JP2011110499A - Hollow fiber membrane module and water treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、膜分離に用いられる中空糸膜モジュール及び水処理方法に関し、例えば、河川水、湖沼水、地下水、海水などの浄水処理、あるいは下水、工業廃水などの膜分離処理などに用いられる中空糸膜モジュール及び水処理方法に関するものである。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module used for membrane separation and a water treatment method, for example, hollow used for water purification treatment such as river water, lake water, ground water, seawater, or membrane separation treatment such as sewage and industrial wastewater. The present invention relates to a yarn membrane module and a water treatment method.
従来、懸濁物質等を含有する被処理水に、中空糸膜を上下方向に延在させた起立姿勢にて浸漬させて該中空糸膜内部を吸引することにより被処理水の膜分離を実施して透過水を得る外圧型の中空糸膜モジュールが用いられている。 Conventionally, membrane separation of water to be treated was carried out by immersing the hollow fiber membrane in a standing posture in which the hollow fiber membrane was extended in the vertical direction and sucking the inside of the hollow fiber membrane into the water to be treated containing suspended substances. Thus, an external pressure type hollow fiber membrane module for obtaining permeated water is used.
そして、この中空糸膜モジュールは、被処理水中の浮遊性固形物や粘着性有機化合物などによって中空糸膜の透過性能を低下させやすく、該透過性能の低下は、膜分離のための動力負荷増大につながるため、従来、この透過性能の低下を抑制させる方法が広く検討されている。 And this hollow fiber membrane module tends to reduce the permeation performance of the hollow fiber membrane due to suspended solids or adhesive organic compounds in the water to be treated, and the decrease in the permeation performance increases the power load for membrane separation. Therefore, conventionally, a method for suppressing the decrease in the transmission performance has been widely studied.
例えば、中空糸膜を上下方向に延在させ膜分離を実施するタイプの中空糸膜モジュールでは、この中空糸膜の下端部側で散気を実施することによって中空糸膜を振動させて表面の付着物を除去するエアスクラビングと呼ばれる方法が透過性能低下の防止に有効であることが知られている。 For example, in a hollow fiber membrane module of a type in which the hollow fiber membrane is extended in the vertical direction to perform membrane separation, the hollow fiber membrane is vibrated by performing aeration on the lower end side of the hollow fiber membrane to It is known that a method called air scrubbing that removes deposits is effective in preventing deterioration in permeation performance.
ところで、この種の中空糸膜モジュールとしては、従来、中空糸膜の上端側のみから透過水を吸引するタイプのものが広く用いられてきたが、下記特許文献1に示すように、近年、中空糸膜の上下両方から透過水を吸引するタイプの中空糸膜モジュールの使用が検討されるようになってきている。
中空糸膜の端部から吸引して該中空糸膜の外側から内側に水を透過させる場合には、この吸引による負圧が作用しやすい中空糸膜の端部近傍においては単位時間に多量の水が膜を透過することになるがこの端部から離れるにつれて中空糸膜の内外の圧力差が減少するために膜を透過する水量が減少することになる。
このようなことから片側から集水するタイプでは中空糸膜全体を膜分離に有効に作用させることが難しいが、上下両方から吸引(集水)するタイプの中空糸膜モジュールは、中空糸膜全体を有効活用させやすくコンパクトで効率の良い膜分離を実施させ得る。
By the way, as this type of hollow fiber membrane module, a type of sucking permeate from only the upper end side of the hollow fiber membrane has been widely used. However, as shown in Patent Document 1 below, The use of a hollow fiber membrane module that sucks permeate from both the upper and lower sides of the yarn membrane has been studied.
When sucking from the end of the hollow fiber membrane and allowing water to permeate from the outside to the inside of the hollow fiber membrane, a large amount of the negative pressure due to this suction tends to act near the end of the hollow fiber membrane per unit time. Although water will permeate the membrane, the pressure difference between the inside and outside of the hollow fiber membrane decreases as the distance from the end decreases, so the amount of water permeating the membrane decreases.
For this reason, it is difficult for the type that collects water from one side to effectively act on the entire hollow fiber membrane for membrane separation, but the type of hollow fiber membrane module that sucks (collects water) from both the top and bottom is the whole hollow fiber membrane. It is easy to make effective use of, and it is possible to carry out compact and efficient membrane separation.
なお、下記特許文献1に記載されている中空糸膜モジュールは、中空糸膜の延在する上下方向に対して直交する横方向から中空糸膜の束に散気管を挿入し、その先端の散気孔から気泡を発生させて中空糸膜表面の付着物除去を行うべく構成されている。
しかし、このような散気管で散気を行うと散気孔の前方においてこの散気管に近接する箇所の中空糸膜は、散気管の先端に設けられた散気孔からの気泡の放出によって激しく振動されることになり、この散気管の先端に衝突して、例えば、散気管の先端のエッジ部などによって損傷されるおそれを有する。
そして、中空糸膜に損傷が生じると透過水に被処理水が混入して透過水の水質低下を招いてしまうことになる。
In the hollow fiber membrane module described in Patent Document 1 below, an air diffuser is inserted into the bundle of hollow fiber membranes from the lateral direction perpendicular to the vertical direction in which the hollow fiber membranes extend, and the tip of the hollow fiber membrane module is scattered. It is configured to remove bubbles on the surface of the hollow fiber membrane by generating bubbles from the pores.
However, when air is diffused with such a diffuser, the hollow fiber membrane in the vicinity of the diffuser in front of the diffuser is vibrated vigorously due to the release of bubbles from the diffuser provided at the tip of the diffuser. Therefore, it may collide with the tip of the air diffuser and be damaged by, for example, an edge portion of the air diffuser.
And when a hollow fiber membrane is damaged, to-be-processed water will mix in permeated water and will cause the water quality fall of permeated water.
このようなことから、従来の中空糸膜モジュールや従来の中空糸膜モジュールを用いた水処理方法においては、水質低下を抑制しつつ効率の良い膜分離を実施させることが困難であるという問題を有している。 For this reason, the conventional hollow fiber membrane module and the water treatment method using the conventional hollow fiber membrane module have a problem that it is difficult to perform efficient membrane separation while suppressing deterioration of water quality. Have.
本発明は、上下両方からの集水が可能とされつつも中空糸膜が損傷されるおそれの低い中空糸膜モジュールの提供を図り、ひいては水質低下を抑制しつつ効率の良い膜分離を実施し得る水処理方法の提供を図ることを課題としている。 The present invention aims to provide a hollow fiber membrane module that is capable of collecting water from both the top and bottom, but has a low risk of damage to the hollow fiber membrane, and as a result, performs efficient membrane separation while suppressing water quality deterioration. It aims at providing the water treatment method to obtain.
上記課題を解決するための中空糸膜モジュールに係る本発明は、複数本の中空糸膜を上下方向に延在させた状態で被処理水に浸漬させて該被処理水の膜分離を実施させ得るように前記中空糸膜の上端部を固定する上部固定部材と下端部を固定する下部固定部材とを有し、前記上部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の上方に集水室を有するとともに前記下部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の下方に集水室を有しており前記中空糸膜内部の中空領域が上下両方の集水室に連通されて該中空糸膜の外側から内側に透過された透過水を上下両方から集水し得るように形成されており、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させる散気機構がさらに備えられている中空糸膜モジュールであって、前記下部固定部材が、前記集水室の下方に設けられた気体貯留室と、該気体貯留室から前記集水室を通過して前記固定部の上面側にいたる気泡通路とをさらに備えており、前記気体貯留室に気体が貯留され、該貯留された前記気体が前記気泡通路を通って浮上されて前記固定部の上側に気泡が発生される前記散気機構が備えられていることを特徴としている。 The present invention related to the hollow fiber membrane module for solving the above-mentioned problems is to immerse a plurality of hollow fiber membranes in the water to be treated in a state of extending in the vertical direction to perform membrane separation of the water to be treated. An upper fixing member for fixing the upper end portion of the hollow fiber membrane and a lower fixing member for fixing the lower end portion, and the upper fixing member is gathered above the fixing portion fixing the hollow fiber membrane. The lower fixing member has a water collecting chamber below the fixing portion that fixes the hollow fiber membrane, and the hollow region inside the hollow fiber membrane is communicated with both the upper and lower water collecting chambers. The permeated water permeated from the outside to the inside of the hollow fiber membrane can be collected from both above and below, and further provided with a diffuser mechanism for generating bubbles on the lower end side of the hollow fiber membrane. A hollow fiber membrane module, wherein the lower fixing member is A gas storage chamber provided below the water collection chamber, and a bubble passage extending from the gas storage chamber through the water collection chamber to the upper surface side of the fixed portion, the gas storage chamber The air diffusion mechanism is provided in which gas is stored, the stored gas is floated through the bubble passage, and bubbles are generated above the fixed portion.
また、水処理方法に係る本発明は、複数本の中空糸膜を上下方向に延在させた状態で膜分離を実施させ得るように前記中空糸膜の上端部を固定する上部固定部材と下端部を固定する下部固定部材とを有し、前記上部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の上方に集水室を有するとともに前記下部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の下方に集水室を有しており前記中空糸膜内部の中空領域が上下両方の集水室に連通されて該中空糸膜の外側から内側に透過された透過水を上下両方から集水し得るように形成されており、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させる散気機構がさらに備えられている中空糸膜モジュールを被処理水中に浸漬させた状態で前記上部集水室と前記下部集水室とに集水された前記透過水を中空糸膜モジュール外に吸引することによって前記被処理水を膜分離する膜分離工程と、前記中空糸膜の表面に付着した付着物を前記表面から除去させるべく前記散気機構で気泡を発生させて前記中空糸膜を振動させる散気工程とを実施する水処理方法であって、前記下部固定部材が、前記集水室の下方に設けられた気体貯留室と、該気体貯留室から前記集水室を通過して前記固定部の上面側にいたる気泡通路とを備えている中空糸膜モジュールを用い、前記気体貯留室に気体を貯留させて、該貯留させた前記気体を前記気泡通路を通じて浮上させることにより前記固定部の上側に前記気泡を発生させて前記散気工程を実施することを特徴としている。 Further, the present invention according to the water treatment method includes an upper fixing member and a lower end for fixing the upper end portion of the hollow fiber membrane so that the membrane separation can be performed in a state where a plurality of hollow fiber membranes extend in the vertical direction. And a lower fixing member for fixing the hollow fiber membrane, and the upper fixing member has a water collection chamber above the fixing portion for fixing the hollow fiber membrane and the lower fixing member fixes the hollow fiber membrane. A water collecting chamber is provided below the fixed portion, and the hollow region inside the hollow fiber membrane is communicated with both the upper and lower water collecting chambers so that the permeated water permeated from the outside to the inside of the hollow fiber membrane is The hollow fiber membrane module is formed so that water can be collected from the lower end portion of the hollow fiber membrane, and further provided with an air diffusion mechanism for generating bubbles on the lower end side of the hollow fiber membrane. The permeated water collected in the water collection chamber and the lower water collection chamber Membrane separation step of separating the water to be treated by sucking it out of the yarn membrane module, and bubbles are generated by the air diffusion mechanism to remove the deposits attached to the surface of the hollow fiber membrane from the surface. A water treatment method for performing an air diffusion step of vibrating the hollow fiber membrane, wherein the lower fixing member is provided in a gas storage chamber provided below the water collection chamber, and the water collection from the gas storage chamber A hollow fiber membrane module including a bubble passage that passes through a chamber and reaches the upper surface side of the fixed portion, stores gas in the gas storage chamber, and floats the stored gas through the bubble passage Thus, the air bubbles are generated on the upper side of the fixed portion to perform the air diffusion step.
本発明によれば、中空糸膜の上下両方から集水可能な中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜の下端部側において気泡を発生させるための散気機構が備えられており、しかも、気泡貯留部から固定部の上側に気泡通路を通じて浮上する気泡を散気することから中空糸膜の延在する方向に対して直交する方向に配された散気管の先端から気泡を発生させる場合に比べて気泡の発生によって散気孔の近傍の中空糸膜を激しく振動させてしまうおそれを抑制させ得る。 According to the present invention, in the hollow fiber membrane module capable of collecting water from both the upper and lower sides of the hollow fiber membrane, the air diffusion mechanism for generating bubbles is provided on the lower end side of the hollow fiber membrane, and the bubble storage Compared to the case where bubbles are generated from the tip of the diffuser pipe arranged in the direction orthogonal to the direction in which the hollow fiber membrane extends because the bubbles floating through the bubble passage are diffused from the section to the upper side of the fixed section. The possibility of vigorously vibrating the hollow fiber membrane in the vicinity of the air diffusion holes due to the generation of bubbles can be suppressed.
したがって、本発明によれば、上下両方からの集水が可能とされつつも中空糸膜が損傷されるおそれの低い中空糸膜モジュールが提供され、水質低下が抑制されつつ効率の良い膜分離の実施が可能な水処理方法が提供され得る。 Therefore, according to the present invention, there is provided a hollow fiber membrane module that is capable of collecting water from both the upper and lower sides but has a low risk of damaging the hollow fiber membrane, and is capable of efficient membrane separation while suppressing deterioration in water quality. A water treatment method that can be implemented may be provided.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1の(a)は、本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュールを使用時と同じ起立状態にさせた様子を示す縦断面図であり、(b)は、(a)の破線Xで囲まれた領域を拡大した図であり(c)は(a)の破線Yで囲まれた領域を拡大した図である。
また、図2は図1のA−A線における中空糸膜モジュールの断面(横断面)を示す断面図で、図3は図1のB−B線における中空糸膜モジュールの横断面を示した図である。
さらに、図4は図1のC−C線における中空糸膜モジュールの横断面を示した図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(A) of FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view which shows a mode that the hollow fiber membrane module which concerns on embodiment of this invention was made to stand up like the time of use, (b) is the broken line X of (a). (C) is an enlarged view of a region surrounded by a broken line Y in (a).
2 is a cross-sectional view showing a cross section (cross section) of the hollow fiber membrane module taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 shows a cross section of the hollow fiber membrane module taken along line BB in FIG. FIG.
Furthermore, FIG. 4 is the figure which showed the cross section of the hollow fiber membrane module in CC line of FIG.
本実施形態の中空糸膜モジュール10は、この図にも示されているように縦長円筒状の外観を有しており、その上下方向中間部に複数本の中空糸膜11が並列状態で露出されている。
本実施形態の中空糸膜モジュール10は、複数本の中空糸膜11が引き揃えられた状態で上下方向に配されており、この中空糸膜11の両端部の内の一端部を上方側で固定する固定部材(以下「上部固定部材20」ともいう)と、他端部を下方側で固定する固定部材(以下「下部固定部材30」ともいう)の2つの固定部材が用いられて前記複数本の中空糸膜11が固定されている。
そして、本実施形態の中空糸膜モジュール10は、中空糸膜11の下端部側において気泡を発生させる散気機構をさらに有している。
The hollow
The hollow
And the hollow
また、本実施形態における中空糸膜モジュール10は、中空糸膜11が配されている領域の外寄りの位置において上下方向に延在し、前記上部固定部材20と前記下部固定部材30とに両端部を固定させてこれらの間に所定の間隔を保持させて支持する杆状の支持部材Sを有している。
この中空糸膜11が配されている領域の左右に一対設けられた支持部材Sは、後述するように管状であり上下の集水室を連通させた状態で中空糸膜モジュール10に備えられている。
In addition, the hollow
A pair of support members S provided on the left and right sides of the region where the
この上部固定部材20は、その下方側において略水平に配された板状体21(以下「上部板状体21」ともいう)を有し、該板状体21はポリマー組成物によって厚みのある円板状に形成されている。
また、上部固定部材20には、前記板状体21を上側から覆うキャップ材22が備えられ、該キャップ材22は、前記板状体21の輪郭形状と略同一形状を有する天面部22cと該天面部22cの外縁から垂下する周壁部22wとを有している。
そして、前記キャップ材22は、その天面部22cに開口部22dを有しており、該天面部22cを前記板状体21の上面21aから上方に一定距離だけ離間させるとともに前記周壁部22wの内周面を前記板状体21の外周面21wに密着させて前記板状体21との間に前記開口部22dを通じてのみ外部に連通する空間部20aを形成させている。
The
The
The
前記板状体21は、前記中空糸膜11の上端部を前記ポリマー組成物によって埋設させて固定させており、前記上部固定部材20において中空糸膜11を固定する固定部を構成すべく備えられたものである。
より具体的には、前記板状体21は、全ての中空糸膜11を一纏りにさせた状態でこの中空糸膜11が纏められたものの太さよりも一回り大きな内径を有する円筒状の容器に前記中空糸膜11の端部を挿入し、該容器内に硬化性の液状ポリマーを充填固化させて得られた円柱状の硬化体を前記中空糸膜11の末端よりも内側の部分で中空糸膜11の延在する方向と略直交する方向に中空糸膜11ごと切断することによって円板状に形成されたものである。
The plate-
More specifically, the plate-
したがって、前記板状体21には、前記中空糸膜11が、前記板状体21を下方から上方に貫通し板状体21の上面21aにおいて開口する状態で前記ポリマー組成物に埋設されて固定されており、この中空糸膜11が固定されている領域においては、中空糸膜11の間にポリマー組成物が充填されてなるポリマー部21rを有している。
この板状体21の上面21aを底面としその上側がキャップ材22で覆われた前記空間部20aは、中空糸膜11の外側から内側に透過した透過水が集水される集水室(以下「上部集水室20a」ともいう)として機能させるべく上部固定部材20に備えられている。
なお、前記管状の支持部材Sも、この板状体21にその上端部が埋設されて固定されており、前記板状体21の上面21aにおいて開口した状態で固定されている。
Therefore, the
The
The tubular support member S is also fixed with its upper end embedded in the plate-
上部固定部材20が上記のように構成されているのに対して、前記下部固定部材30は、前記上部固定部材20と同様の板状体31を有する点において共通している。
すなわち、下部固定部材30において中空糸膜11を固定する固定部を構成している板状体31(以下「下部板状体31」ともいう)は、上部固定部材20に備えられている板状体21(以下「上部板状体21」ともいう)と同様に、硬化性の液状ポリマーを硬化させて形成されており、中空糸膜11及び支持部材Sの下端部が当該下部板状体31の上面側から下面側に貫通し、該下面側において開口させた状態で下部固定部材30に備えられている。
Whereas the upper fixing
That is, the plate-like body 31 (hereinafter also referred to as “lower plate-like body 31”) constituting the fixing portion for fixing the
ただし、この下部板状体31には、その厚み方向(上下方向)に貫通する貫通孔が1以上(図では4箇所)設けられている点において相違しており、該貫通孔は、下部板状体31の上面31aに開口し、該開口から上方に向けて気泡を放出させるための散気孔AOとして備えられたものである。
また、下部板状体31は、フランジ状の構造を有する張出し部31fが厚み方向上方に設けられている点においても上部板状体21と相違している。
この張出し部31fは、上面側が外側に向かって緩やかに下がるテーパー面となっており、下面側は、下部板状体31の下方側の周壁部31wに対して略直角に外側向けて張り出した構造となって下部板状体31に設けられている。
However, the lower plate-like body 31 is different in that it has one or more through holes (four in the figure) penetrating in the thickness direction (vertical direction). It is provided as a diffused hole AO that opens to the
The lower plate-like body 31 is also different from the upper plate-
The projecting
また、下部固定部材30には、上部固定部材20のキャップ材22に代えて、前記上部集水室20aと同様の集水室30aをこの下部固定部材30に形成させるとともにこの下部固定部材30の側の集水室30a(以下「下部集水室30a」ともいう)の下方に前記散気孔AOから放出させる気体を貯留する気体貯留室30bを画成するための筒状部材33が備えられている点においても上部固定部材20と相違している。
Further, in the lower fixing
該筒状部材33には、前記下部板状体31の下部側の周壁部31wの直径と略同じ内径を有する筒状の周側壁33wと該周側壁33wの内部を上下に区分する仕切り壁33pとが備えられており、該仕切り壁33pには、前記下部板状体31に前記筒状部材33を下方から外嵌した場合に下部板状体31の貫通孔(散気孔AO)が配されている位置と同じ位置になる箇所において上方に向けて突出し且つ先端が前記貫通孔よりも小径で基端が前記貫通孔よりも大径な突出部33nが備えられている。
The
該筒状部材33は、前記下部板状体31の散気孔AOに、該散気孔AOに相当する位置に設けられた前記突出部33nを下方から当接させて前記下部板状体31に前記筒状部材33を外嵌させることによって前記仕切り壁33pを前記下部板状体31の下面31bから離間させて前記周側壁33wで包囲された空間部を形成させ、該空間部を下部側の集水室30aとし、且つ前記仕切り壁33pの下方において前記仕切り壁33pを天井壁とし、前記周側壁33wによって包囲された空間を前記気体貯留室30bとして画成するものである。
The
なお、前記突出部33nには上下に貫通する貫通孔33hが形成されており、該貫通孔33hは、一端がこの突出部の上端において開口し、他端が仕切り壁33pの下面において開口されている。
すなわち、本実施形態における前記下部固定部材30は、前記突出部33nの先端部を前記下部板状体31の散気孔AOに下方から挿入させた状態で前記筒状部材33を下部板状体31に外嵌させた際に、前記突出部33nに穿設された貫通孔33hと前記下部板状体31の散気孔AOとによって前記気体貯留室30bから前記下部集水室30aを通過して当該下部固定部材30における固定部を形成している下部板状体31の上面側にいたる気泡通路33xが形成されるように構成されている。
The projecting
That is, the lower fixing
この貫通孔33hについては、その開口面積を小さくして、貫通孔33hを通過する空気の流速を高めることによって、勢い良く気泡を上方に向けて放出させることができ高い付着物除去効果を得ることができる。
一方で、貫通孔33hの開口面積を小さくすると、散気を停止させている間等において貫通孔33hの目詰まりを発生させるおそれがある。
このような点において、貫通孔33hは、その一個あたりの開口面積が0.5〜5cm2となるように形成されていることが好ましく、具体的には、貫通孔33hの開口形状が円形の場合は、直径8〜25mmとなるように形成されていることが好ましい。
With respect to the through
On the other hand, if the opening area of the through-
In such a point, it is preferable that the through
この気泡通路33xの形成方法に関しては、図1(C’)に示す変更例も採用が可能である。
すなわち、上記においては下部板状体31の上面側から下面側まで均一な内径を有する散気孔AOを例示していたが、この変更例においては、下面側の一部を上面側に比べて径大なものとしている。そして、この変更例においては、この下方の大径部LDとその上部の小径部SDとの間に段差部を形成させ、該段差部の下面31b1に突出部の先端を当接させている。
また、この変更例においては、突出部33n’も、前記散気孔AO’の大径部LDの内径よりも僅かに小さく、且つ前記小径部SDの内径よりも径大な外径を有する円柱状に形成されている点において、上記例示の上向きに細る形状の突出部33nと相違させている。
With respect to the method for forming the
That is, in the above, the air diffusion hole AO having a uniform inner diameter from the upper surface side to the lower surface side of the lower plate-like body 31 has been illustrated, but in this modified example, a part of the lower surface side has a diameter compared to the upper surface side. It ’s great. In this modified example, a stepped portion is formed between the lower large-diameter portion LD and the upper small-diameter portion SD, and the tip of the protruding portion is brought into contact with the lower surface 31b1 of the stepped portion.
In this modified example, the projecting
また、この変更例における突出部33n’は、仕切り壁33pの上面からの突出高さが大径部LDの形成されている区間の長さよりも長くなるように形成されており、突出部33n’の先端部を前記散気孔AO(の大径部LD)に下側から挿入し、その先端を前記段差部の下面31b1に当接させた際に、板状体31の下面31bと仕切り壁33pとが離間されて集水室30aを形成させ得るようになっている。
さらに、この変更例における突出部33n’は、その内径が前記散気孔AO’の小径部SDの内径と略同径とされており、前記段差部の下面31b1にその先端部を当接させた際に前記散気孔AOの小径部SDと突出部33n’の貫通孔33hが連続され内径が略統一された気泡通路33xが形成されるようになっている。
このような変更例においては、図に示すように、前記段差部の下面31b1において突出部33n’の先端が当接される位置において環状溝を形成し、この溝に収容させたシール材31s’によって気泡通路33xに気密性(水密性)を付与させればよい。
Further, the protruding
Further, the projecting
In such a modified example, as shown in the figure, an annular groove is formed at a position where the tip of the protruding
なお、前記周側壁33wは、その上部の内径が前記下部板状体31の下側部分の外径と略同径であり、且つ、前記下部板状体31の張出し部31fの下面に相当する大きさの上面を有するフランジ部33w1がその上端部に形成されている。
該フランジ部33w1は、前記下部板状体31の張出し部31fと水平面に対して略対称となる形状を有し、その上面が水平面となっているのに対して下面側は外方に向けて緩やかに上昇(外方に向けて緩やかに厚みを減少)するテーパー面となっている。
しかも、フランジ部33w1は、その外縁の位置が前記張出し部31fの外縁と略同じ位置となる幅で外方に突出している。
The
The flange portion 33w1 has a shape that is substantially symmetric with respect to the projecting
Moreover, the flange portion 33w1 protrudes outward with a width such that the position of the outer edge is substantially the same position as the outer edge of the
そして、前記筒状部材33は、仕切り壁33pから前記フランジ部33w1までの高さが、当該筒状部材33を下部板状体31に下方側から外嵌させた場合に前記フランジ部33w1の上面を前記下部板状体31の張出し部31fの下面に当接させる直前において前記突出部33nの外周面を前記散気孔AOの下面側の開口縁にシール部材31sを介して当接させ得る高さとなるように形成されている。
The
なお、前記筒状部材33と前記下部板状体31とは、下部板状体31の下面31bの中央部に穿設されたネジ孔と、筒状部材33の仕切り壁33pの中央部を下側から貫通した状態で設けられたナットとが螺合され、しかも、前記突出部33nと散気孔AOの下面側の開口縁部との間に挟まれた前記シール部材31sにある程度の圧力が作用するまで前記ナットによる締め付けが行われてそれぞれ相手方に固定されている。
さらに、前記筒状部材33と前記下部板状体31とは、前記ナットによる固定された状態で僅かに離れて対面している下部板状体31の張出し部31fと筒状部材33のフランジ部33w1とが外側からクランプCLで包囲されてそれぞれ相手方に固定されている。
The
Further, the
なお、前記シール部材31sは、環状に形成された弾性部材からなり、断面L字状となるように形成されたものである。
そして、前記シール部材31sは、“L”字のたて棒に相当する箇所を散気孔AOの下部内周面に当接させるとともに“L”字の横棒に相当する箇所を下部板状体31の下面31bに当接させた状態で散気孔AOの下面側の開口に装着させ得るように形成されたものであり、前記下部板状体31と前記突出部33nとの間に挟持されて前記気泡通路33xに対する気密性(水密性)を付与させるべく設けられたものである。
The
The
また、前記下部板状体31の外周部には、前記筒状部材33が外嵌された際に前記周側壁33wに当接される箇所の内の2箇所にシール部材が装着されてこの当接箇所における気密性(水密性)が付与されている。
具体的には、前記張出し部31fの下面において周方向に連続する溝を有するとともに下部板状体31の下方側の外周面にも周方向に連続する溝が形成されており、これらの溝に前記シール部材としてゴム製のOリング30rが装着されており、特に張出し部31fの下面において装着されているOリング30rは、前記クランプCLが、その周長を短くさせる方向に締め付けられることにより該締め付けによる力を、その内面と前記張出し部31fのテーパー面との間の圧力、及び前記フランジ部33w1のテーパー面と間の圧力に転化させた際にこの圧力が作用する位置に配されているために優れたシール性能が発揮されるものである。
In addition, seal members are attached to the outer peripheral portion of the lower plate-like body 31 at two locations out of locations where the
Specifically, a groove that is continuous in the circumferential direction is formed on the lower surface of the overhanging
なお、このOリング30r及び前記突出部33nと下部板状体31との間に配されたL字状のシール部材33sとによって前記上部集水室20aと同様に中空糸膜11を透過した透過水を集水可能な下部集水室30aが形成され、該下部集水室30aに外部から被処理水などが浸入したり、この下部集水室30aから透過水が外部に漏洩したりすることが抑制されることになる。
また、この下部集水室30aの天面にあたる部分は、前記下部板状体31の下面31bによって構成されており、前記支持部材Sが開口されている。
すなわち、上部集水室20aと下部集水室30aとは、この支持部材Sによって連通された状態となって中空糸膜モジュール10に備えられている。
The O-
Further, a portion corresponding to the top surface of the lower
That is, the upper
本実施形態の中空糸膜モジュール10は、前記筒状部材33と前記下部板状体31とを組み合わせることによって簡便に集水室30aと気体貯留室30bとを下部固定部材30に形成させることができ、しかも、上部集水室20aのキャップ材22に形成された開口部22dから上部集水室20aの内部を吸引することによって前記中空糸膜11の外部から内側に透過水を透過させて上下両方の集水室20a,30aにて一度に集水を行わせることができる。
また、本実施形態の中空糸膜モジュール10は、前記気体貯留室30bに例えば空気などの気体を導入させるだけで、下部板状体31の上面31aに開口した散気孔AOから上向きに気泡を発生させる得る散気機構を有していることから該気泡による打力や気泡の上昇に伴う水流によって中空糸膜11を振動させて付着物の除去を行うことができる。
The hollow
Further, the hollow
このことについてより具体的に説明すると、本実施形態の中空糸膜モジュール10を被処理水中に浸漬させ、前記開口部22dから吸引ポンプなどによって上部集水室20aの内部を吸引すると、中空糸膜11に加わる水圧、ならびに吸引ポンプによる負圧によって中空糸膜11を透過水が透過することになる。
すなわち、被処理水に含まれている懸濁物質は、主として中空糸膜11の表面において捕捉され、浄化された透過水が中空糸膜11の内部に透過され集水室に集水されることになる。
本実施形態における中空糸膜モジュール10は、上部集水室20aと下部集水室30aとが十分にシールされているために、被処理水の混入するおそれが低く清浄度の高い透過水を得ることができる。
More specifically, when the hollow
That is, the suspended substance contained in the water to be treated is mainly captured on the surface of the
In the hollow
また、上部集水室20aと下部集水室30aとは支持部材Sによって連通されていることから、この吸引ポンプによる負圧は、下部集水室30aの側にも作用し、上下両方の集水室20a,30aにて一度に集水されることになり被処理水の膜分離を効率良く実施させることができる。
Further, since the upper
そして、前記気体貯留室30bは、その天面に相当する箇所が前記仕切り壁33pの下面によって形成されていることから、この気体貯留室30bの下方に端部を配した給気管40p等から空気などの気体を放出させることにより、その気体の浮力によってこの気体貯留室30bに気体が導入されることになる。
すなわち、気体貯留室30bに導入された気体は、前記突出部33nに相当する箇所に設けられた貫通孔33hと前記下部板状体31の散気孔AOとによって構成されている気泡通路33xを浮上して、下部板状体31の上面側における前記散気孔AOの開口から上向きに気泡として放出されることになる。
このことによって前記散気孔AOの周囲において固定されている中空糸膜11は、気泡ABの衝突による打力や、あるいは、気泡の浮上に伴う水流によって振動され、膜分離によって表面に付着した懸濁物質などの付着物が脱落されて除去されることになる。
And since the location corresponding to the top | upper surface is formed by the lower surface of the said
That is, the gas introduced into the gas storage chamber 30b floats in the
As a result, the
本実施形態においては、このように下部固定部材30の板状体31の上面31aにおいて上向きに開口している散気孔AOを形成させ、下部板状体31の上面側には従来の中空糸モジュールにおける散気管のような散気のための部材が設けられていないことから中空糸膜11の付着物を除去させる際にこの中空糸膜11に傷を付けてしまう可能性が従来の中空糸膜モジュールに比べて低減され、中空糸膜の傷付きによる水質低下の抑制を図ることができる。
In the present embodiment, the air diffusion holes AO that are open upward are formed on the
このことについて、より詳細に説明すると、従来の中空糸膜モジュールにおいては、中空糸膜の延在する上下方向に対して直交する水平方向から中空糸膜を縫うように散気管を挿入し、該散気管の先端に設けた散気孔から気泡を発生させているために、この散気管の先端前方に位置する中空糸膜が略真横から放出される気泡によって大きく振動され、前記散気管の先端に衝突する可能性がある。
一方で、本実施形態における中空糸膜モジュールは、そもそも衝突する部材が設けられていない。
仮に支持部材Sなどに中空糸膜11が衝突されたとしても、支持部材Sは中空糸膜11と並列した状態で備えられていることから衝突による衝撃が局所に集中することが抑制され従来の中空糸膜モジュールの散気管のように中空糸膜と直交する状態で配されたものに比べて中空糸膜が傷付けられる可能性が低い。
なお、図に例示の中空糸膜モジュール10においては、支持部材Sを中空糸膜11が集積されている集積部内に設置されている態様を例示しているが、支持部材Sと中空糸膜11との接触をさらに抑制させるべく、中空糸膜11が集積されている領域の外縁部又は外縁部よりもさらに外側に離れた箇所に支持部材Sを配置することも可能である。
This will be described in more detail. In the conventional hollow fiber membrane module, an air diffuser is inserted so as to sew the hollow fiber membrane from the horizontal direction orthogonal to the vertical direction in which the hollow fiber membrane extends, Since the air bubbles are generated from the air holes provided at the tip of the air diffuser, the hollow fiber membrane positioned in front of the air diffuser is greatly vibrated by the air bubbles released from the side, and the air diffuser is formed at the tip of the air diffuser. There is a possibility of collision.
On the other hand, the hollow fiber membrane module in the present embodiment is not provided with a member that collides in the first place.
Even if the
In the hollow
また、本実施形態においては、自然な浮力によって中空糸膜11が延在する方向に向けて気泡を発生させるため、散気管から中空糸膜が延在する方向と直交する方向に強制的に気体を噴出させている従来の中空糸膜モジュールに比べてソフトな振動を中空糸膜に与えることができる。
このことからも本実施形態の中空糸膜モジュールは、中空糸膜11に与えるダメージを低減可能であるといえる。
Further, in the present embodiment, since bubbles are generated in the direction in which the
From this, it can be said that the hollow fiber membrane module of this embodiment can reduce the damage given to the
なお、本実施形態においては、前記筒状部材33を構成部材として用いることによって上記のような効果を有する中空糸膜モジュールを簡便に作製することができるものではあるが、上記のような効果を発揮させ得る点からは、前記筒状部材33が必ずしも必要ではなく、前記下部固定部材30が、前記下部集水室30aの下方に設けられた気体貯留室30bと、該気体貯留室30bから前記下部集水室30aを通過して前記中空糸膜11が固定されている固定部(下部板状体31)の上面側にいたる気泡通路33xとを備えており、前記気体貯留室30bに気体が貯留され、該貯留された前記気体が前記気泡通路33xを通って浮上されて前記固定部の上側に気泡が発生される機構(散気機構)が備えられていれば、上記のような効果が得られるものである。
In addition, in this embodiment, although the hollow fiber membrane module which has the above effects can be simply produced by using the said
なお、本実施形態においては、支持部材Sによって上下の集水室20a,30aを連通させて上部集水室20aの側のみから透過水を排出し得るように形成された中空糸膜モジュール10を例示しているが、上部側のキャップ材22に開口部22dを設ける代わりに、前記筒状部材33の周側壁33wの前記仕切り壁33pよりも上方位置に開口部を設けて下部集水室30aの側のみから透過水を排出させるようにしてもよく上下両方に開口部を設けて上下両方から透過水を排出させることも可能である。
その場合には、支持部材Sを管状とする必要はなく中実の杆体を支持部材として採用しても良い。
また、部品点数を省略して中空糸膜モジュールの製造を容易にさせ得る点においては、支持部材Sを上下の集水室20a,30aを連通させる部材として採用することが好ましいが、支持部材とは別に管体を用いて上下の集水室20a,30aを連通させることも可能である。
さらに、中空糸膜モジュールの構成部材として従来公知の部材を、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において本発明の中空糸膜モジュールにも採用することが可能なものである。
例えば、本実施形態においては、縦長円筒形の中空糸膜モジュールを例示しているが、本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜の集積されている形状や、上下の固定部材や、下部固定部材に設けられた散気孔の開口形状等を上記例示のものに限定するものではなく種々の変更が加えられ得るものである。
In addition, in this embodiment, the hollow
In that case, the support member S need not be tubular, and a solid housing may be employed as the support member.
Further, in that the manufacturing of the hollow fiber membrane module can be facilitated by omitting the number of parts, it is preferable to employ the support member S as a member that communicates the upper and lower
Furthermore, a conventionally well-known member can be employed in the hollow fiber membrane module of the present invention as long as the effects of the present invention are not significantly impaired as a constituent member of the hollow fiber membrane module.
For example, in the present embodiment, a hollow cylindrical hollow fiber membrane module is illustrated, but the hollow fiber membrane module of the present invention has a shape in which hollow fiber membranes are integrated, upper and lower fixing members, The opening shape and the like of the air holes provided in the fixing member are not limited to those illustrated above, and various modifications can be made.
なお、本発明の中空糸膜モジュールは、以下のような水処理に好適に用いられ得る。
図5は、この水処理方法を説明するための装置概要図であり、本実施形態に係る中空糸膜モジュール10が用いられた水処理装置の一実施形態を示す図である。
In addition, the hollow fiber membrane module of this invention can be used suitably for the following water treatments.
FIG. 5 is an apparatus schematic diagram for explaining this water treatment method, and is a view showing an embodiment of a water treatment apparatus using the hollow
この水処理装置60は、本実施形態では懸濁物質を含有する被処理水を膜分離して例えば上水として供給可能な状態の透過水を得られるように構成されたものである。
図5に示すように、水処理装置60には、被処理水供給ライン61からの被処理水が供給される被処理水槽62が備えられている。
また、本実施形態の水処理装置60には、この被処理水槽62内の被処理水中に起立姿勢で浸漬されて配置された複数の中空糸膜モジュール10と、これらの中空糸膜モジュール10に接続され、吸引ポンプ63aを有して該吸引ポンプ63aによって中空糸膜内部を吸引することにより被処理水の膜ろ過による固液分離を行って透過水を取り出すための透過水取出しライン63とを有する膜分離装置が備えられている。
さらに、本実施形態の水処理装置60には、中空糸膜モジュール10の散気機構によるエアスクラビングを実施させるための空気供給源64aと、該空気供給源64aから空気を搬送し前記給気管40p(図1等参照)を通じて前記気体貯留室30bに空気を供給するための空気供給ライン64と、被処理水槽62内の沈殿物を排出するための沈殿物排出ライン65とを備えている。
In this embodiment, the
As shown in FIG. 5, the
Further, the
Furthermore, the
また、図5の水処理装置における透過水取出しライン63は、各中空糸膜モジュール10の上部のキャップ材22の開口22sに接続された集水管63b、各集水管63bに連通する集水ヘッダー管63c、透過水取出し管63dを有している。
また、空気供給ライン64は、空気供給源64aと、該空気供給源64aによって加圧された空気を供給する空気輸送管64bと、該空気輸送管64bから分岐した空気輸送分岐管64dと、その各空気輸送分岐管64dの先端部分が前記給気管40pに接続されて構成されている。
なお、各中空糸膜モジュール10は、その上部固定部材20がその全体を水面下に浸漬させる状態で水処理装置に設置されている。
Further, the
The
In addition, each hollow
このように構成される水処理装置60を用いた水処理方法においては、前記吸引ポンプ63aによって上部集水室20aに対して吸引を行い、この上部集水室20aならびに支持部材Sで連通された下部集水室30aを負圧状態にさせ、そのことによって中空糸膜11の外部から内側に透過水を透過させて上下両方からの集水を実施する。
そして、この吸引ポンプ63aによる吸引を継続させることによって透過水が中空糸膜モジュールから排出されて前記中空糸膜11による被処理水の膜分離が継続されることになる。
In the water treatment method using the
By continuing the suction by the
このような工程(膜分離工程)中においては、被処理水に含まれている懸濁物質は、主として中空糸膜11の表面において捕捉され、中空糸膜の内部には、清浄な水が透過水として透過されることになる。
そして、中空糸膜11の表面に付着した懸濁物質は中空糸膜11の透過性を低下させる要因となって、吸引ポンプ63aの動力負荷を増大させる要因となる。
したがって、この膜分離工程の効率低下を図る上では、中空糸膜11の表面に付着した付着物を除去することが好ましい。
In such a process (membrane separation process), suspended substances contained in the water to be treated are mainly captured on the surface of the
And the suspended substance adhering to the surface of the
Therefore, in order to reduce the efficiency of the membrane separation step, it is preferable to remove the deposits attached to the surface of the
本実施形態においては、先述のような散気機構を有する中空糸膜モジュール10が水処理装置に採用されているために、当該散気機構で気泡を発生させる散気工程を実施して前記付着物を除去させることができる。
すなわち、前記空気供給源64aから、空気輸送管64b、空気輸送分岐管64d及び給気管50を通じて気体貯留室30bに空気を供給し、中空糸膜11の下端を固定している固定部の上側に設けた散気孔AOから上向きに気泡を発生させ、中空糸膜11に振動を与え付着物の脱落除去を行う。
なお、このとき必要であれば、前記吸引ポンプ63aによる吸引とは逆に、前記集水室20a,30aを加圧して中空糸膜11の内側から外側に透過水を透過させる逆洗浄を行ってもよい。
In the present embodiment, since the hollow
That is, air is supplied from the
In addition, if necessary at this time, reverse cleaning is performed to pressurize the
この散気工程においては、先述のように、中空糸膜11の延在方向に向けて気泡の放出が行われることで散気孔AOの近傍に配された中空糸膜11が過度に振動することを防止でき、中空糸膜11に損傷が生じることが抑制されつつ付着物の除去が行われる。
したがって、透過水の水質低下が生じるおそれを抑制しつつ効率の良い水処理方法を実施することができる。
このことによって、特に、水質に対して要求の厳しい上水処理に好適な水処理方法が提供されうる。
なお、本実施形態の水処理方法としては、透過水を上水として利用可能な状態で取り出す場合に限定されるものではなく、広く一般の水処理に応用が可能なものである。
In this air diffusion process, as described above, the
Therefore, it is possible to implement an efficient water treatment method while suppressing the possibility that the quality of the permeated water is deteriorated.
This can provide a water treatment method suitable for water treatment that is particularly demanding of water quality.
Note that the water treatment method of the present embodiment is not limited to the case where the permeated water is taken out in a state that can be used as clean water, and can be widely applied to general water treatment.
10:中空糸膜モジュール、11:中空糸膜、20:上部固定部材、20a:(上部)集水室、21:上部板状体、21a:上面、21r:ポリマー部、21w:外周面、22:キャップ材、22c:天面部、22d:開口部、22s:開口、22w:周壁部、30:下部固定部材、30a:(下部)集水室、30b:気体貯留室、30r:リング、31:下部板状体、31a:上面、31b:下面、31f:張出し部、31s:シール部材、31w:周壁部、33:筒状部材、33h:貫通孔、33n:突出部、33p:仕切り壁、33s:シール部材、33w:周側壁、33w1:フランジ部、33x:気泡通路、40p:給気管、41:中空体、50:給気管、60:水処理装置、61:被処理水供給ライン、62:被処理水槽、63:透過水取出しライン、63a:吸引ポンプ、63b:集水管、63c:集水ヘッダー管、63d:透過水取出し管、64:空気供給ライン、64a:空気供給源、64b:空気輸送管、64d:空気輸送分岐管、65:沈殿物排出ライン、AO:散気孔、CL:クランプ、S:支持部材 10: Hollow fiber membrane module, 11: Hollow fiber membrane, 20: Upper fixing member, 20a: (Upper) water collecting chamber, 21: Upper plate, 21a: Upper surface, 21r: Polymer part, 21w: Outer peripheral surface, 22 : Cap material, 22c: top surface part, 22d: opening part, 22s: opening part, 22w: peripheral wall part, 30: lower fixing member, 30a: (lower part) water collecting chamber, 30b: gas storage chamber, 30r: ring, 31: Lower plate-like body, 31a: upper surface, 31b: lower surface, 31f: overhang portion, 31s: sealing member, 31w: peripheral wall portion, 33: cylindrical member, 33h: through hole, 33n: projecting portion, 33p: partition wall, 33s : Seal member, 33w: peripheral side wall, 33w1: flange portion, 33x: bubble passage, 40p: air supply pipe, 41: hollow body, 50: air supply pipe, 60: water treatment device, 61: water to be treated supply line, 62: Water tank to be treated, 63 Permeated water extraction line, 63a: Suction pump, 63b: Water collection pipe, 63c: Water collection header pipe, 63d: Permeated water extraction pipe, 64: Air supply line, 64a: Air supply source, 64b: Air transport pipe, 64d: Air Transport branch pipe, 65: sediment discharge line, AO: air diffuser, CL: clamp, S: support member
Claims (4)
前記下部固定部材が、前記集水室の下方に設けられた気体貯留室と、該気体貯留室から前記集水室を通過して前記固定部の上面側にいたる気泡通路とをさらに備えており、前記気体貯留室に気体が貯留され、該貯留された前記気体が前記気泡通路を通って浮上されて前記固定部の上側に気泡が発生される前記散気機構が備えられていることを特徴とする中空糸膜モジュール。 An upper fixing member for fixing the upper end portion of the hollow fiber membrane so that a plurality of hollow fiber membranes can be immersed in the water to be treated in a state where the hollow fiber membranes are extended in the vertical direction to perform membrane separation of the water to be treated; A lower fixing member that fixes a lower end portion, the upper fixing member has a water collection chamber above a fixing portion that fixes the hollow fiber membrane, and the lower fixing member fixes the hollow fiber membrane. A water collecting chamber below the fixed portion, the hollow region inside the hollow fiber membrane communicates with both the upper and lower water collecting chambers, and the permeated water permeated from the outside to the inside of the hollow fiber membrane is moved up and down. A hollow fiber membrane module that is formed so that water can be collected from both, and further includes an air diffusion mechanism that generates bubbles on the lower end side of the hollow fiber membrane,
The lower fixing member further includes a gas storage chamber provided below the water collection chamber, and a bubble passage extending from the gas storage chamber through the water collection chamber to the upper surface side of the fixing portion. The gas storage chamber is provided with a gas diffusion mechanism in which gas is stored, the stored gas is floated through the bubble passage, and bubbles are generated above the fixed portion. A hollow fiber membrane module.
前記下部固定部材が、前記集水室の下方に設けられた気体貯留室と、該気体貯留室から前記集水室を通過して前記固定部の上面側にいたる気泡通路とを備えている中空糸膜モジュールを用い、前記気体貯留室に気体を貯留させて、該貯留させた前記気体を前記気泡通路を通じて浮上させることにより前記固定部の上側に前記気泡を発生させて前記散気工程を実施することを特徴とする水処理方法。 An upper fixing member for fixing the upper end of the hollow fiber membrane and a lower fixing member for fixing the lower end so that the membrane separation can be carried out in a state where a plurality of hollow fiber membranes are extended in the vertical direction The upper fixing member has a water collecting chamber above the fixing portion fixing the hollow fiber membrane, and the lower fixing member has a water collecting chamber below the fixing portion fixing the hollow fiber membrane. The hollow region inside the hollow fiber membrane is communicated with both the upper and lower water collecting chambers, and is formed so as to collect the permeated water permeated from the outside to the inside of the hollow fiber membrane from both the upper and lower sides. The hollow fiber membrane module further comprising an air diffusion mechanism for generating bubbles on the lower end side of the hollow fiber membrane is immersed in the water to be treated in the upper water collecting chamber and the lower water collecting chamber. Sucking the collected permeate out of the hollow fiber membrane module Therefore, a membrane separation step of membrane-separating the water to be treated, and a dispersion that vibrates the hollow fiber membrane by generating bubbles with the air diffusion mechanism so as to remove deposits attached to the surface of the hollow fiber membrane from the surface. A water treatment method for carrying out a gas process,
The lower fixing member includes a gas storage chamber provided below the water collection chamber, and a hollow passage provided from the gas storage chamber through the water collection chamber to the upper surface side of the fixing portion. Using the yarn membrane module, the gas is stored in the gas storage chamber, and the stored gas is floated through the bubble passage, thereby generating the bubbles above the fixed portion and performing the air diffusion step. A water treatment method characterized by:
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