su2)至约345千帕(50磅/寸@su2),每个纤维长度大于0.5米,且该再循环压力低于240千帕(20磅/寸@su2)。20. 一种自多成分液体基质中排出渗透液的装置,该基质含有特定物质和悬浮其中之有益好氧细菌群数,其中具有气体清洗之组件包括结合有气体分布装置之无框架之中空纤维膜阵列,该装置包括有,体积至少为100升之基质贮存槽,由此渗透液将被排出;一对基质内分开安置之集管,但不受限于壳,第一个集管有固定于此之多个中空纤维的末端部份,和第二个集管具有固定于此之中空纤维的另一末端部份,实质上该中空纤维之所有末端均为打开以便渗透液经过该集管排放之,至少一个集管放置在该集管之水平中心面之水平面下;该中空纤维系由选自包括有无机材料和有机合成材料之族群所构成,且展开成绞丝地摇摆、漂浮在该基质体中,结合该中空纤维之总外表面积超过10米@su2,每个纤维长度大于0.5米且充份大于在该第一和第二集管之直线距离,当该绞丝展开,经过集管之水平中心线之平面上,呈现概略拱形结构;用来收集该渗透液之渗透液收集装置;分开固定集管于开放流体之装置,该流体与该渗透收集装置相通;排出渗透液之装置;和,放置于该绞丝下之区域内的气体分布装置,其适合产生用来向上流经绞丝之气泡,藉该中空纤维保持覆盖在气泡中且排拒该颗粒物质在该中空纤维之表面的堆积,在该表面将产生阻塞膜孔洞之生物膜,在每个渗透液排出期间,还提供起始稳定跨膜流量随时间函数至少减低20%,其中改善处包括,() 包含氧化性电解质农药之水溶液的容器,() 在流体与该纤维连接之具有泵装置之排出导管,在压力不高于该膜泡点突破压力、但压力已充份使该流体透过该孔洞及该污秽膜而扩散的情况下,使该电解质以层状流透过该中空纤维内腔流入,并透过该外表面和该生物膜渗透,在经历一段足以氧化该孔洞和该生物膜的期间,以足以透过该生物膜形成任意分布的孔洞,且提供一个至少为该起始稳定流量之70%的恢复流量,且提供一个该起始稳定流量之至少70%的恢复流量,() 有效地放置导管装置于该渗透液收集装置中,以选择地打开与该容器连通之流;和() 有效地连接阀装置至该排出导管装置上,以交替地由该收集装置排出渗透液,且经该中空纤维使电解质再循环。21. 如申请专利范围第20项之装置,其中泡点压力突破点约不超过300千帕(30磅/寸@su2)。图示简单说明:图1为柱状统计图。图2为美国专利第5,248,424号所揭示膜设备之透视图的概要说明。图3概略说明包括中空纤维MF膜阵列之反应器薄板的清洁。图4为流量对时间之变化图。图5为流量对时间之变化图。图6为流量对时间之变化图。图7概略说明3个组件之单独贮存库。
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