JP2015110198A - Module unit - Google Patents

Module unit Download PDF

Info

Publication number
JP2015110198A
JP2015110198A JP2013252723A JP2013252723A JP2015110198A JP 2015110198 A JP2015110198 A JP 2015110198A JP 2013252723 A JP2013252723 A JP 2013252723A JP 2013252723 A JP2013252723 A JP 2013252723A JP 2015110198 A JP2015110198 A JP 2015110198A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separation membrane
module
membrane module
hollow fiber
fiber membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013252723A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
紀浩 武内
Norihiro Takeuchi
紀浩 武内
小林 敦
Atsushi Kobayashi
敦 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2013252723A priority Critical patent/JP2015110198A/en
Publication of JP2015110198A publication Critical patent/JP2015110198A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane module unit for steam sterilization, and to provide a sterilization method for the same.SOLUTION: Individual separation membrane modules are obliquely arranged and respective modules are connected to one another in series. The steam sterilization unit can reduce cost of equipment and is excellent in operability.

Description

本発明は、蒸気滅菌に適した分離膜モジュールユニットに関するものである。   The present invention relates to a separation membrane module unit suitable for steam sterilization.

分離膜については、飲料水製造、浄水処理、排水処理などの水処理分野、食品工業分野等様々な方面で利用されている。飲料水製造、浄水処理、排水処理などの水処理分野においては、分離膜が従来の砂濾過、凝集沈殿過程の代替として水中の不純物を除去するために用いられている。浄水処理や排水処理などの水処理分野においては、処理水量が大きいため、透水性能の向上が求められており、透水性能が優れている分離膜で膜面積を減らし、膜面積あたりの設置面積が小さい中空糸膜モジュールやスパイラル式モジュールを使用することで、装置のコンパクト化、設備費および膜交換費の低減を試みている。   Separation membranes are used in various fields such as water treatment fields such as drinking water production, water purification, and wastewater treatment, and food industry. In water treatment fields such as drinking water production, water purification treatment, and wastewater treatment, separation membranes are used to remove impurities in water as an alternative to conventional sand filtration and coagulation sedimentation processes. In the water treatment field such as water purification treatment and wastewater treatment, the amount of treated water is large, so improvement in water permeability performance is required.The separation membrane with excellent water permeability performance reduces the membrane area, and the installation area per membrane area is reduced. By using small hollow fiber membrane modules and spiral type modules, we are trying to make the device compact and reduce equipment costs and membrane replacement costs.

一方、分離膜を用いた連続発酵装置を例にとると、連続発酵装置において、より効率的な連続発酵による生産を行うために、膜面積あたりの設置面積が小さく、分離膜モジュールの交換費用が少ない中空糸膜モジュールなどを用いた技術が開示されている(特許文献1参照)。この技術では、微生物や培養細胞を、分離膜に中空糸膜を用いて、濾液から化学品を回収すると同時に濃縮液中の微生物や培養細胞を発酵培養液に保持または還流させることにより、発酵培養液中の微生物や培養細胞濃度を高く維持することが可能となっている。発酵培養液を中空糸膜モジュールに送液し、一部は濾過をして、大部分は発酵槽に還流させるクロスフロー濾過を採用しており、このクロスフローの流れの剪断力により、膜表面の汚れを除去し、効率的な濾過を長期間継続することも可能であった。
この様な連続発酵では、雑菌混入(コンタミネーション)を防いだ状態で純粋培養を行うことが好ましい。発酵培養液を濾過する際に分離膜モジュール等から雑菌が混入すると、発酵効率の低下、発酵槽内での発泡等により化学品の製造が効率的に行えなくなる。そのため、雑菌混入を防ぐために、発酵前に発酵槽や周辺設備、そして分離膜を滅菌する必要がある。
On the other hand, taking a continuous fermentation apparatus using a separation membrane as an example, in order to perform production by continuous fermentation more efficiently in a continuous fermentation apparatus, the installation area per membrane area is small, and the replacement cost of the separation membrane module is low. A technique using few hollow fiber membrane modules or the like is disclosed (see Patent Document 1). In this technology, fermentation culture is performed by collecting microorganisms and cultured cells using a hollow fiber membrane as a separation membrane, collecting chemicals from the filtrate, and simultaneously holding or refluxing the microorganisms and cultured cells in the concentrate in the fermentation broth. It is possible to maintain a high concentration of microorganisms and cultured cells in the liquid. The cross-flow filtration is used to feed the fermentation broth to the hollow fiber membrane module, filter a part of it, and return it mostly to the fermenter. It was also possible to remove the soil and to continue efficient filtration for a long time.
In such continuous fermentation, it is preferable to carry out pure culture in a state where contamination with contamination is prevented. When various bacteria are mixed from the separation membrane module or the like when filtering the fermentation broth, chemical products cannot be efficiently produced due to a decrease in fermentation efficiency, foaming in the fermentation tank, or the like. Therefore, in order to prevent contamination with germs, it is necessary to sterilize the fermenter, peripheral equipment, and separation membrane before fermentation.

滅菌の方法としては、火炎滅菌、乾熱滅菌、煮沸滅菌、蒸気滅菌、紫外線滅菌、ガンマ線滅菌、ガス滅菌等の方法が挙げられるが、分離膜孔中の水分が無くなり、分離膜が乾燥してしまうと分離機能がなくなってしまうことに留意する必要がある。薬剤で殺菌する方法もあるが、殺菌後の薬剤の処理または分離膜モジュールへの薬剤の残留の問題がある。さらに薬剤耐性のある微生物が残る懸念がある。   Examples of sterilization methods include flame sterilization, dry heat sterilization, boiling sterilization, steam sterilization, ultraviolet sterilization, gamma ray sterilization, and gas sterilization. Note that the separation function is lost. Although there is a method of sterilizing with a drug, there is a problem of processing of the drug after sterilization or the drug remaining in the separation membrane module. Furthermore, there is concern that drug-resistant microorganisms remain.

また、分離膜の形状は、平膜、中空糸膜、スパイラル式などの形状のものがあり、中空糸膜モジュールであれば、外圧式、内圧式がある。特に中空糸膜モジュールは単位装置あたりの膜面積が大きく、工業的にも有用な構造と考えられるが、構造としては複雑なものである。   The shape of the separation membrane may be a flat membrane, a hollow fiber membrane, a spiral type, or the like, and if it is a hollow fiber membrane module, there are an external pressure type and an internal pressure type. In particular, the hollow fiber membrane module has a large membrane area per unit device and is considered to be an industrially useful structure, but the structure is complicated.

複雑な構造の分離膜を乾燥させずに滅菌するには、分離膜モジュール内に所定温度の水蒸気を供給して滅菌する蒸気滅菌(一般的には121℃、15分間から20分間)が適している。   In order to sterilize a separation membrane having a complicated structure without drying, steam sterilization (generally 121 ° C., 15 minutes to 20 minutes) in which water vapor at a predetermined temperature is supplied into the separation membrane module is suitable. Yes.

この蒸気滅菌を生産スケールの発酵槽などの設備で行う場合、一般的には、発酵槽や周辺設備に、所定温度・圧力の蒸気、例えば125℃の飽和水蒸気を供給し、一般的な蒸気滅菌の温度である121℃まで各設備を昇温し、滅菌温度を所定時間保持して(20分以上)、蒸気滅菌を行っている。   When this steam sterilization is performed in equipment such as a production scale fermenter, generally, steam at a predetermined temperature and pressure, for example, saturated steam at 125 ° C. is supplied to the fermenter and peripheral equipment, and general steam sterilization is performed. Each facility is heated up to 121 ° C., which is the temperature of this, and the sterilization temperature is maintained for a predetermined time (20 minutes or more) to perform steam sterilization.

ここで、工業化における設備対応を考えると、大きいものでは数百mの発酵槽にて発酵を行うことも想定されるが、高濃度の微生物を含む発酵液を濾過するためには多くの膜面積が必要であり、そのため、分離膜モジュールを複数本使用することとなる。例えば百m3の発酵液を濾過する場合、発酵液の濾過性、分離膜モジュールの性能などにより最適数は変わるが、多い場合は数百本、数千本の複数の分離膜モジュールが必要となる。 Here, considering the facilities for industrialization, it is assumed that fermentation is performed in a fermenter of several hundred m 3 in a large one, but many membranes are used for filtering a fermentation broth containing a high concentration of microorganisms. An area is required, and therefore, a plurality of separation membrane modules are used. For example, when filtering the fermented liquid hundred m 3, filterability of the fermentation liquor, such as by the performance of the separation membrane module optimal number will vary, but hundreds if large, requires a few thousand more separation membrane module Become.

一方、水処理分野においては、濾過の際は並列配置とした各モジュールに原液を供給して濾過を行うとともに、洗浄の際は、モジュール間をフラッシング管で接続し、所定位置に設置した開閉バルブの開閉操作によりモジュールを直列配置として、中空糸膜をフラッシング洗浄することにより、洗浄液量や廃液量、分離膜洗浄用のエアー量を低減する技術が開示されている(特許文献2)。   On the other hand, in the water treatment field, during filtration, the stock solution is supplied to the modules arranged in parallel to perform filtration, and at the time of washing, the modules are connected by a flushing pipe, and an open / close valve installed at a predetermined position. A technique for reducing the amount of cleaning liquid, the amount of waste liquid, and the amount of air for cleaning separation membranes by flushing the hollow fiber membrane with the modules arranged in series by the opening / closing operation is disclosed (Patent Document 2).

分離膜を用いて発酵により連続的に化学品を製造する連続発酵による化学品の製造に用いる分離膜モジュールについても、複数の分離膜モジュールを分離膜洗浄効果からクロスフローろ過を採用し、運転コスト削減の観点から、分離膜モジュールを直列に配置する技術が開示されている(特許文献3)。   For separation membrane modules used for the production of chemicals by continuous fermentation, which uses a separation membrane to produce chemicals continuously by fermentation, cross-flow filtration is used for the separation membrane modules from the separation membrane cleaning effect, resulting in operating costs. From the viewpoint of reduction, a technique of arranging separation membrane modules in series is disclosed (Patent Document 3).

特開2008−237101号公報JP 2008-237101A 特開2009−72708号公報JP 2009-72708 A 特願2012−513118号Japanese Patent Application No. 2012-513118

大量の原液を処理するには多数の分離膜モジュールが必要となる。しかし、多数のモジュールを効率よく運転およびメンテナンスすることは困難である。なお、ここで言う運転は、ろ過だけでなく蒸気滅菌を含む。   In order to process a large amount of stock solution, a large number of separation membrane modules are required. However, it is difficult to efficiently operate and maintain a large number of modules. The operation referred to here includes not only filtration but also steam sterilization.

本発明は、大量の原液を処理可能であり、かつ運転およびメンテナンスを効率良く行うことのできる技術を提供する。   The present invention provides a technique capable of processing a large amount of a stock solution and efficiently performing operation and maintenance.

(1)上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のモジュールユニットは、
上下に配置された2個以上の分離膜モジュールであって、前記分離膜モジュールは、その長手方向と水平方向との間の角度が1°以上45°以下になるように配置されている分離膜モジュールと、
いずれか1つの分離膜モジュールとその分離膜モジュールより下に配置された分離膜モジュールとの一次側を直列に接続する送液ラインと、
いずれか1つの分離膜モジュールのドレンをその分離膜モジュールより下に配置された分離膜モジュールに送り込むドレン排出ラインと
を備える。
(1) In order to solve the above-described problems and achieve the object, the module unit of the present invention includes:
Two or more separation membrane modules arranged above and below, wherein the separation membrane module is arranged such that an angle between the longitudinal direction and the horizontal direction is not less than 1 ° and not more than 45 ° Module,
A liquid feed line connecting in series the primary side of any one separation membrane module and the separation membrane module disposed below the separation membrane module;
A drain discharge line for feeding the drain of any one of the separation membrane modules to the separation membrane module disposed below the separation membrane module.

この構成によって、直列に接続された分離膜モジュールのうち、端部のモジュールから蒸気を送り込むことで、一連の分離膜モジュールを滅菌することができる。また、分離膜モジュールの長手方向と水平方向との間の角度が1°以上であることで、蒸気滅菌時に生じるドレンがモジュールの下部に流れる。よって、モジュール内のドレン滞留による滅菌不良の発生を抑制することができる。さらに、ドレンは、送液ラインにより上方のモジュールから下方のモジュールに流れることができるので、最下層のモジュールからまとめてドレンを排出することができる。また、分離膜モジュールの長手方向と水平方向との間の角度が45°以下であることで、モジュールユニット全体の高さを抑えることができる。このように高さを抑えることで、運転のための設備および運転コストを小さく抑えることができる。   With this configuration, a series of separation membrane modules can be sterilized by sending steam from the end module among the separation membrane modules connected in series. Moreover, when the angle between the longitudinal direction of the separation membrane module and the horizontal direction is 1 ° or more, the drain generated during steam sterilization flows to the lower part of the module. Therefore, generation | occurrence | production of the sterilization defect by the drain retention in a module can be suppressed. Furthermore, since the drain can flow from the upper module to the lower module through the liquid feed line, the drain can be discharged collectively from the lowermost module. Moreover, the height of the whole module unit can be suppressed because the angle between the longitudinal direction of a separation membrane module and a horizontal direction is 45 degrees or less. By suppressing the height in this way, the equipment for operation and the operating cost can be reduced.

(2)また、上記(1)のモジュールユニットにおいて、上記送液ラインは上記ドレン排出ラインを兼ねてもよい。   (2) In the module unit of (1), the liquid feeding line may also serve as the drain discharge line.

(3)前記分離膜モジュールは、前記モジュールユニットにおける前記分離膜モジュールの設置姿勢において、下方を向くように配置されるドレン排出口を備えてもよい。前記ドレン排出ラインは、前記ドレン排出口に接続されてもよい。この構成により容易にドレンを排出することができる。   (3) The separation membrane module may include a drain discharge port arranged to face downward in the installation posture of the separation membrane module in the module unit. The drain discharge line may be connected to the drain discharge port. With this configuration, the drain can be easily discharged.

(4) 前記分離膜モジュールが中空糸膜を有し、上記分離膜モジュールにおける前記中空糸膜の充填率が40%以上60%以下であってもよい。   (4) The separation membrane module may have a hollow fiber membrane, and the filling rate of the hollow fiber membrane in the separation membrane module may be 40% or more and 60% or less.

中空糸膜の充填率を40%以上とすることで、中空糸膜の偏りを低減し、モジュール中に均一に被ろ過液および蒸気を供給することができる。また、充填率を60%以下とすることで、被ろ過液、蒸気、洗浄液等を、モジュール内に行き渡らせることができる。   By setting the filling rate of the hollow fiber membrane to 40% or more, the unevenness of the hollow fiber membrane can be reduced and the liquid to be filtered and the vapor can be supplied uniformly into the module. Further, by setting the filling rate to 60% or less, it is possible to spread the liquid to be filtered, steam, cleaning liquid and the like in the module.

本発明によれば、直列に接続された分離膜モジュールの一端から蒸気を送り込むことで、それに接続された一連の分離膜モジュールを滅菌することができる。また、分離膜モジュールの長手方向と水平方向との間の角度が1°以上であることで、蒸気滅菌時に生じるドレンがモジュールの下部に流れる。よって、モジュール内のドレン滞留による滅菌不良の発生を抑制することができる。さらに、ドレンは、送液ラインにより上方のモジュールから下方のモジュールに流れることができるので、最下層のモジュールからまとめてドレンを排出することができる。また、分離膜モジュールの長手方向と水平方向との間の角度が45°以下であることで、モジュールユニット全体の高さを抑えることができる。   According to the present invention, a series of separation membrane modules connected thereto can be sterilized by feeding steam from one end of the separation membrane modules connected in series. Moreover, when the angle between the longitudinal direction of the separation membrane module and the horizontal direction is 1 ° or more, the drain generated during steam sterilization flows to the lower part of the module. Therefore, generation | occurrence | production of the sterilization defect by the drain retention in a module can be suppressed. Furthermore, since the drain can flow from the upper module to the lower module through the liquid feed line, the drain can be discharged collectively from the lowermost module. Moreover, the height of the whole module unit can be suppressed because the angle between the longitudinal direction of a separation membrane module and a horizontal direction is 45 degrees or less.

以上の作用により、本発明によれば、運転のための設備の規模および運転コストを小さく抑えることができる。   By the above operation, according to the present invention, the scale of equipment for operation and the operation cost can be kept small.

分離膜モジュールユニットについて、蒸気滅菌時の蒸気ドレン排出性を向上し、分離膜モジュールユニットおよびその周辺設備について設備を簡素化し、運転コストを削減することが可能となる。   With respect to the separation membrane module unit, it is possible to improve the steam drainage at the time of steam sterilization, simplify the facilities for the separation membrane module unit and its peripheral equipment, and reduce the operation cost.

図1は本発明の実施の一形態にかかる分離膜モジュールの概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a separation membrane module according to an embodiment of the present invention. 図2は別の形態にかかる分離膜モジュールの概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a separation membrane module according to another embodiment. 図3はさらに別の形態にかかる分離膜モジュールの概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a separation membrane module according to still another embodiment. 図4はさらに別の形態にかかる分離膜モジュールの概略図である。FIG. 4 is a schematic view of a separation membrane module according to still another embodiment. 図5はさらに別の形態にかかる分離膜モジュールの概略図である。FIG. 5 is a schematic view of a separation membrane module according to still another embodiment. 図6は分離膜モジュールを斜め配置した分離膜モジュールユニットの概略図である。FIG. 6 is a schematic view of a separation membrane module unit in which separation membrane modules are arranged obliquely. 図7は分離膜モジュールを斜め配置した分離膜モジュールユニットの概略図である。FIG. 7 is a schematic view of a separation membrane module unit in which separation membrane modules are arranged obliquely. 図8は分離膜モジュールを縦置き直列配置した分離膜モジュールユニットの概略図である。FIG. 8 is a schematic view of a separation membrane module unit in which separation membrane modules are vertically arranged in series. 図9は分離膜モジュールを縦置き並列配置した分離膜モジュールユニットの概略図である。FIG. 9 is a schematic view of a separation membrane module unit in which separation membrane modules are vertically arranged in parallel.

以下に、本発明の実施の一形態である分離膜モジュールユニットについて説明する。分離膜モジュールユニットは、2個以上の分離膜モジュールと、それを互いに接続する管(ライン)とを備える。   Below, the separation membrane module unit which is one Embodiment of this invention is demonstrated. The separation membrane module unit includes two or more separation membrane modules and a pipe (line) connecting them to each other.

1.分離膜
分離膜モジュールは分離膜を備える。分離膜について説明する。分離膜は精密ろ過、限界ろ過など何れの捕捉径でも良く、また材質は、有機膜、無機膜を問わない。分離膜の洗浄に逆圧洗浄や薬液浸漬による洗浄などを行うため、分離膜は、これらに対する耐久性を有することが好ましい。
1. Separation membrane The separation membrane module includes a separation membrane. The separation membrane will be described. The separation membrane may have any trapping diameter such as microfiltration or ultrafiltration, and the material may be organic membrane or inorganic membrane. Since the separation membrane is washed by reverse pressure washing or chemical solution immersion, the separation membrane preferably has durability against these.

分離性能及び透水性能、さらには耐汚れ性の観点から、有機高分子化合物を好適に使用することができる。例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、セルロース系樹脂およびセルローストリアセテート系樹脂などが挙げられ、これらの樹脂を主成分とする樹脂の混合物であってもよい。   From the viewpoints of separation performance and water permeability, and stain resistance, organic polymer compounds can be preferably used. Examples include polyethylene resins, polypropylene resins, polyvinyl chloride resins, polyvinylidene fluoride resins, polysulfone resins, polyethersulfone resins, polyacrylonitrile resins, cellulose resins, and cellulose triacetate resins. A mixture of these resins as the main component may be used.

溶液による製膜が容易で物理的耐久性や耐薬品性にも優れているポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂およびポリアクリロニトリル系樹脂が好ましく、ポリフッ化ビニリデン系樹脂またはそれを主成分とする樹脂が、化学的強度(特に耐薬品性)と物理的強度を併せ有する特徴をもつためより好ましく用いられる。   Polyvinyl chloride resins, polyvinylidene fluoride resins, polysulfone resins, polyethersulfone resins and polyacrylonitrile resins, which are easy to form in solution and have excellent physical durability and chemical resistance, are preferred. A vinylidene chloride resin or a resin containing the vinylidene fluoride resin as a main component is more preferably used because it has a characteristic of having both chemical strength (particularly chemical resistance) and physical strength.

ここで、ポリフッ化ビニリデン系樹脂としては、フッ化ビニリデンの単独重合体が好ましく用いられる。さらに、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は、フッ化ビニリデンと共重合可能なビニル系単量体との共重合体を用いても構わない。フッ化ビニリデンと共重合可能なビニル系単量体としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンおよび三塩化フッ化エチレンなどが例示される。   Here, as the polyvinylidene fluoride resin, a homopolymer of vinylidene fluoride is preferably used. Furthermore, the polyvinylidene fluoride resin may be a copolymer of a vinyl monomer copolymerizable with vinylidene fluoride. Examples of vinyl monomers copolymerizable with vinylidene fluoride include tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, and ethylene trichloride fluoride.

分離膜の形状は、平膜、中空糸膜、スパイラル式などいずれの形状のものも採用することができ、中空糸膜モジュールであれば、外圧式、内圧式のいずれの形状のものも採用することができる。   As the shape of the separation membrane, any shape such as a flat membrane, a hollow fiber membrane, and a spiral type can be adopted, and any shape of an external pressure type or an internal pressure type can be adopted as long as it is a hollow fiber membrane module. be able to.

2.分離膜モジュール様式
分離膜モジュールは、分離膜およびそれを収容する筐体等を備える。
2. Separation membrane module format The separation membrane module includes a separation membrane and a housing for housing the separation membrane.

1個の分離膜モジュールユニットに含まれる分離膜モジュールの長さ、充填率、分離膜の種類などの仕様は同じでも、異なっていても良い。ただし、例えばモジュール毎に充填率が異なると、それぞれのモジュールでのクロスフロー流束が異なるので、それぞれのモジュールにおいて、クロスフローの剪断力により得られる分離膜の洗浄効果が異なる。またモジュールの濾過速度の設定も個別に行う必要がある。さらに、異なるモジュールを管理するには、同じ種類のモジュールを管理するよりも手間がかかるので、生産管理の観点からは、各モジュールの仕様は同じである方が好ましい。   Specifications such as length, filling rate, and type of separation membrane of the separation membrane modules included in one separation membrane module unit may be the same or different. However, for example, when the filling rate is different for each module, the crossflow flux in each module is different, so that the cleaning effect of the separation membrane obtained by the shearing force of the crossflow is different in each module. It is also necessary to set the filtration rate of the module individually. Furthermore, since managing different modules takes more time than managing the same type of modules, it is preferable that the specifications of each module are the same from the viewpoint of production management.

(1)分離膜モジュールの構成
分離膜モジュールは、被ろ過液(つまり原液)からろ過液(つまり透過液)を分離することができればよい。ろ過には、全量ろ過とクロスフローろ過があり、クロスフローろ過においては、被ろ過液からろ過液と濃縮液とが得られる。具体的には、全量ろ過においては、分離膜モジュールは、筐体と;筐体内に収容され、被ろ過液(つまり原液)をろ過液(つまり透過液)に分離する分離膜と、を備える。また、膜洗浄液などの排出用に追加の出口などがあっても良い。一方、クロスフローろ過の場合は、分離膜モジュールは、筐体と;筐体内に収容され、被ろ過液(つまり原液)をろ過液(つまり透過液)と濃縮液とに分離する分離膜と;筐体の外側から分離膜の一次側に被ろ過液を供給する被ろ過液入口と;ろ過液を筐体外に排出するろ過液出口と、濃縮液を筐体外に排出する濃縮液出口と、を備える。被ろ過液入口および濃縮液出口は、筐体の長手方向における両端の近傍にそれぞれ設けられることが好ましい。
(1) Configuration of Separation Membrane Module The separation membrane module only needs to be able to separate the filtrate (that is, the permeate) from the liquid to be filtered (that is, the stock solution). Filtration includes total volume filtration and cross flow filtration. In cross flow filtration, a filtrate and a concentrated liquid are obtained from the filtrate. Specifically, in total filtration, a separation membrane module includes a housing; and a separation membrane that is housed in the housing and separates a liquid to be filtered (that is, a stock solution) into a filtrate (that is, a permeate). Further, there may be an additional outlet for discharging the membrane cleaning liquid or the like. On the other hand, in the case of cross-flow filtration, the separation membrane module includes a casing; a separation membrane that is housed in the casing and separates a liquid to be filtered (that is, a stock solution) into a filtrate (that is, a permeate) and a concentrated liquid; A filtrate inlet for supplying the filtrate to the primary side of the separation membrane from the outside of the casing; a filtrate outlet for discharging the filtrate outside the casing; and a concentrate outlet for discharging the concentrate outside the casing; Prepare. The filtrate inlet and the concentrate outlet are preferably provided in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the casing.

なお、「一次側」とは、分離膜で仕切られた空間のうち被ろ過液(つまり原液)が供給される方であり、「二次側」とは、その逆である。つまり、一次側とは、内圧式中空糸膜モジュールでは膜の内側を指し、外圧式中空糸膜モジュールでは膜の外側を指す。「一次側」および「二次側」はそれぞれ、「供給側」、「透過側」と言い換えられてもよい。   The “primary side” is a side to which a liquid to be filtered (that is, a stock solution) is supplied in a space partitioned by a separation membrane, and the “secondary side” is the opposite. That is, the primary side indicates the inside of the membrane in the internal pressure type hollow fiber membrane module, and the outside of the membrane in the external pressure type hollow fiber membrane module. “Primary side” and “secondary side” may be rephrased as “supply side” and “transmission side”, respectively.

分離膜モジュールの具体的な構成について、外圧式中空糸膜モジュールを例に、図面を参照しながら説明する。   A specific configuration of the separation membrane module will be described with reference to the drawings, taking an external pressure hollow fiber membrane module as an example.

図1の中空糸膜モジュール11は、両端が開口した筒状ケース3と、上キャップ6と、下キャップ7と、筒状ケース3内に収納された多数本の中空糸膜2とを備える。   The hollow fiber membrane module 11 of FIG. 1 includes a cylindrical case 3 having both ends opened, an upper cap 6, a lower cap 7, and a plurality of hollow fiber membranes 2 housed in the cylindrical case 3.

筒状ケース3,上キャップ6および下キャップ7は、筐体に相当する。   The cylindrical case 3, the upper cap 6 and the lower cap 7 correspond to a housing.

筒状ケース3は、両端が開口した円筒状のケースであり、側面において、円筒形状における高さ方向での下端の近傍に被ろ過液入口8が設けられ、高さ方向での上端の近傍に濃縮液出口10が設けられている。また、被ろ過液入口8および濃縮液出口10からはそれぞれノズル8a(22a)および10aが突出している。   The cylindrical case 3 is a cylindrical case having both ends open, and on the side surface, a filtrate inlet 8 is provided in the vicinity of the lower end in the height direction of the cylindrical shape, and in the vicinity of the upper end in the height direction. A concentrate outlet 10 is provided. Further, nozzles 8 a (22 a) and 10 a protrude from the filtrate inlet 8 and the concentrate outlet 10, respectively.

上キャップ6は、筒状ケース3の上端に装着される。上キャップ6には第1のろ過液出口91が設けられる。下キャップ7は筒状ケース3の下端に装着される。下キャップ7には第2のろ過液出口92が設けられる。ろ過液出口91および92からは、ノズル91aおよび92aが突出する。なお、本形態では、被ろ過液入口8がドレン排出口22を兼ねる。また、被ろ過液入口8は、エア供給口としても機能する。   The upper cap 6 is attached to the upper end of the cylindrical case 3. The upper cap 6 is provided with a first filtrate outlet 91. The lower cap 7 is attached to the lower end of the cylindrical case 3. The lower cap 7 is provided with a second filtrate outlet 92. Nozzles 91 a and 92 a protrude from the filtrate outlets 91 and 92. In the present embodiment, the filtrate inlet 8 also serves as the drain outlet 22. Moreover, the to-be-filtrated liquid inlet 8 functions also as an air supply port.

本形態では、中空糸膜2は、その両端が開口している。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、中空糸膜は2つの端面の少なくとも一方が開口していればよい。本形態では、中空糸膜2の上端と下端とは、それぞれ中空糸膜集束部材41および42によって束ねられている。図1では、両方の中空糸膜集束部材4が筒状ケース3の内部に固定されることで、中空糸膜束が筒状ケース3内に固定される。中空糸膜集束部材41および42は、いわゆるポッティング剤で形成されている。なお、中空糸膜集束部材41および42を、必要に応じ筒状等の容器内に接着固定し、Oリングやパッキンなどのシール材を用いて液密に筒状ケース3の内部に固定することで、中空糸膜2と中空糸膜集束部材41および42をカートリッジ式として、中空糸膜束を筒状ケース3内に固定しても良い。   In this embodiment, both ends of the hollow fiber membrane 2 are open. However, the present invention is not limited to this, and the hollow fiber membrane only needs to have at least one of the two end faces opened. In this embodiment, the upper end and the lower end of the hollow fiber membrane 2 are bundled by hollow fiber membrane focusing members 41 and 42, respectively. In FIG. 1, the hollow fiber membrane bundle is fixed in the cylindrical case 3 by fixing both hollow fiber membrane focusing members 4 in the cylindrical case 3. The hollow fiber membrane focusing members 41 and 42 are formed of a so-called potting agent. In addition, the hollow fiber membrane focusing members 41 and 42 are bonded and fixed in a cylindrical container or the like, if necessary, and fixed inside the cylindrical case 3 using a sealing material such as an O-ring or packing. Thus, the hollow fiber membrane 2 and the hollow fiber membrane focusing members 41 and 42 may be of a cartridge type, and the hollow fiber membrane bundle may be fixed in the cylindrical case 3.

中空糸膜モジュール11では、例えば、全量ろ過の場合、被ろ過液は、被ろ過液入口8から、筒状ケース3の内部、具体的には中空糸膜2の外側(一次側)に供給される。中空糸膜2を透過した透過液は、中空糸膜2の開口した上端から上キャップ6内に流れ、次いで第1ろ過液出口91から中空糸膜モジュール11の外部へと流出する。また、透過液は、中空糸膜2の開口した下端から下キャップ7内に流れることもでき、このように下キャップ7内に流れた透過液は、第2ろ過液出口92から中空糸膜モジュール11の外部へと流出する。中空糸膜集束部材41,42が筒状ケース3の内壁に(つまり筐体の内壁に)液密に固定されていることで、透過液と被ろ過液および濃縮液とは互いに混ざらないように隔離される。   In the hollow fiber membrane module 11, for example, in the case of total filtration, the liquid to be filtered is supplied from the liquid inlet 8 to the inside of the cylindrical case 3, specifically, to the outside (primary side) of the hollow fiber membrane 2. The The permeate that has passed through the hollow fiber membrane 2 flows into the upper cap 6 from the open upper end of the hollow fiber membrane 2, and then flows out from the first filtrate outlet 91 to the outside of the hollow fiber membrane module 11. Further, the permeate can flow into the lower cap 7 from the open lower end of the hollow fiber membrane 2, and the permeate flowing into the lower cap 7 in this way passes through the second filtrate outlet 92 to the hollow fiber membrane module. 11 to the outside. Since the hollow fiber membrane focusing members 41 and 42 are liquid-tightly fixed to the inner wall of the cylindrical case 3 (that is, to the inner wall of the housing), the permeated liquid, the liquid to be filtered, and the concentrated liquid are not mixed with each other. Isolated.

図2の中空糸膜モジュール12は、中空糸膜2の下端が閉塞された状態で、小束集束部材5によって束ねられており、かつ筒状ケース3および下キャップ7に変えて、筒状ケース31および下キャップ71が設けられる以外は、図1の構成とほぼ同一である。すでに説明した部材については、同符号を付してその説明を省略する。   The hollow fiber membrane module 12 of FIG. 2 is bundled by a small bundle focusing member 5 with the lower end of the hollow fiber membrane 2 closed, and is replaced with a cylindrical case 3 and a lower cap 7. Except that 31 and the lower cap 71 are provided, the configuration is almost the same as that of FIG. The members already described are given the same reference numerals and the description thereof is omitted.

図2の形態では、中空糸膜2の上端は、開口した状態で、中空糸膜集束部材41に束ねられる。中空糸膜集束部材41は、図1の形態と同様に、筒状ケース3の上端近傍に液密に固定される。一方、中空糸膜2の下方の端部は、1束から300束程度の小束2aに分割され、小束2a毎に小束集束部材5で束ねられ、かつ下端が閉塞されている。   In the form of FIG. 2, the upper end of the hollow fiber membrane 2 is bundled with the hollow fiber membrane focusing member 41 in an open state. The hollow fiber membrane focusing member 41 is liquid-tightly fixed in the vicinity of the upper end of the cylindrical case 3 as in the embodiment of FIG. On the other hand, the lower end of the hollow fiber membrane 2 is divided into 1 to 300 small bundles 2a, each small bundle 2a is bundled by a small bundle focusing member 5, and the lower end is closed.

なお、下方の端部において、小束2aは筐体に対して固定されておらず、自由に動くことができる。また、補強のために各小束2aにはスチールワイヤーやアラミド繊維コードなどの、高強度かつ低伸度である糸状または棒状の部材を含んでもよい。   Note that, at the lower end, the small bundle 2a is not fixed to the casing and can move freely. For reinforcement, each small bundle 2a may include a thread-like or rod-like member having high strength and low elongation, such as a steel wire or an aramid fiber cord.

筒状ケース31は、被ろ過液入口を備えない以外は、筒状ケース3と同様の構成を備える。下キャップ71は、図1の下キャップ7と同様の構造を有するが、下キャップ7でのろ過液出口92に相当する構造が、被ろ過液入口8、ドレン排出口22およびエア供給口として機能する。   The cylindrical case 31 has the same configuration as that of the cylindrical case 3 except that it does not include an inlet to be filtered. The lower cap 71 has the same structure as the lower cap 7 in FIG. 1, but the structure corresponding to the filtrate outlet 92 in the lower cap 7 functions as the filtrate inlet 8, the drain discharge port 22, and the air supply port. To do.

図2の中空糸膜モジュール12では、例えばクロスフローろ過の場合、被ろ過液は、被ろ過液入口8から、複数の小束2aの間を通って、筒状ケース31の内部、具体的には中空糸膜2の外側(一次側)に供給される。中空糸膜2を透過した透過液は、中空糸膜2の開口した上端から上キャップ6内に流れ、次いで第1ろ過液出口91から中空糸膜モジュール12の外部へと流出する。中空糸膜2を透過しなかった濃縮液は、濃縮液出口10から中空糸膜モジュール12の外部へと流出する。中空糸膜集束部材41が筒状ケース31の内壁に(つまり筐体の内壁に)液密に固定されていることで、透過液と被ろ過液および濃縮液とは互いに混ざらないように隔離される。   In the hollow fiber membrane module 12 of FIG. 2, for example, in the case of cross-flow filtration, the liquid to be filtered passes between the plurality of small bundles 2 a from the liquid inlet 8, specifically inside the cylindrical case 31. Is supplied to the outside (primary side) of the hollow fiber membrane 2. The permeate that has permeated through the hollow fiber membrane 2 flows into the upper cap 6 from the open upper end of the hollow fiber membrane 2 and then flows out from the first filtrate outlet 91 to the outside of the hollow fiber membrane module 12. The concentrate that has not permeated through the hollow fiber membrane 2 flows out from the concentrate outlet 10 to the outside of the hollow fiber membrane module 12. Since the hollow fiber membrane focusing member 41 is liquid-tightly fixed to the inner wall of the cylindrical case 31 (that is, to the inner wall of the housing), the permeated liquid, the liquid to be filtered, and the concentrated liquid are isolated so as not to mix with each other. The

なお、図1の構成と図2の構成とを組み合わせることもできる。つまり、図1の構成において、中空糸膜2の片方の端部が閉塞されていてもよい。例えば、図2の筒状ケース31、上キャップ6,下キャップ71を備える筐体内に、中空糸膜集束部材41および42で束ねられた図1の中空糸膜2が収容されており、かつ、中空糸膜集束部材42が中空糸膜2の下端を閉塞していてもよい。この場合、中空糸膜集束部材42に対して筒状ケース3が固定されておらず、筒状ケース31と中空糸膜集束部材42との間に隙間が設けられていてもよい。   Note that the configuration of FIG. 1 and the configuration of FIG. 2 can be combined. That is, in the configuration of FIG. 1, one end of the hollow fiber membrane 2 may be closed. For example, the hollow fiber membrane 2 of FIG. 1 bundled with the hollow fiber membrane focusing members 41 and 42 is accommodated in a casing including the cylindrical case 31, the upper cap 6, and the lower cap 71 of FIG. The hollow fiber membrane focusing member 42 may block the lower end of the hollow fiber membrane 2. In this case, the cylindrical case 3 may not be fixed to the hollow fiber membrane focusing member 42, and a gap may be provided between the cylindrical case 31 and the hollow fiber membrane focusing member 42.

上述したいずれの構成においても、膜の上端または下端のうち、閉塞される方の端部は、U字状に折り曲げた糸束の湾曲部が閉塞部材または集束部材によって束ねられていてもよい。   In any of the above-described configurations, at the end of the membrane that is to be closed, the curved portion of the yarn bundle that is bent in a U shape may be bundled by the closing member or the focusing member.

さらに、図3,図4に示すように、ドレン排出口22を被ろ過液入口8とは別に設けてもよい。   Furthermore, as shown in FIGS. 3 and 4, the drain discharge port 22 may be provided separately from the filtrate inlet 8.

具体的には、図3の分離膜モジュール13は、筒状ケース3に代えて筒状ケース32を備える以外は、図1の分離膜モジュール1と同じ構成を備える。筒状ケース32は、その下端の近傍に、別々に設けられた被ろ過液入口8およびドレン排出口22を備える。被ろ過液入口8の位置は、筒状ケースの周方向において、ドレン排出口22に近くてもよいし、離れていてもよい。   Specifically, the separation membrane module 13 in FIG. 3 has the same configuration as the separation membrane module 1 in FIG. 1 except that the tubular case 3 is provided instead of the tubular case 3. The cylindrical case 32 includes a filtrate inlet 8 and a drain outlet 22 provided separately in the vicinity of the lower end thereof. The position of the to-be-filtrated liquid inlet 8 may be close to the drain outlet 22 in the circumferential direction of the cylindrical case, or may be separated.

また、図4の分離膜モジュール14は、筒状ケース31に代えて筒状ケース33を備える以外は、図2の分離膜モジュール12と同じ構成を備える。筒状ケース33は、その下端にドレン排出口22を備える。また、図4の構成において、被ろ過液入口8とドレン排出口22との位置が入れ替わってもよい。   Further, the separation membrane module 14 of FIG. 4 has the same configuration as the separation membrane module 12 of FIG. 2 except that it includes a cylindrical case 33 instead of the cylindrical case 31. The cylindrical case 33 includes a drain discharge port 22 at the lower end thereof. Moreover, in the structure of FIG. 4, the position of the to-be-filtrated liquid inlet 8 and the drain discharge port 22 may interchange.

また、図5の分離膜モジュール15は、被ろ過液入口8(ドレン排出口22)が、偏心した位置に設けられる以外は図2のモジュール12と同様の構成を有する。図1,図3,図4でも、ドレン排出口22が偏心した位置に設けられている。この効果については後述する。   Further, the separation membrane module 15 of FIG. 5 has the same configuration as the module 12 of FIG. 2 except that the filtrate inlet 8 (drain discharge port 22) is provided at an eccentric position. 1, 3 and 4, the drain discharge port 22 is provided at an eccentric position. This effect will be described later.

以上に説明した部材のより具体的な構成および分離膜モジュールがさらに備え得る部材について説明する。   The more specific structure of the member demonstrated above and the member which the separation membrane module can further be provided are demonstrated.

(2)整流部材
分離膜モジュールは、筐体内に、分離膜モジュール内の流れを整流化するための整流部材を備えてもよい。整流部材は、例えば、筒状の部材であり、筐体の上端近傍(例えば筒状ケース3および筒状ケース31の上端近傍)に配置される。
(2) Rectifying member The separation membrane module may include a rectifying member for rectifying the flow in the separation membrane module in the housing. The rectifying member is, for example, a cylindrical member, and is disposed in the vicinity of the upper end of the housing (for example, in the vicinity of the upper ends of the cylindrical case 3 and the cylindrical case 31).

分離膜は、接着剤などで、筐体または整流部品に固定されても良い。また、分離膜はカートリッジ式であってもよい。つまり、分離膜が、筐体または整流部品に対して脱着可能であってもよい。   The separation membrane may be fixed to the casing or the rectifying component with an adhesive or the like. Further, the separation membrane may be a cartridge type. That is, the separation membrane may be detachable from the housing or the rectifying component.

(3)筐体
筒状ケース3、上キャップ6および下キャップ7は、蒸気滅菌に対する耐熱性を有することが好ましい。例えば、これらの部材の材料としては、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィドなどの耐熱性の樹脂が単独もしくは混合で用いられる。また、樹脂以外の材料として、アルミニウム、ステンレス鋼などが好ましい。好ましい材料としてはさらに、樹脂と金属の複合体や、ガラス繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂などの複合材料が挙げられる。
(3) Housing The cylindrical case 3, the upper cap 6 and the lower cap 7 preferably have heat resistance against steam sterilization. For example, as materials for these members, heat-resistant resins such as polysulfone, polycarbonate, and polyphenylene sulfide are used alone or in combination. Moreover, aluminum, stainless steel, etc. are preferable as materials other than resin. Preferred materials further include composite materials such as a resin-metal composite, glass fiber reinforced resin, and carbon fiber reinforced resin.

筐体の形状は特に限定はないが、円筒形状の胴体を持つものが好ましい。胴体部の形状は円筒でなくとも良く、筐体の製作のし易さ、分離膜モジュール内のデッドスペースの最小化などを考慮して変更することができる。   The shape of the housing is not particularly limited, but a housing having a cylindrical body is preferable. The shape of the body portion does not have to be a cylinder, and can be changed in consideration of ease of manufacture of the housing, minimization of dead space in the separation membrane module, and the like.

(4)集束部材
中空糸膜集束部材41および42のように中空糸膜開口したまま束ねる部材および,ならびに小束集束部材5のように中空糸膜を閉塞しかつ束ねる部材をまとめて集束部材とよぶ。集束部材としては、接着剤が好ましく用いられる。
(4) Converging member A member that bundles the hollow fiber membranes with the hollow fiber membrane converging members 41 and 42 open, and a member that closes and bundles the hollow fiber membranes such as the small bundle converging member 5 together with the converging member. Call it. An adhesive is preferably used as the focusing member.

接着剤として、硬化後のタイプDデュロメータ硬度が50以上80以下程度の合成樹脂が好ましく用いられる。タイプDデュロメータ硬度は、JIS−K6253(2004)で測定される。   As the adhesive, a synthetic resin having a cured type D durometer hardness of about 50 or more and 80 or less is preferably used. Type D durometer hardness is measured according to JIS-K6253 (2004).

硬度が50以上であることで、濾過時、逆圧洗浄時、および蒸気滅菌時に分離膜1次側から高圧の飽和水蒸気を投入した場合等の、分離膜の1次側と2次側で差圧がかかった時にも、中空糸膜集束部材4の変形を小さく抑えることができる。その結果、中空糸膜と集束部材との間での剥離発生を抑制することができ、中空糸膜2が破断してリークを起こす懸念が低減される。   When the hardness is 50 or more, there is a difference between the primary side and the secondary side of the separation membrane, such as when high-pressure saturated steam is introduced from the separation membrane primary side during filtration, back-pressure washing, and steam sterilization. Even when pressure is applied, deformation of the hollow fiber membrane focusing member 4 can be suppressed to a small level. As a result, the occurrence of peeling between the hollow fiber membrane and the converging member can be suppressed, and the concern that the hollow fiber membrane 2 breaks and leaks is reduced.

また、硬度が80以下であることも、中空糸膜が損傷する危険性を低減する。集束部材の表面のうち、中空糸膜が突出している部分では、集束部材の角と中空糸膜が接触する。ろ過時および逆圧洗浄時等において中空糸膜の揺れが発生したときに、集束部材の角と中空糸膜の外面とが強く接触する可能性があるが、その場合も、硬度が80以下であることで、中空糸膜の損傷および破断の発生を抑制することができる。   The hardness of 80 or less also reduces the risk of damage to the hollow fiber membrane. In the portion of the surface of the focusing member where the hollow fiber membrane protrudes, the corners of the focusing member and the hollow fiber membrane come into contact with each other. When vibration of the hollow fiber membrane occurs during filtration or back pressure washing, the corners of the converging member and the outer surface of the hollow fiber membrane may come into strong contact, but in this case, the hardness is 80 or less. As a result, damage and breakage of the hollow fiber membrane can be suppressed.

以上の様な、中空糸膜集束部材4および小束集束部材5の接着剤としては、汎用品で安価であり、水質への影響も小さいエポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの合成樹脂を用いることが好ましい。   As the adhesive for the hollow fiber membrane focusing member 4 and the small bundle focusing member 5 as described above, it is preferable to use a synthetic resin such as an epoxy resin or a polyurethane resin that is a general-purpose product, is inexpensive, and has little influence on water quality. .

(5)分離膜充填率
分離膜モジュールの分離膜の充填率について、中空糸膜モジュールを例に説明する。ここで、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率は以下の式1で求められる。
(5) Separation membrane filling rate The separation membrane filling rate of the separation membrane module will be described by taking a hollow fiber membrane module as an example. Here, the filling rate of the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module is obtained by the following formula 1.

Figure 2015110198
Figure 2015110198

中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率は、使用する目的や状況に応じて適宜決定することができる。具体的には、充填率は、30%以上60%以下が好ましい。また、本実施形態では、中空糸膜モジュールを斜めに配置して、直列に接続して、かつ蒸気滅菌を行うので、中空糸膜の充填率は、40%以上であることが好ましく、45%以上であることがより好ましい。   The filling rate of the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module can be appropriately determined according to the purpose and situation of use. Specifically, the filling rate is preferably 30% or more and 60% or less. In the present embodiment, since the hollow fiber membrane modules are arranged obliquely, connected in series, and steam sterilization is performed, the filling rate of the hollow fiber membrane is preferably 40% or more, and 45% More preferably.

理由は以下のとおりである。中空糸膜モジュールを斜めに設置すると、筐体内で中空糸膜が鉛直方向に偏り、その偏りが、滅菌時の昇温性およびクロスフローの流れに影響する可能性がある。そのため、中空糸膜が筐体の中で偏りが大きくならない様に、筐体の中に中空糸膜を詰めて、空隙を必要最小限にすることが好ましい。そのため、通常よりも中空糸膜の充填率を高めに設定しておくことが好ましい。   The reason is as follows. When the hollow fiber membrane module is installed obliquely, the hollow fiber membrane is biased in the vertical direction in the housing, and this bias may affect the temperature rise during sterilization and the flow of the cross flow. For this reason, it is preferable that the hollow fiber membrane is packed in the housing to minimize the gap so that the bias does not increase in the housing. Therefore, it is preferable to set the filling rate of the hollow fiber membrane higher than usual.

また、中空糸膜が筐体の中で偏らない様に、保持板などで中空糸膜を保持しても良い。保持板などの保持部材は、蒸気滅菌に対して耐熱性を有することが好ましく、また蒸気ドレンの滞留が無いように、凹部分を持たない構造を有することが好ましい。   Further, the hollow fiber membrane may be held by a holding plate or the like so that the hollow fiber membrane is not biased in the housing. The holding member such as a holding plate preferably has heat resistance against steam sterilization, and preferably has a structure that does not have a concave portion so that steam drain does not stay.

充填率が30%以上であることが好ましい他の理由を以下に述べる。充填率が大きいほど、1個のモジュール当たりの膜面積が大きくなるため、ろ過効率が向上する。充填率が30%以上であることで、中空糸膜モジュール内で中空糸膜以外の断面積が小さく抑えられるので、循環流量を大きくしなくても膜面線速度を大きくすることができる。つまり、大型の循環ポンプを必要とすることなくろ過に適切な線速度を得ることができるので、機器費および運転電力を抑えることができる。また循環流量が小さくて済むので、細い配管を用いることができ、その結果、配管および自動弁などのバルブ類にかかる費用を抑制することができる。   Other reasons why the filling rate is preferably 30% or more will be described below. Since the membrane area per module increases as the filling rate increases, the filtration efficiency improves. When the filling rate is 30% or more, the cross-sectional area other than the hollow fiber membrane can be kept small in the hollow fiber membrane module, so that the membrane surface linear velocity can be increased without increasing the circulation flow rate. That is, since a linear velocity suitable for filtration can be obtained without requiring a large circulation pump, equipment cost and operating power can be suppressed. Further, since the circulation flow rate is small, it is possible to use a thin pipe, and as a result, it is possible to suppress the cost of the pipes and valves such as an automatic valve.

中空糸膜の充填率が60%以下であることで、滅菌における蒸気、ろ過運転における被ろ過液、洗浄における洗浄液が、モジュール内に充分に行き渡りやすい。   When the filling rate of the hollow fiber membrane is 60% or less, the steam in sterilization, the liquid to be filtered in the filtration operation, and the cleaning liquid in the cleaning are sufficiently easily distributed in the module.

また、充填率が60%以下であることで、微生物をモジュール外に排出しやすいので、膜の目詰まりを抑制しやすい。また、充填率が60%以下であれば、筐体に中空糸膜束を挿入することも容易である。さらに、中空糸膜の間に集束部材を構成する接着剤が浸透しやすく、製作が容易である。   In addition, since the filling rate is 60% or less, microorganisms can be easily discharged out of the module, so that clogging of the membrane can be easily suppressed. If the filling rate is 60% or less, it is easy to insert the hollow fiber membrane bundle into the housing. Furthermore, the adhesive constituting the converging member is likely to permeate between the hollow fiber membranes, and the manufacture is easy.

3.分離膜モジュールの配置
以下に、モジュールユニットの構成の具体例を示す。モジュールユニットは、2個以上の分離膜モジュールであって、その分離膜モジュールが斜めに配置されている分離膜モジュールと;いずれか1つの分離膜モジュールとその分離膜モジュールより下に配置された分離膜モジュールとの一次側を直列に接続する送液ラインと、いずれか1つの分離膜モジュールのドレンをその分離膜モジュールより下に配置された分離膜モジュールに送り込むドレン排出ラインとを備える。
3. Arrangement of Separation Membrane Module A specific example of the configuration of the module unit is shown below. The module unit is a separation membrane module having two or more separation membrane modules, the separation membrane modules being disposed obliquely; any one separation membrane module and the separation being disposed below the separation membrane module A liquid feed line that connects the primary side with the membrane module in series, and a drain discharge line that feeds the drain of any one of the separation membrane modules into the separation membrane module disposed below the separation membrane module.

通常、分離膜モジュールは、円筒または直方体のように一方向に長いことが多い。複数のこのような分離膜モジュールを、長さ方向が鉛直方向に平行になるように設置し(縦置きし)かつ直列に接続する場合、鉛直方向に分離膜モジュールを並べると、設備全体の高さは、(個々の分離膜モジュールの長さ)×(重ねた本数)以上になる。   Usually, the separation membrane module is often long in one direction like a cylinder or a rectangular parallelepiped. When a plurality of such separation membrane modules are installed so that the length direction is parallel to the vertical direction (vertically placed) and connected in series, arranging the separation membrane modules in the vertical direction increases the overall height of the facility. The length is equal to or greater than (length of each separation membrane module) × (number of stacked modules).

これに対して、本発明者らは、分離膜モジュールを、その長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置することで、設備高さを抑制することができることを見いだした。   On the other hand, the present inventors have found that the facility height can be suppressed by arranging the separation membrane module so that the longitudinal direction thereof is oblique with respect to the vertical direction.

図6および図7では、外圧式中空糸膜モジュールを備えるモジュールユニットを例に挙げるが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の分離膜モジュールに適用可能である。   6 and 7 exemplify a module unit including an external pressure type hollow fiber membrane module, the present invention is not limited to this, and can be applied to various separation membrane modules.

図6に示すモジュールユニット101は、複数の分離膜モジュール1A、1B、1Cと、分離膜モジュール1Aと1Bとの間、および分離膜モジュール1Bと1Cとの間をそれぞれ直列に接続するモジュール接続パイプ(送液ラインの一例)23を備える。   The module unit 101 shown in FIG. 6 is a module connection pipe that connects a plurality of separation membrane modules 1A, 1B, and 1C, separation membrane modules 1A and 1B, and separation membrane modules 1B and 1C in series. (An example of a liquid feeding line) 23 is provided.

分離膜モジュール1A、1B,1Cはそれぞれ、図5の中空糸膜モジュール12と同様の構成を有する。ただし、上述したモジュールのいずれも、図6および図7の構成に適用可能である。   Each of the separation membrane modules 1A, 1B, and 1C has the same configuration as the hollow fiber membrane module 12 of FIG. However, any of the modules described above can be applied to the configurations of FIGS.

分離膜モジュール1Aは最下方に、モジュール1Bは1Aの上に、モジュール1Cは1Bの上に配置される。このように、鉛直方向に分離膜モジュールを積み重ねた方が、水平方向に並べるよりも、分離膜モジュール間を繋ぐ管を短くすることができ、運転にかかるエネルギーを低減することができる。   The separation membrane module 1A is disposed at the lowermost position, the module 1B is disposed above 1A, and the module 1C is disposed above 1B. As described above, when the separation membrane modules are stacked in the vertical direction, the pipes connecting the separation membrane modules can be shortened rather than arranging them in the horizontal direction, and the energy required for operation can be reduced.

また、分離膜モジュール1A,1B,1Cの長手方向(筒状ケースの高さ方向:図中に一点鎖線で示す)と水平方向(図中に点線で示す)との間の角度は、1°以上45°以下であることが好ましく、5°以上30°以下であることがより好ましい。   Further, the angle between the longitudinal direction of the separation membrane modules 1A, 1B, 1C (the height direction of the cylindrical case: indicated by a one-dot chain line in the figure) and the horizontal direction (indicated by a dotted line in the figure) is 1 °. It is preferably 45 ° or less and more preferably 5 ° or more and 30 ° or less.

なお、「角度」とは、モジュールの長手方向に平行な直線と水平方向に平行な直線との間の角度のうち、鋭角となる角度である。   The “angle” is an acute angle among the angles between a straight line parallel to the longitudinal direction of the module and a straight line parallel to the horizontal direction.

角度が1°以上であれば、蒸気滅菌時の分離膜モジュール内でのドレンの滞留を抑制し、滅菌不良を効果的に抑制することができる。角度が大きいほど(長手方向が鉛直に近いほど)、ドレンの排出速度(つまりドレンの流下速度)は大きくなる。特に下段の分離膜モジュールには上段の分離膜モジュールのドレンが集まるため、下段の分離膜モジュールおよび下段の流路では、昇温性が低下する懸念がある。直列に接続する本数が多い場合は、それだけ最下段の分離膜モジュールには多くのドレンが流入するので、分離膜モジュールの長手方向と水平方向との間の角度を大きくすることで、ドレンの流下速度を早くして、ドレンを早く排出することが好ましい。   If the angle is 1 ° or more, retention of drain in the separation membrane module during steam sterilization can be suppressed, and sterilization defects can be effectively suppressed. The greater the angle (the closer the longitudinal direction is to the vertical), the greater the draining speed (that is, the draining speed). In particular, since the drain of the upper separation membrane module collects in the lower separation membrane module, there is a concern that the temperature rise performance is lowered in the lower separation membrane module and the lower flow path. When there are many connected in series, so much drain flows into the bottom separation membrane module, so by increasing the angle between the longitudinal direction and the horizontal direction of the separation membrane module, It is preferable to expedite drainage by increasing the speed.

一方で、角度が小さい方が、分離膜モジュールユニットの高さHUを小さくできるので、設備費および運転コストを低減することができる。さらには、分離膜モジュールの交換などのメンテナンスにおいても手間を削減することができる。そのため、斜め配置の分離膜モジュールの傾きは、必要最小限とすることが好ましく、その一例が、上述の1°以上45°以下という範囲である。   On the other hand, when the angle is smaller, the height HU of the separation membrane module unit can be reduced, so that the equipment cost and the operation cost can be reduced. Furthermore, labor can be reduced in maintenance such as replacement of the separation membrane module. For this reason, it is preferable that the inclination of the obliquely arranged separation membrane module is minimized, and an example thereof is the above-described range of 1 ° to 45 °.

図6では、ユニット101内の全てのモジュール1A,1B,1Cの長手方向と水平方向との間の角度RA、RBおよびRCは同等である。ただし、1つのモジュールユニットに含まれる複数の分離膜モジュールの角度は互いに異なっていてもよい。   In FIG. 6, the angles RA, RB, and RC between the longitudinal direction and the horizontal direction of all the modules 1A, 1B, 1C in the unit 101 are the same. However, the angles of the plurality of separation membrane modules included in one module unit may be different from each other.

例えば、図7のユニット102は、各モジュールの長手方向が、隣のモジュールの長手方向とジグザグになるように配置されている以外は図6のユニット101と同様の構成を備える。   For example, the unit 102 in FIG. 7 has the same configuration as the unit 101 in FIG. 6 except that the modules are arranged so that the longitudinal direction of each module is zigzag with the longitudinal direction of the adjacent module.

また、直列に接続されているモジュールのうち、少なくとも2つのモジュールが、上述の数値範囲内の角度を示せばよい。   Moreover, at least two modules among the modules connected in series should just show the angle within the above-mentioned numerical range.

つまり、上述の数値範囲内の角度を示すモジュールに、上述の数値範囲からはずれた角度を示す分離膜モジュールが、さらに接続されていてもよい。つまり、モジュールユニットは、長手方向と水平方向との間の角度が1°以上45°以下になるように配置された第1分離膜モジュールと、長手方向と水平方向との間の角度が1°以上45°以下になるように配置され、かつ前記第1分離膜モジュールの上方に配置された第2分離膜モジュールと、前記第1分離膜モジュールと前記第2分離膜モジュールの一次側とを直列に分離膜モジュールの1次側を直列に接続する送液ラインと、を備えればよい。第1分離膜モジュールと第2分離膜モジュールとの間に、異なる角度を示す他の分離膜モジュールが接続されていてもよい。   In other words, a separation membrane module showing an angle deviating from the above numerical range may be further connected to the module showing the angle within the above numerical range. That is, in the module unit, the angle between the longitudinal direction and the horizontal direction is 1 °, and the first separation membrane module arranged so that the angle between the longitudinal direction and the horizontal direction is 1 ° or more and 45 ° or less. The second separation membrane module arranged so as to be 45 ° or less and above the first separation membrane module, and the primary side of the first separation membrane module and the second separation membrane module are connected in series. And a liquid feed line for connecting the primary side of the separation membrane module in series. Another separation membrane module showing a different angle may be connected between the first separation membrane module and the second separation membrane module.

なお、1つのユニット内の分離膜モジュールの位置は、水平方向にずれていてもよいし、重なっていてもよい。また、1つのユニットを上方から見たとき、そのユニットに含まれる複数の分離膜モジュールの長手方向は、互いに平行であってもよいし、交差していてもよい。   In addition, the position of the separation membrane module in one unit may be shifted in the horizontal direction or may be overlapped. Further, when one unit is viewed from above, the longitudinal directions of the plurality of separation membrane modules included in the unit may be parallel to each other or cross each other.

モジュールの角度は、モジュールを実際に使用する前に、あらかじめ蒸気加熱試験を行うことで、決定されてもよい。蒸気加熱試験では、例えば、上方のモジュール1Cの濃縮液出口10から加熱蒸気をモジュール内に送り込むことで、モジュール1Cの被ろ過液入口8および下のモジュール1Bの濃縮液出口10を介してモジュール1Bに加熱蒸気を送り込み、同様にして下方のモジュール1Aまで加熱する。この実験により、分離膜モジュールの温度、特に各モジュールの下部について、所定の滅菌温度まで昇温できれば、各モジュールの角度は適切である。一方で、充分に昇温できないモジュールがあれば、その分離膜モジュールの角度を大きくすることを検討すればよい。   The angle of the module may be determined by performing a steam heating test in advance before actually using the module. In the steam heating test, for example, heating steam is fed into the module from the concentrate outlet 10 of the upper module 1C, so that the module 1B passes through the filtrate inlet 8 of the module 1C and the concentrate outlet 10 of the lower module 1B. In the same manner, the heating steam is fed to the lower module 1A. If the temperature of the separation membrane module, particularly the lower part of each module, can be raised to a predetermined sterilization temperature by this experiment, the angle of each module is appropriate. On the other hand, if there is a module that cannot sufficiently raise the temperature, it may be considered to increase the angle of the separation membrane module.

ドレンを滞留させずに排出するためには、モジュールのドレン排出口は、モジュールの設置姿勢において最も低い位置に設けられることが好ましい。モジュールの長手方向が鉛直方向に沿うようにモジュールを設置するのであれば、分離膜モジュールのドレン排出口は、モジュールの縦軸の近傍(つまり端面図における中央付近)で、モジュールの下端に設けられればよい。しかし、モジュールを斜めに設置する場合は、ドレン排出口は偏心した位置に設けられることが好ましい。言い換えると、筐体においてドレンが溜まりやすいところに、ドレン排出口を設ければよい。こうして、分離モジュールを斜め配置にしたときに、ドレンが滞留することなく排出される。具体的な構成としては、図1,図3,図4,図5に示すとおりである。   In order to discharge the drain without retaining it, the drain outlet of the module is preferably provided at the lowest position in the installation posture of the module. If the module is installed so that the longitudinal direction of the module is along the vertical direction, the drain outlet of the separation membrane module is provided near the vertical axis of the module (that is, near the center in the end view) at the lower end of the module. That's fine. However, when the module is installed obliquely, the drain outlet is preferably provided at an eccentric position. In other words, a drain discharge port may be provided at a place where drain easily collects in the housing. Thus, when the separation module is disposed obliquely, the drain is discharged without stagnation. The specific configuration is as shown in FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4, and FIG.

例えば、径159mmで、長さ1500mmの円筒状の3本の分離膜モジュールを直列に接続したとする。このとき、図6または図7のように、モジュールを傾けて配置すれば、分離膜モジュールユニットの高さを1.5m程度に抑えることができる。   For example, it is assumed that three cylindrical separation membrane modules having a diameter of 159 mm and a length of 1500 mm are connected in series. At this time, as shown in FIG. 6 or FIG. 7, if the module is disposed at an angle, the height of the separation membrane module unit can be suppressed to about 1.5 m.

モジュール接続パイプ23は、各モジュールの一次側を接続できればよい。図6および図7では、モジュール接続パイプ23は、上のモジュールのドレン排出ノズル22aと、下のモジュールの濃縮液排出ノズル10aとを接続する。上述のいずれのモジュールを適用する場合も、モジュール接続パイプ23は、同様の位置に接続されればよい。   The module connection pipe 23 only needs to be able to connect the primary side of each module. 6 and 7, the module connection pipe 23 connects the drain discharge nozzle 22a of the upper module to the concentrate discharge nozzle 10a of the lower module. When any of the modules described above is applied, the module connection pipe 23 may be connected to the same position.

4.蒸気滅菌
蒸気滅菌においては、熱交換で発生した蒸気ドレンを排出しやすいように、蒸気をモジュールの上方のノズルから投入して、下方のノズルから排出することが好ましい。よって、直列に接続されたモジュールのうち、上方のモジュールから蒸気を供給すればよい。特に斜め配置ユニットの場合は、上方の(つまり蒸気の流れる方向において上流の)モジュールのドレンが、モジュール鉛直下部分に集まり、蒸気はそれ以外の部分を流れる。ドレン量が多いとドレン流路部分の温度を、蒸気滅菌の所定温度以上に昇温することが困難となる可能性がある。よって、ドレンの排出性を良好にすることが重要である。発生するドレンの量は、外部の気温、分離膜モジュールや周辺配管、設備の保温の状態などにより異なる。前述の通り、事前に蒸気加熱試験することで、適切な角度等を確認することができる。
4). Steam sterilization In steam sterilization, steam is preferably introduced from the nozzle above the module and discharged from the nozzle below so that the steam drain generated by heat exchange can be easily discharged. Therefore, it is only necessary to supply steam from the upper module among the modules connected in series. In particular, in the case of the diagonally arranged unit, the drain of the upper module (that is, upstream in the steam flow direction) collects in the lower part of the module vertical, and the steam flows in the other part. If the drain amount is large, it may be difficult to raise the temperature of the drain flow path portion to a predetermined temperature or higher for steam sterilization. Therefore, it is important to improve drainage. The amount of drain that is generated varies depending on the outside air temperature, the separation membrane module and the surrounding piping, the state of heat insulation of the equipment, and the like. As described above, an appropriate angle or the like can be confirmed by conducting a steam heating test in advance.

蒸気滅菌時には、分離膜モジュールの1次側から蒸気を供給しても良いし、2次側から蒸気を供給しても良い。外圧式中空糸膜に対しては、1次側から蒸気を供給して、1次側を所定の温度に昇温して滅菌しても良い。さらには、膜の種類によっては、1次側から2次側に蒸気を通気し、2次側も滅菌しても良い。   At the time of steam sterilization, steam may be supplied from the primary side of the separation membrane module, or steam may be supplied from the secondary side. The external pressure hollow fiber membrane may be sterilized by supplying steam from the primary side and raising the temperature of the primary side to a predetermined temperature. Furthermore, depending on the type of membrane, steam may be ventilated from the primary side to the secondary side, and the secondary side may be sterilized.

<参考形態1>
通常、分離膜モジュールは、縦にして(長手方向が鉛直方向に沿うように)配置されることが多い。これは、被ろ過液を下方から入れてモジュール筐体内を満たした方が、モジュール内に空気などの気相たまりをつくりにくく、被ろ過液で満たして、膜面積を有効に使用できるためである。また、被ろ過液の泡立ちを抑制でき、かつ被ろ過液に含まれる細胞を傷つけにくいからである。
<Reference form 1>
Usually, the separation membrane module is often arranged vertically (so that the longitudinal direction is along the vertical direction). This is because the case where the liquid to be filtered is filled from below and the inside of the module housing is filled is less likely to form a gas-phase pool such as air in the module, and the film area can be effectively used by filling with the liquid to be filtered. . Moreover, it is because foaming of a to-be-filtered liquid can be suppressed and the cell contained in a to-be-filtered liquid is hard to be damaged.

一方で、多数の分離膜モジュールを効率良く滅菌するために、分離膜モジュールを直列に接続して、一連の分離膜モジュールを一括して滅菌することが考えられる。このような直列配置におけるドレン排出の効率を高めるためにも、モジュールは縦置きすることが好ましいと考えられる。   On the other hand, in order to efficiently sterilize a large number of separation membrane modules, it is conceivable to connect the separation membrane modules in series and sterilize a series of separation membrane modules all together. In order to improve drain discharge efficiency in such a series arrangement, it is considered preferable to place the modules vertically.

しかし、複数の分離膜モジュールを縦にして、直列に繋ぎ、さらに鉛直方向に分離膜モジュールを並べると、設備全体の高さは、(個々の分離膜モジュールの長さ)×(重ねた本数)以上になる。つまり、設備全体の高さが大きくなり、それを維持するための設備も大がかりなものが必要となる。また、大きな送液圧を実現できる送液ポンプが必要となり、運転コストも大きくなることが懸念される。さらには、高所での作業が生じるので、メンテナンスも困難である。   However, when a plurality of separation membrane modules are connected in series, and the separation membrane modules are arranged in the vertical direction, the overall height of the facility is (length of individual separation membrane modules) x (number of stacked) That's it. In other words, the height of the entire facility is increased, and a large facility is required to maintain it. In addition, there is a concern that a liquid feed pump capable of realizing a large liquid feed pressure is required and the operation cost increases. Furthermore, since work at a high place occurs, maintenance is also difficult.

例えば、径159mmで、長さ1500mmの円筒状の分離膜モジュールを3本直列で、長さ方向に縦に配置するならば、分離膜モジュールへの供給ラインおよび分離膜モジュール間の送液ラインなども考慮し、分離膜ユニットの高さは約5mになる(図8参照)。   For example, if three cylindrical separation membrane modules with a diameter of 159 mm and a length of 1500 mm are arranged in series and vertically in the length direction, a supply line to the separation membrane module and a liquid feed line between the separation membrane modules, etc. In consideration, the height of the separation membrane unit is about 5 m (see FIG. 8).

<参考形態2>
一方、参考形態1と同様の寸法の分離膜モジュールを並列配置した場合は、ユニットの高さは約2mである(図9参照)。
<Reference form 2>
On the other hand, when the separation membrane modules having the same dimensions as those of the reference embodiment 1 are arranged in parallel, the height of the unit is about 2 m (see FIG. 9).

しかし、分離膜モジュールを並列に連結する場合、蒸気供給ラインおよび蒸気ドレンの排出ラインを各分離膜モジュールに設ける必要がある。よって、バルブ等が多く必要になり、かつ配管が複雑になる。その結果、特にクロスフローろ過の送液圧損が大きくなる。さらに、蒸気滅菌時には、これらのバルブを自動操作によって連動させなければならない。   However, when the separation membrane modules are connected in parallel, it is necessary to provide each of the separation membrane modules with a steam supply line and a steam drain discharge line. Therefore, many valves and the like are required, and the piping is complicated. As a result, the liquid pressure loss particularly in cross flow filtration increases. Furthermore, during steam sterilization, these valves must be linked automatically.

以下、本発明の実施の効果をさらに詳細に、実施例を挙げて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

(1)外圧式中空糸膜の作製
(a)質量平均分子量41.7万のフッ化ビニリデンホモポリマーとγ−ブチロラクトンとを、それぞれ38質量%と62質量%の割合で170℃の温度で溶解した。この高分子溶液をγ−ブチロラクトンを中空部形成液体として随伴させながら口金から吐出し、温度20℃のγ−ブチロラクトン80質量%水溶液からなる冷却浴中で固化して球状構造からなる中空糸膜を作製した。
(1) Preparation of external pressure type hollow fiber membrane (a) Melt vinylidene fluoride homopolymer having a mass average molecular weight of 47,000 and γ-butyrolactone at a temperature of 170 ° C. at a rate of 38% by mass and 62% by mass, respectively. did. A hollow fiber membrane having a spherical structure is obtained by discharging this polymer solution from a die while accompanying γ-butyrolactone as a hollow portion forming liquid and solidifying in a cooling bath composed of an 80% by mass aqueous solution of γ-butyrolactone at a temperature of 20 ° C. Produced.

(b)次いで、質量平均分子量28.4万のフッ化ビニリデンホモポリマーを14質量%、セルロースアセテートプロピオネート(イーストマンケミカル社製、CAP482−0.5)を1質量%、N−メチル−2−ピロリドンを77質量%、T−20Cを5質量%、水を3質量%の割合で95℃の温度で混合溶解して高分子溶液を調製した。この製膜原液を、上記(a)で得られた球状構造からなる中空糸膜の表面に均一に塗布し、すぐに水浴中で凝固させることで、球状構造層の上に三次元編目構造を備える中空糸膜を作製した。こうして得られた中空糸膜を125℃飽和水蒸気と1時間接触させた。   (B) Next, 14% by mass of vinylidene fluoride homopolymer having a mass average molecular weight of 284,000, 1% by mass of cellulose acetate propionate (manufactured by Eastman Chemical Co., CAP482-0.5), N-methyl- A polymer solution was prepared by mixing and dissolving 2-pyrrolidone at 77% by mass, T-20C at 5% by mass, and water at 3% by mass at a temperature of 95 ° C. This membrane-forming stock solution is uniformly applied to the surface of the hollow fiber membrane having the spherical structure obtained in the above (a), and immediately solidified in a water bath to form a three-dimensional stitch structure on the spherical structure layer. A hollow fiber membrane provided was prepared. The hollow fiber membrane thus obtained was brought into contact with 125 ° C. saturated water vapor for 1 hour.

(c)上記(b)で得られた中空糸膜の被処理水側表面の平均細孔径は、0.04μmであった。また、上記(b)で得られた中空糸膜について純水透水量を評価したところ、5.5×10-93/m2/s/Paであった。透水量の測定は、逆浸透膜による25℃の温度の精製水を用い、ヘッド高さ1mで行った。 (C) The average pore diameter of the treated water side surface of the hollow fiber membrane obtained in (b) above was 0.04 μm. Moreover, when the pure water permeation rate was evaluated about the hollow fiber membrane obtained by said (b), it was 5.5 * 10 < -9 > m < 3 > / m < 2 > / s / Pa. The amount of water permeation was measured using purified water at a temperature of 25 ° C. by a reverse osmosis membrane at a head height of 1 m.

(2)外圧式中空糸膜モジュールの作製
上記(1)で製作した中空糸膜を用いて、図5の構造を有する分離膜モジュールを作製した。
(2) Production of External Pressure Type Hollow Fiber Membrane Module Using the hollow fiber membrane produced in (1) above, a separation membrane module having the structure of FIG. 5 was produced.

具体的には、中空糸膜をポッティング剤(サンユレック社製ポリウレタン、SA−7068A/SA−7068B、各々の混合比は重量比で64:100となるように混合した)によって束ねた。また、中空糸膜の上端においてポッティング剤の一部を切り落とすことで、中空糸膜を開口させた。こうして束ねられた中空糸膜を、ステンレス製の筐体内に固定して、モジュールを形成した。
なお、筐体のサイズは、内径159mm、長さ1500mmのものを使用した。
Specifically, the hollow fiber membrane was bundled with a potting agent (polyurethane manufactured by Sanyu Rec Co., Ltd., SA-7068A / SA-7068B, and mixed at a weight ratio of 64: 100). Moreover, the hollow fiber membrane was opened by cutting off a part of the potting agent at the upper end of the hollow fiber membrane. The hollow fiber membranes thus bundled were fixed in a stainless steel casing to form a module.
In addition, the size of a housing | casing used the thing with an internal diameter of 159 mm and length 1500mm.

(実施例1)
筐体内での中空糸膜の充填率が40%となるように、上記(2)の手順に従って分離膜モジュールを作製した。こうして得られた3本の分離膜モジュールを図6の様に配置し、分離膜モジュールユニットとした。分離膜モジュールの傾きは3°とした。
Example 1
A separation membrane module was produced according to the procedure (2) above so that the filling rate of the hollow fiber membrane in the housing was 40%. The three separation membrane modules thus obtained were arranged as shown in FIG. 6 to obtain a separation membrane module unit. The inclination of the separation membrane module was 3 °.

125℃の飽和水蒸気を最上段の分離膜モジュールのサイドノズルより、分離膜モジュールの1次側へ投入し、分離膜モジュールユニットの蒸気加熱試験を行った。2次側については、ろ過液出口に設けたバルブを封止したままで蒸気滅菌を実施した。蒸気のドレンは最下段の分離膜モジュールの下部ノズルから排出した。最下段の分離膜モジュールの下部ノズルの先には、スチームトラップを設け、蒸気ドレンを排出しながら、125℃の飽和水蒸気の圧力を保持できるようにした。ただし、蒸気通気開始後3分間は、最下段の分離膜モジュールの下部ノズルの先は、スチームトラップは通さず、大気開放として、蒸気でブローを行った。最もドレン量が多くなる最下段の分離膜モジュールにて、筐体胴部の中央部で、鉛直下方向部分の筐体内面に、熱電対を設置し、蒸気加熱中の温度を測定した。また中空糸膜束の中央部にも熱電対を設置し、蒸気加熱中の温度を測定した。   Saturated steam at 125 ° C. was introduced from the side nozzle of the uppermost separation membrane module to the primary side of the separation membrane module, and a steam heating test of the separation membrane module unit was performed. On the secondary side, steam sterilization was performed with the valve provided at the filtrate outlet sealed. Vapor drain was discharged from the lower nozzle of the lowermost separation membrane module. A steam trap was provided at the tip of the lower nozzle of the lowermost separation membrane module so that a saturated steam pressure of 125 ° C. could be maintained while discharging steam drain. However, for 3 minutes after the start of steam ventilation, the lower nozzle tip of the lowermost separation membrane module did not pass through the steam trap and was blown with steam so as to be open to the atmosphere. In the lowermost separation membrane module with the largest drain amount, a thermocouple was installed on the inner surface of the case in the vertical downward direction at the center of the case body, and the temperature during steam heating was measured. A thermocouple was also installed at the center of the hollow fiber membrane bundle, and the temperature during steam heating was measured.

その結果、蒸気通気開始後5分で各熱電対温度は121℃以上を示した。この結果は、一般的な蒸気滅菌条件の温度121℃を満足するものであった。   As a result, each thermocouple temperature was 121 ° C. or more 5 minutes after the start of steam aeration. This result satisfied a temperature of 121 ° C. under general steam sterilization conditions.

(実施例2)
中空糸膜の充填率が55%となるように、上記(2)の手順に従って分離膜モジュールを作製した。こうして得られた3本の分離膜モジュールを図6の様に設置し、実施例1と同様の操作を行った。
(Example 2)
A separation membrane module was produced according to the procedure (2) so that the filling rate of the hollow fiber membrane was 55%. The three separation membrane modules thus obtained were installed as shown in FIG. 6, and the same operation as in Example 1 was performed.

その結果、蒸気通気開始後7分で熱電対温度は121℃以上を示し、一般的な蒸気滅菌条件の温度121℃を満足した。   As a result, 7 minutes after the start of steam aeration, the thermocouple temperature showed 121 ° C. or higher, which satisfied the temperature of 121 ° C. under general steam sterilization conditions.

(実施例3)
中空糸膜の充填率が30%となるように、上記(2)の手順に従って分離膜モジュールを作製した。こうして得られた3本の分離膜モジュールを図6の様に設置し、実施例1と同様の操作を行った。
(Example 3)
A separation membrane module was produced according to the procedure (2) above so that the filling rate of the hollow fiber membrane was 30%. The three separation membrane modules thus obtained were installed as shown in FIG. 6, and the same operation as in Example 1 was performed.

その結果、蒸気通気開始後7分で熱電対温度は121℃以上を示し、一般的な蒸気滅菌条件の温度121℃を満足した。   As a result, 7 minutes after the start of steam aeration, the thermocouple temperature showed 121 ° C. or higher, which satisfied the temperature of 121 ° C. under general steam sterilization conditions.

(実施例4)
中空糸膜の充填率が65%となるように上記(2)の手順に従って分離膜モジュールを作製した。こうして得られた3本の分離膜モジュールを図5の様に設置し、実施例1と同様の操作を行った。
Example 4
A separation membrane module was produced according to the procedure (2) so that the filling rate of the hollow fiber membrane was 65%. The three separation membrane modules thus obtained were installed as shown in FIG. 5 and the same operation as in Example 1 was performed.

その結果、蒸気通気開始後9分で熱電対温度は121℃以上を示し、一般的な蒸気滅菌条件の温度121℃を満足した。   As a result, 9 minutes after the start of steam aeration, the thermocouple temperature showed 121 ° C. or higher, and the temperature of 121 ° C. under general steam sterilization conditions was satisfied.

(実施例5)
筐体内での中空糸膜の充填率が40%となるように、上記(2)の手順に従って分離膜モジュールを作製した。こうして得られた3本の分離膜モジュールを図6の様に配置し、分離膜モジュールユニットとした。分離膜モジュールの傾きは1°とした。
(Example 5)
A separation membrane module was produced according to the procedure (2) above so that the filling rate of the hollow fiber membrane in the housing was 40%. The three separation membrane modules thus obtained were arranged as shown in FIG. 6 to obtain a separation membrane module unit. The inclination of the separation membrane module was 1 °.

125℃の飽和水蒸気を最上段の分離膜モジュールのサイドノズルより、分離膜モジュールの1次側へ投入し、分離膜モジュールユニットの蒸気加熱試験を行った。2次側については、ろ過液出口に設けたバルブを封止したままで蒸気滅菌を実施した。蒸気のドレンは最下段の分離膜モジュールの下部ノズルから排出した。最下段の分離膜モジュールの下部ノズルの先には、スチームトラップを設け、蒸気ドレンを排出しながら、125℃の飽和水蒸気の圧力を保持できるようにした。ただし、蒸気通気開始後3分間は、最下段の分離膜モジュールの下部ノズルの先は、スチームトラップは通さず、大気開放として、蒸気でブローを行った。最もドレン量が多くなる最下段の分離膜モジュールにて、筐体胴部の中央部で、鉛直下方向部分の筐体内面に、熱電対を設置し、蒸気加熱中の温度を測定した。また中空糸膜束の中央部にも熱電対を設置し、蒸気加熱中の温度を測定した。   Saturated steam at 125 ° C. was introduced from the side nozzle of the uppermost separation membrane module to the primary side of the separation membrane module, and a steam heating test of the separation membrane module unit was performed. On the secondary side, steam sterilization was performed with the valve provided at the filtrate outlet sealed. Vapor drain was discharged from the lower nozzle of the lowermost separation membrane module. A steam trap was provided at the tip of the lower nozzle of the lowermost separation membrane module so that a saturated steam pressure of 125 ° C. could be maintained while discharging steam drain. However, for 3 minutes after the start of steam ventilation, the lower nozzle tip of the lowermost separation membrane module did not pass through the steam trap and was blown with steam so as to be open to the atmosphere. In the lowermost separation membrane module with the largest drain amount, a thermocouple was installed on the inner surface of the case in the vertical downward direction at the center of the case body, and the temperature during steam heating was measured. A thermocouple was also installed at the center of the hollow fiber membrane bundle, and the temperature during steam heating was measured.

その結果、蒸気通気開始後7分で各熱電対温度は121℃以上を示した。この結果は、一般的な蒸気滅菌条件の温度121℃を満足するものであった。   As a result, each thermocouple temperature was 121 ° C. or more 7 minutes after the start of steam aeration. This result satisfied a temperature of 121 ° C. under general steam sterilization conditions.

本発明の装置によれば、簡便な装置構成で、複数に直列配置した分離膜モジュールの蒸気滅菌が可能となる。   According to the apparatus of the present invention, steam sterilization of a plurality of separation membrane modules arranged in series can be performed with a simple apparatus configuration.

11−15、1A,1B,1C,10A,10B,10C 中空糸膜モジュール
2 中空糸膜
3、31、32、33 筒状ケース
41,42 中空糸膜集束部材
5 小束集束部材
6 上キャップ
7 下キャップ
8 被ろ過液入口
22 ドレン排出口
8a 被ろ過液ノズル
22a ドレン排出ノズル
91,92 ろ過液出口
92a ろ過液排出ノズル
10 濃縮液出口
10a 濃縮液排出ノズル
11-15, 1A, 1B, 1C, 10A, 10B, 10C Hollow fiber membrane module 2 Hollow fiber membranes 3, 31, 32, 33 Cylindrical cases 41, 42 Hollow fiber membrane focusing member 5 Small bundle focusing member 6 Upper cap 7 Lower cap 8 Filtrate inlet 22 Drain outlet 8a Filtrate nozzle 22a Drain outlet nozzles 91, 92 Filtrate outlet 92a Filtrate outlet nozzle 10 Concentrate outlet 10a Concentrate outlet nozzle

Claims (4)

上下に配置された2個以上の分離膜モジュールであって、前記分離膜モジュールは、その長手方向と水平方向との間の角度が1°以上45°以下になるように配置されている分離膜モジュールと、
いずれか1つの分離膜モジュールとその分離膜モジュールより下に配置された分離膜モジュールとの一次側を直列に接続する送液ラインと、
いずれか1つの分離膜モジュールのドレンをその分離膜モジュールより下に配置された分離膜モジュールに送り込むドレン排出ラインと
を備えるモジュールユニット。
Two or more separation membrane modules arranged above and below, wherein the separation membrane module is arranged such that an angle between the longitudinal direction and the horizontal direction is not less than 1 ° and not more than 45 ° Module,
A liquid feed line connecting in series the primary side of any one separation membrane module and the separation membrane module disposed below the separation membrane module;
A module unit comprising: a drain discharge line that feeds the drain of any one separation membrane module into the separation membrane module disposed below the separation membrane module.
前記送液ラインが前記ドレン排出ラインを兼ねる
請求項1に記載のモジュールユニット。
The module unit according to claim 1, wherein the liquid feeding line also serves as the drain discharge line.
前記分離膜モジュールは、前記モジュールユニットにおける前記分離膜モジュールの設置姿勢において、下方を向くように配置されるドレン排出口を備え
前記ドレン排出ラインは、前記ドレン排出口に接続される
請求項1または2に記載の分離膜モジュールユニット。
The said separation membrane module is provided with the drain discharge port arrange | positioned so that it may face downward in the installation attitude | position of the said separation membrane module in the said module unit. The said drain discharge line is connected to the said drain discharge port. 3. The separation membrane module unit according to 2.
前記分離膜モジュールが中空糸膜を有し、
前記分離膜モジュールにおける前記中空糸膜の充填率が40%以上60%以下である、
請求項1〜3のいずれかに記載の分離膜モジュールユニット。
The separation membrane module has a hollow fiber membrane;
The filling rate of the hollow fiber membrane in the separation membrane module is 40% or more and 60% or less.
The separation membrane module unit according to any one of claims 1 to 3.
JP2013252723A 2013-12-06 2013-12-06 Module unit Pending JP2015110198A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013252723A JP2015110198A (en) 2013-12-06 2013-12-06 Module unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013252723A JP2015110198A (en) 2013-12-06 2013-12-06 Module unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015110198A true JP2015110198A (en) 2015-06-18

Family

ID=53525545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013252723A Pending JP2015110198A (en) 2013-12-06 2013-12-06 Module unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015110198A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4445862B2 (en) Hollow fiber membrane module, hollow fiber membrane module unit, membrane filtration device using the same, and operating method thereof
JP6287860B2 (en) Filtration device, chemical production device, and operation method of filtration device
US8753509B2 (en) Advanced filtration device for water and wastewater treatment
JP6607038B2 (en) Hollow fiber membrane module and method for producing hollow fiber membrane module
CN103189129A (en) Hollow fiber membrane filtration device and method for washing hollow fiber membrane module
US20160346739A1 (en) Filtration apparatus
JP2013052386A (en) Hollow fiber membrane module and hollow fiber membrane module unit
JP2006247540A (en) Hollow fiber membrane module and its operation method
JP6191464B2 (en) Operation method of turbidity removal membrane module
JP2016068046A (en) Vertically-arranged external pressure type hollow fiber membrane module and method of operating the same
US9795926B2 (en) Aeration unit and filtering apparatus comprising the same
JP3370407B2 (en) Hollow fiber membrane module for gas exchange
WO2011150210A2 (en) Hollow fiber membrane module
WO2011150206A2 (en) Hollow fiber membrane module
US10144657B2 (en) System and method for filtration
JP2015110198A (en) Module unit
JPS60110390A (en) Aseptic water preparing apparatus
WO2012133068A1 (en) Hollow fiber membrane module
JP2013212456A (en) Hollow fiber membrane module
WO2013146821A1 (en) Hollow fiber membrane module
US20170043298A1 (en) Method for operating clarifying-film module
JP2013128892A (en) Hollow fiber membrane module and washing method of the same
JP5076569B2 (en) Liquid separation membrane module
JP2017217581A (en) Hollow fiber membrane filter device and cleaning method of the same
JP2014195775A (en) Hollow fiber membrane module