JP5030690B2 - Hollow fiber membrane module - Google Patents
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Description
本発明は、中空糸膜モジュール等に関し、詳細には、微粒子や懸濁物質等を含んだ液体を濾過するために使用される中空糸膜モジュールに関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module and the like, and more particularly, to a hollow fiber membrane module used for filtering a liquid containing fine particles, suspended substances and the like.
微粒子や懸濁物質等を含んだ液体を濾過するための濾過装置に使用される中空糸膜モジュールは、数百本ないし数万本の中空糸膜が束ねられた中空糸膜束の少なくとも一方の端部が樹脂によって接着されている。 A hollow fiber membrane module used in a filtration device for filtering a liquid containing fine particles, suspended substances, etc. is at least one of a bundle of hollow fiber membranes in which hundreds to tens of thousands of hollow fiber membranes are bundled. The ends are bonded with resin.
中空糸膜モジュールでは、一定量の濾過を行った後、濾過性能を回復させるため、中空糸膜の表面に付着した堆積物を取り除く洗浄作業が行われる。この洗浄作業として、原水を満たした浸漬槽内に中空糸膜モジュールを浸漬し、中空糸膜モジュールの下部から中空糸膜束内に空気を導入して気液混合流体中で中空糸膜に振動を与え、中空糸膜の外表面に付着した堆積物を剥離して除去する方法(エアースクラビング)がある。 In the hollow fiber membrane module, after performing a certain amount of filtration, a cleaning operation is performed to remove deposits attached to the surface of the hollow fiber membrane in order to recover the filtration performance. As this cleaning operation, the hollow fiber membrane module is immersed in an immersion tank filled with raw water, air is introduced into the hollow fiber membrane bundle from the bottom of the hollow fiber membrane module, and the hollow fiber membrane vibrates in the gas-liquid mixed fluid. There is a method (air scrubbing) that peels off and removes deposits adhering to the outer surface of the hollow fiber membrane.
中空糸膜モジュールとして、多数の中空糸膜を、一端側で開口端が封止され他端側では開口端が開放されるように接着固定し、一端側の接着固定部に、濾過時には原水の供給口として洗浄作業時には空気の導入口及び剥離させた体積物の排出口として機能する複数の貫通孔を設けた中空糸膜モジュール(中空糸膜カートリッジ)が知られている(特許文献1参照)。 As a hollow fiber membrane module, a large number of hollow fiber membranes are bonded and fixed so that the open end is sealed on one end side and the open end is opened on the other end side. There is known a hollow fiber membrane module (hollow fiber membrane cartridge) provided with a plurality of through-holes functioning as air supply ports and exfoliated volume discharge ports during a cleaning operation as a supply port (see Patent Document 1). .
この中空糸膜モジュールでは、濾過時には、一端側の接着固定部に設けられた貫通口から原水を注入するとともに、中空糸膜の開口端が開放している他端側で開口した中空糸膜の中空部を吸引し、中空糸膜を通して濾過された水(濾水)を取り出す。また、洗浄時には、接着固定部に形成された貫通孔を通して、気体を中空糸膜間に導入し、中空糸膜の外表面に付着した堆積物を除去し、エアースクラビングを行っている。 In this hollow fiber membrane module, during filtration, raw water is injected from the through-hole provided in the adhesive fixing part on one end side, and the hollow fiber membrane opened on the other end side where the open end of the hollow fiber membrane is open is provided. The hollow part is sucked and water filtered through the hollow fiber membrane (filtered water) is taken out. At the time of cleaning, gas is introduced between the hollow fiber membranes through the through-hole formed in the adhesive fixing portion, and deposits adhered to the outer surface of the hollow fiber membrane are removed, and air scrubbing is performed.
一方、両端から濾水を取り出すタイプの中空糸膜モジュールも提案されている(特許文献2参照)。この中空糸膜モジュールでは、束ねられた多数の中空糸膜が、両開口端が開口した状態で、両端部で接着固定され、一端側の接着固定部に、濾過時には原水の供給口として洗浄時にはエアースクラビングの空気の導入口及び縣濁物質の排出口として機能する複数個の通路が設けられている。 On the other hand, a hollow fiber membrane module in which drainage is taken out from both ends has also been proposed (see Patent Document 2). In this hollow fiber membrane module, a large number of bundled hollow fiber membranes are bonded and fixed at both ends with both open ends open, and the one end side adhesive fixing portion is used as a raw water supply port during filtration and during cleaning. A plurality of passages functioning as air inlets for air scrubbing and outlets for suspended substances are provided.
上述したような従来の中空糸膜モジュールは、中空糸膜の端部を接着固定する接着固定部に、エアースクラビング用の気体を導入する貫通孔あるいは通路が設けられた構成を備えている。
しかしながら、これら貫通孔等のスクラビング用空気の導入部は、結束された中空糸膜の間に形成されるものであるため、上記特許文献1または2のように接着固定部に直接形成される場合のほか、接着固定部に管を貫通させて形成される場合であっても、製造時に中空糸膜同士のずれ等によってスクラビング用空気の導入部を所望位置に正確に配置することが困難であるという問題を有している。
The conventional hollow fiber membrane module as described above has a configuration in which a through hole or a passage for introducing a gas for air scrubbing is provided in an adhesive fixing portion that bonds and fixes an end of the hollow fiber membrane.
However, since the scrubbing air introduction part such as the through hole is formed between the bundled hollow fiber membranes, it is formed directly on the adhesive fixing part as in
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、スクラビング用空気の導入部を、中空糸膜束を固定する端部の接着固定部に対して正確な位置に容易に位置決めすることできるの中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and the scrubbing air introduction part is easily positioned at an accurate position with respect to the adhesive fixing part at the end for fixing the hollow fiber membrane bundle. An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module that can be used.
本発明によれば、
中空糸膜モジュールであって、
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、
前記中空糸膜の少なくとも一端を開口させた状態で、前記中空糸膜束の両端部をカートリッジアダプタ内で一体的に固定している固定用樹脂層と、
前記固定用樹脂層の一方に配置され、前記中空糸膜束にスクラビング用気体を送り込み、先端が、多重円と放射状線のとの交点、格子の交点、或いは多数の正三角形の頂点位置のいずれかになるように配置された複数本のスクラビング管に分岐したスクラビングパイプと、
前記スクラビング管の各々を、前記一方の固定用樹脂層に対して位置決めする位置決め手段であって、一端が前記カートリッジアダプタの内周面に、他端が前記スクラビング管に接続されている位置決め手段と、を備えている、
ことを特徴とする中空糸膜モジュールが提供される。
According to the present invention,
A hollow fiber membrane module,
A hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes;
A fixing resin layer that fixes both ends of the hollow fiber membrane bundle integrally in a cartridge adapter with at least one end of the hollow fiber membrane being opened,
Disposed on one of the fixing resin layer, viewed write sends scrubbing gas in the hollow fiber membrane bundle, tip, the intersection of the city of multiplexed circles and radial lines, the intersections of the lattice, or the vertices positions of a large number of equilateral triangle A scrubbing pipe branched into a plurality of scrubbing pipes arranged to be either
Positioning means for positioning each of the scrubbing pipes with respect to the one fixing resin layer, one end connected to the inner peripheral surface of the cartridge adapter and the other end connected to the scrubbing pipe; Has
A hollow fiber membrane module is provided.
このような構成によれば、スクラビング用空気の導入部であるスクラビング管を、中空糸膜の端部を接着固定する固定用樹脂層に対して位置決めする位置決め手段を備えているので、中空糸膜の端部を樹脂で接着固定する際に、スクラビング管を確実に所望位置に配置させることができる。 According to such a configuration, since the scrubbing pipe, which is the introduction portion of the scrubbing air, is provided with positioning means for positioning with respect to the fixing resin layer that adheres and fixes the end of the hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane The scrubbing tube can be surely placed at a desired position when the end of each is bonded and fixed with resin.
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記固定用樹脂層が、前記中空糸膜の両端を開口させた状態で、前記中空糸膜の両端部を一体的に固定している。
According to another preferred embodiment of the invention,
The fixing resin layer integrally fixes both ends of the hollow fiber membrane in a state where both ends of the hollow fiber membrane are opened.
本発明の他の好ましい態様によれば、前記位置決め手段が、板状体である。 According to another preferred aspect of the present invention, the positioning means is a plate-like body.
本発明の他の好ましい態様によれば、
前記スクラビング管の本数が2ないし16本である。
According to another preferred embodiment of the invention,
The number of scrubbing tubes is 2 to 16 .
本発明によれば、スクラビング用空気の導入部を、中空糸膜束を固定する端部の接着固定部に対して正確な位置に容易に位置決めすることできるの中空糸膜モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a hollow fiber membrane module capable of easily positioning an introduction portion of scrubbing air at an accurate position with respect to an adhesive fixing portion at an end portion for fixing a hollow fiber membrane bundle. it can.
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態の中空糸膜カートリッジの構成を説明する。図1は、本発明の好ましい実施形態の中空糸膜モジュール1を示す一部分を破断した模式的な側面図である。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図3は、図1のIII−III線に沿った一部分を破断した図である。 Hereinafter, a configuration of a hollow fiber membrane cartridge according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic side view in which a part of a hollow fiber membrane module 1 according to a preferred embodiment of the present invention is broken. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a partially cutaway view along line III-III in FIG.
図1に示されているように、中空糸膜モジュール1は、所定長に切断された多数本の中空糸膜2を備えている。各中空糸膜2は略円筒状に束ねられ、中空部の両開口端が開口するように両端部が接着固定層4、6によって互いに固定一体化されて中空糸膜束8とされている。
As shown in FIG. 1, the hollow fiber membrane module 1 includes a large number of
本実施態様で用いられる中空糸膜2としては、内径50μm〜3000μmで、内/外径比が0.2〜0.8の範囲で、一般的に知られている逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜及び大孔径膜等の孔径のものを用いることが出来るが、好ましくは限外濾過膜、精密濾過膜及び大孔径膜の範囲で、0.0005〜5.0μmの範囲である。また、中空糸膜2の素材は、特に限定されるものではなく、ポリスルホン、ポリエーテルスルフォン、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、ポレエーテルケトン、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、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン−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る。またこれらの複合素材膜も使用できる。
As the
中空糸膜束8の両端には、円筒状のカートリッジアダプタ10、12を介してカートリッジヘッド14、16が取付けられている。カートリッジヘッド14、16は、カートリッジアダプタ10、12の外径と略等しい内径を有する大径部14a、16aと、この大径部14a、16aより小径の小径部14b、16bとを備えた筒状部材である。
At both ends of the hollow
カートリッジアダプタ10、12、およびカートリッジヘッド14、16の素材は、特に限定されず、また、同一でも異なっても良いが、熱可塑性樹脂やステンレス鋼が好ましい。
The materials of the
カートリッジアダプタ10、12、及びカートリッジヘッド14、16の直径は、20mm〜500mm、好ましくは25mm〜400mm、より好ましくは30mm〜250mmの範囲である。カートリッジヘッド14、16間の距離は、200mm〜3000mmの範囲で、好ましくは300mm〜2500mm、より好ましくは400mm〜2200mmの範囲である。
The diameters of the
本実施態様では、カートリッジアダプタ10、12、及びカートリッジヘッド14、16の断面形状は三角形、四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形、扇形、C字形、又は星形等の形状から任意に選定することが出来るが、コスト削減の観点からは円形が好ましい。
In the present embodiment, the
中空糸膜束8は、接着固定層4、6が、カートリッジヘッド14、16の大径部14a、16aの終端部より手前側に位置するように、カートリッジヘッド14、16に接着固定されている。すなわち、中空糸膜束8の各中空糸膜2の開口端は、大径部14a、16a内の空間に対して開口している。
The hollow
本実施態様で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挙げられる。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が用いられる。接着剤の効果収縮や強度を改善したい場合、上記接着剤にガラスファイバー、カーボンフィバー等の繊維状物、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良い。 Examples of the adhesive used in this embodiment include polymer materials such as epoxy resins, urethane resins, epoxy acrylate resins, and silicon resins. As a bonding method, a known method such as a centrifugal bonding method or a stationary bonding method is used. When it is desired to improve the effective 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.
また、中空糸膜束8の接着固定層4、6の外周面と、カートリッジアダプタ10、12と、カートリッジヘッド14、16とは互いに流体密状態となるように接着剤等で連結されている。このような構成によって、各中空糸膜8の中空部は、両端で、カートリッジヘッド14、16の内部空間と連通することになる。
Further, the outer peripheral surfaces of the
各カートリッジヘッド14、16には、濾過処理水送液管18(図1では一方のみを図示)が取付けられる。図1に示されているように、本実施態様では、下方の濾過処理水送液管18はT字型の分岐パイプ18とされている。この分岐パイプ18の分岐部分18aからスクラビング空気を供給するスクラビングパイプ20が挿入されている。スクラビングパイプの先端部分は、接着固定層6内で複数本(本実施態様では6本)のスクラビング管22に分岐している。なお、分岐部分18aの開口端部とスクラビングパイプ20の外周面との間は接着剤24で封止されている。
Each
本実施態様では、スクラビング管22の内径は、1〜40mm、好ましくは2〜35mm、特に好ましくは3〜30mmである。スクラビング管22の断面形状は、三角形、四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形、扇形、C字形又は星形で、特に限定されるものではない。
In this embodiment, the inner diameter of the scrubbing
また、スクラビング管22の数は、中空糸膜束8の断面積や、中空糸膜2の本数に応じて、2〜16の間で適宜設定されるが、中空糸膜の洗浄効率やモジュールのコスト・生産性の点から、好ましくは2〜14、特に好ましくは2〜10である。
The number of
接着固定層6内でのスクラビング管22は、多重円と放射状線のとの交点、格子の交点、或いは多数の正三角形の頂点位置などのように接着固定層6の断面に均一に分散するように配置すると、中空糸膜をより均一に洗浄できるので好ましい。また、スクラビング管22の素材は、熱可塑性樹脂、ステンレス鋼、或いはアルミ鋼が好ましい。
The scrubbing
中空糸膜モジュール1は、複数のスクラビング管22を接着固定層6内の所定位置に位置決めする固定板(位置決め手段)26を備えている。図2に示されているように、本実施態様では、6本のスクラビング管22のそれぞれに1枚づつの固定板26が設けられている。詳細には、固定板26は、一端がカートリッジアダプタ12の内周面に接続され、径方向内方に位置する他端がスクラビング管22を支持している。
The hollow fiber membrane module 1 includes a fixing plate (positioning means) 26 that positions a plurality of scrubbing
固定板26の片端は、スクラビング管22に接着または溶接によって固定され、同様に固定板26の他端は、カートリッジアダプタ12の内周面に接着または溶接によって固定されている。尚、固定板26は径方向内方に対して配置されることが望ましい。
One end of the fixing
本実施形態では、カートリッジアダプタ12、固定板26及びスクラビング管22を接着若しくは溶接によって固定して後、カートリッジアダプタ12に中空糸膜束8の一端を挿入し、中空糸膜束8の一端が挿入されたカートリッジアダプタ12内に接着剤を注入し、この接着剤を固化させることによって樹脂固定層6が形成される。
In this embodiment, after fixing the
本実施態様の中空糸膜モジュール1では、全長に渡って中空糸膜2が露出している。中空糸膜2のねじれ防止或いは中空糸膜モジュール1のねじれ防止を目的に、保護カバーまたは保護棒等で、カートリッジアダプタ10、12を連結してもよい。保護カバーは、スクラビング用空気の排出、及び中空糸膜モジュール外周部原水の排出を容易にするため開口していることが望ましい。また、保護カバー、または保護棒を、中空糸膜束8に接着固定してもよい。
In the hollow fiber membrane module 1 of this embodiment, the
このような構成を有する本実施態様の中空糸膜モジュールは、使用時には濾過すべき原水に浸漬される。原水は、カートリッジヘッド14、16の小径部14b、16bに接続された吸引ポンプ(図示せず)からの吸引で、中空糸膜2の外部から内部に陰圧濾過される。さらに、濾過水は中空糸膜2の開口端が開口する中空糸膜束8の両端面からカートリッジヘッド14、16内に流れ出し、小径部14b、16bに接続された濾過処理水送液管18(一方のみ図示)を通って(矢印A方向)外部に取り出される。
The hollow fiber membrane module of this embodiment having such a configuration is immersed in raw water to be filtered at the time of use. The raw water is subjected to negative pressure filtration from the outside to the inside of the
また、中空糸膜2を濾水により逆洗する場合は、濾過処理水送液管から濾水を供給して逆洗させ、中空糸膜2の外壁に蓄積した縣濁物質(非透過物)を除去する。
In addition, when the
さらに、中空糸膜2をエアースクラビングする場合は、原水を満たした浸漬槽に中空糸膜モジュール1を浸漬し、スクラビングパイプ20、およびスクラビング管22を通して矢印B方向に中空糸膜束8内に気体を圧入する。圧入する気体は、空気、窒素、二酸化炭素、酸素等を用いることが出来るが、経済性の観点から空気が望ましい。圧入された気体は、各中空糸膜束8内の水を攪拌すると共に、各中空糸膜2を踊動・振動させて各中空糸膜2の表面に付着している縣濁物質を剥離させる。このようなエアースクラビング後、上述した逆洗運転を行い剥離した縣濁物質を押し流す。尚、エアースクラビング運転は、逆洗運転と同時に行っても良い。
Further, when air scrubbing the
このような構成を有する本実施態様の中空糸膜モジュールによれば、スクラビング管22が固定板26によって支持固定されているので、樹脂を用いて中空糸膜束8の端部を接着固定して接着固定層6を形成する際などに、スクラビング管22が中空糸膜束8の端部内で所定位置に確実に保持される。
According to the hollow fiber membrane module of the present embodiment having such a configuration, since the scrubbing
また、固定板26によって、中空糸膜モジュール1の端部が構造的に補強されるので、中空糸膜モジュール1の形状が安定する。
Moreover, since the edge part of the hollow fiber membrane module 1 is structurally reinforced by the fixing
本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。 Without being limited to the above-described embodiment of the present invention, various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
上記実施態様の中空糸膜モジュール1は、中空糸膜2の両端が開口した構成であったが、本願発明は、中空糸膜の一方の開口端が接着固定層で封止されている特許文献1のような構成を有する中空糸膜モジュールにも適用可能である。
Although the hollow fiber membrane module 1 of the said embodiment was the structure which the both ends of the
1:中空糸膜モジュール
2:中空糸膜
4、6:接着固定層
8:中空糸膜束
10、12:カートリッジアダプタ
14、16:カートリッジヘッド
18:分岐パイプ
20:スクラビングパイプ
22:スクラビング管
26:固定板(位置決め手段)
1: hollow fiber membrane module 2:
Claims (4)
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、
前記中空糸膜の少なくとも一端を開口させた状態で、前記中空糸膜束の両端部をカートリッジアダプタ内で一体的に固定している固定用樹脂層と、
前記固定用樹脂層の一方に配置され、前記中空糸膜束にスクラビング用気体を送り込み、先端が、多重円と放射状線のとの交点、格子の交点、或いは多数の正三角形の頂点位置のいずれかになるように配置された複数本のスクラビング管に分岐したスクラビングパイプと、
前記スクラビング管の各々を、前記一方の固定用樹脂層に対して位置決めする位置決め手段であって、一端が前記カートリッジアダプタの内周面に、他端が前記スクラビング管に接続されている位置決め手段と、を備えている、
ことを特徴とする中空糸膜モジュール。 A hollow fiber membrane module,
A hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes;
A fixing resin layer that fixes both ends of the hollow fiber membrane bundle integrally in a cartridge adapter with at least one end of the hollow fiber membrane being opened,
Disposed on one of the fixing resin layer, viewed write sends scrubbing gas in the hollow fiber membrane bundle, tip, the intersection of the city of multiplexed circles and radial lines, the intersections of the lattice, or the vertices positions of a large number of equilateral triangle A scrubbing pipe branched into a plurality of scrubbing pipes arranged to be either
Positioning means for positioning each of the scrubbing pipes with respect to the one fixing resin layer, one end connected to the inner peripheral surface of the cartridge adapter and the other end connected to the scrubbing pipe; Has
A hollow fiber membrane module characterized by the above.
請求項1に記載の中空糸膜モジュール。 The fixing resin layer integrally fixes both ends of the hollow fiber membrane bundle in a state where both ends of the hollow fiber membrane are opened.
The hollow fiber membrane module according to claim 1.
請求項1または2に記載の中空糸膜モジュール。 The positioning means is a plate-like body;
The hollow fiber membrane module according to claim 1 or 2.
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール。 The number of scrubbing tubes is 2 to 16 ;
The hollow fiber membrane module of any one of Claim 1 thru | or 3.
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