過濾用膜模塊的製作方法

2023-05-31 18:30:16 2

本發明涉及一種過濾裝置，特別是一種用於過濾生物反應槽中的固體物的膜模塊。

背景技術：

膜生物反應器(Membrane Bioreactors,MBR)為目前汙水處理的常用裝置之一，其主要包含生物反應槽以及沉浸在生物反應槽中的膜模塊。當汙水進入生物反應槽中，生物反應槽中的微生物可分解汙水中的有機物，而膜模塊的多孔性中空膜絲可將生物反應槽中的固體物阻擋在膜模塊的膜絲外，並供液體從膜絲表面的微孔滲透入膜絲中而被濾淨。最後，膜絲內的濾淨液體可流至汲水管內，以回收再利用。

在長期使用後，被阻擋在膜絲外的固體物會沉積在膜絲表面而結垢，導致阻塞膜絲的微孔，使得液體難以進入膜絲中，因而降低過濾效率，並減少濾淨液體的產量。雖然部分廠商會在生物反應槽中設置曝氣管，以對膜絲曝氣，而使固體物脫離膜絲表面。

具體來說，多孔性中空膜絲的的上、下兩端部是分別固定在上、下兩框體，而曝氣管位於下框體周圍，以利於噴出的氣體能夠在由下往上移動的過程中，帶走膜絲表面上的沉積物。

然而，由於曝氣管位於下框體周圍，故在曝氣過程中，膜絲下端部的擺動幅度明顯高於膜絲上端部的擺動幅度。因此，即使對多孔性中空膜絲進行曝氣，膜絲上端部周圍的沉積物仍不易脫落，使得膜模塊在長時間使用下，膜絲上端部周圍的表面容易結垢，導致過濾效率衰退。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的在於有效降低多孔性中空膜絲表面的結垢現象，進而提升膜模塊在長期使用後的過濾效率，以增加濾淨液體的產量。

為了達到上述目的，依據本發明的一實施方式，一種過濾用膜模塊包含底座、至少一個支撐件以及多個多孔性中空膜絲。底座包含汲液流道。支撐件與底座相分隔。多孔性中空膜絲吊掛在支撐件上，且多孔性中空膜絲相對支撐件是可移動的。每個多孔性中空膜絲具有相對的兩個末埠，位於底座的汲液流道中。

根據本發明的一個或多個實施方式中，支撐件的數量為多個。所述支撐件共同支撐所述多孔性中空膜絲，且所述支撐件是互相分隔的。

根據本發明的一個或多個實施方式中，支撐件包含圓周面。多孔性中空膜絲是部分地覆蓋在圓周面上，且所述多孔性中空膜絲是能夠在圓周面上滑動的。

根據本發明的一個或多個實施方式中，支撐件具有長度方向。多孔性中空膜絲是沿著長度方向所排列的。

根據本發明的一個或多個實施方式中，底座還包含多個曝氣孔。曝氣孔與汲液流道相分隔，且所述曝氣孔是沿著支撐件的長度方向所排列的。

根據本發明的一個或多個實施方式中，底座還包含多個曝氣管。曝氣管是朝支撐件凸出並與汲液流道相分隔。所述曝氣管是沿著長度方向所排列的。

根據本發明的一個或多個實施方式中，過濾用膜模塊還包含第一連接件。底座與支撐件是連接在第一連接件的同側。

根據本發明的一個或多個實施方式中，底座還包含多個曝氣孔以及氣道。氣道連通曝氣孔，且汲液流道與氣道相分隔。第一連接件包含氣體輸入口以及氣體輸入通道。氣體輸入通道是連通在氣體輸入口與氣道之間，氣體輸入口是外露的。

根據本發明的一個或多個實施方式中，過濾用膜模塊還包含第二連接件。 底座與支撐件是連接在第一連接件與第二連接件之間。

根據本發明的一個或多個實施方式中，第二連接件包含液體輸出通道以及液體輸出口。液體輸出通道是連通在汲液流道與液體輸出口之間，液體輸出口是外露的。

根據上述實施方式中，由於多孔性中空膜絲是能夠移動地吊掛在支撐件上，而非固定在支撐件上，故在曝氣時，可提升位於支撐件周圍的部分多孔性中空膜絲的擺動幅度，從而有效降低多孔性中空膜絲表面的結垢現象，進而提升膜模塊在長期使用後的過濾效率，以增加濾淨液體的產量。

以上所述僅用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明的具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

附圖說明

為讓本發明的上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式的說明如下：

圖1繪示依據本發明的實施方式的過濾用膜模塊的立體圖；

圖2繪示圖1所示的過濾用膜模塊的正視圖；

圖3繪示圖2所示的過濾用膜模塊沿著A-A』線的剖面圖；

圖4繪示依據本發明另一實施方式的過濾用膜模塊的立體圖；

圖5繪示圖4所示的過濾用膜模塊的俯視圖；

圖6繪示依據本發明另一實施方式的過濾用膜模塊的正視圖；以及

圖7繪示圖6所示的底座的局部俯視圖。

具體實施方式

以下將以圖式公開本發明的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域的技術人員應當了解到，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用 以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示。

圖1繪示依據本發明一實施方式的過濾用膜模塊的立體圖。圖2繪示圖1所示的過濾用膜模塊的正視圖。如圖1及圖2所示，在本實施方式中，過濾用膜模塊包含底座100、支撐件200以及多孔性中空膜絲300。支撐件200與底座100相分隔。換句話說，支撐件200與底座100相隔一間距且兩者互不接觸。多孔性中空膜絲300是吊掛在支撐件200上，且多孔性中空膜絲300的相對兩端是固定在底座100。如此一來，在曝氣過程中，由於多孔性中空膜絲300是能夠移動地吊掛在支撐件200上，而非固定在支撐件200上，故可提升位於支撐件200周圍的部分多孔性中空膜絲300的擺動幅度，從而有效降低支撐件200周圍的多孔性中空膜絲300表面的結垢現象，進而提升過濾用膜模塊在長期使用後的過濾效率，以增加濾淨液體的產量。

在部分實施方式中，如圖1所示，支撐件200包含圓周面210。多孔性中空膜絲300是部分地覆蓋在圓周面210上，且多孔性中空膜絲300是能夠在圓周面210上滑動的。舉例來說，支撐件200可為圓杆而具有圓周面210。多孔性中空膜絲300的中間區段可放置在圓周面210上，而多孔性中空膜絲300的左、右兩區段可隨著重力下垂並固定在底座100。因此，多孔性中空膜絲300可覆蓋在圓周面210上，且不與圓周面210相固定，而能夠在圓周面210上滑動。如此一來，在曝氣的過程中，多孔性中空膜絲300可在支撐件200的圓周面210上自由地擺動，以降低圓周面210周圍的部分多孔性中空膜絲300的結垢現象。此外，由於多孔性中空膜絲300是在圓周面210上滑動，而在非有稜角的外周面(如角柱體的外周面)上滑動，因此在滑動時不易受損。

為了收集過濾後的濾淨液體，在本實施方式中，如圖2所示，底座100包含汲液流道122在其中，以收集多孔性中空膜絲300中的濾淨液體。舉例來說，多孔性中空膜絲300是部分地位於汲液流道122中。汲液流道122可施加負壓，以抽出多孔性中空膜絲300中的濾淨液體。進一步來說，當底座100與多孔性中空膜絲300共同沉浸在生物反應槽(未示在圖中)中時，生物反 應槽中的液體會從多孔性中空膜絲300表面的微孔滲入多孔性中空膜絲300中。由於多孔性中空膜絲300是部分地位於汲液流道122中，故當汲液流道122被施加負壓時(例如連接至抽水泵時)，多孔性中空膜絲300中的濾淨液體會被抽至汲液流道122中，以回收此濾淨液體。

圖3繪示圖2所示的過濾用膜模塊沿著A-A』線的剖面圖。如圖3所示，多孔性中空膜絲300具有相對的兩個末埠310。多孔性中空膜絲300可以彎曲的形式吊掛在支撐件200上(如圖1所示)，使得其相對的兩個末埠310均位於汲液流道122中。如此一來，多孔性中空膜絲300中的濾淨液體可通過這兩個末埠310，而進入汲液流道122中，以利回收濾淨液體。

在部分實施方式中，如圖2所示，底座100具有曝氣孔112以及氣道114。氣道114連通曝氣孔112，曝氣孔112是外露的。因此，氣道114中的氣體可通過曝氣孔112向外噴出，而對多孔性中空膜絲300進行曝氣。值得一提的是，雖然多孔性中空膜絲300的兩個末埠310均固定在底座100(如圖3所示)，但由於底座100具有曝氣孔112，故可直接對固定在底座100上的多孔性中空膜絲300的末端區段進行曝氣，從而增加末端區段的擺動幅度，以降低多孔性中空膜絲300表面的結垢現象。

應了解到，在圖2所示的實施方式中，雖然僅繪示出單一氣道114以及單一排曝氣孔112，但本發明的氣道114的數量以及曝氣孔112的排數並不以此為限。換句話說，在其他實施方式中，底座100也可具有多條氣道114以及多排曝氣孔112。

在部分實施方式中，如圖3所示，氣道114與汲液流道122相分隔，如此不僅可防止濾淨液體進入氣道114中，還可防止氣道114中的氣體進入汲液流道122中。舉例來說，在部分實施方式中，如圖3所示，底座100可包含相互毗鄰的氣體管110以及液體管120。氣體管110可包含氣道壁111。氣道壁111定義氣道114。換句話說，氣道壁111圍繞著氣道114。液體管120可包含流道壁121。流道壁121定義汲液流道122。換句話說，流道壁121圍繞著汲液流道122。部分氣道壁111與部分流道壁121是位於氣道114與汲液 流道122之間，而隔開氣道114與汲液流道122。如此一來，氣道114與汲液流道122可相分隔，以防止氣道114中的氣體與汲液流道122中的濾淨液體互相混和。

在部分實施方式中，如圖3所示，氣體管110具有外壁113。外壁113與氣道壁111是相對的。換句話說，外壁113是朝外，而氣道壁111是朝內的。曝氣孔112具有孔壁116。孔壁116連接氣道壁111與外壁113，使得曝氣孔112貫穿氣道壁111與外壁113。如此一來，氣道114內的氣體可藉由曝氣孔112流動至外壁113外的環境中(如生物反應槽中)，而流動至生物反應槽中的氣體可向上浮起，而吹拂上方的多孔性中空膜絲300。

在部分實施方式中，如圖2所示，多孔性中空膜絲300是彼此分離的。如此一來，多孔性中空膜絲300的整體外周面均可受到來自曝氣孔112的氣體的清洗，以利氣體帶走沉積在多孔性中空膜絲300的任意位置上的固體物。

在部分實施方式中，如圖3所示，底座100具有固定膠130。固定膠130是粘著在液體管120內，多孔性中空膜絲300可固定在固定膠130，以免鬆動而脫離底座100外。多孔性中空膜絲300的末埠310是凸出在固定膠130外而伸入汲液流道122中，以利於濾淨液體流動至汲液流道122中。

在部分實施方式中，如圖1所示，支撐件200具有長度方向L。多個多孔性中空膜絲300是沿著支撐件200的長度方向L所排列的。另外，多個曝氣孔112也是沿著支撐件200的長度方向L所排列的。換句話說，多孔性中空膜絲300的排列方向與曝氣孔112的排列方向是平行的，使得多孔性中空膜絲300均可被均勻地曝氣。

在部分實施方式中，如圖2所示，過濾用膜模塊還可包含第一連接件400。底座100與支撐件200是連接在第一連接件400的同側。具體來說，底座100與支撐件200是分別連接在第一連接件400的同一表面上的不同位置。舉例來說，底座100、支撐件200與第一連接件400均可為杆狀物，底座100可連接在第一連接件400側面的下方區域，而支撐件200可連接在第一連接件400 側面的上方區域，使得這三個杆狀物共同構成ㄈ字形結構。由於底座100與支撐件200是分別連接在第一連接件400的同一表面上的不同位置，故底座100與支撐件200可相分隔，從而利於吊掛多孔性中空膜絲300。

在部分實施方式中，如圖2所示，第一連接件400具有氣體輸入口410以及氣體輸入通道420。氣體輸入通道420是連通在氣體輸入口410以及氣道114之間。如此一來，當氣體輸入口410連接供氣裝置(未示在圖中)時，供氣裝置所提供的氣體可通過氣體輸入口410以及氣體輸入通道420，而輸送至氣道114。

在部分實施方式中，如圖2所示，氣體輸入通道420是位於第一連接件400內，而氣體輸入口410是外露的，而位於第一連接件400外，這樣利於連接供氣裝置(未示在圖中)。在部分實施方式中，氣體輸入通道420的長度方向與氣道114的長度方向可大致上垂直，而共同形成L形通道。

在部分實施方式中，如圖2所示，過濾用膜模塊還包含第二連接件500。底座100與支撐件200是連接在第一連接件400與第二連接件500之間。舉例來說，底座100、支撐件200、第一連接件400與第二連接件500均可為杆狀物，底座100可連接在第一連接件400側面的下方區域與第二連接件500側面的下方區域之間，而支撐件200可連接在第一連接件400側面的上方區域與第二連接件500側面的上方區域之間，使得這四個杆狀物共同構成口字形結構。由於底座100是連接在第一連接件400的下方區域與第二連接件500的下方區域之間，且支撐件200是連接在第一連接件400的上方區域與第二連接件500的上方區域之間，故底座100與支撐件200可相分隔，從而利於吊掛多孔性中空膜絲300。

在部分實施方式中，如圖2所示，第二連接件500具有液體輸出口510以及液體輸出通道520。液體輸出通道520是連通在汲液流道122以及液體輸出口510之間。如此一來，當液體輸出口510連接抽水泵(未示在圖中)時，汲液流道122中的濾淨液體可經由液體輸出通道520流動至液體輸出口510，從而利於收集濾淨液體。在部分實施方式中，如圖2所示，液體輸出口510是 外露的，而位於第二連接件500外，這樣利於連接抽水泵(未示在圖中)。由於氣體輸入通道420與液體輸出通道520是分別位於相分隔的第一連接件400與第二連接件500內，故可避免互相影響。

圖4繪示依據本發明另一實施方式的過濾用膜模塊的立體圖。圖5繪示圖4所示的過濾用膜模塊的俯視圖。如圖4及圖5所示，本實施方式與前述實施方式之間的主要差異在於：在本實施方式中，支撐件200a的數量為多個，這些支撐件200a共同支撐多孔性中空膜絲300。具體來說，每個多孔性中空膜絲300均橫跨這些支撐件200a而吊掛在這些支撐件200a上。如圖5所示，支撐件200a的數量可為兩個，這兩個支撐件200a是互相分隔的，而定義間隙G在兩者之間。

如此一來，在曝氣過程中，氣體可從兩支撐件200a之間的間隙G通過而吹拂間隙G上方的多孔性中空膜絲300，從而增加支撐件200a上方的多孔性中空膜絲300的擺動幅度，以進一步降低多孔性中空膜絲300的結垢現象。

下表是以圖4所示的過濾用膜模塊與傳統過濾用膜模塊的過濾液體通量比較表，其中在下表所採用的傳統過濾用膜模塊中，多孔性中空膜絲的上、下兩端是分別固定在上、下兩框體，而非吊掛在支撐件上。

由上表可知，圖4所示的過濾用膜模塊在使用第11天後，其過濾通量與初始過濾通量的比例為65.96％。換句話說，在使用11天後，圖4所示的過濾用膜模塊的過濾通量衰退了34.04％。然而，傳統過濾用膜模塊在使用第11天後，其過濾通量與初始過濾通量的比例為53.93％。換句話說，在使用11天後，傳統過濾用膜模塊的過濾通量衰退了46.07％，高於前述的34.04％。由此可證實，圖4所示的過濾用膜模塊的過濾通量比較不易衰退。換句話說，本實施方式所示的過濾用膜模塊在長期使用後的過濾效率可有效地提升，從而增加濾淨液體的產量。

圖6繪示依據本發明另一實施方式的過濾用膜模塊的正視圖。如圖6所示，本實施方式與前述實施方式之間的主要差異在於：底座100a還包含曝氣管118a。曝氣管118a朝支撐件200凸出。換句話說，曝氣管118a是從底座100a朝向多孔性中空膜絲300及支撐件200凸出。曝氣孔112a是位於曝氣管118a的末端。如此一來，曝氣孔112a可直接朝向多孔性中空膜絲300噴氣，從而增加多孔性中空膜絲300的擺動幅度。

圖7繪示圖6所示的底座100a的局部俯視圖。如圖7所示，在部分實施 方式中，氣道114a是位於曝氣管118a下方，汲液流道122a是位於多孔性中空膜絲300下方，而多孔性中空膜絲300可位於曝氣管118a之間，如此可利於氣道114a與汲液流道122a相分隔，以免氣道114a中的氣體與汲液流道122a中的濾淨液體相混和。換句話說，在部分實施方式中，氣道114a可位於汲液流道122a的相對兩側。

雖然本發明已經以實施方式公開如上，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種變動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視權利要求所界定者為準。