JP2002210336A - 中空糸膜モジュール濾過ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エアレーションフラッシングの際、エア排出口
からの水流の往復呼吸作用をなくして、中空糸膜の糸切
れを防止する中空糸膜濾過ユニットを提供する。 【解決手段】ケース内に多数本の中空糸膜が束ねられた
中空糸膜束を収納し、該中空糸膜束の少なくても片端部
を接着固定するとともに、上記ケース内壁に固定し、該
ケースに原水供給口、エア排出口、濾過水出口、および
排水口を配してなる中空糸膜モジュールを複数個集合し
た中空糸膜濾過ユニットにおいて、上記複数の中空糸膜
モジュールのエア排出口を共通の配管に連接するととも
に、該共通の配管を、前記エア排出口位置より下側位置
に配したことを特徴とする中空糸膜モジュール濾過ユニ
ット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は中空糸膜モジュール
濾過ユニットに関し、さらに詳しくは、複数の中空糸膜
モジュールをコンパクトに集積して設置面積が小さく、
かつ中空糸膜の糸切れ欠陥を生じないないようにする、
中空糸膜モジュール濾過ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に中空糸膜モジールは、内圧式と外
圧式の中空糸膜モジュールに大別される。そのうち外圧
式中空糸膜モジュールは、数百〜数万本の中空糸膜が束
ねられた中空糸膜束を筒状のケースに収納し、その中空
糸膜束の少なくとも片端部を樹脂で接着固定した状態に
してケース内壁に接着している。また、このように中空
糸膜束の少なくとも片端部をそれぞれ接着固定するに当
たり、一方の端部は中空糸膜端を開口させ、他方の端部
では中空糸膜端を封止させるようにして、この両端部間
に挟まれた領域に原水を加圧供給し、多数本の中空糸膜
に原水を透過させて濾過し、その濾過水を中空糸膜端が
開口した端部に集めて取り出すようになっている。

【０００３】このような中空糸膜モジュールを使用して
大量の原水を濾過処理するためには、複数個の中空糸膜
モジュールを共通配管により連結した、集合配管により
濾過ユニットを構成しているのが一般的である。

【０００４】しかしながら、上記のように、複数のモジ
ュールを集合配管で連結した場合、濾過性維持のためエ
アレーションフラッシングを行う際、エア排出口より断
続的に排出されるエアに同伴されたオーバフロー水が、
該エア排出口を介してモジュール内と集合管内の間で往
復呼吸流となり、エア排出口近傍の中空糸膜が水流に巻
き込まれるという問題があった。その結果、中空糸膜に
対する屈曲力が働き、特に中空糸膜と樹脂との接着境界
面で応力集中が繰り返し応力として作用することによ
り、糸切れしやすくなることが判った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来の問題を解消し、中空糸膜の糸切れ欠陥を生じ
ないようにする中空糸膜モジュール濾過ユニットを提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、ケース内に中空糸膜が束ねられた中空糸膜束を収
納し、該中空糸膜束の少なくとも片端部を接着固定する
とともに、上記ケース内壁に固定し、該ケースに原水供
給口、エア排出口、濾過水出口、および排水口を配して
なる中空糸膜モジュールを複数個集合した中空糸膜濾過
ユニットにおいて、上記複数の中空糸膜モジュールのエ
ア排出口を共通の配管に連接するとともに、該共通の配
管を、前記エア排出口位置より下側位置に配したことを
特徴とするものである。

【０００７】上記のようにエア排出口の共通の配管を中
空糸膜モジュールエア排出口位置より下側位置に設けた
ことにより、エアレーションフラッシングの際、中空糸
膜モジュールのエア排出口からのエア断続排出により同
伴されるオーバフロー水が往復する水流の呼吸作用がな
くなり、糸切れ防止が可能になる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例に基づい
て本発明をさらに詳しく説明する。

【０００９】図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施形態
からなる中空糸膜モジュール濾過ユニットの一部を例示
したものであり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ矢
視断面図である。

【００１０】中空糸膜モジュール５０のモジュールケー
ス１は、塩化ビニル樹脂などの樹脂から成形された複数
の筒状ケースから組み立てられている。すなわち、モジ
ュールケース１は、中央に長尺の本体ケース１ａを配置
し、その両端部に、それぞれ中空糸膜束３の端部３ｅ
（Ａ）と３ｅ' （Ｂ）を接着固定するようにした保持ケ
ース１ｂ，１ｂ' が連結され、さらに保持ケース１ｂ，
１ｂ' の外側端に、それぞれキャップケース１ｃ，１
ｃ' が連結されて構成されている。

【００１１】中空糸膜束３は数百〜数万本の中空糸膜２
が集束されたもので、その束ねられた状態でモジュール
ケース１に収納され、その両端部３ｅ，３ｅ' がそれぞ
れ樹脂２０によって液密に接着固定され、かつ保持ケー
ス１ｂ，１ｂ' の内壁に接着されている。

【００１２】樹脂２０により液密に接着固定された中空
糸膜束３の端部３ｅ，３ｅ' のうち、上方側の端部３ｅ
は各中空糸膜２の端部が端部３ｅの外端面に開口してい
るが、下方側の端部３ｅ' は各中空糸膜２の端部が樹脂
で封止されている。この両端部３ｅ，３ｅ' の間に挟ま
れたケース内領域は、本件中空糸膜モジュール５０の濾
過域４になっている。

【００１３】この濾過域４には、端部３ｅ' に近い側の
ケース壁面に原水供給口５を設け、また端部３ｅに近い
側のケース壁面にエア排出口６を設けている。このエア
排出口６は、エアおよびそのエアに同伴するオーバフロ
ー水を排出するためのものであるとともに、濃縮水排出
口を兼ねるようになっている。原水供給口５が設けられ
た箇所のモジュールケース１（保持ケース１ｂ' ）の内
面には、その内周を１周に渡り覆うように整流筒１５が
設けられ、この整流筒１５に多数分散するように設けら
れた分散孔１５ａから、原水が均等に濾過域４内へ供給
されるようになっている。また、エア排出口６の箇所に
も、同様にモジュールケース１（保持ケース１ｂ）の内
周面に１周に渡るように整流筒１５が設けられ、濾過処
理後に懸濁物質で濃縮された濃縮水またはエアレーショ
ンフラッンシング後のエアが、その整流筒１５を介して
排出されるようになっている。

【００１４】端部３ｅの外側（上方側）には、キャップ
ケース１ｃに囲まれた濾過水取出室７が設けられてい
る。この濾過水取出室７は、中空糸膜束３の端部３ｅ上
面が底面となり、多数の中空糸膜２の端部が開口し、こ
の多数の開口から濾過水が濾過水取出室７内に流入する
ようになっている。また、キャップケース１ｃの壁面に
濾過水出口８が設けられ、濾過水取出室７内の濾過水
（精製水）をモジュールの外側へ送り出すようにしてい
る。

【００１５】他方、端部３ｅ' には、濾過域４から外側
に貫通する複数の貫通孔１１が設けられ、その外側（下
方側）に空室９がキャップケース１ｃ' に囲まれるよう
に設けられている。これら貫通孔１１は端部３ｅ' 内の
中空糸膜２と実質的に平行に設けられ、互いに干渉しな
いようになっている。複数の貫通孔１１はエア分散孔兼
排水孔として設けられたもので、エアレーションフラッ
シングの際には、圧縮エアを濾過域４に吹き込むエア分
散孔になり、また原水供給時あるいは逆洗時には、濾過
域４から生ずるドレンを排出する排水孔になる。

【００１６】空室９には、キャップケース１ｃ' の側壁
に排水口１０が設けられ、また下端の隔壁にエア供給口
１２が設けられている。排水口１０は、原水を濾過処理
するとき、あるいは逆洗操作するとき、空室９に流出し
たドレンを排水するためのものである。また、エア供給
口１２は、エアレーションフラッシングの際に圧縮エア
を吹き込むための吹込口である。

【００１７】上記エア供給口１２には絞り孔１３と逆止
弁１４が設けられている。そのうち絞り孔１３は、図３
に例示するように、大量の原水を濾過処理するため多数
の中空糸膜モジュール５０を並列に連結して使用する場
合、エアレーションフラッシング時に、複数の各モジュ
ールにエアの量を均等に分配する作用を行う。絞り孔１
３の径は、ここで生ずる圧損が配管での圧損よりも高く
なるようにしてあればよく、例えば５ｋＰａ以上、特に
１０〜３０ｋＰａ程度高くなるようになっていることが
好ましい。

【００１８】また、逆止弁１４の方は、エア供給方向の
流れだけを許容し、排水が空室９側からエア供給口１２
側へ逆流するのを阻止する作用をする。

【００１９】上述のように、中空糸膜モジュール５０の
側面に設けられた原水供給口５、エア排出口６、濾過水
出口８、排水口１０はそれぞれ、各モジュールを単一の
配管である集合配管、すなわち原水供給集合管３０、オ
ーバフロー水集合管４８、濾過水集合管３１、排水集合
管３３に連結されている。

【００２０】ここで、上記オーバフロー集合管４８の位
置は、中空糸膜モジュール５０のエア排出口６より下位
に設けてあるため、エアレーションフラッシングの際、
エア排出口６より断続的に排出されるエアに同伴された
オーバフロー水は、オーバフロー水集合管４８の中に落
下流出し、オーバフロー水の連続性が断たれることか
ら、該オーバフロー水が中空糸膜モジュール５０へ逆流
するのを阻止する作用がある。

【００２１】上記中空糸膜モジュール５０により原水の
濾過処理を行うときは、原水を原水供給口５から濾過域
４内へ加圧供給する。濾過域４に供給された原水は、図
２に示すように、中空糸膜束３の各中空糸膜２の表面に
多数存在する微細な径（０．０１〜１μｍ程度）の濾過
孔２ａを透過し、その時原水中の懸濁物質ｍを外側に残
し、水だけを通過させて精製される。多数本の中空糸膜
２によって精製された濾過水は、それぞれ中空糸膜束３
の端部ｅへ流れて濾過水取出室７に集められ、さらに濾
過水取出室７から濾過水出口８を経てモジュール外へ送
り出される。

【００２２】原水の濾過処理を長時間続けていると、中
空糸膜２の表面に懸濁物質ｍが蓄積することにより濾過
機能が低下していく。そのため原水の濾過処理運転の途
中に一定のインターバルで逆洗やエアレーションフラッ
シングを行うことにより、中空糸膜２の表面から懸濁物
質ｍを除去し、濾過性を回復させることができる。

【００２３】逆洗は、原水供給口５およびエア排出口６
を閉鎖して、濾過水出口８から精製水を逆方向に加圧供
給し、各中空糸膜２の濾過孔２ａを内側から外側へ通過
させることにより、膜表面の懸濁物質ｍを剥離させ、そ
れを貫通孔１１を通して排水口１０から排出するように
する操作である。

【００２４】また、エアレーションフラッシングは、逆
洗工程の前後において、原水供給口５は閉に、エア排出
口６は開の状態にして、下部のエア供給口１２から圧縮
エアを供給し、複数の貫通孔１１（エア分散孔兼排水
孔）から濾過域４に吹き込みエア排出口６から排出させ
るようにして中空糸膜束３の各中空糸膜２を揺り動か
し、その表面の懸濁物質ｍを剥離させたのち、逆洗水と
共に排出口１０から排出するようにする操作である。

【００２５】上述したように本発明によれば、オーバフ
ロー水集合管４８の位置を、中空糸膜モジュール１のエ
ア排出口６より下側位置に設けているため、中空糸膜モ
ジュール１とオーバフロー水集合管４８の水位段差が生
じ連続性が断たれる。そのためエアレーションフラッシ
ングの際、エア排出口からのエア断続排出により同伴さ
れるオーバーフロー水が、中空糸膜モジュール１とオー
バフロー水集合配管４８間で往復する水流の呼吸作用が
なくなり、中空糸膜２の糸切れを防止することができ
る。

【００２６】本発明において、中空糸膜の素材として
は、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリフッ化
ビニリデンなどの従来から中空糸膜用として公知の重合
体をいずれも使用することができる。中でもポリアクリ
ロニトリルやポリフッ化ビニリデンからなり、膜表面の
微細孔の径を１μｍ以下、特に０．００５〜０．５μｍ
にしたものが好ましく、微粒子や懸濁物質を効率よく除
去するほか、菌類やウィルスに対しても高い阻止性能を
発揮することができる。

【００２７】本発明の中空糸膜モジュール濾過ユニット
は、図４のように中空糸膜モジュール５０を搭載する剛
体構造物である架台６０を対向して並列に配列して構成
する。中空糸膜モジュール５０を対向して配列すると該
モジュールの高密度配置が可能になり、さらに、上記対
向面を各モジュールを連結する集合配管３０（３１、３
３、４８）設置スペースとして使用できるため、コンパ
クトなユニット構成が可能になる。

【００２８】また、対向して配列する方法としては、図
４もしくは図５に示すように、中空糸膜モジュール５０
を実質的に線対称もしくは、千鳥状に対向して配列させ
ることが好ましい。中空糸膜モジュール５０を千鳥状に
対向配列させると、該モジュールと集合配管３０（３
１、３３、４８）との連結作業性を向上させることがで
きる。

【００２９】図３では、複数の列状に並べた中空糸膜モ
ジュール５０の各原水供給口５を１本の原水供給集合管
３０に連結し、この原水供給集合管３０から原水を各中
空糸膜モジュール５０に同時に供給し、また複数の中空
糸膜モジュール５０の各濾過水出口８を同様に１本の濾
過水集合管３１に連結し、濾過水を同時に取り出すよう
にしている。圧縮エアのエア供給集合管３２、ドレンの
排水集合管３３、オーバーフロー水集合管４８について
も同様の構成になっており、それぞれの管３２、３３お
よび４８に複数の中空糸膜モジュール５０の各エア供給
口１２、各排水口１０および各エア排出口６を連結する
ようにしている。このような構成にすることにより、中
空糸膜モジュール５０への連絡配管を、列毎にまたは対
向列毎に集合配管３０、３１、３３、４８でまとめるこ
とができるため配管費用が低減できる。

【００３０】中空糸膜モジュール５０に設けられる原水
供給口５、エア排出口６、濾過水出口８、排水口１０に
は、それぞれパイプ材がジョイントを介して接続され
る。ジョイントは特に限定されるものではないが、図６
および図７に例示したルーズジョイントが好ましい。

【００３１】図６および図７に示すように、ルーズジョ
イント４０は、ゴムまたは弾性樹脂からなる弾性リング
４１、一対の反割り状のハウジング４２a、４２b、これ
らハウジング４２a、４２bを連結するためのボルト４３
とナット４４から構成されている。原水供給口５とパイ
プ材４６とを連結するときは、両者の端部間に隙間ｇを
介在させるように突き合わせ、その外周に隙間ｇを覆う
ように弾性リング４１を被せ、さらに一対のハウジング
４２ａ、４２ｂで挟むように覆うとともに、両縁部を原
水供給口５とパイプ材４６にそれぞれ形成した溝４５に
係合させた状態にし、これらをボルト４３とナット４４
とにより締め付け固定するものである。

【００３２】このように上記ルーズジョイント４０によ
れば、２本の管５と４６の間に隙間ｇを設けてルーズに
接合し、これを弾性リング４１を介して管の伸縮、撓み
を吸収するようにするので、２本の管が互いに動いて多
少センターがずれても安定した気密効果を得ることがで
きる。

【００３３】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、エア排
出口を共通配管にまとめてなるオーバフロー集合管位置
を中空膜モジュールのエア排出口より下位に設けたこと
によりエアレーションフラッシングの際の、中空糸膜の
糸切れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュール濾過ユニットの実
施形態を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はＸ−Ｘ矢視
断面図である。

【図２】中空糸膜による濾過作用を示す説明図である。

【図３】本発明の中空糸膜モジュール濾過ユニットを、
中空糸膜モジュールを複数本並列に立てて構成した場合
を示す斜視図である。

【図４】中空糸膜モジュールを対向配列した中空糸膜濾
過ユニットの平面図である。

【図５】中空糸膜モジュールを千鳥状対向配列した、中
空糸膜濾過ユニットの平面図である。

【図６】本発明の中空糸膜モジュール濾過ユニットにお
ける、中空糸膜モジュールの原水供給口等と外部パイプ
材との間を連結するルーズジョイントを例示し、図７の
ＺーＺ矢視に対応する断面図である。

【図７】図６におけるＹーＹ矢視に対応する箇所を示す
断面図である。

【符号の説明】

１：モジュールケース １ａ：本体ケース １ｂ，１ｂ' ：保持ケース １c ，１c' ：キャップケース ２：中空糸膜 ３：中空糸膜束 ３ｅ，３ｅ' ：（中空糸膜束の）端部 ４：濾過域 ５：原水供給口 ６：エア排出口 ７：濾過水取出室 ８：濾過水出口 ９：空室 １０：排水口 １１：貫通孔（エア分散孔兼排水孔） １２：エア供給口 １３：絞り孔 １４：逆止弁 ２０：樹脂 ３０：原水供給集合管 ３１：濾過水集合管 ３３：排水集合管 ４８：オーバフロー水集合管 ６０：架台

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケース内に多数本の中空糸膜が束ねられた
   中空糸膜束を収納し、該中空糸膜束の少なくても片端部
   を接着固定するとともに、上記ケース内壁に固定し、該
   ケースに原水供給口、エア排出口、濾過水出口、および
   排水口を配してなる中空糸膜モジュールを複数個集合し
   た中空糸膜濾過ユニットにおいて、上記複数の中空糸膜
   モジュールのエア排出口を共通の配管に連接するととも
   に、該共通の配管を、前記エア排出口位置より下側位置
   に配したことを特徴とする中空糸膜モジュール濾過ユニ
   ット。
2. 【請求項２】前記複数の中空糸膜モジュールを搭載する
   架台が、当該中空糸膜モジュールを対向して配列せしめ
   て構成したことを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜
   濾過ユニット。
3. 【請求項３】前記複数の中空糸膜モジュールが実質的に
   線対称もしくは千鳥状に対向して配列せしめて構成した
   ことを特徴とする請求項２に記載の中空糸膜モジュール
   濾過ユニット。
4. 【請求項４】前記複数の中空糸膜モジュールの少なくと
   も原水供給口と濾過水出口とを各々単独の共通の配管に
   連接して構成したことを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の中空糸膜濾過ユニット。
5. 【請求項５】前記中空糸膜モジュールの、原水供給口、
   エア排出口、濾過水出口、および排水口の少なくとも１
   個所の配管接続にルーズジョイントを使用したことを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジ
   ュール濾過ユニット。