JP4675062B2 - Hollow fiber membrane cartridge - Google Patents
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Description
本発明は、河川水、湖沼水、地下水、海水、生活排水、または工場排水等の大量の原水について除濁、除菌を行うろ過装置に用いられる中空糸膜カートリッジに関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane cartridge for use in a filtration device that removes and disinfects a large amount of raw water such as river water, lake water, ground water, seawater, domestic wastewater, or factory wastewater.
特開平１０−１３７５５２号公報（特許文献１）では、膜束中心部に１本の支柱を配置
して上部接着固定層と下部接着固定層とを連結したカートリッジが開示されている。また、特願２００２−５０８５５１号（特許文献２）では、上部接着固定部と下部接着固定部とが複数の棒またはパイプで連結固定されており、上部接着固定部側の中空糸膜端部の中空部が開口し、下部接着固定部側の中空糸膜端部の中空部が封止され、かつ、下部接着固定層に複数の貫通穴が設けられ、該貫通穴が中空糸膜束内に配置されているカートリッジが開示されている。
これらの中空糸膜カートリッジは、ろ過塔に装着されて使用され、外圧ろ過用として用いられる場合がある。一般にろ過を行う場合、被ろ過物が膜の表面に堆積すると膜のろ過性能が低下するため、一定時間ろ過を行った後には、膜表面の堆積物を取り除くための逆洗等の洗浄操作が行われる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-137552 (Patent Document 1) discloses a cartridge in which one support column is disposed at the center of a film bundle and an upper adhesive fixing layer and a lower adhesive fixing layer are connected. Further, in Japanese Patent Application No. 2 002-508551 (Patent Document 2), an upper adhesive fixing portion and the lower adhesive fixing portion is connected and fixed by a plurality of rods or pipes, the hollow fiber membrane end of the upper adhesive fixing portion The hollow portion at the end of the hollow fiber membrane on the lower adhesive fixing portion side is sealed, and a plurality of through holes are provided in the lower adhesive fixing layer, and the through holes are formed in the hollow fiber membrane bundle. Is disclosed.
These hollow fiber membrane cartridges are used by being attached to a filtration tower, and may be used for external pressure filtration. In general, when filtration is performed, the filtration performance of the membrane deteriorates when the material to be filtered is deposited on the surface of the membrane.After filtration for a certain period of time, a washing operation such as backwashing to remove the membrane surface deposit is performed. Done.
この洗浄操作として外圧ろ過の場合には、濾過塔内に原水を満たした状態で中空糸膜カートリッジの下部からガスを流入させ、気液混合流体で中空糸膜に振動を与えて膜表面の堆積物を剥離するガスバブリングという方法が用いられている。
これらの中空糸膜カートリッジは外筒を持たないため、ガスバブリングにおける中空糸膜の広がりや振動の制限を受けず、膜面に堆積した懸濁物の剥離とその剥離した懸濁物のカートリッジ外への排出が容易に行える利点を有している。また、これらの中空糸膜カートリッジにある支柱若しくは棒またはパイプは、ガスバブリング時にその上昇流によって下部接着固定部が浮上して中空糸膜束が屈曲してしまうことを抑制し、ひいては屈曲した場合に生じる中空糸膜の破断を防止する機能を有している。これらの中空糸膜カートリッジの支持体は、使用時やハンドリング時の屈曲を抑制するために、高剛性の材料で構成されることが好ましく、ＳＵＳ等の金属製材料を使用されることが多い。
In the case of external pressure filtration as this washing operation, gas is allowed to flow from the lower part of the hollow fiber membrane cartridge with raw water filled in the filtration tower, and the hollow fiber membrane is vibrated with a gas-liquid mixed fluid to deposit on the membrane surface. A method called gas bubbling for peeling off an object is used.
Since these hollow fiber membrane cartridges do not have an outer cylinder, the hollow fiber membranes are not restricted by the spread and vibration of gas bubbling, and the suspension deposited on the membrane surface and the detached suspension outside the cartridge It has the advantage that it can be easily discharged. In addition, the pillars, rods or pipes in these hollow fiber membrane cartridges suppress the bending of the hollow fiber membrane bundle due to the rising flow during gas bubbling and the bending of the hollow fiber membrane bundle. Has a function of preventing breakage of the hollow fiber membrane. The support of these hollow fiber membrane cartridges is preferably made of a highly rigid material in order to suppress bending during use or handling, and a metal material such as SUS is often used.
一方、近年、汚濁物質の多い原水にも適用する例が増加しており、例えば１０分間隔で行うなど、高頻度でガスバブリングによる洗浄操作を行う場合が増えてきている。また、原水槽内にろ過膜を浸漬し、該ろ過膜直下からガスバブリングを行って洗浄効果を発現させながら透過側を陰圧にしてろ過を行う吸引式ろ過法も実用化されている。そして、該ろ過膜には１０年以上の長期寿命を期待されている。
しかしながら、従来の中空糸膜カートリッジでは、上記のような高頻度で長期間ガスバブリング等の洗浄操作が繰り返された場合に、流体の作用によって膜表面と支持体とが繰り返し接触し、膜面が擦過してしまう場合があった。この擦過現象は、透水性能の低下を引き起こし、著しい場合には膜面に穴が開く等の問題を誘発する。したがって、いずれの場合においても長期間にわたって濾過運転を安定して行うことが困難であった。
On the other hand, in recent years, an example of application to raw water containing a large amount of pollutants has increased, and for example, the frequency of cleaning operations by gas bubbling is increasing, for example, at intervals of 10 minutes. In addition, a suction filtration method in which a filtration membrane is immersed in the raw water tank and filtration is performed with a negative pressure on the permeate side while performing a gas bubbling from directly under the filtration membrane to develop a cleaning effect has been put into practical use. The filtration membrane is expected to have a long life of 10 years or more.
However, in the conventional hollow fiber membrane cartridge, when the washing operation such as gas bubbling is repeated at a high frequency for a long time as described above, the membrane surface and the support are repeatedly contacted by the action of the fluid, and the membrane surface is There was a case of rubbing. This rubbing phenomenon causes a decrease in water permeation performance, and if it is significant, causes a problem such as a hole opening in the membrane surface. Therefore, in any case, it has been difficult to stably perform the filtration operation over a long period of time.
なお、膜表面と支持体との接触によって引き起こされる膜面擦過の現象は、上記の外圧式ろ過におけるガスバブリング洗浄操作だけでなく、内圧式ろ過における逆洗操作によっても引き起こされる場合があることが容易に想起される。
本発明は、流体の流れに起因して生じる膜面擦過を抑制し、高頻度の洗浄操作を行っても長期間安定して使用することができる中空糸膜カートリッジを提供することを目的とするものである。 It is an object of the present invention to provide a hollow fiber membrane cartridge that can be used stably for a long period of time even if a frequent cleaning operation is performed, suppressing membrane surface abrasion caused by fluid flow. Is.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、支持体の表面を特定の柔らかさを有する高分子材料で構成することによって、その目的に適合しうることを見いだし、この知見に基づいて本発明をなすに至った。 As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventor has found that the surface of the support can be adapted to the purpose by comprising a polymer material having a specific softness. The present invention has been made based on the findings.
すなわち本発明は、下記のとおりである。
（１）複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束の両端部が接着固定され、該中空糸膜束内部および／または中空糸膜束外周部の一部において両接着固定部が一本若しくは複数本の支持体で連結固定されており、少なくとも上部接着固定端の中空糸膜の中空部が開口している中空糸膜モジュールにおいて、該支持体がヤング率５×１０ ３ ＭＰａ以上の高弾性率材料からなり、且つ中空糸膜と接触し得る該支持体の表面が鉛筆硬度２Ｈかそれよりも柔らかい高分子材料によって被覆されていて、該被覆層の厚みが１００〜２，０００μｍであることを特徴とする中空糸膜カートリッジ。
（２）複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束の両端部が接着固定され、該中空糸膜束内部および／または中空糸膜束外周部の一部において両接着固定部が一本若しくは複数本の支持体で連結固定されており、少なくとも上部接着固定端の中空糸膜の中空部が開口している中空糸膜モジュールにおいて、該支持体がヤング率５×１０ ３ ＭＰａ以上の高弾性率材料からなり、且つ中空糸膜と接触し得る該支持体の表面がヤング率３×１０３ＭＰａ以下の高分子材料によって被覆されていて、該被覆層の厚みが１００〜２，０００μｍであることを特徴とする中空糸膜カートリッジ。
（３）該支持体の被覆層が接着固定層内に埋設されていることを特徴とする（１）または（２）記載の中空糸膜カートリッジ。
（４）該支持体が、高分子材料によって被覆された鉄系金属材料であって、且つ該支持体の接着固定層内に埋設される部分のうち一部が被覆されずに該鉄系金属材料が露出した状態で、接着固定層内に埋設されていることを特徴とする（３）記載の中空糸膜カートリッジ。
That is, the present invention is as follows.
(1) Both end portions of a hollow fiber membrane bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes are bonded and fixed, and one adhesive fixing portion is provided in the hollow fiber membrane bundle and / or a part of the outer periphery of the hollow fiber membrane bundle. In a hollow fiber membrane module that is connected and fixed by a plurality of supports and at least the hollow portion of the hollow fiber membrane at the upper adhesive fixing end is open, the support has a high elasticity with a Young's modulus of 5 × 10 3 MPa or more. The surface of the support, which is made of an elastic material, and which can come into contact with the hollow fiber membrane, is covered with a polymer material having a pencil hardness of 2H or softer , and the thickness of the coating layer is 100 to 2,000 μm A hollow fiber membrane cartridge characterized by
(2) Both ends of a hollow fiber membrane bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes are bonded and fixed, and one adhesive fixing portion is provided in the hollow fiber membrane bundle and / or a part of the outer periphery of the hollow fiber membrane bundle, or In a hollow fiber membrane module that is connected and fixed by a plurality of supports and at least the hollow portion of the hollow fiber membrane at the upper adhesive fixing end is open, the support has a high elasticity with a Young's modulus of 5 × 10 3 MPa or more. consists rate material, and the surface of the support which may be in contact with the hollow fiber membrane is covered by the following polymeric materials Young's
(3) The hollow fiber membrane cartridge according to (1) or (2), wherein the coating layer of the support is embedded in the adhesive fixing layer .
(4) The support is an iron-based metal material coated with a polymer material, and a portion of the portion embedded in the adhesive fixing layer of the support is not covered and the iron-based metal The hollow fiber membrane cartridge according to (3), wherein the hollow fiber membrane cartridge is embedded in an adhesive fixing layer with the material exposed.
本発明の中空糸膜カートリッジは、ガスバブリングを含む過酷な物理洗浄を伴うろ過運転を長期間行っても膜面擦過が起こり難く、安定した運転ができる。 The hollow fiber membrane cartridge of the present invention can be stably operated even when the filtration operation involving severe physical cleaning including gas bubbling is performed for a long period of time, and the membrane surface is hardly rubbed.
以下、本願発明について、特にその好ましい形態を中心に、具体的に説明する。
図１および図２は本発明の中空糸膜カートリッジの一実施態様を示す断面説明図、図３はタンク型ろ過装置において処理水ヘッダー配管に懸垂して固定された中空糸膜カートリッジの使用形態の一例を示す断面説明図である。
本発明の中空糸膜カートリッジは、多数本の中空糸膜１、上部接着固定部２、下部接着固定部３、および１本若しくは複数本の支持体４とから構成されている。
束ねられた中空糸膜１と支持体４の一方の端部は、接着剤により中空糸膜どうしが一体的に結合されるとともにカートリッジヘッド２ａと結合されて上部接着固定部２が構成されている。そして、上部接着固定部２の中空糸膜１は端部が開口している必要がある。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with a focus on preferred embodiments.
1 and 2 are cross-sectional explanatory views showing one embodiment of the hollow fiber membrane cartridge of the present invention, and FIG. 3 is a view of a usage form of the hollow fiber membrane cartridge fixed to a treated water header pipe in a tank type filtration device. It is sectional explanatory drawing which shows an example.
The hollow fiber membrane cartridge of the present invention comprises a large number of
One end of the bundled
束ねられた中空糸膜１と支持体４の他方の端部は、接着剤により中空糸膜どうしが一体的に結合されるとともに下部リング３ａと結合されて下部接着固定部３が構成されている。そして、下部接着固定部３側の中空糸膜１の端部は封止されているか、または、開口していることもできる。該端部が封止されている場合には、図１に例示するように、原水あるいは洗浄用の気体を中空糸膜束内部に導入し、各中空糸膜外表面に効果的に接触させるため複数の貫通穴３ｃが該接着固定層３ｂに形成されていることが好ましい。また、該端部が開口している場合には、図２に例示するように、洗浄用の気体を中空糸膜束内部に導入するための貫通穴３ｃが下部リング３ａと接着固定層３ｂに形成され、下部リング外周に設けられたガス導入ノズルｄに連通するようにしておくことが好ましい。
The other ends of the bundled
本発明では、上部接着固定部２と下部接着固定部３とが１本若しくは複数本の支持体４で連結固定されているが、上部接着固定部２と下部接着固定部３の間の中空糸膜はほぼ全長に亘って露出している。上部接着固定部と下部接着固定部とが支持体で連結固定されていない場合は、ガスバブリングや逆洗による洗浄の際に、ガス流量や水流量がある一定量を越えると下部リングが浮上してしまい、中空糸膜束が屈曲して洗浄効率の低下や膜の損傷を誘引する。
In the present invention, the upper
該支持体は、少なくとも中空糸膜と接触し得る部分の表面が鉛筆硬度２Hかそれよりも柔らかい高分子材料から構成されている必要がある。鉛筆硬度Ｈより柔らかい高分子材料がより好ましい。鉛筆硬度２Ｈを超える硬度である場合には、膜面擦過が起こり易くなり長期間の使用が困難になる。本発明の鉛筆硬度は、実施例に記載のＪＩＳ Ｋ ５４００に準拠して行った硬度である。なお、鉛筆硬度２Hかそれよりも柔らかい高分子材料は、通常３×１０３ＭＰａ以下のヤング率であり、ヤング率を指標にして材料を選定することもできる。 The support needs to be made of a polymer material having a pencil hardness of 2H or softer than at least the surface of the part that can come into contact with the hollow fiber membrane. A polymer material softer than the pencil hardness H is more preferable. When the hardness is more than 2H, the film surface is easily scratched, making it difficult to use for a long time. The pencil hardness of the present invention is a hardness performed in accordance with JIS K 5400 described in Examples. Note that a polymer material having a pencil hardness of 2H or softer than that has a Young's modulus of usually 3 × 10 3 MPa or less, and the material can be selected using the Young's modulus as an index.
該支持体の表面を形成する高分子材料としては、その成形体の表面が鉛筆硬度２Ｈかそれよりも柔らかいものであれば特に限定されないが、中空糸膜の洗浄で使用される化学薬品に対して耐久性に優れているものが望ましい。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン）、エチレン−ビニルアルコール共重合体等のオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル等の塩素系樹脂、ＡＢＳ、ＡＥＳ等のスチレン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂が好適に用いられる。 The polymer material forming the surface of the support is not particularly limited as long as the surface of the molded body has a pencil hardness of 2H or softer than that, but for the chemicals used for cleaning the hollow fiber membrane It is desirable that it has excellent durability. For example, polyethylene, polypropylene, poly (4-methylpentene), olefin resins such as ethylene-vinyl alcohol copolymer, chlorine resins such as polyvinyl chloride, styrene resins such as ABS and AES, polyvinylidene fluoride, ethylene -Fluorine resins such as tetrafluoroethylene copolymer and polytetrafluoroethylene are preferably used.
該支持体の形状は、特に限定されるものでないが、棒又はパイプ状が好ましく用いられる。棒またはパイプの大きさとしては、相当直径２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲から選ばれる。ここで相当直径は４×（流路断面積）／（周囲辺長）と定義される。棒又はパイプの形状は、三角形、四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形、扇型、Ｃ字型、又は星形等から選ばれる。特に、円形の形状のものが好ましい。 The shape of the support is not particularly limited, but a rod or pipe is preferably used. The size of the rod or pipe is selected from the range of an equivalent diameter of 2 mm to 50 mm. Here, the equivalent diameter is defined as 4 × (channel cross-sectional area) / (peripheral side length). The shape of the rod or pipe is selected from a polygon such as a triangle, a quadrangle, and a hexagon, a circle, an ellipse, a fan shape, a C shape, or a star shape. A circular shape is particularly preferable.
該支持体の大きさや本数は、使用時や取り扱い時にかかる機械的負荷に対して耐え得る程度に設定する必要があるが、過大に設定すると占有面積が大きくなるので結果的にカートリッジの単位設置面積当たりの膜面積が小さくなってしまうので、必要最小限に留めるのが望ましい。そのためには、支持体の剛性が重要な因子となり、材料の断面形状と弾性率が関与する。 The size and number of the supports need to be set to a level that can withstand the mechanical load during use and handling. However, if the number is excessively large, the occupied area increases, resulting in the unit installation area of the cartridge. Since the area of the contact film is reduced, it is desirable to keep it to the minimum necessary. For this purpose, the rigidity of the support is an important factor, and the cross-sectional shape and elastic modulus of the material are involved.
このような観点から該支持体は、高弾性率の材料で構成することが好ましい。高弾性率の材料を用いることにより、使用時や取り扱い時にかかる機械的負荷に対して耐えるために必要な大きさや本数が少なくて済み、結果的に単位設置面積あたりの膜面積を大きくできる。そのためには、常温におけるヤング率が５×１０３ＭＰａ以上の材料を構成材料の一つとして使用することが好ましい。このような材料として、ＳＵＳ等の金属材料やセラミック材料、ＦＲＰ等が挙げられるが、高い弾性率と靭性を有しており、かつ、安価である鉄系金属材料が特に好ましい。これらの高弾性率材料を用いる場合には、その表面に柔らかい高分子材料を被覆して支持体を構成する必要がある。該被覆層の厚みは、５０〜３，０００μｍであることが好ましく、１００〜２，０００μｍであることがより好ましい。 From such a viewpoint, the support is preferably made of a material having a high elastic modulus. By using a material with a high elastic modulus, the size and number required to withstand the mechanical load during use and handling can be reduced, and as a result, the membrane area per unit installation area can be increased. For that purpose, it is preferable to use a material having a Young's modulus at room temperature of 5 × 10 3 MPa or more as one of the constituent materials. Examples of such materials include metal materials such as SUS, ceramic materials, and FRP. Iron-based metal materials that have high elastic modulus and toughness and are inexpensive are particularly preferable. When these high elastic modulus materials are used, it is necessary to form a support by covering the surface with a soft polymer material. The thickness of the coating layer is preferably 50 to 3,000 μm, and more preferably 100 to 2,000 μm.
高弾性率材料の表面に柔軟な高分子を被覆する方法としては、特に限定されるものでなく公知の方法を適用できる。例えば、（１）溶媒に溶解するか、または、加熱溶融して液状にした高分子材料を該高弾性材料の表面に塗布して被覆層を形成させる方法、（２）高分子粉体を該高弾性率材料の表面に付着させた後、加熱溶融して被覆層を形成させる方法、（３）熱収縮性の高分子フィルムを該高弾性率材料の表面に巻いた後、加熱して密着固定させる方法、（４）熱収縮性の高分子チューブを該高弾性率材料の表面に被せ、加熱して密着固定させる方法、等が挙げられる。これらの方法のなかでも、（３）と（４）の方法は、比較的厚い被覆層を容易に形成させることができるので、特に好ましい方法である。 The method for coating the surface of the high elastic modulus material with a flexible polymer is not particularly limited, and a known method can be applied. For example, (1) a method of forming a coating layer by applying a polymer material dissolved or dissolved in a solvent or heated and melted to the surface of the highly elastic material, and (2) polymer powder A method of forming a coating layer by heating and melting after adhering to the surface of a high elastic modulus material, (3) After winding a heat-shrinkable polymer film on the surface of the high elastic modulus material, heating and adhering Examples include a fixing method, and (4) a method in which a heat-shrinkable polymer tube is placed on the surface of the high elastic modulus material, and is heated and closely fixed. Among these methods, the methods (3) and (4) are particularly preferable because a relatively thick coating layer can be easily formed.
上部接着固定部、下部接着固定部との支持体の固定は、中空糸膜束と同時に接着剤で接着固定層内に埋設させる方法、上部接着固定部を構成するカートリッジヘッド及び下部接着固定部を構成する下部リングに予め支持体を挿入する穴を開け、その穴に支持体を挿入して中空糸膜束と一緒に接着固定する方法、カートリッジヘッドの外周部と下部リングの外周部と支持体とをボルト等で固定する方法等が取り得る。これらの方法のなかでも、中空糸膜と共に接着固定層内に埋設して接着固定する方法が好適であり、該支持体の被覆層が完全に接着層内に埋設されるようにするのが特に好ましい。なお、該支持体の被覆層を構成する高分子材料と接着剤との接着力が乏しい場合には、接着層内に埋設される部分のうちの一部を被覆せずに高弾性材料を露出させた状態で接着固定するのが好ましい。 The support is fixed to the upper adhesive fixing portion and the lower adhesive fixing portion by a method of embedding in the adhesive fixing layer with an adhesive simultaneously with the hollow fiber membrane bundle, the cartridge head and the lower adhesive fixing portion constituting the upper adhesive fixing portion. A hole for inserting a support in advance is formed in the lower ring to be configured, and the support is inserted into the hole and bonded and fixed together with the hollow fiber membrane bundle. The outer periphery of the cartridge head and the outer periphery of the lower ring And a method of fixing with a bolt or the like. Among these methods, the method of embedding in the adhesive fixing layer together with the hollow fiber membrane is preferable, and it is particularly preferable that the covering layer of the support is completely embedded in the adhesive layer. preferable. In addition, when the adhesive force between the polymer material constituting the coating layer of the support and the adhesive is poor, the highly elastic material is exposed without covering a part of the portion embedded in the adhesive layer. It is preferable to bond and fix in such a state.
本発明に用いられる中空糸膜１としては、孔径の点から、逆浸透膜、ナノ濾過膜、限外濾過膜、及び精密濾過膜を用いることができる。
中空糸膜１の素材は特に限定されず、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン）、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられ、また、これらの複合素材も使用できる。
As the
The material of the
また、中空糸膜の形状としては、内径５０μｍ〜３０００μｍ、好ましくは５００〜２０００μｍであり、内／外径比が０．３〜０．８のものが好適に使用される。
さらに、該中空糸膜はウェーブを有していることが好ましい。該中空糸膜がウェーブを有していると接触面積を減少できるため、擦過が起こったとしても透水性能の低下を著しく減少できる。また、該中空糸膜がウェーブを有している場合、膜表面から洗浄除去した堆積物の膜束中からの排出性が良好になる効果を発揮する。
As the shape of the hollow fiber membrane, those having an inner diameter of 50 μm to 3000 μm, preferably 500 to 2000 μm, and an inner / outer diameter ratio of 0.3 to 0.8 are preferably used.
Further, the hollow fiber membrane preferably has a wave. If the hollow fiber membrane has a wave, the contact area can be reduced, so that even if rubbing occurs, the reduction in water permeability can be remarkably reduced. Further, when the hollow fiber membrane has a wave, the effect of improving the discharge property of the deposits washed and removed from the membrane surface from the membrane bundle is exhibited.
このウェーブのつき方、即ち、ウェーブ度合いは中空糸束の捲縮度で表現され、該捲縮度が１．５以上２．５未満であることが好ましい。擦過現象の抑制や堆積物の排出性の観点から１．５以上、またカートリッジの接着固定部をコンパクトに納める観点から２．５未満が好ましい。ここでいう捲縮度とは、１０００本の中空糸膜を束ねて整えた後に、端部にバネ秤を取り付けた厚さ２００μｍ、幅４０ｍｍのＰＥＴフィルムを該中空糸膜束に巻きつけ、バネ秤を引っ張って１ｋｇの荷重を印加した状態で該中空糸膜束の周長を測定し、下式で計算して求めた値である。 The way of waviness, that is, the wave degree is expressed by the crimping degree of the hollow fiber bundle, and the crimping degree is preferably 1.5 or more and less than 2.5. It is preferably 1.5 or more from the viewpoint of suppressing the scratching phenomenon and depositing property, and less than 2.5 from the viewpoint of compactly storing the adhesive fixing portion of the cartridge. Here, the degree of crimp refers to a bundle of 1000 hollow fiber membranes, which is then adjusted, and then a PET film having a thickness of 200 μm and a width of 40 mm with a spring balance attached to the end is wound around the hollow fiber membrane bundle. This is a value obtained by measuring the circumference of the hollow fiber membrane bundle in a state where a load of 1 kg is applied by pulling the balance and calculating with the following formula.
捲縮度＝（周長〔ｍ〕／π）２ ／（（中空糸膜外径〔ｍ〕）２ ×中空糸膜本数）
本発明に用いられる接着剤としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂、シリコン樹脂等の高分子材料が好ましく用いられる。中でも、ウレタン樹脂は比較的短時間で反応が完結するので特に好ましい。なお、接着剤の硬化収縮や強度を改善したい場合には、上記接着剤にガラスファイバー、カーボンファイバー等の繊維状物、カーボンブラック、アルミナ、シリカ等の微粉体を含有させてもよい。
Crimp degree = (perimeter [m] / π) 2 / ((hollow fiber membrane outer diameter [m]) 2 × number of hollow fiber membranes)
As the adhesive used in the present invention, a polymer material such as an epoxy resin, a urethane resin, an epoxy acrylate resin, or a silicon resin is preferably used. Among these, urethane resins are particularly preferable because the reaction is completed in a relatively short time. When it is desired to improve the curing shrinkage and strength of the adhesive, the adhesive may contain a fibrous material such as glass fiber or carbon fiber, or fine powder such as carbon black, alumina, or silica.
接着方法としては、遠心接着法や静置接着法等の公知の方法等が用いられる。
上部接着固定部は、中空糸膜カートリッジをタンク型濾過装置又はラック型濾過装置のモジュールハウジングに懸垂する際の固定部となり、また、原水と濾水を分離するシール部となるため、懸垂、固定、シールの構造に合わせた形状で予め作製したカートリッジヘッド２ａを上部接着固定部の構成部材として使用することが好ましい。該カートリッジヘッドの形状としては、例えば、外周部に段差を設けたり、溝を設けたり、径方向外側に突き出したツバ部を設けたりすることができる。
As the bonding method, a known method such as a centrifugal bonding method or a stationary bonding method is used.
The upper adhesive fixing part serves as a fixing part when the hollow fiber membrane cartridge is suspended from the module housing of the tank type filtration device or rack type filtration device, and also serves as a seal part for separating the raw water from the filtrate. In addition, it is preferable to use the
下部接着固定部に設けられた貫通穴３ｃは、接着固定層自体に開けられた穴で、貫通穴の大きさとしては、相当直径２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲が好ましく、５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲が特に好ましい。２ｍｍ未満では供給水中の懸濁物質が付着し閉塞してしまう場合がある。特に、活性汚泥処理水のような高濃度の懸濁物質を含む水を処理する場合には、この傾向が強くなるので５ｍｍ以上にすることが望ましい。また、３０ｍｍを超える場合では、膜束全体に均一に気泡を導入し難くなり、ガスの利用効率が低下する傾向がある。ここで相当直径は４×（流路断面積）／（周囲辺長）と定義される。貫通穴の形状は、三角形、四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形、扇型、Ｃ字型、又は星形等任意である。
The through
また、その穴の数は、カートリッジの断面積や糸の本数にもよるが、２〜３００個が好ましく、より好ましくは５〜１００個、さらに好ましくは１０〜６０個の範囲である。
ある接着固定断面について見た場合の貫通穴の配置としては、中空糸膜束内にあることが好ましい。膜束外部に貫通穴を配置した場合には、貫通穴から上昇する気泡と中空糸膜との接触が十分行われず、供給したガスの利用効率が低下する。貫通穴の配置としては、各貫通穴の間に中空糸膜が存在するように分散配置するのが特に好ましく、中空糸膜束の中心部に多く設けることが更に好ましい。例えば多重円と放射状線との交点、格子の交点、又は、多数の正三角形の頂点の位置などに、接着固定層断面上に分散するように設けることが好適である。
The number of holes depends on the cross-sectional area of the cartridge and the number of yarns, but is preferably 2 to 300, more preferably 5 to 100, and still more preferably 10 to 60.
As for the arrangement of the through holes when viewed with respect to a certain adhesive fixing cross section, it is preferable to be in the hollow fiber membrane bundle. When the through hole is arranged outside the membrane bundle, the bubbles rising from the through hole and the hollow fiber membrane are not sufficiently contacted, and the utilization efficiency of the supplied gas is lowered. As for the arrangement of the through holes, it is particularly preferable to disperse and arrange so that the hollow fiber membranes exist between the through holes, and it is more preferable to provide a large number at the center of the hollow fiber membrane bundle. For example, it is preferable to disperse them on the cross section of the adhesive fixing layer at the intersections of multiple circles and radial lines, the intersections of lattices, or the positions of vertices of many equilateral triangles.
つぎに、タンク型ろ過装置において処理水ヘッダー配管に懸垂して固定された中空糸膜カートリッジ（図１）の使用形態の一例（図３）を説明する。
中空糸膜カートリッジ１はカートリッジヘッド２ａの外周部に設けられたツバ部２ｃにより、処理水ヘッダー配管９から分岐した枝管１０に、ガスケット１１を介してクランプ１２により懸垂し、固定されている。
Next, an example (FIG. 3) of the usage form of the hollow fiber membrane cartridge (FIG. 1) suspended and fixed to the treated water header pipe in the tank type filtration apparatus will be described.
The hollow
上記構成において、タンク型ろ過装置によるろ過運転時には、ポンプ（図示せず）によりタンク本体５ａの下部に設けられた供給水入口５ｃから供給水室６に供給された原水は、該供給水室６を充満し、各中空糸膜１の外周面に導かれる。各中空糸膜１の外周部近傍の原水は、中空糸膜１の外部から内部に加圧ろ過され、そのろ水は中空糸膜１の開口された上端部から枝管１０を通って処理水ヘッダー配管９に導かれる。処理水ヘッダー配管内のろ水は、タンク本体５ａに設けられた処理水出口５ｄからろ過タンク５の外部に排出される。他の運転方法として、供給水室６に原水を充満させながら、処理水取出口５ｄから吸引ポンプ（図示されていない）によりヘッダー配管９および枝管１０の内部を陰圧にして濾過する方法も適用できる。
In the above configuration, during the filtration operation by the tank type filtration device, the raw water supplied to the
中空糸膜１でろ過されない濃縮水は、ろ過タンク５の上部に設けられた蓋５ｂの濃縮水出口５ｇよりろ過タンク２の外部に排出される。
中空糸膜１をろ水により逆洗する場合は、処理水取出口２ｄからろ水を供給して供給水室６に逆流させ、中空糸膜１外壁に蓄積した懸濁物質（非透過物）を排除して濃縮水出口５ｇからろ過タンク５の外部に排出する。
Concentrated water that is not filtered by the
When the
また、中空糸膜カートリッジをガスバブリングする時は、供給水室６に原水またはろ過水を満たした状態で、まず、タンク本体５ａの下部に設けられたガス供給口５ｆから供給水室６にガスを供給する。ガスはノズル８から供給水室６の内部に気泡状となって流入し、各下部リング３ａから下部接着固定層３ｂの貫通穴３ｃを通過して各中空糸膜１の外周側面に導かれ、各中空糸膜束内の水を攪拌すると共に各中空糸膜１を振動させて中空糸膜１の表面に付着している懸濁物を剥離する。中空糸膜１を振動させたガスは、蓋５ｂに設けられた濃縮水出口５ｇからろ過タンク５の外部に排出される。
When the hollow fiber membrane cartridge is subjected to gas bubbling, gas is first supplied from the
上記のガスバブリング運転と逆洗運転の順序は、どちらが先でもよく、また、同時運転を行っても良いが、逆洗とガスバブリングとを同時に行う場合、中空糸膜の振動に付随して起こりがちな膜面の擦過を防止することができて好適である。なお、上記の逆洗運転とガスバブリング運転の頻度は、濾過運転の安定性を見ながらきめることが望ましい。
次に、実施例および比較例によって本発明を説明する。
The order of the above gas bubbling operation and backwash operation may be either first or simultaneous operation. However, when backwashing and gas bubbling are performed simultaneously, this occurs in association with the vibration of the hollow fiber membrane. This is preferable because it can prevent the rubbing of the film surface that tends to occur. In addition, it is desirable to determine the frequency of the above-described backwash operation and gas bubbling operation while observing the stability of the filtration operation.
Next, the present invention will be described with reference to examples and comparative examples.
《支持体Ａ》
外径１１ｍｍ、肉厚１ｍｍのＳＵＳ製パイプ（表面仕上げＮｏ．１）をポリオレフィン製熱収縮チューブ（住友電工社製：商品名、スミチューブＡ−１４）に挿入し、１２０℃のオーブン中で２時間加熱処理して、ＳＵＳ製パイプ表面にポリエチレン製被覆層を形成させた。該被覆層の厚みは、約０．４ｍｍであった。該被覆層の材料は鉛筆硬度２Ｈより柔らかいものであり、そのヤング率は２×１０２ＭＰａである。
なお、用いたＳＵＳパイプの常温におけるヤング率は、２×１０５ＭＰａである。
《支持体Ｂ》
支持体Ａと同様のＳＵＳ製パイプにＰＶＣ製熱収縮チューブ（三菱樹脂社製：商品名、ヒシチューブＧ１０４５）に挿入し、１４０℃のオーブン中で２時間加熱処理して、ＳＵＳ製パイプ表面にＰＶＣ製被覆層を形成させた。該被覆層の厚みは、約０．３ｍｍであった。該被覆層の材料は鉛筆硬度２Ｈより柔らかいものであり、そのヤング率は２×１０３ＭＰａである。
<< Support A >>
An SUS pipe (surface finish No. 1) having an outer diameter of 11 mm and a wall thickness of 1 mm is inserted into a polyolefin heat-shrinkable tube (manufactured by Sumitomo Electric Co., Ltd .: trade name, Sumitube A-14), and is placed in an oven at 120 ° C. for 2 hours. Heat treatment was performed to form a polyethylene coating layer on the surface of the SUS pipe. The thickness of the coating layer was about 0.4 mm. The material of the coating layer is softer than pencil hardness 2H, and its Young's modulus is 2 × 10 2 MPa.
In addition, the Young's modulus in the normal temperature of the used SUS pipe is 2 * 10 < 5 > MPa.
<Support B>
Insert into a PVC heat-shrinkable tube (Mitsubishi Resin Co., Ltd., trade name: Hishitube G1045) in the same SUS pipe as the support A, and heat-treat it in an oven at 140 ° C. for 2 hours. A PVC coating layer was formed. The thickness of the coating layer was about 0.3 mm. The material of the coating layer is softer than pencil hardness 2H, and its Young's modulus is 2 × 10 3 MPa.
《支持体Ｃ》
外径３２ｍｍ、肉厚３．５ｍｍの水道用硬質塩ビパイプに被覆層を設けなかった。この表面の鉛筆硬度は２Ｈより柔らかく、常温におけるヤング率は３×１０３ＭＰａである。
《支持体Ｄ》
支持体Ａと同様のＳＵＳ製パイプ（表面仕上げＮｏ．１）に被覆層を設けなかった。この表面の鉛筆硬度は２Ｈを超える高硬度である。
《支持体Ｅ》
不飽和ポリエステルとガラス繊維から成るＦＲＰロッド（外径１４ｍｍ）をシリコーン製熱収縮チューブ（信越化学工業社製：商品名、ＳＴ−８０ＤＧ）に挿入し、１２０℃のオーブン中で２時間加熱処理して、該ロッド表面にシリコーン製被覆層を形成させた。該被覆層の厚みは、約２ｍｍであった。該被覆層の材料は鉛筆硬度２Ｈより柔らかいものであり、そのヤング率は２×１０１ＭＰａである。
なお、用いたＦＲＰロッドの常温におけるヤング率は、３×１０４ＭＰａである。
《支持体Ｆ》
支持体Ｅと同様のＦＲＰロッドに被覆層を設けなかった。この表面の鉛筆硬度は２Ｈを超えていた。
<Support C>
A hard vinyl pipe for water supply having an outer diameter of 32 mm and a wall thickness of 3.5 mm was not provided with a coating layer. The pencil hardness of this surface is softer than 2H, and the Young's modulus at room temperature is 3 × 10 3 MPa.
<Support D>
The coating layer was not provided in the SUS pipe (surface finish No. 1) similar to the support A. The pencil hardness of this surface is a high hardness exceeding 2H.
《Support E》
An FRP rod (outer diameter 14 mm) made of unsaturated polyester and glass fiber is inserted into a silicone heat-shrinkable tube (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: trade name, ST-80DG) and heat-treated in an oven at 120 ° C. for 2 hours. Then, a silicone coating layer was formed on the rod surface. The thickness of the coating layer was about 2 mm. The material of the coating layer is softer than pencil hardness 2H, and its Young's modulus is 2 × 10 1 MPa.
The FRP rod used has a Young's modulus at room temperature of 3 × 10 4 MPa.
<Support F>
A coating layer was not provided on the same FRP rod as the support E. The pencil hardness of this surface exceeded 2H.
《中空糸膜Ａ》
平均一次粒径０．０１６μｍ、比表面積１１０ｍ２／ｇの疎水性シリカ（日本アエロジル製：アエロジルＲ−９７０（商品名））２３ｗｔ％、フタル酸ジオクチル３０．８ｗｔ％、フタル酸ジブチル６．２ｗｔ％をヘンシェルミキサーで混合し、これに重量平均分子量２４２０００のＰＶｄＦ（呉羽化学工業製：クレハＫＦポリマー＃１０００（商品名））４０ｗｔ％を添加し再度変シェルミキサーで混合した。
<< Hollow Fiber Membrane A >>
Hydrophobic silica (Nippon Aerosil: Aerosil R-970 (trade name)) 23 wt%, dioctyl phthalate 30.8 wt%, dibutyl phthalate 6.2 wt% with an average primary particle size of 0.016 μm and a specific surface area of 110 m 2 / g Was mixed with a Henschel mixer, and 40 wt% of PVdF (Kureha Chemical Industry: Kureha KF Polymer # 1000 (trade name)) having a weight average molecular weight of 242,000 was added thereto and mixed again with a variable shell mixer.
該混合物を３０ｍｍφの二軸押し出し機に中空糸状紡口を取り付けた中空糸製造装置にて空中を経て４０℃の水槽中に２０ｍ／ｍｉｎの速度で溶融押し出しして中空糸状に成形した。該成形物を連続的に可変な隙間を有するスポンジベルト式引き取り機Ａで２０ｍ／ｍｉｎの速度で引き取り、空間温度４０℃に制御した加熱槽Ａを経由して、４０ｍ／ｍｉｎの同様なスポンジベルト式引き取り機Ｂで引き取り２．０倍に延伸した。さらに、空間温度８０℃に制御した加熱槽Ｂを経由し、冷却水槽の水面に位置する一対の凹凸ロールで中空糸膜を連続的に挟んで冷却した後にスポンジベルト式引き取り機Ｃで３０ｍ／ｍｉｎの速度で引き取って１．５倍まで延伸糸を収縮させた後、カセで巻き取った。 The mixture was melt extruded at a speed of 20 m / min through a hollow fiber production apparatus in which a hollow fiber spinning nozzle was attached to a 30 mmφ biaxial extruder and formed into a hollow fiber shape. A similar sponge belt of 40 m / min is drawn through the heating tank A controlled at a space temperature of 40 ° C. with a sponge belt-type take-up machine A having a continuously variable gap. The take-up machine B was drawn up and stretched 2.0 times. Further, after passing through the heating tank B controlled at a space temperature of 80 ° C. and cooling with a pair of concave and convex rolls positioned on the water surface of the cooling water tank and continuously sandwiching the hollow fiber membrane, 30 m / min with a sponge belt type take-up machine C The drawn yarn was taken up at a speed of 1.5 to shrink the drawn yarn to 1.5 times, and then wound up with a cassette.
ついで、巻き取った中空糸膜を３０℃の塩化メチレン中に１時間浸漬を３回繰り返してフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルを抽出した後、乾燥させた。ついで。５０％エタノール水溶液に３０分間浸漬し、さらに、水中に移して３０分間浸漬して中空糸膜を水で濡らした後、４０℃の５％苛性ソーダ水溶液に１時間浸漬することを２回繰り返して疎水性シリカを抽出し、６０℃の温水で１２時間洗浄して乾燥した。
さらに、上記の中空糸膜を１４０℃のオーブン中で２時間加熱処理を行った。得られた中空糸膜は、外径１．２４ｍｍ内径０．６５ｍｍで、純水透水量２８００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、捲縮度１．７２であった。
Subsequently, the wound hollow fiber membrane was immersed in methylene chloride at 30 ° C. for 1 hour three times to extract dioctyl phthalate and dibutyl phthalate, and then dried. Next. It is immersed in 50% ethanol aqueous solution for 30 minutes, further transferred to water and immersed for 30 minutes to wet the hollow fiber membrane with water, and then immersed in 5% caustic soda aqueous solution at 40 ° C. for 1 hour twice to make it hydrophobic. The silica was extracted, washed with warm water at 60 ° C. for 12 hours and dried.
Further, the hollow fiber membrane was heat-treated in an oven at 140 ° C. for 2 hours. The obtained hollow fiber membrane had an outer diameter of 1.24 mm, an inner diameter of 0.65 mm, a pure water permeability of 2800 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, and a crimping degree of 1.72.
《中空糸膜Ｂ》
冷却水槽の水面に位置する一対の凹凸ロールで中空糸膜を連続的に挟むこと無く冷却した他は例１と同様にしてポリフッ化ビニリデン系樹脂製中空糸膜を製造した。該中空糸膜は、外径１．２５ｍｍ内径０．６６ｍｍで、純水透水量２９００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、ウェーブがないストレート状であって、捲縮度１．４５であった。
<< Hollow Fiber Membrane B >>
A hollow fiber membrane made of polyvinylidene fluoride resin was produced in the same manner as in Example 1 except that the hollow fiber membrane was cooled without being sandwiched continuously by a pair of concave and convex rolls positioned on the water surface of the cooling water tank. The hollow fiber membrane has an outer diameter of 1.25 mm, an inner diameter of 0.66 mm, a pure water permeability of 2900 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, a straight shape without waves, and a crimping degree of 1.45. Met.
《鉛筆硬度測定方法》
ＪＩＳ Ｋ ５４００に記載の鉛筆引掻き法の手かき法に準拠した。
鉛筆は、三菱鉛筆社製『三菱ｕｎｉ』２Ｈを用い、芯を円柱状に約３ｍｍ露出させて先端が平らで角が鋭くなるようにして使用した。
測定にあたっては、サンプリングした支持体（長さ約１５ｃｍ）を台に固定し、その表面に鉛筆を約４５度の角度であてて芯が折れない程度に強く押し付けながら約１ｃｍ／秒の速度で支持体の長さ方向に押し出して表面を引掻いた。１回引掻くごとに新たな鉛筆に替えて５回繰り返した。引掻いた跡のすり傷かまたは凹みが５回のうち２回以上認められたときに、鉛筆硬度２Ｈかそれより柔らかいと判定した。なお、『すり傷』または『凹み』は、引掻いた方向に対して直角で、かつ、面に対して４５度の角度から目視観察して判別できるものをいう。
<Method for measuring pencil hardness>
The pencil scribing method described in JIS K 5400 was used.
As the pencil, “Mitsubishi uni” 2H manufactured by Mitsubishi Pencil Co., Ltd. was used, and the core was exposed in a cylindrical shape by about 3 mm so that the tip was flat and the corner was sharp.
For measurement, a sampled support (length: about 15 cm) is fixed to a table, and a pencil is pressed on the surface at an angle of about 45 degrees so that the core is not broken and supported at a speed of about 1 cm / sec. Extruded in the length direction of the body and scratched the surface. Each scratch was repeated 5 times instead of a new pencil. When scratches or dents on the scratch were observed more than 2 times out of 5 times, it was determined that the pencil hardness was 2H or softer. Note that “scratches” or “dents” are those that are perpendicular to the scratched direction and that can be identified by visual observation from an angle of 45 degrees to the surface.
《ヤング率の測定方法》
（１）被覆層の高分子材料(ヤング率１×１０２ＭＰａ以上)の場合
下記のように試験片形状および条件等を変えた他は、ＪＩＳ Ｋ ７１６１記載の方法に準じて測定した。
被覆層の高分子材料を切断して剥し、支持体の長手方向に長さ１５０ｍｍ、周方向に幅４ｍｍとなるように該高分子材料を矩形状に切り出して試料とした。つかみ具間距離１００ｍｍで引張試験機に取り付け、１ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張った。得られた応力−歪み曲線から歪み０．００２と０．０１における各々の引張応力を求め、ＪＩＳ Ｋ ７１６１記載の式（８）に従って計算した結果を四捨五入して有効数字１桁で表した。
<Measurement method of Young's modulus>
(1) In the case of the polymer material of the coating layer (Young's
The polymer material of the coating layer was cut and peeled off, and the polymer material was cut into a rectangular shape so as to have a length of 150 mm in the longitudinal direction of the support and a width of 4 mm in the circumferential direction to prepare a sample. It was attached to a tensile tester at a distance between grips of 100 mm and pulled at a speed of 1 mm / min. The respective tensile stresses at strains 0.002 and 0.01 were determined from the obtained stress-strain curve, and the results calculated according to the equation (8) described in JIS K 7161 were rounded off and expressed in one significant digit.
（２）被覆層の高分子材料(ヤング率１×１０２ＭＰａ未満)の場合
下記のように試験片形状および条件等を変えた他は、ＪＩＳ Ｋ ７３１１記載の方法に準じて測定した。
被覆層の高分子材料を切断して剥し、支持体の長手方向に長さ１５０ｍｍ、周方向に幅４ｍｍとなるように該高分子材料を矩形状に切り出して試料とした。つかみ具間距離１００ｍｍで引張試験機に取り付け、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張った。得られた応力−歪み曲線から歪み０．０２と０．１における各々の引張応力を求め、ＪＩＳ Ｋ ７１６１記載の式（８）に従って計算した結果を四捨五入して有効数字１桁で表した。
(2) In the case of the polymer material of the coating layer (Young's modulus is less than 1 × 10 2 MPa) The measurement was performed according to the method described in JIS K 7311 except that the shape and conditions of the test piece were changed as follows.
The polymer material of the coating layer was cut and peeled off, and the polymer material was cut into a rectangular shape so as to have a length of 150 mm in the longitudinal direction of the support and a width of 4 mm in the circumferential direction to prepare a sample. It was attached to a tensile tester at a distance between grips of 100 mm and pulled at a speed of 10 mm / min. The respective tensile stresses at strains 0.02 and 0.1 were obtained from the obtained stress-strain curve, and the results calculated according to the formula (8) described in JIS K 7161 were rounded off and expressed in one significant digit.
（３）支持体を構成する高剛性材料(ヤング率５×１０３ＭＰａ以上)の場合
支持体の長手方向に長さ１５０ｍｍ、周方向に幅２ｍｍとなるように支持体構成材料を切り出して試料とした。なお、パイプの場合にはその肉厚のままとし、ロッドの場合には２ｍｍの厚みになるように切削した。つかみ具間距離１００ｍｍで引張試験機に取り付け、１ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張った。得られた応力−歪み曲線から歪み０．０００５と０．００２５における各々の引張応力を求め、ＪＩＳ Ｋ ７１６１記載の式（８）に従って計算した結果を四捨五入して有効数字１桁で表した。
(3) In the case of a high-rigidity material (Young's modulus 5 × 10 3 MPa or more) constituting the support The sample constituting the support is cut out so that the length of the support is 150 mm in the longitudinal direction and the width is 2 mm in the circumferential direction. It was. In the case of a pipe, the thickness was kept as it was, and in the case of a rod, it was cut to a thickness of 2 mm. It was attached to a tensile tester at a distance between grips of 100 mm and pulled at a speed of 1 mm / min. The respective tensile stresses at strains of 0.0005 and 0.0025 were determined from the obtained stress-strain curve, and the results calculated according to equation (8) described in JIS K 7161 were rounded off and expressed in one significant digit.
《加速評価試験》
図３に示すようにして中空糸膜カートリッジをタンク内に取り付け、ノズル５ｆから空気を供給しながらヘッダー配管９から清水を供給してガスバブリングと逆洗を同時に連続的に行った。運転条件を以下に示す。
逆洗水量：３．６ｍ３／ｍ２／日
ガス（空気）流量：０．３ｍｌ／ｓｅｃ／本−膜
９ヶ月間の運転後にカートリッジを取出し、支持体の近傍の中空糸膜をサンプリングし、薬品洗浄後に純水透水量を測定した。また、膜表面をＳＥＭ観察して、異常の有無を調べた。なお、上記の評価期間『９ヶ月』は、通常のろ過運転操作では１０年以上に相当する。
《Accelerated evaluation test》
As shown in FIG. 3, the hollow fiber membrane cartridge was mounted in the tank, and while supplying air from the
Backwash water amount: 3.6 m 3 / m 2 / day Gas (air) flow rate: 0.3 ml / sec / main-membrane After 9 months of operation, the cartridge is taken out and the hollow fiber membrane near the support is sampled. The pure water permeability was measured after chemical cleaning. In addition, the surface of the film was observed with an SEM to check for abnormalities. The evaluation period “9 months” corresponds to 10 years or more in a normal filtration operation.
（実施例１）
６６００本の上記中空糸膜Ａを用い、図１に示すツバ部を有するカートリッジヘッドと、１１ｍｍφの貫通穴２６ヶを有し長さ４０ｍｍの突き出し部を有する下部リング、および、２本の支持体Ａとからなるカートリッジを作製した。該支持体Ａは中空糸膜束内最外周部の対称位置に配置し、該中空糸膜とニ液性熱硬化型ウレタン樹脂（サンユレック製：ＳＡ−６３３０Ａ２／ＳＡ−６３３０Ｂ５（商品名））を用いて接着固定した。なお、カートリッジヘッドおよび下部リングはＡＢＳ製である。
該カートリッジヘッドと下部リングの外径は、各々１６７ｍｍ、１５０ｍｍであり、カートリッジヘッド部および下部リングにおける接着厚みが、各々６５ｍｍ、３０ｍｍである。また、中空糸膜の有効長は２０１０ｍｍである。
該カートリッジは、２本のパイプを把持して容易に持ち運ぶことができた。
加速評価試験の純水透水量は、２，７００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、殆ど低下していなかった。また、膜表面のＳＥＭ観察でも異常は認められなかった。
Example 1
Using 6600 hollow fiber membranes A, the cartridge head having the flange portion shown in FIG. 1, a lower ring having 26 through holes of 11 mmφ and a protruding portion of 40 mm in length, and two supports A cartridge consisting of A was prepared. The support A is disposed at a symmetrical position on the outermost peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle, and the hollow fiber membrane and a two-component thermosetting urethane resin (San Yulec: SA-6330A2 / SA-6330B5 (trade name)) are used. Used for adhesive fixing. The cartridge head and the lower ring are made of ABS.
The outer diameters of the cartridge head and the lower ring are 167 mm and 150 mm, respectively, and the adhesive thicknesses at the cartridge head portion and the lower ring are 65 mm and 30 mm, respectively. The effective length of the hollow fiber membrane is 2010 mm.
The cartridge could be easily carried by gripping two pipes.
The pure water permeation amount in the accelerated evaluation test was 2,700 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, and was hardly lowered. Also, no abnormality was observed by SEM observation of the film surface.
（実施例２）
２本の支持体Ｂを用いた他は実施例１と同様にして中空糸膜カートリッジを作製した。
加速評価試験の純水透水量は、２，６００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、殆ど低下していなかった。また、膜表面のＳＥＭ観察でも異常は認められなかった。
(Example 2)
A hollow fiber membrane cartridge was produced in the same manner as in Example 1 except that two supports B were used.
The amount of pure water permeation in the acceleration evaluation test was 2,600 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, which was hardly lowered. Also, no abnormality was observed by SEM observation of the film surface.
（実施例３）
２本の支持体Cを用い、中空糸膜本数を５４００本とした他は実施例１と同様にして中空糸膜カートリッジを作製した。
加速評価試験の純水透水量は、２，６００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、殆ど低下していなかった。また、膜表面のＳＥＭ観察でも異常は認められなかった。
(Example 3)
A hollow fiber membrane cartridge was produced in the same manner as in Example 1 except that two supports C were used and the number of hollow fiber membranes was 5400.
The amount of pure water permeation in the acceleration evaluation test was 2,600 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, which was hardly lowered. Also, no abnormality was observed by SEM observation of the film surface.
（比較例１）
２本の支持体Ｄを用いた他は実施例１と同様にして中空糸膜カートリッジを作製した。
加速評価試験の純水透水量は、１，４００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、著しく低下していた。また、膜表面のＳＥＭ観察では表面の開孔度が著しく低下していることが認められた。
(Comparative Example 1)
A hollow fiber membrane cartridge was produced in the same manner as in Example 1 except that two supports D were used.
The pure water permeation amount in the accelerated evaluation test was 1,400 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, which was significantly reduced. Moreover, it was recognized by the SEM observation of the film | membrane surface that the porosity of the surface has fallen remarkably.
（実施例４）
中空糸膜Ｂを用いた他は実施例１と同様にして中空糸膜カートリッジを作製した。
加速評価試験の純水透水量は、２，４００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、大きな低下は認められなかった。また、膜表面のＳＥＭ観察でも異常は認められなかった。
Example 4
A hollow fiber membrane cartridge was produced in the same manner as in Example 1 except that the hollow fiber membrane B was used.
The pure water permeation amount in the accelerated evaluation test was 2,400 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, and no significant decrease was observed. Also, no abnormality was observed by SEM observation of the film surface.
（実施例５）
２本の支持体Eを用いた他は実施例４と同様にして中空糸膜カートリッジを作製した。
加速評価試験の純水透水量は、２，５００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、大きな低下は認められなかった。また、膜表面のＳＥＭ観察でも異常は認められなかった。
(Example 5)
A hollow fiber membrane cartridge was produced in the same manner as in Example 4 except that two supports E were used.
The pure water permeation amount in the accelerated evaluation test was 2,500 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, and no significant decrease was observed. Also, no abnormality was observed by SEM observation of the film surface.
（比較例２）
２本の支持体Fを用いた他は実施例４と同様にして中空糸膜カートリッジを作製した。
加速評価試験の純水透水量は、９００リットル／ｍ２／ｈｒ／０．１ＭＰａであり、著しく低下していた。また、膜表面のＳＥＭ観察では表面の開孔度が著しく低下していることが認められた。
以上のように、本発明の中空糸膜カートリッジは、長期間に渡る物理洗浄操作を行っても膜面擦過を生じ難く、安定したろ過運転が可能である。また、支持体表面を含めて接液部を全て高分子材料から構成できるので、海水等の金属腐食性原水でも腐食の発生なく好適に使用することができる。
(Comparative Example 2)
A hollow fiber membrane cartridge was produced in the same manner as in Example 4 except that two supports F were used.
The pure water permeation amount in the accelerated evaluation test was 900 liters / m 2 /hr/0.1 MPa, which was remarkably reduced. Moreover, it was recognized by the SEM observation of the film | membrane surface that the porosity of the surface has fallen remarkably.
As described above, the hollow fiber membrane cartridge of the present invention does not easily cause membrane surface abrasion even when a physical cleaning operation is performed for a long period of time, and enables a stable filtration operation. In addition, since all the wetted parts including the support surface can be made of a polymer material, even metal corrosive raw water such as seawater can be suitably used without causing corrosion.
本発明は、河川水、湖沼水、地下水、海水、生活排水、または工場排水等の原水について除濁、除菌を行うろ過装置に用いられるろ過膜カートリッジとして好適に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably used as a filtration membrane cartridge for use in a filtration device that performs turbidity and sterilization of raw water such as river water, lake water, groundwater, seawater, domestic wastewater, or factory wastewater.
１ 中空糸膜
２ 上部接着固定部
２ａ カートリッジヘッド
２ｂ 上部接着固定層
２ｃ ツバ部
３ 下部接着固定部
３ａ 下部リング
３ｂ 下部接着固定層
３ｃ 貫通穴
３ｄ ガス導入ノズル
４ 支持体
５ ろ過タンク
５ａ タンク本体
５ｂ 蓋
５ｃ 供給水入り口
５ｄ 処理水出口
５ｆ ガス供給口
５ｇ 濃縮水出口
６ 供給水室
７ パッキン
８ ノズル
９ ヘッダー配管
１０ 枝管
１１ ガスケット
１２ クランプ
DESCRIPTION OF
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