JP5019018B2

JP5019018B2 - 平膜エレメント及びその再生方法

Info

Publication number: JP5019018B2
Application number: JP2006001684A
Authority: JP
Inventors: 清和武村; 一彦能登; 満畑中; 孝藤本; 辰晃田頭
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-01-06
Also published as: CN101073749A; EP1806173A1; CN101073749B; DE602006015031D1; JP2007181780A; US7604130B2; US7992724B2; US20090202746A1; KR20070074479A; KR101030938B1; US20070158254A1; EP1806173B1

Description

本発明は平膜エレメント及びその再生方法に係り、特に被処理水の濾過に使用される平膜エレメント及びその再生方法に関する。

この種の平膜エレメントは被処理水中に浸漬して設置され、被処理水を濾過するために使用される。図７は平膜エレメントの一般的な構成を示す部分断面図である。支持板１はその周縁部２が枠状に形成され、枠内部が通水部３とされている。支持板１の両面には膜シート４が張り付けられている。周縁部２には吸引口５が接続している。また、周縁部２の外面と膜シート４とは重ね合わせによって形成された接合部６を有している。吸引口５に負圧を作用させるか、又は膜シート４の外面から正圧を作用させることにより、被処理水が濾過され、膜シート４を透過した濾過水は通水部３を経由して吸引口５から排出される。なお、支持板１の通水部３は張り付けた膜シート４が撓まないように膜シート４を面支持しつつ濾過水が自由に通り抜けできる形状に特殊加工されている。

膜シート４は例えば精密濾過膜や限外濾過膜と称されるものであり、一般に合成樹脂製のものが使用される。また、支持板１も膜シート４との接合性がよい合成樹脂製のものが使用される。平膜エレメントでは接合部６の水密を確保することが重要であり、支持板１と膜シート４を接着剤によって接合する方法が多く採用されている。しかしながら、接着剤を用いる方法は接着力に偏りが生じ易く、また、接着剤が劣化し水密性が低下し易いという欠点や膜シート４の横方向からのリークが発生し易いという欠点がある。

接着剤による接合方法の欠点を改善する方法として、特許文献１には、膜シートと支持板とを重ね合わせ、互いの接合部にレーザを照射することにより、膜シートを支持板に溶着する平膜エレメントの製造方法が開示されている。この方法では膜シートをレーザ透過性が大きな材質、支持板をレーザ吸収性が大きい材質とし、膜シートを支持板方向に押圧しながら膜シートの側から接合部に対してレーザを照射して支持板に溶着させる。この特許文献１に開示された方法によれば接合部での接着力が強くて劣化しにくく、膜シートの横方向からのリークが発生し難い平膜エレメントを比較的安価に製造することができる。

上記の平膜エレメントは被処理水を長期間にわたって濾過すると、膜シートが極度に目詰まりを起こすか、又は損傷を招いて正常な濾過機能を保持できなくなる。このような、膜寿命が到来した使用済みの平膜エレメントは通常、産業廃棄物として処理、処分するが、廃棄時に環境汚染を引き起こす場合がある。また、平膜エレメントでは膜シートに比べて支持板の材料及び加工コストが圧倒的に高く、高価な支持板を産業廃棄物として滅却すると平膜エレメントの再生産コストが高くなるという問題点がある。このため、膜寿命が到来した膜シートを支持板から引き剥がし、支持板を再利用する方途が考えられる。しかしながら、レーザ照射によって溶着した膜シートと支持板の溶着部は強固であり、膜シートの引き剥がし作業に多大な手間とコストが掛かるので、得策ではない。

このような問題点を改善する方策として、特許文献２には使用済みの平膜エレメント（膜カートリッジ）から溶着部以外の膜シート（濾過膜）の主要部を切除した後に、従前の支持板（濾板）の膜シート溶着部上に新規の膜シートを重ねて接着する平膜エレメントの張り替え再生方法が開示されている。
特開２００５−２７９５８０号公報特開２０００−１０７５７６号公報

しかしながら、特許文献２に開示された平膜エレメントの再生方法は、膜シートと支持板を溶着する新品製造時と、膜シート同士を接着する再生時の膜シート固定方法が大きく異なるため、製造ラインの追加によるコスト増を招く。また、新品と再生品とでは耐久性や信頼性に差が生じ、再生品の商品価値が低下する恐れがある。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、支持板の再利用を図るとともに、新品製造時と再生時の膜シートの固定を同等の方法で行うことができ、新品と再生品との間で耐久性や信頼性に差が生じない平膜エレメント及びその再生方法を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る平膜エレメントの再生方法は、固液分離を行う膜シートと該膜シートを支持する支持板とを重ね合わせ、前記膜シートの周縁部にレーザを照射することによって前記膜シートを前記支持板に溶着固定した溶着固定部を有し、該溶着固定部によって囲まれた前記膜シートの内側が固液分離域とされた平膜エレメントであって、前記膜シートの表面のうち前記支持板に対向する面とは反対側の表面に、前記溶着固定部を覆うようにレーザ吸収性の塗布剤が塗布された平膜エレメントの前記膜シートの前記固液分離域に相当する部分を切除した後、新規の膜シートを前記塗布剤に重ね合わせ、該新規の膜シートと前記塗布剤とをレーザによって溶着固定することを特徴とする。

本発明の平膜エレメント及びその再生方法によれば、溶着固定部の膜シートの表面にレーザ吸収性の塗布剤が塗布されている。このため、平膜エレメントの再生時においても新品製造時と同様にレーザ照射による膜シートの溶着固定を行うことができる。したがって、再生のための新たな設備を必要とせず、再生コストの低減化を図ることができる。また、再生した平膜エレメントは新品と同等の膜面積を保持しており、新品と同様の方法で膜シートを溶着固定するので、新品との間に耐久性や信頼性に差が生じない。

図１は本発明に係る平膜エレメントの第１実施形態を示す部分側断面図であり、図２はその部分平面図である。平膜エレメント１０は従来のものと同様に支持板１２の両面に膜シート１４を張り付けた構成とされる。支持板１２はその周縁部１２Ａが枠状に形成され、枠内部が通水部１２Ｂとされている。周縁部１２Ａには吸引口１６が接続している。吸引口１６に負圧を作用させるか、又は膜シート１４の外面から正圧を作用させることにより、被処理水が濾過され、膜シート１４を透過した濾過水は通水部１２Ｂを経由して吸引口１６から排出される。なお、支持板１２の通水部１２Ｂは張り付けた膜シート１４が撓まないように膜シート１４を面支持しつつ濾過水が自由に通り抜けできる集水溝を有した形状に特殊加工されている。

膜シート１４は例えば精密濾過膜や限外濾過膜と称されるものであり、一般に合成樹脂製のものが使用される。また、支持板１２も膜シート１４との溶着性がよい合成樹脂製のものが使用される。膜シートをレーザ透過性が大きな材質、支持板をレーザ吸収性が大きい材質とする。膜シート１４の周縁部と支持板１２とを重ね合わせた互いの接合部にレーザを照射することにより膜シート１４の周縁部を支持板１２に溶着固定させた溶着固定部１８が形成されている。この溶着固定部１８は結合力が強くて劣化しにくく、膜シートの横方向からのリークをも防止する。

溶着固定部１８によって囲まれた膜シート１４の内側が固液分離域２０とされ、前記したように固液分離域２０を透過した濾過水が通水部１２Ｂを経由して吸引口１６から排出される。溶着固定部１８の膜シート１４の表面にはレーザ吸収性の塗布剤２２が塗布されている。塗布剤２２としては膜シート１４の素材と同系の合成樹脂素材にレーザの吸収性を向上させるために顔料などを配合したものが好ましく用いられる。この塗布剤２２は溶着固定部１８を外部環境から遮断し防護する保護膜としても機能する。

上記構成の平膜エレメント１０によって被処理水を長期間にわたって濾過すると、膜シート１４が極度に目詰まりを起こすか、又は損傷を招いて正常な濾過機能を保持できなくなる。膜寿命が到来した使用済みの平膜エレメント１０は下記の方法によって再生する。図３は平膜エレメント１０の再生手順を示した部分側断面図である。先ず、工程（１）では支持板１２の両面に張り付けた膜シート１４の内、図１に示した固液分離域２０に相当する部分を切除する。その結果、図示のように膜シート１４の周縁部のみが支持板１２と溶着固定部１８で溶着固定された状態で残存する。この残存した膜シート１４の表面には塗布剤２２も残存している。工程（２）では残存した塗布剤２２上に新規の膜シート１４Ａを重ね合わせる。工程（３）では重ね合わせた新規の膜シート１４Ａの上面からレーザ２４を照射する。レーザ２４は膜シート１４Ａを透過して塗布剤２２に到達し、塗布剤２２によって吸収される。すると、吸収熱によって先ず塗布剤２２が溶融する。引続き塗布剤２２の溶融熱が伝導して、下方の溶着固定部１８や上方の膜シート１４Ａを部分的に溶融させる。その後、レーザ２４の照射を取り去るとこれらの溶融物が一体的に硬化した新たな溶着固定部２６が形成され、新規の膜シート１４Ａが支持板１２に対して強固に溶着固定される。工程（４）では支持板１２を反転することによって、膜シート１４Ａを支持板１２の下面に位置させた後に、反対面の新規の膜シート１４Ｂについても工程（２）と工程（３）とを繰り返す。以上の工程（１）〜工程（４）を実施することによって平膜エレメント１０の再生が完了する。

再生後の平膜エレメント１０Ａでは、新規の膜シート１４Ａ、１４Ｂと支持板１２の通水部１２Ｂとの間に新品時の膜シート１４と塗布剤２２の厚み分の隙間ｇが生じる。しかしながら、膜シート１４や塗布剤２２の厚みは通常、数１０〜数１００μｍのレベルであり、新規の膜シート１４Ａ，１４Ｂは十分な可撓性と伸縮性を有している。このため、図４に示したように、被処理水を濾過する際に内部からの吸引圧又は外部からの押圧が作用すると、膜シート１４Ａ，１４Ｂは撓んで支持板１２の通水部１２Ｂに密着する。したがって、隙間ｇは実用上の障害にならない。

なお、図４に示したように、溶着固定部２６の新規の膜シート１４Ａ，１４Ｂ表面にレーザ吸収性の塗布剤３０をさらに塗り重ねておき、膜シート１４Ａ，１４Ｂの膜寿命が到来した時には、上記と同様の再生方法によってさらに新規の膜シートに張り替えることも可能である。本発明者の検討結果では、このような再生を３〜５回、繰り返しても実用上、格別の支障は生じない。

上述のとおり、本実施形態の平膜エレメント１０及びその再生方法によれば、溶着固定部１８の膜シート１４の表面にレーザ吸収性の塗布剤２２が塗布されている。このため、平膜エレメント１０の再生時においても新品製造時と同様にレーザ照射による膜シートの溶着固定を行うことができる。したがって、再生のための新たな設備を必要とせず、再生コストの低減化を図ることができる。また、再生した平膜エレメントは新品と同等の膜面積を保持しており、新品と同様の方法で膜シートを溶着固定するので、新品との間に耐久性や信頼性に大きな差が生じない。

図５は本発明に係る平膜エレメントの第２実施形態を示す部分側断面図である。図５において図１と同一の符号を付した要素は第１実施形態で説明したものと同様の要素であり、その説明を省略する。本実施形態の平膜エレメント１０Ｂでは塗布剤２２Ａが膜シ−ト１４の端部を覆うように広く塗布されており、この塗布剤２２Ａによって溶着固定部１８や膜シ−ト１４の端部に対する保護機能が強化されている。

図６は本発明に係る平膜エレメントの第３実施形態を示す部分側断面図である。図６において図１と同一の符号を付した要素は第１実施形態で説明したものと同様の要素であり、その説明を省略する。本実施形態の平膜エレメント１０Ｃでは第２実施形態と同様に塗布剤２２Ａが膜シ−ト１４の端部を覆うように広く塗布されており、かつ再生を３回、繰り返した状態を示している。

本発明に係る平膜エレメントの第１実施形態を示す部分側断面図である。本発明に係る平膜エレメントの第１実施形態を示す部分平面図である。平膜エレメント１０の再生手順を示した部分側断面図である。再生後の平膜エレメント１０Ａの使用状態を示した部分側断面図である。本発明に係る平膜エレメントの第２実施形態を示す部分側断面図である。本発明に係る平膜エレメントの第３実施形態を示す部分側断面図である。平膜エレメントの一般的な構成を示す部分断面図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ………平膜エレメント、１２………支持板、１２Ａ………周縁部、１２Ｂ………通水部、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ………膜シート、１６………吸引口、１８………溶着固定部、２０………固液分離域、２２，２２Ａ、３０………塗布剤、２４………レーザ、２６………溶着固定部。

Claims

固液分離を行う膜シートと該膜シートを支持する支持板とを重ね合わせ、前記膜シートの周縁部にレーザを照射することによって前記膜シートを前記支持板に溶着固定した溶着固定部を有し、該溶着固定部によって囲まれた前記膜シートの内側が固液分離域とされた平膜エレメントであって、前記膜シートの表面のうち前記支持板に対向する面とは反対側の表面に、前記溶着固定部を覆うようにレーザ吸収性の塗布剤が塗布された平膜エレメントの前記膜シートの前記固液分離域に相当する部分を切除した後、新規の膜シートを前記塗布剤に重ね合わせ、該新規の膜シートと前記塗布剤とをレーザによって溶着固定することを特徴とする平膜エレメントの再生方法。