JP5795459B2 - Hollow fiber membrane for immersion filtration, hollow fiber membrane module for immersion filtration using the same, immersion filtration device, and immersion filtration method - Google Patents
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Description
本発明は、汚濁性(殊に有機物の汚濁物質による)の高い液体の浸漬吸引濾過に適した、浸漬濾過用中空糸膜、これを用いた浸漬濾過用中空糸膜モジュール、浸漬濾過装置、及び浸漬濾過方法に関する。
本願は、2006年11月20日に出願された特願2006−313248号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a hollow fiber membrane for immersion filtration, a hollow fiber membrane module for immersion filtration, and an immersion filtration device using the same, which are suitable for immersion suction filtration of liquids with high pollution properties (particularly due to organic pollutants). The present invention relates to an immersion filtration method.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2006-313248 for which it applied on November 20, 2006, and uses the content here.
近年、上下水道処理や産業排水処理において、被処理水中に中空糸膜を浸漬し、被処理水から不純物を分離除去する「中空糸膜濾過法」が普及している。
しかし「中空糸膜濾過法」は、長時間の運転によって、中空糸膜の外表面に被処理水中の懸濁物質および有機物質等の付着層が生じ、中空糸膜に目詰まりや固形物による流路閉塞(ファウリング)が発生するという問題点が指摘されている。ファウリングは、膜間圧力の上昇や濾過流束の低下などをもたらし、水処理システムの全体的な運転効率に悪影響を及ぼす。In recent years, in water and sewage treatment and industrial wastewater treatment, a “hollow fiber membrane filtration method” in which a hollow fiber membrane is immersed in water to be treated and impurities are separated and removed from the water to be treated has become widespread.
However, the “hollow fiber membrane filtration method” causes an adhesion layer of suspended substances and organic substances in the water to be treated on the outer surface of the hollow fiber membrane due to long-term operation, and the hollow fiber membrane is clogged or caused by solid matter. It has been pointed out that a channel blockage (fouling) occurs. Fouling causes an increase in transmembrane pressure, a decrease in filtration flux, and the like, which adversely affects the overall operation efficiency of the water treatment system.
ファウリングによる水処理システムの運転効率の低下は、中空糸膜の物理洗浄により解消させることができる。例えば、所定時間の濾過工程後に物理洗浄を実施し、濾過工程と物理洗浄とを繰り返す運転サイクル法を導入することにより、ファウリングの程度を一定範囲内にコントロールすることが可能である。物理洗浄には、膜濾過水を逆流させる逆流洗浄;中空糸膜の一次側表面、すなわち被処理水と接触する面での水流による洗浄(フラッシング);空気により中空糸膜を振動させるエアバブリングなどがあり、物理的な作用によって付着物質を取り除いている。 The decrease in operating efficiency of the water treatment system due to fouling can be eliminated by physical cleaning of the hollow fiber membrane. For example, it is possible to control the degree of fouling within a certain range by introducing an operation cycle method in which physical washing is performed after a filtration process for a predetermined time and the filtration process and physical washing are repeated. For physical cleaning, reverse flow cleaning that reverses membrane filtered water; cleaning by flushing the primary surface of the hollow fiber membrane, that is, the surface in contact with the water to be treated (flushing); air bubbling that vibrates the hollow fiber membrane with air, etc. There is a physical action to remove the adhered substances.
上記の物理洗浄方法であるフラッシングやエアバブリングは、ファウリングを低減する上で有効な手段であり、濾過運転を安定なものとする上で欠かせないものである。被処理水中の懸濁物質濃度が高い場合、充分な洗浄効果を得るためには物理洗浄強度を高くする必要がある。
しかし、物理洗浄が強すぎると、中空糸膜同士が接触したり、被処理水中の懸濁物質がすれたりすることにより中空糸膜表面が擦傷を受け、場合によっては糸切れを生じることがあった。Flushing and air bubbling, which are the above-described physical cleaning methods, are effective means for reducing fouling and are indispensable for stabilizing the filtration operation. When the concentration of suspended solids in the water to be treated is high, it is necessary to increase the physical cleaning strength in order to obtain a sufficient cleaning effect.
However, if the physical washing is too strong, the hollow fiber membranes may come into contact with each other or the suspended substances in the water to be treated may be rubbed, resulting in scratches on the surface of the hollow fiber membranes. It was.
この問題を解決するために、中空糸膜の形状や強度の改善が検討されている。
中空糸膜の形状の改善を目的としたものとしては、傾斜的に形状を変化させた中空糸膜が特許文献1に記載されている。特許文献1によれば、中空糸膜の形状を傾斜的に変化させることにより、流動圧損が従来の中空糸膜よりも低減し、透過水流速分布が平滑化し、さらに膜局部にかかる負荷や汚染が分散化するために、膜洗浄を施す際のバブリングや逆洗性が向上し、濾過運転の長期化が可能となる。
また、中空糸膜の強度の改善を目的としたものとしては、特定の粘度平均分子量、分子量分布を有するとともに、特定の細孔構造を有するポリエチレン中空糸状多孔膜が、特許文献2に記載されている。
For the purpose of improving the shape of the hollow fiber membrane,
Further, for the purpose of improving the strength of the hollow fiber membrane, a polyethylene hollow fiber porous membrane having a specific viscosity average molecular weight and molecular weight distribution and a specific pore structure is described in
しかしながら、特許文献1の中空糸膜においては、傾斜構造による透過水流量の向上は期待できるが、特許文献1には運転安定性及び洗浄性の向上に関する具体的な開示が無く、長期の運転安定性の観点では課題が残る。また、このような膜を得るためには、中空糸膜製造工程の複雑化が避けられず、生産性が低く、製造コストが高いものとなる。
また、特許文献2の中空糸状多孔膜においては、被処理液中の懸濁成分に対する耐擦傷性には改善が期待できるが、中空糸状多孔膜同士の接触による磨耗は発生すると予想され、長期運転の視点からは解決に至らない。また、膜の強度の改善だけでは、物理洗浄強度の低減は困難であり、根本的な解決には至らない。However, the hollow fiber membrane of
Further, in the hollow fiber-like porous membrane of
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、高濃度の懸濁液中での中空糸膜濾過を継続した場合でも、膜面に付着物が堆積しにくく、濾過運転を透水性能が低下する事なく長期間継続することができる浸漬濾過用中空糸膜、これを用いた浸漬濾過用中空糸膜モジュール、浸漬濾過装置、及び浸漬濾過方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when hollow fiber membrane filtration in a high-concentration suspension is continued, deposits are unlikely to accumulate on the membrane surface, and the filtration operation is performed with water permeability. It is an object of the present invention to provide a hollow fiber membrane for immersion filtration, a hollow fiber membrane module for immersion filtration using the same, an immersion filtration device, and an immersion filtration method that can be continued for a long period of time without lowering.
本発明者らは鋭意研究の結果、中空糸膜の外表面に突起部を設けることによって、中空糸膜を汚濁性の高い液体の浸漬濾過に適用した場合における、中空糸膜外表面の洗浄性が改善されることを明らかにし、本発明を完成させた。
すなわち本発明は、外表面に1以上の突起部を有する、浸漬濾過用中空糸膜であって、前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過用中空糸膜である。
また本発明は、外表面に8以上の突起部を有する、浸漬濾過用中空糸膜であって、前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過用中空糸膜である。
As a result of intensive studies, the inventors have provided a protrusion on the outer surface of the hollow fiber membrane so that the hollow fiber membrane can be washed on the outer surface of the hollow fiber membrane when applied to immersion filtration of a highly pollutant liquid. The present invention has been completed.
That is, the present invention is a hollow fiber membrane for immersion filtration having one or more protrusions on the outer surface, and the outer surface of the protrusions with respect to the outer surface of the hollow fiber membrane when the protrusions are excluded. It is a hollow fiber membrane for immersion filtration whose projected area ratio is in the range of 1 to 20% .
Further, the present invention is a hollow fiber membrane for immersion filtration having 8 or more protrusions on the outer surface, and the outer surface of the protrusions with respect to the outer surface of the hollow fiber membrane when the protrusions are excluded. It is a hollow fiber membrane for immersion filtration whose projected area ratio is in the range of 1 to 20% .
また本発明は、前記浸漬濾過用中空糸膜の複数がハウジングに接着固定された、浸漬濾過用中空糸膜モジュールであって、前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過用中空糸膜モジュールである。
さらに本発明は、前記浸漬濾過用中空糸膜モジュールが、浸漬水槽中に設置された浸漬濾過装置である。
また本発明は、浸漬水槽を被処理水で満たして、複数の、外表面に1以上の突起部を有する浸漬濾過用中空糸膜がハウジングに接着固定された浸漬濾過用中空糸膜モジュールを被処理水中に浸漬し、前記浸漬濾過用中空糸膜の中空部から濾過水を得る、浸漬濾過方法であって、前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過方法である。
また本発明は、浸漬水槽を被処理水で満たして、複数の、外表面に8以上の突起部を有する浸漬濾過用中空糸膜がハウジングに接着固定された浸漬濾過用中空糸膜モジュールを被処理水中に浸漬し、前記浸漬濾過用中空糸膜の中空部から濾過水を得る、浸漬濾過方法であって、前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過方法である。
Further, the present invention is a hollow fiber membrane module for immersion filtration, wherein a plurality of the hollow fiber membranes for immersion filtration are bonded and fixed to a housing, and the outer surface of the hollow fiber membrane when the protrusions are excluded, It is a hollow fiber membrane module for immersion filtration, wherein the projected area ratio of the protrusions to the outer surface is in the range of 1 to 20% .
Furthermore, this invention is an immersion filtration apparatus in which the said hollow fiber membrane module for immersion filtration was installed in the immersion water tank.
The present invention also provides a submerged filtration hollow fiber membrane module in which a submerged water tank is filled with water to be treated, and a plurality of submerged filtration hollow fiber membranes having one or more protrusions on the outer surface are bonded and fixed to a housing. It is an immersion filtration method for immersing in treated water and obtaining filtered water from the hollow part of the hollow fiber membrane for immersion filtration , wherein the protrusion part has a protrusion with respect to the outer surface of the hollow fiber membrane when the protrusion part is excluded. The immersion filtration method has a ratio of a projected area on the outer surface of 1 to 20% .
The present invention also covers a hollow fiber membrane module for immersion filtration in which an immersion water tank is filled with water to be treated and a plurality of hollow fiber membranes for immersion filtration having 8 or more protrusions on the outer surface are bonded and fixed to a housing. It is an immersion filtration method for immersing in treated water and obtaining filtered water from the hollow part of the hollow fiber membrane for immersion filtration , wherein the protrusion part has a protrusion with respect to the outer surface of the hollow fiber membrane when the protrusion part is excluded. The immersion filtration method has a ratio of a projected area on the outer surface of 1 to 20% .
外表面に1以上の突起部を有する中空糸膜を浸漬濾過に用いることで、膜外表面の物理的な洗浄効果が向上する。これにより、高濃度の懸濁液中での膜濾過を継続した場合でも、外表面に付着物が過度に堆積しにくくなり、透水性能が低下することなく、濾過運転を長期間継続することができる。 By using a hollow fiber membrane having one or more protrusions on the outer surface for immersion filtration, the physical cleaning effect on the outer surface of the membrane is improved. As a result, even when membrane filtration in a high-concentration suspension is continued, it is difficult for deposits to accumulate excessively on the outer surface, and the filtration operation can be continued for a long time without reducing water permeability. it can.
1 ハウジング
2 固定用樹脂
3 中空糸膜
4 通水口
5 突起部
6 スクリーン
7 流量調整槽
8 供給ポンプ
9 撹拌モーター
10 撹拌翼
11 脱窒用水槽
12 循環ポンプ
13 膜浸漬水槽
14 循環水流量計
15 供給配管
16 散気管
17 エア流量計
18 ブロワ
19 中空糸膜モジュール
20 逆洗ポンプ
21 圧力計
22 濾過ポンプ
23 膜濾過水流量計
24 膜処理水槽
25 脱窒用水槽ドレン
26 膜浸漬水槽ドレン
27 ブロワ供給バルブ
28 膜濾過バルブ
29 逆洗水バルブDESCRIPTION OF
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は、外表面に突起部を有する、浸漬濾過用中空糸膜の実施形態の一例を示す図である。浸漬濾過用中空糸膜3においては、その外表面に突起部5を備えていることが重要である。Hereinafter, the present invention will be specifically described focusing on its preferred form.
突起部5を持つ浸漬濾過用中空糸膜3の製造方法は、突起構造を持たない中空糸膜に対して後から突起部5を重合させてもよいし、浸漬濾過用中空糸膜3製造時に突起部5を有する形状に賦形してもよいが、製造プロセスと製造コストを低減させることができることから、浸漬濾過用中空糸膜3の製造時に賦形することが好ましい。
The method for producing the hollow fiber membrane for
突起部5の形状は、浸漬濾過用中空糸膜3の外表面上に突起部を有する形状であれば特に限定されないが、大量の浸漬濾過用中空糸膜3を安定して連続的に製造できることから、浸漬濾過用中空糸膜3の外表面に長手方向に連続した形状を持つ突起部5を1以上有する、図1のような構造が特に好ましい。
この長手方向に連続した形状を持つ突起部5の数は、特に限定されるものではないが、複数の浸漬濾過用中空糸膜3が配置される場合に、周囲に隣接する中空糸膜に対する洗浄効果を効果的に得るためには、8以上有するのが特に好ましい。
一方、突起部5の数が多すぎると、浸漬濾過用中空糸膜3の有効濾過面積の減少による、濾過処理能力の低下を招く恐れがある。そのため、突起部5の数は、突起部5を除外した場合における、浸漬濾過用中空糸膜3の外表面に対する、突起部5の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲となるように調整するのが好ましい。
これは、投影面積割合を1%以上とすることによって、突起部5による優れた洗浄効果が発現する傾向にあるためである。より好ましくは、5%以上である。
また、投影面積割合を20%以下とすることによって、突起部5による洗浄効果と上述の濾過処理能力との両立ができる傾向にあるためである。より好ましくは、15%以下である。The shape of the
The number of
On the other hand, when the number of the
This is because when the projected area ratio is 1% or more, an excellent cleaning effect by the
Moreover, it is because it exists in the tendency for coexistence with the washing | cleaning effect by the
また突起部5は、中空糸膜3の膜表面に堆積した付着物が物理洗浄により剥離、排出され易いように、突起部5の根元部から先端にかけて平行な形状、若しくは根元部から先端に向けて幅が縮減していく形状が好ましい。
浸漬濾過用中空糸膜3の外周上に設けられた突起構造は、その外表面に堆積する付着物層を不連続とすると共に、隣接する浸漬濾過用中空糸膜3の外表面に過度に堆積した付着物に接触することで、これを物理的に剥離・除去させるためのものである。そのため突起部5においては、付着物が堆積しないのが良いことから、濾過機能を著しく低下させた構造であるのが好ましく、濾過機能を実質的に有さないのがさらに好ましい。In addition, the
The protruding structure provided on the outer periphery of the
突起部5の幅は、特に限定されないが、5μm以上とするのが好ましい。これは、突起部5の幅を5μm以上とすることによって、濾過中における浸漬濾過用中空糸膜3の揺動や相互の衝突による、突起部5の変形や破損が発生しにくくなる傾向にあるためである。また、中空糸膜製造時における突起部5の形状が安定し、浸漬濾過用中空糸膜3の生産性が良好となる傾向にあるためである。より好ましくは、15μm以上である。
また、突起部5の幅は、特に限定されないが、50μm以下とするのが好ましい。これは、50μm以下とすることによって、浸漬濾過用中空糸膜3の有効濾過面積を維持しながら、優れた膜表面の洗浄効果が期待できる傾向にあるためである。より好ましくは40μm以下である。The width of the
Further, the width of the
突起部5の間隔は、必要に応じて適宜選択することができるが、膜表面の洗浄の均一化を考慮すると、浸漬濾過用中空糸膜3の外表面に突起部5がほぼ等間隔に配置されているのが好ましい。
The interval between the
突起部5の高さは、特に限定されないが、優れた膜表面の洗浄効果を得るためには、浸漬濾過用中空糸膜3の外表面に堆積する付着物層よりも充分に高いのが好ましい。
浸漬濾過用中空糸膜3の外表面に堆積する付着物層及びその高さは、被処理水の水質によって異なるが、特に、比較的被処理水中の粒子濃度の高い下排水用途においては、突起部5の高さを5μm以上とするのが好ましい。より好ましくは、10μm以上である。
また、突起部5の高さは、特に限定されないが、その根元部分の幅の3倍以下とするのが好ましい。これは、3倍以下とすることによって、濾過中における浸漬濾過用中空糸膜3の揺動や相互の衝突による、突起部5の変形や破損が発生しにくくなる傾向にあるためである。より好ましくは、2倍以下である。
なお、本発明における突起部5の高さとは、突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面から突起部の先端までの距離をいう。The height of the
The deposit layer deposited on the outer surface of the
Moreover, although the height of the
In addition, the height of the
本発明の浸漬濾過用中空糸膜3は、形状安定性や取り扱い性の点から、その内径が50〜1000μmの範囲にあることが好ましく、突起部5のない部分の膜厚が5〜300μmの範囲にあることが好ましい。
The
本発明の浸漬濾過用中空糸膜3の孔径は、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まで用いることができるが、好ましくは限外濾過膜、精密濾過膜及び大孔径膜として用いることができる0.005〜5μmの範囲である。
また、浸漬濾過用中空糸膜3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、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、これらの複合素材も使用できる。As the pore diameter of the
The material of the
突起構造を持たない中空糸膜に対して、後から突起部5を重合させる場合には、それぞれが異なる素材であっても良いが、中空糸膜と突起部5との密着性等を考慮すると、それぞれ同じ素材を用いるのが好ましい。
When the
図2は、本発明の浸漬濾過用中空糸膜を用いた、浸漬濾過用中空糸膜モジュールの実施形態の一例を示す図である。
図2における本発明の浸漬濾過用中空糸膜モジュール19は、複数の浸漬濾過用中空糸膜3がシート状に束ねられ、浸漬濾過用中空糸膜3の端部の少なくとも一方を開口状態に保ったまま、通水口4を有するハウジング1に配置され、該中空糸膜束を該ハウジング1に接着固定する固定用樹脂2にてポッティングする製造方法により得ることができる。
ハウジング1の少なくとも一端には、ハウジング1に内包される処理液通過のための内部路に連通し、外部に開口した配管が設けられる。FIG. 2 is a diagram showing an example of an embodiment of a hollow fiber membrane module for immersion filtration using the hollow fiber membrane for immersion filtration of the present invention.
In the hollow
At least one end of the
本発明の浸漬濾過用中空糸膜モジュール19に用いられる中空糸膜束としては、浸漬濾過用中空糸膜3を単にひき揃えたものでも良いが、中空糸膜モジュール19の加工性の点から、中空糸膜束が枷枠体に多条に巻き取られた巻き状物、中空糸膜3を緯糸として用いて編み地としたもの、またはこの編み地を数枚積層して積層体としたようなものを好適に使用することができる。これらの中空糸膜束の形態は、用いられる浸漬濾過用中空糸膜3に応じて適宜選択することができる。
As a hollow fiber membrane bundle used for the hollow
本発明の浸漬濾過用中空糸膜モジュール19に用いられるハウジング1の素材としては、機械的強度および耐久性を有するものであれば良く、例えばポリカーボネート、ポリスルホン、ポリオレフィン、PVC(ポリ塩化ビニル)、アクリル樹脂、ABS樹脂、変性PPE(ポリフェニレンエーテル)等を用いることができる。使用後に焼却処理が必要な場合には、燃焼により有毒ガスを出さずに、完全燃焼させることのできるポリオレフィン等の炭化水素系の樹脂を用いるのが好ましい。
The material of the
上述のように、浸漬濾過用中空糸膜3は、ハウジング1内に固定用樹脂2で、それぞれ開口面を保ちつつ、開口面が内部路に連通した状態で固定される。
ここで用いられる固定用樹脂2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、各種ホットメルト樹脂等を用いることができ、適宜選定することが可能である。
浸漬濾過用中空糸膜3の固定作業時における固定用樹脂2の粘度(20℃)は、特に限定されないが、固定用樹脂2が、複数の浸漬濾過用中空糸膜3間に含浸しやすくなることから、5000mPa・s以下とするのが好ましい。より好ましくは3000mPa・s以下である。As described above, the
As the fixing
The viscosity (20 ° C.) of the fixing
上記の中空糸膜束を固定用樹脂2でポッティングし、ハウジング1に接着固定する方法としては、遠心接着法や静置接着法等の公知の方法が用いられる。固定用樹脂2の硬化収縮や強度を改善したい場合には、この固定用樹脂2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ることができる。
As a method of potting the hollow fiber membrane bundle with the fixing
本発明の浸漬濾過用中空糸膜モジュール19を浸漬濾過装置に設置し、浸漬濾過を実施する際には、この浸漬濾過用中空糸膜モジュール19の下部に散気装置を設けるのが好ましい。これにより、浸漬濾過により膜面近傍で濃縮された懸濁物質を、エアバブリングでモジュール外に排出されやすくなる。
When the immersion filtration hollow
この場合、浸漬濾過が長期間安定し、中空糸膜の物理洗浄がより確実に行われる傾向にあることから、浸漬濾過用中空糸膜モジュール19は、ケーシングを有さないのが好ましく、両端のハウジング1間の距離が、両端の接着固定部を結ぶ支持体等で固定されるのが好ましい。
In this case, since immersion filtration is stable for a long period of time and the physical washing of the hollow fiber membrane tends to be performed more reliably, the hollow
本発明の浸漬濾過用中空糸膜モジュール19においては、容積当りの濾過能力を高めるとともに、エアバブリングによる洗浄効率を高めるために、浸漬濾過用中空糸膜3の充填率を25〜70%の範囲とするのが好ましい。
また、浸漬濾過用中空糸膜3に適度の揺動性を持たせて、優れた膜表面の洗浄効果を得るためには、ハウジング1間における浸漬濾過用中空糸膜3の弛緩率が、0.5%以上であることが好ましい。一方、弛緩しすぎると、浸漬濾過用中空糸膜3の屈曲や損傷が浸漬濾過中に発生しやすくなる傾向にあるため、この弛緩率は5%以下であるのが好ましい。In the hollow
Further, in order to give the hollow fiber membrane for
浸漬濾過用中空糸膜3を充分に揺動させて物理洗浄効果を得るために、浸漬濾過用中空糸膜モジュール19の下部からエアバブリングを行う場合には、被処理水中の粒子濃度が比較的高い下排水用途においては、モジュールの投影床面積当たりのエア供給量を50m3/m2/h以上とするのが好ましい。一方、過度のエアバブリングは、浸漬濾過用中空糸膜3の屈曲や損傷の原因となるとともに、エネルギー消費量を増大させる傾向にあるため、エア供給量は200m3/m2/h以下とするのが好ましい。
エアバブリングは、浸漬濾過中連続して実施することができる。また必要に応じて、一定の間隔で浸漬濾過とエアバブリングを繰り返し行う、サイクル運転を採用しても良い。When air bubbling is performed from the lower part of the hollow
Air bubbling can be performed continuously during immersion filtration. Moreover, you may employ | adopt the cycle driving | operation which performs immersion filtration and air bubbling repeatedly by a fixed space | interval as needed.
本発明の浸漬濾過用中空糸膜モジュール19においては、各々の浸漬濾過用中空糸膜3の外表面に突起部5を備えていることが重要である。エアバブリングによる浸漬濾過用中空糸膜3の振動揺動により、この突起部5が、隣接する中空糸膜3の外表面上に過度に堆積した付着物と接触し、これを効果的に除去することができる。
この突起部5により、複数の浸漬濾過用中空糸膜3が揺動する際に、隣接する中空糸膜同士の有効濾過部分が直接接触しにくくなるため、有効濾過部分の堆積物が過度に圧密されたり、有効濾過部分の微細孔へ付着物が強固に固着されたりすることを防止し、膜表面の堆積物を効果的に剥離・除去し易くすることができる。
また突起部5を形成することで、中空糸膜円周方向における有効濾過部分を不連続に形成させることができる。
これにより、有効濾過部分上の堆積物も中空糸膜円周方向に不連続になり、堆積物間の凝集力が低下するので、堆積物をエアバブリング等によって剥離・除去がしやすくなる傾向にある。In the hollow
When the plurality of submerged filtration
Moreover, the effective filtration part in a hollow fiber membrane circumferential direction can be formed discontinuously by forming the
As a result, the deposit on the effective filtration portion also becomes discontinuous in the circumferential direction of the hollow fiber membrane, and the cohesive force between the deposits decreases, so that the deposit tends to be easily peeled and removed by air bubbling or the like. is there.
本発明は、種々の浸漬濾過方式に適用でき、例えば、浸漬加圧濾過に使用することも可能であるが、上述のように汚濁性の高い液体を対象とする浸漬吸引濾過により適したものである。本発明は、特に上下水道処理用途や産業排水処理用途において、好適に利用することができる。本発明の浸漬濾過用中空糸膜モジュールを被処理水中に浸漬し、前記浸漬濾過用中空糸膜の中空部を減圧することによって、該中空部から濾過水を得ることができる。 The present invention can be applied to various immersion filtration methods, and can be used for, for example, immersion pressure filtration. However, as described above, the present invention is more suitable for immersion suction filtration for a highly contaminated liquid. is there. The present invention can be suitably used particularly in water and sewage treatment applications and industrial wastewater treatment applications. By immersing the hollow fiber membrane module for immersion filtration of the present invention in water to be treated and reducing the pressure of the hollow part of the hollow fiber membrane for immersion filtration, filtered water can be obtained from the hollow part.
(実施例1)
密度0.96g/cm3、メルトフローレイト1.0g/10minの高密度ポリエチレンであるノバテックHD HY540(日本ポリエチレン株式会社製)を、吐出口径25mm、内環スリット幅4.0mmの二重管構造を有し、外周辺部に12箇所の切り欠けを持つ中空糸賦形用ノズルを用いて自吸式で空気を導入し、紡糸温度165℃、巻き取り速度70m/minで溶融紡糸を行い、外周上に、長手方向に連続した12条の突起部を持つ未延伸中空糸を得た。
この未延伸中空糸に対して80%の冷延伸を行い、次いで、113℃に加熱したスリットヒーター間で総延伸量が600%になるまで熱延伸を行い、さらに同じ温度に加熱したスリットヒーターで多孔質化した。
このようにして得られた中空糸膜は、内径354μm、突起部のない部分の膜厚100μm、空孔率72%、突起部の高さ19μm、突起部の幅20μmであった。
この時、突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合は14%であった。
この浸漬用中空糸膜を4800本束ねて、図2に示す、膜有効長さ403mm、膜面積3m2の浸漬濾過用中空糸膜モジュールを製作した。
このとき中空糸膜の最も密となる場所での充填率は60%であり、弛緩率は1.5%であった。Example 1
Novatec HD HY540 (manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd.), a high-density polyethylene having a density of 0.96 g / cm 3 and a melt flow rate of 1.0 g / 10 min, has a double tube structure with a discharge port diameter of 25 mm and an inner ring slit width of 4.0 mm. And air is introduced by a self-priming method using a hollow fiber shaping nozzle having 12 notches on the outer periphery, and melt spinning is performed at a spinning temperature of 165 ° C. and a winding speed of 70 m / min. An unstretched hollow fiber having 12 protrusions continuous in the longitudinal direction on the outer periphery was obtained.
This unstretched hollow fiber is 80% cold-stretched, then hot-stretched between slit heaters heated to 113 ° C. until the total stretch amount reaches 600%, and further heated with the slit heater heated to the same temperature. It became porous.
The hollow fiber membrane thus obtained had an inner diameter of 354 μm, a film thickness of 100 μm at the portion without the protrusion, a porosity of 72%, a height of the protrusion of 19 μm, and a width of the protrusion of 20 μm.
At this time, the ratio of the projected area of the protrusion to the outer surface with respect to the outer surface of the hollow fiber membrane when the protrusion was excluded was 14%.
4800 hollow fiber membranes for immersion were bundled to produce a hollow fiber membrane module for immersion filtration having an effective membrane length of 403 mm and a membrane area of 3 m 2 shown in FIG.
At this time, the filling rate in the most dense place of the hollow fiber membrane was 60%, and the relaxation rate was 1.5%.
(比較例1)
吐出口径25mm、内環スリット幅4.0mmの二重管構造を有する中空糸賦形用ノズルを用い、その他の条件は実施例1と同様にして内径354μm、膜厚100μm、および空孔率72%の突起部の無い中空糸膜を得た。
この中空糸膜を束ねて、実施例1と同条件で浸漬濾過用中空糸膜モジュールを製作した。(Comparative Example 1)
A hollow fiber shaping nozzle having a double tube structure with a discharge port diameter of 25 mm and an inner ring slit width of 4.0 mm was used. Other conditions were the same as in Example 1, with an inner diameter of 354 μm, a film thickness of 100 μm, and a porosity of 72. % Hollow fiber membrane without protrusions was obtained.
This hollow fiber membrane was bundled to produce a hollow fiber membrane module for immersion filtration under the same conditions as in Example 1.
[浸漬濾過試験]
実施例1および比較例1の中空糸膜モジュールを、それぞれ間隔18mmで20枚並べて一体化させたユニットを用いて、下水処理施設で、図3に示す処理フローで浸漬濾過試験を実施した。
図3において、スクリーン6に流入した原水は、夾雑物が除去された後、流量調整槽7に一時貯留され、次いで供給ポンプ8を用いて、脱窒用水槽11に供給される。脱窒用水槽11に供給された原水は、供給配管15を介して膜浸漬水槽13に入り、循環ポンプ12により所定の循環倍率で循環される。
原水は、脱窒用水槽11及び膜浸漬水槽13において、活性汚泥により生物学的に浄化される。原水中の窒素成分の除去は、脱窒用水槽11及び膜浸漬槽13との間で汚泥を循環させることによる、いわゆる硝化脱窒反応によって行われる。原水中の有機物(BOD)は、主として膜浸漬水槽13内に配置された散気管16の空気排出部より排出される空気により、好気的に酸化され分解される。
また、散気管16による空気の排出は、ブロワ18により常時行われ、中空糸膜モジュール19の物理洗浄手段としても併用される。
浄化された水は、中空糸膜モジュール19による膜濾過により、活性汚泥から分離される。濾過された水は、濾過ポンプ22により膜処理水槽24に供給され、必要に応じて消毒された後、処理水として放流される。
本試験では、処理水の回収側を濾過ポンプ22により間欠的に吸引して濾過を行う、間欠吸引濾過を採用し、濾過時間7分及び停止時間1分の間欠吸引濾過を1サイクルとして運転を実施した。
浸漬濾過試験は、実験での活性汚泥濃度8000mg/L、膜面積当たりの濾過流量0.23m3/m2/d、洗浄のためのエアバブリングは投影床面積当たり120m3/m2/hで連続して行った。また、実施例1または比較例1の中空糸膜モジュールを一体化させたユニットは、両方のユニットを同時に、同じ浸漬水槽で、同運転条件の下に並列運転して、その時の膜差圧の変化を測定した。その結果を図4に示す。[Immersion filtration test]
Using a unit in which 20 hollow fiber membrane modules of Example 1 and Comparative Example 1 were arranged and integrated with each other at an interval of 18 mm, an immersion filtration test was carried out in a sewage treatment facility with a treatment flow shown in FIG.
In FIG. 3, the raw water that has flowed into the
The raw water is biologically purified by activated sludge in the
Further, air is always discharged by the
The purified water is separated from the activated sludge by membrane filtration by the hollow
In this test, the suction side of the treated water is intermittently sucked by the
In the immersion filtration test, the activated sludge concentration in the experiment was 8000 mg / L, the filtration flow rate per membrane area was 0.23 m 3 / m 2 / d, and the air bubbling for cleaning was 120 m 3 / m 2 / h per projected floor area. It went continuously. In addition, the unit in which the hollow fiber membrane module of Example 1 or Comparative Example 1 was integrated was operated in parallel in the same immersion water tank under the same operating conditions, and the membrane differential pressure at that time. Changes were measured. The result is shown in FIG.
図4より、突起部を有する中空糸膜モジュール(実施例1)を一体化させたユニットでは、突起構造を持たない中空糸膜モジュール(比較例1)を一体化させたユニットと比較して、同じ運転条件であるにもかかわらず膜差圧の上昇が抑制されており、各々の中空糸膜の外表面に突起部を持つ中空糸膜用いることで、高濃度の懸濁液中での膜濾過を継続した場合でも、エアバブリングによる物理的な洗浄効果を高めて、膜面に過度の付着物の堆積を生じにくくさせ、透水性能が低下する事無く運転を継続することが出来ることが確認できた。 From FIG. 4, in the unit in which the hollow fiber membrane module (Example 1) having a protrusion is integrated, compared to the unit in which the hollow fiber membrane module (Comparative Example 1) having no protrusion structure is integrated, Despite the same operating conditions, the increase in membrane differential pressure is suppressed, and by using hollow fiber membranes with protrusions on the outer surface of each hollow fiber membrane, membranes in a high concentration suspension It is confirmed that even if filtration is continued, the physical cleaning effect by air bubbling is enhanced, and excessive deposits are less likely to be deposited on the membrane surface, and operation can be continued without deteriorating water permeability. did it.
本発明によれば、浄水、工業用水、下水、し尿、産業排水等の処理及び合併浄化槽などにおける浸漬濾過において、余計な洗浄エネルギーを使うことなく、原水中の懸濁物質および有機物質等の付着層、目詰まり、固形物による膜ファウリングを低減し、差圧上昇を抑制することができる、浸漬濾過用中空糸膜、これを用いた浸漬濾過用中空糸膜モジュール、浸漬濾過装置、及び浸漬濾過方法が提供される。 According to the present invention, in the treatment of purified water, industrial water, sewage, human waste, industrial wastewater, etc., and immersion filtration in a combined septic tank, etc., adhesion of suspended substances and organic substances in raw water without using extra cleaning energy Hollow fiber membrane for immersion filtration, hollow fiber membrane module for immersion filtration using the same, immersion filtration device, and immersion, which can reduce membrane fouling due to layers, clogging, solid matter, and suppress differential pressure increase A filtration method is provided.
Claims (13)
前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過用中空糸膜。 A hollow fiber membrane for immersion filtration having one or more protrusions on the outer surface ,
The hollow fiber membrane for immersion filtration, wherein the projected area ratio of the projections to the outer surface of the hollow fiber membrane when the projections are excluded is in the range of 1 to 20% .
前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過用中空糸膜。 A hollow fiber membrane for immersion filtration having 8 or more protrusions on the outer surface ,
The hollow fiber membrane for immersion filtration, wherein the projected area ratio of the projections to the outer surface of the hollow fiber membrane when the projections are excluded is in the range of 1 to 20% .
前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過用中空糸膜モジュール。 A plurality of hollow fiber membranes for immersion filtration, wherein a plurality of hollow fiber membranes for immersion filtration having one or more protrusions on the outer surface are bonded and fixed to a housing ,
The hollow fiber membrane module for immersion filtration, wherein the projected area ratio of the projections to the outer surface with respect to the outer surface of the hollow fiber membrane when the projections are excluded is in the range of 1 to 20% .
前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過用中空糸膜モジュール。 A plurality of hollow fiber membranes for immersion filtration, wherein a plurality of hollow fiber membranes for immersion filtration having 8 or more protrusions on the outer surface are bonded and fixed to a housing ,
The hollow fiber membrane module for immersion filtration, wherein the projected area ratio of the projections to the outer surface with respect to the outer surface of the hollow fiber membrane when the projections are excluded is in the range of 1 to 20% .
前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過方法。 The immersion water tank is filled with the water to be treated, and a plurality of hollow fiber membranes for immersion filtration in which a plurality of hollow fiber membranes for immersion filtration having one or more protrusions on the outer surface are bonded and fixed to the housing are immersed in the water to be treated. , An immersion filtration method for obtaining filtered water from a hollow portion of the hollow fiber membrane for immersion filtration ,
The immersion filtration method, wherein the projected area ratio of the projection to the outer surface of the hollow fiber membrane when the projection is excluded is in the range of 1 to 20% .
前記突起部を除外した場合における、中空糸膜の外表面に対する、前記突起部の該外表面への投影面積割合が1〜20%の範囲である、浸漬濾過方法。 The immersion water tank is filled with the water to be treated, and a plurality of hollow fiber membranes for immersion filtration having 8 or more protrusions on the outer surface bonded and fixed to the housing are immersed in the water to be treated. , An immersion filtration method for obtaining filtered water from a hollow portion of the hollow fiber membrane for immersion filtration ,
The immersion filtration method, wherein the projected area ratio of the projection to the outer surface of the hollow fiber membrane when the projection is excluded is in the range of 1 to 20% .
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