高分子水處理膜及其制造方法以及水處理方法技術

本發明專利技術的目的在于，提供一種確保機械強度及透水性等、并且使水處理效率進一步提高的高分子水處理膜、可以簡便且可靠地制造的高分子水處理膜的制造方法、可以進行有效的水處理/維護的水處理方法。一種高分子水處理膜、高分子水處理膜的制造方法及水處理方法，所述高分子水處理膜由具有外徑為3.6mm~10mm及作為外徑和厚度之比的SDR值為3.6~34的基本單一的主要構成原料的懸空結構的中空纖維膜構成；所述高分子水處理膜的制造方法包含：制備基本單一材料的樹脂溶液，將所述樹脂溶液在相對于地面為水平±30°以內從噴出口向凝固槽內噴出并使其凝固；所述水處理方法將該高分子水處理膜用作分離膜，或通過在該高分子水處理膜的內部利用活性污泥進行了生物處理的排水將水進行分離。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種。
技術介紹
目前,為了例如河川水及地下水的除濁、工業用水的清澈、廢水及污水處理、海水淡水化的前處理等水的精制，利用高分子水處理膜。這種高分子水處理膜通常在水處理裝置中作為分離膜被利用，由例如聚砜(PS)類、聚偏二氟乙烯(PVDF)類、聚乙烯(PE)類、醋酸纖維素(CA)類、聚丙烯腈(PAN)類、聚乙烯醇(PVA)類、聚酰亞胺(PI)類等各種高分子材料形成的中空纖維狀的多孔質膜被利用。特別是從耐熱性、耐酸性、耐堿性等物理及化學性質優異、另外制膜也容易的方面來考慮，大多使用聚砜類樹脂。·就中空纖維狀的多孔質膜而言，通過將污水加壓供給于微細孔，僅捕捉一定尺寸以上的污染物質，從水中除去污染物質。一般而言，作為這種高分子水處理膜中所要求的性能，除作為目的的分離特性之外，可列舉具有優異的透水性、物理強度優異、相對于各種化學物質的穩定性(即耐藥品性)高、在過濾時不易附著污垢(即耐污染性)優異等。例如，提出了一種即使通過長期的使用也不易污染、其透水性也比較高的醋酸纖維素類的中空纖維分離膜(參照專利文獻I)。但是，就該醋酸纖維素類分離膜而言，機械強度小，耐藥品性也不充分。因此，分離膜污染的情況，存在進行利用物理或藥品的化學方法進行清洗非常困難的問題。另外，提出了物理強度及耐藥品性兩者均優異的、由聚偏二氟乙烯類樹脂構成的中空纖維膜形成的高分子水處理膜(參照專利文獻2)。該高分子水處理膜也可以直接浸潰于曝氣槽而使用，即使在污染的情況下，也可以使用各種化學藥品進行清洗。但是，聚偏二氟乙烯的親水性比較小，耐污染性低。近年來的廢水處理大多使用浸潰型MBR (膜分離活性污泥法)(參照專利文獻3及4)。該浸潰型MBR為使用浸潰于生物處理水槽中的中空纖維狀或平膜狀的水處理膜，通過吸引過濾來得到處理水的方法，為了防止在膜的外面堆積污垢引起過濾效率的降低，常常通過曝氣進行膜表面的清洗。但是，浸潰型MBR中的需要的曝氣動力伴隨很大的電力成本，招致運行成本的增加。另外，就水處理而言，分別根據用途進行內壓過濾式和外壓過濾式的分開使用。例如,過濾的液體已經是純度高的自來水那樣的液體時,通過內壓過濾方式,將水高壓供給于細內徑的中空纖維膜。由此，可以以高過濾量進行水處理。另一方面，過濾渾濁度高的水的情況，為了避免渾濁成分所導致的膜內部的阻塞，采用與支撐體形成的復合材料、即大口徑的管狀膜，或采用平膜在低壓下對膜外表面供給氣流或水流，從而不在膜表面堆積渾濁成分的運轉方法進行水處理。而且，提出了在并設于生物處理水槽的中空纖維膜的內部使生物處理水流動、利用內壓進行過濾的內壓式(槽外式)MBR。就該內壓式MBR中所使用的水處理膜的組件而言，使用內徑為5 10mm左右的管狀水處理膜，以避免產生由于包含大小不一的各種固體成分的生物處理水所導致的固體成分的堆積在組件端面上引起的阻塞。但是，存在如下問題平膜的過濾時，從耐壓性能的問題方面考慮，處理量不能多，為了防止渾濁成分堆積于膜表面，需要原水供給泵以外的設備及能量等。另外，就利用管狀膜的處理而言，隨著水處理膜的內徑大型化，處理時對內壓的耐性降低，因此，需要堅固的支撐體或增大膜厚。其另一方面，使用有支撐體的情況，在膜表面堆積以渾濁成分為主的污垢，因此，在處理量降低時，進行在中空纖維膜中慣例進行的逆壓清洗(逆洗)，由此，容易產生貼附于支撐體的管狀膜自身的剝離引起的破損。特別是在適于含有高浮游物質的水處理的內壓式過濾方式的管狀膜中，基本上不可以逆洗。因此，目前的現狀為，為了用逆洗以外的方法防止透水量的降低，不得不使用軟棒球、維持高的內部流速等，因而系統變得復雜化及消耗能量增大。另外，在使水處理膜的膜厚增大的情況下，招致相對于處理水量的設置面積效率 降低的新的問題。而且，就中空纖維狀的多孔質膜的制造方法而言，目前利用將由樹脂和溶劑構成的樹脂溶液通入雙重管狀的模具、向成為中空部的內部送入非溶劑的凝固水、且將外部浸潰于凝固槽并進行相分離的非溶劑致相分離法(NIPS法)(例如專利文獻5等)。在該方法中，通過使從模具出來的樹脂溶液暫時與空氣接觸、使樹脂溶液中的溶劑蒸發而形成皮層。因此，將使樹脂溶液因重力在垂直方向下落后浸潰于凝固槽、其后通過凝固槽中的樹脂成分的凝固而得到的膜沿著輥等導軌在不同的拉取方向輸送，最終使拉取方向為水平，進行切斷。但是，隨著中空纖維狀的多孔質膜的口徑變大，利用上述制膜方法中的彎曲等發生折疊、隆起、彎曲、偏厚等。另外，也存在如下問題卷繞困難，膜形狀扁平化等制造均質的中空纖維膜非常困難，其結果，不能得到充分滿足上述特性的高分子水處理膜。現有技術文獻專利文獻專利文獻I:日本特開平8-108053號公報專利文獻2:日本特開2003-147629號公報專利文獻3:日本特開2000-051885號公報專利文獻4:日本特開2004-313923號公報專利文獻5:日本特開2010-82509號公報
技術實現思路
專利技術所解決的技術問題如上所述，強烈要求可以滿足具有優異的透水性、物理強度優異、耐藥品性高、耐污染性優異的全部要求的高分子水處理膜。另外，有望建立一種簡便且可靠地制造能夠充分滿足這種特性的膜的制造方法。本專利技術是鑒于上述課題而完成的專利技術，其目的在于，提供一種確保機械強度及透水性等、并且使水處理效率進一步提高的高分子水處理膜、可以簡便且可靠地制造高分子水處理膜的制造方法、可以實現有效的水處理及維護的水處理方法。解決技術問題的手段本專利技術人等對于適應內壓式MBR并且提高設備面積效率進行了潛心研究，結果發現，通過著眼于水處理膜的強度且使其提高，可以得到能夠充分滿足上述背反的兩個特性。S卩，發現通過適當地設計以外徑和壁厚之比定義的SDR值及適當地設計截面上顯現的孔隙比例及形狀，可以得到與現有的中空纖維膜相比具有大的內徑、且可以充分耐受伴有過濾操作的內外壓的水處理膜。而且，在膜的制造工序中，對樹脂溶液的凝固槽內的反應/作用及所得的膜的輸送方法等進行了潛心研究，結果發現，通過在特定條件下的紡纖維紡絲狀態和/或特定條件下將膜進行輸送/回收，可以簡便且可靠地制造能夠充分滿足上述特性的膜的方法，直至完成了本專利技術。S卩，本專利技術的高分子水處理膜的特征在于，其包含具有懸空結構的中空纖維膜，所 述中空纖維膜由基本單一的主要構成材料形成，所述中空纖維膜的外徑為3. 6mnTl0mm、且外徑與壁厚之比即SDR值為3. 6 34。。這種高分子水處理膜優選具有以下的I種以上的要件。在中空纖維膜的徑向的截面上，(a)相對于所述中空纖維膜的截面積，孔隙率為3(Γ85%，(b)短軸尺寸為1(Γ100 μ m的孔隙占全部孔隙面積的80%以上，并且，(c)從中心開始在半徑方向上，孔隙依次以層狀分布為最內層、內層、外層及最外層，并且，所述內層及外層中的孔隙的長軸尺寸分別占壁厚的2(Γ50%，所述最內層及最外層中的孔隙的長軸尺寸分別占壁厚的(Γ20%。具有超濾膜或微濾膜的分級性。膜的耐內壓強度為O. 3MPa以上，耐外壓強度為O. IMPa以上，且純水的透水量為100L/m2 · hr · atm以上。主要構成原料為聚氯乙烯、聚氯化氯乙烯或氯乙烯-氯化氯乙烯共聚物。所述氯乙烯類樹脂的聚合度為250 3000。所述氯乙烯類樹脂的氯含量為56. 本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：玉井俊洋，大籔直孝，谷村咲，大杉高志，松尾龍一，
申請(專利權)人：積水化學工業株式會社，
類型：
國別省市：