JP2011235205A - Hollow fiber membrane module and method for removing filtration residue of the same - Google Patents

Hollow fiber membrane module and method for removing filtration residue of the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a structure of a hollow fiber membrane module and a method for removing filtration residue of the hollow fiber membrane module hardly causing plugging even if used for filtration of a fluid containing a filtrated substance at a high concentration, and quickly and easily removing the filtration residue even if once plugged.SOLUTION: The hollow fiber membrane module includes a mechanism for physically removing the filtration residue deposited on the surface by filtration. A hollow fiber membrane filter of the hollow fiber membrane module is formed by inserting a reinforcing core material into a filter hollow part, the reinforcing core material having a clearance that communicates in the length direction of the filter, between itself and the inner surface of the hollow part so as to be arranged in a non-contact manner between the respective hollow fibers, and fixing at least one end of the core material to a support member so as to stand upright in parallel.

Description

本発明は、中空糸膜モジュールとその濾別残渣の除去方法に係わり、更に詳しくは、濾別される物質を高濃度含む流体の濾過に使用しても、目詰まりを起こしにくく、かつ一旦目詰まりを起こしても、濾別残渣を迅速かつ容易に除去できる中空糸膜モジュールの構造とその濾別残渣の除去方法に関するものである。   The present invention relates to a hollow fiber membrane module and a method for removing the filtration residue thereof. More specifically, the present invention is less likely to cause clogging even when used for filtration of a fluid containing a high concentration of the substance to be filtered. The present invention relates to a structure of a hollow fiber membrane module that can quickly and easily remove a filtration residue even if clogging occurs and a method for removing the filtration residue.

中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜フィルターの集積体からなり、通常、単位空間の中の濾過面積をより広くするために、中空糸膜の直径をより細くし、かつより密集させて集積させている。
その結果、隣り合うフィルター管の隙間が狭くなりすぎて、互いに接触したり、あるいは絡み合ったりした状態で使用されているのが現状である。
The hollow fiber membrane module is composed of an assembly of a plurality of hollow fiber membrane filters. Usually, in order to increase the filtration area in the unit space, the hollow fiber membranes have a smaller diameter and are more densely integrated. I am letting.
As a result, the gap between adjacent filter tubes becomes too narrow and is used in a state where they are in contact with each other or entangled with each other.

隣同士で接触したり、絡み合ったりしても、濁度の低い流体の濾過に適用された場合、このことが、大きな問題になることはないが、濁度の高い流体の濾過に適用した場合、隣同士で接触したり、あるいは絡み合ったりすると、汚濁粒子の粘着沈積による積層化閉塞現象が起き、濾過膜表面積の大幅な減少を引き起こす原因になる。そして一旦この現象が起きると、フィルター表面に沈積した汚濁粒子は逆洗浄だけでは容易に剥離、除去することが難しくなる。このため表面の沈積粒子を掻き取る等の物理的な手段で強制的に除去すると、中空糸膜フィルターは本来細くて軟弱なために、フィルターの膜が切断されたり膜表面が損傷されたりする。   If it is applied to the filtration of fluid with low turbidity even if they are in contact with each other or entangled, this will not be a big problem, but when applied to the filtration of fluid with high turbidity If they are in contact with each other or entangled with each other, a clogging phenomenon due to adhesion deposition of contaminating particles occurs, which causes a significant decrease in the surface area of the filtration membrane. Once this phenomenon occurs, it becomes difficult to remove and remove the contaminated particles deposited on the filter surface only by back washing. For this reason, when the particles deposited on the surface are forcibly removed by scraping or other physical means, the hollow fiber membrane filter is inherently thin and soft, so that the membrane of the filter is cut or the membrane surface is damaged.

従来の中空糸膜モジュールを、濁度の高い流体の濾過に適用した場合の汚濁粒子の粘着沈積による積層化閉塞現象の原因は、中空糸膜フィルターが密集し過ぎであることもその一因ではあるが、最大の原因はフィルターが軟弱過ぎて、隣同士が接触、あるいは絡み合ってしまうことである。   When the conventional hollow fiber membrane module is applied to the filtration of fluids with high turbidity, the cause of the laminating clogging phenomenon due to the adhesion deposition of contaminated particles is due to the fact that the hollow fiber membrane filters are too dense. However, the biggest cause is that the filter is too weak and the neighbors come into contact with each other or become entangled.

軟弱なフィルターの機械的強度を改善するために、中空糸膜そのものを補強することが下記特許文献1〜4に記載されている。   In order to improve the mechanical strength of a soft filter, the following Patent Documents 1 to 4 describe that the hollow fiber membrane itself is reinforced.

特許文献1(特開平11−319519)には、中空糸膜そのものの中に螺旋状に補強材を埋め込んで補強することが記載されている。   Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-319519) describes that a reinforcing material is embedded in a spiral shape in the hollow fiber membrane itself for reinforcement.

特許文献2(特開2001−334131)には、中空糸膜の外表面に補強材を螺旋状に巻きつけて補強することが記載されている。   Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-334131) describes that a reinforcing material is spirally wound around the outer surface of a hollow fiber membrane for reinforcement.

特許文献3(特開2004−42024)には、中心から放射状に伸びる補強用リブで中空糸膜の耐圧強度や引張強度の不足を補強することが記載されている。   Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-42024) describes that reinforcing ribs extending radially from the center reinforce the lack of pressure strength and tensile strength of the hollow fiber membrane.

特許文献1、特許文献2に記載された発明では、補強材は共に螺旋状に埋め込まれ、あるいは巻きつけられて補強されているが、長尺の中空糸膜のタワミを防いで直立させることは困難であり、目詰まり原因の隣同士の接触、絡み合いは防止できない。また特許文献1、2の発明は、共に、汎用されている中空糸膜フィルターそのものには適用できない欠点がある。また製造コストも汎用品に比べて高い欠点がある。   In the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the reinforcing material is both embedded in a spiral shape or wound to be reinforced, but it is possible to prevent the long hollow fiber membrane from standing upright. It is difficult to prevent contact and entanglement between adjacent causes of clogging. The inventions of Patent Documents 1 and 2 both have a drawback that cannot be applied to a widely used hollow fiber membrane filter itself. In addition, the manufacturing cost is higher than that of general-purpose products.

特許文献3に記載された発明では、目詰まり原因の隣同士の接触、絡み合いの防止は可能であるが、リブの存在によって中空糸膜表面の気孔が塞がれているので、中空糸膜表面の有効濾過面積が減少し、濾過能力が低下する。また中空糸膜フィルターとリブを一体成形することが必要であり、汎用されている中空糸膜フィルターそのものには適用しがたい欠点がある。また製造コストも極めて高くなる欠点がある。   In the invention described in Patent Document 3, contact between adjacent causes of clogging and prevention of entanglement are possible, but since the pores on the surface of the hollow fiber membrane are blocked by the presence of ribs, the surface of the hollow fiber membrane The effective filtration area is reduced, and the filtration capacity is lowered. Further, it is necessary to integrally mold the hollow fiber membrane filter and the rib, and there is a disadvantage that is difficult to apply to the widely used hollow fiber membrane filter itself. In addition, there is a drawback that the manufacturing cost is extremely high.

また特許文献4(特開2009−11965)には、上端が自由端になった中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜を自立させるために、中空糸膜を二つ折りにして、その折り返し部を自由端として、その自由端を吊り下げて支持することで自立させることが記載されている。また吊り下げて支持することで、中空糸膜同士を離間させて絡みを防ぐことが記載されている。   Further, in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-11965), in a hollow fiber membrane module whose upper end is a free end, in order to make the hollow fiber membrane self-supporting, the hollow fiber membrane is folded in half and its folded portion is free. As an end, it is described that the free end is supported by being suspended and supported. Further, it is described that the hollow fiber membranes are separated from each other by suspending and supporting to prevent entanglement.

特許文献4に記載された発明では、中空糸膜そのものの強度は改善されていないので、沈着物を物理的な手段で除去すると、フィルターの切断、損傷が起こる。また自立させ、離間、絡み防止に吊り下げ機構が必須で構造が複雑である。また両端を固定する構造の中空糸膜モジュールには適用できない問題もある。   In the invention described in Patent Document 4, since the strength of the hollow fiber membrane itself is not improved, the filter is cut or damaged when the deposit is removed by physical means. In addition, a suspension mechanism is indispensable for self-supporting and preventing separation and entanglement, and the structure is complicated. There is also a problem that cannot be applied to a hollow fiber membrane module having a structure in which both ends are fixed.

特許文献5(特開2004−25112)には、中空糸膜表面に洗浄水を吹き付ける時に中空糸膜配列面に網状体を付設して中空糸膜フィルターの絡み、損傷を防ぐことが記載されている。   Patent Document 5 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-25112) describes that when washing water is sprayed on the surface of the hollow fiber membrane, a net-like body is attached to the surface of the hollow fiber membrane to prevent entanglement and damage of the hollow fiber membrane filter. Yes.

特許文献5に記載された発明では、洗浄水と空気による洗浄のみに限られるために、濾別残渣の付着が軽度のものに限定され、強固に付着した濾別残渣の除去には適用しがたい欠点がある。また中空糸膜の配列体を多段に配列したものでは、内部まで十分に洗浄が難しい欠点もある。   In the invention described in Patent Document 5, since it is limited to washing with washing water and air, the adhesion of the filtration residue is limited to a light one, and it can be applied to the removal of the strongly adhered filtration residue. There are some drawbacks. In addition, in the case where the hollow fiber membranes are arranged in multiple stages, there is a drawback that it is difficult to clean the inside sufficiently.

特開平11−319519JP 11-319519 A 特開2001−334131JP 2001-334131 A 特開2004−42024JP200442024 特開2009−11965JP2009-11965 特開2004−25112JP 2004-25112 A

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第一の課題は、密集した中空糸膜同士の接触と絡みを防止して、その濾別残渣を迅速かつ容易に除去できる新規な構造の中空糸膜モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and the first object thereof is a novel structure capable of preventing contact and entanglement between closely packed hollow fiber membranes and quickly and easily removing the filtration residue. An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module.

またその第二の課題は、上端が自由端となる構造の中空糸膜モジュールにおいて、吊り下げ機構等を使用することなく、中空糸膜そのものを直立、自立、離間させて、中空糸膜同士の接触と絡みを防止できる新規な構造の中空糸膜モジュールを提供することにある。   In addition, the second problem is that in the hollow fiber membrane module having a structure in which the upper end is a free end, the hollow fiber membrane itself is made upright, self-standing, and separated without using a suspension mechanism or the like. An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module having a novel structure capable of preventing contact and entanglement.

またその第三の課題は、逆洗では除去が困難な中空糸膜フィルター表面の濾別残渣を迅速かつ容易に除去できる新規な除去方法を提供することにある。   The third problem is to provide a novel removal method that can quickly and easily remove the filtration residue on the surface of the hollow fiber membrane filter, which is difficult to remove by backwashing.

本発明者は上記課題に関して鋭意研究を行い、下記の知見を得た。   The present inventor has conducted earnest research on the above problems and has obtained the following knowledge.

即ち、第一の課題を達成する手段は下記の通りである。   That is, the means for achieving the first problem is as follows.

本発明者は、中空糸膜フィルター中空部に補強用芯材を挿通し、この芯材の少なくとも一方の端を支持部材に固定することで、フィルターを直立させて、フィルター中空部を機械的にバックアップ補強することが可能になり、濾別残渣を物理的手段で強制的に除去する際、フィルターに作用する曲げ、延伸の力に抗して中空糸膜フィルターの破断、損傷を防止できることを見出した。そして、その芯材の挿通方法としては芯材の下端から上端まで全長に渡って、中空糸膜中空部内面と芯材の間に連通する隙間を持つ構造にすることで、濾過した流体はこの連通した隙間を通して外にスムースに排出できることを見出した。   The inventor inserts a reinforcing core material into the hollow portion of the hollow fiber membrane filter, and fixes at least one end of the core material to the support member, thereby allowing the filter to stand upright and mechanically removing the filter hollow portion. It has become possible to reinforce backup, and it has been found that the hollow fiber membrane filter can be prevented from being broken and damaged against the bending and stretching forces acting on the filter when the filtration residue is forcibly removed by physical means. It was. And as the insertion method of the core material, the filtered fluid is formed by having a structure having a gap communicating between the hollow fiber membrane hollow portion inner surface and the core material over the entire length from the lower end to the upper end of the core material. It has been found that it can be smoothly discharged outside through the communicating gap.

そして、前記フィルター内面と補強用芯材の隙間の空隙率は10%以上が好ましいことを見出した。   And it discovered that the porosity of the clearance gap between the said filter inner surface and the reinforcing core material is 10% or more.

本発明で、濾別される物質を高濃度含む流体とは、下記のような状態の流体を意味する。即ち、汚濁粒子を含む流体を中空糸膜フィルターで濾過した時、濾過の初期段階では濾過能力は高いが、暫く定常状態を続けた後、濾過の継続にしたがって濾過残渣の閉塞に伴って濾過能力は漸次低下してゆき、ついには濾過不能におちいる。
かかる状態に陥った時、濾過能力を回復させる為に、濾過したきれいな流体(たとえば水)を使って、濾過時と逆方向の圧力を印加して逆洗浄すると、表面に沈着した濾別残渣が剥がれ落ちて、通常、濾過能力は回復するが、汚濁粒子の含量が高くなると、中空糸膜同士の接触や絡みによる汚濁粒子の粘着沈積、積層化閉塞が起きやすくなり、かかる状態になると、表面に沈着した濾別残渣を逆洗浄で剥がして実用的なレベルまで濾過機能を回復させるには極めて長時間かかり、実用的には、実質、使用不能の状態になる。
本発明の濾別される物質を高濃度含む流体とは、かかる高濃度領域の流体を意図するものである。
In the present invention, the fluid containing a high concentration of the substance to be filtered out means a fluid in the following state. In other words, when a fluid containing contaminated particles is filtered through a hollow fiber membrane filter, the filtration capacity is high at the initial stage of filtration, but after a steady state is maintained for a while, the filtration capacity is accompanied by clogging of filtration residue as the filtration continues Gradually declines and finally becomes unfilterable.
In such a state, in order to restore the filtration capacity, if a clean fluid (for example, water) that has been filtered is applied and backwashed by applying a pressure in the opposite direction to that during filtration, the filtration residue deposited on the surface is removed. Usually, the filtration ability is recovered by peeling off, but if the content of the contaminated particles is increased, the adhesion and stacking of the contaminated particles due to contact and entanglement of the hollow fiber membranes are likely to occur. It takes an extremely long time to remove the filtration residue deposited on the substrate by backwashing and restore the filtration function to a practical level, and practically it becomes inoperable.
The fluid containing a high concentration of the substance to be filtered of the present invention intends a fluid in such a high concentration region.

かかる高濃度領域の流体は、濁度表示すると、一つの目安として、汚濁粒子の含量が概ね100ppm以上である。なお濾別残渣の剥れ難さは、濁度(汚濁粒子の含有量:ppm)だけに依存するのではなく、汚濁粒子の粒径、形状、化学的活性度、中空糸膜フィルターの目の粗さ等によっても変わってくるので、本発明が、汚濁粒子の含量100ppm以上の流体だけを意味するものではないことは言うまでも無いことである。   The turbidity of such a high-concentration region fluid has a content of contaminated particles of approximately 100 ppm or more as a guide. The difficulty of peeling off the residue after filtration does not depend only on the turbidity (content of contaminated particles: ppm), but the particle size, shape, chemical activity of the contaminated particles, and the eye of the hollow fiber membrane filter. Needless to say, the present invention does not mean only a fluid having a content of pollutant particles of 100 ppm or more because it varies depending on roughness and the like.

本発明が目的とする高濃度領域の流体の濾過能力は、前記定常状態において、濾過されて中空糸膜フィルターの内側から外に排出される単位時間当たりの濾過量がきれいな水を濾過した時の概ね50%程度になる。
つまり高濃度領域の流体を濾過した時は、濾過量が減少するために、中空糸膜フィルターの内径の本来の排出能力の50%未満程度しか排出されないことになる。
The filtration ability of the fluid in the high concentration region targeted by the present invention is that in the steady state, when filtering water with a fine filtration amount per unit time that is filtered and discharged from the inside of the hollow fiber membrane filter. Approximately 50%.
That is, when a fluid in a high concentration region is filtered, the amount of filtration is reduced, so that only about 50% or less of the original discharge capacity of the inner diameter of the hollow fiber membrane filter is discharged.

〔空隙率の限定理由〕
中空糸膜に芯材を挿通した時、中空糸膜内径と芯材の隙間が狭まり、濾過された流体をフィルターの外に排出する能力が落ちてくるが、高い濁度の流体を濾過した時は、濾過量が減少するために、中空糸膜内径に余裕が生じ、中空糸膜内径と芯材の隙間の空隙率が50%以上確保できれば、前記した芯材を挿通しない状態での定常状態の濾過流量を遅滞無く外に排出できる。つまり空隙率が50%以上確保できれば、中空部に補強材を挿通しても、芯材を挿通しない場合と同等の濾過排出能力が得られる。
空隙率が50%未満では、濾過した流体の排出に遅滞が起こり結果的にフィルターの濾過排出能力が低下する。なお、濾過さえ出来れば濾過能力を問わない場合は、芯材を入れることによる空隙率にこだわることはない。
[Reason for limiting porosity]
When the core material is inserted through the hollow fiber membrane, the gap between the hollow fiber membrane inner diameter and the core material is narrowed, and the ability to discharge the filtered fluid to the outside of the filter is reduced, but when the fluid with high turbidity is filtered Is a steady state in a state where the above-mentioned core material is not inserted if the hollow fiber membrane inner diameter has a margin due to a decrease in the filtration amount, and the void ratio between the hollow fiber membrane inner diameter and the core material can be secured 50% or more. Can be discharged outside without delay. That is, if the porosity can be ensured to be 50% or more, even if the reinforcing material is inserted into the hollow portion, the filtration discharge ability equivalent to the case where the core material is not inserted can be obtained.
If the porosity is less than 50%, the filtered fluid is delayed in discharge, resulting in a decrease in the filter discharge capacity of the filter. In addition, as long as filtration can be performed, if the filtering ability is not questioned, the porosity by inserting the core material is not particular.

〔内径、引張強度の限定理由〕
中空糸膜は内径が小さくなるほど、濾過面積(表面積)と内径断面積の比(2/R)が大きくなり、中空糸膜単位体積あたりの濾過能力は高くなる。
汎用されている中空糸膜を例にとって説明すると、
汎用されている中空糸膜の内径は、概ね、最小径内径0.5mm〜最大内径3mmであり、この内径に対して、空隙率50%の場合では、芯材のとりうる内径は芯材最小径0.35mm〜芯材最大径2.12mmとなる。
一方、空隙率10%の場合では、芯材のとりうる内径は空隙率50%の場合よりもより大きい径の補強用芯材を使用できる。
たとえば内径0.5mmの中空糸膜では、芯材径0.48mm、内径3mmの中空糸膜では、芯材径2.86mmとなる。
なお、2/Rは、中空糸膜の表面積を断面の面積で除した値であり、中空糸膜単位体積あたりの濾過能力示す指標となる。
[Reason for limitation of inner diameter and tensile strength]
As the inner diameter of the hollow fiber membrane becomes smaller, the ratio (2 / R) of the filtration area (surface area) to the inner diameter cross-sectional area becomes larger and the filtration capacity per unit volume of the hollow fiber membrane becomes higher.
Taking a hollow fiber membrane that is widely used as an example,
The hollow fiber membranes that are widely used generally have an inner diameter of a minimum inner diameter of 0.5 mm to a maximum inner diameter of 3 mm. With respect to this inner diameter, when the porosity is 50%, the inner diameter that the core material can take is the highest in the core material. The small diameter is 0.35 mm to the core maximum diameter 2.12 mm.
On the other hand, in the case where the porosity is 10%, a reinforcing core material having a larger diameter than that in the case where the core material can have a porosity of 50% can be used.
For example, a hollow fiber membrane having an inner diameter of 0.5 mm has a core material diameter of 0.48 mm, and a hollow fiber membrane having an inner diameter of 3 mm has a core material diameter of 2.86 mm.
2 / R is a value obtained by dividing the surface area of the hollow fiber membrane by the area of the cross section, and is an index indicating the filtration capacity per unit volume of the hollow fiber membrane.

したがって、汎用されている中空糸膜(内径0.5〜3mm)では、50%空隙率の場合では、芯材最小径0.35mmの芯材をまっすぐ伸ばして中空糸膜に挿通して、中空糸膜をバックアップして、濾別残渣を払拭除去する時の曲げの力で芯材が変形しない強度を有する芯材を選択する必要がある。たとえば汎用されている中空糸膜の最小内径(0.5mm)のものに対しては、最高強度群の材料、たとえば高硬線が好ましい。高硬線とは、硬鋼線、硬鉄線たとえばピアノ線、ステンレス鋼線、W線等である。因みに引張強度2000MPaのピアノ線、ステンレス鋼線を、直径0.35mmの芯材に適用すると、192MPaの荷重に耐える芯材が得られることになる。
10%空隙率で、361MPaの荷重に耐える芯材が得られることになる。
Therefore, in the case of a hollow fiber membrane (inner diameter: 0.5 to 3 mm) that is widely used, in the case of 50% porosity, the core material having a minimum core material diameter of 0.35 mm is straightly stretched and inserted through the hollow fiber membrane, It is necessary to select a core material having a strength that prevents the core material from being deformed by a bending force when backing up and removing the filtration residue by backing up the yarn film. For example, for a hollow fiber membrane having a minimum inner diameter (0.5 mm), a material of the highest strength group, for example, a hard wire is preferable. The hard wire is a hard steel wire, a hard iron wire, such as a piano wire, a stainless steel wire, a W wire or the like. Incidentally, when a piano wire and a stainless steel wire having a tensile strength of 2000 MPa are applied to a core material having a diameter of 0.35 mm, a core material that can withstand a load of 192 MPa can be obtained.
A core material that can withstand a load of 361 MPa with a porosity of 10% can be obtained.

本発明の目的に対しては、芯材に100MPa以上の荷重に耐える強度があれば、払拭除去で容易に除去でき、芯材が変形して中空糸膜が切れたりすることはないので、最小径の芯材に対しては、ピアノ線、ステンレス鋼線で十分である。
濾別残渣の付着力が強く、残渣の除去が難しい場合には、空隙率10%程度まで芯材直径を大きくすれば、50%空隙率の場合と比較して3〜4倍の力を負荷しても芯材が変形して中空糸膜が切れたりすることはない。
For the purpose of the present invention, if the core material has a strength capable of withstanding a load of 100 MPa or more, it can be easily removed by wiping, and the core material will not be deformed and the hollow fiber membrane will not be cut. Piano wires and stainless steel wires are sufficient for small-diameter cores.
When the adhesion force of the residue after filtration is strong and removal of the residue is difficult, if the core material diameter is increased to a porosity of about 10%, a force of 3 to 4 times the load is applied compared to the case of 50% porosity. However, the core material is not deformed and the hollow fiber membrane is not cut.

〔フィルター相互の離隔と濾別残渣の除去機構〕
前記したように、本発明が意図する汚濁粒子が高濃度領域含まれる流体を中空糸膜モジュールで濾過した時、フィルター表面に沈積した濾別残渣は、逆洗浄で迅速かつ容易に除去することは困難である。従って濾別残渣を除去する手段として逆洗浄のみでは実用的とはいいがたい。
[Filter separation and filter removal mechanism]
As described above, when a fluid containing high-concentration contaminated particles intended by the present invention is filtered with a hollow fiber membrane module, the filtration residue deposited on the filter surface can be quickly and easily removed by backwashing. Have difficulty. Therefore, it is difficult to say that back washing alone is practical as a means for removing the filtration residue.

本発明では、中空糸膜フィルターに前記した補強用芯材を挿通して、中空糸膜フィルターを補強して直立させて、中空糸膜フィルターを相互に離隔させて絡み合いや接触を防止した状態で、逆洗浄と前記した物理的除去機構を併用すると、フィルター表面に沈積した残渣は迅速かつ容易に除去できることを見出した。また補強して直立させて相互に離隔させて、絡み合いや接触を防止することで、フィルターが目詰りを起こして濾過不能になるまでの時間、つまり沈積物を除去して次の除去までの濾過可能時間も大幅延長できることも見出した。   In the present invention, the reinforcing core material is inserted into the hollow fiber membrane filter, the hollow fiber membrane filter is reinforced and upright, and the hollow fiber membrane filters are separated from each other to prevent entanglement and contact. It was found that the residue deposited on the filter surface can be removed quickly and easily by using backwashing together with the physical removal mechanism described above. Also, by reinforcing and standing upright and separating from each other to prevent entanglement and contact, the time until the filter becomes clogged and becomes unfilterable, that is, the filtration until the next removal is performed after removing the deposit We also found that the possible time can be greatly extended.

特に、逆洗浄と前記した物理的除去機構を併用する際、同時併用、つまり逆洗浄の圧力を印加しながら、物理的に除去すると最も効果的に除去できることを見出した。   In particular, it has been found that when backwashing and the above-described physical removal mechanism are used in combination, it can be removed most effectively by physical removal while simultaneously applying, that is, applying the pressure of backwashing.

逆洗浄と物理的除去機構の併用が沈積物の除去に著しい効果があるのは、下記の理由によるものと推察される。
即ち、逆洗浄の圧力は、沈積物をフィルターとの接触面から浮き上がらせる効果があり、このことが物理的な除去を容易にするものと推察される。
また逆洗浄によって液体(たとえば濾過した水)が中空糸膜と芯材の間に充填され、中空糸膜表面まで液体が浸透して湿潤化することで、沈積物と中空糸膜表面の結合が弛緩されて、このことが沈積物の剥離を容易にするものと推察される。
The reason why the combined use of backwashing and physical removal mechanism has a significant effect on the removal of deposits is presumed to be as follows.
That is, the pressure of backwashing has the effect of raising the deposit from the contact surface with the filter, which is presumed to facilitate physical removal.
In addition, liquid (for example, filtered water) is filled between the hollow fiber membrane and the core material by back washing, and the liquid penetrates to the surface of the hollow fiber membrane and wets, thereby binding the deposit and the surface of the hollow fiber membrane. It is assumed that this is relaxed and this facilitates the exfoliation of the deposit.

なお、濾過する流体が高濃度汚泥の様な水分含量の少ない場合、たとえば水分量が90%以下の高濃度泥状体の場合、この泥状体から水を取り去る作業は水の濾過と言うよりもむしろ脱水という表現が適切であるが、この場合、目詰りが頻繁に起き、しかもひとたび目詰りが起きると濾別残渣の除去が難しくなる。
物理的な手段で除去する際、たとえ逆洗浄を併用しても、より高負荷の力を作用させることが必要となる。強い払拭力、高圧洗浄、強力振動等が必要となるので、中空糸膜フィルターの損傷が激しく、中空糸膜の破断等の事故が発生しやすくなるので、補強用芯材の直径はより太くすることが望ましく、結果的には補強用芯材と中空糸膜内径との間の空隙率は減少することになる。
In addition, when the fluid to be filtered has a low water content such as high-concentration sludge, for example, in the case of a high-concentration sludge having a water content of 90% or less, the operation of removing water from the sludge is not water filtration. Rather, the expression dehydration is appropriate, but in this case, clogging occurs frequently, and once clogging occurs, removal of the filter residue becomes difficult.
When removing by physical means, it is necessary to apply a higher load force even if back washing is used together. Since strong wiping force, high-pressure washing, strong vibration, etc. are required, the hollow fiber membrane filter is severely damaged, and accidents such as breakage of the hollow fiber membrane are likely to occur, so the diameter of the reinforcing core material is made thicker As a result, the porosity between the reinforcing core and the inner diameter of the hollow fiber membrane is reduced.

補強用芯材直径を太く出来る限界は、空隙率10%までである。
空隙率が10%未満になると、逆洗浄の水圧を負荷しても濾別残渣を浮きあがらせることが難しくなり、物理的除去に逆洗浄を併用しても、中空糸膜表面の濾別残渣を除去することが困難になる。また残渣を物理的に除去する作業を継続すると中空糸膜フィルターの断裂が起こり易くなる。
従って空隙率は10%以にすることが好ましい。つまり空隙率10%以上に設定して、この条件下で高負荷圧力に耐える芯材の材質を選定することが必要になる。
たとえば直径が最小の、0.5mmの中空糸膜フィルターでも、補強用芯材にピアノ線を使用すれば、10%空隙率で、361MPaの力を負荷しても中空糸膜を切断することなく残渣を物理的に除去する作業を継続できる。
The limit of increasing the reinforcing core diameter is up to a porosity of 10%.
If the porosity is less than 10%, it will be difficult to lift the filtration residue even when a reverse washing water pressure is applied. Even if physical removal is combined with back washing, the filtration residue on the surface of the hollow fiber membrane It becomes difficult to remove. Moreover, if the operation | work which removes a residue physically is continued, a tear of a hollow fiber membrane filter will occur easily.
Therefore the porosity is preferably on 10% or more. That is, it is necessary to set the porosity to 10% or more and select a core material that can withstand high load pressure under these conditions.
For example, even if the hollow fiber membrane filter has a minimum diameter of 0.5 mm and a piano wire is used as the reinforcing core material, the hollow fiber membrane is not cut even when a force of 361 MPa is applied at a porosity of 10%. The work of physically removing the residue can be continued.

本発明では、濾別残渣を物理的に除去する際、中空糸膜表面は物理的な除去手段で擦れるために、中空糸膜の表面損傷や切断が起きやすくなる。
逆洗浄による液体(たとえば濾過した水)が中空糸膜と芯材の間に充填され、中空糸膜表面まで液体が浸透して表面に液膜が被覆されることで、表面に潤滑性が発現して、中空糸膜の表面損傷や切断防止になる。
In the present invention, when the filtration residue is physically removed, the surface of the hollow fiber membrane is rubbed by a physical removing means, so that the surface of the hollow fiber membrane is easily damaged or cut.
Liquid by backwashing (for example, filtered water) is filled between the hollow fiber membrane and the core material, the liquid penetrates to the surface of the hollow fiber membrane, and the surface is coated with the liquid membrane, thereby expressing lubricity on the surface Thus, the surface damage and cutting of the hollow fiber membrane are prevented.

物理的除去に逆洗浄を併用することは、濾別残渣の除去を容易にし、かつ中空糸膜の表面損傷や切断防止に著しい効果がある。
なお液膜が存在して中空糸膜表面が液膜で湿潤化された場合、液膜が存在しない状態の場合に比較して、中空糸膜の破断、損傷率は1/50〜1/100に低下する。つまりフィルターの寿命が50〜100倍に伸びる。
The combined use of backwashing for physical removal facilitates the removal of the filtration residue, and has a remarkable effect on the surface damage and cutting prevention of the hollow fiber membrane.
When the liquid membrane is present and the surface of the hollow fiber membrane is wetted with the liquid membrane, the rupture and damage rate of the hollow fiber membrane is 1/50 to 1/100 compared with the case where the liquid membrane is not present. To drop. That is, the life of the filter is extended 50 to 100 times.

本発明で濾別残渣を物理的に除去する機構とは、ハケ、ブラシ、スクレパー等の払拭手段で掻き取る機構、水、空気等の圧力流体を吹き付けて吹砕する機構、振動、超音波で剥離する機構、および外から物理的な力を負荷して堆積物を除去する機構全般を意味する。払拭、吹砕、振動、超音波で剥離、その他の物理的除去手段は必要に応じて適宜併用しても良い。たとえば払拭機構に洗浄ノズル等の吹砕機構を併設しても良い。
前記した物理的除去機構の中で、払拭機構が最も効果的であり、払拭に洗浄機構を併用すると更に効果的である。
The mechanism for physically removing the filtration residue in the present invention is a mechanism for scraping with a wiping means such as a brush, brush, scraper, etc., a mechanism for blowing a pressure fluid such as water or air, a vibration, and an ultrasonic wave. It means a mechanism for peeling and a mechanism for removing a deposit by applying a physical force from the outside. Wiping, blowing, vibration, peeling with ultrasonic waves, and other physical removal means may be used in combination as appropriate. For example, a blowing mechanism such as a cleaning nozzle may be provided in the wiping mechanism.
Of the physical removal mechanisms described above, the wiping mechanism is the most effective, and it is more effective when the cleaning mechanism is used in combination with wiping.

〔払拭機構〕
物理的に除去する機構は、直立して並列されたフィルターの長さ方向に沿って水平移動させる機構を備えている。
たとえば物理的に除去する機構が、払拭と洗浄機構の併用の場合、フィルター表面の残渣をハケ、ブラシ等の払拭手段で掻き取りながら水平移動、往復動して残渣を除去する。この時、必要に応じて払拭手段に洗浄機構(水、空気の噴射ノズル)を一体的に取り付け、水、空気を適宜噴射して残渣を軟弱化、あるいは結合を緩くしてハケ、ブラシで掻き取る。
(Wiping mechanism)
The physical removal mechanism includes a mechanism that horizontally moves along the length direction of the filters arranged upright in parallel.
For example, when the mechanism for physically removing is a combination of wiping and a cleaning mechanism, the residue on the surface of the filter is horizontally moved and reciprocated while scraping off with a wiping means such as a brush or brush to remove the residue. At this time, if necessary, a cleaning mechanism (water and air spray nozzle) is integrally attached to the wiping means, and water and air are sprayed as appropriate to soften the residue, or loosen the bond and scrape with a brush or brush. take.

複数の中空糸膜フィルターを並列に配列した中空糸膜フィルターの並列配列体(横1列型中空糸膜モジュール)が多段に積み重ねられた時は、並列に配列された各フィルター間の隙間から、フィルターの長さ方向に交差する方向に、最上段から最下段のフィルターまで届く長さのハケ、ブラシ、スクレパー等の払拭手段を差し込み、この交差する方向に差し込んだ払拭手段をフィルターの長さ方向に水平に往復動させて、フィルター表面に沈着した濾別残渣を掻き取って除去する。この時必要に応じて、他の手段(洗浄機構)等を併用する。   When the parallel array of hollow fiber membrane filters (horizontal single-row hollow fiber membrane module) in which a plurality of hollow fiber membrane filters are arranged in parallel is stacked in multiple stages, from the gap between the filters arranged in parallel, Insert wiping means such as brushes, brushes, and scrapers that reach from the uppermost filter to the lowermost filter in the direction that intersects the length direction of the filter, and the wiping means that is inserted in this intersecting direction is the length direction of the filter. The filter separation residue deposited on the filter surface is scraped off and removed. At this time, other means (cleaning mechanism) or the like are used together as necessary.

あるいは下記構造でも良い。
即ち、縦横複数並列配列体つまり横にも複数並べ、これを縦方向に複数並べた配列でもよい。
この場合、ブラシの羽根の長さを、手前に配列された中空糸膜から一番奥に配列された中空糸膜まで到達できる長い羽根のブラシにして、しかも最上段の中空糸膜から最下段の中空糸膜まで届く、縦横長さの長いブラシを用いて、一番奥の中空糸膜まで差込み、これを水平に往復動させて濾別残渣を掻き取る。
ブラシは対向する側からも位置を少しずらせて差込み、両方から挟み込むようにして掻き取ると更に良い。
Or the following structure may be sufficient.
That is, a plurality of vertical and horizontal parallel arrays, that is, an array in which a plurality are arranged in the horizontal direction and a plurality thereof are arranged in the vertical direction may be used.
In this case, the length of the brush blade is a long blade brush that can reach from the hollow fiber membrane arranged at the front to the hollow fiber membrane arranged at the back, and from the hollow fiber membrane at the uppermost stage to the lowermost stage. Using a long vertical and horizontal brush that reaches the hollow fiber membrane, it is inserted into the innermost hollow fiber membrane and reciprocated horizontally to scrape off the filtration residue.
It is even better if the brush is scraped so that the position is slightly shifted from the opposite side and the brush is sandwiched from both sides.

〔移動方向〕
物理的に除去する機構は、直立して並列されたフィルターの長さ方向に沿って水平移動させることが好ましい。フィルターの長さ方向に交差する方向に移動させた場合、中空糸膜の破断、損傷が発生し易くなるので好ましくない。
〔Direction of movement〕
The physical removal mechanism is preferably horizontally moved along the length of the filters arranged upright in parallel. When the filter is moved in the direction intersecting the length direction of the filter, the hollow fiber membrane is easily broken and damaged, which is not preferable.

〔補強用芯材が存在する場合としない場合の中空糸膜フィルターの耐久性〕
芯材が存在しない場合、払拭手段を直角方向に移動させて掻き取ると、20〜50回繰り返すだけで中空糸膜フィルターは破断されて修復不能になる場合もあるが、同じ直角方向に移動させても、補強用芯材が存在する場合には中空糸膜の耐久性は1500〜16000回に伸びる。
[Durability of hollow fiber membrane filter with and without reinforcing core]
If there is no core material, moving the wiping means in a right angle direction and scraping it may cause the hollow fiber membrane filter to break and become unrepairable only by repeating 20 to 50 times. However, when the reinforcing core material is present, the durability of the hollow fiber membrane extends to 1500 to 16000 times.

本発明において、中空糸膜フィルターを補強して直立させる芯材は、片方、又は両方の端で支持部材に固定されることが必要である。また濾過するべき汚濁流体側と中空糸膜の内部の空間とは、気密隔離が必須である。   In the present invention, the core material for reinforcing and standing up the hollow fiber membrane filter needs to be fixed to the support member at one or both ends. In addition, airtight isolation is essential between the contaminated fluid side to be filtered and the space inside the hollow fiber membrane.

補強用芯材の材料は、0.5mm内径の中空糸膜に対しては、引張荷重100MPa以上、3mm内径に対しては引張荷重30MPa以上に耐える材料の中から選択すればよい。0.5〜3mmの中間径のものに対しては、少なくとも100MPa以上の荷重に耐える強度を持つ材料を適宜選択すればよい。
100MPa以上の荷重に耐える強度を持つ線材としては、たとえば下記の様な材料である。
金属材料:鋼線(ステンレス、普通鋼、特殊鋼)、W、Mo線、硬合金線、加工硬化線等
有機材料:ナイロン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリカーボネ―ト、ポリプロピレン、フェノール樹脂等
無機材料:炭化珪素繊維、ガラス繊維等
前記したように、これらの材料は中空糸膜の内径に応じて、最適な強度のものを選択して使用すればよい。
Material of the reinforcing core material for the hollow fiber membrane of 0.5mm internal diameter, tensile load 100MPa or more, may be selected from among materials withstanding higher tensile loads 30MPa for 3mm internal diameter. For materials having an intermediate diameter of 0.5 to 3 mm, a material having a strength capable of withstanding a load of at least 100 MPa may be selected as appropriate.
Examples of the wire having a strength capable of withstanding a load of 100 MPa or more include the following materials.
Metal materials: Steel wire (stainless steel, ordinary steel, special steel), W, Mo wire, hard alloy wire, work hardened wire, etc. Organic materials: Nylon, polyethylene, polyamide, polycarbonate, polypropylene, phenol resin, etc. Inorganic materials: carbonized Silicon fiber, glass fiber, etc. As described above, these materials may be selected and used according to the inner diameter of the hollow fiber membrane.

補強用芯材の断面形状には特別な制約はない。中空糸膜内面と芯材の全長に亘り連通する隙間が形成できる形状であって、前記した強度の条件を満たす材料であれば、いかなる形状でも使用できる。即ち、円形、異形、四角、三角、多角形、いかなる形状でも良いが、強度の観点から最も好ましいのは、鋼線である。
鋼線は単線でも良いし、あるいは複数本併せた複合線でも良い。
鋼線は、直立するように伸直加工したものが最も好ましい。
There are no particular restrictions on the cross-sectional shape of the reinforcing core. Any shape can be used as long as it is a shape capable of forming a gap communicating with the inner surface of the hollow fiber membrane and the entire length of the core material and satisfies the above-described strength conditions. That is, any shape such as circular, irregular, square, triangular, polygonal shape may be used, but steel wire is most preferable from the viewpoint of strength.
The steel wire may be a single wire or a composite wire in which a plurality of wires are combined.
The steel wire is most preferably straightened so as to stand upright.

補強芯材の表面に、細菌感染防止のための除菌、殺菌、消臭用の触媒あるいは薬剤(徐放性)を担持することで濾過した液体の除菌、殺菌、消臭等が可能になる。   It is possible to disinfect, sterilize, and deodorize the filtered liquid by carrying a sterilizing, sterilizing and deodorizing catalyst or chemical (sustained release) for preventing bacterial infection on the surface of the reinforcing core. Become.

触媒あるいは薬剤を担持させる手段は、下記の方法が有効である。
即ち、芯材の銀メッキ、銅メッキは除菌、殺菌用に効果的である。また除菌、殺菌効果のある粒子を樹脂に混ぜて塗布することも効果的である。
その他、担持方法については、コーティング、塗装、ドブ漬けなどのような手段でもよく、特に限定するものではない。
The following methods are effective as means for supporting the catalyst or the drug.
That is, silver plating and copper plating of the core material are effective for sterilization and sterilization. It is also effective to mix and apply particles having sterilizing and bactericidal effects to the resin.
In addition, the supporting method may be a means such as coating, painting, or pickling, and is not particularly limited.

本発明の第二の課題を解決するための手段は、下記の通りである。
即ち、複数の中空糸膜フィルターを間隔を空けて配列し、この中空糸膜フィルターの下端開口部を集合槽に開口して固定し、上端は気密封止して自由端とした構造の中空糸膜モジュールにおいて、このフィルター中空部に補強用芯材を挿通して、この芯材端部はフィルター下端開口側の集合槽に固定し、フィルター自由端側の芯材端部はフィルターと一体的に接合、封止して中空糸膜フィルターを補強用芯材で補強して直立させ、自立性に極めて優れた一端が自由端構造の中空糸膜モジュールが得られることを見出した。
そして、その芯材として、芯材の下端から上端まで全長に渡って中空糸膜中空部内面と芯材の間に連通する隙間を持つ構造にすることで、濾過した流体はこの連通した隙間を通して外にスムースに排出できる。
Means for solving the second problem of the present invention are as follows.
That is, a hollow fiber having a structure in which a plurality of hollow fiber membrane filters are arranged at intervals, the lower end opening of the hollow fiber membrane filter is opened and fixed in the collecting tank, and the upper end is hermetically sealed to be a free end. In the membrane module, a reinforcing core material is inserted into the filter hollow portion, the core material end is fixed to the collecting tank on the filter lower end opening side, and the core material end on the filter free end side is integrated with the filter. It was found that a hollow fiber membrane module having a free end structure with one end extremely excellent in self-supporting property can be obtained by joining and sealing and reinforcing the hollow fiber membrane filter with a reinforcing core material so as to stand upright.
And, as the core material, by having a structure having a gap communicating between the inner surface of the hollow portion of the hollow fiber membrane and the core material over the entire length from the lower end to the upper end of the core material, the filtered fluid passes through the communicated gap. Can be discharged smoothly outside.

前記したように、前記フィルター内面と補強用芯材の隙間の空隙率は10%以上確保できれば濾別残渣を除去できるので、濾過不能に陥ることはない。なお、濾過さえ出来れば濾過能力を問わない場合は、芯材を入れることによる空隙率にこだわることはない。   As described above, if the porosity of the gap between the inner surface of the filter and the reinforcing core material can be ensured to be 10% or more, the filtration residue can be removed. In addition, as long as filtration can be performed, if the filtering ability is not questioned, the porosity by inserting the core material is not particular.

補強用芯材の断面形状については、前記したように特別な制約はない。
中空糸膜内面と芯材の全長に亘り連通する隙間が形成できる形状であって、前記した引張応力に耐える強度を満たす材料であれば、いかなる形状でも使用できる。
即ち、円形、異形、四角、三角、多角形、いかなる形状でも良いが、一端が自由端構造の中空糸膜モジュールに対しては、直立、自立性の最も優れた鋼線が最も好ましい。
鋼線は単線でも良いし、あるいは複数本併せた複合線でも良い。
鋼線は、直立するように伸直加工したものが最も好ましい。
There is no special restriction on the cross-sectional shape of the reinforcing core as described above.
Any shape can be used as long as it is a shape capable of forming a gap that communicates with the inner surface of the hollow fiber membrane and the entire length of the core material and satisfies the above-described strength to withstand the tensile stress.
That is, it may be any shape such as circular, irregular, square, triangular, polygonal, but for a hollow fiber membrane module having a free end structure at one end, a steel wire having the most upright and self-supporting properties is most preferable.
The steel wire may be a single wire or a composite wire in which a plurality of wires are combined.
The steel wire is most preferably straightened so as to stand upright.

本発明の流体とは、気体や液体中に、濾別される物質が混合された流動体を意味し、濾別される物質の種類は無機、有機質粉粒体から体積を持つ微小生物、細菌類を含む。流動体の性状は液状、スラリー状から粘土のような塑性流動体も含む。たとえば液体が水系の場合、水分量の方が多い液状体から、水分量の方が少ないスラリー状、更に水分が少ない粘土のような塑性流動体まで包含する。   The fluid of the present invention means a fluid in which a substance to be filtered is mixed in a gas or liquid, and the kind of the substance to be filtered is a micro-organism or bacteria having a volume from an inorganic or organic powder. Including. The properties of the fluid include liquids, slurries, and plastic fluids such as clay. For example, when the liquid is water-based, it includes liquids having a higher water content, slurries having a lower water content, and plastic fluids such as clay having a lower water content.

本発明の第三の課題を解決するための方法は、前記したように下記の通りである。
即ち、濾別される物質を高濃度含む流体を中空糸膜モジュールで濾過して、中空糸膜表面に沈積された濾別残渣を除去する際、中空糸膜フィルター中空部内面との間に、このフィルターの長さ方向に連通する隙間を持つ補強用芯材を挿通して、この中空糸膜フィルターを補強して支持部材に直立、並列させて配列して、フィルターの長さ方向に沿って、濾別残渣を物理的に除去する手段を移動させて残渣を物理的に除去することで、フィルターを破断することなく濾別残渣を除去できる。
そして、この物理的除去にフィルターの逆洗浄を併用すると、濾別残渣を迅速かつ容易に除去できる。
そして物理的除去と逆洗浄は、同時併用が最も好ましい。そして、この逆洗浄で、フィルター内径と補強用芯材の隙間を液体の液膜で埋めて、フィルター表面を湿潤、潤滑化することで、濾別残渣をより迅速かつ容易に除去できる。
As described above, the method for solving the third problem of the present invention is as follows.
That is, when a fluid containing a high concentration of the substance to be filtered is filtered through the hollow fiber membrane module to remove the filtration residue deposited on the surface of the hollow fiber membrane, between the hollow fiber membrane filter hollow portion inner surface, Insert a reinforcing core material with a gap communicating in the length direction of this filter, reinforce this hollow fiber membrane filter and arrange it upright and parallel to the support member, along the length direction of the filter By moving the means for physically removing the filtration residue and physically removing the residue, the filtration residue can be removed without breaking the filter.
Further, when the physical back removal is combined with the back washing of the filter, the filter residue can be removed quickly and easily.
The physical removal and the back washing are most preferably used simultaneously. By this reverse cleaning, the filter residue can be removed more quickly and easily by filling the gap between the filter inner diameter and the reinforcing core material with a liquid film of liquid and moistening and lubricating the filter surface.

複数の中空糸膜フィルターを並列に配列した中空糸膜フィルターの並列配列体(横1列型中空糸膜モジュール)が多段に積み重ねられた時は、各段と段の間の隙間から、フィルターの長さ方向に交差する方向に最上段から最下段のフィルターまで届く長さの物理的除去手段を差し込み、この交差する方向に差し込んだ除去手段をフィルターの長さ方向に水平に往復動させてフィルター表面に沈着した濾別残渣を掻き取って除去する。   When a parallel array of hollow fiber membrane filters (horizontal single-row hollow fiber membrane modules) in which a plurality of hollow fiber membrane filters are arranged in parallel is stacked in multiple stages, the gap between the stages Insert a physical removal means with a length that reaches from the uppermost filter to the lowermost filter in the direction that intersects the length direction, and horizontally reciprocate the removal means inserted in this intersecting direction in the length direction of the filter. The filter residue deposited on the surface is scraped off and removed.

あるいは下記方法でも良い。
即ち、縦横に複数並列配列体つまり横にも複数並べ、これを縦方向に複数並べた配列の場合、ブラシの羽根の長さを、手前に配列された中空糸膜から一番奥に配列された中空糸膜まで到達できる長い羽根のブラシにして、しかも最上段の中空糸膜から最下段の中空糸膜まで届くような縦横長さの長いブラシを一番奥の中空糸膜まで差込み、これを水平に往復動させて濾別残渣を掻き取る。
ブラシは対向する側からも位置を少しずらせて差込み、両方から挟み込むようにして掻き取ると更に良い。
Alternatively, the following method may be used.
That is, in the case of a plurality of parallel arrays in the vertical and horizontal directions, i.e., a plurality of these arrayed in the horizontal direction, the lengths of the brush blades are arranged farthest from the hollow fiber membranes arranged in front. Insert a long blade that can reach the hollow fiber membrane into the longest hollow fiber membrane and reach the innermost hollow fiber membrane. The filter residue is scraped off by reciprocating horizontally.
It is even better if the brush is scraped so that the position is slightly shifted from the opposite side and the brush is sandwiched from both sides.

物理的除去手段は、横1列型中空糸膜モジュールでも、縦横複数並列配列モジュールでも、何れも場合においても両側から挟むようにして横に往復動させると最も効果的に濾別残渣を除去できる。
物理的除去手段としては、払拭が効果的であり、払拭に加えて洗浄、振動等、他の除去手段を併用すると更に効果的である。
The physical removal means can remove the filtration residue most effectively when it is reciprocated horizontally so as to be sandwiched from both sides, regardless of whether it is a horizontal single-row hollow fiber membrane module or a vertical and horizontal parallel arrangement module.
As the physical removal means, wiping is effective. In addition to wiping, it is more effective to use other removal means such as washing and vibration in combination.

前記したように、本発明の濾過すべき流体とは、気体や液体中に濾別される物質が混合された流動体を意味し、むしろ液体成分が少なく、気体成分が多い場合も存在する。たとえば気体中に少量の液体が含まれる流体の中から液体分を濾過する場合、たとえば、これは空気中の水分の濾別、つまり脱湿の場合に相当し、この場合、水分が大量に濾別されて排出されることは無く、中空糸膜と芯材の間には十分な水分が充填されておらず、水膜は形成されていない。かかる場合、逆洗浄で水膜を形成するためには、中空糸膜内径側の出口を単に空気圧で加圧するだけでなく、十分水分を補給して、あるいは出口側から水を注入して、水圧を印加するようにすると、十分な水膜を形成させることが出来る。
本発明の逆洗浄では、逆加圧する時の流体が過不足で液膜が十分に形成されない場合と、流体が十分に存在して液膜が十分に形成される場合の状態を包含し、液膜が十分に形成されない場合に、液膜を形成させる時には、逆加圧する時、新たに流体を補給すると言うことである。
As described above, the fluid to be filtered of the present invention means a fluid in which a substance to be filtered in a gas or a liquid is mixed, and there are cases where the liquid component is small and the gas component is large. For example, when a liquid component is filtered from a fluid containing a small amount of liquid in a gas, this corresponds to, for example, the separation of moisture in the air, that is, dehumidification. In this case, a large amount of moisture is filtered. There is no separate discharge and sufficient moisture is not filled between the hollow fiber membrane and the core material, and no water membrane is formed. In such a case, in order to form a water film by backwashing, not only simply pressurizing the outlet on the inner diameter side of the hollow fiber membrane with air pressure but also supplying sufficient water or injecting water from the outlet side, When sufficient water is applied, a sufficient water film can be formed.
The reverse cleaning of the present invention includes a case where a liquid film is not sufficiently formed due to excess and deficiency of fluid during reverse pressurization, and a case where a sufficient amount of fluid is present and a liquid film is sufficiently formed. When a film is not sufficiently formed, when a liquid film is formed, a new fluid is replenished when reverse pressurization is performed.

本発明は下記の効果を有する。
1 濁度の高い汚濁水から直接、真水まで濾過できる。
2 逆洗浄では除去することが不可能な汚濁粒子を高濃度領域含む流体の濾別残渣を、中空糸膜フィルターを破断、損傷させること無く除去できる。
3 一端が自由端となる構造の中空糸膜モジュールにおいて、吊り下げ等の補助機構を使用することなく、中空糸膜そのものを自立させ、直立させることができる。また離間させて絡みを防止できる。
4 現在汎用されている中空糸膜モジュールにそのまま適用できる。
5 構造が簡単で、安価に製造できる。
6 中空糸膜フィルターを接触させることなく、より高密度で配列することができるので、芯材の無い場合に比べて濾過可能面積が広くなる。
The present invention has the following effects.
1 It can be filtered directly from high turbidity water to fresh water.
2. The filtration residue of a fluid containing high-concentration contaminated particles that cannot be removed by backwashing can be removed without breaking or damaging the hollow fiber membrane filter.
3 In a hollow fiber membrane module having a structure in which one end is a free end, the hollow fiber membrane itself can be made to stand upright without using an auxiliary mechanism such as hanging. Further, it can be separated to prevent entanglement.
4. It can be applied to hollow fiber membrane modules that are widely used at present.
5 The structure is simple and can be manufactured inexpensively
6 Since the hollow fiber membrane filters can be arranged at a higher density without contacting them, the filterable area becomes wider than when there is no core material.

図面によって本発明を説明する。なお本図面は、発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明するものであり、本発明がこれのみに限定されるものでないことはもちろんである。   The present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are specifically described for better understanding of the gist of the invention, and it is needless to say that the invention is not limited thereto.

図1は、補強用芯材の両端を固定した構造の1列型中空糸膜モジュールの全体構造を説明する図である。
図2は、中空糸膜フィルターと補強用芯材の取付固定構造を説明する図である。
図3は、図1の中空糸膜モジュールを多段に重ね、各段の隙間に濾別残渣を物理的に除去する機構(払拭と洗浄)差し込んで配置した構造の説明図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the overall structure of a single-row hollow fiber membrane module having a structure in which both ends of a reinforcing core are fixed.
FIG. 2 is a view for explaining a mounting and fixing structure of the hollow fiber membrane filter and the reinforcing core material.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a structure in which the hollow fiber membrane modules of FIG. 1 are stacked in multiple stages, and a mechanism (wiping and washing) for physically removing the filtration residue is inserted into the gaps between the stages.

図1、図2において、1は中空糸膜の支持部材である。
本図においては、支持部材1は剛性のパイプからなり、中は中空である。
中空糸膜フィルター2で汚濁粒子を濾過された液体がパイプの中を流れて図示していない集合槽(タンク)に集められる。
1 and 2, reference numeral 1 denotes a hollow fiber membrane support member.
In this figure, the support member 1 is made of a rigid pipe and is hollow inside.
The liquid from which the contaminant particles are filtered by the hollow fiber membrane filter 2 flows through the pipe and is collected in a collecting tank (tank) (not shown).

補強用芯材3は、中空糸膜フィルター2の片側からもう一方の端まで挿通されており、補強用芯材3の両端にはねじが取り付けられており、対向する両側の支持部材1(剛性パイプ)を貫通して、図2に示すように、支持部材1(剛性パイプ)にボルトで固定されている。
なお補強用芯材3と支持部材を結合する手段は、ネジとボルトで締結することに限定されるものではなく、その他接着、溶接等、既存の接合、接着、機械的締結手段は全て採用すること手が出来る。
The reinforcing core material 3 is inserted from one side of the hollow fiber membrane filter 2 to the other end, and screws are attached to both ends of the reinforcing core material 3 so as to support the support members 1 (rigidity) on opposite sides. As shown in FIG. 2, it is fixed to the support member 1 (rigid pipe) with bolts.
The means for joining the reinforcing core member 3 and the support member is not limited to fastening with screws and bolts, and all other existing joining, adhesion, and mechanical fastening means such as adhesion and welding are adopted. I can do it.

中空糸膜フィルター2の両端は、図2に示すように、対向する両側の支持部材1(剛性パイプ)に差し込まれて接着されている。この時、汚濁粒子を含む濾過する流体が、パイプの中に流れ込まないように気密接着5されている。   As shown in FIG. 2, both ends of the hollow fiber membrane filter 2 are inserted into and bonded to support members 1 (rigid pipes) on opposite sides. At this time, the fluid to be filtered including the contaminating particles is hermetically bonded 5 so as not to flow into the pipe.

中空糸膜フィルターは、両端を真直ぐに張られた補強用芯材3で中から補強されているためには、支持部材1(剛性パイプ)に取り付けられて接着された状態では、撓むこともなく、真直ぐに張られることになり、隣り合う中空糸膜フィルター間で絡むことも接触することもなく、図1に示すような中空糸膜フィルターを直立、並列に配列した中空糸膜フィルターの並列配列体(1列型中空糸膜モジュール)が完成する。   Since the hollow fiber membrane filter is reinforced from the inside with the reinforcing core member 3 that is straightened at both ends, the hollow fiber membrane filter may be bent when attached to the support member 1 (rigid pipe) and bonded. 1 without being entangled or in contact between adjacent hollow fiber membrane filters, and parallel hollow fiber membrane filters in which hollow fiber membrane filters as shown in FIG. 1 are arranged upright and in parallel. An array (single-row hollow fiber membrane module) is completed.

図2に示すように、中空糸膜フィルターと補強用芯材の間には濾過した液体を流すための隙間を確保することが必要であるが、隙間は両側でなく、片側だけでもよい。   As shown in FIG. 2, it is necessary to secure a gap for flowing the filtered liquid between the hollow fiber membrane filter and the reinforcing core, but the gap may be only on one side, not on both sides.

図1、2では、支持部材1(剛性パイプ)が濾過された液体を流す流路も兼ねているが、必ずしも同じである必要はない。
中空糸膜フィルターは、濾過された液体を流す流路に気密に接着することが必要であるが、補強用芯材は濾過された液体を流す流路に接合する必要は無いので、補強用芯材の支持部材と中空糸膜フィルターの支持部材は別々でも良い。
In FIGS. 1 and 2, the support member 1 (rigid pipe) also serves as a flow path for flowing the filtered liquid, but it is not necessarily the same.
The hollow fiber membrane filter needs to be hermetically bonded to the flow path through which the filtered liquid flows, but the reinforcing core material does not need to be joined to the flow path through which the filtered liquid flows. The support member for the material and the support member for the hollow fiber membrane filter may be separate.

中空糸膜フィルターの表面に沈積した濾別残渣は、払拭用ブラシ5を中空糸膜フィルターの長さ方向に平行に移動させて掻き取る。
払拭用ブラシ5はブラシ取付軸6に取り付けられ、取付軸6は中空糸膜フィルターの長さ方向に交差する角度に配置して、フィルターの長さ方向に沿って水平移動する機構(図示していない)に取り付けられており、水平に往復動する。
払拭用ブラシ5は中空糸膜フィルターの両側に配置して、中空糸膜フィルターを挟み込むようにして移動させて残渣を掻き取る。
The filtration residue deposited on the surface of the hollow fiber membrane filter is scraped by moving the wiping brush 5 parallel to the length direction of the hollow fiber membrane filter.
The wiping brush 5 is attached to a brush attachment shaft 6, and the attachment shaft 6 is disposed at an angle intersecting the length direction of the hollow fiber membrane filter and horizontally moves along the length direction of the filter (not shown). Not) and reciprocates horizontally.
The wiping brush 5 is disposed on both sides of the hollow fiber membrane filter and moved so as to sandwich the hollow fiber membrane filter to scrape the residue.

ブラシ取付軸6には、洗浄水噴射用のノズルも備えており、必要に応じて洗浄水を噴射して濾別残渣を吹砕する。
なお、必要に応じてその他の物理的除去手段を併設しても良い。
The brush mounting shaft 6 is also provided with a nozzle for jetting cleaning water, and sprays cleaning water as necessary to blow off the filtration residue.
Note that other physical removal means may be provided as needed.

中空糸膜フィルターは、内径0.5mm以上、実用的な長さとしては3m程度のものまで適宜選択できる。
仮に、中空糸膜フィルターの内径を最小径0.5mmで、空隙率10%とする場合補強用芯材の直径は最大径0.48mmまで選択できる。
中空糸膜フィルター同士の間隔は、概ね0.5mm以上が適切である。
The hollow fiber membrane filter can be appropriately selected to have an inner diameter of 0.5 mm or more and a practical length of about 3 m.
If the inner diameter of the hollow fiber membrane filter is a minimum diameter of 0.5 mm and the porosity is 10%, the diameter of the reinforcing core material can be selected up to a maximum diameter of 0.48 mm.
An appropriate distance between the hollow fiber membrane filters is approximately 0.5 mm or more.

払拭ブラシの材質は、通常のハケ、ブラシ等に使用されている軟らかい樹脂の繊維をそのまま使用できる。   As the material of the wiping brush, soft resin fibers used in ordinary brushes and brushes can be used as they are.

図3は、図1の中空糸膜フィルターの並列配列体(横1列型中空糸膜モジュール)が4段積層された中空糸膜モジュールの説明図である。
各段の濾過された液体は、支持部材1(剛性パイプ)の中の流路を流れて、集合槽9に集められる。
払拭ブラシ6は各段の中空糸膜モジュールの間隙に、中空糸膜フィルターの長さ方向に交差する角度で差し込まれている。払拭ブラシの移動は、図1の場合と基本的には同じで、中空糸膜フィルターの長さ方向に平行移動する。
本図の場合、各段の中空糸膜モジュールの間隙に払拭ブラシ6とブラシ取付軸7が差し込まれている。
FIG. 3 is an explanatory view of a hollow fiber membrane module in which the parallel array of the hollow fiber membrane filters of FIG. 1 (horizontal single-row hollow fiber membrane module) is stacked in four stages.
The filtered liquid of each stage flows through the flow path in the support member 1 (rigid pipe) and is collected in the collecting tank 9.
The wiping brush 6 is inserted into the gap between the hollow fiber membrane modules of each stage at an angle that intersects the length direction of the hollow fiber membrane filter. The movement of the wiping brush is basically the same as in the case of FIG. 1 and moves in parallel in the length direction of the hollow fiber membrane filter.
In the case of this figure, the wiping brush 6 and the brush attachment axis | shaft 7 are inserted in the clearance gap between the hollow fiber membrane modules of each step.

払拭ブラシを取り付ける取付軸7は、中空糸膜フィルターの長さ方向に平行移動する取付基台8に取り付けられて固定されている。
取付基台8には、コロ11がついており、コロは図示していないレールの上を回動して取付基台8が中空糸膜フィルターの長さ方向に平行に動く。
取付基台8は、図示したような回転するベルト10に取り付けられており、ベルト10の移動で左右に往復動するようになっている。
なお、取付基台8が平行に動く機構は、本例のみに限定されるものでないことは言うまでも無いことで、少なくとも払拭ブラシを取り付ける取付軸7を中空糸膜フィルターの長さ方向に平行移動できる機構であれば、いかなる機構でも良い。
The attachment shaft 7 to which the wiping brush is attached is attached and fixed to an attachment base 8 that translates in the length direction of the hollow fiber membrane filter.
The mounting base 8 is provided with a roller 11, and the roller rotates on a rail (not shown) so that the mounting base 8 moves in parallel with the length direction of the hollow fiber membrane filter.
The mounting base 8 is attached to a rotating belt 10 as shown in the figure, and reciprocates left and right as the belt 10 moves.
Needless to say, the mechanism for moving the mounting base 8 in parallel is not limited to this example. At least the mounting shaft 7 for mounting the wiping brush is parallel to the length direction of the hollow fiber membrane filter. Any mechanism may be used as long as it can move.

図4は、縦横複数並列配列体つまり横にも複数並べ、これを縦方向に複数並べて配列した中空糸膜モジュールの説明図である。
支持部材(剛性パイプ)1には、縦4列横3列に複数配列された中空糸膜モジュールで濾過された液体が集められる。
図1の場合と同じく、補強用芯材3と中空糸膜フィルター2は、支持部材(剛性パイプ)1に固定されている。補強用芯材はボルト4で固定されている。
払拭用ブラシは、手前に配列された中空糸膜から一番奥に配列された中空糸膜まで到達できる長い羽根を持っている。またブラシの長さは、最上段の中空糸膜から最下段の中空糸膜まで届く長さを持っている。
縦横長さを調節したブラシを一番奥の中空糸膜まで差込み、これを水平に往復動させて濾別残渣を掻き取る。また、対向する側にも同じ長さのブラシを位置を少しずらせて差込み、中空糸膜モジュールを両方からブラシで挟み込むようにして残渣を掻き取る。
本図の場合も図示していないが、水の噴射ノズル等を必要に応じて併設すればよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a hollow fiber membrane module in which a plurality of rows and columns are arranged side by side, that is, a plurality of rows are arranged side by side and arranged in the lengthwise direction.
The support member (rigid pipe) 1 collects the liquid filtered by the hollow fiber membrane modules arranged in a plurality of four rows and three rows.
As in the case of FIG. 1, the reinforcing core material 3 and the hollow fiber membrane filter 2 are fixed to a support member (rigid pipe) 1. The reinforcing core is fixed with bolts 4.
The wiping brush has long blades that can reach from the hollow fiber membrane arranged in front to the hollow fiber membrane arranged in the innermost part. The brush has a length that reaches from the uppermost hollow fiber membrane to the lowermost hollow fiber membrane.
Insert a brush with adjusted length and width to the innermost hollow fiber membrane, and reciprocate it horizontally to scrape off the filtration residue. Also, a brush of the same length is inserted on the opposite side with a slight shift in position, and the hollow fiber membrane module is sandwiched by both brushes to scrape the residue.
Although not shown in the figure, a water injection nozzle or the like may be provided as needed.

図5は、一端が自由端となった中空糸膜モジュールの全体構造を説明する図である。
図6は、図5の中空糸膜フィルターと補強用芯材の自由端側の封止構造を説明する図である。
図7は、図5の中空糸膜フィルターと補強用芯材を集合槽に固定する構造を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the overall structure of the hollow fiber membrane module with one end being a free end.
FIG. 6 is a view for explaining a sealing structure on the free end side of the hollow fiber membrane filter and the reinforcing core material of FIG. 5.
FIG. 7 is a view for explaining a structure for fixing the hollow fiber membrane filter and the reinforcing core shown in FIG. 5 to the collecting tank.

本発明の中空糸膜フィルター2には、直立する補強用芯材3が挿通されて補強されているために、図5に示すように、一端が自由端の中空糸膜モジュールでも各中空糸膜フィルターは直立しており、隣の中空糸膜フィルターと絡み合うことはない。   Since the upright reinforcing core material 3 is inserted into the hollow fiber membrane filter 2 of the present invention and reinforced, as shown in FIG. 5, each hollow fiber membrane is also a hollow fiber membrane module having one end at a free end. The filter is upright and does not entangle with the adjacent hollow fiber membrane filter.

自由端の先端部では、汚濁流体と濾過したきれいな流体が混ざり合うことがないように、補強用芯材3と中空糸膜フィルターは気密接着5されている。   At the tip of the free end, the reinforcing core 3 and the hollow fiber membrane filter are hermetically bonded 5 so that the contaminated fluid and the filtered clean fluid do not mix.

また集合槽9に差し込まれた中空糸膜フィルター2は、集合槽9のハウジング12と気密接着されてハウジング12に固定されている。
また補強用芯材3は、集合槽9の中に固定されている芯材固定板13の図のような芯材差込孔に差し込まれて接着されて固定されている。
中空糸膜フィルターがハウジング12に接着固定された部分では、補強用芯材3との間に隙間14が形成されており、濾過した流体はここから集合槽に流入する。
なお、補強用芯材3を集合槽9の中に固定する手段は本図の構造のみに限定されるものではないことは言うまでも無く、固定できる手段であればいかなる手段でも良い。
The hollow fiber membrane filter 2 inserted into the collecting tank 9 is hermetically bonded to the housing 12 of the collecting tank 9 and fixed to the housing 12.
The reinforcing core member 3 is inserted into a core member insertion hole as shown in the figure of the core member fixing plate 13 fixed in the collecting tank 9 and bonded and fixed.
In the portion where the hollow fiber membrane filter is bonded and fixed to the housing 12, a gap 14 is formed between the hollow fiber membrane filter and the reinforcing core material 3, and the filtered fluid flows into the collecting tank from here.
Needless to say, the means for fixing the reinforcing core 3 in the collecting tank 9 is not limited to the structure shown in this figure, and any means can be used as long as it can be fixed.

図1に示した構造の1列型中空糸膜モジュールを使って、芯材の挿通効果を確認するため、芯材のある場合とない場合について、下記の試験条件下で濾別残渣の払拭テストを実施した。
払拭ブラシの構造と材質は、25mmの長さに短く切った直径0.3mmのステンレス軸のチャンネルブラシを使用。
ナイロン繊維を挟んで固定した2本のステンレス板は、図3に示した構造の取付基台に取り付けて往復動させた。
本例では、中空糸膜モジュールは単列、並列配列の横1列型中空糸膜モジュールであるので、ナイロンブラシは左右両側から挟むように配置した。
Using the single-row hollow fiber membrane module with the structure shown in FIG. 1 to confirm the insertion effect of the core material, the wiping test of the filtration residue under the following test conditions with and without the core material Carried out.
The structure and material of the wiping brush is a stainless steel channel brush with a diameter of 0.3mm, cut to a length of 25mm.
The two stainless steel plates fixed by sandwiching the nylon fiber were attached to the attachment base having the structure shown in FIG. 3 and reciprocated.
In this example, the hollow fiber membrane module is a single-row, horizontal single-row hollow fiber membrane module in a parallel arrangement, and therefore the nylon brush is disposed so as to be sandwiched from both the left and right sides.

〔使用した中空糸膜の材質〕
汎用的に使用されている2種の中空糸膜使用。メーカーは何れも株式会社クラレ製
種類1:ポリフッ化ビニリデン膜(PVDF)
種類2:ポリスルホン膜
[Material of hollow fiber membrane used]
Uses two types of hollow fiber membranes that are widely used. Manufacturers are all manufactured by Kuraray Co., Ltd. Type 1: Polyvinylidene fluoride membrane (PVDF)
Type 2: Polysulfone membrane

支持部材の剛性パイプには、20A鉄パイプを使用。
使用した中空糸膜フィルターの寸法は2種類使用
内径0.6mm×長さ500mm
内径1.2mm×長さ500mm
A 20A iron pipe is used for the rigid pipe of the support member.
Two types of hollow fiber membrane filters were used: Inner diameter 0.6 mm x Length 500 mm
1.2mm inside diameter x 500mm length

〔芯材ありの構造〕
20本の中空糸膜フィルターに補強用芯材を挿通して、鉄パイプの両端に図2の構造で取り付けた。
各中空糸膜フィルターの間隔は、5mmとした。
〔中空糸膜の内径および芯材の種類と径〕
内径0.6mmの中空糸膜には、芯材として、直径0.4mmのピアノ線を使用。
内径1.2mmの中空糸膜には、芯材として、直径0.8mmのステンレス線を使用。
[Structure with core material]
The reinforcing core material was inserted into 20 hollow fiber membrane filters and attached to both ends of the iron pipe with the structure of FIG.
The interval between the hollow fiber membrane filters was 5 mm.
[Inner diameter of hollow fiber membrane and type and diameter of core material]
A hollow fiber membrane with an inner diameter of 0.6 mm uses a piano wire with a diameter of 0.4 mm as the core material.
A hollow fiber membrane with an inner diameter of 1.2 mm uses a 0.8 mm diameter stainless steel wire as the core material.

〔芯材なしの構造〕
中空糸膜フィルターは、補強用芯材を相通することなく、そのまま鉄パイプの両端に図2の構造で取り付けた。
各中空糸膜フィルターの間隔は、5mmとした。
[Structure without core material]
The hollow fiber membrane filter was directly attached to both ends of the iron pipe with the structure shown in FIG. 2 without passing through the reinforcing core material.
The interval between the hollow fiber membrane filters was 5 mm.

芯材の両端は中心に貫通孔を明けたボルトに差し込んで半田付けして固定した。
両端のボルトを鉄パイプに貫通して差込み、伸張して両端をボルトで締めて固定した。中空糸膜は、鉄パイプに差し込んでシリコーン接着剤で気密接着した。
Both ends of the core were inserted into bolts with a through hole in the center and fixed by soldering.
Bolts at both ends were inserted through an iron pipe, stretched, and fixed at both ends with bolts. The hollow fiber membrane was inserted into an iron pipe and hermetically bonded with a silicone adhesive.

〔濾過テスト〕
中空糸膜モジュールの部分のみ鉄製タンクに浸漬し、集合槽の部分はタンクの下に出し、タンクの底と鉄パイプの間の隙間は、パテ材料で埋めて水が漏れないようにシールしてタンクの中に汚濁粒子が1000ppm含まれる泥水を入れて濾過テストした。
濾過に際し、集合槽の中を、0.1トールの減圧に引いて吸引濾過した。
15分間継続して濾過すると、目詰りを起こして濾過不能になった。
[Filtration test]
Only the hollow fiber membrane module part is immersed in an iron tank, the collecting tank part is placed under the tank, and the gap between the bottom of the tank and the iron pipe is filled with putty material and sealed to prevent water leakage. A muddy water containing 1000 ppm of contaminating particles was put in the tank and subjected to a filtration test.
During the filtration, the inside of the collecting tank was subjected to suction filtration with a reduced pressure of 0.1 Torr.
When filtration was continued for 15 minutes, clogging occurred and filtration was impossible.

〔払拭テスト〕
逆洗浄なしの場合について、濾別残渣を払拭テストした時の中空糸膜フィルターの破断までの払拭回数を調査した。
なお、払拭ブラシの移動速度は1往復/10秒で動かした。
結果を表1に示す。
[Wiping test]
In the case of no backwashing, the number of times of wiping until the hollow fiber membrane filter was ruptured when the residue separated by filtration was tested was investigated.
The moving speed of the wiping brush was 1 reciprocation / 10 seconds.
The results are shown in Table 1.

上記試験結果より、
芯材を挿通することによって、中空糸膜の切れ防止に顕著な効果があることが確認できた。
From the above test results,
It was confirmed that by inserting the core material, there was a remarkable effect in preventing the hollow fiber membrane from being cut.

払拭に逆洗浄を併用して、逆洗浄の併用効果を確認するためのテストを行った。
試験条件は、実施例1の芯材有の場合と同じ条件で試験した。
逆洗浄の条件は、中空糸膜フィルターの内径側から加圧水(2気圧)を注入。
水圧を加圧する時間間隔は、下記の2条件について実施した。
1:払拭と逆洗加圧を同時併用
2:1往復10秒払拭した後、逆洗加圧を20秒休み
試験結果を表2に示す。
A test was conducted to confirm the combined effect of backwashing by using backwashing together with wiping.
The test conditions were the same as in Example 1 with the core material.
The conditions for backwashing were injection of pressurized water (2 atm) from the inner diameter side of the hollow fiber membrane filter.
The time interval for pressurizing the water pressure was performed under the following two conditions.
1: Simultaneous use of wiping and backwashing pressure 2: Wiping back and forth for 10 seconds, and then backwashing pressure for 20 seconds. Table 2 shows the test results.

上記試験結果より、
逆洗浄を併用することで、濾別残渣を確実に除去できることが確認できた。
逆洗浄は同時併用が最も好ましいことが確認できた。
From the above test results,
It was confirmed that the filtration residue could be removed reliably by using backwashing together.
It was confirmed that the back washing was most preferably simultaneous use.

(一端自由端の場合)
図5に示す構造の一端が自由端になった中空糸膜モジュールについて濾過テストした。
試験条件は下記のとおり。
外径1.25mm×内径0.75mm×長さ500mmのクラレ社製PVDF中空糸膜を使用した。
中空糸膜フィルターの本数:30本
補強用芯材には、外径0.5mm、長さ500mmのピアノ線を使用。
(If one end is free)
The hollow fiber membrane module in which one end of the structure shown in FIG. 5 was a free end was subjected to a filtration test.
The test conditions are as follows.
A PVDF hollow fiber membrane manufactured by Kuraray with an outer diameter of 1.25 mm, an inner diameter of 0.75 mm, and a length of 500 mm was used.
Number of hollow fiber membrane filters: 30 For the reinforcing core material, a piano wire having an outer diameter of 0.5 mm and a length of 500 mm is used.

ピアノ線を中空糸膜の一方の端から挿通して、中空糸膜のもう一方の端から少し外に出し、このピアノ線を少し外に出した側の中空糸膜とピアノ線の境目部分をシリコーン接着剤で気密に接着(図6に示す構造)した。
差込側のピアノ線は、図7に示す構造と同じく、鉄製の補強用芯材固定板の差込孔に差し込んで、同じくシリコーン接着剤で接着して固定した。
なお鉄製の補強用芯材固定板は、鉄製の集合槽の中で、集合槽のハウジングに接着固定されている。
ピアノ線で補強された中空糸膜フィルターを図5のように立てた時、若干のたわみはあるものの、隣同士で絡み合うことも無かった。
Insert the piano wire from one end of the hollow fiber membrane and let it go out a little from the other end of the hollow fiber membrane, and the boundary between the hollow fiber membrane and the piano wire on the side where this piano wire is slightly out Adhering hermetically with a silicone adhesive (structure shown in FIG. 6).
As with the structure shown in FIG. 7, the piano wire on the insertion side was inserted into the insertion hole of the iron reinforcing core member fixing plate, and was similarly adhered and fixed with a silicone adhesive.
The iron reinforcing core fixing plate is bonded and fixed to the housing of the collecting tank in the iron collecting tank.
When the hollow fiber membrane filter reinforced with a piano wire was erected as shown in FIG. 5, it was not entangled with each other although there was some deflection.

〔濾過テスト〕
出来上がった一端自由端の中空糸膜モジュールを逆さにして、自由端側を泥水の中に浸漬して、集合槽側を減圧(0.1トール)して泥水を濾過した。
集合槽側から濾過されたきれいな水が得られた。
15分間濾過すると、目詰りを起こして濾過能力が落ちてきたので濾過を中止して、泥水から中空糸膜モジュールを引き上げた。
中空糸膜フィルターの表面には濾別した汚濁粒子が付着していた。
[Filtration test]
The completed hollow fiber membrane module at one free end was inverted, the free end side was immersed in muddy water, the collecting tank side was depressurized (0.1 torr), and muddy water was filtered.
Clean water filtered from the collecting tank side was obtained.
When filtration was performed for 15 minutes, clogging occurred and the filtration ability was reduced, so filtration was stopped and the hollow fiber membrane module was lifted from the muddy water.
Contaminated particles separated by filtration adhered to the surface of the hollow fiber membrane filter.

水圧(2気圧)を印加して逆洗浄を行いながら、中空糸膜フィルターに洗浄水を吹き付けて、濾別残渣を除去することが出来た。   Washing water was sprayed on the hollow fiber membrane filter while applying back pressure by applying water pressure (2 atm), and the filter residue could be removed.

〔汚濁粒子の濃度と空隙率を変化させた時の濾別残渣の除去テスト〕
テストには実施例1の装置を使用。
汚濁粒子が1000ppm含まれる濁水と、含水率90%の高濃度汚泥を使って、空隙率を変えた時の濾別残渣の除去テストを行った。
[Removal test of filtration residue when the concentration and porosity of the pollutant particles are changed]
The apparatus of Example 1 is used for the test.
Using turbid water containing 1000 ppm of pollutant particles and high-concentration sludge with a water content of 90%, a removal test of the residue after filtration was performed when the porosity was changed.

使用した中空糸膜フィルターは、ポリフッ化ビニリデン膜(PVDF)。
外径1.25mm×内径0.75mm×長さ500mm。
芯材と中空糸膜の間隙を変えるために芯材の直径は下記のように変えた。
なお芯材にはピアノ線を用いた。
芯材と中空糸膜の間隙の空隙率が5%の時、芯材径は0.8mm
芯材と中空糸膜の間隙の空隙率が10%の時、芯材径は0.7mm
芯材と中空糸膜の間隙の空隙率が30%の時、芯材径は0.6mm
The hollow fiber membrane filter used was a polyvinylidene fluoride membrane (PVDF).
Outer diameter 1.25 mm x inner diameter 0.75 mm x length 500 mm.
In order to change the gap between the core material and the hollow fiber membrane, the diameter of the core material was changed as follows.
A piano wire was used as the core material.
When the porosity of the gap between the core material and the hollow fiber membrane is 5%, the core material diameter is 0.8 mm.
When the porosity of the gap between the core material and the hollow fiber membrane is 10%, the core material diameter is 0.7 mm.
When the porosity of the gap between the core material and the hollow fiber membrane is 30%, the core material diameter is 0.6 mm.

上記空隙率の異なる3種類の中空糸膜フィルターに対して目詰まりが起きるまで濾過を行い、目詰まりを起こしたものに対して、中空糸膜に加圧水(2気圧)を逆注入しつつブラシで繰返し払拭して残渣を除去することを試みた。
試験条件は、実施例1の芯材有の場合と同じ条件で試験した。
The above three types of hollow fiber membrane filters having different porosity are filtered until clogging occurs. For the clogged ones, a brush is used to reversely inject pressurized water (2 atm) into the hollow fiber membrane. Attempts were made to remove residue by wiping repeatedly.
The test conditions were the same as in Example 1 with the core material.

濾過テストの結果
結果を表3に示す。
Results of filtration test The results are shown in Table 3.

上記試験結果より、
空隙率10%未満では、払拭に逆洗浄を同時併用しても残渣の除去が難しいことが確認できた。
From the above test results,
When the porosity was less than 10%, it was confirmed that the removal of the residue was difficult even when wiping and back washing were used at the same time.

1.高濃度汚濁水の飲用化が可能。
2.含水物からの脱水処理、気体からの脱水、乾燥を、熱エネルギーを使用することなく行うことが出来る。低コスト、省エネ性に極めて優れる。
1. High-concentration polluted water can be drunk.
2. Dehydration treatment from water-containing materials, dehydration from gas, and drying can be performed without using thermal energy. Low cost and extremely excellent energy saving.

図1は、補強用芯材の両端を固定した構造の1列型中空糸膜モジュールの全体構造を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the overall structure of a single-row hollow fiber membrane module having a structure in which both ends of a reinforcing core are fixed. 図2は、中空糸膜フィルターと補強用芯材の取付固定構造を説明する図である。FIG. 2 is a view for explaining a mounting and fixing structure of the hollow fiber membrane filter and the reinforcing core material. 図3は、図1の中空糸膜モジュールを多段に重ね、各段の隙間に濾別残渣を物理的に除去する機構(払拭と洗浄)差し込んで配置した構造の説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a structure in which the hollow fiber membrane modules of FIG. 1 are stacked in multiple stages, and a mechanism (wiping and cleaning) for physically removing the filtration residue is inserted into the gaps between the stages. 図4は、縦横複数並列した中空糸膜モジュールの説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a plurality of hollow fiber membrane modules arranged in parallel in the vertical and horizontal directions. 図5は、一端が自由端となった中空糸膜モジュールの全体構造を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the overall structure of the hollow fiber membrane module with one end being a free end. 図6は、図5の中空糸膜フィルターと補強用芯材の自由端側の封止構造を説明する図である。FIG. 6 is a view for explaining a sealing structure on the free end side of the hollow fiber membrane filter and the reinforcing core material of FIG. 5. 図7は、図5の中空糸膜フィルターと補強用芯材を集合槽に固定する構造を説明する図である。FIG. 7 is a view for explaining a structure for fixing the hollow fiber membrane filter and the reinforcing core shown in FIG. 5 to the collecting tank.

1 支持部材
2 中空糸膜フィルター
3 補強用芯材
4 ボルト
5 気密接着
6 払拭用ブラシ
7 ブラシ取付軸
8 取付基台
9 集合槽
10 ベルト
11 コロ
12 集合槽ハウジング
13 芯材固定板
14 隙間


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support member 2 Hollow fiber membrane filter 3 Reinforcing core material 4 Bolt 5 Airtight adhesion 6 Wiping brush 7 Brush mounting shaft 8 Mounting base 9 Collecting tank 10 Belt 11 Roller 12 Collecting tank housing 13 Core material fixing plate 14 Gap


Claims (11)

濾別される物質を高濃度含む流体の濾過に使用され、該濾過で表面に沈積した濾別残渣を物理的に除去する機構を備えてなる中空糸膜モジュールであって、該中空糸膜モジュールの中空糸膜フィルターは、該フィルター中空部に、該中空部内面との間に該フィルターの長さ方向に連通する隙間を持つ補強用芯材を挿通され、該芯材の少なくとも一方の端を該支持部材に固定されて直立、並列されてなることを特徴とする中空糸膜モジュール。   A hollow fiber membrane module, which is used for filtering a fluid containing a high concentration of a substance to be filtered, and has a mechanism for physically removing the filtration residue deposited on the surface by the filtration, the hollow fiber membrane module In the hollow fiber membrane filter, a reinforcing core material having a gap communicating with the filter hollow portion in the length direction of the filter is inserted between the filter hollow portion and at least one end of the core material is inserted. A hollow fiber membrane module, wherein the hollow fiber membrane module is fixed to the support member and is arranged upright and in parallel. 前記濾別残渣を物理的に除去する手段は、濾別残渣を払拭および洗浄する機構と、該払拭および洗浄する機構を前記フィルターの長さ方向に沿って水平移動させる機構を備えてなる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。   The means for physically removing the filtration residue includes a mechanism for wiping and washing the filtration residue, and a mechanism for horizontally moving the wiping and washing mechanism along the length direction of the filter. The hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein 複数の中空糸膜フィルターが間隔を空けて配列され、該中空糸膜フィルターの一端が開口されて集合槽に固定され、他端が気密封止されて自由端となって自立してなる構造の中空糸膜モジュールにおいて、該中空糸膜フィルター中空部に、該中空部内面との間に、該フィルターの長さ方向に連通する隙間を持つ補強用芯材が挿通され、該芯材端部は、該フィルターの開口側の端部で、該フィルターと隙間を保った状態で該集合槽に固定され、該フィルター自由端側の該芯材端部は、該フィルターと一体的に気密接合されてなることを特徴とする中空糸膜モジュール。   A plurality of hollow fiber membrane filters are arranged at intervals, one end of the hollow fiber membrane filter is opened and fixed to the collecting tank, and the other end is hermetically sealed and becomes a free end to be self-supporting. In the hollow fiber membrane module, a reinforcing core material having a gap communicating with the hollow portion inner surface is inserted in the hollow portion of the hollow fiber membrane filter in the length direction of the filter, and the end of the core material is The end of the filter is fixed to the collecting tank while maintaining a gap with the filter, and the core end of the free end of the filter is integrally airtightly joined to the filter. A hollow fiber membrane module comprising: 前記フィルター内面と補強用芯材の隙間の空隙率が10%以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール。   The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 3, wherein a porosity of a gap between the filter inner surface and the reinforcing core is 10% or more. 前記補強用芯材が硬線である請求項1〜4のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール。   The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 4, wherein the reinforcing core material is a hard wire. 前記補強用芯材の表面に除菌、殺菌あるいは消臭効果のある触媒物質あるいは薬剤を被覆あるいは担持させてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール。   The hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 5, wherein a surface of the reinforcing core material is coated or supported with a catalytic substance or a drug having a sterilizing, sterilizing or deodorizing effect. module. 濾別される物質を高濃度含む流体を中空糸膜モジュールで濾過し、該中空糸膜表面に沈積された濾別残渣を物理的に除去する方法であって、
該モジュールの中空糸膜フィルター中空部に、該中空部内面との間に該フィルターの長さ方向に連通する隙間を持つ補強用芯材を挿通して該中空糸膜フィルターを補強して支持部材に直立、並列させて配列してなると共に、該フィルターの長さ方向に沿って、該濾別残渣を物理的に除去する手段を移動させて該残渣を物理的に除去することを特徴とする中空糸膜モジュール濾別残渣の除去方法。
A method of filtering a fluid containing a high concentration of a substance to be filtered through a hollow fiber membrane module and physically removing a filtration residue deposited on the surface of the hollow fiber membrane,
A hollow fiber membrane filter hollow part of the module is inserted into the hollow part inner surface with a reinforcing core material having a gap communicating in the length direction of the filter to reinforce the hollow fiber membrane filter and support member The filter is characterized in that the residue is physically removed by moving means for physically removing the filter residue along the length of the filter. Removal method of hollow fiber membrane module filtration residue.
前記濾別残渣を物理的に除去する際に、フィルターに逆洗浄の圧力を印加することを特徴とする請求項7に記載の中空糸膜モジュール濾別残渣の除去方法。   The method for removing a hollow fiber membrane module filtration residue according to claim 7, wherein a backwashing pressure is applied to the filter when the filtration residue is physically removed. 前記逆洗浄と物理的除去を同時併用することを特徴とする請求項8に記載の中空糸膜モジュール濾別残渣の除去方法。   9. The method for removing a hollow fiber membrane module filtration residue according to claim 8, wherein the reverse cleaning and physical removal are simultaneously used in combination. 前記逆洗浄で、前記フィルター内径と補強用芯材の隙間を液体の液膜で埋めて前記フィルター表面を湿潤、潤滑化することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール濾別残渣の除去方法。   10. The filter according to claim 7, wherein the back surface is wet and lubricated by filling a gap between the filter inner diameter and the reinforcing core with a liquid film of liquid. Removal method of hollow fiber membrane module filtration residue. 前記中空糸膜内面と補強用芯材の隙間の空隙率が10%以上である請求項7〜10のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール濾別残渣の除去方法。
The removal method of the hollow fiber membrane module filtration residue of any one of Claims 7-10 whose porosity of the clearance gap between the said hollow fiber membrane inner surface and the core material for reinforcement is 10% or more.
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