JP2004089801A - 中空糸膜モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】筒状本体部12の両端側には扇形孔を持つ補強材50が配置され、2つの補強材50の扇形孔内には中空糸膜束16の両端側が挿入され、ウレタン系接着剤で固着されている。廃棄時には、補強材50から中空糸膜束16を打ち抜いて分離できるので、補強材50を再利用することができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、構成部品を再利用する、リサイクル型の中空糸膜モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
各種分野における最近の傾向として、省資源やごみの減量化の観点から、部品を再利用できるリサイクル型の製品が求められている。
【0003】
中空糸膜モジュールは、ケースハウジング内に多数の中空糸膜が収容されてなるものであり、その他、中空糸膜を収容固定するための固定用枠を使用するものも多用されており、更に濾過効率を高めるため、中空糸膜モジュール自体が大型化する傾向にある。そして、このような中空糸膜モジュールにおいて、ケースハウジングと共に固定用枠は大きな質量及び容量を占めており、再利用せずに廃棄した場合、ごみの減量化の要請にも反することになるが、従来の中空糸膜モジュールでは、固定用枠の再利用は考慮されていない。
【0004】
特開昭62−1409号公報、特開昭63−69509号公報、特開平7−148421号公報に開示された中空糸膜モジュールでは、いずれも固定用枠を使用しているが、固定用枠を再利用するとの開示は全くなく、特開2000−185220号公報では固定用枠に類似する仕切り板を使用しているが、再利用するとの開示は全くない。そして、いずれの先行技術においても、固定用枠又は仕切り板と中空糸膜とを機械的に分離して固定用枠又は仕切り板を再利用しようとすれば、固定用枠又は仕切り板の形状及び構造、接着剤による中空糸膜及び固定用枠又は仕切り板との結合状態等の要因から、固定用枠又は仕切り板が破損してしまい、再利用が困難であるものと考えられる。
【0005】
本発明の課題は、中空糸膜用補強材と中空糸膜とを容易に分離することができ、少なくともケースハウジングと中空糸膜用補強材とを再利用することができる、中空糸膜モジュールを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、中空糸膜束を収容固定するための補強枠の形状及び構造と、中空糸膜束と補強枠との結合状態とを関連づけて設定することにより、補強枠を含む部品の再利用を図ることで、廃棄物の減量化と資源の有効利用を達成したものである。
【0007】
本発明は、課題の解決手段として、液出入口を有する縦長のケースハウジング内に複数の中空糸膜束が収容された中空糸膜モジュールであり、
ケースハウジングの材質が繊維強化樹脂であり、
ケースハウジング内に、環状外枠と、環状外枠内を8以上の扇形孔に分ける仕切り板との組み合わせからなる1又は2の中空糸膜束用補強材が装填され、
前記中空糸膜束用補強材の扇形孔内に複数の中空糸膜束の一端又は両端が挿入され、中空糸膜相互及び中空糸膜束と中空糸膜束用補強材が接着剤で固着されており、前記接着剤がウレタン系接着剤である、
中空糸膜束用補強材から中空糸膜束が打ち抜いて分離され、少なくともケースハウジングと中空糸膜束用補強材が他の中空糸膜モジュール用として再利用できるものであることを特徴とする中空糸膜モジュールを提供するものである。
【0008】
上記発明では、中空糸膜束用補強材から中空糸膜束を打ち抜くことで、前記補強材と中空糸膜束を分離することができるため、ケースハウジングと共に前記補強材を再利用することができる。中空糸膜モジュールにおいて、ケースハウジングと前記補強材は大きな割合(質量及び容量基準)を占めているため、廃棄物の減量化と資源の有効利用が達成できる。
【0009】
本発明では、上記したように中空糸膜束用補強材と中空糸膜束との分離を容易にする観点から、中空糸膜束の長さL1に対する接着剤で固着された部分の長さL2の比率(L2/L1)が1/10以下であることが好ましく、中空糸膜束用補強材の扇形孔の全面積に対する中空糸膜束の充填面積率が50%以上であることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の中空糸膜モジュールについて説明する。図1は中空糸膜モジュールの概略部分縦断面図である。図2は図1で用いた中空糸膜束用補強材の平面図、図3は図2の正面図である。図4は図1の別実施形態のものの半径方向への概略断面図であり、中空糸膜束用補強材の取付状態を説明するための図である。図5は他実施形態である中空糸膜モジュールの概略部分縦断面図である。図1、図5は、ケースハウジング(筒状本体部とキャップ)は断面を示すが、他は断面ではなく、ハッチングは部材ごとの区別を明確にするために付した。図2、図4は、中空糸膜束の収容状態を説明するため、扇形孔h又はeに中空糸膜束を示している。
【0011】
図1で示す中空糸膜モジュール10は、筒状本体部12と、上部キャップ14と下部キャップ15とから外殻(ケースハウジング)が形成されている。なお、下部キャップ15を設けずに、筒状本体部12の下部を閉塞して底部を設けても良い。これらの筒状本体部12、上部キャップ14、下部キャップ15は、繊維強化樹脂又はステンレス製であることが好ましい。
【0012】
上部キャップ14には、フランジ14bを有する上部出入口(原水供給口又は逆圧洗浄水の供給口)14aが設けられており、下部キャップ15には、フランジ15bを有する下部液出入口(濃縮液出口又は逆圧洗浄水の排出口)15aが設けられている。
【0013】
上部出入口14aには、例えば原水ラインを形成するパイプ40を接続するが、このとき、上部出入口14aのフランジ14bと、パイプ40のフランジ41との間にはシール材を介在させることが望ましい。
【0014】
下部出入口15aには、例えば濃縮液ラインを形成するパイプ42を接続するが、このとき、上部出入口15aのフランジ15bと、パイプ42のフランジ43との間にはシール材を介在させることが望ましい。
【0015】
筒状本体部12の側面上方部には、前記側面から外側に突き出た状態で、筒状の透過液出口20が設けられている。これらの透過液出口20の開口部側には、同形状の保護出入口25を、ねじ込み等の手段により、着脱自在に取り付けることが望ましい。
【0016】
このような保護出入口25を取り付けることにより、例えば原水槽と連結するためのパイプを透過液出口20に直接接続せずに保護出入口25を介して接続することができるので、取付作業により透過液出口20が破損することが防止される。そして、保護出入口25を着脱自在にすることで、保護出入口25が破損した場合には、容易に交換することができる。
【0017】
筒状本体部12の両開口部側には、それぞれ中空糸膜束用補強材50が配置されている。中空糸膜束用補強材50は、筒状本体部12の内周面に接着固定されている。中空糸膜束用補強材50は、中空糸膜束16の両端側以外、例えば長さ方向の中央部付近等にも配置することができる。
【0018】
図2、図3に示すように、中空糸膜束用補強材50は、環状外枠51と、環状外枠51内を仕切る複数の仕切り板52との組み合わせからなり、複数の仕切り板52は、環状外枠51と中央部の基点部53との間を連結している。中空糸膜束用補強材50は、軽量で高強度にするため、繊維強化樹脂製であることが好ましい。
【0019】
環状外枠51内は、環状外枠51の一部周辺(円弧)と、2つの仕切り板52とで囲まれた8つの扇形孔a〜hを有しており、扇形孔は8以上であれば特に上限は制限されず、適用する中空糸膜モジュールの大きさ等に応じて適宜設定する。
【0020】
環状外枠51の幅W1は、好ましくは1〜30mm、より好ましくは5〜20mm、更に好ましくは7〜15mmであり、厚みT1は、好ましくは10〜200mm、より好ましくは20〜100mm、更に好ましくは30〜60mmである。
【0021】
仕切り板52の幅W2は、好ましくは1〜30mm、より好ましくは5〜20mm、更に好ましくは7〜15mmであり、厚みT2は、好ましくは10〜200mm、より好ましくは20〜100mm、更に好ましくは30〜60mmである。
【0022】
図1、図2に示すように、中空糸膜束16は、扇形孔a〜h内に上端部及び下端部が挿入され、中空糸膜束16を構成する中空糸膜同士、並びに中空糸膜束16、環状外枠51及び仕切り板52が互いにウレタン系接着剤18で固着一体化されている。なお、中空糸膜束16は、固着一体化された残部の一部又は全部を保護ネットで被覆することができる。
【0023】
このように中空糸膜束用補強材50を用いることにより、製造時及び運転時においては、中空糸膜束16の支持固定が容易となるほか、液の出入りに伴う流れによって中空糸膜束16同士が揺れて衝突を繰り返し、破損することが防止される。更に中空糸膜モジュール10の廃棄時においては、扇形孔a〜h内に収容固定された中空糸膜束16を打ち抜くことで、容易に中空糸膜束用補強材50と中空糸膜束16とを分離することができる。
【0024】
中空糸膜束16の長さ(L1)に対する接着剤で覆われた部分の長さ(中空糸膜束16の端面から接着剤で覆われた部分の長さ)(L2)の比率(L2/L1)は、好ましくは1/10以下、より好ましくは1/11以下、更に好ましくは1/12以下である。なお、L2は、環状外枠50の厚みT1以下となる。
【0025】
L2/L1を上記範囲に設定することにより、中空糸膜束16における固着部分の長さを短くできるので、有効膜面積の低下が小さくなり、運転時の濾過性能が高められる。更に中空糸膜モジュール10の廃棄時においては、扇形孔a〜h内に収容固定された中空糸膜束16を打ち抜き易くなるので、中空糸膜束用補強材50と中空糸膜束16との分離がより容易となる。
【0026】
中空糸膜束用補強材50の扇形孔a〜hの面積(全扇形孔の面積又は個々の扇形孔の面積)に対する中空糸膜束16の充填面積率は、好ましくは50〜55%以上、より好ましくは55〜60%、更に好ましくは60〜70%である。
【0027】
充填面積率を上記範囲に設定することにより、運転時においては、単位面積当たりの中空糸膜の充填率(収容本数)を増加させることができ、その結果、有効膜面積を増加させることができるので、中空糸膜モジュールの濾過性能を向上させることができる。更に中空糸膜モジュール10の廃棄時においては、扇形孔a〜h内に収容固定された中空糸膜束16の打ち抜き易さがより向上する。
【0028】
図1に示すとおり、2つの中空糸膜束用補強材50により、中空糸膜束16が両端側で支持固定されているとき、2つの中空糸膜束用補強材50の取付位置にずれがないことが重要となる。これらの取付位置にずれが生じた場合には、中空糸膜束16に捻れが生じ、中空糸膜が破損する原因となる。更に、中空糸膜束16に捻れが生じた場合には、中空糸膜束用補強材50にも無用な張力が加わり、廃棄時において打ち抜くときに中空糸膜束用補強材50が破損する恐れがある。このため、このような事態が生じないように、例えば、図4に示すような、位置決め手段を付設することが望ましい。
【0029】
筒状本体部12の内壁面、具体的には、中空糸膜束用補強材50が配置された上部内壁面と、中空糸膜束用補強材50が配置された下部内壁面に、それぞれ内側方向への2つの位置決め凸部30a、30bを設ける。
【0030】
一方、2つの中空糸膜束用補強材50においても、前記位置決め凸部30a、30bに対応する位置に、位置決め凹部55a、55bを設ける。
【0031】
そして、中空糸膜束用補強材50に両端が固定された中空糸膜束16を筒状本体部12内に収容するとき、位置決め凸部30aと位置決め凹部55a、位置決め凸部30bと位置決め凹部55bとが互いに合わさるようにして収容する。
【0032】
このような位置決め手段を使用することにより、2つの中空糸膜束用補強材50の取付位置が、同じ部位を基準とするずれ角度がなくなるように収容することができる。
【0033】
図5で示す中空糸膜モジュール100は、2つの中空糸膜束用補強材50が、ステンレス製の支持棒60に接続されている形態であり、他の構造は図1の中空糸膜モジュール10と同じである。
【0034】
支持棒60は、両端部が2つの中空糸膜束用補強材50の基点部53に、ボルト等の固定手段により固着されている。
【0035】
このような支持棒60を有する中空糸膜束用補強材50を使用することにより、製造時においては、図4で示すような位置決め手段が不要となるほか、中空糸膜束16の収容固定作業も容易となる。更に廃棄時においては、支持棒60により2つの中空糸膜束用補強材50自体が補強されているので、打ち抜き作業が容易となる。
【0036】
本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜モジュールの総質量(M1)に対して、中空糸膜モジュール中の廃棄部材の総質量(M2)の比率(M2/M1×100)が40%以下であるもの、即ち、ケースハウジング及び中空糸膜束用補強材50の占める割合が高い、大型の中空糸膜モジュールに適している。
【0037】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【0038】
実施例1
図1〜図3に示すような中空糸膜モジュールを製造した。各構成要素の詳細は次の通りである。
【0039】
ケースハウジング:筒状本体部12は、内径450mm(D)、外径465mm、長さ1110mmのFRP製のものを用い、両端にはSUS製の上部及び下部キャップ14、15を取り付けた。
【0040】
透過水出口20:筒状本体部12の端部から210mmの位置に、開口径228mmの出口を設け、更にOリングを介し、塩化ビニル樹脂製の保護出入口25を取り付けた。
【0041】
中空糸膜束用補強材:直径45cm、環状外枠の幅W11.2cm、厚みT15cm、仕切り板の幅W21cm、厚みT25cm、扇形孔の1つの面積150cm2
中空糸膜束:内径0.8mm、外径1.3mm、長さ1110mm(L1)の酢酸セルロース中空糸膜2050本で1束(端面の面積27.2cm2)とし、各扇形孔に3束ずつを収容した。中空糸膜束は、遠心シール機(東邦機械工業(株)製,横型遠心成型機)により、筒状本体部12の両端側に位置する中空糸膜束相互、及び中空糸膜束と筒状本体部12の内壁面とをウレタン系接着剤〔コロネート4428:ニッポラン4221=52:48(日本ポリウレタン(株)製)〕で接着封止した。接着剤層厚み(L2)は両端の合計で96mm、有効膜面積は110m2であった。
【0042】
L2/L1:96/1110=約0.086
扇形孔面積に対する中空糸膜束(端面)の充填面積率:81.6/150×100=54.4%
この中空糸膜モジュール10を用いて河川水の試験濾過運転を行い、半年後に解体を行った。中空糸膜モジュール10から上部キャップ14を外し、2つの中空糸膜束用補強材50ごと中空糸膜束16を取り出した。その後、加熱後に加圧打ち抜く方法により、2つの中空糸膜束用補強材50から中空糸膜束16を打ち抜いて、それぞれを分離した。2つの中空糸膜束用補強材50には破損個所は見られず、再利用することができた。
【0043】
M2/M1×100:(19kg/57kg)/100=33%
【0044】
【発明の効果】
本発明の中空糸膜モジュールは、製造時の組立作業も容易であり、運転時の濾過性能も優れている上に、廃棄時には中空糸膜束用補強材と中空糸膜束とを容易に分離することができるので、少なくともケースハウジングと中空糸膜束用補強材を再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】中空糸膜モジュールの概略部分縦断面図。
【図2】中空糸膜束用補強材の平面図。
【図3】図2の正面図。
【図4】図1の中空糸膜モジュールの他実施形態の概略横断面図。
【図5】他実施形態の中空糸膜モジュールの概略部分縦断面図。
【符号の説明】
10、100 中空糸膜モジュール
12 筒状本体部
14 上部キャップ
15 下部キャップ
16 中空糸膜束
18 ウレタン系接着剤
50 中空糸膜束用補強材
Claims (4)
- 液出入口を有する縦長のケースハウジング内に複数の中空糸膜束が収容された中空糸膜モジュールであり、
ケースハウジングの材質が繊維強化樹脂であり、
ケースハウジング内に、環状外枠と、環状外枠内を8以上の扇形孔に分ける仕切り板との組み合わせからなる1又は2の中空糸膜束用補強材が装填され、
前記中空糸膜束用補強材の扇形孔内に複数の中空糸膜束の一端又は両端が挿入され、中空糸膜相互及び中空糸膜束と中空糸膜束用補強材が接着剤で固着されており、前記接着剤がウレタン系接着剤である、
中空糸膜束用補強材から中空糸膜束が打ち抜いて分離され、少なくともケースハウジングと中空糸膜束用補強材が他の中空糸膜モジュール用として再利用できるものであることを特徴とする中空糸膜モジュール。 - 中空糸膜束の長さL1に対する接着剤で固着された部分の長さL2の比率(L2/L1)が1/10以下である請求項1記載の中空糸膜モジュール。
- 中空糸膜束用補強材の扇形孔の全面積に対する中空糸膜束の充填面積率が50%以上である請求項1又は2記載の中空糸膜モジュール。
- 中空糸膜モジュールの総質量(M1)に対して、中空糸膜モジュール中の廃棄部材の総質量(M2)の比率(M2/M1×100)が40%以下である請求項1〜3のいずれか1記載の中空糸膜モジュール。
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