JP2004081944A

JP2004081944A - 膜モジュールおよびその運転方法

Info

Publication number: JP2004081944A
Application number: JP2002244422A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Narukami; 鳴上　善久; Takeshi Yoshizaki; 吉崎　健; Tsunehisa Tanaka; 田中　恒久
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】流路閉塞した場合、各膜チューブ間の隙間に滞留した異物を除去して流路閉塞を容易かつ迅速に解消することが可能な膜モジュールを提供する。
【解決手段】膜エレメント１３は、先端を閉塞した細い直管状をなす複数の膜チューブ１６と、各膜チューブ１６の基端を集束固定して各膜チューブ１６を片持ち状に支持する集束プレート１７とで構成され、集束プレート１７の周縁部がケーシング１２に固定されて、集束プレート１７によって一次側Ａと二次側Ｂとが仕切られ、ケーシング１２に、集束プレート１７の一次側Ａにおいて各膜チューブ１６の外側に連通する原水供給口２５と、集束プレート１７の二次側Ｂにおいて各膜チューブ１６の基端開口１６ａに連通する濾過水排出部２７とが設けられ、集束プレート１７は水圧によって一次側Ａと二次側Ｂとに撓む可撓性を有している。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜モジュールに関し、上水（浄水）処理、下水・廃水処理、ガス分離、ダスト分離の技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の膜モジュールとしては、例えば、図７に示すように、ケーシング４５内に膜エレメント４６を設けたものがある。すなわち、上記膜エレメント４６は、平行に配置され且つ両端が開口した直管状の複数の膜チューブ４７と、これら膜チューブ４７の両端部を支持する一対の支持板４８ａ，４８ｂとで構成されている。上記各膜チューブ４７の一端は一方の支持板４８ａに貫通しており、各膜チューブ４７の他端は他方の支持板４８ｂによって閉塞されている。
【０００３】
また、上記ケーシング４５には原水供給口４９と濾過水排出口５０とが設けられている。原水供給口４９は各膜チューブ４７の外側に連通しており、濾過水排出口５０は各膜チューブ４７の一端開口４７ａに連通している。
【０００４】
尚、各膜チューブ４７間には一定の間隔Ｓが形成されている。
これによると、通常運転時、図７の実線矢印で示すように、原水供給口４９からケーシング４５内に供給された被処理水は、各膜チューブ４７の外側から内側に流れ込む際に濾過され、濾過水として各膜チューブ４７の内部流路を流れ、各膜チューブ４７の一端開口４７ａを通って濾過水排出口５０から外部へ排出される。上記濾過される際、被処理水中に含まれる異物は、膜面付着物として、次第に膜チューブ４７の外面に付着していく。この膜面付着物を剥離除去する場合、以下のような逆洗運転を行う。
【０００５】
すなわち、逆洗運転時、図７の点線矢印で示すように、濾過水排出口５０からケーシング４５内に供給された濾過水は、各膜チューブ４７の一端開口４７ａから各膜チューブ４７の内側に流れ込み、各膜チューブ４７の内側から外側へ流れ出し、ケーシング４５内から原水供給口４９を通って外部へ排出される。このように、濾過水を逆流させて各膜チューブ４７の内側から外側へ流すことにより、膜チューブ４７の外面の膜面付着物が膜チューブ４７から剥離して除去される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、通常運転時、被処理水中に含まれる異物が各膜チューブ４７間の隙間に滞留し、各膜チューブ４７間が上記異物（膜汚染物質等）によって流路閉塞を起こしてしまうことがあった。このような流路閉塞が発生した場合、逆洗運転を行っても上記異物を除去することは困難であり、流路閉塞を解消することは難しいといった問題があった。
【０００７】
本発明は、流路閉塞した場合、各膜チューブ間に滞留した異物（膜汚染物質等）を容易に除去して流路閉塞を容易かつ迅速に解消することが可能な膜モジュールおよひその運転方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本第１発明における膜モジュールは、先端を閉塞した細い直管状をなす複数の膜チューブを平行に配置するとともに、集束プレートを貫通する各膜チューブの基端を集束プレートで水密に集束固定することにより、上記各膜チューブを集束プレートで片持ち状に支持する膜エレメントが構成され、上記膜エレメントがケーシング内に充填され、上記集束プレートの周縁部がケーシングに固定されて、集束プレートによって一次側と二次側とが仕切られ、上記ケーシングに、集束プレートの一次側において各膜チューブの外側に連通する流体供給部と、集束プレートの二次側において各膜チューブの基端開口に連通する流体排出部とが設けられ、上記集束プレートは流体圧によって撓む可撓性を有しているものである。
【０００９】
これによると、通常運転時、流体は、流体供給部からケーシング内に供給され、各膜チューブの外側から内側に流れ込んで濾過された後、各膜チューブの基端開口を通って流体排出部から外部に排出される。
【００１０】
流体中に含まれる異物が各膜チューブ間の隙間に滞留して、各膜チューブ間に流路閉塞が発生した場合、以下のような逆洗運転を行う。すなわち、流体を流体排出部からケーシング内に供給するとともに流体供給部から排出することにより、上記流体は、集束プレートの二次側（すなわち濾過流体排出側）から各膜チューブの基端開口を通って各膜チューブの内側に流れ込み、各膜チューブの内側から外側へ流れ出して集束プレートの一次側（すなわち被処理流体供給側）へ逆流する。これによって、集束プレートの一次側の圧力が二次側の圧力よりも低くなるため、集束プレートが一次側に撓み、各膜チューブ間の間隔が拡大する。これにより、各膜チューブ間の隙間に滞留していた異物は容易に除去され、流路閉塞が容易かつ迅速に解消される。
【００１１】
本第２発明における膜モジュールの運転方法は、逆洗運転時、流体を流体排出部からケーシング内に供給するとともに流体供給部から排出することにより、集束プレートが一次側に撓んで、各膜チューブ間の間隔が拡大するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、セラミック膜モジュール１１は、水平状に設置されたケーシング１２内に、被処理水（流体の一例）を濾過する膜エレメント１３を横方向に設けた構成を有している。
【００１３】
尚、上記ケーシング１２は種々の形状を採用できるが本実施の形態では直管円筒状のものについて説明する。すなわち、ケーシング１２は両端が膜エレメント装入口１４ａ，１４ｂとして開口し、両膜エレメント装入口１４ａ，１４ｂの外周縁にそれぞれフランジ１５を有している。
【００１４】
上記膜エレメント１３はケーシング１２内の一端部側と他端部側とにそれぞれ設けられており、一方の膜エレメント１３は一方の膜エレメント装入口１４ａを通してケーシング１２内に着脱自在であり、また、他方の膜エレメント１３は他方の膜エレメント装入口１４ｂを通してケーシング１２内に着脱自在である。
【００１５】
図３，図４に示すように、上記両膜エレメント１３はそれぞれ、先端を閉塞した細い直管状をなすセラミック製の複数の膜チューブ１６と、これら平行に配置された膜チューブ１６の基端部を集束固定して各膜チューブ１６を水平方向（横方向）で片持ち状に支持する円板形状の集束プレート１７とで構成されている。
【００１６】
上記各膜チューブ１６は、管壁を膜形成材のみで成形してなり、管外径１〜６ｍｍφ、管壁肉厚０．１〜０．８ｍｍの形状をなすものである。また、各膜チューブ１６の基端部は、集束プレート１７に形成された貫通孔に装入されており、各膜チューブ１６の基端部間に充填された接着材層１８（シリコン樹脂等）によって集束プレート１７に水密に接着されている。尚、各膜チューブ１６間には一定の間隔Ｓが形成されている。
【００１７】
図１，図２に示すように、ケーシング１２内において、両膜エレメント１３間には給水空間２４が形成され、ケーシング１２の上部には、ケーシング１２内の給水空間２４に被処理水を供給する原水供給口２５（流体供給部の一例）が設けられている。また、ケーシング１２の両端部にはそれぞれ、各膜チューブ１６で濾過された濾過水（流体の一例）を排出する濾過水排出部２７（流体排出部の一例）が設けられている。
【００１８】
上記濾過水排出部２７は、各膜チューブ１６の基端開口１６ａを覆って配置される集水部材２８と、この集水部材２８に設けられた濾過水排出口２９とで構成されている。上記集水部材２８の内側には、上記基端開口１６ａと濾過水排出口２９とに連通する集水空間２８ａが形成されている。さらに、ケーシング１２の両端下部には、ケーシング１２内に残った濃縮水や汚泥等を排出する濃縮水排出口３０が設けられている。
【００１９】
上記両膜エレメント１３の集束プレート１７はシール材３２を介してフランジ１５に水密に配置され、また、上記集水部材２８はシール材３３を介して集束プレート１７に水密に配置され、固定ボルト，ナット３４によって、上記集束プレート１７の周縁部と集水部材２８の周縁部とがケーシング１２のフランジ１５に一体に締め付け固定される。
【００２０】
上記集束プレート１７によって一次側Ａ（すなわち原水供給側）と二次側Ｂ（すなわち濾過水排出側）とが仕切られ、上記原水供給口２５は集束プレート１７の一次側Ａにおいて各膜チューブ１６の外側に連通している。また、上記濾過水排出部２７は集束プレート１７の二次側Ｂにおいて各膜チューブ１６の基端開口１６ａに連通している。
【００２１】
上記集束プレート１７は、材質にプラスチック又は金属等が用いられ、水圧（流体圧）によって一次側Ａと二次側Ｂとに撓む可撓性を有している。
以下、上記構成における作用を説明する。
【００２２】
通常運転時、図１の実線矢印で示すように、被処理水（流体の一例）を原水供給口２５からケーシング１２内に供給し、濾過水排出口２９から外部へ排出する。これによると、図５に示すように、被処理水は、原水供給口２５からケーシング１２内における集束プレート１７の一次側Ａへ供給され、各膜チューブ１６の外側から内側に流れ込んで濾過された後、濾過水として各膜チューブ１６の内部流路を流れ、各膜チューブ１６の基端開口１６ａを通って、集束プレート１７の二次側Ｂである集水空間２８ａに流れ込み、濾過水排出口２９から外部へ排出される。
【００２３】
この際、集束プレート１７の二次側Ｂの圧力が一次側Ａの圧力よりも低くなるため、集束プレート１７が二次側Ｂに撓み、各膜チューブ１６の閉塞端側の間隔が一定の間隔Ｓ（図３参照）よりも縮小するが、この場合、濾過性能には特に支障はない。
【００２４】
上記被処理水中に含まれる異物が各膜チューブ１６間の隙間に滞留して、各膜チューブ１６間に流路閉塞が発生した場合、以下のような逆洗運転を行う。
すなわち、図１の点線矢印で示すように、濾過水（流体の一例）を濾過水排出口２９からケーシング１２内に供給するとともに原水供給口２５から排出する。これにより、図６に示すように、濾過水は、集束プレート１７の二次側Ｂである集水空間２８ａから各膜チューブ１６の基端開口１６ａを通って各膜チューブ１６の内側に流れ込み、各膜チューブ１６の内側から外側へ流れ出して集束プレート１７の一次側Ａへ逆流する。
【００２５】
これによって、集束プレート１７の一次側Ａの圧力が二次側Ｂの圧力よりも低くなるため、集束プレート１７が一次側Ａに撓み、各膜チューブ１６の閉塞端側の間隔が一定の間隔Ｓ（図３参照）よりも拡大する。これにより、各膜チューブ１６間の隙間に滞留していた異物は容易に除去され、流路閉塞が容易かつ迅速に解消される。
【００２６】
上記実施の形態では、流体の一例として水を挙げたが、水以外の液体又は気体であってもよい。
上記実施の形態では、図１に示すように、膜エレメント１３をケーシング１２内の一端部側と他端部側とにそれぞれ設けられているが、膜エレメント１３をケーシング１２内の一端部側のみに設けるとともに、ケーシング１２の他端部を閉塞したり、或いは、膜エレメント１３をケーシング１２内の他端部側のみに設けるとともに、ケーシング１２の一端部を閉塞してもよい。
【００２７】
上記実施の形態では、ケーシング１２と膜エレメント１３とを水平状に配置しているが、垂直状に配置してもよい。
上記実施の形態では、膜チューブ１６をセラミックで製作しているが、セラミックに限定されるものではない。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、逆洗運転を行うことによって、集束プレートが一次側（被処理流体供給側）に撓むため、各膜チューブ間の間隔が拡大し、これにより、各膜チューブ間の隙間に滞留していた異物が容易に除去され、流路閉塞が容易かつ迅速に解消される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における膜モジュールの断面図である。
【図２】同、膜モジュールの一部切欠き斜視図である。
【図３】同、膜モジュールの膜エレメントの断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】同、膜モジュールの断面図であり、通常運転時の膜エレメントの状態を示す。
【図６】同、膜モジュールの断面図であり、逆洗運転時の膜エレメントの状態を示す。
【図７】従来の膜モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１１　　膜モジュール
１２　　ケーシング
１３　　膜エレメント
１６　　膜チューブ
１６ａ　基端開口
１７　　集束プレート
２５　　原水供給口（流体供給部）
２７　　濾過水排出部（流体排出部）
Ａ　　　一次側
Ｂ　　　二次側
Ｓ　　　間隔

Claims

先端を閉塞した細い直管状をなす複数の膜チューブを平行に配置するとともに、集束プレートを貫通する各膜チューブの基端を集束プレートで水密に集束固定することにより、上記各膜チューブを集束プレートで片持ち状に支持する膜エレメントが構成され、上記膜エレメントがケーシング内に充填され、上記集束プレートの周縁部がケーシングに固定されて、集束プレートによって一次側と二次側とが仕切られ、上記ケーシングに、集束プレートの一次側において各膜チューブの外側に連通する流体供給部と、集束プレートの二次側において各膜チューブの基端開口に連通する流体排出部とが設けられ、上記集束プレートは流体圧によって撓む可撓性を有していることを特徴とする膜モジュール。
請求項１に記載の膜モジュールの運転方法であって、
逆洗運転時、流体を流体排出部からケーシング内に供給するとともに流体供給部から排出することにより、集束プレートが一次側に撓んで、各膜チューブ間の間隔が拡大することを特徴とする膜モジュールの運転方法。