JP5274552B2 - 膜モジュールユニット、その組み立て方法、解体方法、保守方法および水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、膜モジュールユニット、その組み立て方法、解体方法、保守方法および水処理装置に関する。
本願は、２００９年２月２４日に、日本に出願された特願２００９−０４１０１５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

固液分離を行う水処理には、膜モジュールが用いられる。膜モジュールとしては、例えば、複数の中空糸膜が一方向に引き揃えられた中空糸膜束と、該中空糸膜束を中空糸膜の長さ方向の両端部にて保持する保持部材とを有する中空糸膜モジュールが知られている。近年では、処理される原水量の増大により、複数の膜モジュールをユニット化することが行われている。

複数の膜モジュールをユニット化した膜モジュールユニットとしては、例えば、下記の膜モジュールユニットが知られている。
（１）略直方体のフレームに固定された集水ヘッダに、複数の中空糸膜モジュールの両端部を接続してユニット化した膜モジュールユニット（特許文献１、２）。
（２）略直方体のフレーム内に、複数の中空糸膜モジュールを収納し、それらの両端部をフレームに保持してユニット化した膜モジュールユニット（特許文献３）。

しかし、（１）、および（２）のユニットには、下記の問題がある。
（ｉ）まず、フレームを組み立てる必要がある。
（ii）フレームに複数の中空糸膜モジュールを一つずつ取り付けなくてはならないため、ユニットの組み立てが煩雑であり、また、ユニットから複数の中空糸膜モジュールを一つずつ取り外さなくてはならないため、解体および保守（洗浄および点検等）が煩雑である。
（iii）集水ヘッダやフレームと中空糸膜モジュールとの接続部分におけるシール性や振動および応力等に対する耐久性を高めたり、中空糸膜モジュール自体の振動を抑えたりするために、ユニットの構造が複雑になる。

特に最近では、処理される原水量のさらなる増大により、膜モジュールおよびそのユニットが大型化しているため、簡便に取り扱うことが困難になりつつある。また、大型化に伴って、フレームや膜モジュールが、寸法に誤差を生じやすくなったり、歪みやすくなったりするため、複数の膜モジュールを確実に連結および固定することが困難になりつつある。

特開２００７−２９６４３２号公報 特開２００８−１００１３７号公報 特表２００７−５３１６２４号公報

本発明は、構造が単純で、組み立て、解体および保守を簡便に行うことができ、かつ複数の膜モジュールを確実に連結できる膜モジュールユニット、その組み立て方法、解体方法、保守方法、水処理装置および連結手段を提供する。

本発明の中空糸膜モジュールユニットの1つの態様は、複数の膜モジュールが並列した状態で連結手段によって連結されている膜モジュールユニットであって、前記膜モジュールが、シート状のろ過膜と、該ろ過膜の周縁の対向する二辺にて該ろ過膜を保持する保持枠材を有するものであり、前記連結手段が、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものであることを特徴とする。
前記膜モジュールが、シート状のろ過膜と、該ろ過膜の周縁の対向する二辺にて該ろ過膜を保持する保持枠材と、該保持枠材同士をその両端部付近にて連結する支持枠材とを有するものであり、前記連結手段が、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士または前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものであることが好ましい。
本発明の中空糸膜モジュールユニットは、さらに、自立するフレームを有する膜モジュールユニットであって、前記保持枠材同士を挟持する対向する２本の挟持部材のうち、その少なくとも一方の挟持部材と、前記フレームとが結合手段によって結合されていることが好ましい。
前記フレームと結合手段によって結合された一方または両方の挟持部材が、その挟持部材各両端部付近において、前記挟持部材と前記フレームとが締結手段によってそれぞれ締結されていることが好ましい。
本発明の中空糸膜モジュールユニットの別の態様は、複数の膜モジュールが並列した状態で連結手段によって連結されている膜モジュールユニットであって、前記膜モジュールが、シート状のろ過膜と、該ろ過膜の周縁の対向する二辺にて該ろ過膜を保持する保持枠材と、該保持枠材同士をその両端部付近にて連結する支持枠材とを有するものであり、前記連結手段が、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士および／または前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものであることを特徴とする。
前記連結手段が、前記ろ過膜の上端または下端のいずれか一方の同一辺における保持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものであることが好ましい。

前記挟持部材には、前記保持枠材または前記支持枠材が嵌合する複数の溝が形成されていることが好ましい。
前記連結手段は、前記２本の挟持部材を連結する締結手段をさらに有することが好ましい。
前記膜モジュールの乾燥質量は、２５ｋｇ以上であることが好ましい。
前記連結手段が、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士およびまたは前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士をそれらの片端部または両端部にて対向する２本の挟持部材で挟持するものであることが好ましい。

本発明の膜モジュールユニットの組立方法は、前記複数の膜モジュールを並列した状態で吊り上げ、前記連結手段によって連結することを特徴とする。
本発明の膜モジュールユニットの解体方法は、前記膜モジュールユニットを吊り上げ、前記連結手段を取り外すことを特徴とする。
本発明の膜モジュールユニットの保守方法は、前記膜モジュールユニットを吊り上げ、洗浄および／または点検することを特徴とする。

本発明の水処理装置は、水槽と、該水槽内に配置された本発明の膜モジュールユニットと、前記膜モジュールユニットの下方に配置された散気手段とを有することを特徴とする。
本発明の連結手段は、シート状のろ過膜と、該ろ過膜の周縁の対向する二辺にて該ろ過膜を保持する保持枠材と、該保持枠材同士をその両端部付近にて連結する支持枠材とを有する複数の膜モジュールを並列した状態で連結する連結手段であって、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士または前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものであることを特徴とする。
前記連結手段は、前記膜モジュールが、さらに、該保持枠材同士をその両端部付近にて連結する支持枠材を有し、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士および／または前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものであることが好ましい。

本発明の膜モジュールユニットは、構造が単純で、組み立て、解体および保守を簡便に行うことができ、かつ複数の膜モジュールを確実に連結できる。
本発明の膜モジュールユニットの組み立て方法によれば、膜モジュールユニットの組み立てを簡便に行うことができる。
本発明の膜モジュールユニットの解体方法によれば、膜モジュールユニットの解体を簡便に行うことができる。
本発明の膜モジュールユニットの保守方法によれば、膜モジュールユニットの保守を簡便に行うことができる。
本発明の水処理装置は、膜モジュールユニットの取り付け、取り外しおよび保守を簡便に行うことができる。
本発明の連結手段によれば、膜モジュールユニットの構造が単純となり、その組み立て、解体および保守を簡便に行うことができ、かつ複数の膜モジュールを確実に連結できる。

本発明の膜モジュールユニットの一例を示す斜視図である。 本発明の膜モジュールユニットの別の一例を示す斜視図である。 本発明の膜モジュールユニットのまた別の一例を示す斜視図である。 膜モジュールの一例を示す正面図である。 膜モジュールの別の一例を示す正面図である。 複数の保持枠材を連結手段で挟持した様子を示す膜モジュールユニットの一例の一部拡大図である。 複数の保持枠材を連結手段で挟持した様子を示す膜モジュールユニットの別の一例の一部拡大図である。 複数の保持枠材を連結手段で挟持した様子を示す膜モジュールユニットのまた別の一例の一部拡大図である。 図３を連結手段の長手方向から見た膜モジュールユニットの一例の一部拡大図である。 本発明の膜モジュールユニットの一例の組み立て方法における一工程を示す斜視図である。 本発明の膜モジュールユニットの一例の組み立て方法における一工程を示す斜視図である。 本発明の膜モジュールユニットの一例の組み立て方法における一工程を示す斜視図である。 本発明の水処理装置が設けられた水処理システムの一例を示す概略図である。

＜膜モジュールユニット＞
図１Ａは、本発明の膜モジュールユニットの一例を示す斜視図である。
中空糸膜モジュールユニット１０は、複数の中空糸膜モジュール２０と、これらを並列した状態で連結する連結手段３０とを有する略直方体のユニットである。
図１Ｂは、本発明の膜モジュールユニットの一例を示す斜視図である。
中空糸膜モジュールユニット１０１は、複数の中空糸膜モジュール２０１と、これらを並列した状態で連結する連結手段３０と、略直方体の自立するフレーム２４０とを有を有する略直方体のユニットであって、前記連結手段３０と前記フレーム２４０は、前記連結手段３０の長さ方向の両端部において、それぞれ側方に延長された、断面形状がコの字形またはＬ字形のサポート部３４の両端部のそれぞれの近傍において、前記連結手段３０と前記フレーム２４０とが締結手段３５０によって締結されている。前記締結手段３５０は、例えばボルトおよびナットからなる。前記サポート部に設けられた、前記ボルト等の締結手段を貫通させる穴は、その開口部の形状が長円であっても、真円であってもよく、前記連結手段の上下位置の調整のために、少なくとも一方は長円であることが好ましい。また、前記締結手段に代えて、溶接等を含む結合手段によって、前記連結手段３０と前記フレームが結合されていてもよい。前記結合手段は前記締結手段を含む。
図１Ｂの中空糸膜モジュールユニット１０１では、中空糸膜モジュール２０１の上側端部および下側端部の保持枠材２３が、それぞれ前記連結手段３０で挟持され、各連結手段３０が、その両端部のそれぞれの近傍において前記フレーム２４０と締結されている。
図１Ｃは、本発明の膜モジュールユニットの一例を示す斜視図である。
中空糸膜モジュールユニット１０２は、複数の中空糸膜モジュール２０と、これらを並列した状態で連結する連結手段３０と、略直方体の自立するフレーム２４０とを有する略直方体のユニットであって、前記連結手段３０と前記フレーム２４０は、前記連結手段３０の長さ方向の両端部において、それぞれ側方に延長された、断面形状がコの字形またはＬ字形のサポート部３４の両端部のそれぞれの近傍において、前記連結手段３０と前記フレーム２４０とが締結手段３５０によって締結されている。前記締結手段３５０は、例えばボルトおよびナットからなる。前記サポート部に設けられた、前記ボルト等の締結手段を貫通させる穴は、その開口部の形状が長円であっても、真円であってもよく、前記連結手段の上下位置の調整のために、少なくとも一方は長円であることが好ましい。また、前記締結手段に代えて、溶接等を含む結合手段によって、前記連結手段３０と前記フレームが結合されていてもよい。前記結合手段は前記締結手段を含む。
図１Ｃの中空糸膜モジュールユニット１０２では、中空糸膜モジュール２０の上側端部の保持枠材２３が前記連結手段３０で挟持され、該連結手段３０が、その両端部のそれぞれの近傍において前記フレーム２４０と締結されている。また、中空糸膜モジュール２０の下側端部の複数の保持枠材２３は、フレーム２４０に設けられた櫛歯部２４１の凹部に、それぞれ担持されている。
櫛歯部２４１の材料としては、中空糸膜モジュールユニット１０２の使用条件下における耐久性を有するものであればよく、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、繊維強化樹脂、および弾性体（ゴム）等が挙げられる。櫛歯部２４１を樹脂で作製し、その表面に弾性体を貼り付けてもよい。弾性体としては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、フッ素系ゴム、およびシリコンゴム等が挙げられる。
図１Ｃの中空糸膜モジュールユニット１０２の例では、中空糸膜モジュール２０の上部に連結手段３０を有するが、連結手段３０は、中空糸膜モジュール２０の下部にあってもよく、上部と下部両方にあってもよい。
少なくとも取水口２６が備えられた保持枠材２３を、連結手段３０によって挟持し、当該連結手段３０と前記フレームが締結手段３５０によって締結されていることが好ましい。

（中空糸膜モジュール）
図２Ａの中空糸膜モジュール２０は、複数の中空糸膜が一方向に引き揃えられたシート状の中空糸膜束２２と、該中空糸膜束２２を、中空糸膜の長さ方向の上側端部および下側端部（すなわちシート状の中空糸膜束２２の周縁の対向する二辺）のそれぞれにて保持する合計２本の保持枠材２３と、該保持枠材２３同士を、中空糸膜束２２の側方に突出したその両端部のそれぞれの近傍にて連結する合計２本の支持枠材２４とを有するものである。

支持枠材２４と中空糸膜束２２の間隙Ａは、後述する吊り上げ具を保持枠材２３の片端部に添わせるスペースを確保できるように、３０ｍｍ以上であることが好ましい。また、該間隙Ａは、長すぎると無駄なスペースが増えるため、２００ｍｍ以下であることが好ましい。
保持枠材２３が支持枠材２４よりも側方に突出した部分の長さＢは、連結手段３０を保持枠材２３の片端部に添わせるスペースを確保できるように、３０ｍｍ以上であることが好ましい。また、該長さＢは、長すぎると無駄なスペースが増えるため、２００ｍｍ以下であることが好ましい。
図２Ｂの中空糸膜モジュール２０１は、上記図２Ａの中空糸膜モジュール２０から、２本の支持枠材２４を撤去した構造を有する。
保持枠材２３が中空糸膜束２２の両側端部よりも側方に突出した部分の長さＢ’は、連結手段３０を保持枠材２３の片端部に添わせるスペースを確保できるように、３０ｍｍ以上であることが好ましい。また、該長さＢ’は、長すぎると無駄なスペースが増えるため、２００ｍｍ以下であることが好ましい。

（中空糸膜束）
中空糸膜束２２は、単層シートであってもよく、複層シートであってもよい。
単層シートとしては、複数の中空糸膜を単に一方向に引き揃えたシート；複数の中空糸膜を一方向に引き揃え、チェーンステッチ（鎖編み）の拘束糸条（マルチフィラメント糸、紡績糸等）により各中空糸膜を結束したシート；中空糸膜をジグザグに複数回折り返してシート状とし、折り返し部分をチェーンステッチの拘束糸条にて結束したシート（ラッセル編シート）等が挙げられる。
複層シートとしては、単層シートをＵ字形に１回以上折り返したシート；単層シートを複数重ねたシート等が挙げられる。

中空糸膜の材料としては、ポリオレフィン、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリスルフォン、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化エチレン、ポリアクリロニトリル、セラミックス、およびこれらの複合物等が挙げられる。
中空糸膜は、ろ過膜として使用可能であればよく、孔径、空孔率、膜厚、および外径等は、特に制限されない。

（保持枠材）
保持枠材２３は、長尺の角柱状または角筒状の部材であり、少なくとも一方の保持枠材２３の内部には、中空糸膜の原水側から透過水側にろ過された処理水を集めるための集水路２５が形成される。
保持枠材２３には、中空糸膜束２２の片端部が、中空糸膜の内部と集水路とが連通した状態でポッティング部（図示略）によって固定されている。
上側の保持枠材２３の少なくとも一方の片端部には、集水ヘッダ（図示略）に接続される排出口２６が形成されている。

保持枠材２３の材料としては、原水に対する耐久性を有し、かつろ過時の圧力に耐え得ればよく、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、ＡＢＳ樹脂、およびポリ塩化ビニル等が挙げられる。
保持枠材２３は、中空糸膜モジュール２０または２０１の取り扱い性を向上させるために、吊り上げのためのフック等を引っ掛ける引っ掛け部；吊り上げのためのワイヤや吊帯を巻きつけるためのスペース；またはグリップ等の滑り止め部等を有していてもよい。

ポッティング部の材料としては、中空糸膜束２２の片端部を保持枠材２３に固定でき、原水側と透過水側とを液密に仕切ることができ、かつ原水に対する耐久性を有すればよく、熱硬化性樹脂の硬化物、および熱可塑性樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、およびシリコーン樹脂等が挙げられる。

ポッティング部は、例えば、中空糸膜束２２の片端部を、その開口を維持した状態で、ブロック状に一体化した後、該ブロック状物を、中空糸膜の内部と集水路とが連通した状態で、保持枠材２３の長手方向に延びる開口部に、ポッティング部と同様の材料にて接着固定することにより形成できる。

（支持枠材）
支持枠材２４は、中空糸膜モジュール２０および中空糸膜モジュールユニット１０の形状を維持して、中空糸膜モジュール２０および中空糸膜モジュールユニット１０の自立性および取り扱い性を確保するために必要である。
支持枠材２４は、長尺の角柱状または角筒状の部材であり、保持枠材２３を支持でき、中空糸膜モジュールユニット１０の使用条件下における耐久性を発揮できる構造を有すればよい。

支持枠材２４の内部には、保持枠材２３の内部の集水路２５に連通する流路が形成されていることが好ましい。中空糸膜の原水側から透過水側にろ過され、下側の保持枠材２３の集水路に集められた処理水を、支持枠材２４の流路を通して上側の保持枠材２３の集水路２５に集め、排出口から排出できる。そして、支持枠材２４、保持枠材２３を流路として活用できるため、中空糸膜モジュールユニット１０に、集水のための余分な構造、または機能を追加する必要がなくなる。

支持枠材２４の材料としては、充分な強度、耐久性を有すればよく、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、および繊維強化樹脂等が挙げられる。
支持枠材２４は、中空糸膜モジュール２０の取り扱い性を向上させるために、吊り上げのためのフック等を引っ掛ける引っ掛け部、またはグリップ等の滑り止め部を有していてもよい。
（フレーム）
フレーム２４０は、支持枠材２４が存在しない構造を有する、中空糸膜モジュール２０１および中空糸膜モジュールユニット１０１または１０２の形状を維持して、中空糸膜モジュール２０１および中空糸膜モジュールユニット１０１または１０２の自立性および取り扱い性を確保するために必要である。また、支持枠材２４が存在する構造を有する場合にフレームが存在してもよく、中空糸膜モジュール２０の上部または下部のいずれか一方の保持枠材が連結手段によって連結されないときは、中空糸膜モジュールユニットはフレームを有し、前記連結手段によって連結されない保持枠材は、前記フレームに設けられた櫛歯部の凹部に、それぞれ担持されていることが好ましい。
フレームは、それ自体自立して、長尺の角柱状または角筒状の部材を用いて形成され、連結手段３０で挟持された複数の中空糸膜モジュール２０１を支持でき、中空糸膜モジュールユニット１０１または１０２の使用条件下における耐久性を発揮できる構造を有すればよい。

フレーム２４０には、保持枠材２３の内部の集水路２５に連通する流路が備えられていることが好ましい。中空糸膜の原水側から透過水側にろ過され、下側の保持枠材２３の集水路に集められた処理水を、前記流路を通して上側の保持枠材２３の集水路２５に集め、排出口から排出できる。

フレーム２４０の材料としては、充分な強度、耐久性を有するものであればよく、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、繊維強化樹脂等が挙げられる。

（連結手段）
連結手段３０は、中空糸膜束２２の同一端部（すなわち中空糸膜束２２の周縁の同一辺）における保持枠材２３同士を、支持枠材２４または中空糸膜束２２の両側端部よりも側方に突出したそれらの片端部にて対向する２本の挟持部材３１で挟持することによって、複数の中空糸膜モジュール２０または２０１を並列した状態で連結するものである。
連結手段３０は、中空糸膜束２２の上側端部における保持枠材２３の両端部、および中空糸膜束２２の下側端部における保持枠材２３の両端部の合計４箇所にて、複数の保持枠材２３同士を挟持することができる。

挟持部材３１は、図３Ａ〜３Ｃおよび図４に示すように、保持枠材２３が嵌合する複数の溝３２が形成された櫛歯部３３と、断面形状がコの字形またはＬ字形のサポート部３４とを少なくとも対向する狭持部材３１のどちらか一方が有することが好ましい。櫛歯部３３とサポート部３４とは、一体化されていてもよく、分割可能とされていてもよい。
支持枠材を有する中空糸膜モジュール２０を狭持する際は、保持枠材２３もしくは支持枠材に嵌合する複数の溝３２が形成される。
図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、挟持部材３１は、下側のサポート部３４が側方に延長されて、締結手段３５０によってフレーム２４０と締結されていてもよい。締結手段３５０を貫通させるためにサポート部３４に設けられる貫通口の形状は、長円であっても、真円であってもよく、フレームとの締結に際して、サポート部３４の上下位置の調整のために、その少なくともいずれか一方が長円であることが好ましい。

櫛歯部３３の材料としては、中空糸膜モジュールユニット１０の使用条件下における耐久性を有すればよく、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、繊維強化樹脂、および弾性体（ゴム）等が挙げられる。
サポート部３４に充分な強度があり、櫛歯部３３が機能を果たす耐性を有する場合、櫛歯部３３の材料としては、弾性体が好ましい。複数の中空糸膜モジュール２０または２０１を並べたとき各々の中空糸膜モジュール２０または２０１の寸法差に起因して、連結手段３０と中空糸膜モジュール２０または２０１との間に隙間が生じたりした場合に、櫛歯部３３が弾性体である方が、中空糸膜モジュール２０または２０１の保持安定性が増す。また、櫛歯部３３を樹脂で作製し、その表面に弾性体を貼り付けてもよい。弾性体としては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、フッ素系ゴム、およびシリコンゴム等が挙げられる。

サポート部３４の材料としては、ステンレス鋼、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、変性ポリフェニレンエーテル、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、および繊維強化樹脂等が挙げられ、大型の中空糸膜モジュール２０を支持する強度が要求される場合は、強度が高く、取り扱い性や耐久性に優れ、安価である点から、ステンレス鋼が好ましい。ステンレス鋼の規格品のうち、３０ｍｍ×３０ｍｍサイズのステンレスのＬ鋼は、厚さのバリエーションが多く、中空糸膜モジュールユニットの用途に適していてより好ましい。

連結手段３０は、対向する２本の挟持部材３１を連結する複数の締結手段３５をさらに有する。締結手段３５は、ボルトおよびナットからなる。ボルトおよびナットの代わりに、バンドクランプ等を用いてもよい。
連結手段３０は、中空糸膜モジュールユニット１０の上部に集水ヘッダを接続するための接続手段；中空糸膜モジュールユニット１０の下部に散気手段を接続するための接続手段；中空糸膜モジュールユニット１０を吊り上げるためのフック等を引っ掛ける引っ掛け部；または吊り上げのためのワイヤや吊帯を巻きつけるためのスペース等を有していてもよい。

（組み立て方法）
最近では、処理される原水量の増大により、大型の中空糸膜モジュール２０または２０１が多数用いられ、それに伴い中空糸膜モジュール２０または２０１、および中空糸膜モジュールユニット１０、１０１または１０２の質量も増大している。そのため、これらを人力で取り扱うには限界がある。よって、中空糸膜モジュールユニット１０、１０１または１０２を組み立てる際には、中空糸膜モジュールを吊り上げて取り扱うことが好ましい。
中空糸膜モジュールユニット１０、１０１または１０２は、例えば、下記の手順で組み立てることができる。

図５に示すように、複数の中空糸膜モジュール２０を、保持枠材２３同士および支持枠材２４同士が並列するように、かつ保持枠材２３の長手方向が水平方向となり、支持枠材２４の長手方向が略垂直方向となるように配列させる。

図６に示すように、中空糸膜束２２の同一側部における中空糸膜束２２と支持枠材２４との間隙のすべてに棒状の吊り上げ具４０を挿通し、中空糸膜束２２の上側端部における保持枠材２３の両端部のそれぞれの下側に吊り上げ具４０を添わせる。
ついで、吊り上げ具４０の両端に、吊り上げ手段（クレーン、滑車等、図示略）から伸びるワイヤ４１を接続し、該吊り上げ手段によって、吊り上げ具４０ごと複数の中空糸膜モジュール２０を並列した状態で吊り上げる。

図７に示すように、吊り上げられた状態のまま、複数の中空糸膜モジュール２０を所定の間隔に整列させ、中空糸膜束２２の上側端部における保持枠材２３の両端部、および中空糸膜束２２の下側端部における保持枠材２３の両端部の合計４箇所にて、複数の保持枠材２３同士を連結手段３０で挟持し、複数の中空糸膜モジュール２０を連結する。

なお、棒状の吊り上げ具４０のかわりにアーム状の吊り上げ具を用いてもよく、また、吊り上げ具を用いずに、吊り上げ手段から伸びるワイヤや吊帯を中空糸膜束２２と支持枠材２４との間隙に挿通してもよい。
中空糸膜モジュールユニット１０１または１０２は、中空糸膜モジュール２０に替えて、中空糸膜モジュール２０１を用いることにより、上記中空糸膜モジュールユニット１０の組み立て方法に準じて組み立てることができる。すなわち、適当な吊り上げ手段（クレーン、滑車等）を用い、吊り上げた複数の中空糸膜モジュール２０１の複数の保持枠材２３同士を連結手段３０で挟持し、複数の中空糸膜モジュール２０を連結し、連結手段３０とフレーム２４０を締結手段で締結するか、またはその他の結合手段で結合する。

（解体方法）
中空糸膜モジュールユニット１０は、例えば、下記の手順で解体できる。
中空糸膜束２２の同一側部における中空糸膜束２２と支持枠材２４との間隙のすべてに棒状の吊り上げ具４０を挿通し、中空糸膜束２２の上側端部における保持枠材２３の両端部のそれぞれの下側に吊り上げ具４０を添わせる。
ついで、吊り上げ具４０の両端に、吊り上げ手段から伸びるワイヤを接続し、前記吊り上げ手段によって、吊り上げ具４０ごと中空糸膜モジュールユニット１０を吊り上げる。

吊り上げられた状態のまま、中空糸膜束２２の上側端部における保持枠材２３の両端部、および中空糸膜束２２の下側端部における保持枠材２３の両端部の合計４箇所から、複数の保持枠材２３同士を挟持している連結手段３０を取り外す。
中空糸膜モジュールユニット１０１または１０２は、上記中空糸膜モジュールユニット１０の解体方法に準じて解体することができる。すなわち、連結手段３０とフレーム２４０との締結または結合を解除してから連結手段３０で挟持された複数の中空糸膜モジュール２０１を適当な吊り上げ手段を用いて吊り上げ、複数の保持枠材２３同士を挟持している連結手段３０を取り外す。

（保守方法）
中空糸膜モジュールユニット１０は、例えば、下記の手順で洗浄、または点検できる。
中空糸膜束２２の同一側部における中空糸膜束２２と支持枠材２４との間隙のすべてに棒状の吊り上げ具４０を挿通し、中空糸膜束２２の上側端部における保持枠材２３の両端部のそれぞれの下側に吊り上げ具４０を添わせる。
ついで、吊り上げ具４０の両端に、吊り上げ手段から伸びるワイヤを接続し、該吊り上げ手段によって、吊り上げ具４０ごと中空糸膜モジュールユニット１０を吊り上げる。

この状態のまま、中空糸膜モジュールユニット１０の洗浄、または点検を行ってもよく、中空糸膜モジュール２０の間隔が狭い場合は、複数の保持枠材２３同士を挟持している連結手段３０を取り外した後、吊り上げ具４０によって吊り上げられた状態のまま、各中空糸膜モジュール２０の洗浄、または点検を行ってもよい。

（作用効果）
以上説明した中空糸膜モジュールユニット１０にあっては、下記の作用効果を発揮する。
（ｉ）中空糸膜束２２を両端部にて保持する保持枠材２３と、該保持枠材２３同士をその両端部にて連結する支持枠材２４と、中空糸膜束２２の同一端部における保持枠材２３同士をそれらの片端部にて挟持する連結手段３０とを有しているため、保持枠材２３、支持枠材２４および連結手段３０が略直方体のフレームの代わりとなり、従来の中空糸膜モジュールユニットに設けられていたような中空糸膜モジュールを挿入するためのフレームを設けることなく、中空糸膜モジュールユニット１０を一体化し、自立させることができる。その結果、（ｉ−１）従来のようなフレームが不要となり、中空糸膜モジュールユニット１０の構造が単純となる。また、（ｉ−２）従来のようなフレームを組み立てる必要がなくなり、中空糸膜モジュールユニット１０の組み立てを簡便に行うことができる。また、（ｉ−３）中空糸膜モジュール２０の連結、解体の際に邪魔となる従来のようなフレームがなくなり、中空糸膜モジュールユニット１０の組み立て、解体および保守を簡便に行うことができる。また、（ｉ−４）従来のようなフレームを設ける必要がなく、中空糸膜モジュールユニット１０の質量を軽くできる。

（ii）複数の中空糸膜モジュール２０の連結を、中空糸膜束２２の同一端部における保持枠材２３同士をそれらの片端部にて挟持する連結手段３０のみで行っている。その結果、（ii−１）中空糸膜モジュールユニット１０の構造が単純となる。また、（ii−２）中空糸膜モジュールユニット１０の組み立て、解体および保守を簡便に行うことができる。また、（ii−３）中空糸膜モジュール２０が大型化して寸法の誤差や歪みが大きくなったとしても、保持枠材２３の片端部における寸法の誤差や歪みはさほど大きくならず、複数の中空糸膜モジュール２０を確実に連結、および固定できる。

（iii）連結手段３０には、保持枠材２３が嵌合する複数の溝３２が形成されている。その結果、（iii−１）中空糸膜モジュール２０が横ずれしにくくなり、集水ヘッダとの接続部分におけるシール性や振動、または応力等に対する耐久性を高めたり、中空糸膜モジュール２０自体の振動を抑えたりできる。また、（iii−２）溝３２間の凸部がスペーサの役割を果たし、中空糸膜モジュール２０の間隔が維持されるため、中空糸膜束２２を洗浄しやすい。
（iv）連結手段３０が、２本の挟持部材３１を連結する締結手段３５をさらに有するため、複数の中空糸膜モジュール２０をさらに確実に連結、および固定できる。
本発明は、質量の大きい中空糸膜モジュール２０を連結する場合に有効であり、乾燥質量２５ｋｇ以上の中空糸膜モジュールを取り扱うときに特に有効である。
(v)支持枠材２４の使用に代えて、フレーム２４０を使用した中空糸膜モジュールユニット１０１にあっては、上記（ｉ）の作用効果を除いて、（ii）、（iii）および／または（iv）と同様の作用効果を有する。

（他の形態）
なお、本発明の膜モジュールユニットの１つの態様としては、複数の膜モジュールが並列した状態で連結手段によって連結されている膜モジュールユニットであって、前記膜モジュールが、シート状のろ過膜と、該ろ過膜の周縁の対向する二辺にて該ろ過膜を保持する保持枠材と、該保持枠材同士をその両端部にて連結する支持枠材とを有するものであり、前記連結手段が、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士または前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士をそれらの片端部にて対向する２本の挟持部材で挟持する膜モジュールユニットであればよく、図示例の中空糸膜モジュールユニット１０には限定されない。

例えば、ろ過膜は、中空糸膜束に限定はされず、平膜等であってもよい。平膜等の、シート状のろ過膜の四辺から透過水を吐出できるタイプのろ過膜の場合、保持枠材で保持されていない残りの二辺を支持枠材で保持し、支持枠材に保持枠材としての役割を兼ねさせてもよい。
また、連結される膜モジュールの数も、２つ以上であればよく、特に限定はされない。挟持部材の強度が充分であれば、１０以上の膜モジュールを連結することも可能である。
また、膜モジュールユニット同士をさらに連結してもよい。
また、保持枠材、支持枠材およびフレームの形状も、角柱状または角筒状に限定はされず、円柱状、円筒状、断面Ｕ字形筒状、または板状等であってもよい。

また、連結手段３０による各枠材の挟持の態様も、図示例の態様に限定はされない。例えば、中空糸膜束２２の上側端部における保持枠材２３同士、または中空糸膜束２２の下側端部における保持枠材２３同士のいずれか一方のみをそれらの両端部にて連結手段３０で挟持してもよい。
また、支持枠材２４を、上側の保持枠材２３の上方、および下側の保持枠材２３の下方に突出させ、保持枠材２３の同一端部における支持枠材２４同士を、保持枠材２３よりも突出したそれらの片端部にて連結手段３０で挟持してもよい。

また、図示例では、保持枠材２３同士を挟持している連結手段３０が水平方向に抜けてしまう場合が想定されるため、抜け防止のために、保持枠材同士を連結手段で挟持すると同時に同じ連結手段で支持枠材同士も同時に挟持してもよく、保持枠材２３の両端部にある連結手段３０同士をさらに連結してもよい。
また、連結手段３０は、保持枠材２３同士または支持枠材２４同士をそれらの片端部にて挟持するものに限定はされず、例えば、中空糸膜束２２が複数の領域に分割され、各領域間に、中空糸膜束２２が保持枠材２３に保持されていない空隙が存在する場合は、該空隙において保持枠材２３同士を挟持してもよい。また、支持枠材２４同士の挟持については、任意の部分にて可能である。

また、図示例では、保持枠材２３の長手方向を水平方向とし、支持枠材２４の長手方向を垂直方向としているが、保持枠材２３の長手方向を垂直方向とし、支持枠材２４の長手方向を水平方向としてもよい。
また、図示例では、締結手段３５は、対向する２本の挟持部材３１を上下方向から連結しているが、挟持部材３１の形状、配置等によっては左右から連結するようにしてもよい。

＜水処理装置＞
図８は、本発明の水処理装置が設けられた水処理システムの一例を示す概略図である。該水処理システムは、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）による水処理システムの一例であり、原水中の比較的大きな固形分を除去するスクリーン５１と；スクリーン５１から排出された原水を貯留し、下流へ流れる原水の流量を調整するする流量調整槽５２と；供給ポンプ５３によって流量調整槽５２から供給された原水を嫌気状態にして脱窒を行う、撹拌モータ５４およびこれに接続する撹拌翼５５を備えた脱窒用水槽５６と；脱窒用水槽５６から供給された原水と空気とを接触させ、好気性生物によって有機物等を分解処理する、膜浸漬水槽５７と；膜浸漬水槽５７内に設置され、原水を脱窒用水槽５６に返送する循環ポンプ５８と；膜浸漬水槽５７内に設置された中空糸膜モジュールユニット１０、１０１または１０２と；膜浸漬水槽５７内に、かつ中空糸膜モジュールユニット１０、１０１または１０２の下方に配置され、ブロア５９から供給された空気を散気する散気管６０（散気手段）と；ろ過ポンプ６１による圧力差によって中空糸膜モジュール２０の原水側から透過水側にろ過され、中空糸膜モジュール２０の保持枠材２３の排出口２６から排出された透過水を貯留する透過水槽６２と；逆洗用の透過水を透過水槽６２から中空糸膜モジュールユニット１０、１０１または１０２に供給する逆洗ポンプ６３と；循環ポンプ５８の下流側に設けられた循環水量計６４と；ブロア５９の下流側に設けられたブロア供給バルブ６５および空気流量計６６と；ろ過ポンプ６１の上流に設けられたろ過バルブ６７および圧力計６８と；ろ過ポンプ６１の下流に設けられた透過水量計６９と；脱窒用水槽５６に設けられた脱窒用水槽ドレン７０と；膜浸漬水槽５７に設けられた膜浸漬水槽ドレン７１と；逆洗ポンプ６３の下流側に設けられた逆洗水バルブ７２を有する。

以上説明した本発明の水処理装置にあっては、本発明の膜モジュールユニットを有するものであるため、中空糸膜モジュールユニットの取り付け、取り外しおよび保守を簡便に行うことができる。

本発明の膜モジュールユニットは、浄水処理、産業廃水処理、または排水処理等の固液分離を行う水処理に用いられる膜モジュールユニットとして有用であり、特に大型の膜モジュールを備えた膜モジュールユニットとして有用である。

１０ 中空糸膜モジュールユニット（膜モジュールユニット）
１０１ 中空糸膜モジュールユニット（膜モジュールユニット）
１０２ 中空糸膜モジュールユニット（膜モジュールユニット）
２０ 中空糸膜モジュール（膜モジュール）
２２ 中空糸膜束（ろ過膜）
２３ 保持枠材
２４ 支持枠材
３０ 連結手段
３１ 挟持部材
３２ 溝
３５ 締結手段
３５０ 締結手段

Claims (15)

1. 複数の膜モジュールが並列した状態で連結手段によって連結されている膜モジュールユニットであって、
   前記膜モジュールが、シート状のろ過膜と、該ろ過膜の周縁の対向する二辺にて該ろ過膜を保持する保持枠材を有するものであり、
   前記連結手段が、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものである、膜モジュールユニット。
2. さらに、自立するフレームを有する膜モジュールユニットであって、
   前記保持枠材同士を挟持する対向する２本の挟持部材のうち、その少なくとも一方の挟持部材と、前記フレームとが結合手段によって結合されている、請求項１に記載の膜モジュールユニット。
3. 前記フレームと結合手段によって結合された一方または両方の挟持部材が、その挟持部材各両端部付近において、前記挟持部材と前記フレームとが締結手段によってそれぞれ締結されている、請求項２に記載の膜モジュールユニット。
4. 複数の膜モジュールが並列した状態で連結手段によって連結されている膜モジュールユニットであって、
   前記膜モジュールが、シート状のろ過膜と、該ろ過膜の周縁の対向する二辺にて該ろ過膜を保持する保持枠材と、該保持枠材同士をその両端部付近にて連結する支持枠材とを有するものであり、
   前記連結手段が、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士および／または前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものである、膜モジュールユニット。
5. 前記連結手段が、前記ろ過膜の上端または下端のいずれか一方の同一辺における保持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものである、請求項４に記載の膜モジュールユニット。
6. 前記挟持部材には、前記保持枠材または前記支持枠材が嵌合する複数の溝が形成されている、請求項１〜５のいずれかに記載の膜モジュールユニット。
7. 前記連結手段が、前記対向する２本の挟持部材を連結する締結手段をさらに有する、請求項１〜６のいずれかに記載の膜モジュールユニット。
8. 前記膜モジュールの乾燥質量が、２５ｋｇ以上である、請求項１〜７のいずれかに記載の膜モジュールユニット。
9. 前記連結手段が、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士およびまたは前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士をそれらの片端部または両端部にて対向する２本の挟持部材で挟持するものである、請求項１〜８のいずれかに記載の膜モジュールユニット。
10. 請求項４または５のいずれかに記載の膜モジュールユニットを組み立てる方法であって、
    前記複数の膜モジュールを並列した状態で吊り上げ、前記連結手段によって連結する、膜モジュールユニットの製造方法。
11. 請求項４または５のいずれかに記載の膜モジュールユニットを解体する方法であって、
    前記膜モジュールユニットを吊り上げ、前記連結手段を取り外す、膜モジュールユニットの解体方法。
12. 請求項４または５のいずれかに記載の膜モジュールユニットの保守方法であって、
    前記膜モジュールユニットを吊り上げ、洗浄および／または点検する、膜モジュールユニットの保守方法。
13. 水槽と、
    該水槽内に配置された、請求項１〜９のいずれかに記載の膜モジュールユニットと、
    前記膜モジュールユニットの下方に配置された散気手段と
    を有する、水処理装置。
14. シート状のろ過膜と、該ろ過膜の周縁の対向する二辺にて該ろ過膜を保持する保持枠材とを有する複数の膜モジュールを、並列した状態で連結する連結手段であって、
    前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものである、連結手段。
15. 前記膜モジュールが、さらに、該保持枠材同士をその両端部付近にて連結する支持枠材を有し、前記ろ過膜の同一辺における保持枠材同士および／または前記保持枠材の同一端部における支持枠材同士を対向する２本の挟持部材で挟持するものである、請求項１４記載の連結手段。

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