JP2002136846A - 膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜の物理的な洗浄を、大量の膜ろ過水や空気
を必要とせずに効率よく行うことができる膜モジュール
を提供する。 【解決手段】 膜モジュールを構成する膜の一部を疎水
性とし、残部を親水性とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜モジュールに関
し、特に、上水、下水等の水処理設備の膜ろ過装置とし
て用いられている膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】各種水処理における固液分離手段として
近年急速に実用化が進んでいる膜ろ過装置は、シンプル
かつコンパクトな装置構成で確実な固液分離を行えると
いう利点を有している。しかし、膜ろ過装置に用いられ
ている膜モジュールは、中空糸膜やチューブラ膜の目詰
まりを防止するため、所定期間毎に洗浄を行う必要があ
り、従来は、膜ろ過水の一部を膜の透過側から逆方向に
流す逆洗や、膜モジュールの下方から散気を行うエアス
クラビング等の物理的な洗浄方法を適宜に組合わせて行
うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、逆洗
は、膜面の汚れを除去するために膜ろ過水の一部を用い
るため、水回収率が低下するという問題があり、また、
エアスクラビングは、膜面全体におけるエアスクラビン
グ効果を得るために散気空気量を多くしなければならな
いという問題がある。

【０００４】そこで本発明は、膜の物理的な洗浄を、大
量の膜ろ過水や大量の空気を必要とせずに効率よく行う
ことができる膜モジュールを提供することを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の膜モジュールは、膜モジュールを構成する
膜の一部、特に膜モジュールの下部を疎水性とし、残部
を親水性としたことを特徴としている。さらに、本発明
の膜モジュールは、膜モジュールを構成する膜を、疎水
性膜と親水性膜との組合わせで形成し、特に、膜モジュ
ールの下部側に疎水性膜を配置したことを特徴としてい
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１乃至図４は、膜の外側に原水
を供給してろ過操作を行う浸漬型膜ろ過装置に本発明を
適用した例をそれぞれ示す概略図である。まず、図１に
示す第１形態例の膜モジュール１１は、膜（中空糸膜又
はチューブラ膜）１２の一部を疎水性部分１２ａとし、
残部を親水性部分１２ｂとしたものである。

【０００７】一般に、疎水性の膜は、強度が高く、薬剤
に強いという特徴を有しており、親水性の膜は、水にな
じみやすく、水処理設備ではろ過効率が高いという特徴
を有している。また、疎水性の膜は、親水性の膜に比べ
て空気を通しやすく、水は通しにくいという性質を有し
ている。さらに、疎水性の膜は、薬剤で処理することに
よって容易に親水性とすることができる。したがって、
本形態例で使用する膜１２は、疎水性の膜の一部を残し
て残部に薬剤による親水化処理を施すことによって得る
ことができる。

【０００８】このように形成した膜モジュール１１は、
疎水性部分１２ａを下方にして各膜１２が鉛直方向に向
くようにしてろ過槽１３内に設置するとともに、膜モジ
ュール１１の膜ろ過水導出管１４に圧縮空気導入用の圧
縮機１５を設置した状態で使用する。

【０００９】通常のろ過処理中は、原水流入管１６から
ろ過槽１３内に原水が流入し、膜外部側から膜内部側に
向けて膜１２を通過した膜ろ過水がポンプ１７に吸引さ
れて膜ろ過水導出管１４から取出される。このとき、ろ
過槽１３内の水は、主に膜１２の親水性部分１２ｂを通
ってろ過処理される。また、膜モジュール１１の下方の
ろ過槽底部に、ブロワ１８に接続した散気装置１９を必
要に応じて設けておき、ろ過処理中に散気を行うことに
より、膜１２への懸濁物（汚れ）の付着を抑制すること
ができる。

【００１０】膜１２の洗浄を行うときには、膜ろ過水導
出管１４の弁２０を閉じるとともに、圧縮機１５の弁２
１を開き、圧縮機１５を作動させて圧縮空気を膜ろ過水
導出管１４から膜１２の内部側に供給する。圧縮空気
は、膜１２の内部側から外部側に通過して膜面に付着し
た汚れを除去するとともに、ろ過槽１３内の水中に気泡
となって噴出する。

【００１１】そして、膜１２における圧縮空気の通過量
は、親水性部分１２ｂに比べて疎水性部分１２ａの方が
多くなるので、疎水性部分１２ａから比較的大量の空気
が噴出して気泡となり、各膜１２の周囲に沿って上昇す
ることになる。したがって、各膜１２の周囲にエアスク
ラビング効果が発生し、これによって膜面全体の汚れを
効果的に除去することができる。

【００１２】このように、本形態例に示す膜モジュール
１１は、膜１２の内部側（透過側）に圧縮空気を供給す
ることによって膜１２の逆洗（空気逆洗）を行うことが
できるので、膜ろ過水を逆洗用に使用しなくて済み、水
回収率を高めることができる。また、下方からの散気に
比べて気泡が膜１２の周囲に満遍なく行き渡るので、少
量の空気で効率よく洗浄することができる。なお、膜ろ
過水を使用した水逆洗をこの空気逆洗と併用することも
可能であり、散気装置１９からの散気を空気逆洗と同時
に行ってもよい。

【００１３】さらに、本形態例では、膜１２の下端部に
のみ疎水性部分１２ａを設けたが、疎水性部分１２ａを
膜１２の中間部や上部にも設けておくことができる。ま
た、疎水性部分１２ａを持たずに全体が親水性の膜を混
在させておいてもよい。

【００１４】図２に示す第２形態例の膜モジュール３１
は、疎水性膜３２と親水性膜３３とを組合わせて形成し
たものである。すなわち、膜モジュール３１を構成する
多数の膜の内の一部を疎水性膜３２とし、残りを親水性
膜３３としている。なお、以下の説明において、前記第
１形態例の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を
付して詳細な説明は省略する。

【００１５】このように、疎水性膜３２と親水性膜３３
とを組合わせた膜モジュール３１は、前記第１形態例と
同様に、圧縮機１５から膜内部側に圧縮空気を供給して
空気洗浄を行うと、疎水性膜３２から多くの気泡が噴出
して原水中を上昇し、そのエアスクラビング効果によ
り、周囲の親水性膜３３に付着している汚れを効率よく
除去することができる。このとき、疎水性膜３２として
一部が親水性のものを使用してもよく、親水性膜３３と
して一部が疎水性のものを使用してもよい。

【００１６】図３示す第３形態例は、膜を水平方向に設
置した膜モジュール４１の場合であって、ろ過槽１３内
に膜モジュール４１を設置したときに底部側となる部
分、すなわち、膜モジュール４１の下部側に疎水性膜４
２を配置し、上部側に親水性膜４３を配置するようにし
ている。

【００１７】このように、膜モジュール４１の下部側に
疎水性膜４２を配置したことにより、空気逆洗時に疎水
性膜４２から噴出した気泡によるエアスクラビング効果
で上部側の親水性膜４３を効率よく洗浄することができ
る。

【００１８】図４に示す第４形態例は、膜を水平方向に
設置した膜モジュール５１において、疎水性膜５２と親
水性膜５３とを適当に組合わせたものである。すなわ
ち、膜モジュール５１を構成する多数の膜の内の一部を
疎水性膜５２とし、残りを親水性膜５３としている。

【００１９】このように形成した膜モジュール５１にお
いても、空気逆洗時に疎水性膜５２から噴出した気泡が
原水中を上昇する過程で、そのエアスクラビング効果に
よって周囲の親水性膜５３の洗浄を効率よく行うことが
できる。特に、高さ方向で均一に気泡を発生させること
ができるので、縦寸法の大きな膜モジュールに最適であ
る。

【００２０】図５及び図６は、膜の内側に原水を供給す
る内圧循環式膜ろ過装置に本発明を適用した例をそれぞ
れ示す要部の概略図である。まず、図５の第５形態例に
示すように、内圧循環式膜ろ過装置は、ハウジング６１
内に膜モジュール６２を収納し、循環ポンプ６３から圧
送される原水を、膜モジュール６２を構成する多数の膜
６４の内部側に供給し、膜６４の外部側に通過した膜ろ
過水を膜ろ過水導出管６５から抜出すとともに、膜６４
内をそのまま終端まで流れた原水（濃縮水）を、循環経
路６６から循環ポンプ６３の上流側に循環させるように
している。

【００２１】このような内圧循環式膜ろ過装置に使用す
る膜モジュール６２は、各膜６４における原水流入側を
疎水性部分６４ａとし、残りの部分を親水性部分６４ｂ
としている。この膜モジュール６２の空気逆洗は、膜ろ
過水導出管６５の弁６７を閉じて圧縮機６８を作動させ
るとともに、適当な流速の原水を膜内部側に供給した状
態で行われる。

【００２２】圧縮機６８から膜ろ過水導出管６５を通っ
て膜６４の外部側に供給された圧縮空気は、そのほとん
どが疎水性部分６４ａを通過し、膜内部側を流れる原水
中に気泡となって噴出する。この気泡は、原水とともに
下流側の膜６４の終端（循環経路側）に向けて移動し、
この気泡によるエアスクラビング効果によって親水性部
分６４ｂの膜面に付着している汚れを除去する。また、
このような内圧式の場合も、膜ろ過水を使用した水逆洗
を空気逆洗と併用することができる。

【００２３】なお、本形態例では、空気逆洗時に循環ポ
ンプ６３を利用して膜内部側に原水を供給するようにし
ているが、別のポンプ等で循環経路６６側から膜内部側
に逆方向に水を供給して空気逆洗を行う場合は、膜６４
の疎水性部分６４ａを水の流れの上流側、即ち循環経路
６６側に設けることが好ましい。

【００２４】図６に示す第６形態例は、膜モジュール７
１を構成する膜７２の中間部分に疎水性部分７２ａを設
け、その両側を親水性部分７２ｂとしたものである。こ
の膜モジュール７１の空気逆洗は、膜ろ過水導出管７３
の弁７４を閉じて圧縮機７５を作動させるとともに、ポ
ンプ７６を作動させた状態で、連動して開閉する切換弁
７７ａ、７７ｂ、７８ａ、７８ｂを切換開閉することに
よって行われる。

【００２５】例えば、切換弁７７ａ、７８ａを開、切換
弁７７ｂ、７８ｂを閉にすると、ポンプ７６から供給さ
れる水は、切換弁７７ａを通って管７９ａからハウジン
グ８０の一端に流入し、各膜７２の内部側を流れる状態
となる。そして、圧縮機７５から供給されて疎水性部分
７２ａから噴出する圧縮空気からなる気泡を同伴し、こ
の気泡によるエアスクラビング効果で下流側の親水性部
分７２ｂの膜面の汚れを除去しながらハウジング８０の
他端に流れ、管７９ｂから切換弁７８ａを通って流出す
る。

【００２６】したがって、切換弁７７ａ、７７ｂ、７８
ａ、７８ｂを所定間隔で切換開閉することにより、膜７
２内を流れる水の方向を交互に切替えることができ、疎
水性部分７２ａの両側に位置する親水性部分７２ｂを順
次洗浄することができる。

【００２７】このように形成することにより、膜７２の
全長が長い場合でも、膜面の空気逆洗を効率よく行うこ
とができる。なお、ポンプ７６は、循環ポンプを利用す
ることができ、管７９ａ、７９ｂの一方を流入側、他方
を循環側とすることができる。

【００２８】なお、各形態例において、膜モジュールに
おける疎水性と親水性との割合は任意であるが、水が通
りにくい疎水性の割合を多くすると、膜全体の面積に対
する有効ろ過面積が減少することになるので、ろ過処理
量及び洗浄効果等を考慮して適当に設定すればよい。一
般的には、疎水性の割合を膜全体の数％程度にしておく
ことが好ましい。

【００２９】また、本発明は、前記内圧循環式膜ろ過装
置のように、ハウジング内に膜モジュールを収納した状
態で膜の外側に原水を供給する外圧式膜ろ過装置にも、
前記各形態例で示したように構成することによって前記
同様の効果が得られる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の膜モジュ
ールによれば、膜透過側から原水側に向けて空気を噴出
させる空気逆洗によって膜の洗浄を行うことができるの
で、膜ろ過水を使用せずに膜の逆洗が可能であり、水回
収率を高めることができる。また、膜モジュールの下方
に設置した散気装置からの散気による空気洗浄に比べて
少量の空気で効果的な膜の洗浄を行うことができる。特
に、膜の一部のみを疎水性としているので、残りの親水
性の部分で効率よくろ過処理を行うことができ、全体を
親水性とした場合に比べて空気逆洗時の空気をスムーズ
に通過させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 浸漬型膜ろ過装置に適用した本発明の第１形
態例を示す概略図である。

【図２】 同じく第２形態例を示す概略図である。

【図３】 同じく第３形態例を示す概略図である。

【図４】 同じく第４形態例を示す概略図である。

【図５】 内圧循環式膜ろ過装置に適用した本発明の第
５形態例を示す概略図である。

【図６】 同じく第６形態例を示す概略図である。

【符号の説明】

１１，３１，４１，５１，６２，７１…膜モジュール、
１２，６４，７２…膜、１２ａ，６４ａ，７２ａ…疎水
性部分、１２ｂ，６４ｂ，７２ｂ…親水性部分、１３…
ろ過槽、１４，６５，７３…膜ろ過水導出管、１５，６
８，７５…圧縮機、１６…原水流入管、１７…ポンプ、
１８…ブロワ、１９…散気装置、２１，２２，６７，７
４…弁、３２，４２，５２…疎水性膜、３３，４３，５
３…親水性膜、６１，８０…ハウジング、６３…循環ポ
ンプ、６６…循環経路、７６…ポンプ、７７ａ，７７
ｂ，７８ａ，７８ｂ…切換弁、７９ａ，７９ｂ…管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺本 裕宣 東京都中央区京橋１丁目３番３号 前澤工 業株式会社内 (72)発明者 森田 徹 大阪府泉南郡熊取町大字野田950 住友電 工ファインポリマー株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA01 HA21 JB01 KA43 KC03 KC14 MA01 MA02 MB09 MB10 MB11 PB06 PB08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 膜モジュールを構成する膜の一部を疎水
   性とし、残部を親水性としたことを特徴とする膜モジュ
   ール。
2. 【請求項２】 前記疎水性部分が膜モジュールの下部に
   設けられていることを特徴とする請求項１記載の膜モジ
   ュール。
3. 【請求項３】 膜モジュールを構成する膜を、疎水性膜
   と親水性膜との組合わせで形成したことを特徴とする膜
   モジュール。
4. 【請求項４】 前記疎水製膜が膜モジュールの下部に配
   置されていることを特徴とする請求項３記載の膜モジュ
   ール。