JP4689074B2

JP4689074B2 - Filtration device

Info

Publication number: JP4689074B2
Application number: JP2001148117A
Authority: JP
Inventors: 裕亮諏訪; 悟津田
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: JP2002336663A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸膜モジュールを用いた濾過装置に関し、各種プラントにおける用水の濾過処理、たとえば原子力発電所や火力発電所における復水等の濾過処理に用いて好適な濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば発電所における復水中の主として酸化鉄からなる微粒子の除去に、中空糸膜モジュールを用いた濾過装置が使用されている。発電所復水を中空糸膜で濾過処理すると、膜によって捕捉された主に酸化鉄からなる微粒子が膜外表面に蓄積し、濾過塔の差圧が上昇する。濾過処理の継続によって膜外表面の捕捉微粒子量が増加するにつれて、ほぼ一次の関係で濾過塔の差圧が上昇するが、このとき、捕捉微粒子量が増えるにつれ、単位捕捉微粒子量当たりの差圧上昇率は増大する傾向にある。したがって、差圧の上昇に伴って濾過寿命が比較的急速に短くなり、洗浄頻度が増加する傾向にある。
【０００３】
このような問題は、次のような原因によると考えられる。すなわち、中空糸膜モジュール内において、中空糸膜が多数本束ねられた中空糸膜束にその外側周囲から原水が流入し、原水中の微粒子が捕捉され各中空糸膜の外表面に蓄積されていくが、捕捉された微粒子により中空糸膜が互いにブリッジングを起こし、さらに濾過処理時には原水が外側にある中空糸膜から内側にある中空糸膜に向かって流れるために、中空糸膜が束の中心方向に向けて集束するため、主として周辺の中空糸膜のみが濾過に寄与し、束の内部の中空糸膜が濾過に有効に使用されなくなるために引き起こされる事象であると推定される。
【０００４】
このような状態になると、洗浄時においても次のような問題が生じる。すなわち、洗浄時には、各中空糸膜の外表面側を洗浄することになるが、たとえばスクラビング用気体を送り込んで各中空糸膜の外表面側を洗浄する場合、中空糸膜が束中心方向に向けて集束されていると、中空糸膜束の内部に入り込んで捕捉された微粒子が洗浄によって除去されにくくなるという問題も生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、濾過処理が長時間継続される場合にあっても、中空糸膜束の内部まで中空糸膜束全体にわたって濾過処理に有効に使用できるようにし、差圧の急速な上昇を抑えて濾過寿命の延長、洗浄頻度の低減をはかるとともに、洗浄時においても、中空糸膜束全体にわたって捕捉していた微粒子を確実かつ良好に除去できるようにした濾過装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る濾過装置は、濾過塔内に、中空糸膜束を収容した中空糸膜モジュールを垂設した濾過装置であって、中空糸膜束の横断面方向における中央部と周囲部の両方に、濾過処理時の原水導入路兼洗浄時のスクラビング用気体導入路を設け、前記中空糸膜束の横断面方向周囲部における原水導入路兼スクラビング用気体導入路は、中空糸膜モジュールのスカート部分と中空糸膜束との間に形成される間隙に達した気体が中空糸膜束内に導入されるように中空糸膜モジュール外周部に設けられており、中空糸膜束の両延設方向に濾過水の流出方向が設定されており、中空糸膜モジュールに、一方の流出方向に流出した濾過水を他方の流出方向に流出した濾過水に合流させる集水路が設けられていることを特徴とするものからなる。
【０００７】
中空糸膜モジュールの中空糸膜束における濾過水の流出方向は、中空糸膜束の両延設方向に設定され、中空糸膜モジュールに、一方の流出方向に流出した濾過水を他方の流出方向に流出した濾過水に合流させる集水路を設けて、中空糸膜モジュール全体としては、濾過水の流出方向を所定の一方向とする。このような集水路は、たとえば後述の実施態様に示すように、中空糸膜束の外側に位置する原水導入路のさらに外側に設けることができる。
【０００８】
上記中空糸膜束の横断面方向中央部における原水導入路兼スクラビング用気体導入路は、単なる空隙からなる流路として形成することもでき、多孔パイプを用いて形成することもできる。
【０００９】
また本発明においては、洗浄時において、スクラビング用気体が極力中空糸膜束の全域にわたって供給されるようにするために、スクラビング用気体の供給を制御あるいは調整することが好ましい。たとえば、前記中空糸膜束の横断面方向中央部における原水導入路兼スクラビング用気体導入路の下端に、スクラビング用気体偏流防止ノズルが下方に向けて延設されている構造を採用できる。このスクラビング用気体偏流防止ノズルの長さを調節することで、供給気体の割り振りの調整が可能であり、また、ノズルの側面に複数の孔を設け、孔の大きさや個数によって供給気体の割り振りの調整を行うことも可能である。
【００１０】
また、スクラビング用気体は、中空糸膜モジュールの下方に設けられた気体噴出口から供給される場合、このスクラビング用気体噴出口を適切な位置に複数配置しておくことも、上記のような供給気体の割り振りに有効である。
【００１１】
上記のような中空糸膜モジュールは、１個ずつ垂設することも可能であり、上下方向に２段以上接続することも可能である。
【００１２】
このように構成される本発明に係る濾過装置では、濾過塔内に垂設される各中空糸膜モジュールにおいて、濾過処理時には、中空糸膜束の中央部と周囲部の両方から原水導入路を通して原水が導入されるので、中空糸膜束の全体にわたってほぼ均一に原水を送り込むことができ、濾過処理が比較的進んだ段階（濾過処理が長時間継続された段階）にあっても、中空糸膜が束の中央部に集束するような圧力は加わりにくくなり、中空糸膜束の全体が濾過処理に有効に使用される。その結果、差圧の急速な上昇が回避されて濾過寿命の延長が可能になり、洗浄頻度の低減が可能になる。
【００１３】
また、洗浄時においては、中空糸膜束の中央部と周囲部の両方から気体導入路を通してスクラビング用気体が導入されるので、中空糸膜束の全体にわたって、捕捉されていた微粒子が効率よく除去されることになる。その結果、洗浄効果が高められ、差圧回復効果も高められる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明が適用可能な濾過装置の代表的な構造を示している。図１において、１は濾過塔を示しており、濾過塔１内は、仕切板２によって上室３と下室４とに区画されている。仕切板２には中空糸膜モジュール５の上端が懸架されており、中空糸膜モジュール５は、上端が仕切板２に固定された状態で下室４内に垂設されている。図１には１本の中空糸膜モジュール５のみを示してあるが、濾過塔１内には多数本の中空糸膜モジュール５が垂設されている。６は、中空糸膜洗浄時のスクラビング用気体導入、分配機能と通水時の原水整流機能を有する下部仕切板であり、この仕切板６に各中空糸膜モジュール５の懸架数に等しい数のスクラビング用気体噴出口１２が設けられている。７は濾過塔１内への原水の入口を示しており、下室４に流入された原水は中空糸膜モジュール５で濾過された後上室３へ流出され、出口８を通して所定の行先へと送られるようになっている。９はドレン管、１０はスクラビング用気体の導入口、１１は、下室４を満水にした状態でスクラビングを行ったときの気体排出のためのベント口を示している。
【００１５】
上記のような中空糸膜モジュール５に対して本発明が実施されるが、先ず比較のために、従来の中空糸膜モジュールを図９、図１０を用いて説明する。
【００１６】
図９は、従来の中空糸膜モジュール１０１による濾過処理時の様子を示しており、仕切板２に懸架された中空糸膜モジュール１０１の外筒１０２の原水導入口１０３から導入された下室４からの原水１０４は、中空糸膜束１０５によって濾過され、濾過水１０６が上室３へと送られる。洗浄時には、図１０に示すように、下方のスクラビング用気体噴出口１０７から噴出されてきたスクラビング用気体１０８が、下部スカート部１０９内からスクラビング用気体導入口１１０を通して外筒１０２内に導入され、主として中空糸膜束１０５の周囲部を上昇されつつ気体により洗浄されるようになっている。
【００１７】
図２は、本発明の第１実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部を示している。図２において、仕切板２に懸架された中空糸膜モジュール２１には、上下方向に延びる中空糸膜束２２が収容されており、中空糸膜束２２の上端は上端接合部２３で、下端は下端接合部２４でそれぞれ接着、固定されている。この中空糸膜束２２の横断面方向における中央部には、下端側が開口し上端側が上端接合部２３で封止された、上下方向に延びる原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５が空隙として形成されている。この原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５内に導入されてきた原水は、中空糸膜の外表面を通してその内部へと透過（濾過）されるようになっている。中空糸膜束２２の横断面方向周囲部には、中空糸膜束２２とは間隙をもたせて外筒２６が設けられており、この間隙が、横断面方向周囲部における、上下方向に延びる原水導入路兼スクラビング用気体導入路２７として形成されている。この原水導入路兼スクラビング用気体導入路２７は、上下端が上端接合部２３および下端接合部２４によって封止されており、導入されてきた原水は中空糸膜の外表面を通してその内部へと透過（濾過）されるようになっている。
【００１８】
中空糸膜束２２の各中空糸膜は、その延在方向両端で開口されており、上部開口から流出された濾過水はそのまま上室３へと送られる。下部開口から流出された濾過水は、下端接合部２４の下側に形成された集水部２８に集水された後、外筒２６の上記原水導入路兼気体導入路２７の外側に二重管構造にて、あるいは上下方向に延びる複数の通路構造にて形成された、濾過水集水路２９を介して上方の上室３内へ送られ、上述の上部開口からの濾過水と合流されるようになっている。図２には、下部スカート部３０内から原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５内へと送られる原水および外筒２６に設けられた上下の貫通孔からなる原水導入口３１を通して原水導入路兼スクラビング用気体導入路２７内へと送られる原水の流れ３２を実線矢印で示し、中空糸膜束２２で濾過され上室３へと送られる濾過水の流れ３３を破線矢印で示してある。
【００１９】
スクラビング時には、図３に示すように、スカート部３０の下方の下部仕切板６に設けられたスクラビング用気体噴出口３４から噴出されたスクラビング用の気体３５が、原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５と、外筒２６の下端近傍に設けられたスクラビング用気体導入孔３６を通して原水導入路兼スクラビング用気体導入路２７とに、分散して導入される。各導入路２５、２７に導入された気体は、中空糸膜束２２の各中空糸膜の外表面をスクラビング、洗浄しながら浮上され、外筒２６の上部貫通孔３１（上部原水導入口）からモジュール２１外に排出され、前述のベント口１１から外部へ排出される。
【００２０】
このように構成された第１実施態様に係る中空糸膜モジュール２１においては、濾過処理時には、図２に示したように、中空糸膜束２２の中央部と周囲部の両方から原水導入路（原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５、２７）を通して原水が導入されるので、ある程度濾過を継続した後にあっても、中空糸膜束２２の横断面方向に全域にわたってほぼ均一に原水を送り込むことができ、中空糸膜束２２の全体が濾過処理に有効に使用される。したがって、中空糸膜束２２が局部的にあるいは中央部側に集束する現象は防止される。中空糸膜束２２の全体が濾過処理に有効に使用される結果、各中空糸膜は均等に寿命に至ることになり、中空糸膜束２２全体としての濾過寿命が大幅に延長される。また、濾過寿命の延長により、洗浄頻度も大幅に減少する。
【００２１】
また、スクラビング洗浄時においては、図３に示したように、スクラビング用気体が中空糸膜束２２の中央部と周囲部の両方から気体導入路（原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５、２７）を通して供給されるので、中空糸膜束２２の全体にわたって良好にスクラビングされることになり、各中空糸膜の外表面に捕捉されていた微粒子が効率よく除去される。したがって、スクラビングによる洗浄効果も大幅に高められる。
【００２２】
さらに、原水導入路を中空糸膜束２２の中央部と周囲部の両方に設けることにより、導入されてくる原水は中空糸膜束２２のいずれかの中空糸膜に流入しやすくなり、かつ、導入流量が分散されるため、圧力損失の小さい中空糸膜モジュール２１となる。また、中空糸膜束２２の濾過水流出方向を両方向とし、下方に流出した濾過水を集水路２９を介して上室３へ集水するようにしているので、中空糸膜中および上室３までの濾過水の流れに伴う圧力損失も低減され、中空糸膜モジュール２１全体としての圧力損失が大幅に低減される。
【００２３】
図４は、本発明の第２実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部を示している。本実施態様では、図２に示した第１実施態様に比べ、中空糸膜束２２の中央部に設けられる原水導入路兼スクラビング用気体導入路が多孔パイプ４１を用いて形成されている。このように多孔パイプ４１を用いることにより、中央部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路の径等の寸法が決めやすくなり、また、多孔パイプ４１の孔のサイズやピッチを調整することにより、中央部から導入される原水の流れや流量を制御しやすくなる。その他の構成、作用、効果は第１実施態様に準じる。
【００２４】
図５は、本発明の第３実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部を示している。本実施態様では、図２に示した第１実施態様に比べ、中空糸膜束２２の中央部に設けられた原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５の下端に、スクラビング用気体偏流防止ノズル５１が下方に向けて延設されている。ノズル５１の長さは、供給されてくるスクラビング用気体の量や勢い等に応じて、このノズル５１内を通して浮上される気体と、スクラビング用気体導入孔３６を通して導入され浮上される気体が、所望の量バランスとなるように設定されればよい。また、ノズル５１の外周面には、適当なサイズ、ピッチで貫通孔を設け、該貫通孔を通してもノズル５１内に気体が導入されるようにしてもよい。このようにスクラビング用気体偏流防止ノズル５１を設けることにより、供給気体の偏流を防止してより適切に中空糸膜束２２の中央部と周囲部とに振り分けることが可能になり、スクラビング洗浄処理の均一性、処理効果をより高めることが可能となる。
【００２５】
図６は、本発明の第４実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部およびスクラビング用気体噴出口部を示している。本実施態様においては、図２に示した第１実施態様に比べ、下部仕切板６に、スクラビング用気体噴出口６１、６２が１モジュール当たり複数設けられている。図示例では２個の気体噴出口６１、６２であるが、３個以上設けてもよい。このように気体噴出口６１、６２を適当な位置に複数配置しておけば、供給気体をより容易にかつ適切に、中央部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５と周囲部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路２７とに割り振ることが可能になり、より望ましいスクラビング洗浄処理が可能となる。
【００２６】
図７は、本発明の第５実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部を示している。本実施態様は、図５に示した第３実施態様と図６に示した第４実施態様を組み合わせたものであり、中空糸膜束２２の中央部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路２５の下端にスクラビング用気体偏流防止ノズル５１が延設されているとともに、下部仕切板６に、１モジュール当たり複数のスクラビング用気体噴出口６１、６２が設けられている。このような構成を採ることにより、より一層良好に供給気体の偏流防止と均一な振り分けが可能になる。
【００２７】
図８は、本発明の第６実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部を示している。本実施態様においては、図２に示した第１実施態様と同等の構成を有し、中空糸膜モジュール７１、７２が、コネクター部７３を介して上下方向に２段直列に接続されている。コネクター部７３は、中央部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路７４、７５を連通する内管部７６と、周囲部に設けられた濾過水の集水路７７、７８を連通する外管部７９とからなる。その他の構成は第１実施態様に準じるので、図２に付したのと同一の符号を付すことにより説明を省略する。接続段数は３段以上とすることも可能である。このように本発明においては、必要に応じて、適宜中空糸膜モジュールを連接した構成を採用することが可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る濾過装置によれば、中空糸膜モジュールの中空糸膜束の全体を濾過処理に有効使用できるとともに、スクラビング洗浄時にも中空糸膜束の全体にわたって望ましい洗浄効果を奏することができ、濾過と洗浄の両処理の性能を共に大幅に高めることができる。とくに長時間継続して濾過処理を行っている場合にあっても、単位捕捉微粒子量当たりの差圧上昇変化率を最小に抑えることができ、濾過寿命を延長するとともに洗浄頻度を低減でき、同時に洗浄性能も向上するので濾過装置全体としての長寿命化をはかることができる。
【００２９】
また、中空糸膜束を全域にわたって有効に使うことができるため、従来装置に比べ１モジュール当たりの中空糸膜充填本数を増やしても各中空糸膜の膜面を濾過処理に有効に使用することが可能となり、濾過装置のコンパクト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な濾過装置の概略縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部の縦断面図である。
【図３】図２の装置のスクラビング時の様子を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第２実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部の縦断面図である。
【図５】本発明の第３実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部の縦断面図である。
【図６】本発明の第４実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部の縦断面図である。
【図７】本発明の第５実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部の縦断面図である。
【図８】本発明の第６実施態様に係る濾過装置の中空糸膜モジュール部の縦断面図である。
【図９】従来の中空糸膜モジュール部の縦断面図である。
【図１０】図９の装置のスクラビング時の様子を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１濾過塔
２仕切板
３上室
４下室
５中空糸膜モジュール
６下部仕切板
７原水入口
８濾過水出口
９ドレン管
１０スクラビング用気体導入口
１１ベント口
２１中空糸膜モジュール
２２中空糸膜束
２３上端接合部
２４下端接合部
２５中央部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路
２６外筒
２７周囲部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路
２８集水部
２９濾過水の集水路
３０スカート部
３１原水導入口
３２原水の流れ
３３濾過水の流れ
３４スクラビング用気体噴出口
３５気体
３６スクラビング用気体導入孔
４１多孔パイプ
５１スクラビング用気体偏流防止ノズル
６１、６２スクラビング用気体噴出口
７１、７２中空糸膜モジュール
７３コネクター部
７４、７５中央部の原水導入路兼スクラビング用気体導入路
７６内管部
７７、７８濾過水の集水路
７９外管部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a filtration device using a hollow fiber membrane module, and more particularly to a filtration device suitable for use in filtration of water in various plants, for example, filtration of condensate in a nuclear power plant or a thermal power plant.
[0002]
[Prior art]
For example, a filtration device using a hollow fiber membrane module is used to remove fine particles mainly composed of iron oxide in condensate at a power plant. When the power plant condensate is filtered with a hollow fiber membrane, fine particles mainly composed of iron oxide trapped by the membrane accumulate on the outer surface of the membrane, and the differential pressure in the filtration tower increases. As the amount of trapped fine particles on the outer surface of the membrane increases due to the continuation of the filtration treatment, the differential pressure of the filtration tower increases almost linearly. At this time, as the amount of trapped fine particles increases, the differential pressure per unit trapped fine particle amount The rate of increase tends to increase. Therefore, as the differential pressure increases, the filtration life tends to be shortened relatively rapidly and the frequency of cleaning tends to increase.
[0003]
Such a problem is considered to be caused by the following causes. That is, in the hollow fiber membrane module, raw water flows into the hollow fiber membrane bundle in which a large number of hollow fiber membranes are bundled from the outside, and fine particles in the raw water are captured and accumulated on the outer surface of each hollow fiber membrane. However, the trapped fine particles cause bridging of the hollow fiber membranes, and the raw water flows from the hollow fiber membrane on the outside toward the hollow fiber membrane on the inner side during the filtration process. It is presumed that this is an event caused by the fact that only the peripheral hollow fiber membranes contribute to the filtration because they converge toward the central direction, and the hollow fiber membranes inside the bundle are not effectively used for filtration.
[0004]
In such a state, the following problems occur even during cleaning. That is, at the time of washing, the outer surface side of each hollow fiber membrane is washed. For example, when the scrubbing gas is fed to wash the outer surface side of each hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane is directed toward the center of the bundle. If the particles are converged, there arises a problem that fine particles that have entered and trapped in the hollow fiber membrane bundle are not easily removed by washing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the object of the present invention is to pay attention to the above-mentioned problems, and even when the filtration treatment is continued for a long time, it is effectively used for the filtration treatment throughout the entire hollow fiber membrane bundle up to the inside of the hollow fiber membrane bundle. In order to extend the filter life and reduce the frequency of washing by suppressing the rapid increase in differential pressure, it is possible to reliably and satisfactorily remove fine particles trapped throughout the hollow fiber membrane bundle even during washing. An object of the present invention is to provide a filtration device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a filtration device according to the present invention is a filtration device in which a hollow fiber membrane module containing a hollow fiber membrane bundle is suspended in a filtration tower, and the cross-sectional direction of the hollow fiber membrane bundle A scrubbing gas introduction path for filtration and cleaning is provided in both the central part and the peripheral part of the tube, and a raw water introduction path and scrubbing gas introduction path in the transverse cross-sectional direction peripheral part of the hollow fiber membrane bundle Is provided on the outer periphery of the hollow fiber membrane module so that the gas reaching the gap formed between the skirt portion of the hollow fiber membrane module and the hollow fiber membrane bundle is introduced into the hollow fiber membrane bundle, The flow direction of the filtered water is set in both the extending directions of the hollow fiber membrane bundle, and the filtered water that flows out in one outflow direction is combined with the filtered water that flows out in the other outflow direction in the hollow fiber membrane module. and wherein the water channel is provided Consisting of shall.
[0007]
Outflow direction of the filtrate in the hollow fiber membrane bundle of the hollow fiber membrane module is set to both the extending direction of the hollow fiber membrane bundle, the hollow fiber membrane module, the other outflow direction filtered water flowing out in one outflow direction The water collecting channel that joins the filtrate that has flowed out is provided, and the outflow direction of the filtrate is defined as a predetermined direction for the entire hollow fiber membrane module . Such a water collection channel can be provided further outside the raw water introduction channel located outside the hollow fiber membrane bundle, for example, as shown in an embodiment described later.
[0008]
The raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passage in the central portion in the cross-sectional direction of the hollow fiber membrane bundle can be formed as a flow passage composed of a simple gap or can be formed using a porous pipe.
[0009]
In the present invention, it is preferable to control or adjust the supply of the scrubbing gas so that the scrubbing gas is supplied over the entire area of the hollow fiber membrane bundle as much as possible during cleaning. For example, it is possible to adopt a structure in which a scrubbing gas drift prevention nozzle is extended downward at the lower end of the raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passage in the central portion in the cross-sectional direction of the hollow fiber membrane bundle. By adjusting the length of the gas drift prevention nozzle for scrubbing, it is possible to adjust the allocation of the supply gas.In addition, a plurality of holes are provided on the side of the nozzle, and the allocation of the supply gas can be made according to the size and number of holes. Adjustments can also be made.
[0010]
Further, when the scrubbing gas is supplied from a gas outlet provided below the hollow fiber membrane module, it is possible to arrange a plurality of scrubbing gas outlets at appropriate positions as described above. Effective for gas allocation.
[0011]
The hollow fiber membrane modules as described above can be suspended one by one, and two or more stages can be connected in the vertical direction.
[0012]
In the filtration device according to the present invention configured as described above, in each hollow fiber membrane module suspended in the filtration tower, during the filtration treatment, the raw water introduction path is passed from both the central portion and the peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle. Since the raw water is introduced, the raw water can be fed almost uniformly over the entire hollow fiber membrane bundle, and even if the filtration process is relatively advanced (the stage where the filtration process is continued for a long time), the hollow fiber The pressure at which the membrane converges at the center of the bundle is less likely to be applied, and the entire hollow fiber membrane bundle is effectively used for the filtration treatment. As a result, the rapid increase in the differential pressure is avoided, the filtration life can be extended, and the cleaning frequency can be reduced.
[0013]
Also, at the time of cleaning, scrubbing gas is introduced from both the central part and the peripheral part of the hollow fiber membrane bundle through the gas introduction path, so that the trapped fine particles are efficiently removed throughout the entire hollow fiber membrane bundle. Will be. As a result, the cleaning effect is enhanced and the differential pressure recovery effect is also enhanced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a typical structure of a filtration apparatus to which the present invention can be applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a filtration tower, and the inside of the filtration tower 1 is partitioned into an upper chamber 3 and a lower chamber 4 by a partition plate 2. The upper end of the hollow fiber membrane module 5 is suspended from the partition plate 2, and the hollow fiber membrane module 5 is suspended in the lower chamber 4 with the upper end fixed to the partition plate 2. Although only one hollow fiber membrane module 5 is shown in FIG. 1, a large number of hollow fiber membrane modules 5 are suspended in the filtration tower 1. Reference numeral 6 denotes a lower partition plate having a scrubbing gas introduction / distribution function at the time of hollow fiber membrane cleaning and a raw water rectification function at the time of water flow. The partition plate 6 has a number equal to the number of suspensions of each hollow fiber membrane module 5. A scrubbing gas outlet 12 is provided. Reference numeral 7 denotes an inlet of raw water into the filtration tower 1, and the raw water flowing into the lower chamber 4 is filtered by the hollow fiber membrane module 5, then flows out into the upper chamber 3, and passes through the outlet 8 to a predetermined destination. It is supposed to be sent. 9 is a drain pipe, 10 is an inlet for scrubbing gas, and 11 is a vent for discharging gas when scrubbing is performed with the lower chamber 4 filled.
[0015]
The present invention is implemented for the hollow fiber membrane module 5 as described above. First, for comparison, a conventional hollow fiber membrane module will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
[0016]
FIG. 9 shows a state during filtration by the conventional hollow fiber membrane module 101, and the lower chamber 4 introduced from the raw water inlet 103 of the outer cylinder 102 of the hollow fiber membrane module 101 suspended on the partition plate 2. The raw water 104 is filtered by the hollow fiber membrane bundle 105, and the filtered water 106 is sent to the upper chamber 3. At the time of cleaning, as shown in FIG. 10, the scrubbing gas 108 ejected from the lower scrubbing gas jet 107 is introduced into the outer cylinder 102 from the lower skirt portion 109 through the scrubbing gas inlet 110. The peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle 105 is mainly cleaned by a gas while being raised.
[0017]
FIG. 2 shows a hollow fiber membrane module part of the filtration device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, the hollow fiber membrane module 21 suspended on the partition plate 2 accommodates a hollow fiber membrane bundle 22 extending in the vertical direction. The upper end of the hollow fiber membrane bundle 22 is an upper end joint 23 and the lower end is They are bonded and fixed at the lower end joint 24 respectively. In the central portion of the hollow fiber membrane bundle 22 in the cross-sectional direction, a raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passage 25 extending in the vertical direction and having a lower end opened and an upper end sealed with an upper end joining portion 23 is formed as a gap. Has been. The raw water introduced into the raw water introduction and scrubbing gas introduction passage 25 is permeated (filtered) into the inside through the outer surface of the hollow fiber membrane. An outer tube 26 is provided around the hollow fiber membrane bundle 22 in the transverse direction in the transverse cross section so as to have a gap with the hollow fiber membrane bundle 22. It is formed as an introduction passage and scrubbing gas introduction passage 27. The raw water introduction passage / scrubbing gas introduction passage 27 is sealed at the upper and lower ends by the upper end joint portion 23 and the lower end joint portion 24, and the introduced raw water permeates into the inside through the outer surface of the hollow fiber membrane. (Filtered).
[0018]
Each hollow fiber membrane of the hollow fiber membrane bundle 22 is opened at both ends in the extending direction, and the filtered water flowing out from the upper opening is sent to the upper chamber 3 as it is. The filtered water flowing out from the lower opening is collected in a water collecting portion 28 formed on the lower side of the lower end joint portion 24 and then doubled outside the raw water introduction / gas introduction passage 27 of the outer cylinder 26. It is sent into the upper chamber 3 through the filtrate collection channel 29 formed by a pipe structure or a plurality of passage structures extending in the vertical direction, and merged with the filtrate from the above-mentioned upper opening. It is like that. In FIG. 2, the raw water introduced from the lower skirt portion 30 into the raw water introduction passage / scrubbing gas introduction passage 25 and the raw water introduction port 31 composed of upper and lower through holes provided in the outer cylinder 26 are also used. A flow 32 of raw water sent into the scrubbing gas introduction passage 27 is indicated by a solid line arrow, and a flow 33 of filtered water which is filtered by the hollow fiber membrane bundle 22 and sent to the upper chamber 3 is indicated by a broken line arrow.
[0019]
At the time of scrubbing, as shown in FIG. 3, the scrubbing gas 35 ejected from the scrubbing gas jet 34 provided in the lower partition plate 6 below the skirt portion 30 is a raw water introduction path and scrubbing gas introduction path. 25 and the scrubbing gas introduction hole 36 provided in the vicinity of the lower end of the outer cylinder 26 to be introduced into the raw water introduction path / scrubbing gas introduction path 27 in a dispersed manner. The gas introduced into the introduction passages 25 and 27 floats while scrubbing and cleaning the outer surface of each hollow fiber membrane of the hollow fiber membrane bundle 22, and from the upper through hole 31 (upper raw water introduction port) of the outer cylinder 26. It is discharged outside the module 21 and discharged from the vent port 11 described above.
[0020]
In the hollow fiber membrane module 21 according to the first embodiment configured as described above, at the time of the filtration treatment, as shown in FIG. 2, the raw water introduction passage ( Since the raw water is introduced through the raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passages 25 and 27), even after the filtration is continued to some extent, the raw water is fed almost uniformly over the entire area in the cross-sectional direction of the hollow fiber membrane bundle 22. The entire hollow fiber membrane bundle 22 is effectively used for the filtration treatment. Therefore, the phenomenon that the hollow fiber membrane bundle 22 converges locally or toward the center is prevented. As a result of the effective use of the entire hollow fiber membrane bundle 22 for the filtration treatment, each hollow fiber membrane has an equal life span, and the filtration life of the entire hollow fiber membrane bundle 22 is greatly extended. In addition, the frequency of cleaning is greatly reduced by extending the filter life.
[0021]
Further, at the time of scrubbing cleaning, as shown in FIG. 3, the scrubbing gas flows from both the central portion and the peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle 22 into gas introduction passages (raw water introduction passages and scrubbing gas introduction passages 25, 27). ) Through the hollow fiber membrane bundle 22, the fine particles trapped on the outer surface of each hollow fiber membrane are efficiently removed. Therefore, the cleaning effect by scrubbing is greatly enhanced.
[0022]
Furthermore, by providing the raw water introduction path in both the central portion and the peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle 22, the introduced raw water can easily flow into any hollow fiber membrane of the hollow fiber membrane bundle 22, and Since the introduction flow rate is dispersed, the hollow fiber membrane module 21 has a small pressure loss. In addition, the filtered water outflow direction of the hollow fiber membrane bundle 22 is set to both directions, and the filtered water flowing out downward is collected into the upper chamber 3 through the water collecting channel 29. The pressure loss accompanying the flow of the filtered water up to is also reduced, and the pressure loss as a whole of the hollow fiber membrane module 21 is greatly reduced.
[0023]
FIG. 4 shows a hollow fiber membrane module part of the filtration device according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, as compared with the first embodiment shown in FIG. 2, the raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passage provided at the center of the hollow fiber membrane bundle 22 is formed using the porous pipe 41. By using the perforated pipe 41 in this way, it becomes easy to determine dimensions such as the diameter of the raw water introduction path and scrubbing gas introduction path in the center, and by adjusting the size and pitch of the holes of the perforated pipe 41, It becomes easy to control the flow and flow rate of raw water introduced from the center. Other configurations, operations, and effects are the same as in the first embodiment.
[0024]
FIG. 5 shows a hollow fiber membrane module part of the filtration device according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, compared with the first embodiment shown in FIG. 2, a scrubbing gas drift prevention nozzle 51 is provided at the lower end of the raw water introduction passage / scrubbing gas introduction passage 25 provided at the center of the hollow fiber membrane bundle 22. Is extended downward. The length of the nozzle 51 is determined depending on the amount of scrubbing gas supplied, the momentum, etc., and the gas that floats through the nozzle 51 and the gas that is introduced through the scrubbing gas introduction hole 36 and floats up are desired. May be set so as to achieve a balance of the amount. In addition, through holes may be provided on the outer peripheral surface of the nozzle 51 with an appropriate size and pitch, and gas may be introduced into the nozzle 51 through the through holes. By providing the gas drift prevention nozzle 51 for scrubbing in this way, it becomes possible to prevent the supply gas from drifting and more appropriately distribute it to the central part and the peripheral part of the hollow fiber membrane bundle 22, and the scrubbing cleaning process It becomes possible to further improve the uniformity and the processing effect.
[0025]
FIG. 6 shows a hollow fiber membrane module part and a scrubbing gas outlet part of the filtration device according to the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, as compared with the first embodiment shown in FIG. 2, the lower partition plate 6 is provided with a plurality of scrubbing gas jets 61 and 62 per module. In the illustrated example, the two gas jets 61 and 62 are provided, but three or more may be provided. If a plurality of gas outlets 61 and 62 are arranged at appropriate positions in this manner, the supply gas can be more easily and appropriately introduced into the central raw water introduction / scrubbing gas introduction passage 25 and the surrounding raw water introduction. It is possible to allocate to the gas introduction passage 27 for the road and scrubbing, and a more desirable scrubbing cleaning process is possible.
[0026]
FIG. 7 shows a hollow fiber membrane module part of the filtration device according to the fifth embodiment of the present invention. This embodiment is a combination of the third embodiment shown in FIG. 5 and the fourth embodiment shown in FIG. 6, and the raw water introduction path and scrubbing gas introduction path 25 at the center of the hollow fiber membrane bundle 22. A scrubbing gas drift prevention nozzle 51 is extended at the lower end of the scrubber, and a plurality of scrubbing gas jets 61 and 62 per module are provided in the lower partition plate 6. By adopting such a configuration, the supply gas can be prevented from drifting and evenly distributed even better.
[0027]
FIG. 8 shows a hollow fiber membrane module part of the filtration device according to the sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the hollow fiber membrane modules 71 and 72 are connected in series in two stages in the vertical direction via the connector portion 73, having the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. The connector part 73 has an inner pipe part 76 that communicates with the raw water introduction path and scrubbing gas introduction paths 74 and 75 in the central part, and an outer pipe part 79 that communicates with the water collecting channels 77 and 78 of the filtrate provided in the peripheral part. It consists of. Since the other configuration conforms to the first embodiment, the same reference numerals as those shown in FIG. The number of connection stages can be three or more. Thus, in this invention, it is possible to employ | adopt the structure which connected the hollow fiber membrane module suitably as needed.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the filtration device of the present invention, the entire hollow fiber membrane bundle of the hollow fiber membrane module can be effectively used for the filtration treatment, and the desired cleaning effect over the entire hollow fiber membrane bundle even during scrubbing washing. The performance of both filtration and cleaning can be greatly improved. In particular, even when filtration is continued for a long time, the rate of change in the differential pressure per unit trapped particulate can be minimized, extending the filtration life and reducing the frequency of cleaning. Since the cleaning performance is also improved, the lifetime of the entire filtering device can be extended.
[0029]
In addition, since the hollow fiber membrane bundle can be used effectively over the entire area, the membrane surface of each hollow fiber membrane should be used effectively for the filtration treatment even if the number of hollow fiber membranes filled per module is increased as compared with the conventional device. Therefore, the filter device can be made compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a filtration device to which the present invention can be applied.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a hollow fiber membrane module part of the filtration device according to the first embodiment of the present invention.
3 is a longitudinal sectional view showing a state of scrubbing the apparatus of FIG.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a hollow fiber membrane module part of a filtration device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a hollow fiber membrane module part of a filtration device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a hollow fiber membrane module part of a filtration device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a hollow fiber membrane module part of a filtration device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a hollow fiber membrane module part of a filtration device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional hollow fiber membrane module part.
10 is a longitudinal sectional view showing the state of the apparatus of FIG. 9 during scrubbing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Filtration tower 2 Partition plate 3 Upper chamber 4 Lower chamber 5 Hollow fiber membrane module 6 Lower partition plate 7 Raw water inlet 8 Filtrated water outlet 9 Drain pipe 10 Scrubbing gas inlet 11 Vent port 21 Hollow fiber membrane module 22 Hollow fiber membrane bundle 23 Upper end joint portion 24 Lower end joint portion 25 Raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passage 26 in the central portion 27 Outer cylinder 27 Raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passage 28 in the peripheral portion 28 Water collection portion 29 Filtration water collection passage 30 Skirt portion 31 Raw water inlet 32 Raw water flow 33 Filtration water flow 34 Scrubbing gas jet 35 Gas 36 Scrubbing gas inlet 41 Perforated pipe 51 Scrubbing gas drift prevention nozzle 61, 62 Scrubbing gas jet 71, 72 Hollow fiber Membrane module 73 Connector portions 74 and 75 Raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passage 76 in the center portion Inner tube portion 7 7, 78 Filtration water collection channel 79 Outer pipe section

Claims

A filtration device in which a hollow fiber membrane module containing a hollow fiber membrane bundle is suspended in a filtration tower, and the raw water is introduced into the central portion and the peripheral portion in the cross-sectional direction of the hollow fiber membrane bundle during filtration. A gas introduction path for scrubbing at the time of road and cleaning is provided , and the raw water introduction path and gas introduction path for scrubbing in the cross-sectional direction peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle is formed between the skirt portion of the hollow fiber membrane module and the hollow fiber membrane bundle. It is provided on the outer periphery of the hollow fiber membrane module so that the gas reaching the gap formed between the hollow fiber membrane bundles is introduced into the hollow fiber membrane bundle. A filtration apparatus, characterized in that a water collecting channel is provided in the hollow fiber membrane module to join the filtered water flowing out in one outflow direction to the filtered water flowing out in the other outflow direction .

The filtration device according to claim 1 , wherein the raw water introduction passage and scrubbing gas introduction passage in the central portion in the cross-sectional direction of the hollow fiber membrane bundle is formed using a porous pipe.

The lower end of the raw water introduction passage and the scrubbing gas introducing path in the cross sectional direction center portion of the hollow fiber membrane bundle, the scrubbing gas anti-flow distortion nozzle is extended downward, according to claim 1 or 2 Filtration device.

The filtration device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of scrubbing gas outlets are disposed below the hollow fiber membrane module.

The filtration device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the hollow fiber membrane modules are connected in two or more stages in the vertical direction.