JP2002166138A

JP2002166138A - 浸漬型膜ろ過方式用管状ろ過膜モジュール

Info

Publication number: JP2002166138A
Application number: JP2000363461A
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】（修正有）【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は、集水管および
その外周に配置された外筒を備えた筒状の収納容器と、
その内部に充填されかつその両端部において保持され
た、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、外周面に高さ０．０２〜０．２ｍｍ
の突起が部分的に形成された管状ろ過膜からなる管状ろ
過膜群とを備えている。集水管は、ろ過液を外部に排出
するための排出口を有している。収納容器における集水
管と外筒との間の軸方向に垂直な断面積Ｓに対する集水
管の外径の比は０．３〜１ｍ^-1である。また、下記式
（ａ）で示される充填率が少なくとも０．８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は上記断
面積である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。このろ過方式を浸漬型膜ろ過法と通称し、
これに使用する膜モジュールを浸漬型膜モジュールと通
称している）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
「膜処理方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
のろ過膜を用いた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浸漬型膜ろ過を行なう、特殊な利
用形態に関する出願（特開平９−４７６３９号公報、特
開平９−９９２２３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】また、膜モジュールを被処理液に浸漬し、
間欠的に空気泡を流すことによって、膜面上に蓄積した
ケークを掃き流しながら、吸引、あるいは水頭差でろ過
する精密ろ過モジュールの利用方法も、従来の砂ろ過方
式に代わる省エネルギー、低コストのろ過方式として注
目されている。この分野においても、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いる。

【０００４】以下、このろ過方式と上述の浸漬型膜ろ過
方式を、本明細書では、ともに浸漬型膜ろ過方式と呼
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、上述のように、中空
糸膜モジュールや平膜モジュールなど、他の形態の膜モ
ジュールよりも優れたろ過性能を有する浸漬型管状ろ過
膜モジュール、およびこのモジュールに用いる管状ろ過
膜は未開発であると言える。

【０００５】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、我が国における有力な水
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、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。

【０００６】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、上述の文献など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。

【０００７】一方、ほとんど未知の状態である管状ろ過
膜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、従来の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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の浸漬型膜ろ過方
式用管状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ものであり、通液
孔を有する筒状の集水管および当該集水管の外周に間隔
を設けて配置された外筒を備えた筒状の収納容器と、集
水管と外筒との間に配置された、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、外周面
に高さ０．０２〜０．２ｍｍの突起が部分的に形成され
た管状ろ過膜の複数本を含む管状ろ過膜群と、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いる。ここで、集水
管は、管状ろ過膜を通過した被処理液を外部に排出する
ための排出口を有している。また、収納容器における集
水管と外筒との間の軸方向に垂直な断面積（Ｓ）に対す
る集水管の外径（ｄ_ｓ）の比（ｄ_ｓ／Ｓ）が０．３〜１
ｍ^-1である。さらに、このモジュールは、下記の式
（ａ）で示される充填率が少なくとも０．８になるよう
設定されている。なお、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
収納容器における集水管と外筒との間の軸方向に垂直な
断面積である。

【００１１】

【数２】

【００１２】このモジュールにおいて、管状ろ過膜は、
例えば、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。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、ろ過膜
層の外周面に配置された、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。ここで、ろ過膜層は、例えば精密ろ過膜からなる層
である。

【００１３】また、管状ろ過膜の外周面に形成された突
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。さらに、管状ろ過膜群は、例えば、集
水管から間隔を設けて集水管と外筒との間に配置されて
いる。さらに、集水管および外筒は、例えば円筒形であ
る。

【００１４】

【作用】本発明の浸漬型膜ろ過方式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、すなわち、外筒と
集水管との間に流れ込む。このろ過液は、さらに通液孔
を通じて集水管内に流入し、続いて集水管の排出口から
外部に排出される。この管状ろ過膜モジュールは、管状
ろ過膜の充填率等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
係る浸漬型膜ろ過方式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
層３と、貯留層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）および図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）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、
円筒状の集水管１２と、当該集水管１２の軸を中心とし
てその外側に間隔（空間）を設けて同心円状に配置され
た円筒状の外筒１３とを主に備えている。集水管１２
は、図の下端部が閉鎖されており、また、図の上端部が
開口して排出口１２ａを形成している。また、集水管１
２は、複数の通液孔１２ｂを壁面に備えている。

【００１７】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、収納容器１０の集水管１２と外筒１
３との間に形成された空間内に、集水管１２と平行に充
填されている。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１
１ａ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。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。

【００１８】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。

【００１９】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１２ａには、ホースなどの排出路６が接続され、当該
排出路６は貯留槽３の外部に導かれている。

【００２０】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。

【００２１】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４に示すような円筒状に形成されており、図５
（図４のＶ−Ｖ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２
１を備えた２層構造を有している。

【００２２】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、本発明では、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。

【００２３】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。

【００２４】また、管状ろ過膜１１ａは、図４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。

【００２５】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。

【００２６】上述のような管状ろ過膜１１ａは、通常、
内径（図５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（すなわ
ち、集水管１２と外筒１３との間の空間）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。

【００２７】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。

【００２８】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の潰れ厚は、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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】次に、図６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７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１１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５
６−３５４８３号において既に公知である。

【００３３】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。

【００３４】次に、図７および図８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、図７に示
すような固定装置３０を用い、収納容器１０を形成す
る。ここで用いる固定装置３０は、外筒１３内に集水管
１２を同心状態で固定するためのものであり、外筒１３
を保持するための外筒保持部３１と、集水管１２を保持
するための集水管保持部３２とを備えている。

【００３５】外筒保持部３１は、外筒１３の一端を収納
するための受け部３３と、受け部３３に対して外筒１３
を固定するための押え板３４とを有している。受け部３
３は、外筒１３の端部を収納可能な円形の凹部３３ａを
有しており、その凹部３３ａの中心部には、孔部３３ｂ
が形成されている。また、凹部３３ａは、深さ方向の中
程において、開口側の内径が大きくなるよう設定されて
おり、そのような内径の変更部分において段部３３ｃを
形成している。さらに、凹部３３ａの開口部周縁には溝
３５が形成されており、当該溝３５には環状のゴム弾性
体３５ａが配置されている。一方、押え板３４は、中心
部に外筒１３を挿入可能な挿入孔３４ａを備えた部材で
あり、平面形状が受け部３３と概ね同じに設定されてい
る。

【００３６】一方、集水管保持部３２は、シャフト３
６、位置決め部材３７、押え具３８およびナット３９を
備えている。シャフト３６は、集水管１２内に挿入可能
でありかつ受け部３３の孔部３３ｂを貫通可能な棒状の
部材であり、一端に螺旋部３６ａを有し、また、他端に
頭部３６ｂを有している。位置決め部材３７は、集水管
１２内に挿入可能な挿入部３７ａと、当該挿入部３７ａ
を集水管１２内に挿入した状態で集水管１２から突出す
る突出部３７ｂとを一体的に有する概ね円柱状の部材で
あり、その中心部にはシャフト３６を貫通させるための
貫通孔３７ｃが形成されている。突出部３７ｂの突出量
は、受け部３３の凹部３３ａにおける低部から段部３３
ｃまでの距離と同じに設定されている。押え具３８は、
集水管１２の内部に挿入可能な円板状の部材であり、中
心にシャフト３６を挿入するための挿入孔３８ａを有し
ている。ナット３９は、シャフト３６の螺旋部３６ａに
対して装着可能なものである。

【００３７】上述の固定装置３０を用いて収納容器１０
を形成する場合は、先ず、外筒１３を外筒保持部３１に
より保持する。ここでは、外筒１３の一端を受け部３３
の凹部３３ａ内に挿入し、段部３３ｃに当接させる。そ
して、押え板３４の挿入孔３４ａ内に外筒１３が挿入さ
れた状態で、押え板３４をゴム弾性体３５ａに対して押
し付けた状態で固定する。これにより、外筒１３は、一
端が凹部３３ａ内に挿入された状態で保持されることに
なる。

【００３８】次に、集水管保持部３２を用い、集水管１
２を外筒１３の内部に配置する。ここでは、先ず、位置
決め部材３７の挿入部３７ａの先端に管状のゴム弾性体
３７ｄを装着し、その状態で当該挿入部３７ａを集水管
１２内に挿入する。また、集水管１２内に、位置決め部
材３７を挿入した側とは異なる側から押え具３８を挿入
する。そして、シャフト３６を、その頭部３６ｂが押え
具３８に当接するよう、押え具３８の挿入孔３８ａおよ
び位置決め部材３７の貫通孔３７ｃに挿入する。この状
態で、シャフト３６の螺旋部３６ａが受け部３３の孔部
３３ｂから突出するよう集水管１２を外筒１３の内部に
挿入し、螺旋部３６ａにナット３９を装着する。これに
より、固定装置３０は、集水管１２が外筒１３内で同心
円状に配置された状態で両者を保持し、収納容器１０を
形成することになる。

【００３９】次に、上述のようにして形成された収納容
器１０内に管状ろ過膜群１１を充填する。ここでは、図
７に示すように、多数本の管状ろ過膜１１ａを平行に束
ねた管状ろ過膜群１１を、外筒１３と集水管１２との間
に形成された空間内に挿入する。この際、各管状ろ過膜
１１ａの長さは収納容器１０よりも大きく設定してお
き、管状ろ過膜群１１の両端部が収納容器１０から突出
するよう設定する。また、各管状ろ過膜１１ａの両端
は、ヒートシールにより閉鎖しておく。

【００４０】次に、樹脂材料を用い、管状ろ過膜群１１
を収納容器１０に対して固定する。ここでは、先ず、図
８に示すようなモールド４０を用意する。このモールド
４０は、キャビティ４１を備えたものであり、キャビテ
ィ４１は管状ろ過膜群１１を挿入可能な中心部４２と、
中心部４２の周りに連続して形成された、収納容器１０
の外筒１３を挿入可能な外筒挿入部４３とを備えてい
る。このモールド４０の中心部４２には、未硬化状態の
樹脂材料４４（例えば未硬化ウレタン樹脂）を注入して
おく。

【００４１】一方、固定装置３０により形成された収納
容器１０において、集水管１２の開口側を、キャップ４
５を用いて閉鎖する（図７）。そして、図８に示すよう
に、収納容器１０から突出している管状ろ過膜群１１を
キャビティ４１の中心部４２内に注入された樹脂材料４
４中に徐々に浸漬し、外筒１３の端部を外筒挿入部４３
内で保持する。この状態を樹脂材料４４が硬化するまで
維持し、樹脂材料４４が完全に硬化してからモールド４
０を取り外す。これにより、管状ろ過膜群１１の一端側
は、収納容器１０の一端側に対して固定されることにな
る。その後、収納容器１０から突出している、硬化した
樹脂材料４４および管状ろ過膜群１１を切除し、また、
キャップ４５を取り外す。

【００４２】次に、収納容器１０を固定装置３０から一
旦分離し、収納容器１０を逆向きにしてから再度固定装
置３０により固定する。その状態で、モールド４０に対
する上述のような操作を繰り返すと、管状ろ過膜群１１
の他端側も収納容器１０の他端側に対して固定され、目
的とする管状ろ過膜モジュール２が得られる。この際、
集水管１２の開口部をキャップ４５で閉鎖しなければ、
集水管１２の内部にも樹脂材料４４が流入し、それが集
水管１２の一端を閉鎖することになる。製造された管状
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
材料４４による保持部１０ａが形成され、この保持部１
０ａにより液密に閉鎖されることになる。

【００４３】なお、上述の製造工程において用いられる
樹脂材料４４としては、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４４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
削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２は有利である。

【００４４】また、上述の製造工程においては、収納容
器１０と樹脂材料４４との接着性を高めることを目的と
して、外筒１３の内周面および集水管１２の外周面に対
し、予め接着助剤の利用による、またはコロナ放電処理
による表面処理を施しておいてもよいし、樹脂材料４４
のアンカー効果を高めるための溝加工を加えておいても
よい。

【００４５】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、通液孔１２ｂから集水管１２内に流入する。集
水管１２内に流入したろ過液は、排出口１２ａおよび排
出路６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。

【００４６】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１１ａ
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。

【００４７】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、ろ過液を滞りなく通液孔１２ｂから集水管１
２内に導いて排出口１２ａから排出しやすい。

【００４８】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。

【００４９】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〜平
成７年度」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。

【００５０】参考のため、図９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５０は、収納容
器５１と、この収納容器５１内に配置された多数の膜プ
レート５２とを主に備えている。収納容器５１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５２は、図１０に示すように、
矩形状の枠体５３と、この枠体５３において隙間５４ａ
を設けて対向し合う１対のろ過膜５４，５４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５３の上部には、隙間５４ａに連絡する、ろ過液の排
出口５３ａが形成されている。各膜プレート５２の排出
口５３ａは、通常、図９に示すように、排出管５５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、Ｎｏ．３、
４５（１９９８）等において説明されている。

【００５１】このような平膜モジュール５０は、上述の
管状ろ過膜モジュール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５２間を流れる被処理液は、ろ過膜５４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５４ａを通過し、排出口５３ａを経由して排出
管５５内に排出される。

【００５２】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５０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５０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。

【００５３】

【表１】

【００５４】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５０、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５０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）。

【００５５】

【数３】

【００５６】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５０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５０の膜プレート
５２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。

【００５７】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。

【００５８】

【数４】

【００５９】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５
０においては全ての膜プレート５２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。

【００６０】

【数５】

【００６１】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５０では幅ｗの１つの膜プレート５２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５０では１２である。ｇは重力加速度である。

【００６２】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。

【００６３】

【表２】

【００６４】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５０との線速比が次の式（５）で
表される。

【００６５】

【数６】

【００６６】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５０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５０に
ついては膜プレート５２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５０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。

【００６７】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５２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。

【００６８】

【表３】

【００６９】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。

【００７０】

【表４】

【００７１】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５０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５０よりも大きい。

【００７２】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
５２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。

【００７３】

【表５】

【００７４】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５０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５０に比べて原理的にも優れていることを示してい
る。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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５０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、外筒１３
として内径が３１ｍｍのプラスチックパイプを使用し、
集水管１２として外径が８ｍｍのプラスチックパイプを
使用した。この検証試験の目的は、小型のモジュールを
用いてできるだけ同じ条件で管状ろ過膜モジュールの基
本的な性能を平膜モジュールと比較することである。従
って、管状ろ過膜モジュールの特徴をより効率的に発揮
させるための条件である充填率や比（ｄ_ｓ／Ｓ）につい
ては、後述する範囲にこだわらなかった。一方、平膜モ
ジュール５０では、膜プレート５２を構成する枠体５３
と同じ幅で厚さ５ｍｍのスペーサーを用い、膜プレート
５２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。

【００８６】

【表６】

【００８７】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、外
筒１３と同じ内径のプラスチックパイプからなる気泡の
案内筒５を接続し、当該モジュール２の底面から２０ｃ
ｍ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５０を用
いた浸漬型膜ろ過装置１では、収納容器５１と同じ断面
形状の気泡の案内筒を接続し、当該モジュール５０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。

【００８８】貯留槽３として、直径２５ｃｍ、深さ１７
０ｃｍ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。

【００８９】

【表７】

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】

【数７】

【００９４】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。

【００９５】

【数８】

【００９６】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１１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）。

【００９７】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１２に示す。図１２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。

【００９８】次に、平膜モジュール５０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１３に示す。図１３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。

【００９９】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。

【０１００】

【数９】

【０１０１】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１２および図１３のデータから求めた。

【０１０２】

【表８】

【０１０３】試験に使用した平膜モジュール５０では二
枚の膜プレート５２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。

【０１０４】膜プレート５２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５０
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。

【０１０５】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。

【０１０６】管状ろ過膜モジュールのコンパクト化に関
する手段上述のように、この実施の形態の管状ろ過膜モジュール
２では、管状ろ過膜１１ａをほぼ最密充填することがで
きるが、実際には、必ず小さな未充填部分が生じる。こ
の未充填部分の割合は、管状ろ過膜１１ａの充填本数が
多くなるほど小さくなるが、充填領域の全面積に対する
管状ろ過膜１１ａの占める面積の比である充填率は、実
用的なモジュール規模で０．８以上である（最大値は、
最密充填状態の０．９である）。したがって、この管状
ろ過膜モジュール２においても、充填率は０．８以上で
あることが好ましい。なお、ここでの充填率は、収納容
器１０における集水管１２と外筒１３との間の軸線方向
に垂直な断面積Ｓ（図３において、網掛け線で表示して
いる部分の面積）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。式中、Ｎは管状ろ過膜
群１１に含まれる管状ろ過膜１１ａの本数であり、ｄ_０
は管状ろ過膜１１ａの外径である。

【０１０７】

【数１０】

【０１０８】上述のように、管状ろ過膜１１ａの表面に
突起２２を付けることによって、ろ過液に対する管状ろ
過膜１１ａ間の抵抗を軽減することはできるが、集水管
１２の周囲に並ぶ管状ろ過膜１１ａが少なければ、すべ
ての管状ろ過膜１１ａを透過したろ過液が、これらの限
られた間隙を通過しなければならないので、ろ過流量が
大きい場合には、ここで生じる抵抗を無視することが出
来なくなる。

【０１０９】ここで、上述の充填率に関する式（ａ）よ
り、管状ろ過膜１１ａの充填本数Ｎは次の式（８）のよ
うになる。

【０１１０】

【数１１】

【０１１１】また、集水管１２の周りの管状ろ過膜１１
ａの間隙の数は集水管１２の外径ｄ _ｓに比例し、管状ろ
過膜１１ａの外径ｄ₀に反比例する。そこで、管状ろ過
膜モジュール２内での全圧力損失Ｆがここで生じると荒
く近似すれば、ろ過流量Ｊは、充填本数Ｎと、ろ過圧Ｐ
と圧力損失Ｆとの差に概ね比例すると考えられるので、
比例係数をαで表すと、次の式（９）のようになる。

【０１１２】

【数１２】

【０１１３】圧力損失Ｆは、ろ過流量Ｊに比例し、上記
間隙の数に反比例するから、係数をβとすると、次の式
（１０）のようになる。

【０１１４】

【数１３】

【０１１５】これらの式（９）および（１０）から、圧
力損失が０のときのろ過流量Ｊ₀に対するＪの割合は、
次の式（１１）のようになる。

【０１１６】

【数１４】

【０１１７】したがって、管状ろ過膜モジュール２の大
きさによらず、ろ過流量Ｊが常にＪ ₀の80％以上を確保
するためには、次の式（１２）の関係を満足する必要が
ある。

【０１１８】

【数１５】

【０１１９】この式（１２）は、厳密な正しさに欠ける
が、現実の管状ろ過膜モジュール２の設計においては役
立つ。すなわち、被処理液のろ過フラックス、管状ろ過
膜１１ａの突起２２の高さおよび充填率によって、ｄ_ｓ
／Ｓの最小値が決まる。この値は、モジュールの長さに
は無関係である。

【０１２０】浸漬型膜ろ過法の最大フラックスを５ｍ／
日と想定して、上述の突起２２の高さ及び充填率の範囲
で、Ｊ／Ｊ₀が８０％になる式（１１）の右辺の値を確
認すると、１ｍ^-1よりやや大きい程度である。したがっ
て、この実施の形態では、管状ろ過膜膜モジュール２の
ほとんどの用途において圧力損失によるエネルギー効率
の低下を軽微に抑えることができるｄ_ｓ／Ｓの値として
０．３〜１ｍ^-1を採用するのが好ましい。換言すると、
集水管１２の外径ｄ_ｓは、外筒１３の大きさに応じ、こ
のｄ_ｓ／Ｓの値が上記範囲内に設定されるよう、適切に
設定するのが好ましい。

【０１２１】フラックスが５ｍ／日を超えるほど大きい
場合には、図１４に示すように、集水管１２の外周面の
上下部において外筒１３方向に突出するスペーサー１４
を配置するのが好ましい。このようなスペーサー１４に
より、集水管１２と管状ろ過膜群１１との間に空間を形
成すると、ろ過液の流れに押されて管状ろ過膜１１ａが
わずかに移動し、隙間が大きくなるため、ろ過液に対す
る抵抗をさらに軽減することができる。

【０１２２】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。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、１０ｍ
ｍ以下に設定するのがより好ましい。

【０１２３】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。

【０１２４】［他の実施の形態］（１）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２
２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。

【０１２５】（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１５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。

【０１２６】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。

【０１２７】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。

【０１２８】

【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。

【０１２９】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の呼び
−３５０−硬質塩化ビニル管（ＪＩＳＫ６７４１−
１９７５、近似内径３４８ｍｍ）を利用した。また、集
水管には、同じく全長が６５ｃｍの呼び−６０−硬質塩
化ビニル管（ＪＩＳＫ６７４１−１９７５、近似外
径６０ｍｍ）を利用し、これに直径１０ｍｍの穴を約３
ｃｍ間隔で多数穿孔して通液孔を形成した。

【０１３０】次に、上述のようにして得られた管状ろ過
膜を１，６５０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、これを上述のような固定装置を用いて
形成された収納容器内に挿入した。この際、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。

【０１３１】次に、キャップを用いて集水管の一端を閉
鎖した状態に設定し、組合せ体の当該一端側を未硬化の
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。この際、集水管の他端側は
開口状態に設定した。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すと共にキャップを取り外
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、それぞれ約５ｃｍに設定した。

【０１３２】この管状ろ過膜モジュールは、有効膜面積
が２０ｍ²であり、管状ろ過膜の充填率は８２％であっ
た。また、集水管と外筒との間の軸方向に垂直な断面積
に対する集水管の外径の比は、０．６４ｍ^−１であっ
た。さらに、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２９０ｍ²／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。

【０１３３】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。

【０１３４】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の管状ろ過膜を製造した。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】実施例４実施例２で得られた管状ろ過膜を用い、有効長を４３ｃ
ｍとした以外、上述した解析結果の妥当性の検証試験で
使用したモジュールと同様にして、膜面積が約０．１３
ｍ²の小型管状ろ過膜モジュールを作成し、逆洗効果を
確認した。この管状ろ過膜モジュールの下部に、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
気泡の案内筒として接続した。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６０ｃ
ｍ（約６ｋＰａ）の圧力で被処理液のろ過を開始した。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】次に、管状ろ過膜モジュールの集水管に設
けられたろ過液の排出口（内径１２ｍｍ）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、集水管内と外筒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２
０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１７
ｍＬ／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。

【０１４２】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。

【０１４３】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１６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において、外筒１３には、Ｊ
ＩＳＫ６７４１−１９７５、呼び−２５０（近似内
径２５０ｍｍ）を利用し、また、集水管１２にはＪＩＳ
Ｋ６７４１−１９７５、呼び−４０（近似外径４８ｍ
ｍ）を利用した。さらに、集水管１２の両端には厚さ
４．１ｍｍのスペーサー１４を接着した。このモジュー
ルの全長は２８ｃｍに設定し、収納容器１０の下端に
は、溶接によりフランジ６０を取り付けた。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１，５００本、平滑管状
ろ過膜を用いたモジュール２については１，６００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８５％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
４．７ｍ²、平滑管状ろ過膜を用いたモジュール２では
約５．０ｍ²であった。さらに、集水管と外筒との間の
軸方向に垂直な断面積に対する集水管の外径の比は、突
起付き管状ろ過膜を用いたモジュール２、平滑管状ろ過
膜を用いたモジュールともに１ｍ^−１であった。

【０１４４】次に、図１６に示すように、上部にオーバ
ーフロー口６１ａを有し、また、被処理水の供給ライン
６１ｂを上方に備えた、直径約７０ｃｍ、高さ約１５０
ｃｍの水槽６１を用意した。そして、この水槽６１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６０部分に高さ約１０ｃｍの脚６２を取り付け、当
該脚６２により管状モジュール２が水槽６１の底面に直
接接触しないように設定した。また、排出口１２ａにホ
ース６３を接続し、その一端を水槽６１の外部に配置し
た。

【０１４５】水槽６１内に供給ライン６１ｂ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６１ａから溢れ出た水とホース６３からのろ過液
とをバケツに回収して循環ポンプで水槽６１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３２Ｌ／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２５Ｌ／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。

【０１４６】

【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等が上述のように設
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】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５】図４のＶ−Ｖ断面端面図。

【図６】前記管状ろ過膜の製造工程を示す図。

【図７】前記管状ろ過膜モジュールの一製造工程を示す
図。

【図８】前記管状ろ過膜モジュールの他の製造工程を示
す図。

【図９】平膜モジュールの一例の部分断面正面図。

【図１０】前記平膜モジュールに用いられる膜プレート
の斜視図。

【図１１】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１２】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１３】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１４】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１５】本発明の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５に相当する図。

【図１６】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集水管１３外筒１２ａ排出口１２ｂ通液孔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 JB01 KC03 MA02 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、通液孔を有する筒状の集水管と、前記集水管の外周に間
隔を設けて配置された外筒とを備えた筒状の収納容器
と、前記集水管と前記外筒との間に配置された、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、外周面に高さ０．０２〜０．２ｍｍの突起が部分的
に形成されている管状ろ過膜の複数本を含む管状ろ過膜
群と、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、前記集水管は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し、前記収納容器における前記集水管と前記外筒との間の軸
方向に垂直な断面積（Ｓ）に対する前記集水管の外径
（ｄ_ｓ）の比（ｄ_ｓ／Ｓ）が０．３〜１ｍ^-1に設定され
ており、下記の式（ａ）で示される充填率が少なくとも０．８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
容器における前記集水管と前記外筒との間の軸方向に垂
直な断面積である。）
【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】前記管状ろ過膜群は、前記集水管から間隔
を設けて前記集水管と前記外筒との間に配置されてい
る、請求項１、２、３、４または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】前記集水管および前記外筒が円筒形であ
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。