JP2011005361A - Membrane filtration apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ろ過処理方法に関する。 The present invention relates to a filtration method.
従来より、膜分離の技術は、無菌水、飲料水、高度純水の製造、空気の浄化等に数多く使用されてきた。近年では、これらの用途に加えて、下水処理場における2次処理、3次処理や、浄化槽における固液分離、産業排水中の懸濁物質の固液分離など、高汚濁性水の処理用途に用いられるようになっている。 Conventionally, many membrane separation techniques have been used for producing aseptic water, drinking water, highly pure water, purifying air, and the like. In recent years, in addition to these applications, for the treatment of highly polluted water, such as secondary and tertiary treatment in sewage treatment plants, solid-liquid separation in septic tanks, and solid-liquid separation of suspended solids in industrial wastewater. It has come to be used.
中でも、高汚濁性水の処理として、活性汚泥中に分離膜を浸漬させ、その下方よりバブリングを行い、微生物による好気的処理と分離膜の洗浄を同時に行う方法が近年注目を集めている。この方法は、汚泥の沈降性にかかわらず良好な分離が可能であることや、MLSS濃度を高めて容積あたりの処理効率を高めることができるといった利点がある。 In particular, as a treatment for highly polluted water, a method in which a separation membrane is immersed in activated sludge and bubbling from below is performed, and aerobic treatment with microorganisms and cleaning of the separation membrane are simultaneously attracting attention. This method has an advantage that good separation is possible regardless of the sedimentation property of sludge, and the treatment efficiency per volume can be increased by increasing the MLSS concentration.
中空糸膜モジュールを実際のし尿処理などの排水処理用途に使用した際における問題点として、排水中の非常に細かい繊維状屑(し渣)の中空糸膜への絡み付きが挙げられる。このし渣は大きなものは前処理などで除去されるが、前処理で除去しきれないような非常に小さなし渣は中空糸膜に絡みつき、中空糸膜を粗大化してしまう。し渣は一旦絡むと除去が困難であり、し渣の絡みが徐々に蓄積していき、そこを核とし汚泥が付着堆積していく。堆積した汚泥は塊となって中空糸膜間を閉塞し、ろ過差圧が上昇してしまう現象が起こってしまう。したがって、中空糸膜の排水中における使用は困難となる場合があった。 As a problem when the hollow fiber membrane module is used for wastewater treatment such as actual human waste treatment, entanglement of very fine fibrous debris in the wastewater with the hollow fiber membrane can be mentioned. A large amount of this residue is removed by pretreatment or the like, but a very small residue that cannot be completely removed by pretreatment is entangled with the hollow fiber membrane, thereby coarsening the hollow fiber membrane. Once the scum is entangled, it is difficult to remove, and the stagnation of the scum gradually accumulates, and sludge adheres and accumulates at the core. The accumulated sludge becomes a lump and blocks between the hollow fiber membranes, resulting in an increase in the filtration differential pressure. Therefore, it may be difficult to use the hollow fiber membrane in waste water.
ここで、絡み付いたし渣は中空糸膜に沿って移動可能であるため、拘束されていない中空糸膜端部に向かって高い水流を付与できる構造であれば、中空糸膜に付着したし渣の絡みを低減して、再度運転可能な状態にもどすことができる。 Here, since the entangled residue can move along the hollow fiber membrane, the residue adhered to the hollow fiber membrane can be used as long as it has a structure capable of imparting a high water flow toward the unconstrained end portion of the hollow fiber membrane. It is possible to reduce the entanglement and return to a state where it can be operated again.
そこで、特許文献1や特許文献2に公開されるように、下部に集水構造を有し片端が自由端となっているような形状を有するモジュールが開発されている。
Therefore, as disclosed in
特許文献1や2に記載されるようなモジュールにおいては、中空糸膜の揺動性を高めるために膜の柔軟性を上げたり、集積度を向上させるために中空糸膜長を伸ばしていくと、膜の自立性が損なわれ、モジュール内あるいはそれらを集合させたユニット内で膜が反り返り、互いに絡み合うなどの問題が生ずる場合があった。膜同士の絡み付きを防ぐために膜の長手方向に沿って支持部材を配するなどの改良が行われているが、膜と支持体との摩擦を防止する必要があるなど、あらたな問題が生ずる場合があった。
In modules such as those described in
そこで、本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、し渣の中空糸膜への絡み付きを低減でき、安定したろ過処理を行うことのできるろ過処理方法を提供することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in view of the above situation, It aims at providing the filtration processing method which can reduce the entanglement of the residue to the hollow fiber membrane, and can perform the stable filtration process. To do.
そこで、第1の本発明は、
複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されており、前記中空糸膜の下端部は前記散気導入口の周囲に、前記散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている、中空糸膜モジュールを用いて、被処理水をろ過する方法であって、
前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記上部ハウジングから集水し、
前記中空糸膜の上端部は少なくとも前記被処理水の水面上に露出する範囲がコーティングされている、ろ過処理方法である。
Therefore, the first aspect of the present invention is
The upper end portion and the lower end portion of the plurality of hollow fiber membranes are respectively fixed to the upper housing and the lower housing having the diffuser introduction port with a potting agent, and the lower end portion of the hollow fiber membrane is around the diffuser introduction port. , A method of filtering water to be treated using a hollow fiber membrane module, which is inclined outwardly from the aeration inlet and fixed with a potting agent,
The upper end of the hollow fiber membrane is exposed on the water surface of the water to be treated, and water is collected from the upper housing while supplying air bubbles from the diffuser inlet into the bundle of hollow fiber membranes,
The upper end portion of the hollow fiber membrane is a filtration method in which at least a range exposed on the surface of the water to be treated is coated.
また、第2の本発明は、
複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されており、前記中空糸膜の下端部は前記散気導入口の周囲に、前記散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている、中空糸膜モジュールを用いて、被処理水をろ過する方法であって、
前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記下部ハウジングから集水する、ろ過処理方法である。
The second aspect of the present invention
The upper end portion and the lower end portion of the plurality of hollow fiber membranes are respectively fixed to the upper housing and the lower housing having the diffuser introduction port with a potting agent, and the lower end portion of the hollow fiber membrane is around the diffuser introduction port. , A method of filtering water to be treated using a hollow fiber membrane module, which is inclined outwardly from the aeration inlet and fixed with a potting agent,
A filtration method for collecting water from the lower housing while exposing an upper end portion of the hollow fiber membrane on the surface of the water to be treated, and supplying air bubbles from the diffuser inlet into the bundle of hollow fiber membranes. It is.
本発明のろ過処理方法により、し渣の中空糸膜への絡み付きを低減でき、安定したろ過処理を行うことができる。 By the filtration treatment method of the present invention, tangling of the residue to the hollow fiber membrane can be reduced, and stable filtration treatment can be performed.
第1の本発明において用いる中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されている。また、中空糸膜の少なくとも下端部は、散気導入口の周囲に散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている。また、中空糸膜の上端部はコーティング剤でコーティングされている。 In the hollow fiber membrane module used in the first aspect of the present invention, the upper end portion and the lower end portion of the plurality of hollow fiber membranes are respectively fixed to the upper housing and the lower housing having the aeration inlet with a potting agent. Further, at least the lower end portion of the hollow fiber membrane is fixed to the periphery of the air diffusion inlet with a potting agent inclined outward from the air diffusion inlet. The upper end of the hollow fiber membrane is coated with a coating agent.
また、第1の本発明は、中空糸膜の上端部を被処理水の水面上に露出させ、散気導入口から気泡を中空糸膜の束内に供給しつつ、上部ハウジングから集水する。また、中空糸膜のコーティングされている部分が水面上に露出するようにする。 Further, according to the first aspect of the present invention, the upper end of the hollow fiber membrane is exposed on the surface of the water to be treated, and water is collected from the upper housing while air bubbles are supplied into the bundle of hollow fiber membranes from the air diffusion inlet. . Also, the coated portion of the hollow fiber membrane is exposed on the water surface.
本発明に用いる中空糸膜モジュールにおいては、中空糸膜の少なくとも下端部を散気導入口の周囲に配置し、散気導入口から外方に向かって傾斜させてポッティング剤により固定することにより、中空糸膜の束の中に空間を設けることができる。この空間は特に稼動時に形成されやすく、空間があることにより洗浄性を向上させることができる。より具体的に説明すると、洗浄時や運転時に、ハウジングに設けた散気導入口から気泡が入ると、その気泡は前記空間を上昇し、中空糸膜束の間を抜けて、中空糸膜モジュールの外に出て行く。この気泡の流れにより大きな水流が発生し、中空糸膜に堆積物が付着するのを防止する、又は付着した堆積物を洗浄することができる。 In the hollow fiber membrane module used in the present invention, at least the lower end portion of the hollow fiber membrane is arranged around the air diffusion inlet, and is inclined outward from the air diffusion inlet and fixed by a potting agent, A space can be provided in the bundle of hollow fiber membranes. This space is particularly easily formed during operation, and the presence of the space can improve the cleanability. More specifically, when air bubbles enter from the diffuser introduction port provided in the housing during cleaning or operation, the air bubbles rise in the space and pass through the hollow fiber membrane bundle, and the outside of the hollow fiber membrane module. Go out to. A large water flow is generated by the flow of bubbles, and deposits can be prevented from adhering to the hollow fiber membrane, or adhering deposits can be washed.
また、本発明に用いる中空糸膜モジュールでは、長さのばらつきによって生じる短い中空糸膜に張力が集中することもなく、耐久性に優れている。また、予め傾斜をつけて中空糸膜をポッティング剤で固定するため、中空糸膜の根本付近での屈曲を防ぐことができ、膜損傷を抑制することができる。また、中空糸膜が散気導入口付近で外側に傾斜して配置されることで、散気の拡散に伴う中空糸膜の広がりによる損傷を防ぐことも出来る。 Further, the hollow fiber membrane module used in the present invention is excellent in durability without tension being concentrated on a short hollow fiber membrane caused by length variation. Further, since the hollow fiber membrane is fixed with a potting agent with an inclination in advance, bending near the root of the hollow fiber membrane can be prevented, and membrane damage can be suppressed. In addition, since the hollow fiber membrane is disposed so as to be inclined outward in the vicinity of the air diffusion inlet, damage due to the spread of the hollow fiber membrane accompanying the diffusion of the air diffusion can be prevented.
本発明に用いる中空糸膜モジュールは、上述のように中空糸膜束の内部に空間を設けることができ、この空間内に下部ハウジングに設けた散気導入口から気泡を供給することにより中空糸膜同士の間隔を広げ、その内部の空間を広げることができる。その内部の空間は上部ポッティング部の表面に近づくにつれて狭くなり、上部ポッティング部表面付近では中空糸膜同士の間隔は特に狭くなる。そのため、気泡で発生した水流に流されたし渣等は上部ポッティング部表面付近で絡みやすくなる場合がある。 The hollow fiber membrane module used in the present invention can be provided with a space inside the hollow fiber membrane bundle as described above, and the hollow fiber can be provided by supplying bubbles from the air diffusion inlet provided in the lower housing into the space. The space between the membranes can be widened, and the internal space can be widened. The internal space becomes narrower as it approaches the surface of the upper potting portion, and the distance between the hollow fiber membranes becomes particularly narrow near the surface of the upper potting portion. For this reason, a residue or the like that is caused to flow by the water flow generated by bubbles may be easily entangled near the surface of the upper potting portion.
そこで、本発明では、上部ポッティング部表面と水面との間に間隔を設けることにより、中空糸膜同士の間隔が狭い上部ポッティング部表面付近にまでし渣等が流れないようにする。これにより、中空糸膜同士の間隔が広がった部分を被処理水が流れるようになり、中空糸膜へのし渣等の絡みつきを低減することができる。 Therefore, in the present invention, by providing a space between the surface of the upper potting portion and the water surface, the residue or the like is prevented from flowing to the vicinity of the surface of the upper potting portion where the distance between the hollow fiber membranes is narrow. As a result, the water to be treated flows through the portion where the interval between the hollow fiber membranes is widened, and the entanglement of the residue on the hollow fiber membrane can be reduced.
また、第1の本発明においては上部ハウジングから集水するが、水面上に露出する中空糸膜の上端部はコーティングされているため、空気が吸引されることはない。 In the first aspect of the present invention, water is collected from the upper housing, but the upper end portion of the hollow fiber membrane exposed on the water surface is coated, so that air is not sucked.
また、第2の本発明では下部ハウジングから集水するが、この場合は特に露出する上端部がコーティングされていなくても空気はほとんど吸い込まれない。したがって、第2の本発明においては中空糸膜の上端部がコーティングされている必要はない。 In the second aspect of the present invention, water is collected from the lower housing. In this case, air is hardly sucked even if the exposed upper end is not coated. Therefore, in the second aspect of the present invention, the upper end portion of the hollow fiber membrane does not need to be coated.
まず、本発明で用いる中空糸膜モジュールの構成について詳細に説明する。 First, the structure of the hollow fiber membrane module used by this invention is demonstrated in detail.
(ハウジング)
ハウジングは、中空糸膜を支持し、中空糸膜の内側に吸引濾過された濾液を集める部材として機能する。ハウジングは、例えば、ステンレス、鋼などの金属、フッ素樹脂、ABS樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニール樹脂等の樹脂から作られていてもよい。
(housing)
The housing functions as a member that supports the hollow fiber membrane and collects the filtrate filtrated by suction inside the hollow fiber membrane. The housing may be made of, for example, a metal such as stainless steel or steel, a resin such as a fluororesin, an ABS resin, a polyolefin resin, or a vinyl chloride resin.
下部ハウジングには、中空糸膜束内の空間に気泡を導入するための散気導入口が設けられる。散気導入口の形状、大きさ又は数は適宜選択することができる。 The lower housing is provided with an air diffusion inlet for introducing bubbles into the space in the hollow fiber membrane bundle. The shape, size, or number of the air introduction ports can be selected as appropriate.
散気導入口は、下部ハウジングの中央又は断面中心上に設けられることが好ましい。ハウジングの形状としては、特に制限されるものではなく、例えば、矩形、円筒形(円柱状)、球形、円錐形や角錐形などが挙げられる。例えば、ハウジングの形状が円筒形の場合、散気導入口はその中央部にハウジングを貫通するように設けることができ、中空糸膜はその散気導入口の周囲に配置される。また、例えば、ハウジングの形状が矩形の場合、散気導入口はその短手方向断面の中心線に沿って、長手方向に等間隔に複数設けてもよく、長手方向全長に設けてもよい。また、散気導入口はハウジングの一部として形成されていることが好ましい。 The diffuser inlet is preferably provided at the center or the center of the cross section of the lower housing. The shape of the housing is not particularly limited, and examples thereof include a rectangular shape, a cylindrical shape (columnar shape), a spherical shape, a conical shape, and a pyramid shape. For example, when the shape of the housing is a cylindrical shape, the air diffusion inlet can be provided in the central portion so as to penetrate the housing, and the hollow fiber membrane is disposed around the air diffusion inlet. For example, when the shape of the housing is rectangular, a plurality of air diffusion inlets may be provided at equal intervals in the longitudinal direction along the center line of the cross section in the short direction, or may be provided over the entire length in the longitudinal direction. Moreover, it is preferable that the air diffusion inlet is formed as a part of the housing.
散気導入口が設けられる下部ハウジングには中空糸膜の先端部を挿入しポッティング剤で固定するためのポッティング凹部が設けられる。図7に、円筒状の下部ハウジングの構成例を示す。図7(a)は上方図であり、図7(b)は図7(a)のAA’線における断面図である。図7に示す例のように、下部ハウジングは中央に散気導入口8を有し、その周囲に中空糸膜を固定する空間となるポッティング凹部11を有する。このような散気導入口を有するハウジングは一体形成されることが、安価に大量に作製できる点で好ましい。また、矩形状の下部ハウジングの例を図8に示す。図8(a)は上方図であり、図8(b)は図8(a)のBB’線における断面図である。矩形状の下部ハウジングとしては、図8に示すように、短手方向の中央に長手方向に沿って散気導入口8を有する構成のものが例として挙げられる。
A potting recess for inserting a distal end portion of the hollow fiber membrane and fixing with a potting agent is provided in the lower housing provided with the air diffusion inlet. FIG. 7 shows a configuration example of a cylindrical lower housing. 7A is an upper view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 7A. As in the example shown in FIG. 7, the lower housing has a
気泡を発生させる散気手段は、一般に中空糸膜モジュールの下方に設けられる。 The air diffuser for generating bubbles is generally provided below the hollow fiber membrane module.
(中空糸膜)
中空糸膜モジュールでは、中空糸膜の少なくとも下端部は散気導入口を有するハウジングに固定され、図2に示すように、散気導入口から外方に向かって傾斜して固定される。上述のように、散気導入口はハウジングの断面中心線に沿って設けられることが好ましく、この場合、散気導入口の周囲に中空糸膜が配置されることになる。このような構成とすることにより、中空糸膜の間に空間を好ましく作ることができる。
(Hollow fiber membrane)
In the hollow fiber membrane module, at least the lower end portion of the hollow fiber membrane is fixed to a housing having an air diffusion inlet, and as shown in FIG. 2, the hollow fiber membrane is fixed while being inclined outward from the air diffusion inlet. As described above, the air diffusion inlet is preferably provided along the center line of the cross section of the housing. In this case, a hollow fiber membrane is disposed around the air diffusion inlet. With such a configuration, a space can be preferably created between the hollow fiber membranes.
また、中空糸膜は上部ハウジングにおいても、上部ポッティング部の表面に対して外周方向に傾斜して固定されていることが好ましい。つまり、中空糸膜2は、図3に示すように、上部ハウジング3(又は上部ポッティング部5)の中央又は断面中心から外側に向かって傾いて固定されることが好ましい。
In addition, the hollow fiber membrane is preferably fixed to the upper housing so as to be inclined in the outer peripheral direction with respect to the surface of the upper potting portion. That is, as shown in FIG. 3, the
本発明の中空糸膜は、濾過膜として利用可能なものならば特に制限されずに使用することができ、例えば所定の孔径を有する多孔質膜を使用することができる。 The hollow fiber membrane of the present invention can be used without particular limitation as long as it can be used as a filtration membrane. For example, a porous membrane having a predetermined pore diameter can be used.
中空糸膜としては、例えばセルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニールアルコール系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、フッ素系樹脂など、分離膜の形状に成形可能なものであれば各種材料から形成することができる。より具体的には、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリ四フッ化エチレン樹脂、又はポリスルホン樹脂等が挙げられる。特に多孔質膜の表面特性として、疎水性の強い樹脂を用いることが好適であり、より好ましくはフッ素系樹脂である。フッ素系樹脂の中でも、膜への賦形性と耐薬品性などからフッ化ビニリデリン樹脂を用いることがより好ましい。ここでフッ化ビニリデリン樹脂としては、フッ化ビニリデリンのホモポリマーの他、フッ化ビニリデリンとフッ化ビニリデリンと共重合可能な単量体との共重合体等が挙げられる。上記共重合可能な単量体としては、例えばフッ化ビニル、四フッ化エチレン、三フッ化エチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどがある。 As the hollow fiber membrane, for example, cellulose-based resin, polyolefin-based resin, polyvinyl alcohol-based resin, polysulfone-based resin, polyacrylonitrile-based resin, fluorine-based resin, or any other material that can be molded into the shape of a separation membrane. Can be formed from More specifically, for example, a polyethylene resin, a polypropylene resin, a polyvinylidene fluoride resin, a polytetrafluoroethylene resin, a polysulfone resin, or the like can be given. In particular, as the surface characteristics of the porous membrane, it is preferable to use a highly hydrophobic resin, more preferably a fluororesin. Among the fluororesins, it is more preferable to use vinylidene fluoride resin from the viewpoint of formability to the film and chemical resistance. Here, examples of the vinylidene fluoride resin include a homopolymer of vinylidene fluoride and a copolymer of vinylidene fluoride and a monomer copolymerizable with vinylidene fluoride. Examples of the copolymerizable monomer include vinyl fluoride, tetrafluoroethylene, ethylene trifluoride, and hexafluoropropylene.
また、濾過膜として使用可能のものであれば、孔径、空孔率、膜厚、外径等には特に制限はないが、濾過の対象となるものによって適宜選択される。具体的な孔径による種類としては、精密濾過膜(MF)、限外濾過膜(UF)、又はナノ濾過膜(NF)等の分離膜のいずれであってもよい。更に、有機物やウイルスの除去を目的とする場合には分画分子量数万から数十万の限外濾過膜を用いる場合もある。 Moreover, as long as it can be used as a filtration membrane, the pore diameter, porosity, film thickness, outer diameter and the like are not particularly limited, but are appropriately selected depending on what is to be filtered. Specific types of pore diameters may be separation membranes such as microfiltration membranes (MF), ultrafiltration membranes (UF), and nanofiltration membranes (NF). Furthermore, in order to remove organic substances and viruses, an ultrafiltration membrane having a molecular weight cut off of tens of thousands to hundreds of thousands may be used.
多孔質膜は複数の細孔を有し、細孔は疎水性多孔質膜の表面及び裏面を貫通する連続孔であることが好ましい。細孔の孔径は、目的によって任意に選択できるが、例えば、0.01〜5μm、好ましくは0.1〜1μmであることが適当である。また、疎水性を有する多孔質膜は、一方の表面の孔径が小さく、他方の表面の孔径が大きい、非対称構造であることが好ましい。非対称構造の場合、一方の表面の孔径が、他方の表面の孔径の1倍以上100倍以下、好ましくは2倍以上10倍以下であることが適当である。 The porous membrane has a plurality of pores, and the pores are preferably continuous pores penetrating the front and back surfaces of the hydrophobic porous membrane. The pore diameter can be arbitrarily selected depending on the purpose, but for example, it is suitably 0.01 to 5 μm, preferably 0.1 to 1 μm. The porous membrane having hydrophobicity preferably has an asymmetric structure in which the pore diameter on one surface is small and the pore diameter on the other surface is large. In the case of an asymmetric structure, it is appropriate that the pore diameter of one surface is 1 to 100 times, preferably 2 to 10 times the pore diameter of the other surface.
また、中空糸膜の外径は、例えば0.1〜10mm、好ましくは0.5〜5mmであることが適当である。本発明の中空糸膜は、純水に対する透液性能を示す純水透過係数が、10〜250m3/m2/hr/MPa、好ましくは20〜150m3/m2/hr/MPaであることが適当である。なお、純水透過係数は、以下の式より求めることができる。 The outer diameter of the hollow fiber membrane is, for example, 0.1 to 10 mm, preferably 0.5 to 5 mm. The hollow fiber membrane of the present invention has a pure water permeability coefficient indicating liquid permeation performance with respect to pure water of 10 to 250 m 3 / m 2 / hr / MPa, preferably 20 to 150 m 3 / m 2 / hr / MPa. Is appropriate. In addition, a pure water permeability coefficient can be calculated | required from the following formula | equation.
純水透過係数=[純水透過量(m3)]/[多孔質膜の表面積(m2)]/[透過時間(hr)]/[純水の圧力(MPa)] Pure water permeability coefficient = [pure water permeation amount (m 3 )] / [surface area of porous membrane (m 2 )] / [permeation time (hr)] / [pure water pressure (MPa)]
素材の強度面としては、外力に対する強度が300〜700g/mm2程度であることが好ましい。また、脆いと使用が困難であるため30〜90%程度の伸度を有していることが好ましい。中空糸膜形状面でも中空糸膜外径に対して1〜3割程度の膜厚を有していることが好ましい。しかし、揺動性を損なわないのであれば強度や膜厚等は特に限定するものではない。 As for the strength of the material, the strength against external force is preferably about 300 to 700 g / mm 2 . Further, since it is difficult to use if it is brittle, it preferably has an elongation of about 30 to 90%. The hollow fiber membrane shape surface preferably has a film thickness of about 10 to 30% with respect to the outer diameter of the hollow fiber membrane. However, the strength, film thickness, and the like are not particularly limited as long as the swingability is not impaired.
中空糸膜はしなやかに揺動するようにするため、十分な強度と柔軟性を有することが好ましい。また、中空糸膜は編織物として固定されていてもよい。 It is preferable that the hollow fiber membrane has sufficient strength and flexibility in order to swing smoothly. The hollow fiber membrane may be fixed as a knitted fabric.
中空糸膜2は散気導入口に対して対称方向に傾斜して固定されることが好ましい。また、中空糸膜の洗浄性を高め、耐久性を向上させる観点から、中空糸膜とポッティング部の表面とが成す角度(図4のa)は、45〜85°の範囲であることが好ましく、55〜80°の範囲であることがより好ましい。従来のようにほぼ90°の角度となるように固定したのでは、ポッティング面付近の中空糸膜に懸濁物質が堆積しやすく、長時間の運転により中空糸膜モジュールの性能低下をきたす可能性がある。また、45°以上とすることにより、中空糸膜2の固定部付近に気泡が過度にあたることを防ぐことができ、中空糸膜の強度低下を防ぎ易い。85°以下とすることにより、より有効に中空糸膜束の内部に空間を設けることができる。
The
(ポッティング部)
中空糸膜のポッティングには、特に限定するのもではないが、一般の中空糸膜モジュールの製作と同様に静置法を用いることができる。また、固定方法は、中空糸膜の揺動性を損なわないような方法であることが望ましい。
(Potting part)
The potting of the hollow fiber membrane is not particularly limited, but a stationary method can be used as in the production of a general hollow fiber membrane module. The fixing method is preferably a method that does not impair the oscillating property of the hollow fiber membrane.
例えばポッティング部ではポッティング剤として、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂を用いて中空糸膜間を接着固定する。ポッティング剤としてはウレタン系樹脂を用いることが好ましい。ウレタン系樹脂であれば硬化後も柔らかく、切断が容易であり、後の作業が易化される。また、ポッティング部は、型枠の中でポッティング剤とともに中空糸膜間を固定し、硬化後型枠を外し、形成してもよい。また、予め用意した固定部材内で中空糸膜を接着固定するのもよい。固定部材の有無については特に限定するものではない。 For example, in the potting part, the hollow fiber membranes are bonded and fixed using, for example, an epoxy resin or a urethane resin as a potting agent. It is preferable to use a urethane-based resin as the potting agent. A urethane-based resin is soft even after curing and can be easily cut, thereby facilitating subsequent operations. Further, the potting part may be formed by fixing the space between the hollow fiber membranes together with the potting agent in the mold, and removing the mold after curing. The hollow fiber membrane may be bonded and fixed in a fixing member prepared in advance. The presence or absence of the fixing member is not particularly limited.
(コーティング剤)
第1の本発明において用いる中空糸膜モジュールは、上述のように、中空糸膜の上端部は少なくとも被処理水の水面上に出る範囲がコーティングされる。このコーティングにより上部ハウジングから集水する場合においても空気を吸引することがない。
(Coating agent)
As described above, in the hollow fiber membrane module used in the first aspect of the present invention, the upper end portion of the hollow fiber membrane is coated at least on the surface of the water to be treated. This coating prevents air from being sucked even when water is collected from the upper housing.
コーティング剤は、中空糸膜の不透過部を形成し、膜同士の接着を防止できれば、特に限定されない。それらの中でも汚れを防ぐ意味からもシリコン系樹脂又はフッ素系樹脂が好ましく、より好ましくはシリコン系樹脂である。 The coating agent is not particularly limited as long as it forms an impermeable portion of the hollow fiber membrane and can prevent adhesion between the membranes. Among them, a silicon resin or a fluorine resin is preferable from the viewpoint of preventing dirt, and a silicon resin is more preferable.
また、コーティング剤の塗布時に中空糸膜同士がコーティング剤により接着することは好ましくないので、気散性の高い溶剤に分散させたコーティング剤であることが好ましい。溶剤としては、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素系溶剤、アセトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル等のエステル系溶剤、セロソルブ等のエーテル系溶剤、アセトニトリル等のニトリル系溶剤などが知られている。 Moreover, since it is not preferable that the hollow fiber membranes are adhered to each other by the coating agent at the time of application of the coating agent, the coating agent is preferably dispersed in a solvent having high diffusibility. As the solvent, for example, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, ketone solvents such as acetone, ester solvents such as ethyl acetate, ether solvents such as cellosolve, nitrile solvents such as acetonitrile, and the like are known. .
また、コーティング剤の種類としては、紫外線硬化型、熱硬化型、エアゾル型なども挙げられ、コーティング層を中空糸膜表面に形成するのに乾燥速度を上げる方法としてそれらを用いても良い。 Examples of the type of coating agent include an ultraviolet curable type, a thermosetting type, and an aerosol type, and these may be used as a method for increasing the drying speed for forming the coating layer on the surface of the hollow fiber membrane.
(実施形態1)
以下、実施形態1では、本発明に用いる中空糸膜モジュールについて図1を参照して説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, in
図1は、本発明に用いる中空糸膜モジュールの構成例を説明するための概略断面図((a−1)、(b−1))及び概略外観図((a−2)、(b−2))である。図1(a)は上部及び下部ハウジングが円筒状である形態を示し、図1(b)は上部及び下部ハウジングが矩形状である形態を示す。第1の本発明においては中空糸膜の上端部がコーティングされている必要があるが、図ではコーティング部は図示されていない。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view ((a-1), (b-1)) and schematic external views ((a-2), (b-) for explaining a configuration example of a hollow fiber membrane module used in the present invention. 2)). 1A shows a form in which the upper and lower housings are cylindrical, and FIG. 1B shows a form in which the upper and lower housings are rectangular. In the first aspect of the present invention, the upper end portion of the hollow fiber membrane needs to be coated, but the coating portion is not shown in the drawing.
中空糸膜モジュール1では、例えば数百本〜数万本の中空糸膜2が上部ハウジング3及び下部ハウジング4に固定されている。
In the hollow
図2に下部ハウジング4付近の拡大断面図を示す。図2における下部ハウジング4はドーナツ状であって中央部に散気導入口8を有する。下部ハウジング4において、中空糸膜はその端面が閉塞された状態で下部ポッティング部6で固定されている。また、中空糸膜2は下部ハウジング4の中心を通る垂線を中心にそれぞれが対向するように配されるとともに、下部ハウジング4のポッティング面に対して外周方向に傾斜して固定されている。つまり、中空糸膜2は散気導入口の周囲に配されて、下部ハウジング4の散気導入口8から外側に向かって傾いて固定されている。また、中空糸膜2は散気導入口に対して対称方向に傾斜して固定されている(図2参照)。また、散気導入口8は下部ハウジング4及び下部ポッティング部6を貫通するように形成されている。なお、図2では中空糸膜2は下部ポッティング部6で閉塞されているが、第2の本発明においては下部ポッティング部6では閉塞されないで開口している。
FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view near the
また、散気導入口8の形成方法はとくに制限されるものではなく、例えば図のように下部ハウジングの構成部材で一体に構成することができる。また、中空糸膜を下部ハウジングに固定した後、ポッティング部と下部ハウジングの中央に貫通孔を開けることで形成することもできる。
Moreover, the formation method of the
また、図3に上部ハウジング3付近の拡大断面図を示す。上部ポッティング部5において、中空糸膜2の端面は開口し、上部ハウジング3の内部と連通した状態で液密に固定されている。図3における上部ハウジング3は、外形が円柱状であって、内部に上部ポッティング部5を有し、さらに、中空糸膜2によりろ過されたろ過液を集水する集水口7を有する。また、中空糸膜2は、上部ハウジング3のポッティング面に対して外周方向に傾斜して固定されている。つまり、中空糸膜2は、上部ハウジング3(又は上部ポッティング部5)の中央から外側に向かって傾いて固定されている。また、例えば図3では、中空糸膜2は、上部ハウジング8の中心を通る垂線を中心にそれぞれ対向するように配されている。また、中空糸膜2は上部ハウジングの中心を通る垂線を中心に対して対称方向に傾斜して固定されている。
FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view near the
なお、上部ハウジング3又は下部ハウジング4の形状としては、特に制限されるものではなく、例えば、矩形、円筒形(円柱状)、球形、円錐形や角錐形など任意である。例えばハウジングとして円柱状のもの(水平方向が円形)を選択した場合、完成後の中空糸膜モジュールの側面図は図1(a)のようになる。また、例えば、ハウジングとして矩形又は円筒形を選択した場合、中空糸膜モジュールの側面図は図1(b)のようになる。
Note that the shape of the
この中空糸膜モジュールは、中空糸膜の束の中に設けられた空間に散気導入口から気泡が入り、その気泡の流れにより大きな水流を発生することができ、中空糸膜に堆積物が付着するのを防止又は付着した堆積物を洗浄することができる。 In this hollow fiber membrane module, air bubbles enter the space provided in the bundle of hollow fiber membranes from the air diffusion inlet, and a large water flow can be generated by the flow of the air bubbles. The deposits can be prevented or adhered deposits can be cleaned.
なお、中空糸膜の弛緩率は、例えば[(L−D)/D]×100(但し、L:上部ポッティング部5と下部ポッティング部6の間の中空糸膜の長さ、D:上部ポッティング部5と下部ポッティング部6の距離)で表すことができる。例えば、原水の濁度が高い条件下で使用される膜モジュールの場合は、弛緩率を大きめに設定し、エアスクラビング時などにおける中空糸膜の揺れを大きくすることで、中空糸膜表面に付着した懸濁物質を剥離しやすくすることが好ましい。
The relaxation rate of the hollow fiber membrane is, for example, [(LD) / D] × 100 (where L: length of the hollow fiber membrane between the
本実施形態においては、し渣などの繊維状物を含むような排水処理でのし渣を起点とするクロッギングを防止する観点から、弛緩率は5%〜20%の範囲にすることが好ましく、10%前後にすることがより好ましい。中空糸膜束の形状としては、枠体にカセ取りして端部を開いたバンドル形状、あるいは、例えば特開昭62−57965号公報、特開平1−266258号公報に開示されているような方法による編織物が挙げられる。 In the present embodiment, the relaxation rate is preferably in the range of 5% to 20% from the viewpoint of preventing clogging starting from the residue in wastewater treatment including fibrous matter such as residue. More preferably, it is about 10%. As the shape of the hollow fiber membrane bundle, a bundle shape in which the ends are opened by cutting the frame, or as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-57965 and 1-266258, is disclosed. Examples thereof include knitted fabrics.
(実施形態2)
本実施形態では、第2の本発明に用いる中空糸膜モジュールについて図5を参照して説明する。図5は、第2の本発明に用いる中空糸膜モジュールの構成例を説明するための概略断面図((a−1)、(b−1))及び概略外観図((a−2)、(b−2))である。図5(a)は上部及び下部ハウジングが円筒状である形態を示し、図5(b)は上部及び下部ハウジングが矩形状である形態を示す。図1に示した中空糸膜モジュールとは、集水口7を下部ハウジング4に有し、中空糸膜の下端部は開口している点で異なる。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a hollow fiber membrane module used in the second invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view ((a-1), (b-1)) and a schematic external view ((a-2), for explaining a configuration example of a hollow fiber membrane module used in the second present invention. (B-2)). 5A shows a form in which the upper and lower housings are cylindrical, and FIG. 5B shows a form in which the upper and lower housings are rectangular. 1 is different from the hollow fiber membrane module shown in FIG. 1 in that the
第2の本発明に用いる中空糸膜においては、下部ハウジング4から集水するため、中空糸膜2の下端部は開口して下部ポッティング部6に固定される。
In the hollow fiber membrane used in the second aspect of the present invention, water is collected from the
下部ハウジングから集水する場合は、中空糸膜の水面上に出る部分はとくにコーティングされている必要はない。 When collecting water from the lower housing, it is not necessary to coat the portion of the hollow fiber membrane that comes out on the water surface.
(実施形態3)
本実施形態では、本発明に用いる中空糸膜モジュールにおける中空バッグを用いた固定化方法について図6を用いて説明する。中空バッグを用いることにより、本発明の中空糸膜モジュールを容易に作製することができる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, an immobilization method using a hollow bag in the hollow fiber membrane module used in the present invention will be described with reference to FIG. By using the hollow bag, the hollow fiber membrane module of the present invention can be easily produced.
図6は、実施形態1で説明した中空糸膜モジュールを中空バッグを用いて作製するための工程図である。
FIG. 6 is a process diagram for producing the hollow fiber membrane module described in
まず、中空糸膜の下端部を下部ハウジング4であって散気導入口8の周囲に中空糸膜を配置する。また、中空糸膜の上端部を上部ハウジング3に配置する。また、中空糸膜2の間に形成される空間内であって散気導入口8の上側に萎んだ状態の中空バッグを装填する(図6(a))。
First, the hollow fiber membrane is disposed around the
次に、中空バッグを膨らませ、中空糸膜2を中空バッグで外側に押し、外側に傾斜をつける。さらに、この状態で中空糸膜とハウジングとをポッティング剤で固定する。
Next, the hollow bag is inflated, the
なお、ポッティング剤は、図6(a)のように、中空糸膜を配置した際に注入しておくことが好ましいが、中空バッグ9を膨らませて中空糸膜に傾きをつけた後で注入してもよい。ポッティング剤を硬化させるのは、中空糸膜を外側に傾けた状態で行う。
As shown in FIG. 6 (a), the potting agent is preferably injected when the hollow fiber membrane is disposed. However, the potting agent is injected after the
中空バッグは、収縮時には比較的厚みの無いものが好ましい。これはポッティング時は膨張させて使用するが、ポッティング剤の固化後には除去する必要があるためである。 The hollow bag preferably has a relatively small thickness when contracted. This is because the potting agent is used after being expanded but must be removed after the potting agent is solidified.
中空バッグを用いることで、中空糸膜をポッティング面に対して一定の角度で容易に傾斜させることができ、弛緩率を均一にすることができる。 By using the hollow bag, the hollow fiber membrane can be easily inclined at a constant angle with respect to the potting surface, and the relaxation rate can be made uniform.
中空糸膜束2の内部に形成したい空隙形状により、中空バッグは適宜選択できる。例えば、膨張時の形状がシート型、円柱型など、適したものを用いればよい。
The hollow bag can be appropriately selected depending on the gap shape to be formed inside the hollow
また、その材質についても特に限定されないが、一般的にはナイロン、フッ素ゴム、天然ゴム、ラテックスなどが挙げられる。また、膨張させる手段についても、特には限定されないが、除去時に収縮させる必要が有ることから、空気あるいは窒素、不活性気体などの気体のほか、水などの液体が挙げられる。 Further, the material is not particularly limited, but generally nylon, fluororubber, natural rubber, latex and the like can be mentioned. Further, the means for expanding is not particularly limited, but it is necessary to contract at the time of removal, and examples thereof include air, liquids such as nitrogen, inert gases, and water.
特に空気注入式のものであれば一般には、3M(株)空気注入式緩衝材 エアークッションバッグ(ACP)「商品名」や川上産業(株)空気緩衝材 楽くうき「商品名」などが挙げられる。 In particular, if it is an air-injection type, 3M Co., Ltd. air-injection cushioning material Air cushion bag (ACP) “trade name” or Kawakami Sangyo Co., Ltd. It is done.
中空バッグは、少なくとも散気導入口8の形成される下部ハウジング側の中空糸膜固定端部を外方に傾斜するように膨らませることが出来る大きさであれば良く、また、中空糸膜固定両端部の中央付近で最大幅に膨らませることで、上下のハウジングの両端部を外方に傾斜して固定することが出来る。中空バッグの大きさは、例えば膨張時に中空糸膜の全長の80%程度となることが好ましい。
The hollow bag has only to be of a size that can be inflated so that at least the hollow fiber membrane fixed end portion on the lower housing side where the
中空バッグの設置の際に、中空糸膜の分散性を維持するために、中空バッグにガイドあるいは非粘着性のテープなどを設け、これにより中空糸膜束の外周部を拘束しても良い。 When the hollow bag is installed, in order to maintain the dispersibility of the hollow fiber membrane, a guide or a non-adhesive tape may be provided on the hollow bag, thereby constraining the outer peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle.
中空糸膜とポッティング部の表面の角度(図4のa)は、例えば中空バッグの形状や膨らます程度を調整することにより、調整することができる。 The angle of the surface of the hollow fiber membrane and the potting part (a in FIG. 4) can be adjusted by adjusting the shape of the hollow bag and the degree of swelling, for example.
(実施形態4)
本実施形態において、第1の本発明について図9を参照して説明する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, the first aspect of the present invention will be described with reference to FIG.
図9において、複数の中空糸膜モジュール1は、集水ヘッダ管13に接続され、集水ヘッダ管13にはろ過ポンプ等が接続される。中空糸膜で濾過された処理水は上部ハウジング3を介して集水ヘッダ管13に集められ回収される。中空糸膜モジュール1は上部ハウジング3で集水ヘッダ管13に集水口7を通してつながっている。このような構成とすることで、メンテナンスなどで中空糸膜モジュール1を引き上げ易い。
In FIG. 9, the plurality of hollow
中空糸膜モジュール1を膜浸漬水槽に配する際、中空糸膜2の上端部が被処理水の水面より上に露出するようにする。散気が行われている場合は散気により水面が盛り上がるが、その場合は盛り上がった水面より上に中空糸膜束2の上端部が露出するように、中空糸膜モジュール1を配する。水面上に露出させる中空糸膜束の長さ(上部ハウジングのポッティング部表面から水面までの距離)は特に制限されるものではないが、し渣の中空糸膜への絡み付きを低減し、安定した濾過処理を行う観点から、散気停止時に8mm〜300mmが好ましく、20mm〜100mmがより好ましい。
When the hollow
散気装置から放出された気泡は、中空糸膜モジュールの外側を中空糸膜束2に沿って流れるとともに、気泡の一部は下部ハウジング下部4の散気導入口8から中空糸膜モジュールの内部に入り、水面に向かって上昇する。本発明では、中空糸膜束の上端部を水面上に露出させることで、し渣等が中空糸膜間の距離がもっとも狭くなる上部ポッティング部4表面付近に絡み付くことを防止することができる。
Bubbles released from the air diffuser flow along the hollow
また、中空糸膜モジュールの内部に入った気泡は、中空糸膜束2を外側に押し広げ、中空糸膜束2の内部の空隙を拡散しながら上昇する。気泡は下の方から中空糸膜束2の間を抜けて少しずつ中空糸膜モジュールの外側に排出されるが、多くの気泡は中空糸膜モジュールの上端部近傍の中空糸膜束2の間及び水面から抜け、モジュールの外部に排出される。この際、気泡により中空糸膜モジュールの上端部近傍の中空糸膜束2の中空糸膜間隔が押し広げられ、内部に侵入したし渣等がこの隙間より排出されやすくなる。
Moreover, the air bubbles that have entered the hollow fiber membrane module push the hollow
また、中空糸膜モジュールの上端部近傍では、中空糸膜束2の内部の空隙からモジュール外部への大きな流れが生じる。従って、中空糸膜モジュールの上端部近傍の中空糸膜束2の間隔が押し広げられ、上記のような流れを生じさせることで、中空糸膜モジュールの上端部近傍の中空糸膜間にし渣が絡み付くのを防止することができる。
In addition, in the vicinity of the upper end portion of the hollow fiber membrane module, a large flow from the gap inside the hollow
上述のように、中空糸膜2の上端部において、少なくとも水面上に現れる部分はコーティング剤を用いてコーティング部12が形成される。
As described above, in the upper end portion of the
また、コーティング部12の中間付近(中空糸膜束の長さ方向)になるように水面を調節することが好ましい。 Moreover, it is preferable to adjust a water surface so that it may become the middle vicinity of the coating part 12 (length direction of a hollow fiber membrane bundle).
膜浸漬水槽の水位の調節方法は、特に限定されないが、水面の位置センサとポンプを用いて調節する方法やオーバーフローさせる排水口を設けて調節する方法などが挙げられる。装置構成が簡易となる点から、オーバーフローさせる排水口を膜浸漬水槽に設けて調節する方法が好ましい。オーバーフローさせる排水口を設けて調節する方法としては、例えば、略L字形状のオーバーフロー管を膜浸漬水槽の側壁に連通連結し、膜浸漬水槽の水位が上昇すると、被処理水をオーバーフロー管の上端開放口である排水口から排出する方法がある。オーバーフロー管の長さや高さを変化させることにより水位を調節することができる。長さを変化させる方法としては、例えば、オーバーフロー管に別の管を脱着させる方法や蛇腹などの伸縮可能な構成を有するオーバーフロー管を伸縮させる方法が挙げられる。オーバーフロー管の構造としては、オーバーフロー管の上端開口部より上方まで水面が上がると被処理水が上端開口部からオーバーフロー管内に流入して排水口から膜浸漬水槽外に排出される構造とすることができる。 The method for adjusting the water level of the membrane immersion water tank is not particularly limited, and examples thereof include a method of adjusting using a water surface position sensor and a pump, and a method of adjusting by providing a drain outlet for overflow. From the standpoint of simplifying the device configuration, a method of adjusting by providing a draining port for overflow in the membrane immersion water tank is preferable. As a method of adjusting by providing a drain outlet for overflow, for example, when an approximately L-shaped overflow pipe is connected to the side wall of the membrane immersion water tank and the water level of the film immersion water tank rises, the water to be treated is placed at the upper end of the overflow pipe. There is a method of discharging from the drainage port which is an open port. The water level can be adjusted by changing the length and height of the overflow pipe. Examples of the method of changing the length include a method of attaching and detaching another tube to the overflow tube and a method of expanding and contracting the overflow tube having a stretchable structure such as a bellows. The structure of the overflow pipe is such that when the water surface rises above the upper end opening of the overflow pipe, the water to be treated flows into the overflow pipe from the upper end opening and is discharged out of the membrane immersion water tank from the drain outlet. it can.
(実施形態5)
本実施形態では第2の本発明について図10を参照して説明する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, the second invention will be described with reference to FIG.
第2の本発明では、下部ハウジング4から集水する。下部集水方式の形態をとった場合には、水面上に出ている中空糸膜2から空気が吸引されることはあまりないため、特に水面上に出ている中空糸膜2にコーティング部を形成する必要はない。下部集水方式は、水面より露出しているコーティング剤が塗布されていない中空糸膜領域から空気が吸引されることがほとんどないため、処理水に気泡が混じって吸引濾過ポンプに負荷をかけることが防止できる。
In the second aspect of the present invention, water is collected from the
中空糸膜の上端部には図10(b)に示すようにコーティングを施しても良い。コーティングを施すことにより、ポッティング面付近で中空糸膜へのポッティング剤のはい上がりを防止することができる。また、中空糸膜の強度を高め、中空糸膜2を独立して揺れやすくし、中空糸膜の表面に付着したし渣や懸濁物質を剥離しやすくすることができる点で好ましい。
The upper end of the hollow fiber membrane may be coated as shown in FIG. By applying the coating, it is possible to prevent the potting agent from rising onto the hollow fiber membrane in the vicinity of the potting surface. Moreover, it is preferable at the point which can raise the intensity | strength of a hollow fiber membrane, can make the
また、図11のように、上部及び下部ハウジングとして矩形のものを用いる。 Further, as shown in FIG. 11, rectangular upper and lower housings are used.
(実施形態6)
図12は、本発明のろ過処理方法を実施する膜濾過装置が設けられた水処理システムの一例を示す概略図である。該水処理システムは、膜分離活性汚泥法(MBR)による水処理システムの一例であり、原水中の比較的大きな固形分を除去するスクリーン16と;スクリーン16から排出される下流へ流れる原水の流量を調整する流量調整槽17と;供給ポンプ18によって流量調整槽17から供給された原水を嫌気状態にして脱窒を行う、撹拌モータ19およびこれに接続する撹拌翼20を備えた脱窒用水槽21と;脱窒用水槽21から供給された原水と空気とを接触させ、好気性生物によって有機物等を分解処理する、膜浸漬水槽23と;膜浸漬水槽23に設置され、液面を一定に保つオーバーフロー管25の排水口24と;膜浸漬水槽23内に設置された中空糸膜モジュール29と;膜浸漬水槽23内に、かつ中空糸膜モジュール29の下方に配置され、ブロア28から供給された空気を散気する散気管26(散気手段)と;ろ過ポンプ32による圧力差によって中空糸膜モジュール29の原水側から透過水側にろ過され、中空糸膜モジュール29から排出された透過水を貯留する透過水槽34と;逆洗用の透過水を透過水槽34から中空糸膜モジュール29に供給する逆洗ポンプ30と;ブロア28の下流側に設けられたブロア供給バルブ37および空気流量計27と;ろ過ポンプ32の上流に設けられたろ過バルブ38および圧力計31と;ろ過ポンプ32の下流に設けられた透過水量計33と;脱窒用水槽21に設けられた脱窒用水槽ドレン35と;膜浸漬水槽23に設けられた膜浸漬水槽ドレン36と;逆洗ポンプ30の下流側に設けられた逆洗水バルブ39を有する。
(Embodiment 6)
FIG. 12 is a schematic view showing an example of a water treatment system provided with a membrane filtration apparatus for performing the filtration treatment method of the present invention. The water treatment system is an example of a water treatment system based on a membrane separation activated sludge process (MBR), a
図12において、オーバーフロー管25は、端が排水口24と連通した状態でL字状に立設されている。オーバーフロー管25の上端開口部の高さにより被処理水の水面の高さを調整することができる。つまり、オーバーフロー管25の上端開口部を中空糸膜の上端部付近に相当する高さに設置することにより、中空糸膜の上端部を被処理水の水面上に露出させることができる。該水処理システムは、このようにオーバーフロー管25を設置し、中空糸膜の上端部が被処理水の水面上に露出するように溢水状態で運転することが好ましい。
In FIG. 12, the
(散気手段)
散気手段は、例えば、浸漬された中空糸膜モジュールの下方に所定数設置することができる。また、洗浄効率を高めるために、散気手段は、例えば中空糸膜モジュールの下部ハウジングに設けた散気導入口の直下に気体噴出口を配するように設置することが好ましい。
(Air diffuser)
For example, a predetermined number of aeration means can be installed below the immersed hollow fiber membrane module. Further, in order to increase the cleaning efficiency, it is preferable that the air diffuser is installed so that the gas jet port is disposed immediately below the air diffuser inlet provided in the lower housing of the hollow fiber membrane module, for example.
噴出された気泡は大きなエネルギーを持っており、これにより作られる上昇水流は高速の乱流となり、これらは膜表面にせん断力だけでなく衝撃力としても作用し、膜を振動させる。したがって、中空糸膜表面の付着物をよく剥離することができ、また、中空糸膜に堆積物が付着するのを防ぐことができる。 The ejected bubbles have a large energy, and the rising water flow created thereby becomes a high-speed turbulent flow, which acts not only as a shearing force but also as an impact force on the membrane surface, and vibrates the membrane. Therefore, the deposit on the surface of the hollow fiber membrane can be well peeled off, and deposits can be prevented from adhering to the hollow fiber membrane.
散気導入口から中空糸膜束の内側に生成した空隙に入った気泡は、中空糸膜の上側に上昇するに従って広がる傾向がある。そして、気泡は中空糸膜を外側に押し広げ、中空糸膜束の内側に生成した空隙を広げながら上昇する。 The air bubbles that have entered the void generated inside the hollow fiber membrane bundle from the air inlet port tend to spread as they rise to the upper side of the hollow fiber membrane. Then, the bubbles rise while pushing the hollow fiber membrane outward and expanding the voids generated inside the hollow fiber membrane bundle.
通常の装置は水槽中で使用され、中空糸膜モジュールが配置でき、且つ処理する排水量に見合った水槽であれば特に限定するものではない。活性汚泥処理槽内に直接浸漬するのもよいし、別途膜分離槽を設けて、中空糸膜モジュールを運転するのも好ましい。 A normal apparatus is not particularly limited as long as it is used in a water tank, a hollow fiber membrane module can be disposed, and the water tank is suitable for the amount of wastewater to be treated. It is preferable to immerse directly in the activated sludge treatment tank, or it is preferable to operate a hollow fiber membrane module by providing a separate membrane separation tank.
散気手段はコンプレッサーやブロアなどが好ましいが、安価に気体供給が行えれば手段は特に限定するものではない。 The air diffuser is preferably a compressor or a blower, but the means is not particularly limited as long as gas can be supplied at low cost.
(処理対象とする原水)
処理対象とする原水としては、特に制限されないが、例えば、下水、し尿、農業集落排水、生活廃水、凝集排水があげられる。また、清澄な水のろ過に用いることも好ましい。
(Raw water to be treated)
The raw water to be treated is not particularly limited, and examples thereof include sewage, human waste, agricultural settlement drainage, domestic wastewater, and coagulated wastewater. It is also preferable to use it for filtering clear water.
(運転方法)
濾過水取得手段としては、浸漬される水槽の水位での圧力を0としたときにそれに対して透過水取得位置を負圧とするものであれば特に限定をするものではなく、ポンプ等も好ましく、エゼクタ等であれば省エネルギーであり更に好ましい。
(how to drive)
The filtered water acquisition means is not particularly limited as long as the permeated water acquisition position is set to a negative pressure when the pressure at the water level of the immersed water tank is set to 0, and a pump or the like is also preferable. An ejector or the like is more preferable because it saves energy.
装置の運転には、ろ過、停止を周期的、あるいは定期的に実施し、膜面への汚れの付着量を低く抑えるのが好ましい。また、中空糸膜であるため透過水を逆向きに流し、膜面から透過水を吹き出させ汚れを除去する逆圧洗浄を実施し、ろ過圧力を回復させる運転を実施するのも好ましい。逆圧洗浄に関しては周期的に実施することが好ましく、ろ過差圧よりも高い圧力で水を押し戻すことが好ましい。更に好ましくは定期的に水槽内を水に置換してすすぎ洗浄を実施することであり、これによって膜面に付着する物質をほとんど除去でき効果的である。これらの運転方法が実施可能な装置構成であることが好ましいが、どの運転方法を実施するかは原水の状況により適宜選定することが好ましく。特に限定するものではない。 For the operation of the apparatus, it is preferable to perform filtration or stop periodically or periodically to keep the amount of dirt attached to the membrane surface low. Moreover, since it is a hollow fiber membrane, it is also preferable to carry out the operation of recovering the filtration pressure by flowing the permeated water in the reverse direction, performing the reverse pressure cleaning to blow out the permeated water from the membrane surface and removing the dirt. Back pressure cleaning is preferably carried out periodically, and it is preferable to push back water at a pressure higher than the filtration differential pressure. More preferably, the inside of the water tank is periodically replaced with water to perform rinsing and cleaning, which effectively removes most of the substances adhering to the film surface. Although it is preferable that the apparatus configuration is such that these operation methods can be implemented, it is preferable to select which operation method is to be performed appropriately depending on the state of raw water. There is no particular limitation.
また装置は水位が所定の位置より低下した際には停止する構造であるものが好ましい。 Further, it is preferable that the apparatus has a structure that stops when the water level falls below a predetermined position.
(実施例1)
中空糸膜には、ポリエステル製組紐を支持体とするPVDF膜(三菱レイヨン・エンジニアリング社製 孔径0.4μm 外径2.8mm)を用いた。
Example 1
As the hollow fiber membrane, a PVDF membrane (Mitsubishi Rayon Engineering Co., Ltd., pore diameter 0.4 μm, outer diameter 2.8 mm) using a polyester braid as a support was used.
図1(a)に示すような中空糸膜モジュールを以下のようにして製造した。 A hollow fiber membrane module as shown in FIG. 1 (a) was produced as follows.
まず中空糸膜モジュールには、中空糸膜の両側の一対のハウジング上部8、ハウジング下部9間に支持棒(図示しない)が設けられ、一対のハウジング間隔を保持した。
First, in the hollow fiber membrane module, support rods (not shown) were provided between a pair of housing
下部ハウジングとして、水平方向の断面形状がドーナツ状のハウジングであって中央部に散気導入口を有するハウジングを用いた。ポッティング部においては、中空糸膜端面が閉塞された状態で散気導入口に対して中空糸膜が対向するように配し、中空糸膜とポッティング部の表面の角度は70°とし、ポッティング剤としてウレタン系樹脂を用い、ポッティングを行った。また、中空糸膜は散気導入口に対して対称方向に傾斜するように固定した。 As the lower housing, a housing having a donut-shaped horizontal cross-sectional shape and having a diffuser inlet at the center is used. In the potting part, the hollow fiber membrane is arranged so that the hollow fiber membrane faces the aeration inlet with the end face of the hollow fiber membrane closed, and the angle of the surface of the hollow fiber membrane and the potting part is 70 °. Potting was performed using a urethane resin. The hollow fiber membrane was fixed so as to be inclined in a symmetric direction with respect to the air inlet.
上部ハウジングとして、水平方向の断面形状が円状で、濾過水をハウジング内部から取り出す集水口7を有するハウジングを用いた。ポッティング部においては、中空糸膜が対向するようにドーナツ状に配し、中空糸膜とポッティング部表面の角度は80°とした。中空糸膜端面が開口された状態でハウジング内部と連通するように液密にポッティング剤で固定した。
As the upper housing, a housing having a horizontal cross-sectional shape and having a
また、上部ポッティング部との界面から100mmに渡ってコーティング剤(信越シリコーン(株)社製、商品名;KS707)を塗布し、水が透過しないようにした。また、上部ポッティング部との界面付近でポッティング剤のはい上がりを防止できるだけでなく、膜不透過部を形成しながら中空糸膜同士の接着を防止でき、中空糸膜がほぼ個々に独立して揺動出来るようになった。 In addition, a coating agent (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., trade name: KS707) was applied over 100 mm from the interface with the upper potting part to prevent water from permeating. In addition to preventing the potting agent from rising near the interface with the upper potting portion, it is possible to prevent the hollow fiber membranes from adhering to each other while forming the membrane-impermeable portion. I can move.
ポッティングは、中空糸膜の束の内側であって長さ方向の中心に中空バッグを配置して膨張させた後、ポッティング剤を注入して硬化させることにより行った。その際に中空バッグには円筒形状をした空気緩衝材を用いた。空気により中空バッグ9を膨張させた状態で、膜の弛緩率が10%となるように固定した。樹脂の硬化後、中空バッグの空気を抜き取り、中空バッグを除去し、中空糸膜モジュールを作製した。そして、複数の中空糸膜モジュールをろ過ポンプに接続された集水ヘッダ管13に接続した(図9参照)。
Potting was performed by placing a hollow bag inside the bundle of hollow fiber membranes at the center in the length direction and inflating it, and then injecting a potting agent and curing it. At that time, a cylindrical air cushioning material was used for the hollow bag. With the
側壁に略L字形状のオーバーフロー管が設けられた膜浸漬水槽に、中空糸膜の上端部が水面上に80mm露出するように中空糸膜モジュールを配置した。 The hollow fiber membrane module was placed in a membrane immersion water tank provided with a substantially L-shaped overflow pipe on the side wall so that the upper end of the hollow fiber membrane was exposed 80 mm above the water surface.
上部の集水ヘッダ管からの上部集水方式により、散気を行いながら、ろ過、逆洗浄および排水操作を繰り返しながら透過水を得た。その結果、中空糸膜と上部ハウジング付近における流動性が増加したことにより、し渣の絡み付き、懸濁物質の堆積や散気の偏りが抑制され、ろ過差圧が20kPaに上昇するまでに約120日間を要した。 Permeated water was obtained by repeating filtration, backwashing and drainage operations while performing aeration by the upper water collecting system from the upper water collecting header pipe. As a result, the increase in the fluidity in the vicinity of the hollow fiber membrane and the upper housing suppresses the entanglement of the residue, the accumulation of suspended solids and the uneven distribution of air, and about 120 times until the filtration differential pressure increases to 20 kPa. It took a day.
また、中空糸膜の長さのばらつきなく、中空糸膜端部を外周方向に傾斜させたことで、濾過時にもほぼ均一に中空糸膜が外周方向に分散するようになり、中空糸膜束の洗浄性が向上した。 In addition, the hollow fiber membrane bundles are distributed almost uniformly in the outer circumferential direction even during filtration by tilting the hollow fiber membrane end in the outer circumferential direction without variation in the length of the hollow fiber membrane. Improved cleaning performance.
(実施例2)
中空糸膜モジュールにおける集水方式を下部ハウジングから集水するようにしたこと以外は、実施例1と同様とした。
(Example 2)
Except that the water collecting method in the hollow fiber membrane module was collected from the lower housing, it was the same as in Example 1.
散気を行いながら、ろ過、逆洗浄および排水操作を繰り返しながら透過水を得た。その結果、中空糸膜3とハウジング上部付近おける流動性が増加したことにより、し渣の絡み付き、懸濁物質の堆積や散気の偏りが抑制され、ろ過差圧が20kPaに上昇するまでに約120日間を要した。
While performing aeration, permeated water was obtained while repeating filtration, backwashing and draining operations. As a result, the increase in the fluidity in the vicinity of the
1 中空糸膜モジュール
2 中空糸膜
3 上部ハウジング
4 下部ハウジング
5 上部ポッティング部
6 下部ポッティング部
7 集水口
8 散気導入口
9 中空バッグ
10 ポッティング部
11 ポッティング凹部
12 コーティング部
13 集水ヘッダ管
16 スクリーン
17 流量調整槽
18 供給ポンプ
19 撹拌モータ
20 撹拌翼
21 脱窒用水槽
23 膜浸漬水槽
24 オーバーフロー管の排水口
25 オーバーフロー管
26 散気管(散気手段)
27 空気流量計
28 ブロア
29 中空糸膜モジュール
30 逆洗ポンプ
31 圧力計
32 ろ過ポンプ
33 透過水量計
34 透過水槽
35 脱窒用水槽ドレン
36 膜浸漬水槽ドレン
37 ブロア供給バルブ
38 ろ過バルブ
39 逆洗水バルブ
DESCRIPTION OF
27 Air flow
Claims (11)
前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記上部ハウジングから集水し、
前記中空糸膜の上端部は少なくとも前記被処理水の水面上に露出する範囲がコーティングされている、ろ過処理方法。 The upper end portion and the lower end portion of the plurality of hollow fiber membranes are respectively fixed to the upper housing and the lower housing having the diffuser introduction port with a potting agent, and the lower end portion of the hollow fiber membrane is around the diffuser introduction port. , A method of filtering water to be treated using a hollow fiber membrane module, which is inclined outwardly from the aeration inlet and fixed with a potting agent,
The upper end of the hollow fiber membrane is exposed on the water surface of the water to be treated, and water is collected from the upper housing while supplying air bubbles from the diffuser inlet into the bundle of hollow fiber membranes,
The filtration treatment method, wherein the upper end portion of the hollow fiber membrane is coated at least in a range exposed on the surface of the water to be treated.
前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記下部ハウジングから集水する、ろ過処理方法。 The upper end portion and the lower end portion of the plurality of hollow fiber membranes are respectively fixed to the upper housing and the lower housing having the diffuser introduction port with a potting agent, and the lower end portion of the hollow fiber membrane is around the diffuser introduction port. , A method of filtering water to be treated using a hollow fiber membrane module, which is inclined outwardly from the aeration inlet and fixed with a potting agent,
A filtration method for collecting water from the lower housing while exposing an upper end portion of the hollow fiber membrane on the surface of the water to be treated, and supplying air bubbles from the diffuser inlet into the bundle of hollow fiber membranes. .
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Cited By (2)
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CN103071406A (en) * | 2013-01-29 | 2013-05-01 | 沁园集团股份有限公司 | High-filling-density and fouling-resistant hollow fiber flat-plat membrane element |
JP2013198889A (en) * | 2012-02-21 | 2013-10-03 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Support for hollow fiber membrane, method of manufacturing hollow fiber membrane, and method of manufacturing hollow fiber membrane module |
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2009
- 2009-06-23 JP JP2009148617A patent/JP2011005361A/en active Pending
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