JP2004154659A - 膜エレメントの再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシング内に着脱自在に設けられる膜エレメントの再生方法であって、使用済みの膜エレメントの一部を容易に再利用して、廃棄物の減量および資源の有効利用を図る。
【解決手段】膜エレメント３は、先端を閉塞した直管状のセラミックス製の複数の膜チューブ４と、これら膜チューブ４の基端部を集束するステンレス製の集束プレート７とで構成され、各膜チューブ４はシリコン系の接着剤９によって集束プレート７に接着固定されており、使用済みの膜エレメント３を３００〜８００℃で加熱して接着剤９の接着力を失効させ、使用済みの膜エレメント３を膜チューブ４と集束プレート７とに分離し、その後、集束プレート７を、酸洗浄して、再利用する。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、上水（浄水）処理，下水・廃水処理，ガス分離，ダスト分離等に用いられる膜モジュールの膜エレメントの再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膜モジュールに用いられる膜エレメントとしては、図１０に示すように、セラミックス製の膜チューブ４０の先端部に封止部品４１を焼きばめし、膜チューブ４０の基端部に開放側部品４２を焼きばめし、集合用部品４３に形成された取付け孔４４に上記開放側部品４２を嵌め込み、開放側部品４２と集合用部品４３とを溶融タイプふっ素樹脂４５で一体に溶接している。これにより、複数本の膜チューブ４０が集合用部品４３に集束されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２０９６０号公報
【０００４】
【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、膜チューブ４０の濾過機能が劣化したり使用期限が過ぎるなどして、膜エレメント４６を新品のものと交換した場合、使用済みの膜エレメント４６の一部を再利用することは困難であり、使用済みの膜エレメント４６一式を全て廃棄しており、廃棄物が増加するといった問題や資源の無駄使いといった問題が生じた。
【０００５】
本発明は、使用済みの膜エレメントの一部を容易に再利用して、廃棄物の減量および資源の有効利用を図ることが可能な膜エレメントの再生方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【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発明は、ケーシング内に着脱自在に設けられる膜エレメントの再生方法であって、上記膜エレメントは、先端を閉塞した管状のセラミックス製の複数の膜チューブと、これら膜チューブを集束する集束プレートとで構成され、上記各膜チューブはシリコン系の接着剤によって集束プレートに接着されて固定され、上記集束プレートの材質はステンレス，鉄，銅，真鍮，チタン，ハステロイのいずれかの金属であり、使用済みの膜エレメントを３００〜８００℃で加熱して接着剤の接着力を失効させて、上記使用済みの膜エレメントを膜チューブと集束プレートとに分離し、集束プレートを再利用するものである。
【０００７】
これによると、シリコン系の接着剤を使用することによって、使用済みの膜エレメントを加熱した際、上記接着剤が変質してもろくなり、接着力が失効するため、使用済みの膜エレメントを膜チューブと集束プレートとに容易に分離することができる。また、上記加熱時の加熱温度を３００〜８００℃にすることにより、集束プレートに組成変性が生じるのを防止することができる。これにより、使用済みの膜エレメントから集束プレートを回収して再利用することが可能となり、廃棄物の減量および資源の有効利用を図ることができる。
【０００８】
また、本第２発明は、集束プレートの材質をステンレスとし、使用済みの膜エレメントを膜チューブと集束プレートとに分離した後、上記集束プレートを酸洗浄し、集束プレートを再利用するものである。
【０００９】
これによると、集束プレートを酸洗浄することにより、集束プレートの表面の汚れを十分に落とすことができる。
また、本第３発明は、ケーシング内に着脱自在に設けられる膜エレメントの再生方法であって、上記膜エレメントは、先端を閉塞した管状のセラミックス製の複数の膜チューブと、これら膜チューブを集束する集束プレートとで構成され、上記各膜チューブはシリコン系の接着剤によって集束プレートに接着されて固定され、上記集束プレートの材質はステンレス，鉄，銅，真鍮，チタン，ハステロイのいずれかの金属であり、使用済みの膜エレメントの膜チューブと集束プレートとの接着部分をシリコン溶解液中に浸漬する又は上記接着部分にシリコン溶解液を塗布することにより、上記接着剤を溶解させて上記使用済みの膜エレメントを膜チューブと集束プレートとに分離し、集束プレートを再利用するものである。
【００１０】
これによると、上記シリコン溶解液が接着剤を溶解するため、使用済みの膜エレメントを膜チューブと集束プレートとに容易に分離することができる。これにより、使用済みの膜エレメントから集束プレートを回収して再利用することが可能となり、廃棄物の減量および資源の有効利用を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、１は膜モジュールであり、ケーシング２の内部に複数（２個）の膜エレメント３を着脱自在に備えており、被処理水を後述する膜チューブ４の外側から内側へ透過させて濾過する外圧式のものである。
【００１２】
上記ケーシング２は、種々の形状を採用できるが、本実施の形態では、一例として直管円筒状のものを挙げている。上記ケーシング２の両端には、上記膜エレメント３を出し入れする膜エレメント装入口５が形成されている。これら両膜エレメント装入口５の外周縁にはケーシング側フランジ６が設けられている。
【００１３】
上記膜エレメント３は、図３，図４に示すように、先端を閉塞した細い直管状のセラミックス製の複数本の膜チューブ４と、これら膜チューブ４の基端部を集束して各膜チューブ４を片持状に支持する円板形状の集束プレート７とで構成されている。尚、上記各膜チューブ４は、多数の微細孔を有した膜形成材のみで管壁を成形してなり、管外径１〜６ｍｍφ、管壁肉厚０．１〜０．８ｍｍの形状をなすものであり、所定間隔で平行に配置されている。また、上記各膜チューブ４の基端側は、集束プレート７に形成された複数の貫通孔８（図５参照）に挿通され、各膜チューブ４の基端間に充填されたシリコン系の接着剤９（シリコンゴム等）によって集束プレート７に水密に接着されて固定されている。尚、上記集束プレート７の材質にはステンレスが用いられている。
【００１４】
図１，図２に示すように、上記ケーシング２の両端には、ケーシング２内に充填された膜エレメント３の各膜チューブ４の基端開口４ａ側を覆う帽子状のキャップ１０が着脱自在に取付けられている。
【００１５】
すなわち、上記キャップ１０の開口端の外周縁にはキャップ側フランジ１１が設けられている。そして、上記集束プレート７の外周部を上記ケーシング側フランジ６とキャップ側フランジ１１との間に挟み込んだ状態で、複数のボルト１２を挿通し、ナット１３を締めてケーシング側フランジ６とキャップ側フランジ１１とを締結することにより、両膜エレメント３がそれぞれケーシング２内に水平に据付け固定されている。
【００１６】
尚、集束プレート７とケーシング側フランジ６との間は一方のパッキン１４によって水密にシールされている。また、集束プレート７とキャップ側フランジ１１との間は他方のパッキン１５によって水密にシールされている。
【００１７】
上記ケーシング２には、両膜エレメント３の間に形成された給水空間１６に対応する位置に被処理水（被処理流体の一例）を供給する原水供給口１７と、濃縮水排出口１８とが設けられている。上記原水供給口１７はケーシング２の下部に位置し、濃縮水排出口１８はケーシング２の両側上部に位置している。
【００１８】
また、上記キャップ１０の外周上部には濾過水排出口１９が設けられ、キャップ１０の外周下部にはキャップ１０内のドレンを排出するためのドレン排出口２０が設けられている。
【００１９】
これによると、原水供給口１７からケーシング２内の給水空間１６へ供給された被処理水は、各膜チューブ４の外側から内側へ透過する際に膜チューブ４で濾過され、膜チューブ４を透過した被処理水は濾過処理水として膜チューブ４の内部流路４ｂ（図３参照）を通って基端開口４ａからキャップ１０内に流出し、両濾過水排出口１９から外部へ排出される。
【００２０】
使用済みの膜エレメント３を新品のものと交換する場合、先ず、図１に示す各ボルト１２，ナット１３を取り外し、キャップ１０をケーシング側フランジ６から取り外す。その後、使用済みの膜エレメント３を膜エレメント装入口５からケーシング２の外側へ引き出し、新品の膜エレメント３を膜エレメント装入口５からケーシング２の内部に挿入すればよい。
【００２１】
上記のようにしてケーシング２内から取り出された使用済みの膜エレメント３の膜チューブ４は汚染物質の付着等によって濾過機能が劣化しているが、通常、集束プレート７の機能は劣化していない。このことから、使用済みの膜エレメント３に対して、以下のような再生方法が実施される。
【００２２】
すなわち、図６に示すように、先ず、上記のようにケーシング２内から取り出された使用済みの膜エレメント３を３００〜８００℃で加熱する。この際、接着剤９の材質としてシリコン系のもの（シリコンゴム等）を用いているため、接着剤９のケイ素原子間の結合が切断され、上記接着剤９が変質してもろくなり、接着力が失効する。これにより、使用済みの膜エレメント３を膜チューブ４と集束プレート７とに容易に分離することができる。尚、加熱時の加熱温度を３００〜８００℃とすることにより、集束プレート７にステンレスの組成変性が生じるのを防止することができる。
【００２３】
その後、上記集束プレート７を塩酸等で酸洗浄することにより、集束プレート７の表面の汚れを十分に落とすことができる。これにより、使用済みの膜エレメント３から集束プレート７を回収して再利用することが可能となり、廃棄物の減量および資源の有効利用を図ることができる。
【００２４】
また、各膜チューブ４は上述したように濾過機能が劣化しているため、これら各膜チューブ４を粉砕してセラミックス原料にして再利用する。これにより、廃棄物の減量および資源の有効利用をより一層促進させることができる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態を図７，図８に基づいて説明する。尚、膜モジュール１とその膜エレメント３の構成は先述した第１の実施の形態と同一であるため、説明を省略する。
【００２６】
第２の実施の形態における使用済みの膜エレメント３の再生方法を以下に説明する。
先ず、使用済みの膜エレメント３を乾燥させる。そして、図８に示すように、浸漬用タンク２５にシリコン溶解液２６を注入し、上記使用済みの膜エレメント３の各膜チューブ４と集束プレート７との接着部分Ａを上記シリコン溶解液２６中に所定時間浸漬する。これにより、シリコン溶解液２６が接着剤９を溶解するため、図５に示すように、使用済みの膜エレメント３を膜チューブ４と集束プレート７とに容易に分離することができる。その後、膜チューブ４と集束プレート７とをキシレン等で洗浄し、乾燥させる。これにより、使用済みの膜エレメント３から集束プレート７を回収して再利用することが可能となり、廃棄物の減量および資源の有効利用を図ることができる。
【００２７】
また、各膜チューブ４は上述したように濾過機能が劣化しているため、これら各膜チューブ４を粉砕してセラミックス原料にして再利用する。これにより、廃棄物の減量および資源の有効利用をより一層促進させることができる。
【００２８】
尚、上記シリコン溶解液２６は、シリコン系の接着剤９（シリコンゴムやシリコン樹脂等）のみを溶解する薬剤であり、ステンレスやセラミックス等に悪影響を及ぼさないものであり、例えば有機溶剤とトリハロゲン化酢酸とを混合したもの（有限会社ミツ化学製のシリコーン溶解剤ＳＳＩ−３）等が挙げられる。
【００２９】
上記第２の実施の形態では、図８に示すように、各膜チューブ４と集束プレート７との接着部分Ａをシリコン溶解液２６中に浸漬しているが、これ以外の方法として、上記接着部分Ａにシリコン溶解液２６を塗布してもよい。
【００３０】
上記第１および第２の実施の形態では、集束プレート７の材質をステンレスにしているが、ステンレスに限定されるものではなく、鉄，銅，真鍮，チタン，ハステロイのいずれかの金属であってもよい。
【００３１】
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、被処理水を膜チューブ４の外側から内側へ透過させて濾過する外圧式の膜モジュール１を挙げたが、第３の実施の形態として、図９に示すように、被処理水を膜チューブ４の内側から外側へ透過させて濾過する内圧式の膜モジュール３０であってもよい。尚、この内圧式の膜モジュール３０では、原水供給口１７が両キャップ１０の外周下部に設けられ、濾過水排出口１９がケーシング２の上部に設けられ、ドレン排出口２０がケーシング２の下部に設けられ、さらに、空気抜き口３１が両キャップ１０の外周上部に設けられている。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、使用済みの膜エレメントから集束プレートを回収して再利用することが可能となり、廃棄物の減量および資源の有効利用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における膜エレメントを内蔵した膜モジュールの断面図である。
【図２】同、膜モジュールの斜視図である。
【図３】同、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、使用済みの膜エレメントを集束プレートと膜チューブとに分離した図である。
【図６】同、使用済みの膜エレメントの再生方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態における使用済みの膜エレメントの再生方法を示すフローチャートである。
【図８】同、使用済みの膜エレメントをシリコン溶解液に浸漬した図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態における膜エレメントを内蔵した膜モジュールの断面図である。
【図１０】従来の膜エレメントの図である。
【符号の説明】
２ ケーシング
３ 膜エレメント
４ 膜チューブ
７ 集束プレート
９ 接着剤
２６ シリコン溶解液
Ａ 接着部分

Claims (3)

1. ケーシング内に着脱自在に設けられる膜エレメントの再生方法であって、上記膜エレメントは、先端を閉塞した管状のセラミックス製の複数の膜チューブと、これら膜チューブを集束する集束プレートとで構成され、上記各膜チューブはシリコン系の接着剤によって集束プレートに接着されて固定され、上記集束プレートの材質はステンレス，鉄，銅，真鍮，チタン，ハステロイのいずれかの金属であり、使用済みの膜エレメントを３００〜８００℃で加熱して接着剤の接着力を失効させて、上記使用済みの膜エレメントを膜チューブと集束プレートとに分離し、集束プレートを再利用することを特徴とする膜エレメントの再生方法。
2. 集束プレートの材質をステンレスとし、使用済みの膜エレメントを膜チューブと集束プレートとに分離した後、上記集束プレートを酸洗浄し、集束プレートを再利用することを特徴とする請求項１記載の膜エレメントの再生方法。
3. ケーシング内に着脱自在に設けられる膜エレメントの再生方法であって、上記膜エレメントは、先端を閉塞した管状のセラミックス製の複数の膜チューブと、これら膜チューブを集束する集束プレートとで構成され、上記各膜チューブはシリコン系の接着剤によって集束プレートに接着されて固定され、上記集束プレートの材質はステンレス，鉄，銅，真鍮，チタン，ハステロイのいずれかの金属であり、使用済みの膜エレメントの膜チューブと集束プレートとの接着部分をシリコン溶解液中に浸漬する又は上記接着部分にシリコン溶解液を塗布することにより、上記接着剤を溶解させて上記使用済みの膜エレメントを膜チューブと集束プレートとに分離し、集束プレートを再利用することを特徴とする膜エレメントの再生方法。

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