JP2008012468A - Separation membrane for solid/liquid separation, membrane element, membrane filtration apparatus, and solid/liquid separation method for separating solid from solid-containing liquid - Google Patents

Separation membrane for solid/liquid separation, membrane element, membrane filtration apparatus, and solid/liquid separation method for separating solid from solid-containing liquid Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane capable of keeping an increase of filtration resistance with time on the surface of the membrane sufficiently small in the process of carrying out solid/liquid separation namely filtrating a solid substance unable to permeate the membrane contained in a liquid to be filtrated by virtue of the separation membrane. <P>SOLUTION: The separation membrane for solid/liquid separation is characterized by having surface roughness of its surface layer of not greater than 0.1 μm and a breakaway coefficient ratio of the substance unable to permeate the membrane of not lower than 4. The separation membrane is further characterized by having filtration resistance upon filtrating pure water of not greater than 5×10<SP>10</SP>/m, a mean pore diameter at the membrane surface of not greater than 0.2 μm and a resistance coefficient ratio of not greater than 1.2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、活性汚泥液や微生物培養液などの固形分含有液を固液分離するためのろ過膜として用いられる分離膜、および、その分離膜を用いる膜ろ過装置や固液分離方法に関する。   The present invention relates to a separation membrane used as a filtration membrane for solid-liquid separation of a solid-containing liquid such as an activated sludge solution or a microorganism culture solution, and a membrane filtration apparatus and a solid-liquid separation method using the separation membrane.

活性汚泥や微生物培養液などの固体分含有液を分離膜によってろ過し固液分離する場合、被ろ過液である固体分含有液を分離膜と接触させ、被ろ過液側から加圧しもしくは透過側を負圧にすることにより、分離膜内を所望の液体成分のみ透過させる。このとき、被ろ過液に含まれる非膜透過物質が膜表面に付着し、付着した物質が膜ろ過抵抗の増加を引き起こす。膜ろ過を継続していくと徐々に膜ろ過抵抗が大きくなっていくので、一定の膜ろ過圧力を加えることにより膜ろ過を行う場合には、膜ろ過流量が低減していく。また、膜ろ過流量を一定として膜ろ過を行う場合には、膜ろ過抵抗の増大にともない膜間差圧が増大する。前者の場合には、計画していた流量が確保できないこととなり、後者の場合には圧力を増加させるためのエネルギーがより多く必要となると同時に分離膜に対する負担が増加する。したがって、固液分離用の分離膜にとって、分離膜の表面に非膜透過物質が付着しにくいこと、被ろ過液を膜ろ過したときに膜ろ過抵抗を小さく維持できることは、非常に重要な要件である。   When solid content liquid such as activated sludge or microbial culture solution is filtered through a separation membrane and solid-liquid separation is performed, the solid content liquid that is the filtrate is brought into contact with the separation membrane and pressurized from the filtrate side or permeate side By making the pressure negative, only the desired liquid component permeates through the separation membrane. At this time, the non-membrane permeable substance contained in the liquid to be filtered adheres to the membrane surface, and the adhered substance causes an increase in membrane filtration resistance. When membrane filtration is continued, the membrane filtration resistance gradually increases. Therefore, when membrane filtration is performed by applying a constant membrane filtration pressure, the membrane filtration flow rate is reduced. Further, when membrane filtration is performed with a constant membrane filtration flow rate, the transmembrane pressure difference increases as the membrane filtration resistance increases. In the former case, the planned flow rate cannot be secured, and in the latter case, more energy is required to increase the pressure and at the same time the burden on the separation membrane increases. Therefore, it is a very important requirement for a separation membrane for solid-liquid separation that non-membrane permeable substances are difficult to adhere to the surface of the separation membrane and that the membrane filtration resistance can be kept small when the filtrate is subjected to membrane filtration. is there.

このような分離膜として、例えば特許文献1には、多孔質樹脂表面の表面粗さを20μm以下、好ましくは10μm以下とすることにより膜表面に汚れ成分が付着し難くすることにより、被ろ過液中の非膜透過物質による分離膜目詰まりが生じ難くすることが記載されている。その具体例として、表面粗さが7〜9μmの分離膜が記載されている。
特開2003−135939号公報
As such a separation membrane, for example, in Patent Document 1, the surface roughness of the porous resin surface is set to 20 μm or less, preferably 10 μm or less, thereby making it difficult for dirt components to adhere to the membrane surface. It is described that the separation membrane clogging due to the non-membrane permeable substance is less likely to occur. As a specific example, a separation membrane having a surface roughness of 7 to 9 μm is described.
JP 2003-135939 A

しかしながら、特許文献1に記載されている表面粗さが7〜9μmの分離膜を用いて活性汚泥等の被ろ過液を膜ろ過した際に、膜表面に非膜透過物質が付着し難くなるものの、一旦膜表面に付着した非膜透過物質が剥離し難く、膜ろ過抵抗の経時的増加を十分に抑制させることが困難であった。   However, when a membrane to be filtered such as activated sludge using a separation membrane having a surface roughness of 7 to 9 μm described in Patent Document 1, it is difficult for non-membrane permeable substances to adhere to the membrane surface. The non-membrane permeable substance once adhered to the membrane surface is difficult to peel off, and it is difficult to sufficiently suppress the increase in membrane filtration resistance with time.

本発明の目的は、被ろ過液中に含まれる非膜透過物質を分離膜により膜ろ過して固液分離を行う場合、分離膜の膜ろ過抵抗の経時的増加を十分に小さく維持できる分離膜等を提供することにある。   The object of the present invention is to provide a separation membrane that can maintain a sufficiently small increase in membrane filtration resistance over time when a non-membrane permeable substance contained in a filtrate is subjected to solid-liquid separation by membrane filtration through a separation membrane. Is to provide etc.

本発明の固液分離用分離膜は、膜表層部の表面粗さが0.1μm以下であり、かつ、膜表面における非膜透過物質剥離係数比率が4以上であることを特徴とするものである。さらに、純水膜ろ過抵抗が5×1010/m以下であること、膜表面における平均細孔径が0.2μm以下であり、かつ、ろ過抵抗係数比率が1.2以下であることが好ましい。また、本発明は、前記分離膜を有する分離膜エレメントおよび膜ろ過装置を含む。 The separation membrane for solid-liquid separation of the present invention is characterized in that the surface roughness of the membrane surface layer portion is 0.1 μm or less, and the non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio on the membrane surface is 4 or more. is there. Furthermore, it is preferable that the pure water membrane filtration resistance is 5 × 10 10 / m or less, the average pore diameter on the membrane surface is 0.2 μm or less, and the filtration resistance coefficient ratio is 1.2 or less. The present invention also includes a separation membrane element having the separation membrane and a membrane filtration device.

本発明の分離膜は、分離膜表面に非膜透過物質が一旦付着しても分離膜表面から剥離しやすいので、分離膜表面に付着している非膜透過物質量の経時的な増加を小さく抑えることができる。分離膜表面に付着している非膜透過物質の量に応じて、膜ろ過抵抗が増加する傾向にあるので、分離膜表面に付着している非膜透過物質の量の増加を小さく抑えることによって、膜ろ過抵抗の増加を小さく抑えることができ、運転効率の良い膜ろ過を維持することができる。   The separation membrane of the present invention is easy to peel off from the surface of the separation membrane once the non-membrane permeable substance adheres to the surface of the separation membrane, so that the increase with time of the amount of non-membrane permeable substance attached to the separation membrane surface is reduced. Can be suppressed. The membrane filtration resistance tends to increase according to the amount of non-membrane permeable substance adhering to the separation membrane surface, so by suppressing the increase in the amount of non-membrane permeable substance adhering to the separation membrane surface to a small amount The increase in membrane filtration resistance can be kept small, and membrane filtration with good operating efficiency can be maintained.

また、純水膜ろ過抵抗を所定水準以下とすることによって、高い透水性能を得ることができる。さらに、膜表面における平均細孔径を所定水準以下とし、かつ、ろ過抵抗係数比率を所定水準以下とすることによって、分離膜表面に付着している物質量あたりの抵抗発生量を小さく抑えることができ、被ろ過液を膜ろ過する際の抵抗を小さくすることができる。   Further, by setting the pure water membrane filtration resistance to a predetermined level or less, high water permeability can be obtained. Furthermore, by setting the average pore diameter on the membrane surface to a predetermined level or less and the filtration resistance coefficient ratio to a predetermined level or less, it is possible to keep the amount of resistance generated per substance attached to the separation membrane surface small. The resistance at the time of membrane filtration of the liquid to be filtered can be reduced.

このような本発明の分離膜を用いることによって、膜ろ過流量を一定として膜ろ過を行う場合には、膜ろ過抵抗や膜間差圧を低く保持することができ、また、一定の膜ろ過圧力を加えることにより膜ろ過を行う場合には、膜ろ過抵抗を低く保持し、高い膜ろ過流量を得ることができる。即ち、膜ろ過流束を大きく保持することができるため、一定流量の膜ろ過液を得るために必要な膜面積を小さくすることができる。また、膜表面にエアバブルを接触させたり、クロスフローのように、膜表面に接触する被ろ過液に流れを与えたりすることにより、膜表面を洗浄しながら膜ろ過を行う場合には、エアバブルを発生させるための曝気ブロアや、流れを発生させるための送液ポンプの動力を低減させることができ、省エネやコスト低減を図ることができる。   By using such a separation membrane of the present invention, when performing membrane filtration with a constant membrane filtration flow rate, membrane filtration resistance and transmembrane pressure difference can be kept low, and constant membrane filtration pressure When membrane filtration is performed by adding, membrane filtration resistance can be kept low and a high membrane filtration flow rate can be obtained. That is, since the membrane filtration flux can be kept large, the membrane area required to obtain a constant amount of membrane filtrate can be reduced. Also, when membrane filtration is performed while washing the membrane surface by bringing air bubbles into contact with the membrane surface or applying flow to the liquid to be filtered, such as crossflow, The power of the aeration blower for generating and the liquid feed pump for generating the flow can be reduced, and energy saving and cost reduction can be achieved.

分離膜の膜表面における細孔径と表面粗さの影響を、図1を用いて説明する。図1は、分離膜1の表層部2の断面における細孔径と表面粗さの影響を考察するために、細孔径4と表面粗さ3とをモデル的に示す断面構造図である。   The influence of the pore diameter and surface roughness on the membrane surface of the separation membrane will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional structure diagram schematically showing the pore diameter 4 and the surface roughness 3 in order to consider the influence of the pore diameter and the surface roughness in the cross section of the surface layer portion 2 of the separation membrane 1.

本発明の分離膜は、膜表層部2における表面粗さ3が0.1μm以下であり、かつ、膜表面における非膜透過物質剥離係数比率が4以上である。また、好ましくは、膜表層部の表面粗さ3が0.05μm以下、非膜透過物質剥離係数比率が10以上である。この特性を満足することにより、分離膜表面に付着している非膜透過性物質が膜表面から剥離しやすくなる。   In the separation membrane of the present invention, the surface roughness 3 in the membrane surface layer portion 2 is 0.1 μm or less, and the non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio on the membrane surface is 4 or more. Preferably, the surface roughness 3 of the membrane surface layer portion is 0.05 μm or less, and the non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio is 10 or more. By satisfying this characteristic, the non-membrane permeable substance adhering to the separation membrane surface is easily peeled off from the membrane surface.

さらに、純水膜ろ過抵抗が5×1010/m以下であることが好ましく、このことによって、分離膜の透水性能が高くなる。また、膜表面における平均細孔径4が0.2μm以下、より好ましくは0.07μm以下であり、かつ、ろ過抵抗係数比率が1.2以下であることも好ましい。このことにより、膜表面に非膜透過物質が付着しても発生する抵抗が小さくなる。 Furthermore, the pure water membrane filtration resistance is preferably 5 × 10 10 / m or less, which increases the water permeability of the separation membrane. Moreover, it is also preferable that the average pore diameter 4 on the membrane surface is 0.2 μm or less, more preferably 0.07 μm or less, and the filtration resistance coefficient ratio is 1.2 or less. This reduces the resistance generated even when a non-membrane permeable substance adheres to the membrane surface.

ここにおいて、分離膜とは、被ろ過液側に圧力を加えて、もしくは透過側から吸引することによって、被ろ過液中に含まれる一定粒子径以上の物質を捕捉する機能を有するものであり、その捕捉粒子径の違いにより、ダイナミックろ過膜、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などがある。本発明の分離膜は、精密ろ過膜、および、限外ろ過膜であり、好ましくは、精密ろ過膜である。また、分離膜の形状としては、平膜や中空糸膜などがあり、形状は特に限定しないが、好ましくは平膜である。   Here, the separation membrane has a function of capturing a substance having a certain particle diameter or more contained in the filtrate by applying pressure on the filtrate side or sucking from the permeate side, There are dynamic filtration membranes, microfiltration membranes, ultrafiltration membranes, nanofiltration membranes, reverse osmosis membranes, etc., depending on the difference in the trapped particle size. The separation membrane of the present invention is a microfiltration membrane and an ultrafiltration membrane, preferably a microfiltration membrane. The shape of the separation membrane includes a flat membrane and a hollow fiber membrane, and the shape is not particularly limited, but is preferably a flat membrane.

また、膜表層部の表面粗さとは、分離膜が被ろ過液と接触する表層部における膜表面に対して垂直方向の高さの平均値であり、本発明では、以下のような装置・手法により測定することができる。   Further, the surface roughness of the membrane surface layer portion is an average value of the height in the direction perpendicular to the membrane surface in the surface layer portion where the separation membrane is in contact with the liquid to be filtered. Can be measured.

測定装置として原子間力顕微鏡装置(Digital Instruments社製Nanoscope IIIa)を用い、探針としてSiNカンチレバー(Digital Instruments社製)を用い、走査モードはコンタクトモード、走査範囲は10μm×25μm、走査解像度は512×512として各ポイントのZ軸(膜表面に対して垂直方向)の高さ(Ziとする)を測定し、データを取得する。また、測定前には、試料となる膜サンプルは、常温でエタノールに15分浸漬後、逆浸透膜ろ過水中に24時間浸漬して洗浄した後風乾して用いる。また、測定データのベースラインを水平化する処理を行い、下式(1)による計算値を膜表層部の表面粗さとする。   An atomic force microscope device (Nanoscope IIIa manufactured by Digital Instruments) is used as a measuring device, a SiN cantilever (manufactured by Digital Instruments) is used as a probe, a scanning mode is a contact mode, a scanning range is 10 μm × 25 μm, and a scanning resolution is 512. The height (Zi) of the Z axis (direction perpendicular to the film surface) of each point is measured as × 512, and data is acquired. Before the measurement, a membrane sample as a sample is immersed in ethanol at room temperature for 15 minutes, then immersed in reverse osmosis membrane filtered water for 24 hours, washed, and then air-dried before use. Moreover, the process which levels the base line of measurement data is performed, and the calculated value by following Formula (1) is made into the surface roughness of a film | membrane surface layer part.

ここで、RMSは、膜表層部の表面粗さ(μm)、
は、Ziの平均値(μm)、Nはポイントの総数である。
Here, RMS is the surface roughness (μm) of the membrane surface layer part,
Is the average value of Zi (μm), and N is the total number of points.

また、純水膜ろ過抵抗は、分離膜を純水で膜ろ過した際の膜ろ過抵抗値であり、本発明では、次のように測定することができる。   The pure water membrane filtration resistance is a membrane filtration resistance value when the separation membrane is subjected to membrane filtration with pure water, and can be measured in the present invention as follows.

まず、評価対象とする分離膜を20%エタノール水溶液に30℃以上の温度で2時間以上浸漬させる。実験装置として図2のような膜ろ過試験装置400を用いる。膜ろ過試験装置400は、窒素ガス405によって、純水を収容している純水チャンバー410を、あるいは、攪拌式セル401(ミリポア(株)製Amicon8050)を加圧すること(その圧力は、圧力計411によって測定)によって、被ろ過液を膜固定ホルダー406に設置された分離膜402によってろ過する装置である。また、膜ろ過は、マグネティックスターラー403によって被ろ過液中に浸漬されている攪拌子404を回転させることによって、被ろ過液を攪拌することが可能である。また、膜透過液を電子秤408上に載せたビーカー407に受けて、その膜透過液量を電子秤408によって測定し、その測定値をパソコン409に取り込む。また、バルブ412、バルブ413、バルブ414を開閉することにより、膜ろ過試験装置各部の加圧の有無を調整する。   First, the separation membrane to be evaluated is immersed in a 20% ethanol aqueous solution at a temperature of 30 ° C. or more for 2 hours or more. A membrane filtration test apparatus 400 as shown in FIG. 2 is used as an experimental apparatus. The membrane filtration test apparatus 400 pressurizes a pure water chamber 410 containing pure water or a stirring cell 401 (Amicon 8050 manufactured by Millipore Corporation) with nitrogen gas 405 (the pressure is measured by a pressure gauge). In this case, the liquid to be filtered is filtered by the separation membrane 402 installed in the membrane fixing holder 406. In membrane filtration, the liquid to be filtered can be stirred by rotating a stirring bar 404 immersed in the liquid to be filtered by a magnetic stirrer 403. Further, the membrane permeate is received by a beaker 407 placed on an electronic balance 408, the amount of the membrane permeate is measured by the electronic balance 408, and the measured value is taken into the personal computer 409. Moreover, the presence or absence of pressurization of each part of the membrane filtration test apparatus is adjusted by opening and closing the valve 412, the valve 413, and the valve 414.

上記のような膜ろ過試験装置400を用いて、窒素ガス405によって純水チャンバー410を加圧し、攪拌式セル401に純水を供給しながら純水を膜ろ過する。そして、得られた時刻と膜ろ過液量との関係を示すデータを次のように処理する。まず、任意のろ過時間におけるろ過液量の微分係数を用いて、任意のろ過時間における膜ろ過流束を算出する。次に、前記任意のろ過時間における膜ろ過流束から、膜ろ過圧力を用いて、下式に従い、任意のろ過時間における膜ろ過抵抗を算出する。   Using the membrane filtration test apparatus 400 as described above, the pure water chamber 410 is pressurized with nitrogen gas 405, and pure water is subjected to membrane filtration while supplying pure water to the agitating cell 401. And the data which show the relationship between the obtained time and the amount of membrane filtrate are processed as follows. First, the membrane filtration flux at an arbitrary filtration time is calculated using the differential coefficient of the filtrate amount at an arbitrary filtration time. Next, from the membrane filtration flux at the arbitrary filtration time, the membrane filtration resistance at the arbitrary filtration time is calculated according to the following formula using the membrane filtration pressure.

膜ろ過抵抗は、次の計算式(2)で算出される。   The membrane filtration resistance is calculated by the following calculation formula (2).

ここで、Rは膜ろ過抵抗(1/m)、ΔPは膜間差圧(Pa)、μは透過水の粘度(Pa・s)、Jは膜ろ過流束(m/s)である。ここで、μは膜ろ過液の粘度を直接測定してもよいが、(3)式に従い、温度から換算してもよい。 Here, R is the membrane filtration resistance (1 / m), ΔP is the transmembrane pressure difference (Pa), μ is the permeated water viscosity (Pa · s), and J is the membrane filtration flux (m / s). Here, μ may directly measure the viscosity of the membrane filtrate, but may be converted from the temperature according to the equation (3).

ここで、F=0.01257187、B=−0.005806436、C=0.001130911、D=−0.000005723952であり、Tは絶対温度[K]である。すなわち、摂氏温度をσ[℃]とすると、T=σ+273.15として表される。 Here, F = 0.01257187, B = −0.005806436, C = 0.001130911, D = −0.000005723952, and T is the absolute temperature [K]. That is, when the Celsius temperature is σ [° C.], it is expressed as T = σ + 273.15.

上記のように算出された結果から、単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係を作成し、前記純水を用いた膜ろ過試験の結果から作成された単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係から、膜ろ過抵抗が一定となる膜ろ過抵抗を膜ろ過抵抗初期値とする。   From the results calculated as described above, create a relationship between the total filtrate volume per unit membrane area and membrane filtration resistance, and per unit membrane area created from the results of the membrane filtration test using the pure water. From the relationship between the total filtrate amount and the membrane filtration resistance, the membrane filtration resistance at which the membrane filtration resistance is constant is defined as the initial value of the membrane filtration resistance.

また、膜表面における平均細孔径は、分離膜表層部における細孔径の平均値であり、本発明では、走査型電子顕微鏡観察によって分離膜の表面を観察し、得られた画像から、分離膜の表面に観察される孔径を測定し、その平均値を平均細孔径とすればよい。   The average pore diameter on the membrane surface is the average value of the pore diameters on the surface of the separation membrane.In the present invention, the surface of the separation membrane is observed with a scanning electron microscope, and from the obtained image, What is necessary is just to measure the pore diameter observed on the surface, and let the average value be an average pore diameter.

また、膜表面における非膜透過物質剥離係数比率は、分離膜に付着している被ろ過液の非膜透過物質が分離膜からの剥離し易さを表す剥離係数を、標準膜に対する比率でもって表した値である。即ち、この剥離係数比率が高いほど、分離膜に付着している非膜透過物質が分離膜から剥離し易く、膜表面に非膜透過物質のケーク層が形成されにくく、膜ろ過性能が高くなる。また、ろ過抵抗係数比率は、膜表面に付着している非膜透過物質の単位物質量あたりの抵抗発生量を表すろ過抵抗係数を、標準膜に対する比率でもって表した値である。ここで、標準膜とは、ミリポア(株)社製デュラポア膜(親水性、VVLP02500、孔径0.10μm)である。   In addition, the non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio on the membrane surface is the ratio of the non-membrane permeable substance adhering to the separation membrane that indicates the ease with which the non-membrane permeable substance peels from the separation membrane to the standard membrane. It is the expressed value. That is, the higher the separation coefficient ratio, the easier the non-membrane permeable substance adhering to the separation membrane is peeled from the separation membrane, and the non-membrane permeable substance cake layer is less likely to be formed on the membrane surface, resulting in higher membrane filtration performance. . The filtration resistance coefficient ratio is a value representing the filtration resistance coefficient representing the resistance generation amount per unit substance amount of the non-membrane permeable substance adhering to the membrane surface by the ratio to the standard membrane. Here, the standard membrane is a Durapore membrane (hydrophilic, VVLP02500, pore size 0.10 μm) manufactured by Millipore Corporation.

上記、非膜透過物質剥離係数およびろ過抵抗係数は、以下の方法により求めることができる。   The non-membrane permeable substance peeling coefficient and the filtration resistance coefficient can be obtained by the following methods.

まず、ろ過抵抗係数を求めるために、図2の膜ろ過試験装置400を用い、被ろ過液を分離膜を用いて膜ろ過する。ここで、被ろ過液には、分離膜の使用目的に応じた適切なものを用いる。例えば、活性汚泥の分離膜として用いる場合には活性汚泥を、微生物培養液の分離膜として用いる場合には微生物培養液を用いる。この被ろ過液として、懸濁物質を含む物理的・化学的に安定な液体を用いてもよい。   First, in order to obtain the filtration resistance coefficient, the membrane filtration test apparatus 400 of FIG. 2 is used, and the filtrate is subjected to membrane filtration using a separation membrane. Here, an appropriate liquid according to the purpose of use of the separation membrane is used as the liquid to be filtered. For example, when used as a separation membrane for activated sludge, activated sludge is used, and when used as a separation membrane for microorganism culture solution, a microorganism culture solution is used. As the liquid to be filtered, a physically and chemically stable liquid containing a suspended substance may be used.

また、膜ろ過試験装置400において、まず、純水チャンバー410を外し、図2の点線のライン415を接続した。評価対象とする分離膜を膜固定ホルダー414に設置し、被ろ過液を攪拌式セル401に加え、窒素ガスによる加圧を行う。ここで、マグネティックスターラー403による攪拌を行わないで膜ろ過を行う。膜ろ過により得られた時刻と膜ろ過液量との関係を示すデータから、前記と同様に単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係を作成する。前記作成された単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係には、直線部分が含まれるので、この直線の傾きをkoとする。また、被ろ過液の固形物物質量(乾燥重量)を測定し、その値をX(mg/L)とすると、ろ過抵抗係数αは、下式(4)で求められる。   In the membrane filtration test apparatus 400, first, the pure water chamber 410 was removed, and the dotted line 415 in FIG. 2 was connected. The separation membrane to be evaluated is placed in the membrane fixing holder 414, the liquid to be filtered is added to the stirring cell 401, and pressurization with nitrogen gas is performed. Here, membrane filtration is performed without stirring by the magnetic stirrer 403. From the data showing the relationship between the time obtained by membrane filtration and the amount of membrane filtrate, a relationship between the total amount of filtrate per unit membrane area and membrane filtration resistance is created as described above. Since the created relationship between the total amount of filtrate per unit membrane area and the membrane filtration resistance includes a straight line portion, the slope of this straight line is designated as ko. Further, when the solid substance amount (dry weight) of the liquid to be filtered is measured and the value is X (mg / L), the filtration resistance coefficient α is obtained by the following equation (4).

前記ろ過抵抗係数を、標準膜と評価膜とについて測定し、ろ過抵抗係数比率αを下式(5)のように算出する。 The filtration resistance coefficient was measured for a standard film and evaluation film, it calculates the filtration resistance coefficient ratio alpha r as the following equation (5).

ここで、αは評価膜におけるろ過抵抗係数であり、αは標準膜におけるろ過抵抗係数である。 Here, α m is the filtration resistance coefficient in the evaluation membrane, and α s is the filtration resistance coefficient in the standard membrane.

次に、非膜透過物質剥離係数を求めるために、前記ろ過抵抗係数の場合と同様な膜ろ過試験を行う。但し、この膜ろ過試験では、攪拌を行いながら膜ろ過を行う。このとき、膜ろ過の途中で、一時的に膜ろ過を停止することが好ましい。このことにより、精度良く剥離係数を求めることができる。膜ろ過により得られた時刻と膜ろ過液量との関係を示すデータから、前記と同様に単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係を作成する。   Next, in order to obtain a non-membrane permeable substance peeling coefficient, a membrane filtration test similar to the case of the filtration resistance coefficient is performed. However, in this membrane filtration test, membrane filtration is performed while stirring. At this time, it is preferable to temporarily stop the membrane filtration during the membrane filtration. As a result, the peeling coefficient can be obtained with high accuracy. From the data showing the relationship between the time obtained by membrane filtration and the amount of membrane filtrate, a relationship between the total amount of filtrate per unit membrane area and membrane filtration resistance is created as described above.

ここで、次のような膜ろ過抵抗予測方法により、前記単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係の再現を行う。この膜ろ過抵抗予測方法では、下記の数式を用いる。   Here, the relationship between the total filtrate amount per unit membrane area and the membrane filtration resistance is reproduced by the following membrane filtration resistance prediction method. In this membrane filtration resistance prediction method, the following mathematical formula is used.

ここで、J(t)は時刻tにおける膜ろ過流束(m/s)、R(t)は時刻tにおける膜ろ過抵抗(1/m)、Xm(t)は時刻tにおける単位膜面積に付着している固形成分物質量(g/m)、X(t)は時刻tにおける被ろ過液中の固形成分物質量(g/m)、γは非膜透過物質剥離係数(1/m/s)、τは膜洗浄力(−)、λは摩擦係数(1/Pa)、ηは密度の逆数(m/g)、Δtは時刻tの刻み幅(s)、Rmは膜ろ過抵抗初期値(1/m)、V(t)は時刻tにおける被ろ過液の容量(m)、Aは有効膜面積(m)である。また、ここでは、τ=1、η=1×10−6であり、ろ過抵抗係数αは、上記で決定されたαを用い、Rmは、上記で決定された純水膜ろ過抵抗を用いる。 Here, J (t) is the membrane filtration flux (m / s) at time t, R (t) is the membrane filtration resistance (1 / m) at time t, and Xm (t) is the unit membrane area at time t. The amount of solid component substances adhering (g / m 2 ), X (t) is the amount of solid component substances (g / m 3 ) in the liquid to be filtered at time t, and γ is the non-membrane permeable substance separation coefficient (1 / m / s), τ is the film detergency (−), λ is the coefficient of friction (1 / Pa), η is the reciprocal of density (m 3 / g), Δt is the step size (s) at time t, and Rm is the film The filtration resistance initial value (1 / m), V (t) is the volume of the liquid to be filtered (m 3 ) at time t, and A is the effective membrane area (m 2 ). Also, here, τ = 1, η = 1 × 10 −6 , the filtration resistance coefficient α uses α determined above, and Rm uses the pure water membrane filtration resistance determined above.

前記(6)式〜(10)式の計算を時刻を更新しながら繰り返し行うことにより、各時刻における膜ろ過流量や膜ろ過抵抗の値が計算され、単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係の予測値を得る。ここで、様々な非膜透過物質剥離係数と摩擦係数を与えたときにおける前記単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係の予測値を算出し、前記実測値との差異が最小となるような非膜透過物質剥離係数と摩擦係数とを、その分離膜における非膜透過物質剥離係数および摩擦係数として決定する。ここで、各時刻における実測値に対する予測値の差異は、下式に従うことが好ましい。   By repeating the calculation of the formulas (6) to (10) while updating the time, the values of the membrane filtration flow rate and the membrane filtration resistance at each time are calculated, and the total filtrate amount and the membrane per unit membrane area are calculated. Obtain the predicted value of the relationship with filtration resistance. Here, the predicted value of the relationship between the total filtrate amount per unit membrane area and the membrane filtration resistance when giving various non-membrane permeable substance peeling coefficients and friction coefficients is calculated, and the difference from the actual measurement value is The non-membrane permeable substance peeling coefficient and the friction coefficient that are minimized are determined as the non-membrane permeable substance peeling coefficient and the friction coefficient in the separation membrane. Here, it is preferable that the difference of the predicted value with respect to the actually measured value at each time follows the following equation.

ここで、
は予測値の差異(−)、Rmsr,iはi点における膜ろ過抵抗の実測値(1/m)、Rcal,iはi点における膜ろ過抵抗の計算値(1/m)、Nは点の総数(−)である。
here,
Is the difference between the predicted values (−), R msr, i is the measured value (1 / m) of the membrane filtration resistance at point i , R cal, i is the calculated value (1 / m) of the membrane filtration resistance at point i, N Is the total number of points (-).

上記のようにして求められる非膜透過物質剥離係数を標準膜と評価膜とについて算出し、非膜透過物質剥離係数比率γを下式のように算出する。 The non-membrane permeable substance peeling coefficient obtained as described above is calculated for the standard film and the evaluation film, and the non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio γ r is calculated by the following equation.

ここで、γは評価膜における非膜透過物質剥離係数であり、γは標準膜における非膜透過物質剥離係数である。 Here, γ m is the non-membrane permeable substance peeling coefficient in the evaluation membrane, and γ s is the non-membrane permeable substance peeling coefficient in the standard membrane.

次に、本発明の分離膜の製造方法について説明する。本発明の分離膜は、たとえば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び開孔剤などを含む製膜原液を、非溶媒を含む凝固液中で凝固させ多孔質分離機能層を形成することにより製造することができる。   Next, the manufacturing method of the separation membrane of this invention is demonstrated. The separation membrane of the present invention can be produced, for example, by coagulating a membrane-forming stock solution containing a polyvinylidene fluoride resin and a pore-opening agent in a coagulating solution containing a non-solvent to form a porous separation functional layer. it can.

このとき、基材の表面に製膜原液を塗布して多孔質分離機能層を形成してもよく、基材を製膜原液に浸漬して多孔質分離機能層を形成してもよい。基材に製膜原液を塗布する場合には、基材の片面に塗布しても構わないし、両面に塗布しても構わない。基材とは別に多孔質分離機能層のみを形成してもよい。   At this time, the membrane separation solution may be applied to the surface of the substrate to form a porous separation functional layer, or the substrate may be immersed in the membrane formation solution to form a porous separation functional layer. When applying the film-forming stock solution to the substrate, it may be applied on one side of the substrate or on both sides. Only the porous separation functional layer may be formed separately from the substrate.

そして、製膜原液を凝固させるにあたっては、基材上に形成された多孔質分離機能層のみを凝固液に接触させたり、多孔質分離機能層を基材ごと凝固液に浸漬すればよい。多孔質分離機能層のみを凝固液に接触するためには、例えば基材上に形成された多孔質分離機能層が下側に来るようにして凝固浴表面と接触させる方法や、ガラス板、金属板などの平滑な板の上に基材を接触させて、凝固浴が基材側に回り込まないように貼り付け、多孔質分離機能層を有する基材を板ごと凝固浴に浸漬する方法などがある。後者の方法では、基材を板に貼り付けてから製膜原液の被膜を形成しても構わないし、基材に原液の被膜を形成してから板に貼り付けても構わない。   And in coagulating the membrane forming undiluted solution, only the porous separation functional layer formed on the substrate may be brought into contact with the coagulating solution, or the porous separation functional layer may be immersed in the coagulating solution together with the substrate. In order to bring only the porous separation functional layer into contact with the coagulation liquid, for example, a method in which the porous separation functional layer formed on the base material is brought into contact with the coagulation bath surface, glass plate, metal A method in which a base material is brought into contact with a flat plate such as a plate and attached so that the coagulation bath does not enter the base material side, and the base material having a porous separation functional layer is immersed in the coagulation bath together with the plate. is there. In the latter method, the base material may be attached to the plate and then the film of the film-forming stock solution may be formed, or the stock solution film may be formed on the base material and then attached to the plate.

そして、製膜原液には、前記したポリフッ化ビニリデン系樹脂の他に、必要に応じて開孔剤やそれらを溶解する溶媒等を添加してもよい。   In addition to the polyvinylidene fluoride resin described above, a pore-opening agent or a solvent for dissolving them may be added to the film-forming stock solution as necessary.

製膜原液に多孔質形成を促進する作用を持つ開孔剤を加える場合、その開孔剤は、凝固液によって抽出可能なものであればよく、凝固液への溶解性の高いものが好ましい。たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレン類や、ポリビニールアルコール、ポリビニールブチラール、ポルアクリル酸などの水溶液高分子やグリセリンを用いることもできる。   In the case of adding a pore-opening agent having an action of promoting porous formation to the film-forming stock solution, the pore-opening agent may be any one that can be extracted by the coagulation liquid, and preferably has high solubility in the coagulation liquid. For example, polyoxyalkylenes such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, aqueous polymer such as polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and poracrylic acid, and glycerin can be used.

また、本発明において、開孔剤としては、ポリオキシアルキレン構造又は、脂肪酸エステル構造又は水酸基を含有している界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の使用により、目的とする細孔構造を得ることが容易になる。   In the present invention, as the pore opening agent, a surfactant containing a polyoxyalkylene structure, a fatty acid ester structure or a hydroxyl group can be used. Use of a surfactant makes it easy to obtain the target pore structure.

ポリオキシアルキレン構造としては、−(CHCHO)n−、−(CHCH(CH)O)n−、−(CHCHCHO)n−、−(CHCHCHCHO)n− などを挙げることができるが、特に親水性の観点から −(CHCHO)n−、いわゆるポリオキシエチレンが好ましい。 The polyoxyalkylene structure, - (CH 2 CH 2 O ) n -, - (CH 2 CH 2 (CH 3) O) n -, - (CH 2 CH 2 CH 2 O) n -, - (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) n- the like can be mentioned, particularly in view of the hydrophilic - (CH 2 CH 2 O) n-, called polyoxyethylene preferred.

脂肪酸エステル構造としては、長鎖脂肪族基を有する脂肪酸が挙げられる。長鎖脂肪族基としては、直鎖状、分岐状いずれでも良いが、脂肪酸としては、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸、パルミチン酸などが挙げられる。また、油脂由来の脂肪酸エステル、例えば牛脂、パーム油、ヤシ油等も挙げられる。   Examples of the fatty acid ester structure include fatty acids having a long-chain aliphatic group. The long-chain aliphatic group may be linear or branched, and examples of the fatty acid include stearic acid, oleic acid, lauric acid, and palmitic acid. Moreover, fatty acid ester derived from fats and oils, such as beef tallow, palm oil, coconut oil, etc. are also mentioned.

水酸基を有する界面活性剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、グリセリン、ソルビトール、ブドウ糖、ショ糖などを挙げることができる。   Examples of the surfactant having a hydroxyl group include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, glycerin, sorbitol, glucose, and sucrose.

本発明において開孔剤として用いる界面活性剤は、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造、水酸基のうち2つ以上を含むものが好ましい。   The surfactant used as the pore-opening agent in the present invention preferably contains two or more of a polyoxyalkylene structure, a fatty acid ester structure and a hydroxyl group.

中でも、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造及び水酸基の全てを含有している界面活性剤が特に好ましく用いられ、たとえば、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとして、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノパルミチン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルとして、モノステアリン酸ポリエチレングリコール、モノオレイン酸ポリエチレングリコール、モノラウリン酸ポリエチレングリコールを挙げることができる。これらの界面活性剤は特に無機微粒子の分散性をよくするだけでなく、多孔質層に残存し乾燥させても透水性、阻止性が低下しないという特徴を併せ持つので好ましい。   Of these, surfactants containing all of the polyoxyalkylene structure, fatty acid ester structure and hydroxyl group are particularly preferably used. For example, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester includes polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene palm Oil fatty acid sorbitan, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene fatty acid ester, polyethylene glycol monostearate, polyethylene glycol monooleate, polyethylene glycol monolaurate Can be mentioned. These surfactants are particularly preferable because they not only improve the dispersibility of the inorganic fine particles, but also have the characteristics that even if they remain in the porous layer and are dried, the water permeability and blocking properties are not lowered.

また、製膜原液中に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、他の有機樹脂及び開孔剤などを溶解させるための溶媒を用いる場合、その溶媒としては、N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトン、メチルエチルケトンなどを用いる事ができる。中でもポリフッ化ビニリデン系樹脂に対する溶解性の高いNMP、DMAc、DMF、DMSOを好ましく用いることができる。   When a solvent for dissolving a polyvinylidene fluoride resin, other organic resin, a pore-opening agent, or the like is used in the film forming stock solution, N-methylpyrrolidone (NMP), N, N- Dimethylacetamide (DMAc), N, N-dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), acetone, methyl ethyl ketone and the like can be used. Of these, NMP, DMAc, DMF, and DMSO, which are highly soluble in polyvinylidene fluoride resins, can be preferably used.

製膜原液には、その他、非溶媒を添加することもできる。非溶媒は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂や他の有機樹脂を溶解しないものであり、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び他の有機樹脂の凝固の速度を制御して細孔の大きさを制御するように作用する。非溶媒としては、水や、メタノール、エタノールなどのアルコール類を用いることができる。なかでも廃水処理の容易さや価格の点から水、メタノールが好ましい。これらの混合であってもよい。   In addition, a non-solvent can also be added to the film-forming stock solution. The non-solvent does not dissolve the polyvinylidene fluoride resin or other organic resins, and acts to control the size of the pores by controlling the solidification rate of the polyvinylidene fluoride resin and other organic resins. To do. As the non-solvent, water and alcohols such as methanol and ethanol can be used. Of these, water and methanol are preferred from the viewpoint of ease of wastewater treatment and price. These may be mixed.

製膜原液の組成において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は5重量%〜30重量%、開孔剤は0.1重量%〜15重量%、溶媒は45重量%〜94.8重量%、非溶媒は0.1重量%〜10重量%の範囲内であることが好ましい。中でも、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は、極端に少ないと多孔質層の強度が低くなり、多すぎると透水性が低下することがあるので、8重量%〜20重量%の範囲がより好ましい。開孔剤は、少なすぎると透水性が低下し、多すぎると多孔質層の強度が低下することがある。また、極端に多いとポリフッ化ビニリデン系樹脂中に過剰に残存して使用中に溶出し、透過水の水質が悪化したり、透水性変動をしたりすることがある。したがって、より好ましい範囲は、0.5重量%〜10重量%である。さらに、溶媒は少なすぎると原液がゲル化しやすくなり、多すぎると多孔質層の強度が低下することので、より好ましくは60重量%〜90重量%の範囲である。また、非溶媒は、あまり多いと原液のゲル化が起こりやすくなり、極端に少ないと細孔やマクロボイドの大きさの制御が難しくなる。したがって、より好ましくは0.5重量%〜5重量%である。   In the composition of the film-forming stock solution, the polyvinylidene fluoride resin is 5 to 30% by weight, the pore-opening agent is 0.1 to 15% by weight, the solvent is 45 to 94.8% by weight, and the non-solvent is It is preferably within the range of 0.1 wt% to 10 wt%. Among them, when the amount of the polyvinylidene fluoride-based resin is extremely small, the strength of the porous layer is lowered, and when it is too large, the water permeability may be lowered. Therefore, the range of 8% by weight to 20% by weight is more preferable. If the amount of the pore-opening agent is too small, the water permeability may decrease, and if the amount is too large, the strength of the porous layer may decrease. In addition, if it is extremely large, it may remain excessively in the polyvinylidene fluoride resin and elute during use, and the quality of the permeated water may deteriorate or the water permeability may change. Therefore, a more preferable range is 0.5 wt% to 10 wt%. Furthermore, if the amount of the solvent is too small, the stock solution is likely to be gelled, and if the amount is too large, the strength of the porous layer is lowered. If the amount of non-solvent is too large, gelation of the stock solution tends to occur, and if it is extremely small, control of the size of pores and macrovoids becomes difficult. Therefore, it is more preferably 0.5 wt% to 5 wt%.

一方、凝固浴としては、非溶媒、または非溶媒と溶媒とを含む混合溶液を用いることができる。製膜原液にも非溶媒を用いる場合、凝固浴における非溶媒は、凝固浴の少なくとも80重量%とするのが好ましい。少なすぎるとポリフッ化ビニリデン系樹脂の凝固速度が遅くなり細孔径が大きくなったりする。より好ましくは、85重量%〜100重量%の範囲である。一方、製膜原液に非溶媒を用いない場合、製膜原液にも非溶媒を用いる場合よりも、凝固浴における非溶媒の含有量を少なくすることが好ましいが、少なくとも60重量%とするのが好ましい。非溶媒が多いと、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の凝固速度が速くなって多孔質層の表面は緻密となり透水性が低下することがある。より好ましくは60重量%〜99重量%の範囲がよい。凝固浴中の非溶媒の含有量を調整することにより、多孔質層表面の孔径やマクロボイドの大きさを制御することができる。なお、凝固浴の温度は、あまり高いと凝固速度が速すぎるようになり、逆に、あまり低いと凝固速度が遅すぎるようになるので、通常、15℃〜80℃の範囲で選定するのが好ましい。より好ましくは20℃〜60℃の範囲である。   On the other hand, as the coagulation bath, a non-solvent or a mixed solution containing a non-solvent and a solvent can be used. When a non-solvent is used for the film-forming stock solution, the non-solvent in the coagulation bath is preferably at least 80% by weight of the coagulation bath. If the amount is too small, the solidification rate of the polyvinylidene fluoride-based resin is slowed and the pore diameter is increased. More preferably, it is in the range of 85% by weight to 100% by weight. On the other hand, when a non-solvent is not used for the film-forming stock solution, it is preferable to reduce the content of the non-solvent in the coagulation bath, compared to the case where a non-solvent is also used for the film-forming stock solution. preferable. When the amount of the non-solvent is large, the solidification rate of the polyvinylidene fluoride resin increases, and the surface of the porous layer becomes dense and the water permeability may decrease. More preferably, the range is from 60% to 99% by weight. By adjusting the content of the non-solvent in the coagulation bath, the pore size on the surface of the porous layer and the size of the macrovoids can be controlled. If the temperature of the coagulation bath is too high, the coagulation rate will be too fast. Conversely, if the temperature is too low, the coagulation rate will be too slow, so it is usually selected in the range of 15 ° C to 80 ° C. preferable. More preferably, it is the range of 20 to 60 degreeC.

また、本発明の分離膜は、特に限外ろ過膜、精密ろ過膜が好ましい。そして、平均粒径0.088μmの微粒子の阻止率が90%以上であることがさらに好ましい。この阻止率を満足しないときは、例えば、下廃水処理にあたって、菌体や汚泥などがリークしたり菌体や汚泥による目詰まりが起こったり、ろ過差圧の上昇が起こったり、寿命が極端に短くなったりする。   The separation membrane of the present invention is particularly preferably an ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane. Further, it is more preferable that the rejection of fine particles having an average particle size of 0.088 μm is 90% or more. When this rejection rate is not satisfied, for example, in the treatment of sewage wastewater, bacterial cells and sludge leak, clogging with bacterial cells and sludge occurs, filtration differential pressure increases, and the service life is extremely short. It becomes.

ここで、阻止率は、逆浸透膜透過水にセラダイン社製ポリスチレンラテックス微粒子(公称粒径0.088μm、標準偏差0.0062μm)を10ppmの濃度になるように分散させた原水を、温度25℃、圧力10kPaの条件下で分離膜を透過させ、原水と透過水についてそれぞれ求めた波長202nmの紫外線の吸光度から、次式によって求める。   Here, the blocking rate is the temperature of 25 ° C. of raw water in which polystyrene latex fine particles (nominal particle size 0.088 μm, standard deviation 0.0062 μm) manufactured by Ceradyne are dispersed in reverse osmosis membrane permeated water to a concentration of 10 ppm. From the absorbance of ultraviolet light having a wavelength of 202 nm obtained by allowing the separation membrane to permeate under a pressure of 10 kPa and obtaining the raw water and the permeated water, respectively, the following equation is used.

本発明の分離膜は、支持体と組み合わせることにより、分離膜エレメントとすることができる。本発明では、分離膜エレメントの形態は特に限定されないが、支持体として支持板を用い、前記支持板の少なくとも片面に、本発明の分離膜を配した分離膜エレメントは、本発明の分離膜エレメントの好適な形態の一つである。この形態のエレメントは、後述のようにして下廃水処理用途に好適に用いることができる。この形態では、膜面積を大きくすることが困難なので、透水量を大きくするために、支持板の両面に分離膜を配することが好ましい。   The separation membrane of the present invention can be made into a separation membrane element by combining with a support. In the present invention, the form of the separation membrane element is not particularly limited, but the separation membrane element in which the support plate is used as a support and the separation membrane of the present invention is disposed on at least one surface of the support plate is the separation membrane element of the present invention. This is one of the preferred forms. The element of this form can be suitably used for sewage treatment as described below. In this embodiment, since it is difficult to increase the membrane area, it is preferable to provide separation membranes on both sides of the support plate in order to increase the water permeability.

また、本発明は、固形分含有液を収容する固形分含有液収容槽を備え、前記固形分含有液を固液分離するための分離膜を、固形分含有液収容槽内に配設してなる膜ろ過装置であって、分離膜として前記した本発明の分離膜を用い、かつ、分離膜の表面を洗浄するための洗浄手段が配設されている固液分離用膜ろ過装置とする場合も含む。   The present invention also includes a solid content-containing liquid storage tank that stores a solid content-containing liquid, and a separation membrane for solid-liquid separation of the solid content-containing liquid is disposed in the solid content-containing liquid storage tank. A membrane filtration device for solid-liquid separation using the above-described separation membrane of the present invention as a separation membrane and provided with a cleaning means for cleaning the surface of the separation membrane Including.

ここにおいて、固形分含有液は、固形分を含有する液体であれば、特にその形態および用途は限定しない。例えば、食品や医療分野などにおける微生物培養液や下廃水処理に利用される活性汚泥液である。   Here, the solid content-containing liquid is not particularly limited in its form and use as long as it is a liquid containing solid content. For example, it is an activated sludge liquid used for microbial culture solution and sewage wastewater treatment in the food and medical fields.

また、前記分離膜表面を洗浄する洗浄手段には、膜ろ過過程において分離膜表面に付着した非膜透過物質を分離膜表面から剥離させるために効果を与えるものであれば、特にその形態は限定しないが、例えば、分離膜の下方部から曝気し、エアバルブを分離膜表面に接触させると同時に、被ろ過液に流れを与える方法、ポンプによる送液などによって、分離膜表面に接触する被ろ過液に流れを与える方法、分離膜を振動あるいは移動させることによって、膜表面上に剪断的な応力を発生させる方法などがある。   In addition, the cleaning means for cleaning the separation membrane surface is not particularly limited in form as long as it has an effect to peel off the non-membrane permeable substance adhering to the separation membrane surface from the separation membrane surface in the membrane filtration process. However, the liquid to be filtered that comes into contact with the surface of the separation membrane by, for example, aeration from the lower part of the separation membrane and bringing the air valve into contact with the surface of the separation membrane and simultaneously supplying a flow to the liquid to be filtered, And a method of generating shearing stress on the membrane surface by vibrating or moving the separation membrane.

また、ここでの膜ろ過装置としては、分離膜を被ろ過液中に浸漬させる浸漬型の膜ろ過装置、分離膜を収容した容器に被ろ過液を送液しながら膜ろ過するクロスフロー型の膜ろ過装置、分離膜の全てまたは一部を被ろ過液に浸漬させ分離膜を回転させる回転型の膜ろ過装置などがある。すなわち、本発明に好ましく適用できる方法および装置としては、下水や工場排水や屎尿などの処理に利用される膜分離式活性汚泥法、膜分離工程を含む微生物学的物質生産プロセスなどがあり、例えば、固形成分含有液を収容した固形成分含有液収容槽内に本発明の分離膜エレメントを配設した膜ろ過装置により固形成分含有液の固液分離を行なうことによる、固形成分含有液の固液分離方法が挙げられる。   In addition, as the membrane filtration device here, a submerged membrane filtration device that immerses the separation membrane in the filtrate, and a cross-flow type that performs membrane filtration while feeding the filtrate to the container containing the separation membrane There are membrane filtration devices, rotary membrane filtration devices that rotate the separation membrane by immersing all or part of the separation membrane in the liquid to be filtered. That is, as a method and apparatus that can be preferably applied to the present invention, there are a membrane-separated activated sludge method used for the treatment of sewage, factory effluent, manure and the like, a microbiological substance production process including a membrane separation step, etc. The solid component-containing liquid is solid-liquid separated by performing the solid-liquid separation of the solid component-containing liquid by the membrane filtration device in which the separation membrane element of the present invention is disposed in the solid component-containing liquid containing tank containing the solid component-containing liquid. A separation method is mentioned.

実施例における分離膜の透水量と阻止率は、次のようにして測定した。
分離膜の透水量の測定は、分離膜を直径50mmの円形に切り出し、円筒型のろ過ホルダーにセットし、逆浸透膜透過水を25℃で、水頭高さ1mで5分間予備透過させた後、続けて透過させて透過水を5分間採取して求めた。
The water permeability and the rejection rate of the separation membrane in the examples were measured as follows.
To measure the water permeability of the separation membrane, cut the separation membrane into a circle with a diameter of 50 mm, set it in a cylindrical filter holder, and pre-permeate the reverse osmosis membrane permeate at 25 ° C. for 5 minutes at a head height of 1 m. Then, the permeated water was sampled for 5 minutes after permeation.

阻止率は、ラテックス粒子(セラダイン社製ポリスチレンラテックス微粒子、公称粒径0.088μm、標準偏差0.0062μm)を用いて濃度の検量線を求めた。すなわち、微粒子阻止率測定用のホルダー(UHP−43K、アドバンテック東洋(株)製)に分離膜(直径43mm)をセットし、ラテックス粒子濃度約10ppmに調整した原水を入れ、評価圧力10kPaの窒素圧で、原水を攪拌しながら、25cc予備透過をした後、25ccの透過水を採取して、原水と透過水のラテックス粒子濃度を分光光度計((株)日立製作所製、U−3200)で波長202nmの紫外線の吸光度で測定して、その濃度比から次の式により阻止率を求めた。   For the rejection, a calibration curve of the concentration was obtained using latex particles (polystyrene latex fine particles manufactured by Ceradyne, nominal particle size 0.088 μm, standard deviation 0.0062 μm). That is, a separation membrane (diameter 43 mm) was set in a holder for measuring the particle rejection rate (UHP-43K, manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.), raw water adjusted to a latex particle concentration of about 10 ppm was added, and the nitrogen pressure at an evaluation pressure of 10 kPa was added. Then, 25 cc of permeated water was collected while stirring the raw water, and the latex particle concentration of the raw water and the permeated water was measured with a spectrophotometer (U-3200, manufactured by Hitachi, Ltd.). Measured by the absorbance of ultraviolet light at 202 nm, the blocking rate was determined from the concentration ratio by the following formula.

ポリフッ化ビニリデン系ブレンド樹脂として主成分樹脂をポリフッ化ビニリデン(PVDF/呉羽化学工業株式会社製、KF#850)樹脂、副成分樹脂としてポリスルホン(PS/テイジンアモコ エンジニアリング プラスチック株式会社製、P−3500)、開孔剤としてモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、溶媒としてN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、非溶媒としてHOをそれぞれ用い、これらを95℃の温度下で十分に攪拌し、次の組成を有する製膜原液を調製した。 Polyvinylidene fluoride as a main component resin as a polyvinylidene fluoride-based blend resin (PVDF / Kureha Chemical Industry Co., Ltd., KF # 850) resin, and polysulfone as an auxiliary component resin (PS / manufactured by Teijin Amoco Engineering Plastics Co., Ltd., P-3500) Using polyoxyethylene sorbitan monostearate as a pore-opening agent, N, N-dimethylformamide (DMF) as a solvent, and H 2 O as a non-solvent, respectively, and stirring them sufficiently at a temperature of 95 ° C. A film-forming stock solution having the composition was prepared.

ポリフッ化ビニリデン(PVDF) :17.0重量%
モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン : 8.0重量%
N,N−ジメチルホルムアミド(DMF) :72.0重量%
O : 3.0重量%
Polyvinylidene fluoride (PVDF): 17.0% by weight
Polyoxyethylene sorbitan monostearate: 8.0% by weight
N, N-dimethylformamide (DMF): 72.0% by weight
H 2 O: 3.0% by weight

次に、上記製膜原液を30℃に冷却した後、密度0.48g/cm、厚み220μmのポリエステル繊維製不織布に塗布し、塗布後、直ちに20℃の純水中に5分間浸漬しさらに90℃の熱水に2分間浸漬して溶媒であるN,N−ジメチルホルムアミドおよび開孔剤であるモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタンを洗い流し、分離膜を製造した。 Next, after the film-forming stock solution is cooled to 30 ° C., it is applied to a non-woven fabric made of polyester fiber having a density of 0.48 g / cm 3 and a thickness of 220 μm, and after application, immediately immersed in pure water at 20 ° C. for 5 minutes. The membrane was immersed in hot water at 90 ° C. for 2 minutes to wash away the solvent N, N-dimethylformamide and the pore-opening agent polyoxyethylene sorbitan monostearate to produce a separation membrane.

次に、得られた分離膜について、平均粒径0.088μmラテックス微粒子の阻止率を測定したところ、99.2%と高い値であった。また、透水量は42.3×10−9/m・s・Paであった。
さらに、上記の分離膜の表面構造は、走査型電子顕微鏡観察によって図3に示す電子顕微鏡写真(6万倍)の通りの膜表面構造であることが観察された。
Next, when the rejection of the latex fine particles having an average particle size of 0.088 μm was measured for the obtained separation membrane, it was a high value of 99.2%. Moreover, the water permeability was 42.3 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa.
Further, the surface structure of the separation membrane was observed by a scanning electron microscope to be the film surface structure as shown in the electron micrograph (magnification 60,000) shown in FIG.

上記分離膜と標準膜と2種の市販分離膜とについて、表層部の表面粗さ、平均細孔径、純水膜ろ過抵抗、非膜透過物質剥離係数比率、及び、ろ過抵抗係数比率を以下の方法に従い、測定した。   For the separation membrane, the standard membrane, and the two types of commercially available separation membranes, the surface roughness of the surface layer, the average pore diameter, the pure water membrane filtration resistance, the non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio, and the filtration resistance coefficient ratio are as follows: Measurement was performed according to the method.

表層部の表面粗さは、測定装置として原子間力顕微鏡装置(Digital Instruments社製Nanoscope IIIa)を用い、探針としてSiNカンチレバー(Digital Instruments社製)を用い、走査モードはコンタクトモード、走査範囲は10μm×25μm、走査解像度は512×512として各ポイントのZ軸(膜表面に対して垂直方向)の高さ(Ziとする)を測定し、データを取得した。また、測定前には、試料となる膜サンプルは、常温でエタノールに15分浸漬後、逆浸透膜ろ過水中に24時間浸漬して洗浄した後風乾して用いた。また、測定データのベースラインを水平化する処理を行い、前記した(1)式に基づき、膜表層部の表面粗さを算出した。   The surface roughness of the surface layer is measured by using an atomic force microscope (Digital Instruments Nanoscope IIIa) as a measuring device, using a SiN cantilever (Digital Instruments) as a probe, scanning mode is contact mode, and scanning range is 10 μm × 25 μm, scanning resolution was 512 × 512, and the height (Zi) of each point in the Z axis (perpendicular to the film surface) was measured to obtain data. Before the measurement, a membrane sample as a sample was immersed in ethanol at room temperature for 15 minutes, then immersed in reverse osmosis membrane filtered water for 24 hours, washed, and then air dried. Moreover, the process which leveled the base line of measurement data was performed, and the surface roughness of the film | membrane surface layer part was computed based on above-described Formula (1).

また、純水膜ろ過抵抗は、次のように測定した。   Moreover, the pure water membrane filtration resistance was measured as follows.

実験装置として前記膜ろ過試験装置400(図2)を用いた。評価対象の分離膜を20%エタノール水溶液に40℃の温度環境下で2時間以上浸漬させた後、純水で十分に洗浄し、膜固定ホルダー406にセットし、窒素ガス405によって純水チャンバー410を加圧(20kPa)し、攪拌式セル401に純水を供給しながら純水を膜ろ過した。そして、得られた時刻と膜ろ過液量との関係を示すデータを次のように処理した。まず、任意のろ過時間におけるろ過液量の微分係数を用いて、任意のろ過時間における膜ろ過流束を算出した。次に、前記任意のろ過時間における膜ろ過流束から、膜ろ過圧力を用いて、前記した(2)式に従い、任意のろ過時間における膜ろ過抵抗を算出した。なお、透過水の粘度は前記した(3)式に従い算出した。   The membrane filtration test apparatus 400 (FIG. 2) was used as an experimental apparatus. The separation membrane to be evaluated was immersed in a 20% aqueous ethanol solution at a temperature of 40 ° C. for 2 hours or more, then thoroughly washed with pure water, set on the membrane fixing holder 406, and pure water chamber 410 by nitrogen gas 405. The pure water was filtered through a membrane while supplying pure water to the stirring cell 401. And the data which show the relationship between the obtained time and the amount of membrane filtrate were processed as follows. First, the membrane filtration flux at any filtration time was calculated using the differential coefficient of the filtrate amount at any filtration time. Next, from the membrane filtration flux at the arbitrary filtration time, the membrane filtration resistance at the arbitrary filtration time was calculated according to the above-described equation (2) using the membrane filtration pressure. The permeated water viscosity was calculated according to the above-described equation (3).

上記のように算出された結果から、単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係を作成し、前記純水を用いた膜ろ過試験の結果から作成された単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係から、膜ろ過抵抗が一定となった膜ろ過抵抗を膜ろ過抵抗初期値とした。   From the results calculated as described above, create a relationship between the total filtrate volume per unit membrane area and membrane filtration resistance, and per unit membrane area created from the results of the membrane filtration test using the pure water. From the relationship between the total filtrate amount and the membrane filtration resistance, the membrane filtration resistance at which the membrane filtration resistance became constant was defined as the initial value of the membrane filtration resistance.

また、膜表面における平均細孔径は、走査型電子顕微鏡観察によって分離膜の表面を観察し、得られた画像から、分離膜の表面に観察される孔径を測定し、その平均値を平均細孔径とした。   The average pore diameter on the membrane surface is determined by observing the surface of the separation membrane by observation with a scanning electron microscope, measuring the pore diameter observed on the surface of the separation membrane from the obtained image, and calculating the average value as the average pore diameter. It was.

また、非膜透過物質剥離係数およびろ過抵抗係数は、以下の方法により求めた。   Moreover, the non-membrane permeable substance peeling coefficient and the filtration resistance coefficient were calculated | required with the following method.

まず、ろ過抵抗係数を求めるために、図2の膜ろ過試験装置400を用い、被ろ過液を分離膜を用いて膜ろ過した。ここで、被ろ過液として下廃水処理で利用されている活性汚泥を用いた。また、膜ろ過試験装置400において、まず、純水チャンバー410を外し、図2の点線のライン415を接続した。評価対象とする分離膜を膜固定ホルダー414に設置し、被ろ過液を攪拌式セル401に加え、窒素ガスで加圧し(20kPa)、マグネティックスターラー403による攪拌を行わないで膜ろ過を行った。膜ろ過により得られた時刻と膜ろ過液量との関係を示すデータから、前記と同様に単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係を作成し、前記した(4)式にしたがってろ過抵抗係数を算出した。また、活性汚泥の固形成分濃度は、MLSS(乾燥汚泥重量)を測定することで求め、6465mg/Lであった。また、標準膜に対するろ過抵抗係数比率は、前記した(5)式に従って算出した。   First, in order to obtain | require a filtration resistance coefficient, the to-be-filtered liquid was membrane-filtered using the separation membrane using the membrane filtration test apparatus 400 of FIG. Here, activated sludge used in sewage wastewater treatment was used as the liquid to be filtered. In the membrane filtration test apparatus 400, first, the pure water chamber 410 was removed, and the dotted line 415 in FIG. 2 was connected. The separation membrane to be evaluated was placed in the membrane fixing holder 414, the filtrate to be filtered was added to the stirring cell 401, pressurized with nitrogen gas (20 kPa), and membrane filtration was performed without stirring by the magnetic stirrer 403. From the data showing the relationship between the time obtained by membrane filtration and the amount of membrane filtrate, the relationship between the total filtrate amount per unit membrane area and membrane filtration resistance was created in the same manner as described above, and the above-described equation (4) The filtration resistance coefficient was calculated according to Moreover, the solid component density | concentration of activated sludge was calculated | required by measuring MLSS (dry sludge weight), and was 6465 mg / L. Moreover, the filtration resistance coefficient ratio with respect to the standard membrane was calculated according to the above-described equation (5).

次に、非膜透過物質剥離係数を求めるために、前記ろ過抵抗係数と同様な膜ろ過試験を行った。但し、この膜ろ過試験では、600rpmの攪拌を行いながら膜ろ過を行い、ろ過液量が5mLとなった時点で1分間の膜ろ過停止(攪拌は続けた)を行った。膜ろ過により得られた時刻と膜ろ過液量との関係を示すデータから、前記と同様に単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係を作成した。   Next, a membrane filtration test similar to the filtration resistance coefficient was performed in order to obtain a non-membrane permeable substance peeling coefficient. However, in this membrane filtration test, membrane filtration was performed while stirring at 600 rpm, and when the amount of the filtrate reached 5 mL, membrane filtration was stopped for 1 minute (stirring was continued). From the data showing the relationship between the time obtained by membrane filtration and the amount of membrane filtrate, a relationship between the total amount of filtrate per unit membrane area and membrane filtration resistance was created as described above.

次に、前記した(6)式〜(10)式に基づく膜ろ過抵抗予測方法により、膜ろ過抵抗の再現を行った。ここで、ΔP=20kPa、温度25.1℃、V(0)=1.2×10―5(m)、膜面積A=4.1×10−4(m)、Xm(0)=0、τ=1、η=1×10−6であり、ろ過抵抗係数αは、上記で決定されたαを用い、Rmは、上記で決定された純水膜ろ過抵抗を用いた。ここで、各分離膜において、様々な剥離係数γと摩擦係数λの値を与え、前記単位膜面積あたりの総ろ過液量と膜ろ過抵抗との関係の予測値を算出し、前記実測値との差異が最小となるような剥離係数と摩擦係数とを、その分離膜における剥離係数および摩擦係数として決定した。なお、各時刻における実測値に対する予測値の差異は、前記した(11)式に従った。また、標準膜に対する剥離係数比率は、前記した(12)式に従って算出した。 Next, the membrane filtration resistance was reproduced by the membrane filtration resistance prediction method based on the above-described equations (6) to (10). Here, ΔP = 20 kPa, temperature 25.1 ° C., V (0) = 1.2 × 10 −5 (m 3 ), film area A = 4.1 × 10 −4 (m 2 ), Xm (0) = 0, τ = 1, η = 1 × 10 −6 , the filtration resistance coefficient α is α determined as described above, and Rm is the pure water membrane filtration resistance determined above. Here, in each separation membrane, various values of the separation coefficient γ and the friction coefficient λ are given, and a predicted value of the relationship between the total filtrate amount per unit membrane area and the membrane filtration resistance is calculated. The separation coefficient and the friction coefficient that minimize the difference between the two are determined as the separation coefficient and the friction coefficient in the separation membrane. In addition, the difference of the predicted value with respect to the actually measured value at each time was in accordance with the above-described equation (11). Moreover, the peeling coefficient ratio with respect to the standard film was calculated according to the above-described equation (12).

実施例において、評価に用いた分離膜は、前記した方法により製作した分離膜、標準膜(ミリポア(株)社製デュラポア膜(親水性、VVLP02500、孔径0.10μm))、市販膜A、市販膜Bの4種(全て平膜)である。前記4種の膜について、膜表層部の表面粗さ、平均細孔径、純水膜ろ過抵抗、非膜透過物質剥離係数比率、ろ過抵抗係数比率を表1に示す。   In the examples, the separation membrane used for the evaluation was a separation membrane produced by the above-described method, a standard membrane (Durapore membrane manufactured by Millipore Corporation (hydrophilic, VVLP02500, pore size 0.10 μm)), a commercially available membrane A, a commercially available membrane. Four types of membrane B (all flat membranes). Table 1 shows the surface roughness, average pore diameter, pure water membrane filtration resistance, non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio, and filtration resistance coefficient ratio of the four kinds of membranes.

製作膜は、表層部の表面粗さが0.1μm以下、平均細孔径0.2μm以下、純水膜ろ過抵抗が5×1010/m以下、非膜透過物質剥離係数比率が4以上、ろ過抵抗係数比率が1.2以上となっている。 The manufactured membrane has a surface layer surface roughness of 0.1 μm or less, an average pore diameter of 0.2 μm or less, a pure water membrane filtration resistance of 5 × 10 10 / m or less, a non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio of 4 or more, and filtration. The resistance coefficient ratio is 1.2 or more.

ここで、製作膜と市販膜Aとについて、図4に示すような構造の分離膜エレメント100を、分離膜101を支持体102に接着固定することにより製作した。この分離膜エレメント100を、製作膜と市販膜Aを用いてそれぞれ製作し、図5に示すような膜ろ過装置500に設置した。膜ろ過装置500は、浸漬型の膜分離式活性汚泥装置であり、農集落廃水を処理する排水処理装置である。原水506である農集落廃水を、断続的に有効容量2.3mの被ろ過液収容槽である活性汚泥収容槽501に投入した。活性汚泥収容槽501には、被ろ過液504として活性汚泥が収容されており、被ろ過液504中に分離膜エレメント100を垂直方向に一定間隔で配した分離膜モジュール502を浸漬させ、前記分離膜モジュール502の下方部には散気管507が設置され、前記散気管507には洗浄手段である曝気ブロア503からエアが供給される構造とした。すなわち、本装置においては、散気管507から供給されるエアバブルが膜表面に接触し、また曝気による活性汚泥の流動も同時に発生するために、膜表面の付着成分が膜から剥離する効果が得られることとなる。また、膜透過液側に設置した吸引ポンプ505により膜透過液を取得した。 Here, the separation membrane element 100 having a structure as shown in FIG. 4 was produced by bonding and fixing the separation membrane 101 to the support 102 for the production membrane and the commercial membrane A. The separation membrane element 100 was manufactured using a manufactured membrane and a commercial membrane A, and installed in a membrane filtration device 500 as shown in FIG. The membrane filtration device 500 is a submerged membrane separation activated sludge device, and is a wastewater treatment device for treating agricultural settlement wastewater. The agricultural village wastewater, which is the raw water 506, was intermittently charged into an activated sludge storage tank 501 that is a filtrate storage tank having an effective capacity of 2.3 m 3 . Activated sludge is accommodated in the activated sludge storage tank 501 as the filtrate to be filtered 504, and the separation membrane module 502 in which the separation membrane elements 100 are arranged in the vertical direction at regular intervals is immersed in the filtrate to be filtered 504, and the separation is performed. A diffuser tube 507 is installed below the membrane module 502, and air is supplied to the diffuser tube 507 from an aeration blower 503 as a cleaning means. That is, in this apparatus, since the air bubbles supplied from the diffuser tube 507 come into contact with the membrane surface, and the activated sludge flows due to aeration, the adhering components on the membrane surface are separated from the membrane. It will be. Further, the membrane permeate was obtained by a suction pump 505 installed on the membrane permeate side.

前記膜ろ過装置500において、製作膜と市販膜Aにより活性汚泥を平均膜ろ過流束0.6m/dで膜ろ過した結果、図6のような膜間差圧の挙動が得られた。製作膜は市販膜Aより低い膜間差圧を維持できており、汚泥の膜ろ過に適した分離膜であると言える。   In the membrane filtration apparatus 500, the activated sludge was subjected to membrane filtration with an average membrane filtration flux of 0.6 m / d using the manufactured membrane and the commercially available membrane A. As a result, the behavior of the transmembrane pressure difference as shown in FIG. 6 was obtained. The produced membrane can maintain a lower transmembrane pressure than the commercially available membrane A, and can be said to be a separation membrane suitable for sludge membrane filtration.

分離膜の膜表面における細孔径と表面粗さとをモデル的に示す断面構造図である。FIG. 3 is a cross-sectional structure diagram schematically showing the pore diameter and surface roughness on the membrane surface of the separation membrane. 本発明における純水膜ろ過抵抗、非膜透過物質剥離係数およびろ過抵抗係数を決定するために用いる膜ろ過試験装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the membrane filtration test apparatus used in order to determine the pure water membrane filtration resistance in this invention, a non-membrane permeable substance peeling coefficient, and a filtration resistance coefficient. 実施例において製作した分離膜の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the surface of the separation membrane manufactured in the Example with the scanning electron microscope. 実施例において製作した分離膜エレメントの構造を示す概略組立て図である。It is a schematic assembly drawing which shows the structure of the separation membrane element manufactured in the Example. 実施例で用いた膜ろ過装置の概略図である。It is the schematic of the membrane filtration apparatus used in the Example. 製作膜と市販膜Aにおける膜間差圧の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the transmembrane differential pressure in a manufacture film | membrane and the commercial film | membrane A.

符号の説明Explanation of symbols

1:分離膜
2:膜表層部
3:膜表層部の表面粗さ
4:膜表層部における細孔径
100:分離膜エレメント
101:分離膜
102:支持体
400:膜ろ過試験装置
401:攪拌式セル
402:分離膜
403:マグネティックスターラー
404:攪拌子
405:窒素ガス
406:膜固定ホルダー
407:ビーカー
408:電子秤
409:パソコン
410:純水チャンバー
411:圧力計
412、413,414:バルブ
500:膜ろ過装置
501:活性汚泥収容槽
502:分離膜モジュール
503:曝気ブロア
504:被ろ過液
505:吸引ポンプ
506:原水
507:散気管
1: Separation membrane 2: Membrane surface layer portion 3: Surface roughness of membrane surface layer portion 4: Pore diameter in membrane surface layer portion 100: Separation membrane element 101: Separation membrane 102: Support body 400: Membrane filtration test apparatus 401: Stirring cell 402: Separation membrane 403: Magnetic stirrer 404: Stirrer 405: Nitrogen gas 406: Membrane fixing holder 407: Beaker 408: Electronic scale 409: Personal computer 410: Pure water chamber 411: Pressure gauge 412, 413, 414: Valve 500: Membrane Filtration device 501: Activated sludge storage tank 502: Separation membrane module 503: Aeration blower 504: Filtration liquid 505: Suction pump 506: Raw water 507: Air diffuser

Claims (6)

膜表層部の表面粗さが0.1μm以下であり、かつ、膜表面における非膜透過物質剥離係数比率が4以上であることを特徴とする固液分離用分離膜。 A separation membrane for solid-liquid separation, wherein the surface roughness of the surface portion of the membrane is 0.1 μm or less, and the non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio on the membrane surface is 4 or more. 純水膜ろ過抵抗が5×1010/m以下であり、膜表面における平均細孔径が0.2μm以下であり、かつ、ろ過抵抗係数比率が1.2以下であることを特徴とする請求項1に記載の固液分離用分離膜。 The pure water membrane filtration resistance is 5 × 10 10 / m or less, the average pore diameter on the membrane surface is 0.2 μm or less, and the filtration resistance coefficient ratio is 1.2 or less. 2. A separation membrane for solid-liquid separation according to 1. 膜表層部の表面粗さが0.05μm以下、膜表面における非膜透過物質剥離係数比率が10以上、かつ、膜表面における平均細孔径が0.07μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の固液分離用分離膜。 The surface roughness of the membrane surface layer portion is 0.05 μm or less, the non-membrane permeable substance peeling coefficient ratio on the membrane surface is 10 or more, and the average pore diameter on the membrane surface is 0.07 μm or less. Or the separation membrane for solid-liquid separation of 2. 請求項1〜3のいずれかに記載の分離膜を固液分離用ろ過膜として配置してなる分離膜エレメント。 The separation membrane element formed by arrange | positioning the separation membrane in any one of Claims 1-3 as a filtration membrane for solid-liquid separation. 固形分含有液を収容する被ろ過液収容槽を備え、前記固形分含有液を固液分離するための分離膜を、被ろ過液収容槽内に配設してなる膜ろ過装置であって、分離膜が請求項1〜3のいずれかに記載の分離膜であり、かつ、分離膜の表面を洗浄するための洗浄手段が配設されていることを特徴とする固液分離用膜ろ過装置。 A membrane filtration device comprising a filtered liquid storage tank for storing a solid-containing liquid, and a separation membrane for solid-liquid separation of the solid-containing liquid, which is disposed in the filtered liquid storage tank, A separation membrane is the separation membrane according to any one of claims 1 to 3, and a cleaning means for cleaning the surface of the separation membrane is provided. . 固形分含有液を収容した被ろ過液収容槽内に請求項5記載の分離膜エレメントを配設した膜ろ過装置により固形分含有液の固液分離を行なうことを特徴とする固形分含有液の固液分離方法。 A solid content-containing liquid is obtained by performing solid-liquid separation of the solid content liquid by a membrane filtration device in which the separation membrane element according to claim 5 is disposed in a filtrate containing tank containing the solid content liquid. Solid-liquid separation method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009226338A (en) * 2008-03-24 2009-10-08 Kureha Corp Vinylidene fluoride type resin hollow filament porous membrane and method for manufacruring the same
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