JP5233109B2 - Fluid separation membrane module - Google Patents
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
本発明は、外周面に開口部を有する流体分離膜モジュールにおいて、外周面開口部の対向部付近の流体分離膜を保護する独特の構造を有する流体分離膜モジュールに関する。 The present invention relates to a fluid separation membrane module having a unique structure for protecting a fluid separation membrane in the vicinity of a portion facing an outer peripheral surface opening in a fluid separation membrane module having an opening on an outer peripheral surface.
近年、膜分離技術による分離精製技術の普及が、その高度な分離機能や省エネルギー性等の特長を高く評価され、一段と進展している。その応用分野を例示すると、海水及びかん水の脱塩による淡水の製造、表流水や地下水の飲料水化、半導体工業や医薬品工業において用いられる純水・超純水の製造、家庭排水や工業排水、都市下水等の下排水処理および下排水からの水回収、発酵液や廃液からの有価物の回収、等々の液体処理分野、空気からの酸素富化や窒素富化、天然ガスからのヘリウムの回収、石油の3次回収での炭酸ガスの分離のガス分離分野等の幅広い分野で広く利用されるにいたっている。 In recent years, the spread of separation and purification technology using membrane separation technology has been highly appreciated due to its high-level separation function and energy saving features. Examples of its application fields are production of fresh water by desalination of seawater and brine, surface water and groundwater drinking water, production of pure water and ultrapure water used in the semiconductor industry and pharmaceutical industry, domestic wastewater and industrial wastewater, Sewerage treatment of municipal sewage and water recovery from wastewater, recovery of valuable materials from fermentation liquor and waste liquid, etc., liquid treatment field, oxygen enrichment and nitrogen enrichment from air, helium recovery from natural gas It is widely used in a wide range of fields, such as the gas separation field of carbon dioxide gas in the third recovery of oil.
流体分離膜は、その分離対象および分離メカニズムに基づき、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜等の液体分離膜、または、酸素富化膜、窒素分離膜、炭酸ガス分離膜等のガス分離膜等に分類される。一方、流体分離膜の形態に着目すると、中空糸膜、管状膜、平膜、スパイラル膜等に分類される。流体分離膜モジュールは、これらの流体分離膜を、配管を接続することにより使用可能な形態に組み立てたもののことを指す。 A fluid separation membrane is a liquid separation membrane such as a reverse osmosis membrane, nanofiltration membrane, ultrafiltration membrane, microfiltration membrane, or oxygen-enriched membrane, nitrogen separation membrane, carbon dioxide gas separation based on the separation target and separation mechanism. It is classified as a gas separation membrane such as a membrane. On the other hand, when focusing on the form of the fluid separation membrane, it is classified into a hollow fiber membrane, a tubular membrane, a flat membrane, a spiral membrane and the like. The fluid separation membrane module refers to an assembly of these fluid separation membranes in a usable form by connecting pipes.
ここで、流体分離膜モジュールが内圧式中空糸膜からなる浄水膜モジュールである場合を例に取り、浄水膜モジュールによって表流水や地下水から浄水を得る場合を例にとって説明を行う。 Here, the case where the fluid separation membrane module is a water purification membrane module made of an internal pressure type hollow fiber membrane will be described as an example, and the case where purified water is obtained from surface water or groundwater by the water purification membrane module will be described as an example.
図1は、外周面開口部110がケースの軸方向に対して中央付近にある場合の、従来技術による実施態様の一例の内圧式中空糸型浄水膜モジュールの全体を示す模式図である。この膜モジュールは、円筒状のケース100と、その軸方向の端部を塞ぐ一対のキャップ200,300とを備え、ケース100とキャップ200,300は締結手段700によって締結されている。ケース100の内部には、中空糸膜保護筒420に包まれた複数の中空糸膜410からなる中空糸膜束400が軸方向に延びるように配置されている。中空糸膜保護筒420の外周面は、通水可能なように、網状または多数の穴の開いた壁状となっている。中空糸膜410によって原水がろ過され、水の浄化が行われる。各中空糸膜410の上端部及び下端部は封止樹脂500によりケース本体100に封止固定されている。すなわち、複数の中空糸膜400の相互間隙および中空糸膜410とケース本体100の内壁面との間隙に封止樹脂500が充填され、これによって中空糸膜400を液密に固定されている。中空糸膜410は、その上下両端が開口された状態で、上端部及び下端部のみが封止樹脂500で固定されており、それ以外の中間部分が浄水機能を果たす。また、ケース100の中央部には外周面開口部110が形成されている。一方、各キャップ200,300は鏡板状のキャップ本体210,310からなり、各々開口220、320が形成されている。
FIG. 1 is a schematic view showing the entire internal pressure type hollow fiber type water purification membrane module of an example of an embodiment according to the prior art when the outer
加圧された原水が開口220を介して中空糸膜の内側に供給され、原水の一部または全量は中空糸膜を透過して外周面開口部110から浄水膜モジュールの外部に流出しこれが生産水となり、残りは開口320から膜濾過されないまま浄水膜モジュールの外部に流出する。原水には種々の夾雑物質が含まれるため、膜濾過を継続すると夾雑物が膜表面および膜内部に蓄積し、膜濾過抵抗が上昇する。これをリセットするために定期的に逆洗を行ない膜表面および膜内部の蓄積物を除去する。その際には、外周面開口部110から清浄な水または洗浄剤を含む洗浄液を加圧供給し、開口220、320の一方または双方から排出する。逆洗流量は、膜濾過抵抗の上昇具合や夾雑物質の量と種類、逆洗時間、洗浄液の種類等の条件によりに適宜調整されるが、逆洗を効率よく行うためには生産水の流量の1.5〜5倍程度とすることが好ましい。このとき、外周面開口部110から大流量の洗浄液が流入するため、外周面開口部110の正面部分の中空糸膜410には非常に大きな力がかかり、破損を生じる恐れがある。特に近年普及が進んでいる浄水膜モジュールにおいては、モジュールの大型化と膜濾過の高流束化が進行しており、それに伴い逆洗水量も従来より大きくなってきている。このため、逆洗液によって外周面開口部対向部の中空糸膜に作用する力も大きくなり、中空糸膜が損傷を受ける懸念が従来にも増して大きくなっている。さらに、浄水膜モジュールの運転管理上、外周面開口部対向部に中空糸膜の破損が生じていないか、また、汚染が進行していないかの検証方法の充実が求められている。
Pressurized raw water is supplied to the inside of the hollow fiber membrane through the opening 220, and a part or all of the raw water passes through the hollow fiber membrane and flows out of the outer surface opening 110 to the outside of the water purification membrane module. The remaining water flows out of the water purification membrane module from the
特許文献1には、ケース端部に水流の直接移動防止用突起を有する環状体を嵌め込み、透過水および洗浄液の流れを迂回させて水流が直接中空糸膜に衝突するのを防止し、これにより中空糸膜の損傷を回避しようとする技術が開示されている。本従来技術においては、水流の直接移動防止用突起はケース端部に配置される環状体から延出された形態をとるため、流体出入口が端部付近にある場合にのみ適用可能であり、ケース中央付近に流体出入口がある場合には適用不能であるとの問題がある。
特許文献2には、ケース端部に中空糸膜糸束を覆うように円筒を設置し、該円筒に整流作用を持たせることにより、中空糸膜糸束の中心部分まで有功に液圧を伝えるとともに、中空糸膜の損傷を防止しようとする技術が開示されている。本技術についても、流体出入口が端部付近にない場合には適用不能であるとの問題がある。
流体出入口対向部の中空糸膜の損傷技術のうち、流体分離膜モジュールケースの外周部中央付近に流体出入口が形成されている場合にも適用可能な技術については、特許文献3および特許文献4に開示されている。特許文献3には、スリーブの、オリフィスに対向する位置に熱収縮性鞘を配置し鞘を収縮固定させて流体の出入に対する遮蔽体とし、これによって中空糸膜の損傷を防ごうとする技術が開示されている。また、特許文献4には、中空糸膜束保護ネットの内部の流体出入口対向部に中空糸膜保護板を配置することにより、流体の出入り時に生じる激しい振動による中空糸膜の破損を防ぐことができる旨記載されている。
大型浄水膜モジュールでは逆洗流量が大きくなり逆洗液の流れによって中空糸膜に作用する抗力は非常に大きなものとなる。特許文献3におけるスリーブあるいは特許文献4における中空糸膜保護板の剛性が十分でない場合、それらが逆洗液の流れによって変形し、中空糸膜に損傷を与える恐れがある。また、特許文献3におけるスリーブあるいは特許文献4における中空糸膜保護板の剛性が高い場合、両者とも流体分離膜モジュールの端部の樹脂接着部分に中空糸膜とともに封止固定されているので、この接着部でスリーブまたは中空糸膜保護板を支えることになるが、樹脂接着部を変形あるいは破損し、リークを生じる恐れがある。また、流体出入口が流体分離膜モジュールの中央付近にある場合には、てこの原理によって樹脂接着部に作用する力は増幅され、端部付近に流体出入口がある場合よりも数倍〜数十倍の力が作用する場合があり、樹脂接着部を変形あるいは破損させ、リークを生じさせる恐れはさらに高まる。 In the large water purification membrane module, the backwash flow rate becomes large, and the drag acting on the hollow fiber membrane due to the flow of the backwash liquid becomes very large. When the rigidity of the sleeve in Patent Document 3 or the hollow fiber membrane protective plate in Patent Document 4 is not sufficient, they may be deformed by the flow of backwashing liquid and damage the hollow fiber membrane. Moreover, when the rigidity of the sleeve in Patent Document 3 or the hollow fiber membrane protection plate in Patent Document 4 is high, both of them are sealed and fixed together with the hollow fiber membrane at the resin adhesion portion at the end of the fluid separation membrane module. Although the sleeve or the hollow fiber membrane protection plate is supported by the bonded portion, the resin bonded portion may be deformed or broken, and there is a risk of causing a leak. In addition, when the fluid inlet / outlet is near the center of the fluid separation membrane module, the force acting on the resin bonding portion is amplified by the lever principle, and is several to several tens of times that when the fluid inlet / outlet is near the end. There is a case where the force acts, and the risk of causing a leak due to deformation or breakage of the resin bonded portion is further increased.
本発明に係る浄水モジュールは、上記課題を解決するためになされたものであり、以下のような構成からなる。すなわち、
(1)略円筒状ケースと、前記ケース内に設置される流体分離膜と、を備え、
前記略円筒状ケースは少なくとも一つの外周面開口部を備える流体分離膜モジュールであって、
前記外周面開口部の少なくとも一つに分散板が設置され、
該分散板は主として金属材料からなる分散板遮蔽部、分散板支持部、分散板固定部を備え、
前記分散板遮蔽部が流体分離膜とケース内表面との間隙に位置するように前記外周面開口部からケース内部に挿入され、
前記分散板固定部は前記外周面開口部に装脱着可能に固定され、
前記分散板支持部を介して前記分散板固定部と前記分散板遮蔽部が連結され、
前記分散板遮蔽部の流体進行方向に対して垂直な面への投影形は、外周面開口部の内面投影形と略同形で、投影面積を70%以上99%以下とした
ことを特徴とする流体分離膜モジュール。
(2)前記分散板遮蔽部の、前記円筒状ケースの長軸に対して垂直な面による切断面の形状が、円弧状もしくは楕円弧状であることを特徴とする(1)に記載の流体分離膜モジュール。
(3)前記分散板が外部配管と接続可能な分散板ノズル部を備えることを特徴とする(1)または(2)に記載の流体分離膜モジュール。
The water purification module according to the present invention is made in order to solve the above-described problems, and has the following configuration. That is,
(1) A substantially cylindrical case, and a fluid separation membrane installed in the case,
The substantially cylindrical case is a fluid separation membrane module having at least one outer peripheral surface opening,
A dispersion plate is installed in at least one of the outer peripheral surface openings,
The dispersion plate includes a dispersion plate shielding portion mainly made of a metal material, a dispersion plate support portion, and a dispersion plate fixing portion.
The dispersion plate shielding portion is inserted into the case from the outer peripheral surface opening so as to be positioned in the gap between the fluid separation membrane and the case inner surface ,
The dispersion plate fixing part is fixed to the outer peripheral surface opening so as to be detachable ,
The dispersion plate fixing part and the dispersion plate shielding part are connected via the dispersion plate support part,
The projected shape of the dispersion plate shielding portion on the surface perpendicular to the fluid traveling direction is substantially the same as the inner surface projected shape of the outer peripheral surface opening, and the projected area is 70% to 99%. A fluid separation membrane module.
(2) The fluid separation according to (1), wherein a shape of a cut surface of the dispersion plate shielding portion by a plane perpendicular to the long axis of the cylindrical case is an arc shape or an elliptical arc shape. Membrane module.
(3) The fluid separation membrane module according to (1) or (2), wherein the dispersion plate includes a dispersion plate nozzle portion connectable to an external pipe.
本発明に係る流体分離膜モジュールによれば、流体出入口である外周面開口部に分散板を設置したことにより、流体出入口から流入する流体が流体分離膜を直撃することを避けることができ、流体出入口対向部の流体分離膜の損傷を効果的に防止することができる。また、流体分離膜モジュールを交換する際には分散板を取り外して再使用することができるため、省資源的である。また、分散板を取り外すことにより流体出入口付近の流体分離膜の状態を直接目視観察することができるため、流体分離膜の損傷状態および汚染状態に関する情報を、非破壊で得ることができる。さらに、外部配管と接続可能なノズル部を備えるものについては部品点数および作業工数の減少により、分離膜モジュールの設置、交換および撤去の際に効率的な施工が可能となる。 According to the fluid separation membrane module of the present invention, since the dispersion plate is installed in the outer peripheral surface opening that is the fluid inlet / outlet, the fluid flowing in from the fluid inlet / outlet can be prevented from directly hitting the fluid separation membrane. It is possible to effectively prevent damage to the fluid separation membrane at the inlet / outlet facing portion. In addition, when replacing the fluid separation membrane module, the dispersion plate can be removed and reused, which saves resources. Further, since the state of the fluid separation membrane in the vicinity of the fluid inlet / outlet can be directly visually observed by removing the dispersion plate, information on the damage state and the contamination state of the fluid separation membrane can be obtained non-destructively. Furthermore, for those having a nozzle portion that can be connected to external piping, the number of parts and work man-hours are reduced, so that efficient construction is possible when installing, replacing, and removing the separation membrane module.
本発明におけるケースは、その内部に流体分離膜が充填される略円筒状の容器であり、その外周面には少なくとも一つの外周面開口部を有する。左記外周面開口部は流体の出入口として機能する。流体分離膜の使用状態においては、ケースの両端は、キャップと結合され、あるいはケースと一体の底部が形成される。左記キャップまたはケースと一体の底には、開口が形成されていてもよい。ケースおよびキャップの材質は特に限定されないが、塩化ビニル樹脂、ポリスルホン樹脂等のエンジニアリングプラスチック、ガラス繊維強化樹脂等の各種強化樹脂、ステンレス鋼等の耐蝕性金属材料が好適な例である。ガラス繊維強化樹脂は、軽量かつ耐蝕性に優れ、流体分離膜封止樹脂との接着性も良好であり、ケースの材質として特に好ましい。ステンレス鋼は強度と耐食性に優れ、外部配管との接続に好適なことからキャップの材質として特に好ましい。ケースおよびキャップには機能上あるいは意匠上の要求により、凹凸や彩色が施されていても差し支えない。 The case in the present invention is a substantially cylindrical container filled with a fluid separation membrane, and has at least one outer peripheral surface opening on the outer peripheral surface thereof. The left outer peripheral surface opening functions as a fluid inlet / outlet. In the use state of the fluid separation membrane, both ends of the case are coupled to the cap, or a bottom part integral with the case is formed. An opening may be formed in the bottom integral with the left cap or case. The material of the case and cap is not particularly limited, but engineering plastics such as vinyl chloride resin and polysulfone resin, various reinforced resins such as glass fiber reinforced resin, and corrosion-resistant metal materials such as stainless steel are suitable examples. The glass fiber reinforced resin is particularly lightweight as a case material because it is lightweight and excellent in corrosion resistance and has good adhesion to the fluid separation membrane sealing resin. Stainless steel is particularly preferable as a cap material because it is excellent in strength and corrosion resistance and is suitable for connection to external piping. The case and cap may be uneven or colored according to functional or design requirements.
また、本発明におけるキャップは、鏡板を構成要素として備えることが好ましい。鏡板には、皿型、正半楕円体型、近似半楕円型、半球型、平鏡型等、種々の種類があるが、いずれの形であってもよい。鏡板を構成要素として備えることにより、単純な底つき円筒型とする場合に比べて肉厚を薄くすることができ、軽量化およびコストダウンが可能である。 Moreover, it is preferable that the cap in this invention is equipped with an end plate as a component. There are various types of end plates, such as a dish shape, a regular semi-ellipsoidal shape, an approximate semi-elliptical shape, a hemispherical shape, and a flat mirror shape, and any shape may be used. By providing the end plate as a constituent element, the thickness can be reduced compared with a simple bottomed cylindrical type, and the weight can be reduced and the cost can be reduced.
本発明における分散板は、前記外周面開口部に配置され、外周面開口部から流入した流体の流れの方向を変化させ分散させる機能を有する。これによって、流体の流れが流体分離膜を直撃することを防ぎ、流体分離膜の損傷を防ぐことができる。 The dispersion plate according to the present invention is disposed in the outer peripheral surface opening and has a function of changing and dispersing the flow direction of the fluid flowing in from the outer peripheral surface opening. Accordingly, it is possible to prevent the fluid flow from directly hitting the fluid separation membrane and to prevent damage to the fluid separation membrane.
また、本発明における分散板は、主として金属材料からなる分散板遮蔽部、分散板支持部、分散板固定部を備える。分散板には、外周開口部から流入する流体に対する抗力に耐える強度を持たせることができ、流体に対する耐蝕性に富み、流体分離膜が使用される温度、圧力条件の下で安定であることが要求される。このような要求を満たし好適な材料として、ステンレス鋼を挙げることができる。また耐蝕性等を向上するために、不動態化や塗装、コーティングその他の表面処理が施されていても差し支えない。 The dispersion plate in the present invention includes a dispersion plate shielding portion, a dispersion plate support portion, and a dispersion plate fixing portion mainly made of a metal material. The dispersion plate can be strong enough to withstand the drag force against the fluid flowing in from the outer peripheral opening, has excellent corrosion resistance to the fluid, and is stable under the temperature and pressure conditions in which the fluid separation membrane is used. Required. Stainless steel can be cited as a suitable material that satisfies such requirements. Moreover, in order to improve corrosion resistance etc., passivation, painting, coating or other surface treatments may be applied.
さらに、本発明における分散板は、外周面開口部の外部から装脱着可能に固定される。好適な支持方法の例としては、外周面開口部に形成されたフランジと分散板固定部をボルトで締結することが挙げられる。この場合、外周面開口部と外部配管との接続は、外部配管端部をフランジ型とし、分散板固定部を挟み込む形で外周面開口部フランジと外部配管端部フランジをボルトで締結することにより達成できる。液密を保つために、外周面開口部フランジと分散板固定部、分散板固定部と外部配管端部フランジの間にガスケットを挿入することが好ましい。また、他の好適な固定方法として、サニタリーへルールやVバンドカップリング、ビクトリックジョイント(登録商標)、ストラブカップリング(登録商標)等の配管締結具で締結することが挙げられ、これらの方式で固定する場合には外周開口部および分散板固定部の端部は、それに適した端部形状とする。一方、分散板が分散板ノズル部を備える実施態様においては、分散板ノズル部と外部配管の接続は、フランジ接続、あるいはサニタリーへルールやVバンドカップリング、ビクトリックジョイント(登録商標)、ストラブカップリング(登録商標)等の配管締結具での締結が好ましい。この場合、分散板ノズル部および外部配管の端部は、それに適した端部形状とする。 Furthermore, the dispersion plate in the present invention is fixed so as to be detachable from the outside of the outer peripheral surface opening. As an example of a suitable support method, a flange formed at the outer peripheral surface opening and the dispersion plate fixing portion may be fastened with a bolt. In this case, the connection between the outer peripheral surface opening and the external pipe is performed by fastening the outer peripheral surface opening flange and the outer pipe end flange with a bolt in such a manner that the outer pipe end is a flange type and the dispersion plate fixing part is sandwiched between them. Can be achieved. In order to maintain liquid tightness, it is preferable to insert a gasket between the outer peripheral surface opening flange and the dispersion plate fixing portion, and between the dispersion plate fixing portion and the external pipe end flange. Other suitable fixing methods include fastening with a pipe fastener such as a sanitary rule, V-band coupling, Victorian Joint (registered trademark), Straub coupling (registered trademark), etc. In the case of fixing with, the end portions of the outer peripheral opening and the dispersion plate fixing portion have end shapes suitable for them. On the other hand, in the embodiment in which the dispersion plate includes the dispersion plate nozzle portion, the connection between the dispersion plate nozzle portion and the external piping is flange connection, sanitary herule, V band coupling, Victorian joint (registered trademark), Straub cup. Fastening with a pipe fastener such as a ring (registered trademark) is preferable. In this case, the dispersion plate nozzle part and the end part of the external pipe are formed in an end part shape suitable for it.
以下、本発明に係る流体分離膜モジュールの実施態様として、中空糸型内圧式浄水膜モジュールを例にとり、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, as an embodiment of the fluid separation membrane module according to the present invention, a hollow fiber type internal pressure type water purification membrane module will be described as an example with reference to the drawings.
図2(a)は、外周面開口部110がケースの軸方向に対して中央付近にある場合の、本発明の実施態様の一例の内圧式中空糸型浄水膜モジュールの全体を示す模式図である。この膜モジュールは、円筒状のケース100と、その軸方向の端部を塞ぐ一対のキャップ200,300とを備えている。ケース100の内部には、中空糸膜保護筒420に包まれた複数の中空糸膜410からなる中空糸膜束400が軸方向に延びるように配置されている。中空糸膜保護筒420の外周面は、通水可能なように、網状または多数の穴の開いた壁状となっている。中空糸膜410によって原水がろ過され、水の浄化が行われる。各中空糸膜410の上端部及び下端部は封止樹脂500によりケース本体100に封止固定されている。すなわち、複数の中空糸膜400の相互間隙および中空糸膜410とケース本体100の内壁面との間隙に封止樹脂500が充填され、これによって中空糸膜400を液密に固定されている。中空糸膜410は、その上下両端が開口された状態で、上端部及び下端部のみが封止樹脂500で固定されており、それ以外の中間部分が浄水機能を果たす。
Fig.2 (a) is a schematic diagram which shows the whole of the internal pressure type hollow fiber type water purification membrane module of an example of the embodiment of the present invention when the outer peripheral surface opening 110 is near the center with respect to the axial direction of the case. is there. The membrane module includes a
ケース100の中央部の外周面には外周面開口部110が形成されており、外周面開口部110から分散板600が挿入されている。分散板600は、分散板遮蔽部610、分散板支持部620、分散板固定部630を備える。分散板固定部630は外周面開口部110の外部に、ボルト止め等公知の手段で装脱着可能に固定される。分散板支持部620は分散板固定部630に連結されており、分散板遮蔽部610を支持する。一方、各キャップ200,300は鏡板状のキャップ本体210,310からなり、各々開口220、320が形成されている。
An outer peripheral surface opening 110 is formed on the outer peripheral surface of the central portion of the
分散板遮蔽部610の流体進行方向に対して垂直な面への投影形は、外周面開口部110の内面投影形と略同形で、投影面積を70%以上99%以下とすることが好ましい。投影面積が小さすぎると、逆洗液の遮蔽が不十分となり、外周開口部対向部の中空糸膜の損傷を防止する効果が小さくなる。投影面積が大きすぎると、外周部開口から装脱着することができなくなる。
The projected shape of the dispersion
分散板遮蔽部610は流体分離膜の外周およびケースの内周に沿った形状とし、なおかつ中空糸膜束400に近接させることが好ましい。図2(b)は図2(a)のA−A断面を示す模式図である。分散板遮蔽部610の断面は中空糸膜束400に沿うように円弧状を成している。浄水膜モジュールをコンパクトにするためには、ケース内表面と中空糸膜束400の間隙をできる限り小さくすることが好ましいが、むやみにその間隙を小さくすると、流路断面積が小さくなって流路抵抗が増し、逆洗の効率が低下するので、両者のバランスをとることが重要である。ケース内表面と中空糸膜束400の間隙を一定として分散板遮蔽部断面の形状が流路抵抗に与える影響について考えると、分散板断面を円弧状または楕円弧状にすることにより、分散板遮蔽部が平板状の場合に比べ、分散板遮蔽部とケース内壁の間隙を大きくすることができ、流路断面積が大きくなるため流路抵抗が低減し、逆洗を効率よく行うことが可能となる。
It is preferable that the dispersion
膜濾過をクロスフローで行う場合および逆洗する場合の水の流れを図3で説明する。図3(a)に示すように、加圧された原水は開口220を介して中空糸膜の内側に供給され、原水の一部または全量は中空糸膜を透過して外周面開口部110から膜モジュールの外部に流出しこれが生産水となり、残りは開口320から膜濾過されないまま膜モジュールの外部に流出する。原水には種々の夾雑物質が含まれるため、膜濾過を継続すると膜濾過抵抗が上昇するが、これをリセットするために数十分〜数時間の間隔で定期的に逆洗を行うことが一般的である。その際には、図2(b)に示すように、外周面開口部110から清浄な水または適切な洗浄剤を含む清浄な水を加圧供給し、開口220、320の一方または双方から排出する。逆洗流量は、膜濾過抵抗の上昇具合や夾雑物質の量と種類、逆洗時間、洗浄液の種類等の条件によりに適切に調整され、逆洗を効率よく行うために、生産水の流量1.5〜5倍程度とすることが一般的である。この場合、外周面開口部110から大流量で洗浄液が流入するため、外周面開口部110の正面部分の中空糸膜410には大きな力がかかり、中空糸膜に破損を生じる恐れがあるが、本発明においては、外周面開口部110に分散板600を配置したことにより、洗浄液流入の正面部分に配置した分散板遮蔽部により洗浄液の流れを周囲に分散させ、中空糸膜410に洗浄液流れが直撃することを防ぎ、もって中空糸膜の損傷を防ぐことができる。
The flow of water when membrane filtration is performed by crossflow and when backwashing is described with reference to FIG. As shown in FIG. 3 (a), the pressurized raw water is supplied to the inside of the hollow fiber membrane through the
また、本発明の別の効果として、分散板の固定方法を外周面開口部110の外部から脱着可能に支持する形としたことにより、分散板のリサイクル使用が可能である、分散板を外して外周面開口部正面の中空糸膜を直接目視観察できる、といった特長がある。浄水膜モジュールのリサイクルは、たとえそれが部材単位であっても、省資源・省エネルギーに貢献し、有意義である。また、外周面開口部正面の浄水膜の状態を直接目視観察できることにより、浄水膜の損傷状況や汚染状況について非破壊検査で情報を得ることができ、浄水膜の運転管理上重要な利点となる。
Further, as another effect of the present invention, the dispersion plate fixing method is configured to be detachably supported from the outside of the outer
分散板600として外部配管と接続可能な分散板ノズル部640を備えるものとした場合の実施態様の例の模式図を図4に示した。また、左記実施態様の分散板の斜め上方からの斜視模式図を図5に示した。本実施態様では、分散板ノズル部640に直接外部配管を接続できるため、図2の実施態様と比べ、浄水膜モジュールの設置、交換および撤去の際に、部品点数および作業工数を減少させることができ、効率的な施工が可能となり、好ましい。なお、図4では分散板ノズル部の形状として単純な直管型のものを例示したが、接続相手となる外部配管との接続方法により、ビクトリックジョイント(登録商標)締結用の溝や肩、突起を設ける、端部にフランジを形成する等、公知の配管接続に適する末端形状をとることも、本発明の好ましい実施態様である。
The schematic diagram of the example of the embodiment at the time of providing the dispersion
また、図2、図4のいずれの実施態様においても、上下の各キャップ200,300の各々に開口220,320を設けた例を示しているが、一方のキャップのみに開口を設けることもできる。これは、例えば、比較的汚れの少ない水が対象となり、導入した水のすべてを浄化しようとする場合が対象となる。このとき、一方のキャップに孔を形成しないようにすることもできるし、キャップを設けず、ケース100の一端を予め閉じたものとすることもできる。また、上記実施態様では、中空糸膜束400はケース100に封止固定されているとしたが、中空糸膜束端部の中空糸膜相互の間を液密に封止し、脱着可能かつ液密にケースまたはキャップと結合することも可能である。さらに、上記実施態様では、外周面開口部がケースの軸方向に対して中央付近にある場合について説明したが、ケース端部付近に外周面開口部がある場合についても同様に適用できる。
2 and 4 show examples in which the upper and
以上、本発明の一実施態様およびそのバリエーションの一部について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although one embodiment of the present invention and some of its variations have been described above, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
また、流体分離膜モジュールが内圧式中空糸膜からなる浄水膜モジュールであり、クロスフローろ過方式で運転する場合を例に以上の説明を行ったが、全量ろ過方式で運転する場合や外圧式中空糸膜からなる浄水膜モジュールに対しても、本発明は同様に適用できる。また、管状膜やスパイラル膜等の流体分離膜の形態の異なるもの、廃水処理や海水淡水化逆浸透膜の前処理等流体分離膜の用途の異なるものに等についても、同様に適用できる。 In addition, the fluid separation membrane module is a water purification membrane module made of an internal pressure type hollow fiber membrane, and the above explanation has been given by taking the case of operating by a cross flow filtration method as an example. The present invention can be similarly applied to a water purification membrane module made of a yarn membrane. Further, the present invention can be similarly applied to those having different forms of fluid separation membranes such as tubular membranes and spiral membranes, and those having different uses of fluid separation membranes such as wastewater treatment and pretreatment of seawater desalination reverse osmosis membranes.
本発明に係る流体分離膜モジュールによれば、流体出入口付近の流体分離膜の損傷を効果的に防止することができ、さらには、流体分離膜モジュールを交換する際には分散板を取り外して再使用することができる。また、分散板を取り外すことにより、流体出入口付近の流体分離膜の状態を直接目視観察することができ、流体分離膜の損傷状態および汚染状態に関する情報を得ることができる。また、外部配管と接続可能なノズル部を備えるものについて部品点数および作業工数の減少により、分離膜モジュールの設置および撤去の際に効率的な施工が可能となる。これらの効果により、流体分離膜装置のユーザーにとって有益である。 The fluid separation membrane module according to the present invention can effectively prevent damage to the fluid separation membrane in the vicinity of the fluid inlet / outlet. Furthermore, when replacing the fluid separation membrane module, the dispersion plate can be removed and reused. Can be used. Further, by removing the dispersion plate, the state of the fluid separation membrane in the vicinity of the fluid inlet / outlet can be directly visually observed, and information on the damaged state and the contamination state of the fluid separation membrane can be obtained. In addition, since the number of parts and the number of work steps are reduced for those having a nozzle portion that can be connected to an external pipe, efficient construction is possible when installing and removing the separation membrane module. These effects are beneficial for users of fluid separation membrane devices.
100:ケース
110:外周面開口部
200:下側キャップ
210:下側キャップ本体
220:下側キャップ開口
300:上側キャップ
310:上側キャップ本体
320:上側キャップ開口
400:中空糸膜束
410:中空糸膜
420:中空糸膜保護筒
500:封止樹脂
600:分散板
610:分散板遮蔽部
620:分散板固定部
630:分散板支持部
640:分散板ノズル部
700:締結手段
100: Case 110: Outer peripheral surface opening 200: Lower cap 210: Lower cap body 220: Lower cap opening 300: Upper cap 310: Upper cap body 320: Upper cap opening 400: Hollow fiber membrane bundle 410: Hollow fiber Membrane 420: Hollow fiber membrane protective cylinder 500: Sealing resin 600: Dispersion plate
610: Dispersion plate shielding portion 620: Dispersion plate fixing portion 630: Dispersion plate support portion 640: Dispersion plate nozzle portion 700: Fastening means
Claims (3)
前記略円筒状ケースは少なくとも一つの外周面開口部を備える流体分離膜モジュールであって、
前記外周面開口部の少なくとも一つに分散板が設置され、
該分散板は主として金属材料からなる分散板遮蔽部、分散板支持部、分散板固定部を備え、
前記分散板遮蔽部が流体分離膜とケース内表面との間隙に位置するように前記外周面開口部からケース内部に挿入され、
前記分散板固定部は前記外周面開口部に装脱着可能に固定され、
前記分散板支持部を介して前記分散板固定部と前記分散板遮蔽部が連結され、
前記分散板遮蔽部の流体進行方向に対して垂直な面への投影形は、外周面開口部の内面投影形と略同形で、投影面積を70%以上99%以下とした
ことを特徴とする流体分離膜モジュール。 A substantially cylindrical case, and a fluid separation membrane installed in the case,
The substantially cylindrical case is a fluid separation membrane module having at least one outer peripheral surface opening,
A dispersion plate is installed in at least one of the outer peripheral surface openings,
The dispersion plate includes a dispersion plate shielding portion mainly made of a metal material, a dispersion plate support portion, and a dispersion plate fixing portion.
The dispersion plate shielding portion is inserted into the case from the outer peripheral surface opening so as to be positioned in the gap between the fluid separation membrane and the case inner surface ,
The dispersion plate fixing part is fixed to the outer peripheral surface opening so as to be detachable ,
The dispersion plate fixing part and the dispersion plate shielding part are connected via the dispersion plate support part,
The projected shape of the dispersion plate shielding portion on the surface perpendicular to the fluid traveling direction is substantially the same as the inner surface projected shape of the outer peripheral surface opening, and the projected area is 70% to 99%. A fluid separation membrane module.
The fluid separation membrane module according to claim 1, wherein the dispersion plate includes a dispersion plate nozzle portion connectable to an external pipe.
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