JP2019188275A - Filtering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、濾過装置に関する。 The present invention relates to a filtration device.
例えば排水処理等では、濾過膜を用いて液体を濾過することがある。このような濾過を行うために、複数本の中空糸膜を一方向に引き揃え、複数本の中空糸膜の両端を一対の保持部材によって保持し、一方又は両方の保持部材に複数本の中空糸膜の内腔に連通する流路が設けられた浸漬式の濾過モジュールが利用されている。このような濾過モジュールは、水槽に貯留される被処理液の中に浸漬され、中空糸膜を透過して中空糸膜の内腔に流入した濾過済液を保持部材の流路を通して吸引して外部に取り出す濾過システムを構成するために用いられる。 For example, in wastewater treatment or the like, a liquid may be filtered using a filtration membrane. In order to perform such filtration, a plurality of hollow fiber membranes are aligned in one direction, both ends of the plurality of hollow fiber membranes are held by a pair of holding members, and a plurality of hollow fibers are held in one or both holding members. An immersion type filtration module provided with a flow path communicating with the lumen of the thread membrane is used. Such a filtration module is immersed in the liquid to be treated stored in the water tank, and sucks the filtered liquid that has permeated the hollow fiber membrane and entered the lumen of the hollow fiber membrane through the flow path of the holding member. It is used to construct a filtration system that takes out to the outside.
特開2013−56346号公報には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から形成される中空糸膜を用いた濾過モジュールが開示されている。上記公報には、上下に引き揃えられる複数本の中空糸膜に下方から気泡を供給し、中空糸膜を揺らすことにより、中空糸膜の外周面に付着する懸濁成分の剥離除去効果を得ることが記載されている。 JP 2013-56346 A discloses a filtration module using a hollow fiber membrane formed from polytetrafluoroethylene (PTFE). In the above publication, by supplying air bubbles from below to a plurality of hollow fiber membranes that are aligned vertically, the hollow fiber membranes are shaken, thereby obtaining the effect of removing the suspended components adhering to the outer peripheral surface of the hollow fiber membranes. It is described.
上記公報に開示されるように、気泡によって中空糸膜を大きく揺らすためには、中空糸膜の長さにある程度余裕があること、つまり中空糸膜に弛みがあることが必要とされる。しかしながら、中空糸膜を大きく弛ませると中空糸膜同士が絡み合って、濁質等による閉塞を却って助長することがある。 As disclosed in the above publication, in order to shake the hollow fiber membrane greatly by bubbles, it is necessary that the length of the hollow fiber membrane has some margin, that is, the hollow fiber membrane has a slack. However, if the hollow fiber membranes are greatly loosened, the hollow fiber membranes may be entangled with each other, which may promote the obstruction due to turbidity.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、気泡により中空糸膜に付着した濁質を効率よく除去することができる濾過装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed based on the above situations, and makes it a subject to provide the filtration apparatus which can remove efficiently the turbidity adhering to the hollow fiber membrane by the bubble.
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る濾過装置は、上下に引き揃えられる複数本の中空糸膜及び上記複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の保持部材を有する複数の濾過モジュールと、上記複数の濾過モジュールを平行かつ等間隔に並列保持する支持体と、上記濾過モジュールの下方から気泡を供給する1又は複数の給気モジュールとを備える濾過装置であって、上記中空糸膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンであり、上記濾過モジュールにおける一対の保持部材の平均間隔をA、隣接する上記濾過モジュールの上記中空糸膜の保持領域間の平均間隔をB、上記一対の保持部材間に露出する上記中空糸膜の湿潤時の平均有効長さをCとして、(C2−A2)0.5/2Bの値が10以上18以下である。 The filtration device according to one aspect of the present invention made to solve the above problems includes a plurality of hollow fiber membranes that are aligned vertically and a pair of holding members that fix the upper and lower ends of the plurality of hollow fiber membranes. A filtration device comprising a plurality of filtration modules, a support for holding the plurality of filtration modules in parallel at equal intervals, and one or a plurality of air supply modules for supplying air bubbles from below the filtration modules. The main component of the hollow fiber membrane is polytetrafluoroethylene, the average distance between the pair of holding members in the filtration module is A, the average distance between the holding regions of the hollow fiber membranes of the adjacent filtration modules is B, The average effective length when the hollow fiber membrane exposed between the pair of holding members is wet is C, and the value of (C 2 -A 2 ) 0.5 / 2B is 10 or more and 18 or less.
本発明の一態様に係る濾過装置は、気泡により中空糸膜に付着した濁質を効率よく除去することができる。 The filtration device according to one embodiment of the present invention can efficiently remove turbidity attached to the hollow fiber membrane by air bubbles.
[本発明の実施形態の説明]
本発明の一態様に係る濾過装置は、上下に引き揃えられる複数本の中空糸膜及び上記複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の保持部材を有する複数の濾過モジュールと、上記複数の濾過モジュールを平行かつ等間隔に並列保持する支持体と、上記濾過モジュールの下方から気泡を供給する1又は複数の給気モジュールとを備える濾過装置であって、上記中空糸膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンであり、上記濾過モジュールにおける一対の保持部材の平均間隔をA、隣接する上記濾過モジュールの上記中空糸膜の保持領域間の平均間隔をB、上記一対の保持部材間に露出する上記中空糸膜の湿潤時の平均有効長さをCとして、(C2−A2)0.5/2Bの値が10以上20以下である。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
A filtration apparatus according to an aspect of the present invention includes a plurality of filtration modules having a plurality of hollow fiber membranes arranged vertically and a pair of holding members that fix upper and lower ends of the plurality of hollow fiber membranes, and the plurality of filtration modules. A filtration apparatus comprising a support for holding the filtration modules in parallel at equal intervals and one or a plurality of air supply modules for supplying bubbles from below the filtration module, wherein the main component of the hollow fiber membrane is It is polytetrafluoroethylene, and the average distance between the pair of holding members in the filtration module is A, the average distance between the holding regions of the hollow fiber membranes of the adjacent filtration modules is exposed between the pair of holding members. The average effective length when the hollow fiber membrane is wet is C, and the value of (C 2 -A 2 ) 0.5 / 2B is 10 or more and 20 or less.
当該濾過装置は、上記(C2−A2)0.5/2Bの値を上記範囲内としたことによって、上記給気モジュールから供給される気泡により上記中空糸膜を揺らすことができ、かつ上記中空糸膜同士が絡みにくい。このため、当該濾過装置は、気泡により中空糸膜に付着した濁質を効率よく除去することができる。 The filtration device can swing the hollow fiber membrane by bubbles supplied from the air supply module by setting the value of (C 2 -A 2 ) 0.5 / 2B within the above range, and The hollow fiber membranes are not easily entangled with each other. For this reason, the said filtration apparatus can remove efficiently the turbidity adhering to the hollow fiber membrane by the bubble.
当該濾過装置において、上記一対の保持部材間に露出する上記中空糸膜の乾燥時の平均有効長さが上記一対の保持部材の上下方向の平均間隔Aよりも大きいことが好ましい。このように、上記一対の保持部材間に露出する上記中空糸膜の乾燥時の平均有効長さが上記一対の保持部材の平均間隔よりも大きいことによって、上記濾過モジュールを使用していないときに不必要な張力が作用して上記中空糸膜が損傷することを防止できる。 In the filtration apparatus, it is preferable that an average effective length when the hollow fiber membrane exposed between the pair of holding members is dried is larger than an average interval A in the vertical direction of the pair of holding members. Thus, when the average effective length at the time of drying of the hollow fiber membrane exposed between the pair of holding members is larger than the average interval between the pair of holding members, the filtration module is not used. It is possible to prevent the hollow fiber membrane from being damaged due to unnecessary tension acting.
当該濾過装置において、上記一対の保持部材の上下方向の平均間隔Aが2.0m以上4.0m以下であることが好ましい。このように、上記一対の保持部材の上下方向の平均間隔Aが上記範囲内である場合、従来の濾過装置では中空糸膜の絡み合いが発生しやすいため、本発明を適用する有利性が顕著となる。 In the filtering device, it is preferable that an average interval A in the vertical direction of the pair of holding members is 2.0 m or more and 4.0 m or less. Thus, when the average distance A in the vertical direction of the pair of holding members is within the above range, the conventional filter device is likely to be entangled with the hollow fiber membrane, and thus the advantage of applying the present invention is remarkable. Become.
当該濾過装置において、上記保持領域間の平均間隔Bが15mm以上50mm以下であることが好ましい。このように、上記保持領域間の平均間隔Bが上記範囲内であることによって、上記中空糸膜が絡み合うことをより確実に防止しながら、容積当たりの上記中空糸膜の本数を大きくして濾過能力を向上することができる。 In the filtering device, it is preferable that an average interval B between the holding regions is 15 mm or more and 50 mm or less. As described above, when the average interval B between the holding regions is within the above range, the hollow fiber membranes are more reliably prevented from being entangled, and the number of the hollow fiber membranes per volume is increased to perform filtration. Ability can be improved.
当該濾過装置において、上記中空糸膜の平均外径が1.5mm以上4.0mm以下であることが好ましい。このように、上記中空糸膜の平均外径が上記範囲内であることによって、容積当たりの上記中空糸膜の本数をより大きくして濾過能力をさらに向上することができる。 In the filtration device, the hollow fiber membrane preferably has an average outer diameter of 1.5 mm or greater and 4.0 mm or less. Thus, when the average outer diameter of the hollow fiber membrane is within the above range, the number of the hollow fiber membranes per volume can be further increased to further improve the filtration capacity.
ここで、「湿潤時」とは、2週間以上水中に浸漬した状態を意味し、「乾燥時」とは、2週間以上大気中に放置した状態を意味する。 Here, “when wet” means a state immersed in water for 2 weeks or more, and “when dry” means a state left in the atmosphere for 2 weeks or more.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1の濾過システムは、濾過すべき被処理液を貯留する濾過槽Wと、この濾過槽Wの中に配置される本発明の一実施形態に係る濾過装置1とを備える。以下、図1において、上下方向をZ方向、左右方向をX方向、紙面奥行方向をY方向として説明する。 The filtration system of FIG. 1 includes a filtration tank W that stores a liquid to be treated and a filtration device 1 according to an embodiment of the present invention that is disposed in the filtration tank W. In the following description, in FIG. 1, the vertical direction is the Z direction, the horizontal direction is the X direction, and the depth direction on the paper is the Y direction.
[濾過槽]
濾過槽Wは、当該濾過装置1が浸漬されるよう、被処理液を貯留する。
[Filtration tank]
The filtration tank W stores the liquid to be processed so that the filtration device 1 is immersed therein.
濾過槽Wの材質としては、例えば樹脂、金属、コンクリート等を用いることができる。 As a material of the filtration tank W, for example, resin, metal, concrete, or the like can be used.
[濾過装置]
当該濾過装置1は、複数の濾過モジュール2と、この複数の濾過モジュール2を平行かつ等間隔に並列保持する支持体3と、濾過モジュール2の下方から気泡Gを供給する給気モジュール4と、複数の濾過モジュール2によって被処理液を濾過した処理済液を給気モジュール4から排出する排出機構5とを備える。
[Filtering equipment]
The filtration device 1 includes a plurality of
〔濾過モジュール〕
濾過モジュール2は、図1及び図2に示すように、上下(Z方向)に引き揃えられる複数本の中空糸膜6と、これらの複数本の中空糸膜6の上端を固定する上側保持部材7と、この上側保持部材7と対をなし、上記複数本の中空糸膜6の下端を固定する下側保持部材8とをそれぞれ有する。
[Filtration module]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
当該濾過装置1において、複数の濾過モジュール2は、上側保持部材7及び下側保持部材8がY方向に細長い棒状に形成され、複数本の中空糸膜6が上側保持部材7及び下側保持部材8の長手方向(Y方向)に沿うカーテン状に列設される。つまり、上側保持部材7及び下側保持部材8は、図3に示すように、細長い長方形状の保持領域R内に複数本の中空糸膜6を整列して保持する。このように中空糸膜6がカーテン状に列設されることによって、気泡Gが中空糸膜6のカーテンの厚さ方向(X方向)にその中心部まで比較的容易に入り込むことができるので、後述する給気モジュール4による濁質除去効果を促進することができる。
In the filtration device 1, the plurality of
図4に示すように、濾過モジュール2における一対の保持部材7,8の上下方向の平均間隔をA、隣接する濾過モジュールの中空糸膜6の保持領域R間の平均間隔をB、一対の保持部材7,8間に露出する中空糸膜6の湿潤時の平均有効長さをCとした場合、(C2−A2)0.5/2Bの値の下限としては、10であり、12がより好ましい。一方、上記(C2−A2)0.5/2Bの値の上限としては、20であり、18がより好ましい。上記(C2−A2)0.5/2Bの値が上記下限に満たない場合、中空糸膜6の揺れが不十分となることで気泡に濁質除去効果を十分に促進することができないおそれがある。逆に、上記(C2−A2)0.5/2Bの値が上記上限を超える場合、中空糸膜6同士が絡みやすくなることで、気泡による濁質除去を阻害するおそれがある。
As shown in FIG. 4, the vertical interval between the pair of holding
濾過モジュール2において、一対の保持部材7,8間に露出する中空糸膜6の乾燥時の平均有効長さは、濾過モジュール2を使用していないときに中空糸膜6に不必要な張力が作用して中空糸膜6が損傷することを防止するために、一対の保持部材7,8の上下方向の平均間隔Aよりも大きいことが好ましい。
In the
濾過モジュール2において、保持部材7,8間の上下方向(Z方向)の平均間隔Aの下限としては、2.0mが好ましく、2.5mがより好ましい。一方、保持部材7,8間の上下方向の平均間隔Aの上限としては、4.0mが好ましく、3.5mがより好ましい。保持部材7,8間の上下方向の平均間隔Aが上記下限に満たない場合、従来の濾過装置でも中空糸膜同士の絡み合いが発生しにくいため、本発明を適用することに十分な有利性が認められないおそれがある。逆に、保持部材7,8間の上下方向の平均間隔Aが上記上限を超える場合、中空糸膜6の有効長さが大きくなることで中空糸膜6が自重等により伸びやすくなるため、本発明によっても中空糸膜6同士の絡み合いを十分に抑制できないおそれがある。
In the
X方向に隣接する濾過モジュール2の保持領域R間の平均間隔Bの下限としては、15mmが好ましく、20mmがより好ましい。一方、上記保持領域R間の平均間隔Bの上限としては、50mmが好ましく、40mmがより好ましい。上記保持領域R間の平均間隔Bが上記下限に満たない場合、濾過モジュール2間での中空糸膜6の絡み合いを防止することが困難となるおそれや、気泡に濁質除去効果を十分に促進することができないおそれがある。逆に、上記保持領域R間の平均間隔Bが上記上限を超える場合、当該濾過装置1の容積当たりの膜面積が小さくなることによって当該濾過装置1の処理能力が不十分となるおそれがある。
The lower limit of the average interval B between the holding regions R of the
<中空糸膜>
中空糸膜6は、水を透過させる一方、被処理水に含まれる粒子の透過を阻止する多孔性の膜を管状に成形したものである。
<Hollow fiber membrane>
The
中空糸膜6の主成分は、PTFEである。このように、主成分がPTFEであることによって、中空糸膜6は、耐薬品性、耐熱性、耐候性、及び不燃性等に優れる。なお、中空糸膜6は、PTFE以外に、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等が適宜配合されていてもよい。
The main component of the
中空糸膜6は、PTFEを延伸により多孔質化したものであることが好ましい。このPTFEの延伸は、1軸延伸であってもよく、2軸延伸であってもよい。
The
中空糸膜6の引張強度の下限としては、50MPaが好ましく、60MPaがより好ましい。中空糸膜6の引張強度が上記下限に満たない場合、気泡による表面洗浄に対する耐久性が低下するおそれがある。一方、中空糸膜6の引張破断荷重の上限は一般に150Nである。なお、引張破断荷重とは、JIS−K7161(1994)に準拠し、標線間距離100mm、試験速度100mm/minで引張試験を行った際の最大引張応力を意味する。
As a minimum of the tensile strength of
中空糸膜6の平均外径の下限としては、1.5mmが好ましく、2.0mmがより好ましい。一方、中空糸膜6の平均外径の上限としては、4.0mmが好ましく、3.0mmがより好ましい。中空糸膜6の平均外径が上記下限に満たない場合、中空糸膜6の機械的強度が不十分となるおそれや、内腔の断面積が不足して濾過能力が不十分となるおそれがある。逆に、中空糸膜6の平均外径が上記上限を超える場合、中空糸膜6の合計面積が不足することにより濾過能力が不十分となるおそれがある。
As a minimum of the average outside diameter of
中空糸膜6の平均内径の下限としては、0.3mmが好ましく、0.5mmがより好ましい。一方、中空糸膜6の平均内径の上限としては、3.0mmが好ましく、2.0mmがより好ましい。中空糸膜6の平均内径が上記下限に満たない場合、中空糸膜6内の濾過済液を排出するときの圧損が大きくなるおそれがある。逆に、中空糸膜6の平均内径が上記上限を超える場合、中空糸膜6の機械的強度及び固形物の通過を阻止する能力が不十分となるおそれがある。
The lower limit of the average inner diameter of the
中空糸膜6の気孔率の下限としては、70%が好ましく、75%がより好ましい。一方、中空糸膜6の気孔率の上限としては、90%が好ましく、85%がより好ましい。中空糸膜6の気孔率が上記下限に満たない場合、透水性が不十分となるおそれがある。逆に、中空糸膜6の気孔率が上記上限を超える場合、中空糸膜6の機械的強度及び耐擦過性が不十分となるおそれがある。なお、気孔率とは、中空糸膜6の体積に対する気孔の総体積の割合をいい、ASTM−D−792に準拠して中空糸膜6の密度を測定することで求めることができる。
The lower limit of the porosity of the
中空糸膜6は、多孔質チューブ状の基材層とこの基材層の外周面に積層される多孔質の濾過層とを有する構成とすることができる。このように、中空糸膜6を多層構造とすることによって、透水性及び機械的強度を両立させ、さらに気泡による濁質除去効果をより効果的にすることができる。
The
(基材層)
基材層の主成分は、PTFEである。このように、主成分がPTFEであることによって、中空糸膜6は、耐薬品性、耐熱性、耐候性、及び不燃性等に優れる。なお、基材層は、PTFE以外に、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等が適宜配合されていてもよい。
(Base material layer)
The main component of the base material layer is PTFE. Thus, when the main component is PTFE, the
基材層は、PTFEを延伸により多孔質化したものであることが好ましい。このPTFEの延伸は、1軸延伸であってもよく、2軸延伸であってもよい。 The base material layer is preferably made of PTFE made porous by stretching. The PTFE stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching.
基材層のPTFEの数平均分子量の下限としては、50万が好ましく、200万がより好ましい。一方、基材層のPTFEの数平均分子量の上限としては、2000万が好ましい。基材層のPTFEの数平均分子量が上記下限に満たない場合、中空糸膜6の表面が損傷しやすくなるおそれや、中空糸膜6の機械的強度が低下するおそれがある。逆に、基材層のPTFEの数平均分子量が上記上限を超える場合、中空糸膜6の気孔の成形が困難になるおそれがある。
As a minimum of the number average molecular weight of PTFE of a base material layer, 500,000 are preferable and 2 million are more preferable. On the other hand, the upper limit of the number average molecular weight of PTFE of the base material layer is preferably 20 million. When the number average molecular weight of PTFE of the base material layer is less than the lower limit, the surface of the
基材層としては、例えばPTFEを押出成形して得られるチューブを用いることができる。このように基材層として押出成形チューブを用いることで、基材層に機械的強度を持たせることができると共に、容易に多孔質化することができる。 As the base material layer, for example, a tube obtained by extruding PTFE can be used. Thus, by using an extrusion-molded tube as the base material layer, the base material layer can have mechanical strength and can be easily made porous.
(濾過層)
濾過層は、帯状体をその両縁部が重なり合うよう基材層に螺旋状に巻き付けて形成することができる。
(Filtration layer)
The filtration layer can be formed by spirally winding the belt-like body around the base material layer so that both edges thereof overlap.
濾過層における帯状体同士の重複面積率の下限としては、20%が好ましく、25%がより好ましい。一方、濾過層における帯状体同士の重複面積率の上限としては、40%が好ましく、35%がより好ましい。濾過層における帯状体同士の重複面積率が上記下限に満たない場合、帯状体間に隙間が形成されないように巻き付けることが難しくなり、中空糸膜6の生産効率が不十分となるおそれがある。逆に、濾過層における帯状体同士の重複面積率が上記上限を超える場合、中空糸膜6の濾過能力(流束)が不必要に低下するおそれがある。
The lower limit of the overlapping area ratio between the strips in the filtration layer is preferably 20%, and more preferably 25%. On the other hand, the upper limit of the overlapping area ratio between the strips in the filtration layer is preferably 40%, and more preferably 35%. When the overlapping area ratio between the strips in the filtration layer is less than the lower limit, it is difficult to wind the strips so that no gap is formed between the strips, and the production efficiency of the
濾過層の材質としては、基材層の材質と同様とすることができる。また、濾過層は、PTFEを延伸により多孔質化したものであることが好ましく、均一な気孔を形成するために多軸に延伸されたものであることがより好ましい。 The material of the filtration layer can be the same as the material of the base material layer. The filtration layer is preferably made of PTFE made porous by stretching, and more preferably multiaxially stretched to form uniform pores.
濾過層の平均厚さの下限としては、1μmが好ましく、2μmがより好ましい。一方、濾過層の平均厚さの上限としては、100μ以下が好ましく、80μmがより好ましい。濾過層の平均厚さが上記下限に満たない場合、中空糸膜6の固形物の通過を阻止する能力が不十分となるおそれがある。逆に、濾過層の平均厚さが上記上限を超える場合、中空糸膜6を透過する液体の流束が不十分となるおそれがある。
The lower limit of the average thickness of the filtration layer is preferably 1 μm, and more preferably 2 μm. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the filtration layer is preferably 100 μm or less, and more preferably 80 μm. When the average thickness of the filtration layer is less than the above lower limit, the ability of the
中空糸膜6の空孔の平均径の下限としては、0.01μmが好ましい。一方、中空糸膜6の空孔の平均径の上限としては、0.45μmが好ましく、0.1μmがより好ましい。中空糸膜6の空孔の平均径が上記下限に満たない場合、透水性が低下するおそれがある。逆に、中空糸膜6の空孔の平均径が上記上限を超える場合、被処理水に含まれる不純物の中空糸膜6内部への透過を阻止できないおそれがある。なお、空孔の平均径とは、中空糸膜6の外周面(濾過層表面)の空孔の平均径を意味し、細孔直径分布測定装置(例えばPorous Materials社の「多孔質材料自動細孔径分布測定システム」)により測定することができる。
The lower limit of the average pore diameter of the
中空糸膜6は、上述のように、両端部が上側保持部材7及び下側保持部材8の長方形状の保持領域R内に長辺方向及び短辺方向に行列状に配列される。
As described above, the
この保持領域Rの長辺方向の平均長さLaの短辺方向の平均長さLbに対する比(La/Lb)の下限としては、10が好ましく、20がより好ましい。一方、保持領域Rの長辺方向の平均長さLaの短辺方向の平均長さLbに対する比の上限としては、50が好ましく、40がより好ましい。長辺方向の平均長さLaの短辺方向の平均長さLbに対する比が上記下限に満たない場合、短辺方向の長さが大きくなり過ぎて中空糸膜6の束の中心部まで気泡を供給できないおそれや、保持領域Rの面積が小さくなり十分な濾過面積を得られない場合がある。逆に、保持領域Rの長辺方向の平均長さLaの短辺方向の平均長さLbに対する比が上記上限を超える場合、濾過モジュール2が上記長辺方向に過度に長くなり、濾過モジュール2の取り扱いが容易でなくなるおそれがある。
The lower limit of the ratio (La / Lb) of the average length La in the long side direction to the average length Lb in the short side direction of the holding region R is preferably 10, and more preferably 20. On the other hand, the upper limit of the ratio of the average length La in the long side direction to the average length Lb in the short side direction of the holding region R is preferably 50, and more preferably 40. When the ratio of the average length La in the long side direction to the average length Lb in the short side direction is less than the lower limit, the length in the short side direction becomes too large, and bubbles are formed to the center of the bundle of
中空糸膜6の上記長辺方向の平均ピッチ(中心距離)の上記短辺方向の平均ピッチに対する比の下限としては、1.2が好ましく、1.5がより好ましい。一方、中空糸膜6の上記長辺方向の平均ピッチの上記短辺方向の平均ピッチに対する比の上限としては、2.5が好ましく、2がより好ましい。中空糸膜6の上記長辺方向の平均ピッチの上記短辺方向の平均ピッチに対する比が上記下限に満たない場合、中空糸膜6間の隙間に、保持領域Rの短辺方向に十分に気泡を導入できないおそれがある。逆に、中空糸膜6の上記長辺方向の平均ピッチの上記短辺方向の平均ピッチに対する比が上記上限を超える場合、上記長辺方向の中空糸膜6の密度が小さくなり、濾過能力が不十分となるおそれがある。
The lower limit of the ratio of the average pitch (center distance) in the long side direction to the average pitch in the short side direction of the
保持領域Rにおける中空糸膜6の断面占有率(中空糸膜6の内腔の面積も含む占有率)の下限としては、30%が好ましく、32%がより好ましい。一方、保持領域Rにおける中空糸膜6の断面占有率の上限としては、40%が好ましく、38%がより好ましい。中空糸膜6の断面占有率が上記下限に満たない場合、単位面積あたりの中空糸膜6の本数が少なくなり、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、中空糸膜6の断面占有率が上記上限を超える場合、中空糸膜6間の隙間が過度に小さくなり、保持領域Rの内側の中空糸膜6に気泡を供給して中空糸膜6への濁質の付着を抑制することができないおそれがある。
The lower limit of the cross-sectional occupancy ratio of the
保持領域Rにおいて短辺方向に配列される中空糸膜6の本数(配列数)の下限としては、8本が好ましく、12本がより好ましい。一方、短辺方向に配列される中空糸膜6の本数の上限としては、50本が好ましく、40本がより好ましい。短辺方向に配列される中空糸膜6の本数が上記下限に満たない場合、配設面積当たりの濾過面積を十分確保できないおそれがある。逆に、短辺方向に配列される中空糸膜6の本数が上記上限を超える場合、中空糸膜6の束の短辺方向中央部まで気泡を供給することが困難となり、十分な洗浄効果が得られないおそれがある。
As a minimum of the number (arrangement number) of the
中空糸膜6の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチの比の下限としては、1が好ましい。一方、中空糸膜6の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチの比の上限としては、1.5が好ましく、1.4がより好ましい。中空糸膜6の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチの比が上記下限に満たない場合、中空糸膜6が径方向に押し潰された状態で配置されることになるので製造が困難となるおそれがある。逆に、中空糸膜6の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチの比が上記上限を超える場合、上記長辺方向の中空糸膜6の密度が小さくなることによって濾過能力が不十分となるおそれがある。
The lower limit of the ratio of the average pitch in the short side direction to the average outer diameter of the
上記複数本の中空糸膜6は、上側保持部材7及び下側保持部材8の長手方向(Y方向)に沿って複数の束に分割して配設されてもよい。つまり、上側保持部材7及び下側保持部材8は、長手方向に複数本の中空糸膜6が密に配設される複数の領域を間隔を空けて有してもよい。このように、中空糸膜6を複数の束に分割し、束の間に間隙を設けることによって、中空糸膜6の束が上側保持部材7及び下側保持部材8の長手方向に振動することができるので、この振動によって中空糸膜6の表面に付着した濁質を効率よく振り落とすことができる。また、中空糸膜6の束の間に間隙が存在することによって、気泡Gが上側保持部材7及び下側保持部材8の長手方向に中空糸膜6の束の内部に比較的容易に入り込むことができるので、後述する給気モジュール4から供給される気泡による濁質除去効果をさらに促進することができる。
The plurality of
<上側保持部材>
上側保持部材7は、複数本の中空糸膜6の上端部を保持する部材であり、複数本の中空糸膜6の内腔と連通し、濾過済水を収集する内部流路を有する。この内部流路には排出機構5の配管が接続され、複数本の中空糸膜6の内部に浸透した濾過済水を排出する。
<Upper holding member>
The
上側保持部材7は、水平方向(中空糸膜6の引き揃え方向に垂直な方向)に細長く、略一定の幅を有する形状とされる。上側保持部材7の断面形状としては、特に限定されず、例えば多角形状、円形状等とすることができるが、成形及び複数本の中空糸膜6の固定が容易な方形状が好適に採用される。また、上側保持部材7は、支持体3によって支持することを容易にするための係合構造を有してもよい。
The
具体例として、上側保持部材7は、図5に示すように、下方が開放され、下側から複数本の中空糸膜6の上端部分が挿入される中空ケーシング7aを有する構成とすることができる。
As a specific example, as shown in FIG. 5, the upper holding
この例において、上側保持部材7は、中空ケーシング7aの側壁内面と中空糸膜6の外周面との間に、上記排出部を形成する内部空間を残すように樹脂組成物7bが充填されている。より詳しくは、複数本の中空糸膜6の上端部分を予め樹脂組成物7bによって接着した束が中空ケーシング7aに挿入され、樹脂組成物7bの間及び樹脂組成物7bと中空ケーシング7aの内壁との間へのさらなる樹脂組成物7bの充填により、中空糸膜6が中空ケーシング7aに対して固定されている。
In this example, the upper holding
中空ケーシング7aには、内部空間に連通し、排出機構に接続される排出ノズル7cが設けられている。
The
中空ケーシング7aの材質としては、例えばPTFE、塩化ビニル、ポリエチレン、ABS樹脂等を主成分とする樹脂組成物が挙げられる。
Examples of the material of the
樹脂組成物7bとしては、中空糸膜6及び中空ケーシング7aに対して高い接着性を有し、中空ケーシング7a内で硬化できるものであればよいが、中空糸膜6の主成分であるPTFEに対して高い接着性を有し、中空糸膜6の脱落を確実に防止できるエポキシ樹脂及びウレタン樹脂が好ましい。中空ケーシング7aに樹脂組成物7bを充填することにより、中空糸膜6と中空ケーシング7aの側壁との間の空間を気密に封止することができる。その結果、上側保持部材7内の排出部と中空糸膜6の外側とを確実に区分することができ、濾過された濾過済水に濾過されていない被処理水が混入することを防止できる。
Any
<下側保持部材>
下側保持部材8は、複数本の中空糸膜6の下端部を保持する部材である。下側保持部材8は、上側保持部材7と同様の構成としてもよく、中空糸膜6の下端部を封止する排出部を有しない構成としてもよい。この下側保持部材8の構造、平均幅、平均長さ及び材質等は、上側保持部材7と同様とすることができる。
<Lower holding member>
The
また、下側保持部材8は、1本の中空糸膜6をU字状に湾曲させて折り返す構成としてもよい。この場合、上側保持部材7は、中空糸膜6の両端を保持する。
Further, the
〔支持体〕
支持体3は、上述のように、複数の濾過モジュール2の上側保持部材7及び下側保持部材8を保持することにより、複数の濾過モジュール2を濾過槽Wに貯留される被処理液中に浸漬状態に配設する。
[Support]
As described above, the support 3 holds the upper holding
この支持体3は、濾過モジュール2を保持した状態で濾過槽Wから取り出せるよう構成されることが好ましい。また、支持体3は、後述する給気モジュール4を濾過モジュール2の下方に保持するよう構成されることが好ましい。
The support 3 is preferably configured to be removed from the filtration tank W while holding the
〔給気モジュール〕
給気モジュール4は、平面視で濾過モジュール2の間に配置され、気泡Gを形成する気体を供給する複数の給気管9を有する。この複数の給気管9は、気泡Gを吐出する複数の気泡吐出口9aを有する。給気管9の気泡吐出口9aの径としては、例えば1mm以上10mm以下とすることができる。給気モジュール4は、下側保持部材8の隙間から気泡Gを中空糸膜6に供給し、中空糸膜6を揺らすことで中空糸膜6に付着している濁質を除去する。
[Air supply module]
The air supply module 4 is disposed between the
なお、給気モジュール4から供給する気泡Gを形成する気体としては不活性のものであれば特に限定されないが、ランニングコストの観点から空気を用いることが好ましい。 The gas forming the bubbles G supplied from the air supply module 4 is not particularly limited as long as it is inert, but air is preferably used from the viewpoint of running cost.
〔排出機構〕
排出機構5は、複数の濾過モジュール2の排出ノズル7cに接続され、中空糸膜6によって被処理液を濾過した処理済液を集める集水配管10と、この集水配管10から処理済液を吸引する吸引ポンプ11とを備える。
[Discharge mechanism]
The discharge mechanism 5 is connected to the
[利点]
当該濾過装置1は、(C2−A2)0.5/2Bの値を上記範囲内としたことによって、給気モジュール4から供給される気泡により濾過モジュール2の中空糸膜6を揺らすことができ、かつ中空糸膜6同士が絡みにくい。このため、当該濾過装置1は、気泡により中空糸膜6に付着した濁質を効率よく除去することができる。
[advantage]
The filtration device 1, the value of (C 2 -A 2) 0.5 / 2B by the within the above range, the rocking of
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Other Embodiments]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, but is defined by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the scope and meaning equivalent to the scope of the claims. The
当該濾過装置において、給気モジュールの構成は限定されず、例えば多孔板から気体を流出させる装置、ディフューザーやスパージャーなどから気体を噴射する装置、間欠的に気泡を噴射する装置、水流に気泡を混合して噴射するバブリングジェットノズル等を用いてもよい。 In the filtration device, the configuration of the air supply module is not limited. For example, a device that discharges gas from a perforated plate, a device that injects gas from a diffuser or a sparger, a device that intermittently injects air bubbles, or a device that injects air bubbles You may use the bubbling jet nozzle etc. which mix and inject.
当該濾過装置は、排出機構を有しないものであってもよい。例として、当該濾過装置は、外部の吸引装置により濾過済液が吸引されるものや、水槽内を加圧可能に構成し、外圧によって液が中空糸膜を透過して装置の外部に流出するものとしてもよい。 The filtration device may not have a discharge mechanism. As an example, the filtration device is configured such that the filtered liquid is sucked by an external suction device or the inside of the water tank can be pressurized, and the liquid passes through the hollow fiber membrane and flows out of the device by external pressure. It may be a thing.
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is explained in full detail based on an Example, this invention is not interpreted limitedly based on description of this Example.
<試作例1>
外径2.3mm、内径1.1mm、膜厚0.6mm、気孔率80%のPTFE製中空糸膜を用意し、一対の保持部材により複数本の中空糸膜の両端を湿潤時の平均有効長さ(C)が3100mmとなるよう固定し、支持部材によって一対の保持部材をその間隔(A)が3060mmとなるよう接続することにより、濾過モジュールの試作例1を複数試作した。
<Prototype example 1>
PTFE hollow fiber membranes with an outer diameter of 2.3 mm, an inner diameter of 1.1 mm, a film thickness of 0.6 mm, and a porosity of 80% are prepared, and the average effective when both ends of a plurality of hollow fiber membranes are wetted by a pair of holding members A plurality of trial examples 1 of the filtration module were manufactured by fixing the length (C) to 3100 mm and connecting the pair of holding members with the support member so that the distance (A) thereof was 3060 mm.
<試作例2>
複数本の中空糸膜の湿潤時の平均有効長さ(C)を3140mmとした点を除いて、試作例1と同様に濾過モジュールの試作例2を複数試作した。
<Prototype example 2>
Except for the point that the average effective length (C) of a plurality of hollow fiber membranes when wet was 3140 mm, a plurality of prototype examples 2 of the filtration module were manufactured in the same manner as the prototype example 1.
<試作例3>
複数本の中空糸膜の湿潤時の平均有効長さ(C)を3200mmとした点を除いて、試作例1と同様に濾過モジュールの試作例3を複数試作した。
<Prototype example 3>
Except for the point that the average effective length (C) of a plurality of hollow fiber membranes when wet was set to 3200 mm, a plurality of prototype examples 3 of the filtration module were manufactured in the same manner as in the prototype example 1.
<試作例4>
複数本の中空糸膜の湿潤時の平均有効長さ(C)を3230mmとした点を除いて、試作例1と同様に濾過モジュールの試作例4を複数試作した。
<Prototype example 4>
Except for the point that the average effective length (C) when wet of a plurality of hollow fiber membranes was set to 3230 mm, a plurality of prototype examples 4 of the filtration module were manufactured in the same manner as the prototype example 1.
<試作例5>
複数本の中空糸膜の湿潤時の平均有効長さ(C)を3260mmとした点を除いて、試作例1と同様に濾過モジュールの試作例5を複数試作した。
<Prototype example 5>
Except for the point that the average effective length (C) of a plurality of hollow fiber membranes when wet was set to 3260 mm, a plurality of trial manufacture examples 5 of the filtration module were manufactured in the same manner as the test example 1.
<試作例6>
複数本の中空糸膜の湿潤時の平均有効長さ(C)を2140mmとし、一対の保持部材の間隔(A)が2040mmとした点を除いて、試作例1と同様に濾過モジュールの試作例6を複数試作した。
<Prototype Example 6>
A prototype of a filtration module similar to Prototype Example 1 except that the average effective length (C) when wet of a plurality of hollow fiber membranes is 2140 mm and the distance (A) between the pair of holding members is 2040 mm A number of
<試作例7>
複数本の中空糸膜の湿潤時の平均有効長さ(C)を2220mmとした点を除いて、試作例6と同様に濾過モジュールの試作例7を複数試作した。
<Prototype Example 7>
A plurality of trial manufacture examples 7 of the filtration module were manufactured in the same manner as the test example 6 except that the average effective length (C) when the plurality of hollow fiber membranes were wet was 2220 mm.
<試作例8>
複数本の中空糸膜の湿潤時の平均有効長さ(C)を2300mmとした点を除いて、試作例6と同様に濾過モジュールの試作例8を複数試作した。
<Prototype Example 8>
Except for the point that the average effective length (C) when wet of a plurality of hollow fiber membranes was 2300 mm, a plurality of trial manufacture examples 8 of the filtration module were manufactured in the same manner as the test example 6.
<試験>
濾過モジュールの試作例1〜7を、それぞれ中空糸膜の保持領域間の間隔(B)が25mmとなるよう支持体で保持して濾過装置に組み込んで、水を貯留する水槽に浸漬し、下方から気泡を供給しつつ4週間続けて水を濾過する試運転を行った後、中空糸膜同士の絡みが発生しているか否かを確認した。この結果、試作例4,5,8に中空糸膜同士の絡みが発生していた。
<Test>
Prototype examples 1 to 7 of the filtration module are each held by a support so that the interval (B) between the holding regions of the hollow fiber membranes is 25 mm, incorporated in a filtration device, immersed in a water tank for storing water, and below After performing a test operation for continuously filtering water for 4 weeks while supplying air bubbles, it was confirmed whether or not the entanglement between the hollow fiber membranes occurred. As a result, entanglement between the hollow fiber membranes occurred in the prototype examples 4, 5, and 8.
さらに試運転後の濾過モジュールを4週間大気中で乾燥させて、中空糸膜の状態を確認した。この結果、試作例1のみに中空糸膜の断裂が確認された。 Further, the filtration module after the trial operation was dried in the atmosphere for 4 weeks, and the state of the hollow fiber membrane was confirmed. As a result, the tear of the hollow fiber membrane was confirmed only in Prototype Example 1.
次の表1に、濾過モジュールの試作例1〜7の試作条件と、(C2−A2)0.5/2Bの値とを示す。 In the following Table 1, the trial production conditions of trial production examples 1 to 7 of the filtration module and the value of (C 2 -A 2 ) 0.5 / 2B are shown.
この結果、(C2−A2)0.5/2Bの値を適正化することにより、中空糸膜の絡み合いを防止して気泡による濁質の除去を促進しつつ、乾燥時の中空糸膜の損傷を防止できることが確認できた。 As a result, by optimizing the value of (C 2 -A 2 ) 0.5 / 2B, the entanglement of the hollow fiber membrane is prevented and the removal of turbidity due to bubbles is promoted, while the hollow fiber membrane at the time of drying It was confirmed that the damage can be prevented.
以上のように、本発明の濾過モジュールは、中空糸膜の濁質除去の効率を向上することができ、固液分離処理装置として種々の分野で好適に用いることができる。 As described above, the filtration module of the present invention can improve the efficiency of removing turbidity of the hollow fiber membrane, and can be suitably used in various fields as a solid-liquid separation treatment apparatus.
1 濾過装置
2 濾過モジュール
3 支持体
4 給気モジュール
5 排出機構
6 中空糸膜
7 上側保持部材
7a 中空ケーシング
7b 樹脂組成物
7c 排出ノズル
8 下側保持部材
9 給気管
9a 気泡吐出口
10 集水配管
11 吸引ポンプ
A 保持部材の上下方向の間隔
B 保持領域間の間隔
C 中空糸膜の湿潤時の有効長さ
G 気泡
La 保持領域の長辺方向の長さ
Lb 保持領域の短辺方向の長さ
R 保持領域
W 濾過槽
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
上記複数の濾過モジュールを平行かつ等間隔に並列保持する支持体と、
上記濾過モジュールの下方から気泡を供給する1又は複数の給気モジュールと
を備える濾過装置であって、
上記中空糸膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンであり、
上記濾過モジュールにおける一対の保持部材の上下方向の平均間隔をA、隣接する上記濾過モジュールの上記中空糸膜の保持領域間の平均間隔をB、上記一対の保持部材間に露出する上記中空糸膜の湿潤時の平均有効長さをCとして、
(C2−A2)0.5/2Bの値が10以上20以下である濾過装置。 A plurality of filtration modules having a plurality of hollow fiber membranes aligned vertically and a pair of holding members for fixing the upper and lower ends of the plurality of hollow fiber membranes;
A support for holding the plurality of filtration modules in parallel and at equal intervals;
A filtration device comprising one or more air supply modules for supplying air bubbles from below the filtration module,
The main component of the hollow fiber membrane is polytetrafluoroethylene,
An average interval in the vertical direction of the pair of holding members in the filtration module is A, an average interval between the holding regions of the hollow fiber membranes in the adjacent filtration modules is B, and the hollow fiber membrane exposed between the pair of holding members C is the average effective length when wet
(C 2 -A 2) 0.5 / 2B filtering device value is 10 or more 20 or less.
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A02 | Decision of refusal |
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