JP3137811B2 - 中空糸膜モジュール及びその支持方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中空糸膜モジュールに関
し、特に汚濁性（殊に有機物の汚濁性）の高い液体を濾
過するのに適した中空糸膜モジュールに関する。具体的
には、下排水処理における固液分離、産業廃水処理（固
液分離）、河川水濾過、工業用水道水濾過、プール水濾
過、食品工業等における用水濾過及び製品の清澄濾過、
酒・ビール・ワイン等の濾過（特に生製品）、製薬・食
品等に於けるファーメンターからの菌体分離、染色工業
における用水及び溶解染料の濾過、海水濾過、ＲＯ膜に
おける純水製造プロセス及び海水淡水化における前処理
濾過、イオン交換膜を用いたプロセスにおける前処理濾
過、イオン交換樹脂を用いた純水製造プロセスにおける
前処理濾過等が挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】従来中空糸膜モジュールは、無菌水、飲
料水、高純度水の製造や空気の浄化といった所謂精密濾
過の分野に於て数多く使用されてきたが、近年、下水処
理場に於ける二次処理、三次処理や浄化槽に於ける固液
分離、産業廃水中のｓｓ（浮遊懸濁物質）の固液分離、
浄水場に於ける河川水の直接濾過、工業用水道水の濾
過、プール水の濾過等の高汚濁性水処理用途に用いる検
討が様々な形で行われている。

【０００３】然し乍ら、これらの分野で用いられている
中空糸膜モジュールも、従来の精密濾過の分野に於て用
いられてきた円形状や同心円状に中空糸膜を収束して配
置した円筒形タイプのものが殆どであった。又、改良が
施されるとしても、中空糸膜の充填率や充填形態を変え
るだけのものが多かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の中空
糸膜モジュールを用いて高汚濁性水（例えば、ｓｓ≧５
０ｐｐｍ、ＴＯＣ≧１００ｐｐｍ）の濾過処理を行った
場合には、使用に伴い中空糸膜表面に付着した有機物等
の堆積物を介して、中空糸膜同士が固着（接着）して一
体化される事により、モジュール内の中空糸膜の有効膜
面積が低下し、濾過流量の急激な減少が見られた。特に
この現象は円筒形モジュールの中心部の中空糸膜に於て
著しく、大型のもの程顕著であった。

【０００５】本発明者等は、これらの欠点を解消するこ
とを目的として、矩形に成型した中空糸膜モジュール
（図５，図６）を先に提案した（特願平４−５８３４４
号、特願平４−１６１３２２号、特願平４−１６１３２
３号等）。その製造法の一例は中空糸膜編織物を作製
し、それを積層し樹脂固定するものである。

【０００６】これらのモジュールは高汚濁性水の濾過に
於て非常に効力を発揮する。然し乍ら、１モジュール当
たりに容れる中空糸膜の本数や中空糸膜編織物の枚数が
多くなった場合、及びモジュールを複数本使用し且つモ
ジュール間の間隔を詰めて支持固定した場合、中空糸膜
編織物間やモジュール間にｓｓの堆積がみられ、若干の
濾過効率の低下がみられた。

【０００７】又、モジュール間の間隔を広げて支持固定
した場合、特に図７のような並列支持の場合、エアーバ
ブリングによる洗浄を行うとそのバブルはモジュール間
をす抜けてしまい洗浄効率の低下がみられる。

【０００８】本発明の目的は、高汚濁性水の濾過に使用
しても、モジュール内の中空糸膜が固着一体化しにく
く、又複数本のモジュールをその間隔を狭く固定しても
中空糸膜の固着がなく、又その間隔を広く固定しても洗
浄時のエアーバブルのロスが少ないモジュール若しくは
モジュール固定法を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は以
下の通りである。

【００１０】（１）中空糸膜の端部を開口状態に保ちつ
つ固定部材で矩形に固定しなる中空糸膜モジュールに於
て、中空糸膜部が中空糸膜を緯糸とする複数枚の編地で
形成され、且つ編地と編地の間に間隔を保つスペーサー
が、該編地に固着されることなく存在することを特徴と
する中空糸膜モジュール。

【００１１】（２）中空糸膜の両端を開口状態に保ちつ
つ固定部材で矩形に固定して、それぞれ独立したハウジ
ングに接続してなる液体濾過用中空糸膜モジュールを複
数本積層若しくは並列に並べ、モジュールとモジュール
の間にスペーサーを配設したことを特徴とする中空糸膜
モジュールの支持方法。

【００１２】高汚濁性水の濾過時には、多くのｓｓや有
機物が膜面に堆積する。堆積物を剥離させる為に、水流
やエアー、振動、超音波等を用いて膜面を洗浄する必要
がある。洗浄を行わないと、膜面に堆積した有機物等が
膜の閉塞の原因となり濾過寿命の低下を招く。

【００１３】具体的な洗浄方法としては、膜面に平行に
水流を流す所謂クロスフロー濾過、膜モジュール浸漬層
にポンプ又はモーター等で水流を起こす方法、エアーの
上昇流を利用したバブリング法、モジュール自身を振動
させる方法、被処理液を超音波により振動させる方法等
が挙げられる。

【００１４】これらの洗浄は、膜面閉塞の進行具合に応
じて、連続的に行っても良いし、断続的に行っても良
い。

【００１５】上記洗浄法は、いずれも物理的作用により
洗浄を行っている。そのため中空糸膜同士が過度に固着
一体化してしまった場合には洗浄効率は極端に低下す
る。特に、図８に示すように中空糸膜同士が一本の棒状
に固着してしまった場合、その洗浄は容易ではない。

【００１６】以下本発明の中空糸膜モジュールについて
説明する。図１は本発明の中空糸膜モジュールの一例を
示す斜視図であり、図２はその断面図である。本発明の
中空糸膜モジュールは、基本的にはハウジング１、固定
部材２、中空糸膜３、スペーサー４で構成される。

【００１７】ハウジング１は、中空糸膜モジュール全体
を維持する部材として機能し、細長いほぼ矩形の開口部
を有する。その材質は機械的強度及び耐久性を有するも
のであれば良く、例えばポリカーボネート、ポリスルフ
ォン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変
成ＰＰＥ樹脂等である。使用後に焼却処理が必要な場合
には、燃焼により有害ガスを出さずに完全燃焼させる事
のできる炭化水素系の樹脂を材質とするのが好ましい。

【００１８】ハウジング１の開口部は、そこに中空糸膜
を伴って充填固定される固定部材の中空糸膜に垂直な断
面の形状が細長いほぼ矩形となるようなものである事が
必要であり、この矩形の短辺の長さが３０ｍｍ以下とな
る事が好ましく、１５ｍｍ以下となる事が特に好まし
い。

【００１９】このように、中空糸膜の配設状態を平坦な
シート状として展開する事で、中空糸膜全体が一本の棒
状に固着一体化して、中空糸膜の有効膜面積が急激に低
下するのを防止する事ができる。

【００２０】又、たとえ中空糸膜同士が固着したとして
も、中空糸膜の固着部の厚みは薄く、中空糸膜がシート
状として配設されているので容易にその固着状態を前述
した手法により回復処理することができる。

【００２１】尚、矩形の長辺の長さについては特に限定
はないが、余り短いと一つの中空糸膜モジュール内に配
設できる中空糸膜の本数が減少するので好ましくなく、
一方余り長いと製造が困難になるので好ましくない。通
常長辺の長さは１００〜２０００ｍｍ程度とされる。

【００２２】固定部材２は、ハウジング１の開口部に充
填固定され、多数のＵ字状中空糸膜３の各端部を開口状
態を保ったまま収束して固定すると共に、この中空糸膜
を濾過膜として機能させる為に、被処理水と処理水とを
液密に仕切る部材として機能する。固定部材２は、通
常、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレ
タン等の液状樹脂を硬化させて形成される。

【００２３】中空糸膜３としては、種々のものが使用で
き、例えばセルロース系、ポリオレフィン系、ポリビニ
ルアルコール系、ＰＭＭＡ系、ポリスルフォン系等の各
種材料からなるものが使用できる。

【００２４】編地への加工のし易さなどを考えるとポリ
エチレン、ポリプロピレン等の強伸度の高い材質のもの
が好ましい。尚、濾過膜として使用可能なものであれ
ば、孔径、空孔率、膜厚、外径等には特に制限はない。

【００２５】

【００２６】従来の円筒形モジュールの場合には、綛取
りして収束した中空糸膜を円筒形の構造材内に収納する
のに困難はなかった。

【００２７】一方、細長い矩形の開口部に対して綛取り
した中空糸膜を収納するのは困難であるが、編地を用い
れば容易に収納することができる。尚、ここでいう編地
の積層には、編地を切断せずに適当な長さに折り畳み重
ねたものをも包含する。

【００２８】編地の積層（折り畳み）枚数は、編地の厚
さ、即ち中空糸膜の太さや編地を編成する際の中空糸膜
の合糸本数によっても変化するが、通常は５枚程度迄で
あり、前述した固定部材の矩形断面の短辺の長さの制限
を満たすように構成するのが好ましい。

【００２９】スペーサー４は中空糸膜の編地を１モジュ
ール当り複数枚用いるとき、編地同士の接触を抑える部
材として機能する。図１では、円筒パイプ状のスペーサ
ーを例示しているが、スペーサーの形状はこれに限定さ
れず、図３に示すようなメッシュ、波形状の板、多孔
板、溝付き板等の様々な形状のものを用いることができ
る。

【００３０】スペーサーの材質としては、ポリ塩化ビニ
ル、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変成
ＰＰＥ樹脂等の合成樹脂又は金属、木材、繊維等が挙げ
られる。

【００３１】中空糸膜との接触部には、中空糸膜と擦れ
た際に中空糸膜に擦過的損傷を与えないことが必要であ
り、角を持つような形状の場合には面取り加工等を施す
必要がある。耐腐食性や、加工のし易さ等を考えると合
成樹脂製のものが望ましい。

【００３２】又、図４に示すように、複数のモジュール
を用いる場合にも中空糸膜同士の接着を防ぐこと及び洗
浄エアーが膜面に良好に当ることを目的として、スペー
サーが用いられる。形状や材質の例としては、上記に示
したものと同じ範囲が挙げられる。

【００３３】前述した通り、本発明の中空糸膜モジュー
ルの使用に当っては、モジュールを密閉容器に配設し
て、被処理水を加圧して中空糸膜を透過させる所謂加圧
濾過法も採用できるが、活性汚泥槽や沈澱槽等に中空糸
膜モジュールを配設し中空糸濾過膜を透過した処理水を
回収するサイドを吸引する吸引濾過法で使用することが
望ましい。

【００３４】特に、周期的に所定時間吸引を停止する、
所謂間欠吸引運転方法を採用することにより、膜面堆積
物が内部の細孔へ入り込むのを効率的に防止することが
できる。

【００３５】吸引濾過法に於ては、モジュール外の被処
理水は停止させておいてもよいが、撹拌したり、或は被
処理水を中空糸膜の配設方向に対してほぼ垂直に流して
中空糸膜の膜面の洗浄効率をアップさせつつ実施するこ
とが好ましい。

【００３６】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールは、スペー
サーを有効に用いることにより、より多くの中空糸膜が
直接被処理水と接するので、中空糸膜間への有機物の堆
積が抑えられ、中空糸膜間の固着一体化が防止され、特
に高汚濁水の濾過に於て、長期に亘って高い濾過効率を
保つことが可能である。

【００３７】又、濾過槽等に簡便に配設可能で、モジュ
ールを複数使用する際も容易に設置することができる。
更に、洗浄等による濾過機能回復処理も効率的に実施で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す斜視
図である。

【図２】図１のモジュールの横断面図である。

【図３】スペーサーの形状例を示す斜視図である。

【図４】本発明のスペーサーを利用した中空糸膜モジュ
ールの支持方法の一例を示す断面図である。

【図５】矩形に成型した中空糸膜モジュールの一態様を
示す斜視図である。

【図６】矩形に成型した中空糸膜モジュールの他の一態
様を示す斜視図である。

【図７】矩形に成型した中空糸膜モジュールの支持状態
の一例を示す斜視図である。

【図８】固着一体化した矩形に成型した中空糸膜モジュ
ールの一例を示す斜視図である。

【符号の説明】 １ ハウジング ２ 固定部材 ３ 中空糸膜 ４ スペーサー ５ 流出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−63434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−240916（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 63/02 B01D 63/00 510

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸膜の端部を開口状態に保ちつつ固
   定部材で矩形に固定してなる中空糸膜モジュールにおい
   て、中空糸膜部が中空糸膜を緯糸とする複数枚の編地で
   形成され、且つ編地と編地の間に間隔を保つスペーサー
   が、該編地に固着されることなく存在することを特徴と
   する中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】 中空糸膜の両端を開口状態を保ちつつ固
   定部材で矩形に固定して、それぞれ独立したハウジング
   に接続してなる液体濾過用中空糸膜モジュールを複数本
   積層もしくは並列に並べ、モジュールとモジュールの間
   にスペーサーを配設したことを特徴とする中空糸膜モジ
   ュールの支持方法。