JP2002166137A

JP2002166137A - 浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モジュール

Info

Publication number: JP2002166137A
Application number: JP2000363389A
Authority: JP
Inventors: Tamiyuki Eguchi; 民行江口; Shiro Tanshu; 紫朗丹宗; Naoki Murakami; 尚樹村上
Original assignee: Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 2000-11-29
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】コンパクト性と経済性に優れた浸漬型膜ろ過
方式用ろ過膜モジュールを実現する。【解決手段】管状ろ過膜モジュール２は、内径が３〜
１５ｍｍの円筒状に形成されかつ内面にろ過機能を有す
る管状ろ過膜１１ａの複数本を含む管状ろ過膜群１１
と、管状ろ過膜群１１を収容しかつ管状ろ過膜１１ａを
通過した被処理液を外部に排出するための排出口１２を
有する筒状の収納容器１０と、排出口１２と管状ろ過膜
群１１との間に隙間を設けるためのスペーサー１３と、
収納容器１０の両端部に設けられかつ管状ろ過膜群１１
の長手方向両端部を保持するための保持部１０ａとを備
えており、下記の式（ａ）で示される充填率が少なくと
も０．７になるよう設定されている。式中、Ｎは管状ろ
過膜群１１に含まれる管状ろ過膜１１ａの本数、ｄ₀は
管状ろ過膜１１ａの外径、Ｓは収納容器１０の軸方向に
垂直な内部の断面積である。【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ろ過膜モジュー
ル、特に、被処理液をろ過処理するための浸漬型膜ろ過
方式に用いられる管状ろ過膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】近年、膜モジュールを被処理
液に浸漬し、空気泡の浮力を利用しながらろ過するクロ
スフローろ過方式（例えば、特開昭６１−１２９０９４
号公報参照。以下、このろ過方式を浸漬型膜ろ過法と呼
び、これに使用する膜モジュールを浸漬型膜モジュール
と呼ぶ。なお、浸漬型膜ろ過法は、空気泡の浮力を利用
して被処理液を自然循環させながらろ過する方法であ
り、被処理液をポンプなどの機械的循環手段を用いて膜
モジュールに対して供給・循環させる限外ろ過法とは明
確に区別されるものである。）が、高汚濁液の省エネル
ギー精密ろ過方式として多方面で利用されるようになっ
た。この分野では、中空糸膜モジュールと平膜モジュー
ルが専ら使用されており（例えば、財団法人日本環境整
備教育センター「膜処理法を導入した小型生活排水処理
装置の実用化に関する研究報告書、平成４〜平成７年
度」参照）、管状ろ過膜モジュールに関しては、貯槽か
ら被処理液を外部に取り出し、特別な構造の配管と膜モ
ジュールを用いて膜ろ過を行なう、特殊な利用形態に関
する出願（特開平９−４７６３９号公報、特開平９−９
９２２３号公報）が見られるものの、中空糸膜モジュー
ルや平膜モジュールとの性能比較に関する記載がないだ
けでなく、実際に使用された報告例も見られない。した
がって、管状ろ過膜モジュール自体の特性については、
ほとんど未知である。

【０００３】浸漬型膜ろ過法は、すでに様々な分野へ応
用が進められているが、特に、我が国の有力な水質浄化
手段として、上述の文献にも見られるように、長年に渉
って、公的機関が積極的に研究開発を進めてきている。
また、下水道研究発表会講演集や水環境学会年会講演集
などの学会発表においても、公的および私的研究機関の
積極的な発表が続けられている。

【０００４】浸漬型膜ろ過法が実用化されてから、約１
０年を経過し、今や信頼性のある単位分離操作として確
立された観があるが、この間に管理技術は格段に進歩し
たものの、上述の文献からも分かるように、膜モジュー
ルのコスト、コンパクト化およびエネルギー効率などに
おいて、特にハード面における長足の進歩は見られず、
さらなる改善が強く望まれている。しかしながら、これ
まで集中的に研究開発努力が積み重ねられてきた中空糸
膜モジュールや平膜モジュールに対して、格段の進歩を
期待することは困難である。

【０００５】一方、ほとんど未知の状態である管状ろ過
膜モジュールについては、この間に特別な関心が向けら
れたことはなく、上述の文献等においても発表事例がな
かった。本発明者らの推測になるが、その理由として、
平膜モジュールに対するろ過性能上の差異が不明瞭であ
るだけでなく、浸漬型膜ろ過法が適用される多くの用途
が夾雑物を大量に含むために管状ろ過膜自身がこれらに
よって閉塞すると予想されたことが考えられる。

【０００６】しかしながら、科学的に管状ろ過膜モジュ
ールの特徴を推測すると、中空糸膜モジュールや平膜モ
ジュールに対する多くの利点が見出される。例えば、１．すべての空気の流れを、クロスフローの平行流れを
大きくするために利用できる。２．気泡と被処理液の通路が円筒形であるために、物質
移動係数が他のモジュール形態に比べて大きく、原理的
にフラックス（単位膜面積当たりのろ過流量）が大き
い。３．膜自身が気泡と被処理液との通路を構成するので、
モジュール構造がコンパクトになる。４．内径が中空糸膜よりもはるかに大きいので、圧力損
失が小さく、逆洗効果が大きい。などである。夾雑物を効果的に除去する技術も長足に進
歩した今日にあっては、これらの利点を実現し得る可能
性は高まっている。

【０００７】特定の実液に限定されず、これらの利点が
一般的・原理的であることを示すためには、まず、他の
モジュールと比較しながら管状ろ過膜モジュールのろ過
特性を流体力学的に解析し、その結果を適切なモデル液
によって検証する必要がある。そうすることによって、
多くの実液においても、同じ利点が発揮されると考えら
れる。しかしながら、この新たな評価方法についても未
知であり、したがって、管状ろ過膜モジュールの特性
は、原理的・科学的にも未知な状態にある。さらに、こ
のような評価方法によって、管状ろ過膜モジュールの利
点が一般的・原理的に証明されたとしても、これらの利
点を実現するためのモジュールを設計し、具体化する必
要がある。

【０００８】本発明の目的は、浸漬型膜ろ過方式用のコ
ンパクト性と経済性に優れたろ過膜モジュールを実現す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のろ過膜モジュー
ルは、被処理液をろ過処理するための浸漬型膜ろ過方式
に用いられる管状ろ過膜モジュールであり、内径が３〜
１５ｍｍの円筒状に形成されかつ内面にろ過機能を有す
る管状ろ過膜の複数本を含む管状ろ過膜群と、当該管状
ろ過膜群を収容しかつ管状ろ過膜を通過した被処理液を
外部に排出するための排出口を有する筒状の収納容器
と、排出口と管状ろ過膜群との間に隙間を設けるための
スペーサーと、収納容器の両端部に設けられかつ管状ろ
過膜群の長手方向両端部を保持するための保持部とを備
えており、下記の式（ａ）で示される充填率が少なくと
も０．７になるよう設定されている。式中、Ｎは管状ろ
過膜群に含まれる管状ろ過膜の本数、ｄ₀は管状ろ過膜
の外径、Ｓは収納容器の軸方向に垂直な内部の断面積で
ある。

【００１０】

【数２】

【００１１】ここで、管状ろ過膜の肉厚（Ａ）と外径
（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）は、例えば０．０２５〜０．１
に設定されている。また、管状ろ過膜は、例えば、円筒
状に形成されたろ過膜層と、当該ろ過膜層の外周面に配
置されかつ当該ろ過膜層に対して形状保持性を付与する
ための通液性を有する支持膜層とを備えている。この場
合、ろ過膜層は、例えば精密ろ過膜からなる層である。

【００１２】また、管状ろ過膜は、例えば、その外周面
に、高さ０．０２〜０．２ｍｍの突起が部分的に形成さ
れている。この場合、当該突起は、例えば、管状ろ過膜
の軸線を中心とする螺旋状に形成されている。

【００１３】上記収納容器は、例えば、円筒形および角
筒形のうちの１つである。また、上記スペーサーは、例
えば、当該スペーサーを備えた部分における上記収納容
器の軸方向に垂直な内部の断面積に占める割合が３〜１
０％になるよう設定されている。

【００１４】

【作用】本発明の浸漬型膜ろ過用管状ろ過膜モジュール
において、管状ろ過膜群を形成する各管状ろ過膜内に供
給された被処理液は、管状ろ過膜の内側から外側に向け
て通過し、その際に当該被処理液中に含まれるろ別成分
がろ過機能を有する管状ろ過膜の内面により捕捉され
る。ろ別成分が取り除かれた被処理液（ろ過液）は、保
持部により閉鎖された収納容器内に流れ込み、その排出
口から外部に排出される。この管状ろ過膜モジュール
は、管状ろ過膜の充填率が上述のように設定されている
ため、中空糸膜や平膜を用いた従来のモジュールに比べ
て単位容積当たりの膜面積が大きく、結果的に従来のモ
ジュールよりもコンパクト化が容易である。また、この
管状ろ過膜モジュールを用いた浸漬型膜ろ過方式では、
従来のモジュールを用いた浸漬型膜ろ過方式の場合と空
気泡の供給量を同程度に設定した場合、同様の理由によ
り、単位容積当たりのろ過流量が従来のモジュールを用
いた場合よりも多くなる。したがって、本発明の管状膜
ろ過モジュールは、空気泡の供給に必要なエネルギーを
削減することができ、結果的に浸漬型膜ろ過方式の経済
性を高めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施の一形態に
係る浸漬型膜ろ過用管状ろ過膜モジュールが採用された
浸漬型膜ろ過装置の概略構成を示す。図において、浸漬
型膜ろ過装置１は、管状ろ過膜モジュール２（本発明の
実施の一形態）と、管状ろ過膜モジュール２を内部に収
容可能でありかつ被処理液を内部に貯留可能な貯留槽３
と、貯留槽３内に配置された空気供給装置４と、空気供
給装置４から発生するすべての気泡を管状ろ過膜モジュ
ール２へ送り込むための気泡の案内筒５とを主に備えて
いる。

【００１６】管状ろ過膜モジュール２は、図２（管状ろ
過膜モジュール２の縦断面図）に示すように、円筒状の
収納容器１０と、この収納容器１０内に充填された管状
ろ過膜群１１とを主に備えている。収納容器１０は、例
えば樹脂製の部材であり、その側面には、ろ過処理後の
被処理液（ろ過液）を排出するための排出口１２が形成
されている。また、収納容器１０の内周面において、そ
の上部および下部には、管状ろ過膜群１１と収納容器１
０の内周面との間に隙間を設けるためのスペーサー１３
が中心方向に向けて突出している。

【００１７】スペーサー１３は、収納容器１０の内周面
側が細くかつ収納容器１０の中心側が太く設定された、
概ね楔状に形成されており、また、図３（管状ろ過膜モ
ジュール２の、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する
図）、図４（図３のＩＶ矢視図）および図５（図４のＶ
−Ｖ断面図）に示すように、収納容器１０の円周方向に
おいて概ね等間隔に形成された複数のスリット１３ａを
有している。なお、収納容器１０の上部および下部にそ
れぞれ設けられたスペーサー１３，１３は、収納容器１
０の内周面からの突出量が同じに設定されている。

【００１８】また、各スペーサー１３は、スペーサー１
３を有する部分における収納容器１０の軸線方向に垂直
な断面（スペーサー１３の上下方向中央部における断
面、すなわち図２のａ−ａ部分の断面）における収納容
器１０の内部の断面積（図３に網掛け線で示した部分の
面積に相当）に占める、その断面積の割合が３〜１０％
になるよう設定されているのが好ましい。この割合が３
％未満の場合は、収納容器１０の内周面、特に排出口１
２と管状ろ過膜群１１との間に隙間が形成されにくくな
る結果、収納容器１０内において、後述する管状ろ過膜
１１ａを通過した被処理液（ろ過液）の流動性が低下
し、ろ過流量が低下するおそれがある。一方、この割合
が１０％を超える場合は、収納容器１０内において管状
ろ過膜群１１の占める割合が小さくなるため、被処理液
のろ過効率が低下するおそれがある。

【００１９】管状ろ過膜群１１は、細長な円筒状に形成
された管状ろ過膜１１ａの多数本を含む群であり、各管
状ろ過膜１１ａは、後述する突起２２により互いに密着
するのを防止されながら（すなわち、互いに間隔を設け
ながら）、収納容器１０の開口方向に沿って互いに平行
に密に集合している。このような管状ろ過膜群１１の上
端部および下端部は、それぞれウレタン樹脂などの樹脂
材料を用いて形成された保持部１０ａにより、各管状ろ
過膜１１ａの開放状態を維持しつつ収納容器１０に対し
て一体的に保持されると共に固定されている。この結
果、収納容器１０の両端部は、当該保持部１０ａにより
液密に閉鎖されることになる。

【００２０】管状ろ過膜１１ａの詳細および管状ろ過膜
モジュール２の製造方法については更に後述する。

【００２１】なお、図２等では、理解の便のため、管状
ろ過膜１１ａの太さ、管状ろ過膜１１ａ間の隙間および
管状ろ過膜１１ａと収納容器１０の内周面との隙間等を
強調している。また、図面を理解し易くするため、図２
では、管状ろ過膜１１ａの本数を少な目に表現し、ま
た、図３においては管状ろ過膜１１ａの一部のみ表示し
ている。

【００２２】貯留槽３は、上部に開口を有する容器状に
形成されている。管状ろ過膜モジュール２は、このよう
な貯留槽３内において、図示しない支持台を用い、貯留
槽３の底面から間隔を設けて配置されている。また、こ
のようにして設置された管状ろ過膜モジュール２の排出
口１２には、ホースなどの排出路１２ａが接続され、当
該排出路１２ａは貯留槽３の外部に導かれている。

【００２３】空気供給装置４は、管状ろ過膜モジュール
２の下方、すなわち、貯留槽３の底部近傍に配置されて
おり、管状ろ過膜モジュール２に向けて空気泡を噴出す
るための空気噴出口（図示せず）を多数有している。

【００２４】次に、上述の管状ろ過膜群１１を構成する
管状ろ過膜１１ａの詳細を説明する。管状ろ過膜１１ａ
は、図６に示すような円筒状に形成されており、図７
（図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面端面図）に示すように、内
周面側から外周面側に向けて順にろ過膜層２０および支
持膜層２１を備えた２層構造を有している。

【００２５】ろ過膜層２０の種類は、被処理液から除去
すべきろ別成分の種類に応じて適宜選択することがで
き、特に限定されるものではないが、例えば微生物など
の微粒子を除去する必要がある場合は精密ろ過膜が用い
られる。精密ろ過膜は、例えばＪＩＳＫ３８０２で
は「０．０１〜数μｍ程度の微粒子および微生物をろ過
によって分離するために用いる膜」と定義されている
が、ここでは、２０ｋＰａ以下の圧力で実用的なろ過が
可能な、孔径が０．０４μｍよりも大きい微孔を多数有
する多孔膜を用いるのが好ましい。因みに、このような
精密ろ過膜は、種類が特に限定されるものではなく、公
知の各種のもの、例えばセルロース膜やポリオレフィン
系樹脂膜などの有機高分子膜を用いることができる。

【００２６】支持膜層２１は、上述のろ過膜層２０に対
して形状保持性を付与し、ろ過膜層２０を円筒状に設定
するためのものである。このような支持膜層２１は、通
液性を有する多孔質材料であれば各種のものを用いるこ
とができるが、通常は、腰の強さ、優れた強度、優れた
耐薬品性、高い耐熱性および経済性を備えたポリプロピ
レン樹脂製あるいはポリエステル樹脂製の不織布を用い
るのが好ましく、特にポリエステル樹脂製の不織布を用
いるのが好ましい。

【００２７】また、管状ろ過膜１１ａは、図６に示すよ
うに、外周面、即ち、支持膜層２１の外周面に、ろ過膜
層２０の軸線を中心とする螺旋状に連続的に形成された
突起２２を有している。この突起２２は、管状ろ過膜群
１１において、管状ろ過膜１１ａ同士が密着するのを防
止し、収納容器１０内において各管状ろ過膜１１ａを通
過した被処理液（ろ過液）の流動性を高めるためのもの
である。

【００２８】例えば、突起２２の高さを０．０５ｍｍに
設定した場合、管状ろ過膜１１ａの有効長が例えば７０
ｃｍならば、隣接し合う２本の管状ろ過膜１１ａの間に
は、少なくとも０．００５×７０＝０．３５ｃｍ²の面
積が確保されることになる。したがって、このような間
隙が管状ろ過膜群１１内に多数存在すれば、収納容器１
０内においてろ過液の流れに対する抵抗は著しく軽減す
ることになり、ろ過液の流動性が著しく高まることにな
る。

【００２９】上述のような管状ろ過膜１１ａは、通常、
内径（図７のＸ）が３〜１５ｍｍに設定されているのが
好ましく、５〜１０ｍｍに設定されているのがより好ま
しい。内径が３ｍｍ未満の場合は、被処理液、特に、高
汚濁の被処理液をろ過する際において、被処理液中に含
まれる各種のろ別成分や夾雑物により管状ろ過膜１１ａ
が閉塞し易くなり、ろ過処理を長期間安定に継続するの
が困難になるおそれがある。逆に、内径が１５ｍｍを超
える場合は、容積の限られた収納容器１０内に充填可能
な管状ろ過膜群１１に含まれる管状ろ過膜１１ａの本数
が減少することになるため、管状ろ過膜モジュール２の
単位容積当りのろ過面積（有効膜面積）が小さくなる。
その結果、ろ過流量が低下することになるので、管状ろ
過膜モジュール２のコンパクト化を図りながら被処理液
の効率的なろ過処理を実施するのが困難になるおそれが
ある。

【００３０】また、管状ろ過膜１１ａは、肉厚（Ａ）と
外径（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）が０．０２５〜０．１に設
定されているのが好ましく、０．０３〜０．１に設定さ
れているのがより好ましい。なお、ここで言う管状ろ過
膜１１ａの肉厚および外径は、上述の突起２２の厚さ
（高さ）を含んでいる。この比が０．０２５未満の場合
は、管状ろ過膜１１ａに対して外側から圧力を加えた場
合、管状ろ過膜１１ａが潰れやすくなる。この結果、被
処理液のろ過工程において管状ろ過膜１１ａの内周面に
堆積するろ別成分などからなるケーク層を排除するため
に、管状ろ過膜１１ａに対して外側から圧力を加えて逆
洗操作を実施した場合、管状ろ過膜１１ａが潰れてしま
い、管状ろ過膜１１ａを逆洗するのが実質的に困難にな
る。なお、２０ｋＰａ以上の耐圧性を達成するために
は、この比を０．０３以上に設定するのが好ましい。一
方、この比が０．１を超える場合は、管状ろ過膜モジュ
ール２の単位容積当りのろ過面積（有効膜面積）が小さ
くなる。その結果、ろ過流量が低下することになるた
め、管状ろ過膜モジュール２のコンパクト化を図りなが
ら被処理液の効率的なろ過処理を実施するのが困難にな
るおそれがある。

【００３１】上述の管状ろ過膜１１ａは、肉厚と外径と
の比が上述のように規定されているため、潰れ圧が大き
い。特に、この比が０．０３以上の場合、管状ろ過膜１
１ａの潰れ圧は、浸漬型膜ろ過方式において通常設定さ
れるろ過圧の上限である２０ｋＰａ以上、即ち少なくと
も２０ｋＰａに設定され得る。なお、ここで言う「潰れ
圧」とは、管状ろ過膜１１ａの外側（すなわち、支持膜
層２１側）から内側に向けて圧力を加えた場合におい
て、管状ろ過膜１１ａが押し潰され始めるときの圧力を
いう。

【００３２】因みに、管状ろ過膜１１ａの潰れ圧は、肉
厚と外径との比の３乗に比例するため（例えば、小栗冨
士雄著「機械設計図表便覧」、９−２、共立出版株式会
社参照）、当該比を大きく設定するに従って大きくなる
ことになる。

【００３３】また、突起２２の高さは、通常、０．０２
〜０．２ｍｍに設定されているのが好ましい。突起２２
の高さが０．０２ｍｍ未満の場合は、管状ろ過膜群１１
において管状ろ過膜１１ａ同士が密着し易くなり、結果
的にろ過液の流動性を高めるのが困難になるおそれがあ
る。一方、０．２ｍｍを超える場合は、管状ろ過膜群１
１に含まれる管状ろ過膜１１ａの本数、すなわち、管状
ろ過膜モジュール２の収納容器１０内に充填可能な管状
ろ過膜１１ａの本数が減少することになるため、管状ろ
過膜モジュール２の単位容積当りのろ過面積が小さくな
る。その結果、ろ過流量が低下することになるため、管
状ろ過膜モジュール２のコンパクト化を図りながら被処
理液の効率的なろ過処理を実施するのが困難になるおそ
れがある。なお、ここで言う突起２２の高さとは、支持
膜層２１の表面からの突出量をいう。

【００３４】突起２２の高さは、被処理液の種類に応じ
て適宜選択することもできる。例えば、被処理液が活性
汚泥液のようにろ過流量が比較的小さいものである場合
は、ろ過面積を確保する観点から突起２２は低目に設定
するのが好ましい。一方、被処理液が河川の水のように
ろ過流量が比較的大きいものである場合は、ろ過液の流
動性を高める観点から、突起２２は高目に設定するのが
好ましい。因みに、突起２２の高さが上述の範囲内であ
れば、管状ろ過膜モジュール２が１００ｍ^２程度の膜面
積を有する大型の場合であっても、殆どの被処理液につ
いて、突起２２により管状ろ過膜１１ａ間に形成される
隙間はろ過液の流れに対する大きな抵抗になり難い。

【００３５】次に、図８を参照しつつ、上述の管状ろ過
膜１１ａの製造方法の一例を説明する。先ず、支持膜層
２１上にろ過膜層２０が一体的に積層された、長尺短冊
状（テープ状）の複合膜２３を用意する。そして、この
複合膜２３を、図８に示すように、別途用意した円柱状
の心棒２４に対し、支持膜層２１側が表側になるように
幅方向の両端部２３ａを重ね合わせながら螺旋状に巻き
つける。この状態で重ね合わされた両端部２３ａ同士を
接着剤、あるいは超音波溶着法により接着すると、目的
とする管状ろ過膜１１ａを得ることができる。なお、こ
のような管状ろ過膜１１ａの製造方法は、例えば特公昭
５６−３５４８３号において既に公知である。

【００３６】このような管状ろ過膜１１ａの製造工程に
おいて、重ね合わされた複合膜２３の両端部２３ａは、
上述の螺旋状の突起２２を形成することになる。ここ
で、複合膜２３の重なり具合や接着方法を適宜調節する
と、突起２２の高さを上述の範囲に設定することができ
る。

【００３７】次に、図９および図１０を参照して、上述
の管状ろ過膜モジュール２の製造方法を説明する。この
管状ろ過膜モジュール２は、平膜や中空糸膜の取り扱い
に細心の注意が要求され、しかも多くの製造工程を要す
る平膜モジュールや中空糸膜モジュールに比べ、簡単な
工程により容易に製造することができる。先ず、多数本
の管状ろ過膜１１ａを束ね、管状ろ過膜群１１を形成す
る。一方、収納容器１０を用意し、図９に示すように、
この収納容器１０内に管状ろ過膜群１１を挿入して収納
容器１０と管状ろ過膜群１１との組合せ体３０を形成す
る。この組合せ体３０では、管状ろ過膜群１１の両端部
が収納容器１０の両端部から突出するように設定する。
また、管状ろ過膜群１１を構成する管状ろ過膜１１ａの
両端部は、例えばヒートシールにより閉鎖しておく。

【００３８】次に、図１０に示すように、上述の組合せ
体３０の一端を、未硬化ウレタン樹脂などの未硬化の樹
脂３１ａを入れたモールド３１内に浸漬する。ここで、
未硬化の樹脂３１ａは、管状ろ過膜群１１を構成する管
状ろ過膜１１ａ間に充填されると共に、スペーサー１３
に設けられたスリット１３ａを通じて収納容器１０の内
周面にも均一に到達し、収納容器１０の開口部分を完全
に閉鎖することになる。この状態で樹脂３１ａを完全に
硬化させた後、モールド３１を取り払い、組合せ体３０
の他端についても同様の操作を実施する。これにより、
管状ろ過膜群１１は、収納容器１０に対して保持、固定
されることになる。

【００３９】次に、収納容器１０の両端部から突出して
いる硬化樹脂と管状ろ過膜１１ａとを切り落とすと、残
余の樹脂部分が保持部１０ａを形成し、目的とする管状
ろ過膜モジュール２が得られる。この管状ろ過膜モジュ
ール２において、収納容器１０の両端部は、各管状ろ過
膜１１ａの両端部を除き、硬化した樹脂、すなわち保持
部１０ａにより液密に閉鎖されることになる。この保持
部１０ａは、収納容器１０のスペーサー１３が上述のよ
うな楔状に形成されているため、収納容器１０の内周面
に対して強力に固定されやすく、管状ろ過膜群１１を収
納容器１０に対して安定に保持、固定することになる。

【００４０】なお、保持部１０ａを形成するための材料
としては、上述のようなウレタン樹脂の他に、エポキシ
樹脂などの他の熱硬化性樹脂やホットメルト接着材を用
いることもできる。但し、大型の管状ろ過膜モジュール
２を製造する場合、樹脂材料は、使用量を多く設定する
必要があるため、過剰な発熱を抑制する理由および硬化
収縮を抑制する理由から、反応速度が比較的遅く、弾性
率が比較的小さなものを用いるのが好ましい。なお、ホ
ットメルト接着材は、上述の製造工程において切り落と
したものから回収して再利用することもできる。この点
においても、ホットメルト接着材が比較的高粘度である
がために、ホットメルト接着材の利用が困難な中空糸膜
モジュールに比べ、本実施の形態に係る管状ろ過膜モジ
ュールは有利である。

【００４１】次に、図１を参照して、上述の浸漬型膜ろ
過装置１を用いた被処理液のろ過処理操作を説明する。
先ず、貯留槽３内に、例えば微小ゲル、コロイド成分、
微生物などのろ別成分を含む被処理液を供給して貯留す
る。貯留された被処理液は、空気供給装置４の空気噴出
口から噴出しかつ被処理液内を上昇する空気泡に伴い、
図２に矢印で示すように、管状ろ過膜モジュール２の各
管状ろ過膜１１ａ内を下側から上側に向けて通過する。
この際、被処理液は、管状ろ過膜１１ａを内側から外側
に通過してろ過され、また、被処理液中に含まれるろ別
成分は、管状ろ過膜１１ａのろ過膜層２０により採取さ
れ、被処理液から取り除かれる。ろ別成分が取り除かれ
た被処理液（ろ過液）は、管状ろ過膜１１ａ間の隙間を
通過し、排出口１２および排出路１２ａを経由して収納
容器１０の外部に連続的に排出される。このような一連
のろ過処理により、貯留槽３内の被処理液は、図１に矢
印で示すように、管状ろ過膜モジュール２を下側から上
側方向に通過して自然に循環することになる。

【００４２】上述のようなろ過処理工程において、被処
理液中に含まれるろ別成分は、管状ろ過膜１１ａの内周
面、すなわちろ過膜層２０の表面に徐々に堆積してケー
ク層を形成し、管状ろ過膜１１ａのろ過性能を低下させ
る。この場合、管状ろ過膜１１ａは、逆洗操作によりケ
ーク層を取り除き、ろ過性能の回復を図ることができ
る。より具体的には、管状ろ過膜モジュール２の収納容
器１０内の圧力を高めて管状ろ過膜１１ａの外側から内
側に向けてろ過圧よりも大きな圧力を加え、それにより
ケーク層を排除することができる。この際、管状ろ過膜
１１ａは、上述のように潰れ圧が大きく、例えば、少な
くとも２０ｋＰａに設定されているため、逆洗操作時の
加圧力により押し潰されてしまうことがなく、逆洗処理
後も形状を維持し、引き続き上述のようなろ過処理に適
用することができる。したがって、この管状ろ過膜１１
ａは、逆洗操作によりケーク層を適宜取り除くことがで
きるため、長寿命化を図ることができる。

【００４３】また、管状ろ過膜１１ａは、上述のように
外周面に突起２２を有しているため、管状ろ過膜モジュ
ール２内において、隣接する管状ろ過膜１１ａと密着し
にくく、管状ろ過膜１１ａ間にろ過液を流通させるため
の効果的な隙間を形成することができる。この結果、こ
の管状ろ過膜１１ａを備えた管状ろ過膜モジュール２
は、収納容器１０内におけるろ過液の流動性を高めるこ
とができ、ろ過液を滞りなく排出口１２から排出しやす
い。

【００４４】次に、従来のろ過膜モジュールを比較対象
にしつつ、上述の管状ろ過膜モジュール２のコンパクト
性および経済性について説明する。

【００４５】管状ろ過膜モジュールの特性の解析的な予
測従来の技術の説明において引用した財団法人日本環境整
備教育センター発行の「膜処理法を導入した小型生活排
水処理装置の実用化に関する研究報告書：平成４年度〜
平成７年度版」において見られるように、フラックスは
中空糸膜モジュールよりも平膜モジュールの方が大き
い。このため、従来のモジュールとして平膜を用いたも
のを解析の比較対象とした。

【００４６】参考のため、図１１を参照して、平膜を用
いたモジュール（以下、平膜モジュールという）の概略
を説明する。図において、平膜モジュール４０は、収納
容器４１と、この収納容器４１内に配置された多数の膜
プレート４２とを主に備えている。収納容器４１は、例
えば、上部および下部がそれぞれ開口した角筒状の部材
である。一方、膜プレート４２は、図１２に示すよう
に、矩形状の枠体４３と、この枠体４３において隙間４
４ａを設けて対向し合う１対のろ過膜４４，４４とを主
に備えている。このろ過膜は、例えば精密ろ過膜であ
る。枠体４３の上部には、隙間４４ａに連絡する、ろ過
液の排出口４３ａが形成されている。各膜プレート４２
の排出口４３ａは、通常、図１１に示すように、排出管
４５に接続される。なお、平膜モジュールの概略は、例
えば、建設省建築研究所膜分離技術等を用いた高度処
理浄化槽研究委員会、「用水と廃水」Ｖｏｌ．４０、Ｎ
ｏ．３、４５（１９９８）等において説明されている。

【００４７】このような平膜モジュール４０は、上述の
管状モジュール２と同様に貯留槽３内に配置され、浸漬
型膜ろ過に供される。ここで、空気泡と共に膜プレート
４２間を流れる被処理液は、ろ過膜４４の外側から内側
に流れてろ過される。そして、その際のろ過液は、隙間
４４ａを通過し、排出口４３ａを経由して排出管４５内
に排出される。

【００４８】表１に、本実施の形態に係る管状ろ過膜モ
ジュール２と上述のような平膜モジュール４０の主な特
性をまとめて示す。ここでは、不必要な煩雑さを持ち込
まないようにするため、両モジュールについて膜の長さ
Ｌを共通とした。同じ理由により、モジュールの設置面
積については、管状ろ過膜モジュール２では収納容器１
０の厚さを、また、平膜モジュール４０では枠体４３を
それぞれ除いた、膜部分が占める面積を示している。

【００４９】

【表１】

【００５０】ところで、浸漬型膜ろ過法が適用される大
多数の実液（被処理液）の粘度は数ｃｐｓ（＝ｍＰａ・
ｓ）以上であり、平膜モジュール４０、管状ろ過膜モジ
ュール２共に、モジュール内における被処理液の流れを
層流と見なすことができる。平行流れが層流のクロスフ
ローろ過においては、平膜モジュール４０に対する管状
ろ過膜モジュール２のろ過流量が次式（１）で表される
（例えば、中垣、清水、「膜処理技術大系」第１編−第
３章、株式会社フジ・テクノシステム（１９９１）参
照）。

【００５１】

【数３】

【００５２】式中、Ｊ、Ｍおよびｕは、それぞれろ過流
量、膜面積および平行流れの線速であり、下付き記号Ｔ
およびＰは、それぞれ管状ろ過膜モジュール２および平
膜モジュール４０の値であることを示す。平行流れは気
泡と液体の混合物からなるが、同じ速度で移動している
と仮定している。ｄは平膜モジュール４０の膜プレート
４２間の間隔を、また、ｄ_ｉは管状ろ過膜モジュール２
の管状ろ過膜１１ａの内径をそれぞれ示している。

【００５３】ここで、指数ａ、ｃは、層流の場合ともに
１／３である。したがって、これらの値を代入すると、
次の式（２）のようになる。

【００５４】

【数４】

【００５５】ここで、管状ろ過膜モジュール２において
は全ての管状ろ過膜１１ａに、また、平膜モジュール４
０においては全ての膜プレート４２間に気泡が均等に分
配されていると仮定すると、各モジュールにおける平行
流れの線速について、それぞれ次式（３）および（４）
が導かれる。

【００５６】

【数５】

【００５７】ここで、ｑ_aは、一つの流路あたりに換算
した空気流量であり、管状ろ過膜モジュール２では１本
の管状ろ過膜１１ａ当たりの空気の流量を、また、平膜
モジュール４０では幅ｗの１つの膜プレート４２間隔当
たりの空気の流量をそれぞれ意味する。したがって、ｕ
_aは換算線速である。ρ_fおよびμ_fは、それぞれ被処理
液の密度および粘度である。σは無次元の圧力損失係数
であり、管状ろ過膜モジュール２では３２、平膜モジュ
ール４０では１２である。ｇは重力加速度である。

【００５８】換算線速は、単位膜面積当りの空気流量、
またはモジュール当りの空気流量に、それぞれのモジュ
ールの形状を表す数値を用いて次の表２のように変換す
ることができる。

【００５９】

【表２】

【００６０】表１および表２から、管状ろ過膜モジュー
ル２と平膜モジュール４０との線速比が次の式（５）で
表される。

【００６１】

【数６】

【００６２】式（２）および（５）を用い、管状ろ過膜
モジュール２および平膜モジュール４０の能力を様々な
視点から比較することができるが、現実性を失わずに単
純化するため、ここでは、両モジュールに共通の条件と
して、被処理液の密度ρ_fを１，０００ｋｇ／ｍ³、膜の
長さＬを１ｍに設定する。また、平膜モジュール４０に
ついては膜プレート４２の厚さｔを５ｍｍに設定し、管
状ろ過膜モジュール２については管状ろ過膜１１ａの外
径（ｄ₀）と内径（ｄ_i）との比（ｄ₀／ｄ_i）を１．２、
充填率εを０．８（最密充填状態では約０．９である）
にそれぞれ設定する。空気流量については、平膜モジュ
ール４０で標準的に用いられている単位膜面積当たり１
５／分／ｍ²を比較基準とする。

【００６３】次の表３は、被処理液の粘度μ_fを１０ｍ
Ｐａ・ｓに設定した場合において、膜プレート４２間隔
ｄと管状ろ過膜１１ａの内径ｄ_iとを同じにし、また、
両モジュールについて総膜面積と総空気流量とを同じに
した場合の計算結果を示している。

【００６４】

【表３】

【００６５】また、次の表４は、同じ条件で被処理液の
粘度μ_fのみを１００ｍＰａ・ｓに変更した場合の計算
結果を示している。

【００６６】

【表４】

【００６７】表３および表４が示すように、広い粘度範
囲の被処理液に関し、管状ろ過膜モジュール２は、平膜
モジュール４０の約１／２の設置面積であるにも拘わら
ず、ろ過流量が平膜モジュール４０よりも大きい。

【００６８】もう一つの例として、被処理液の粘度μ_f
を１０ｍＰａ・ｓに設定した場合において、膜プレート
４２間隔ｄと管状ろ過膜１１ａの内径ｄ_iとを同じに
し、また、両モジュールについて、モジュール設置面積
と総空気流量とを同じにした場合の計算結果を表５に示
す。

【００６９】

【表５】

【００７０】表５は、同じモジュール設置面積、同じ空
気流量の場合、管状ろ過膜モジュール２が平膜モジュー
ル４０の２倍以上のろ過流量を持つことを示している。
さらに、表３〜表５は、ろ過流量を膜面積で割ったフラ
ックスも大きく、管状ろ過膜モジュール２が平膜モジュ
ール４０に比べて原理的にも優れていることを示してい
る。

【００７１】解析結果の妥当性を検証するための試験方
法以上の解析結果の妥当性を検証するために、次のような
試験を検討した。試験方法の詳細とその結果については
後述するが、ここでは、解析結果の妥当性を検証するた
めの試験方法の論理的背景について説明する。

【００７２】特定の実液（被処理液）を用いると、必然
的にその特有の性質を反映した特定の結果が導かれ、必
ずしも管状ろ過膜モジュール２の一般的特徴が明かにさ
れないおそれがある。一方、一定の特性に制御されたモ
デル液を用いた原理的・科学的な評価方法では、実液と
の乖離が懸念されるが、溶存成分が膜に対して不可逆的
に吸着したり、ろ過膜にろ別成分が堆積することにより
形成されるケーク層が特異な挙動を示さない限り、ま
た、実液の基本的な流体力学的特性がモデル液と同様に
ニュートン流体として近似できるならば、ここで得られ
た結果は、実液の種類毎に特有の工夫を加える必要があ
るとしても、本質的には、実液に対しても同様に成り立
つものと考えられる。

【００７３】本発明者等は、モデル液が具備すべき性質
として、以下の要件を設定した。１．特性が明瞭で、簡単に測定が可能であること。２．試験に要する時間内で特性が変わらないこと。３．容易に入手が可能で、第三者による追試も可能であ
ること。４．膜に対して特定の化学的吸着性を示さないこと。５．難ろ過性であること。

【００７４】精密ろ過膜の評価液として古くからよく利
用されているラテックスや粘土鉱物の懸濁液は、要件５
を満たさない。これらの他に種々の液を調べた結果、本
発明者等は、カルボキシメチルセルロースの水懸濁液が
１〜５のすべての要件をほぼ満足することを見出した。

【００７５】カルボキシメチルセルロースは、代表的な
水溶性高分子と考えられ、その水溶液は透明であるが、
精密ろ過膜で定速ろ過すると、速やかにろ過圧が上昇す
る。また、そのろ過液の粘度は水に近いことから、その
水溶液において、カルボキシメチルセルロースは分子状
態で水中に溶解しているのではなく、微小ゲルの状態で
水中に懸濁しているものと考えられる。

【００７６】浸漬型膜ろ過法により活性汚泥液をろ過処
理する場合において、ろ過抵抗が増大することが知られ
ているが、その原因が汚泥菌ではなくその分泌物である
水溶性巨大高分子物質にあることが示唆されている（例
えば、浜谷慎一郎他、第３７回下水道研究発表会講演
集、７−９０、２０００）ことに鑑みると、カルボキシ
メチルセルロースの微小な水性ゲル懸濁液は、好適なろ
過モデル液としての資質を備えているものと考えられ
る。

【００７７】カルボキシメチルセルロース水懸濁液の粘
度を大きく変化させたい場合には、比較的分子量の大き
いポリエチレンオキサイドを加える。カルボキシメチル
セルロースとは異なり、ポリエチレンオキサイドは分子
状態でほぼ完全に水に溶解し、その水溶液を精密ろ過膜
でろ過した液の粘度は、元の水溶液と変わらないからで
ある。したがって、カルボキシメチルセルロースの水懸
濁液、あるいはこれにポリエチレンオキサイドを加えて
粘度調整した液を用いると、一般性を失うことなく、上
述の解析予測を客観的に検証することができると考えら
れる。したがって、この試験では、カルボキシメチルセ
ルロースの水懸濁液をモデル液（試験液）として使用す
ることにした

【００７８】解析結果の妥当性の検証試験次に、解析結果の妥当性を検証するために、解析予測を
モデル液によって検証した結果を説明する。

【００７９】先ず、耐熱性ポリ塩化ビニル樹脂１４重量
部を溶剤であるテトラヒドロフラン５６重量部に溶解
し、これに対してイソプロピルアルコール３０重量部を
さらに添加した。このようにして得られた合成樹脂溶液
を、多孔体である厚さ０．１２ｍｍのポリエステル樹脂
系不織布に含浸させた後に乾燥した。これにより、平均
孔径が０．４μｍの微孔を多数有するポリ塩化ビニル樹
脂フイルムによるろ過膜層と、ポリエステル樹脂系不織
布からなる支持膜層とが積層された、厚さが０．１５ｍ
ｍの複合膜を得た。

【００８０】また、得られた複合膜を幅２ｃｍのテープ
状に裁断し、この複合膜テープを、上述のように幅方向
の両端部が重なり合うように円柱状の心棒に対して螺旋
状に巻きつけた。そして、重なり合った部分を超音波溶
着し、長さ約７０ｃｍ、内径５ｍｍ、肉厚と外径との比
が０．０２８の、外周面が平滑な管状ろ過膜を製造し
た。

【００８１】得られた複合膜および管状ろ過膜を用い、
上述のような平膜モジュール４０および管状ろ過膜モジ
ュール２を作成した。各モジュールの仕様は表６の通り
である。なお、管状ろ過膜モジュール２では、収納容器
１０として内径が２８ｍｍのプラスチックパイプを使用
した。一方、平膜モジュール４０では、膜プレート４２
を構成する枠体４３と同じ幅で厚さ５ｍｍのスペーサー
を用い、膜プレート４２間の間隔を５ｍｍに設定し、ま
た、気泡と被処理液の流路幅を膜幅と同じ７．５ｃｍに
設定した。気泡の案内筒５として、管状ろ過膜モジュー
ル２では収納容器１０と同じ内径のプラスチックパイプ
を使用し、平膜モジュール４０についても、同様に収納
容器４１と同じ水平断面形状の筒を使用した。

【００８２】

【表６】

【００８３】次に、作成したモジュールを用い、上述の
ような浸漬型膜ろ過装置１を作成した。ここで、管状ろ
過膜モジュール２を用いた浸漬型膜ろ過装置１では、当
該モジュール２の底面から２０ｃｍ下方に位置する口径
４ｍｍの空気噴出口から空気を噴出するように設定し
た。一方、平膜モジュール４０を用いた浸漬型膜ろ過装
置１では、当該モジュール４０の底面から２０ｃｍ下方
に位置する口径４ｍｍの空気噴出口から空気を噴出する
ように設定した。

【００８４】貯留槽３として直径２５ｃｍ、深さ１７０
ｃｍの透明容器を用い、この貯留槽３内に貯留したモデ
ル液に対して浸漬型膜ろ過を実施した。この際、モデル
液の温度を２６±１℃に調整した。モデル液としては、
表７に示す水溶液を使用した。表７中、ＣＭＣはカルボ
キシメチルセルロースを、ＰＥＯはポリエチレンオキサ
イドをそれぞれ意味している。表７に示した粘度は２６
±１℃における値である。

【００８５】

【表７】

【００８６】はじめに、ろ過液の粘度を測定し、ＣＭＣ
とＰＥＯの透過性を確認した。ＣＭＣのみの溶液の粘度
は、約１．５ｍＰａ・ｓ以下（粘度計の読み取り精度の
限界）であり、一方、ＣＭＣとＰＥＯとの混合溶液の粘
度は、ＰＥＯの濃度に相当する粘度であった。これらよ
り、大部分のＣＭＣは水中に微小ゲルの状態で懸濁して
いるために膜を透過せず、ＰＥＯは水中に分子状態で溶
解しているために膜を素通りしたものと判断した。

【００８７】ろ過流量が一定値に到達するまでの時間
は、空気流量が小さく、モデル液濃度が大きくなるとと
もに長くなる傾向が見られたが、概ね３時間であった。
以下のろ過流量には、この定常値が用いられている。な
お、ろ過流量は、２０ｍｌメスシリンダーとストップウ
オッチとを用いて測定した。容量の測定誤差は±０．１
ｍｌである。

【００８８】ろ過によりモデル液から排除される成分が
ＣＭＣのみであれば、よく知られた次のクロスフローろ
過フラックス式（６）において、ＣＭＣとＰＥＯとの混
合液のＣ_g、Ｃ_b（Ｃ_gはゲル化濃度であり、Ｃ_bはモデル
液中のＣＭＣ濃度である）はＣＭＣ濃度だけで決定さ
れ、また、その拡散係数Ｄは混合液の粘度に概ね反比例
するはずである。

【００８９】

【数７】

【００９０】したがって、ＣＭＣ濃度を一定にした混合
液のフラックスは、次の式（７）のようになるはずであ
る。ただし、α、βは定数である。

【００９１】

【数８】

【００９２】管状ろ過膜モジュール２を使用して、空気
流量を１．５Ｌ／分に、また、水頭差を６０ｃｍにそれ
ぞれ設定して測定したろ過流量とモデル液の粘度との関
係を図１３に示す。図において、直線の勾配は、拡散係
数Ｄが粘度に反比例するとした場合の理論値である−
０．６７よりも小さいが、よい直線性を示している（拡
散係数Ｄが粘度の−１．２５乗に比例するならば、理論
値と測定値とは一致する）。

【００９３】空気の換算線速が実際の浸漬型膜ろ過法で
採用される空気流量に相当する領域では、上記式（５）
の平方根の値はほぼ１になるので、上記式（７）の線速
ｕは、空気の換算線速、すなわち空気の流量に比例す
る。したがって、上記式（２）、式（５）および式
（７）から、現実的には、ろ過流量は空気流量の１／３
乗に比例すると予想される。そこで、０．９％ＣＭＣと
ＰＥＯとの混合液を用いて水頭差を６０ｃｍに設定し、
空気流量を変えながら空気流量とろ過流量との関係を確
認した。結果を図１４に示す。図１４において、直線の
勾配０．３７は、解析予測値の１／３よりも少しずれて
いるが、測定誤差の範囲内では１／３に一致する。

【００９４】次に、平膜モジュール４０について、０．
９％ＣＭＣとＰＥＯとの混合液を用いて水頭差を６０ｃ
ｍに設定し、空気流量を変えながら空気流量とろ過流量
との関係を確認した。結果を図１５に示す。図１５は、
管状ろ過膜モジュール２の場合と同様に、上記式（７）
が成り立っていることを示している。

【００９５】最後に、これらの測定結果を用い、上記式
（２）および式（５）を検証する。両モジュールの仕様
から、空気流量を共通にすると、これらの式は、それぞ
れ次の式（２−１）および式（５−１）のようになる。

【００９６】

【数９】

【００９７】ここで、被処理液の密度を１，０００ｋｇ
／ｍ³、粘度を８ｍＰａ・ｓとして、ろ過流量比を計算
した結果を表８に示す。なお、表８における測定値は、
図１４および図１５のデータから求めた。

【００９８】

【表８】

【００９９】試験に使用した平膜モジュール４０では二
枚の膜プレート４２に対して三つの流路があることか
ら、線速がｎ＞＞1とした解析式よりも小さくなってい
ることを考慮すると、ろ過流量比の解析値と測定値は極
めてよく一致していると言える。

【０１００】膜プレート４２の間隔ｄと管状ろ過膜１１
ａの内径ｄ_ｉとを同じにし、また、両モジュールについ
てモジュール設置面積と総空気流量とを同じにした場合
には、上記表５の結果が得れることも論理的に証明され
る。また、被処理液中の溶存成分が膜に不可逆的に吸着
したり、ケーク層が特異な挙動をしない限り、層流とし
て近似できるすべての実液に対しても、ここで得られた
結果は成り立つ。実際に、比較的よく制御された活性汚
泥液の浸漬型膜ろ過試験（例えば、大川論他、第３７回
下水道研究発表会講演集、７−９４、２０００）では、
ろ過流量が空気流量の１／３乗にほぼ比例している（当
該講演集に記載されたグラフが小さいため、正確なデー
タを読み取り難いが、概ね、ろ過流量は空気流量の１／
３乗に比例していると判断することが可能である）。以
上より、本実施の形態に係る管状ろ過膜モジュール２
は、従来の膜モジュール、すなわち平膜モジュール４０
に比べてコンパクト性において格段に優れていることが
判明した。

【０１０１】また、以上の検証試験の結果を考慮する
と、本実施の形態に係る管状ろ過膜モジュール２は、外
寸法を基準にした場合の単位容積当たりのろ過流量が、
同程度の空気流量の下で用いられる平膜モジュールおよ
び中空糸膜モジュールの２倍以上になる。浸漬型膜ろ過
法は、その際に利用する空気流量が多くなるほどろ過処
理に要するエネルギーコストが高まることになるから、
この管状ろ過膜モジュール２は、従来の平膜モジュール
や中空糸膜モジュールと比較した場合、経済性が格段に
優れていることもわかる。

【０１０２】管状ろ過膜モジュールのコンパクト化に関
する手段本実施の形態に係る管状ろ過膜モジュール２のコンパク
ト化を達成するためには、従来の技術の説明において引
用した特開平９−４７６３９号公報および特開平９−９
９２２３号公報に記載されたモジュールのように、収納
容器１０の中には管状ろ過膜群１１以外の要素を持ち込
まず、可能な限り管状ろ過膜１１ａを密に充填するのが
好ましい。

【０１０３】ところで、管状ろ過膜モジュール２のコン
パクト性の指標になる、モジュールの単位容積当たりの
有効膜面積は、次式（８）で示される。

【０１０４】

【数１０】

【０１０５】ここで、ｌは保持部１０ａの全長（図２に
おける上部及び下部の保持部１０ａの上下方向の長さの
合計に相当）、δは管状ろ過膜１１ａの肉厚である。ま
た、Ｓは、収納容器１０の軸線方向に垂直な内部の断面
積、すなわち、上述の表１におけるモジュール設置面積
である。

【０１０６】保持部１０ａおよび平膜モジュール４０に
あっては膜プレート４２の枠体４３は、ろ過膜を固定す
るためにすべてのモジュール形態で同程度の長さが必要
であることから、式（８）中のＬ／（Ｌ＋ｌ）の項はモ
ジュールの種類によってほとんど変わらないものと見な
すことができる。そうすると、管状ろ過膜モジュール２
の単位容積当りの有効膜面積は、充填率（収納容器１０
内における管状ろ過膜１１ａの充填率）および内径と外
径との比（内径／外径）に比例し、外径に反比例する。

【０１０７】ここで、充填率は、表１に示したように、
収納容器１０の軸線方向に垂直な内部の断面積に対し、
管状ろ過膜１１ａが占める面積の割合で定義される。よ
り具体的には、本実施の形態に係る管状ろ過膜モジュー
ル２における充填率（ε）は、次の式（ａ）のようにな
る。

【０１０８】

【数１１】

【０１０９】ここで、本実施の形態に係る管状ろ過膜モ
ジュール２において、管状ろ過膜１１ａの充填率は、ス
ペーサー１３の内側を基準にすれば、最密充填状態にほ
ぼ等しい０．９に設定することができるが、スペーサー
１３を含む収納容器１０の内側を基準にすれば、０．９
よりも小さい値になる。

【０１１０】スペーサー１３は、上述の通り、排出口１
２と管状ろ過膜群１１との間に隙間を設け、排出口１２
に向かうろ過液の流れの抵抗を軽減するためのものであ
るが、収納容器１０の軸線方向に垂直な内部の断面積に
おいてスペーサー１３が占める面積の割合は既述の通り
３〜１０％で十分である。したがって、この点を考慮す
ると、本実施の形態に係る管状ろ過膜モジュール２のコ
ンパクト化を達成するためには、管状ろ過膜１１ａの充
填率を少なくとも０．７０以上に設定するのが好まし
く、０．７５以上に設定するのがより好ましいことにな
る。

【０１１１】なお、管状ろ過膜１１ａは、上記式（２）
が示すように、内径が大きくなると、ろ過流量が低下す
るだけでなく、必然的に外径も大きくなり、また、上記
式（８）から分かるように、モジュールの単位容積当た
りの有効膜面積も小さくなる。従って、このような観点
から、管状ろ過膜１１ａの内径は、１５ｍｍ以下に設定
するのが好ましく、１０ｍｍ以下に設定するのがより好
ましい。

【０１１２】また、上記（８）式から分かるように、単
位容積当たりの有効膜面積が大きい管状ろ過膜モジュー
ル２を得るためには、管状ろ過膜１１ａとして、肉厚と
外径との比が小さいものが好ましい。従って、このよう
な観点から、管状ろ過膜１１ａの当該比は、上述のよう
に０．１以下に設定されているのが好ましい。

【０１１３】本実施の形態に係る管状ろ過膜モジュール
２を備えた浸漬型膜ろ過装置１は、活性汚泥液のような
高汚濁液のろ過処理用として用いられる場合において特
に効果的であるが、そのような高汚濁液だけではなく、
河川水のような低汚濁液をろ過処理する場合においても
効果的に利用することができる。すなわち、この浸漬型
膜ろ過装置１は、被処理液を選ばず、各種の被処理液の
ろ過処理用に広く用いることができる。

【０１１４】［他の実施の形態］（１）上述の実施の形態では、管状ろ過膜１１ａの外周
面に螺旋状の突起２２を設けたが、このような突起２２
を設けない場合であっても、この管状ろ過膜モジュール
２は逆洗することができる。

【０１１５】また、上述の実施の形態では、管状ろ過膜
１１ａにおいて突起２２を連続した螺旋状に設けたが、
突起２２の形態はこれに限定されるものではない。すな
わち、突起２２は、支持膜層２１の外周面において部分
的に設けられていればよく、例えば、断続的な螺旋状や
点状などの各種の形態で設けられていてもよい。

【０１１６】（２）上述の実施の形態では、管状ろ過膜
１１ａをろ過膜層２０と支持膜層２１との２層構造に形
成したが、管状ろ過膜１１ａの潰れ圧を、その肉厚と外
径との比を適宜設定することにより上述の所要の値に設
定する場合は、図１６に示すように、支持膜層２１の外
周面にさらに通液性を有する補強層２５を配置してもよ
い。

【０１１７】ここで用いられる補強層２５は、通液性を
有するものであれば特に限定されるものではないが、通
常は支持膜層２１を構成するものと同様の不織布、特に
ポリエステル樹脂系の不織布が好ましく用いられる。な
お、このような補強層２５を備えた管状ろ過膜１１ａ
は、通常、管状ろ過膜１１ａを製造するために用いられ
る上述の複合膜２３の支持膜層２１側にさらに補強層２
５が積層された複合膜を用いると製造することができ
る。このような複合膜を製造する場合において、補強層
２５は、通常、支持膜層２１の表面にホットメルト接着
剤や熱硬化性接着剤を点在させて接着するのが好まし
い。このようにすると、複合膜は、補強層２５によりろ
過抵抗が高まるのを抑制することができ、上述の実施の
形態に係る管状ろ過膜１１ａと同様のろ過抵抗、すなわ
ち、ろ過液の通過性を達成することができる。

【０１１８】なお、管状ろ過膜１１ａがこのような補強
層２５を備えている場合、当該管状ろ過膜１１ａの肉厚
および外径は、この補強層２５を含めて計算する。ま
た、管状ろ過膜１１ａの表面に上述のような突起２２を
形成する場合、当該突起２２は補強層２５の表面に形成
する必要がある。

【０１１９】（３）上述の実施の形態では、収納容器１
０を円筒状に形成したが、収納容器１０は、筒状であれ
ば特に限定されるものではなく、例えば、角筒状に形成
した場合も本発明を同様に実施することができる。図１
７および図１８（図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面
図）に、収納容器１０を角筒状に形成した場合の例を挙
げる。この管状ろ過膜モジュール２において、収納容器
１０は、上述の実施の形態の場合と同じく側面にろ過液
の排出口１２を有しているが、スペーサー１３は、当該
排出口１２が形成されている面にのみ形成されている。
したがって、管状ろ過膜群１１は、スペーサー１３が形
成されている面を除き、収納容器１０の内面に密着する
ように充填されている。このような管状ろ過膜モジュー
ル２においても、管状ろ過膜群１１と排出口１２との間
にはスペーサー１３による隙間が形成されるため、管状
ろ過膜１１ａからのろ過液は、円滑に排出口１２から外
部に排出されることになる。

【０１２０】

【実施例】実施例１上述の検証試験の際に作成した複合膜の支持膜層側にホ
ットメルト接着剤を点在させ、厚さ０．１５μｍの不織
布（支持膜層と同じポリエステル樹脂系不織布）を補強
層としてさらに積層し、複合膜を得た。この複合膜を、
検証試験のときと同様、心棒に対して螺旋状に巻きつ
け、内径７ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、螺旋状の突起の高さ
０．０５ｍｍ、この突起を含めた外径が７．７ｍｍの管
状ろ過膜を作成した。この管状ろ過膜は、肉厚と外径と
の比が０．０４５である。

【０１２１】得られた突起付き管状ろ過膜を用い、図２
に示す管状ろ過膜モジュール２と同様のモジュールを製
造した。ここで、収納容器には、全長が６５ｃｍのＪＩ
ＳＫ６７４１−１９７５呼び−３５０の水道管用硬質
塩化ビニル管（呼び圧力５００ｋＰａ、近似内径３４
８ｍｍ、厚さ１０．５ｍｍ、１ｍ当たりの重量１８ｋ
ｇ）を利用し、これに同呼び−２５の硬質塩化ビニルネ
ジ付きソケットを溶接して排出口を形成した。排出口の
位置は、その中心位置が収納容器の先端から７ｃｍにな
るよう設定した。

【０１２２】また、収納容器用に用いたものと同じ硬質
ビニル管から、断面がくさび形状の環状スペーサー片を
２つ切り出した。そして、各環状スペーサー片を、水道
管用接着剤を用いて収納容器の両端から約１ｃｍ内側の
ところにおいて収納容器の内周面に接着し、図２に示す
ようなスペーサーを収納容器内に設けた。なお、このス
ペーサーは、収納容器の内周面側の上下方向の幅が２ｃ
ｍ、収納容器の中心側の上下方向の幅が３ｃｍであり、
また、円周方向の約５ｃｍ毎に、幅５ｍｍのスリットを
有するものである。この収納容器において、スペーサー
部分の近似内径は３２７ｍｍであり、また、収納容器の
軸線方向に垂直な内面の断面積に占めるスペーサーの割
合は６％である。

【０１２３】次に、上述のようにして得られた管状ろ過
膜を１，６００本用意し、各管状ろ過膜の長さを７３ｃ
ｍに切り揃えると共に、各管状ろ過膜の両端をヒートシ
ールした。そして、これらの管状ろ過膜を束ねて管状ろ
過膜群を形成し、この管状ろ過膜群を上述の収納容器内
に挿入した。ここで、管状ろ過膜群は、その両端が収納
容器の両端からそれぞれ４ｃｍ突出した状態になるよう
設定した。これにより、管状ろ過膜群と収納容器とが組
合わされた組合せ体を得た。

【０１２４】次に、組合せ体の一端側を未硬化のウレタ
ン樹脂を入れたテフロン（登録商標）製のモールド内に
徐々に浸し、ウレタン樹脂が完全に硬化するまで放置し
た。ウレタン樹脂の硬化後、組合せ体の他端側について
も同様の処理をした。次いで、硬化したウレタン樹脂を
収納容器の両端で切り落とし、実用規模の目的とする管
状ろ過膜モジュールを得た。なお、管状ろ過膜群を収納
容器に対して固定する、ウレタン樹脂からなる保持部の
長さは、収納容器の上下について、それぞれ５ｃｍに設
定した。

【０１２５】この管状ろ過膜モジュールは、有効膜面積
が１９ｍ²であり、また、管状ろ過膜の充填率は０．７
８であった。また、当該モジュールの外寸法を基準にし
た単位容積当たりの膜面積は２８０ｍ²／ｍ³であった。
この値は、同程度の規模の平膜モジュール、中空糸膜モ
ジュールの約２倍である。したがって、この管状ろ過膜
モジュールは、従来の平膜モジュールや中空糸膜モジュ
ールと比較した場合、ろ過性能を維持しつつ格段にコン
パクト化できることがわかる。

【０１２６】また、上述の検証試験の結果を考慮する
と、この管状ろ過膜モジュールは、外寸法を基準にした
場合の単位容積当たりのろ過流量が、同程度の空気流量
の下で用いられる平膜モジュールおよび中空糸膜モジュ
ールの２倍以上になる。浸漬型膜ろ過法は、その際に利
用する空気流量が多くなるほどろ過処理に要するエネル
ギーコストが高まることになるから、この管状ろ過膜モ
ジュールは、従来の平膜モジュールや中空糸膜モジュー
ルと比較した場合、経済性が格段に優れていることがわ
かる。

【０１２７】実施例２実施例１で得られた複合膜（補強層を有するもの）を実
施例１の場合と同様にして管状に構成し、長さ約７０ｃ
ｍ、内径５ｍｍ、肉厚０．３ｍｍ、肉厚と外径との比が
０．０５４の、外周面が平滑な管状ろ過膜を製造した。

【０１２８】得られた管状ろ過膜の一端を密封し、水で
十分に濡らしてから、他端を減圧ポンプに接続した。管
状ろ過膜の外観状況を観察しながら管状ろ過膜内を徐々
に減圧すると、−８０ｋＰａで突然潰れた。この管状ろ
過膜は、肉厚と外径との比が上述のように設定されてい
るため潰れ圧が大きく、逆洗処理可能な強度を有してい
ることがわかる。

【０１２９】実施例３内径を７ｍｍ、肉厚と外径との比を０．０３９に設定し
た点を除き、実施例２と同様の管状ろ過膜を製造した。
この管状ろ過膜について、実施例２の場合と同様にして
内部を減圧したところ、約−３０ｋＰａで突然潰れた。
この管状ろ過膜も、肉厚と外径との比が上述のように設
定されているため潰れ圧が大きく、逆洗処理可能な強度
を有していることがわかる。

【０１３０】参考例１実施例１で得られた複合膜（補強層を積層する前のも
の）を実施例１の場合と同様にして管状に構成し、長さ
約７０ｃｍ、内径５ｍｍ、肉厚と外径との比が０．０２
８の、外周面が平滑な管状ろ過膜を製造した。この管状
ろ過膜について、実施例２の場合と同様にして内部を減
圧したところ、−１７ｋＰａで突然潰れた。この管状ろ
過膜は、肉厚と外径との比が上述のように設定されてい
るため潰れ圧が小さく、逆洗処理の困難なことがわか
る。

【０１３１】実施例４実施例２で得られた管状ろ過膜を用い、実施例１の場合
と同様にして膜面積が約０．１３ｍ²の管状ろ過膜モジ
ュールを製造した。この管状ろ過膜モジュールの下部
に、気泡の案内筒としての、当該モジュールの収納容器
と同じ内径のプラスチックパイプを接続した。そして、
これを、被処理液中に浸漬し、管状ろ過膜モジュールの
下面２０ｃｍのところに配置した口径４ｍｍのノズルか
ら膜面積１ｍ²当り１５L／分の流量で気泡を発生させ、
水頭差６０ｃｍ（約６ｋＰａ）の圧力で被処理液のろ過
を開始した。

【０１３２】なお、被処理液としては、カルボキシメチ
ルセルロース濃度が３，０００ｐｐｍの透明な水溶液を
用いた。この水溶液の粘度は２５℃で７ｍＰａ・ｓであ
ったが、ろ過液の粘度は約１．３ｍＰａ・ｓであったの
で、被処理液においてカルボキシメチルセルロースは微
小ゲルの状態で懸濁していたと考えられる。

【０１３３】上述のろ過工程において、ろ過流量は、当
初３０ｍＬ／分であったが、徐々に低下して２時間後に
は１７ｍＬ／分となり、その後はほぼ一定になった。ろ
過開始から３時間後、ろ過を一時停止して１０分間気泡
だけを送り続け、その後再びろ過を開始したところ、初
期ろ過流量は２０ｍＬ／分に回復したが、約１０分後に
は再び１７ｍＬ／分まで低下した。

【０１３４】次に、管状ろ過膜モジュールのろ過液排出
口（内径６ｍｍ、長さ１．５ｍ）にコンプレッサーを接
続し、収納容器内に４０ｋＰａの空気圧を加えた。これ
により、排出口と収納容器内に溜まったろ過液を使って
管状ろ過膜を逆洗した。逆洗に要する時間は約２０秒で
あった。その後、再びろ過を開始したところ、初期ろ過
流量は２７ｍＬ／分まで回復し、約１時間に１７ｍＬ／
分になった。以上の結果より、この実施例の管状ろ過膜
モジュールは、逆洗操作を施すと各管状ろ過膜の内周面
に堆積したカルボキシメチルセルロースによるケーク層
を効果的に除去することができることがわかり、逆洗を
適宜繰り返すことにより長寿命化を図ることができるこ
とがわかる。

【０１３５】実施例５実施例２の管状ろ過膜の製造工程において、超音波溶着
時のエネルギーを調節し、溶着部による螺旋状の突起の
高さが０．１ｍｍに設定された管状ろ過膜（肉厚と外径
との比は０．０６９）を製造した。また、参考例１で用
いた複合膜を円筒状に形成し、長さと内径が同じに設定
された、表面に突起を持たない平滑な管状ろ過膜（肉厚
と外径との比は０．０２８）を製造した。

【０１３６】得られた突起付き管状ろ過膜および平滑管
状ろ過膜をそれぞれ用い、実施例１の場合と同様にし
て、図２に示すような管状ろ過膜モジュール２を製造し
た。但し、収納容器１０には、ＪＩＳＫ６７４１−
１９７５呼び−２５０（呼び圧力５００ｋＰａ、近似
内径２５０ｍｍ）の硬質塩化ビニル管を利用し、これに
呼び−５０の硬質塩化ビニル製ソケットを溶接して排出
口１２を構成した。また、このモジュールの全長は２８
ｃｍに設定し、収納容器１０の下端には、図１９に示す
ように溶接によりフランジ５０を取り付けた。なお、収
納容器１０において、スペーサーの厚さは８ｍｍに設定
した。また、管状ろ過膜は、有効長が約２０ｃｍになる
よう設定した。さらに、管状ろ過膜の充填本数は、突起
付き管状ろ過膜を用いたモジュール２については１，４
００本、平滑管状ろ過膜を用いたモジュール２について
は１，５００本にそれぞれ設定した。管状ろ過膜の充填
率は、いずれのモジュール２についても０．８６であ
る。また、有効膜面積は、突起付き管状ろ過膜を用いた
モジュール２では約４．４ｍ²、平滑管状ろ過膜を用い
たモジュール２では約４．７ｍ²であった。

【０１３７】次に、図１９に示すように、上部にオーバ
ーフロー口５１ａを有し、また、被処理水の供給ライン
５１ｂを上方に備えた、直径約７０ｃｍ、高さ約１５０
ｃｍの水槽５１を用意した。そして、この水槽５１内に
管状ろ過膜モジュール２を設置し、ろ過流量測定装置を
組み立てた。ここでは、管状ろ過膜モジュール２のフラ
ンジ５０部分に高さ約１０ｃｍの脚５２を取り付け、当
該脚５２により管状モジュール２が水槽５１の底面に直
接接触しないように設定した。また、排出口１２にホー
ス５３を接続し、その一端を水槽５１の外部に配置し
た。

【０１３８】水槽５１内に供給ライン５１ｂを通じて分
画分子量が３万の限外ろ過膜でろ過した水道水を被処理
水として１０Ｌ／分の割合で供給しながら、オーバーフ
ロー口５１ａから溢れ出た水とホース５３からのろ過液
とをバケツに回収して循環ポンプで水槽５１内に戻すよ
うに設定した。そして、水頭差Ｐを６０ｃｍに設定して
ろ過流量を測定すると、突起付き管状ろ過膜を用いたモ
ジュール２では３０Ｌ／分であったのに対し、平滑管状
ろ過膜を使用したモジュール２では２４Ｌ／分であっ
た。これより、突起を有する管状ろ過膜を用いた管状ろ
過膜モジュールは、ろ過流量を高めることができること
がわかる。

【０１３９】

【発明の効果】本発明の浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜
モジュールは、管状ろ過膜の充填率が上述のように設定
されているため、中空糸膜や平膜を用いた従来のモジュ
ールに比べて単位容積当たりの膜面積が大きく、結果的
に従来のモジュールよりもコンパクト化が容易である。
また、この管状ろ過膜モジュールを用いた浸漬型膜ろ過
方式では、従来のモジュールを用いた浸漬型膜ろ過方式
の場合と空気泡の供給量を同程度に設定した場合、同様
の理由により、単位容積当たりのろ過流量が従来のモジ
ュールを用いた場合よりも多くなる。したがって、本発
明の管状膜ろ過モジュールは、空気泡の供給に必要なエ
ネルギーを削減することができ、結果的に浸漬型膜ろ過
方式の経済性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る管状ろ過膜モジュ
ールを用いた浸漬型膜ろ過装置の概略図。

【図２】前記管状ろ過膜モジュールの縦断面図。

【図３】前記管状ろ過膜モジュールの、図２のＩＩＩ−
ＩＩＩ断面に相当する図。

【図４】図３のＩＶ矢視図。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図。

【図６】前記管状ろ過膜モジュールで用いられる管状ろ
過膜の斜視図。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面端面図。

【図８】前記管状ろ過膜の製造工程を示す図。

【図９】前記管状ろ過膜モジュールの一製造工程を示す
図。

【図１０】前記管状ろ過膜モジュールの他の製造工程を
示す図。

【図１１】平膜モジュールの一例の部分断面正面図。

【図１２】前記平膜モジュールに用いられる膜プレート
の一部切欠斜視図。

【図１３】検証試験で用いたモデル液の粘度とろ過流量
との関係を示すグラフ。

【図１４】検証試験において実施した、管状ろ過膜モジ
ュールにおける空気流量とろ過流量との関係を調べた結
果を示すグラフ。

【図１５】検証試験において実施した、平膜モジュール
における空気流量とろ過流量との関係を調べた結果を示
すグラフ。

【図１６】前記管状ろ過膜モジュールで用いられる他の
形態の管状ろ過膜の図６に相当する図。

【図１７】他の実施の形態に係る管状ろ過膜モジュール
の縦断面図。

【図１８】図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図。

【図１９】実施例５で用いたろ過流量測定装置の概略
図。

【符号の説明】

２管状ろ過膜モジュール１０収納容器１０ａ保持部１１管状ろ過膜群１１ａ管状ろ過膜１２排出口１３スペーサー２０ろ過膜層２１支持膜層２２突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上尚樹大阪府高槻市古曽部町二丁目３番21号株式会社ユアサコーポレーション内Ｆターム(参考） 4D006 GA07 HA22 JA04B JB01 KC03 LA06 MA02 MA09 MA31 MA33 MC11 MC22 PB24 PB70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理液をろ過処理するための浸漬型膜ろ
過方式に用いられる管状ろ過膜モジュールであって、内径が３〜１５ｍｍの円筒状に形成されかつ内面にろ過
機能を有する管状ろ過膜の複数本を含む管状ろ過膜群
と、前記管状ろ過膜群を収容しかつ前記管状ろ過膜を通過し
た前記被処理液を外部に排出するための排出口を有する
筒状の収納容器と、前記排出口と前記管状ろ過膜群との間に隙間を設けるた
めのスペーサーと、前記収納容器の両端部に設けられた、前記管状ろ過膜群
の長手方向両端部を保持するための保持部とを備え、下記の式（ａ）で示される充填率が少なくとも０．７に
なるよう設定されている、浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過
膜モジュール。【数１】（式中、Ｎは前記管状ろ過膜群に含まれる前記管状ろ過
膜の本数、ｄ₀は前記管状ろ過膜の外径、Ｓは前記収納
容器の軸方向に垂直な内部の断面積である。）
【請求項２】前記管状ろ過膜は肉厚（Ａ）と外径（Ｂ）
との比（Ａ／Ｂ）が０．０２５〜０．１に設定されてい
る、請求項１に記載の浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モ
ジュール。
【請求項３】前記管状ろ過膜は、円筒状に形成されたろ
過膜層と、前記ろ過膜層の外周面に配置された、前記ろ
過膜層に対して形状保持性を付与するための通液性を有
する支持膜層とを備えている、請求項１または２に記載
の浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モジュール。
【請求項４】前記ろ過膜層が精密ろ過膜からなる層であ
る、請求項３に記載の浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モ
ジュール。
【請求項５】前記管状ろ過膜の外周面に、高さ０．０２
〜０．２ｍｍの突起が部分的に形成されている、請求項
１、２、３または４に記載の浸漬型膜ろ過方式用管状ろ
過膜モジュール。
【請求項６】前記突起が前記管状ろ過膜の軸線を中心と
する螺旋状に形成されている、請求項５に記載の浸漬型
膜ろ過方式用管状ろ過膜モジュール。
【請求項７】前記収納容器が円筒形および角筒形のうち
の１つである、請求項１、２、３、４、５または６に記
載の浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モジュール。
【請求項８】前記スペーサーは、前記スペーサーを備え
た部分における前記収納容器の軸方向に垂直な内部の断
面積に占める割合が３〜１０％になるよう設定されてい
る、請求項１、２、３、４、５、６または７に記載の浸
漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モジュール。