JP2009011965A - 中空糸膜モジュールおよびこれを用いた中空糸膜ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】中空糸膜束の下端を固定端とすると共に上端を自由端とする中空糸膜モジュール、およびこれを用いた中空糸膜ユニットにおいて、中空糸膜同士の絡み合いを抑制し、かつ、取り扱い性を良好にすることを目的とする。
【解決手段】複数の中空糸膜１２を束ねてなる中空糸膜束を備え、該中空糸膜束の下端を固定端とすると共に上端を自由端とする中空糸膜モジュール１０において、１本または複数本の中空糸膜１２が二つ折りとなった中空糸膜対を同一向きで複数重ねて、前記中空糸膜束が形成され、前記中空糸膜対における前記中空糸膜１２の末端側が前記固定端側、前記中空糸膜の折り返し側が前記自由端側であり、かつ前記自由端側の中空糸膜１２の端部に吊り具１５を備えたことを特徴とする中空糸膜モジュール１０、およびこれを用いた中空糸膜ユニット。
【選択図】図４

Description

本発明は、生活廃水や産業廃水等の下水処理を行う水処理装置に好適な中空糸膜モジュールおよびこれを用いた中空糸膜ユニットに関する。

従来、生活廃水や産業廃水等の下水などの汚濁性の高い被処理水を活性汚泥と共に水槽内に貯留すると共に、該被処理水内には中空糸膜モジュールを浸漬し、前記水槽内で曝気を行いながら前記被処理水を汚泥と処理水とに固液分離する膜分離活性汚泥法が知られている。
前記中空糸膜モジュールにおいては、複数の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束の下端を固定端とすると共に上端を自由端とすることで、中空糸膜に付着するし渣（廃水中の細かい繊維状屑）をその自由端側に除去し易くしたものがある。また、中空糸膜束と、縦方向の両端を開口させるモジュールケースとを備え、前記中空糸膜束をその長手方向が前記縦方向に沿うように前記モジュールケース内に収容したものもある。（例えば、特許文献１、２参照。）。
特開平１１−１２８６９２号公報 特開平１１−３４２３２１号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載のような中空糸膜モジュールにおいては、水処理装置の運転時に中空糸膜同士が絡み合い易いという問題があった。中空糸膜同士が絡み合うと、当該部位に被処理水中の前記し渣等が絡み付き易く、かつ絡み付いたし渣等には別途水中の汚れや活性汚泥等が付着し堆積してしまうため、水処理能力が低下しやすかった。また、モジュールケースを備えた中空糸膜モジュールの場合は、中空糸膜同士が絡み合うと、モジュールケース内での目詰まりが誘発され、被処理水の流れを阻害して水処理性能が低下する場合もある。

ところで、中空糸膜モジュールは中空糸膜ユニットの状態で用いられる場合も多い。中空糸膜ユニットは複数の中空糸膜モジュールを具備しているので、下水などの処理量を向上でき、大規模な水処理装置に特に好適である。
しかし、水処理装置の整備などで水槽より中空糸膜モジュールや、中空糸膜ユニットを引き上げる際に、中空糸膜が水流や重力により下方（鉛直方向）に倒れたり、中空糸膜同士が絡み合ったりして取り扱いにくい場合があり、作業性が低下することがあった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、中空糸膜束の下端を固定端とすると共に上端を自由端とする中空糸膜モジュール、およびこれを用いた中空糸膜ユニットにおいて、中空糸膜同士の絡み合いを抑制し、かつ、取り扱い性を良好にすることを目的とする。

本発明の中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束を備え、該中空糸膜束の下端を固定端とすると共に上端を自由端とする中空糸膜モジュールにおいて、１本または複数本の中空糸膜が二つ折りとなった中空糸膜対を同一向きで複数重ねて、前記中空糸膜束が形成され、前記中空糸膜対における前記中空糸膜の末端側が前記固定端側、前記中空糸膜の折り返し側が前記自由端側であり、かつ前記自由端側の中空糸膜の端部に吊り具を備えたことを特徴とする。
また、前記中空糸膜の少なくとも一部が、拘束糸によりシート状に形成されたことが好ましい。

さらに、前記中空糸膜対における前記中空糸膜の折り返し部が疎水性を有することが好ましい。
また、縦方向の両端を開口させるモジュールケースをさらに備え、前記中空糸膜束をその長手方向が前記縦方向に沿うように前記モジュールケース内に収容し、かつ、前記中空糸膜束における前記自由端から所定長さの範囲を前記モジュールケースの外側に出したことが好ましい。
さらに、前記モジュールケースの縦方向と略直交する断面における該モジュールケースの内部空間の断面積が、前記縦方向の位置と共に変化することが好ましい。

また、本発明の中空糸膜ユニットは、前記中空糸膜モジュールが複数配列したことを特徴とする。

本発明によれば、中空糸膜を二つ折りにして中空糸膜対とし、その折り返し部を自由端側に配置することで、ループ状に湾曲する折り返し部が対をなす中空糸膜同士を離間させるように作用し、中空糸膜同士が吸引し合ったり被処理水の上昇流速の増加に伴い中空糸膜同士が引き合ったりすることによる中空糸膜同士の絡み合いを抑制する。これにより、中空糸膜へのし渣等の絡み付きが抑制されると共に中空糸膜束の密集化も抑制され、水処理性能を良好に保つことができる。
また、自由端側の中空糸膜の端部に吊り具を備えたことで、該吊り具を吊り下げられる支持部材などに吊り具を吊り下げて中空糸膜を支持し、その長手方向に保持することが可能となり、水処理装置の整備などで水槽より中空糸膜モジュールや中空糸膜ユニットを引き上げでも、中空糸膜が水流や重力により下方（鉛直方向）に倒れたり、中空糸膜同士が絡み合ったりするのを抑制し、取り扱い性を向上させることができる。

また、中空糸膜の少なくとも一部が、拘束糸によりシート状に形成されれば、各中空糸膜が拘束されるので、シート状に形成された一つの膜体に対して一つの吊り具を設けるだけでも本発明の効果を発揮できる。
さらに、中空糸膜対の折り返し部を疎水性とすることで、中空糸膜内にエアが混入した場合にも、該エアを中空糸膜対の上端部である折り返し部から膜外に逃がし易くなり、エアの噛み込みによるポンプ負荷の増大を防止できる。
また、モジュールケースが中空糸膜モジュールに備わる場合であっても、比較的し渣等が絡み付き易い前記折り返し部をモジュールケースの外側に出せば、折り返し部にし渣等が絡み付いたとしてもこれがモジュールケース内の目詰まりの原因にならず、かつ該し渣等が水槽内の被処理水の旋回流に乗ってより除去され易くなる。
さらに、モジュールケースの内部空間の断面積が縦方向位置と共に変化することで、モジュールケース内の被処理水の上昇流に乱流を起こし易くなり、曝気によるスクラビング効果を高めることができる。

また、本発明の中空糸膜モジュールを用いることで、中空糸膜同士の絡み合いを抑制し、かつ、水槽から取り出す際にも取り扱い性が中空糸膜ユニットが得られる。

以下、この発明の実施例について図面を参照して説明する。なお、説明都合上、図中矢印ＦＲは前方を、矢印ＬＨは左方を、矢印ＵＰは上方をそれぞれ示す。

図１に示す水処理装置１は、生活廃水や産業廃水等の下水処理に用いられるもので、被処理水Ｗを貯留した水槽２内に中空糸膜モジュール１０を浸漬し、該中空糸膜モジュール１０の透過側をポンプ４で吸引することで、被処理水を廃水処理用の活性汚泥等と処理水とに膜分離する。水槽２内では、好気性の微生物である活性汚泥の飼育のための曝気が行われると共に、該曝気により水槽２内に生じる被処理水Ｗの旋回流を利用して、中空糸膜モジュール１０の中空糸膜１２の膜面に付着した汚れのかき取りを行う。

ここで、図２を参照し、本発明の中空糸膜モジュール１０について説明する。
この例の中空糸膜モジュール１０は、上下方向に沿って起立する厚板状の外観を有し、正面視（前面視）で縦長の矩形状とされる。中空糸膜モジュール１０は、複数の中空糸膜１２を束ねてなる中空糸膜束１１を備え、該中空糸膜束１１の下端は揺動が規制された固定端とされ、中空糸膜束１１の上端は自由に揺動可能な自由端となっている。

中空糸膜束１１は、その下端部がポッティング樹脂１３ａを介してブロック状に一体化された固定部１３とされる。固定部１３の下面には各中空糸膜１２の下端開口が臨み、該各中空糸膜１２の内側を下方に開口させている（図示略）。固定部１３は、同様のポッティング樹脂１３ａを用いて中空の集水器１４に液密に取り付けられ、該集水器１４の内側と各中空糸膜１２の内側とを互いに連通させる。集水器１４の吸水口１４ａは、導水経路５を介して前記ポンプ４に接続され（図１参照）、該ポンプ４の作動により各中空糸膜１２の膜面に圧力差が生じ、該各中空糸膜１２内に被処理水Ｗから活性汚泥等を固液分離した処理水を得る。

中空糸膜１２の材質としては、例えばポリオレフィン、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化エチレン、ポリアクリロニトリル、セラミックス等の各種材料及びその複合物からなるものが用いられる。中空糸膜１２は、濾過膜として使用可能なものであれば、孔径、空孔率、膜厚、外径等に特に制限はない。

集水器１４の材質としては、被処理水Ｗに対する耐久性を有して濾過処理時の圧力に耐えうるものであればよく、例えばポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル等が挙げられる。

ポッティング樹脂１３ａとしては、各中空糸膜１２を集水器１４に固定すると共に、被処理水Ｗと中空糸膜１２を透過した処理水とを液密に仕切り、かつ被処理水Ｗ中での使用に際して耐久性に問題がなければ制限がなく、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂、各種の熱可塑性樹脂等が挙げられる。

中空糸膜束１１は、図２に示すように、一本の中空糸膜１２を二つ折りにして中空糸膜対１２Ａとし、該中空糸膜対１２Ａを同一向きにして複数束ねることで構成される。中空糸膜対１２Ａにおける中空糸膜１２の末端側は、中空糸膜束１１の下端側すなわち固定端側に位置し、中空糸膜対１２Ａにおける中空糸膜１２の折り返し側は、中空糸膜束１１の上端側すなわち自由端側に位置する。以下、中空糸膜対１２Ａにおける中空糸膜１２の末端側の端部を末端部（図示略）、中空糸膜１２の折り返し側の端部を折り返し部１２ｂとする。
これら中空糸膜１２の折り返し部１２ｂにおいては、一本の中空糸膜１２を二つ折りにしても良いし、複数本の中空糸膜１２の小束を二つ折りにしても構わない。この小束を構成する中空糸膜１２の本数は、中空糸膜１２間の洗浄性を良好にする点で、十本以内が好ましく、五本以内とすることがさらに好ましい。

中空糸膜対１２Ａにおける前記末端部は、前記固定部１３において揺動不能に固定され、中空糸膜対１２Ａの折り返し部１２ｂは、何にも拘束されることなく自由に揺動可能とされる。折り返し部１２ｂは、前記末端部側（固定端側）に開放する逆Ｕ字状（ループ状）とされ、一つの中空糸膜対１２Ａにおいて並列に配された中空糸膜１２間や、上述の中空糸膜１２の小束間を離間させるように作用し、もって中空糸膜１２同士の絡み合いをその全長に渡って抑制する。

図３に示すように、本発明に用いられる中空糸膜１２は、自由端側の端部、すなわち折り返し部１２ｂに吊り具１５が取り付けられている。吊り具１５の取り付け方としては、特に制限されないが、例えば一本の中空糸膜１２を二つ折りにした時に形成される輪の部分に、吊り具１５の一方の端部をくくりつけるように取り付ける方法が挙げられる。また、図３に示すように、吊り具１５の一方の端部を、中空糸膜１２の折り返し部１２ｂに取り付けた後、隣接する片方の中空糸膜１２の折り返し部１２ｂに取り付けてもよい。
なお、吊り具１５の他方の端部は、後述する支持部材１６に吊り下げるものとする。吊り具１５を支持部材１６に吊り下げることにより、中空糸膜１２をその長手方向に保持できるので、図１に示す水槽２内から取り出す場合でも、中空糸膜１２が水流や重力により下方（鉛直方向）に倒れたり、中空糸膜同士が絡み合ったりするのを抑制できるので、取り扱い性が良好となる。

吊り具１５としては、中空糸膜モジュールを支持できる強度を有するものであれば特に制限されず、例えば、紐、インシロック、金具、樹脂成型品などが挙げられる。
また、吊り具１５の高さ方向の長さｄは特に限定されず、中空糸膜モジュール１０の折り返し部１２ｂから後述する支持部材１６までの距離に応じて適宜調整すればよい。

吊り具１５は、全ての中空糸膜１２の折り返し部１２ｂに取り付けられていてもよく、一部の中空糸膜１２の折り返し部１２ｂに取り付けられていてもよい。
ただし、吊り具１５を一部の中空糸膜１２の折り返し部１２ｂに取り付ける場合は、中空糸膜として、当該中空糸膜の少なくとも一部が、拘束糸によりシート状に形成されたもの（膜体）を用いるのが好ましい。特に、図３に示すように中空糸膜１２の折り返し部１２ｂの近傍で、拘束糸１７を用いチェーンステッチ（鎖編み）にて各中空糸膜１２を拘束したものが好ましい。
拘束糸１７により各中空糸膜１２を拘束したシート状の膜体を用いることにより、隣り合う中空糸膜同士が連結されるので、図４に示すように、一つのシート状の膜体に対して一つの吊り具１５を設けるだけでも本発明の効果を発揮できる。また、このような場合は、例えば吊り具１５の一方の端部を面状に形成し、これを拘束部分に貼り付けてもよく、一度に複数の中空糸膜１２に吊り具１５の一方の端部を取り付けることができ、取り付け部分を補強できる。

拘束糸１７としては、ポリエステル繊維など耐水性を有する合成繊維製のマルチフィラメント糸や、紡績糸などを用いることができ、使用条件などにより適宜選択することが望ましい。拘束糸１７の最適な本数は、中空糸膜１２の洗浄時などにおける振動等の負荷によって異なり、特に限定されないが、例えば２〜５本が好ましい。

なお、各中空糸膜１２を拘束する手段としては、上述した拘束糸１７を用いる以外にも、テープ、樹脂、蝋などを用いてもよい。

ところで、中空糸膜１２は水中でろ過を行うため、その表面が親水性であることが通常である。水中でろ過を行った後の中空糸膜モジュール１０のメンテナンス時には、これを一旦水上に引き上げてチェックした後、中空糸膜１２の膜面が濡れている状態で再度水中に浸漬する。このとき、中空糸膜１２内にエアが混入し易く、この状態で水処理装置１の運転を再開すると、中空糸膜１２内に混入したエアが中空糸膜１２内部を閉塞し、前記ポンプ４による処理水を吸引する力が過剰に必要になる場合がある。

しかし、本発明のように、前記中空糸膜対１２Ａの折り返し部１２ｂ、すなわち上端部のみを疎水性とすれば、前述の如く一旦水上に引き上げた中空糸膜モジュール１０を再度水中に浸漬する際、中空糸膜対１２Ａにおける疎水性の上端部から膜内のエアが水圧によって膜外に抜け易くなり、水処理装置１の運転再開をより容易にできる。
前記折り返し部１２ｂに疎水性をもたせる方法には様々なものがあるが、その中でも簡便な方法として、折り返し部１２ｂに疎水性樹脂を塗布しておくという方法がある。前記疎水性樹脂としては、公知のウレタン樹脂やシリコン樹脂、エポキシ樹脂等がある。

図５に示すように、本発明の中空糸膜モジュール１０は、縦方向の両端（上下端）を開口させるモジュールケース１８を備えてもよく、この場合、前記中空糸膜束１１はその長手方向を前記縦方向（上下方向）に沿わせて前記モジュールケース１８内に収容される。
また、中空糸膜束１１の上端側は、前記折り返し部１２ｂから所定長さの範囲（後述の突出量Ｌ２に相当、図１４参照。）が、モジュールケース１８の上端開口から該モジュールケース１８の外側に（上端開口よりも上方に）突出するように設けるのが好ましい。

上述したように、水処理装置の運転時に中空糸膜同士が絡み合うと、当該部位に被処理水中のし渣等が絡み付き易くなり、かつ絡み付いたし渣等には別途水中の汚れや活性汚泥等が付着し堆積し、水処理能力が低下することとなる。また、モジュールケースを備えた中空糸膜モジュールの場合は、モジュールケース内での目詰まりが誘発され、被処理水の流れを阻害して水処理性能がさらに低下することもある。

しかし、本発明によれば、モジュールケースを備えたとしても、前記のように中空糸膜束１１の上端側が、モジュールケース１８の上端開口から該モジュールケース１８の外側に（上端開口よりも上方に）突出するように設けることで、図１に示す被処理水Ｗの上昇流と共に中空糸膜束１１の自由端側に移動したし渣等が、被処理水Ｗの旋回流に乗って中空糸膜モジュール１０の外周側（水平方向外側）に除去され易くなる。
すなわち、比較的し渣等が絡み付き易い折り返し部１２ｂにおいてし渣等が絡み付き難くなり、仮に絡み付いたとしても折り返し部１２ｂ周辺がモジュールケース１８の外側に配置されることで、モジュールケース１８内での目詰まりを生じさせずに水処理装置１の長期に渡る安定運転を可能とする。
なお、図５においては、吊り具１５の図示を略している。

また、本発明においては、図６（ａ）に示すように、モジュールケース１８は、その縦方向（上下方向）すなわち中空糸膜１２の長手方向と直交する断面（水平断面）において、その内部空間の断面積を縦方向位置と共に変化させてもよい。具体的には、例えばモジュールケース１８の上下方向中間部には、その内部空間の横方向の寸法（例えば前後厚さ）を狭める絞り部１８ａが設けられる。これにより、図１に示す曝気エアＢと共に上昇する被処理水Ｗに乱流が生じ易くなり、中空糸膜１２の膜面に付着した汚れやし渣等の除去性能が向上する。なお、絞り部１８ａが複数設けられた構成でもよい。

さらに、図６（ｂ）に示すような、上下方向に沿って起立する円筒状の外観を有する中空糸膜モジュール１１０を用いてもよい。中空糸膜モジュール１１０は、中空糸膜束１１１をモジュールケース１１８内に収容した基本構成を有する。中空糸膜束１１１の下端は固定端とされ、中空糸膜束１１１の上端は自由端とされる。中空糸膜束１１１下側の固定部１１３は中空円盤状の集水器１１４に取り付けられ、該集水器１１４の吸水口１１４ａが図１に示す導水経路５を介してポンプ４に接続される。中空糸膜束１１１においても、前記中空糸膜対１２Ａを複数束ねることで構成される。また、集水器１１４を固定部１１３に取り付けてもよく、或いは、固定部１１３と集水器１１４が一体となった構造体に、ポッティング樹脂により中空糸膜を固定してもよい。
この中空糸膜モジュール１１０の外観を形成するモジュールケース１１８においても、例えばその縦方向中間部に内部空間の横幅を狭める絞り部１１８ａを設けた構成としてもよい。
なお、図６（ａ）、（ｂ）においては、吊り具１５の図示を略している。

本発明の中空糸膜モジュール１０は、単独で用いることもでき、複数を配列させた中空糸膜ユニットとして用いることもできる。中空糸膜モジュール１０を単独で用いる場合は、図１に示す水槽２の底部に立設された架台３上に起立状態で固定させて用いる。なお、複数の中空糸膜モジュール１０を架台３上に配列させ、固定して用いてもよい。
一方、中空糸膜ユニットとして用いる場合は、例えば図７に示すような構成の中空糸膜ユニット２０を架台３上に起立状態で固定させて用いる。この例の中空糸膜ユニット２０は、中空糸膜モジュール１０を複数配列させ、これらの集水器１４が集水ヘッダ２１によって連接されることによって一体化してなるものである。

図８は、上記中空糸膜ユニット２０の集水ヘッダ２１の一例を示したものである。集水ヘッダ２１は、中空糸膜モジュール１０，１０…の集水器１４の吸水口１４ａに連通させるための複数の連設孔２２を有し、その内部に処理水を通す集水路２３を有する筒状のもので、その連設孔２２において複数個の中空糸膜モジュール１０，１０…に連接するとともに、それらを固定一体化している。また、上記集水路２３は集水ヘッダ２１の外部に連絡し、図１に示すポンプ４と接続している。なお、集水ヘッダ２１形状としては、中空糸膜モジュール１０を複数個まとめて簡易に接続し、固定できるマニホールドタイプのものが好ましが、中空糸膜モジュール１０，１０…から濾液が取り出せる構造であれば特に限定されない。

中空糸膜ユニット２０においては、その用途、設置スペース、濾過能力等に応じて、適宜、中空糸膜１２の種類、中空糸膜モジュール１０の数、中空糸膜モジュール１０の寸法、中空糸膜ユニット２０の寸法、中空糸膜１２の洗浄方法などを選択することが可能である。
このような中空糸膜ユニット２０にあっては、上述の中空糸膜モジュール１０を複数配列し、集水ヘッダ２１により積層、一体化させたものであるので、集積率を高く設計できると共に、簡便に中空糸膜モジュール１０の交換を行うことができる。

このように、本発明の中空糸膜モジュール１０を単独または中空糸膜ユニット２０として用いる場合は、中空糸膜１２の折り返し部１２ｂに取り付けられた、吊り具１５を吊り下げられるような支持部材１６に、吊り具１５を吊り下げて用いる。
支持部材１６は、モジュールケースに設けてもよく、中空糸膜ユニットに設けてもよい。さらに、水槽に設けることも可能である。

支持部材１６をモジュールケースに設ける場合は、例えば図９に示すように、モジュールケース１８の上端開口上に設けたケース枠１９を形成する、２本の横方向の支柱１９ａ同士を連結するように支持部材１６ａを配置すればよい。連結箇所は、横方向の支柱１９ａの中央部分が好ましい。なお、横方向とは、中空糸膜モジュール１０の左右方向（横方向）と平行になる方向を指す。
一方、支持部材１６を中空糸膜ユニットに設ける場合は、例えば図１０に示すように、中空糸膜ユニット２０の集水ヘッダ２１の両端から鉛直方向に設けた２本の支柱（鉛直方向の支柱）２４ａと、該鉛直方向の支柱２４ａの上端から垂直方向かつ中空糸膜モジュール１０側に設けた互いに平行な２本の支柱（垂直方向の支柱）２４ｂからなるユニット枠２４において、２本の垂直方向の支柱２４ｂ同士を連結するように支持部材１６ｂを配置すればよい。連結箇所は、垂直方向の支柱２４ｂの中央部分が好ましい。

また、支持部材１６を水槽に設ける場合は、水面よりも上方の水槽の外壁の一点から対岸の外壁に向けて、中空糸膜モジュールの左右方向に対して垂直方向に支持部材を設ければよい。

支持部材１６は、上述した以外にも、例えば図１１に示すように、水槽の底部に立設された架台３上に取り付けられる脱着可能な架台枠３ａを形成する、２本の横方向の支柱３ｂ同士を連結するように支持部材１６ｃを設けてもよい。連結箇所は、横方向の支柱３ｂの中央部分が好ましい。なお、横方向とは、中空糸膜モジュール１０の左右方向（横方向）と平行になる方向を指す。
支持部材１６ｃに、吊り具１５を吊り下げる場合は、一つの中空糸膜モジュール１０を架台３上に固定させたり、図１１に示すように複数の中空糸膜モジュール１０を配列させて架台３上に固定させたりして、吊り具１５を支持部材１６ｃに吊り下げればよい。
なお、図１１に示すような形態とする場合、図５や図６に示されるモジュールケース１８を省略し、例えば図１２に示すように、架台３に対して鉛直方向に立設された４本の支柱３ｃの外周部に４枚の側板１８ｂを取り付け、ユニット全体としてケース構造となすことが可能である。この場合も側板１８ｂの上方に中空糸膜束の折り返し部が配されることが好ましい。
また、図７に示すような中空糸膜ユニット２０を架台３上に固定させて、吊り具１５を支持部材１６ｃに吊り下げてもよい。このような構成で中空糸膜モジュール１０または中空糸膜ユニット２０を水槽から引き上げる場合には、脱着可能な架台枠３ａごと支持部材１６ｃに吊り具１５を吊り下げた状態で引き上げればよい。

なお、図９〜１１では、ケース枠１９、ユニット枠２４、架台枠３ａなど、一つの枠に対して一つの支持部材１６が設けられているが、支持部材の数については特に制限されず、例えば図１３に示すように、一つの膜体に取り付けられた吊り具１５の数に応じた数の支持部材を設ければよい。ここで、図１３は、複数の支持部材１６ｂを設けた中空糸膜ユニット２０の一例を示す斜視図である。

ところで、架台３の内側には、図１に示すように、水槽２内に泡状の曝気エアＢを発生させる散気装置６が配設される。散気装置６は、エア供給経路７を介してブロワ（送風機）８に接続され、中空糸膜モジュール１０や、中空糸膜ユニット２０などに曝気エアＢが供給される。特にモジュールケースを備えた中空糸膜モジュールを用いる場合、モジュールケース内に曝気エアＢが供給されると、該曝気エアＢの上昇に伴いモジュールケース内に被処理水Ｗの上昇流が生じ、各中空糸膜１２の膜面に付着した汚れが効率的にかき取られると共に、付着したし渣（廃水中の細かい繊維状屑）等が中空糸膜１２の上端側（自由端側）に除去されやすくなる。なお、図１中矢印Ｒは、前記上昇流に伴い水槽２内に生じる被処理水Ｗの旋回流を示す。

また、図１４に示すように、被処理水Ｗ中に浸漬した中空糸膜モジュール１０において、その上端と被処理水Ｗの水面との間の距離Ｌ１は、少なくとも１０ｍｍ以上確保するのが好ましい。前記距離Ｌ１が１０ｍｍ未満では、曝気により上方に至った水が中空糸膜モジュール１０の外周側に流れ難くなり、水槽２内の旋回流が起こり難くなる。特にモジュールケース１８を備えた中空糸膜モジュールを用いる場合は、モジュールケース１８の上方に至った水がモジュールケース１８の外周側に流れ難くなり、水槽２内の旋回流が起こり難くなるばかりではなく、モジュールケース１８内での上昇流も阻害されやすくなる。水槽２内の旋回流を安定的に得るためには、前記距離Ｌ１は１００ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは３００ｍｍ以上である。

さらに、モジュールケース１８上端からの中空糸膜束１１の突出量（モジュールケース１８上端と前記折り返し部１２ｂとの間の距離）Ｌ２は、前記折り返し部１２ｂにし渣等が付着した場合においても、折り返し部１２ｂ間並びに折り返し部１２ｂとモジュールケース１８との間の被処理水Ｗの流路の閉塞を抑制して流路を確保するために、少なくとも１０ｍｍ以上確保するのが好ましく、より好ましくは３０〜５００ｍｍであり、さらに好ましくは５０〜３００ｍｍである。前記突出量Ｌ２が１０ｍｍ以上であれば、前記流路を長期的に確保しやすくなる。一方、前記突出量Ｌ２が５００ｍｍ以下であれば、中空糸膜モジュール１０や中空糸膜ユニット２０を水槽から引き上げる際に、被処理水Ｗが旋回流となって、モジュールケース１８の外周側から下方に流れる旋回流に沿って中空糸膜１２が変形し、逆Ｕ字状となると共に、下方に流れる力を受けにくくなるので、モジュールケース１８上端の角部に接触して磨耗し破損するのを抑制できる。
なお、図１４においては、吊り具１５の図示を略している。

以上説明したように、本発明の中空糸膜モジュールによれば、中空糸膜を二つ折りにして中空糸膜対とし、その折り返し部を自由端側に配置することで、ループ状に湾曲する折り返し部が対をなす中空糸膜同士を離間させるように作用し、中空糸膜同士が吸引し合ったり被処理水の上昇流速の増加に伴い中空糸膜同士が引き合ったりすることによる中空糸膜同士の絡み合いを抑制できる。これにより、中空糸膜へのし渣等の絡み付きが抑制されると共に中空糸膜束の密集化も抑制されるので、水処理性能を良好に保つことができる。
特に、モジュールケースを備えた場合であっても、上記のような構成とすることで、モジュールケース内での目詰まりが防止されるので、水処理性能を良好に保つことができる。また、比較的し渣等が絡み付き易い前記折り返し部をモジュールケースの外側に出したことで、折り返し部にし渣等が絡み付いたとしてもこれがモジュールケース内の目詰まりの原因にならず、かつ該し渣等が水槽２内の被処理水の旋回流に乗って除去され易くなる。

また、自由端側の中空糸膜の端部に吊り具を備えたことで、モジュールケース、中空糸膜ユニット、あるいは水槽に設けられた支持部材に吊り具を吊り下げて中空糸膜を支持することが可能となり、水処理装置の整備などで水槽より中空糸膜モジュールや中空糸膜ユニットを引き上げでも、中空糸膜が水流や重力により下方（鉛直方向）に倒れたり、中空糸膜同士が絡み合ったりするのを抑制し、取り扱い性を向上させることができる。
特に、中空糸膜の少なくとも一部が、拘束糸によりシート状に形成されれば、各中空糸膜が拘束されるので、一つのシート状の膜体に対して一つの吊り具を設けるだけでも本発明の効果を発揮できる。

さらに、本発明の中空糸膜モジュールにおいては、前記中空糸膜対における前記中空糸膜の折り返し部が疎水性を有することで、中空糸膜内にエアが混入した場合にも、該エアを中空糸膜対の上端部である折り返し部から膜外に逃がし易くなり、エアの噛み込みによるポンプ負荷の増大を防止できる。

また、前記モジュールケースの縦方向と略直交する断面における該モジュールケースの内部空間の断面積が、前記縦方向位置と共に変化することで、モジュールケース内の被処理水の上昇流に乱流を起こし易くなり、曝気によるスクラビング効果を高めることができる。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば、曝気エアをモジュールケース内に下方から取り込む構成ではなく、モジュールケースの外壁にエア供給口を設けた構成としてもよい。またこのとき、前記エア供給口が被処理水のモジュールケース内への導入口を兼ねた構成としてもよい。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔構成概要〕
中空糸膜は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）製、外径２．８ｍｍ、有効長さ１３００ｍｍのものを約８００本用意した。
集水器は、ＡＢＳ製、上下高さ６５ｍｍ×左右幅８５０ｍｍ×前後厚３５ｍｍのものを用意した。
吊り具は、図３に示すような形状となるように、線径２ｍｍのステンレス製の棒を折り曲げて製作したものを用意した。
水処理装置としては、図１に示す構成のものを用意した。

〔中空糸膜モジュールの製作〕
まず、図２に示すように、各中空糸膜１２を個別に（又は小束毎に）二つ折りにして中空糸膜対１２Ａを形成した後、所定数の中空糸膜対１２Ａを各中空糸膜１２間のピッチが３．２ｍｍとなるように並べ、これに拘束糸を編み込む等によってシート状の膜体（上下高さ１５５０ｍｍ×左右幅７５０ｍｍ）を形成させた。
このシート状の膜体を五枚作成し重ねて中空糸膜束１１とし、その下端側（前記中空糸膜対１２Ａにおける中空糸膜１２の末端側）を固定部１３形成用の樹脂容器内に挿入し、該樹脂容器内にウレタン等のポッティング樹脂１３ａを充填した。
そして、硬化したポッティング樹脂１３ａを所定厚さにカットすることで、中空糸膜束１１の下端部をブロック状に一体化した固定部１３を形成し、該固定部１３の下面に各中空糸膜１２の端面を開口させた。

固定部１３は集水器１４内に挿入し、該集水器１４内に前記ポッティング樹脂１３ａを充填してこれを硬化させた。
一方、各シート状膜体の中空糸膜１２の折り返し部１２ｂに、吊り具１５を取り付け、中空糸膜モジュール１０を作製した。

〔曝気状況確認〕
上記中空糸膜モジュール１０を四つ用意した。一方、水槽２内に配置した架台３上には、図１２に示すような支持部材１６ｃを設けた脱着可能な架橋枠ａを取り付けた。そして、四つの中空糸膜モジュール１０をその前後厚さ方向で隙間無く並べた状態で、前記水槽２内の架台３上に固定し、吊り具１５を支持部材１６ｃに吊り下げた。また、支柱３ｃの外周部に４枚の側板１８ｂを配した。各中空糸膜モジュール１０を隙間無く並べることで、これらの下方から供給される曝気エアＢが中空糸膜モジュール１０内に供給され易くなる。
水槽２内には被処理水Ｗ及び活性汚泥を貯留し、中空糸膜モジュール１０は被処理水Ｗ内に浸漬させ、前記散気装置６は水槽２底部に沈殿した活性汚泥内に浸漬させる。そして、前記ブロワ８を作動させ０．５ｍ^３／分でエアを供給して曝気を開始すると共に、前記ポンプ４を作動させて被処理水Ｗの吸引ろ過を開始した。
一週間後、水処理装置１の運転状況に異常は見られなかった。また、中空糸膜モジュール１０を水上に引き上げてし渣等の堆積状況を確認したところ、中空糸膜対１２Ａの折り返し部１２ｂに若干のし渣の堆積が見られたが、曝気エアＢの流路は確保されていた。
さらに、中空糸膜モジュール１０を水上に引き上げる際においても、中空糸膜同士が絡みつくことはなく、取り扱い性が良好で、作業しやすかった。

本発明の実施例における水処理装置の概要を示す正面図である。 中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図である。 吊り具が取り付けられた中空糸膜の一例を示す部分拡大図である。 吊り具を備えた本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図である。 モジュールケースを備えた中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図である。 モジュールケースを備えた中空糸膜モジュールの他の例を示す斜視図であり、（ａ）は矩形状の中空糸膜モジュールを、（ｂ）は円筒状の中空糸膜モジュールをそれぞれ示す。 本発明の中空糸膜ユニットの一例を示す斜視図である。 図７に示す中空糸膜ユニットに用いられる集水ヘッダを示す斜視図である。 支持部材を設けたモジュールケースを備えた中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図である。 支持部材を設けた中空糸膜ユニットの一例を示す斜視図である。 支持部材を設けた架台に固定された中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図である。 支持部材を設けた架台に固定された中空糸膜モジュールの他の例を示す斜視図である。 複数の支持部材を設けた中空糸膜ユニットの一例を示す斜視図である。 中空糸膜モジュールに係る主要な寸法を示す図１に相当する正面図である。

符号の説明

１：水処理装置、１０：中空糸膜モジュール、１１：中空糸膜束、１２：中空糸膜、１２Ａ：中空糸膜対、１２ｂ：折り返し部、１５：吊り具、１６：支持部材、１８：モジュールケース、２０：中空糸膜ユニット

Claims (6)

1. 複数の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束を備え、該中空糸膜束の下端を固定端とすると共に上端を自由端とする中空糸膜モジュールにおいて、
   １本または複数本の中空糸膜が二つ折りとなった中空糸膜対を同一向きで複数重ねて、前記中空糸膜束が形成され、前記中空糸膜対における前記中空糸膜の末端側が前記固定端側、前記中空糸膜の折り返し側が前記自由端側であり、かつ前記自由端側の中空糸膜の端部に吊り具を備えたことを特徴とする中空糸膜モジュール。
2. 前記中空糸膜の少なくとも一部が、拘束糸によりシート状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
3. 前記中空糸膜対における前記中空糸膜の折り返し部が疎水性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の中空糸膜モジュール。
4. 縦方向の両端を開口させるモジュールケースをさらに備え、前記中空糸膜束をその長手方向が前記縦方向に沿うように前記モジュールケース内に収容し、かつ、前記中空糸膜束における前記自由端から所定長さの範囲を前記モジュールケースの外側に出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モジュール。
5. 前記モジュールケースの縦方向と略直交する断面における該モジュールケースの内部空間の断面積が、前記縦方向の位置と共に変化することを特徴とする請求項４に記載の中空糸膜モジュール。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の中空糸膜モジュールが複数配列したことを特徴とする中空糸膜ユニット。
   

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