JPH04187219A - 中空糸膜モジュールおよび中空糸膜濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用骨！〕 本発明は河川水、湖沼水、井水、し尿、下水、用水、廃
水等の液中に含まれる懸濁物を濾過するための中空糸膜
モジュールおよび中空糸膜濾過装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

一般に精密濾過膜と称される膜の有する孔径は０．０１
１１ｍ〜数−であ品数−れらの孔径を有する中空糸膜濾
過には膜の外側から内側に液体を濾過する外圧型とその
反対の内圧型がある。外圧型は０．５〜２時間濾過の後
、数分間の空気を用いた洗浄または膜の内側から外側に
処理水を通水する処理水洗浄が行われている。

また、従来の中空糸膜モジュールはスペースを小さくす
るため中空糸を密に配置し、中空糸本数を増やし、膜面
積を大きくしてモジュール当たりの処理水量を確保して
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の中空糸膜モジュールは中空糸が密に配置されてい
るためにＳＳ等がモジュール内部に入り込むと通常の空
気を用いた洗浄方式ではモジュールからの剥離、除去が
困難であり、数週間でフラックスが低下してしまう。

原因は膜の配置が密であるために膜中央部で剥離した８
８分がモジュール外部に排出されないことにある。そし
て、膜折り返し部の構造、空気導入管の設置等の改良に
よりフラックスを高く長時間維持しようとする試みがな
されているが根本的な解決に至っていない。

従って、本発明は通常の空気を用いた洗浄方式でもモジ
ュール中央部で剥離した８８分のモジュールからの排出
が容易で高フラツクスを維持できる全く新規な構造の中
空糸膜モジュール、及び中空糸膜装置を提供することを
解決課題とするものであり、従来適用分野が限定されて
いた外圧型中空糸膜の用途を拡げようとするものである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は下記（１）〜（３）記載のものであり、これに
より上記課題を解決できる。

（１）複数の中空糸と、中空糸端部を有する集水部と、
中空糸を支持する中空糸支持部材とからなる中空糸膜モ
ジュールであって、該集水部端部から中空糸支持部材を
介して中空糸折り返し部を形成し、かつ該中空糸支持部
材のサイズが集水部端面のサイズより１．２倍以上大き
くしたことを特徴とする外圧型中空糸膜モジュール。

（２）複数の中空糸と、中空糸端部を有する集水部と、
中空糸を支持する中空糸支持部材とからなる中空糸膜モ
ジュールであって、該集水部端部から中空糸支持部材を
介して中空糸折り返し部を形成し、該折り返し部から該
集水部端部に至る中空糸集合体を異なる中空糸支持部材
を介して複数形成し、かつ該中空糸支持部材のサイズが
集水部端面のサイズより１．２　倍以上大きくしたこと
を＝３− 特徴とする外圧型中空糸膜モジュール。

（３）濾過すべき被処理水を導入するための槽と、該槽
内に配備された上記（１）および／または（２）記載の
外圧型中空糸膜モジュールと、該モジュールを洗浄する
ための洗浄手段とを配備したことを特徴とする中空糸膜
濾過装置。

本発明における集水部端面のサイズとは端面が平面状の
場合は、その面に含まれる２点間の最大距離を意味し、
円筒状の如き閉曲面状の場合は、その軸に対して垂直な
平面で切断した時の切断面に含まれる２点間の最大距離
を意味し、中空糸支持部材のサイズとはその部材内の２
点間の最大距離を意味するものとする。

また、本発明における中空糸とは特に断らない限り集水
部端面と折り返し部を往復した一本の中空糸膜を意味す
るものとする。

本発明の中空糸膜モジュールは、該サイズを選定したこ
とにより、従来に比べ中空糸集合体の中空糸存在密度を
１／１．２〜１／３、好ましくは、１／２〜１／３に低
くし、全体的な中空糸の存在−へ　− 密度を低下させると共に中空糸集合体と中空糸集合体間
に従来より大幅に増大した空間を持たせることができる
。その結果、特に中空糸膜モジュール中央部が従来のも
のに比べ中空糸の密度を低く設定、言い換えれば、中空
糸と中空糸間の間隙を従来より太き（設定したので、気
体あるいは水による洗浄効果が処理継続時においても、
十分に計れる構造とした点が最大の特徴である。

本発明に於ける外圧型とは、中空糸外部の被処理水が中
空糸膜を経て中空糸内部に濾過水が至るように該膜と被
処理水との界面に圧力差が印加される型を意味し、その
圧力差を生じさせる手段は特に制限なく、従来公知の手
段を使用できる。また、中空糸の素材、孔サイズ等は任
意であり、従来公知のものが使用できる。

また、中空糸の長さは圧力損失を考慮すると、−船釣に
は集水部端面から折り返し部までの長さとして３００〜
６００ｍｍが好ましい。

本発明に使用する中空糸支持部材は上記条件を満足する
ならばその形状、材質、構造等は特に制限はないが、例
えば、円環の部材を用いてモジュールの該中空糸集合体
形状を傘状、円盤状、断面形状が円あるいは任意形状の
柱体状、あるいはこれらの組合せ等に形成することがで
き、集水部端面形状を平面あるいは円筒状等あるいはこ
れらの組合せ等から選択することができる。

特に、中空糸集合体形状が傘状である場合、前記中空糸
支持部材のサイズを互いに異なるように設定し、中空糸
集合体内部および中空糸集合体間に空間を持たせること
が好ましい。また、前記中空糸支持部材のサイズを互い
に等しくとり、集水部端面を柱体状にして中空糸集合体
形状を円盤状に形成して中空糸集合体内部および中空糸
集合体間に空間を持た′せることも好ましい。

上記のように中空糸束を分割することにより、中空糸束
としては密度が低い状態でモジュールとしては分割数を
多くすることにより、中空糸の本数（膜面積）を大きく
することができる。

中空糸支持部材の材質は、ステンレス等の金属、合成樹
脂等耐腐食性の素材が好ましい。また、該中空糸支持部
材を保持する手段は任意であり、種々の部材を利用でき
るが、例示すれば、該空間体の対称軸に設けるとよい。

中空糸の支持を確実にし、かつ中空糸の偏りによる部分
的な中空糸密度の増加を防止するために種々の中空糸係
止手段、例えば突起等を中空糸支持部材に適宜設けるこ
とができる。この場合、中空糸は適度な運動幅、即ち遊
びを持たせることが洗浄効果を挙げる上で好ましい。

また、中空糸支持部材の内部に処理水空間を設け、該空
間と中空糸の折り返し部の内孔と連通させた構造として
もよい。

本発明の中空糸膜モジュールは、複数のモジュールの各
集水部を連通させて新たなモジュールを構成することが
できる。この場合の連通の方式は任意であり、直列でも
並列でもその組合せでもよい。

本発明の中空糸膜濾過装置は、上記中空糸膜モジュール
と、上記中空糸膜モジュールを配備すると共に濾過すべ
き被処理水を導入するための槽、及び該モジュールを洗
浄するための洗浄手段を配備したものであり、その他の
付属装置の構成は制限されることはなく、従来公知のも
のを使用することができる。典型的には、濾過水集水部
を該モジュール集水部と連通して配備した型、原水流入
管、洗浄廃液排出管等を備えたもの等が挙げられる。

中空糸膜濾過装置における本発明中空糸膜モジュールの
配設位置は、その構造の特徴を最大限に利用するには、
該濾過装置上部からモジュール集水部が上部に中空糸支
持部材が下部になるように該モジュールを設けることが
、気体あるいは水による冷空糸との接触頻度の面、特に
、モジュールを多段構成にしたので、下から上に向かっ
て無駄なく利用できるので好ましい。この場合、該気体
あるいは水などの供給手段は少なくとも濾過部下部に配
備されることが好ましい。

また、本発明の中空糸膜濾過装置は濾過機能と生物学的
処理機能を兼備することができ、好気性生物処理を兼ね
る場合は、該洗浄手段は好気性を維持するための空気供
給管を兼用することができる。また、生物学処理が嫌気
性処理の場合は窒素成分ガス等を使用することができる
。

また、水による中空糸洗浄は原水導入時の水流によって
も行えるが、別途水放出手段から水を供給するようにし
てもよい。

このような気体、水供給手段は両者を兼用した　　　　
′手段であってもよく、従来公知の装置を使用できる。

また、洗浄効果をより向上させ、るために粒状物を装置
内部に存在させ、バブリングおよび／または水流により
粒状物により中空糸を洗浄するように構成してもよい。

　□ 本発明の中空糸膜濾過装置は中空糸の洗浄を通常は処理
を継続しながら行うものであるが、処理を停止して行っ
てもよく、特に中空糸内部の洗浄はこの停止時に行うと
よい。

〔実施例〕　　　・ 以下、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。　□本発明の中空糸膜モ
ジュールの具体例を第１図および第２図に示した。

第１図は、傘状中空糸膜モジュールの例で折り返し部を
２つにした場合を示す斜視図であり、傘状中空糸膜モジ
ュール１は、中空糸２と、中空糸端部を有する集水部３
と、中空糸を支持する円形の中空糸支持部材４ａ、４ｂ
とからなる中空糸膜モジュールであって、中空糸２は端
面が円形の該集水部端部５から中空糸支持部材４ａまた
ば４ｂを介して中空糸折り返し部６を形成し、該折り返
し部６から集水部端部に至る集水部３と連通した傘状の
中空糸集合体７または８（各中空糸の表示は図示せず）
を形成し、かつ該中空糸支持部材４ｂの直径は集水部端
部の直径より１，５　　倍、中空糸支持部材４ａの直径
は集水部端面の直径より２倍大きくし、中空糸の長さを
集合体７と８で同じ最適長さとして圧力損失の弊害を防
止すると共に中空糸集合体７および８の中央部および中
空糸集合体７と８の間には空間９および１０を形成して
いる。該中空糸支持部材４ａ、４ｂは、中心支持棒１１
により固定されている。

なお、中空糸支持部材４ａが一つでもよいが、図示例の
ように２つ以上設けて複数形とするのが好ましい。

第２図に円盤状中空糸膜モジュールの例で集水部が２つ
の場合を示す。

円盤状中空糸膜モジュール１２ば、中空糸２と、中空糸
端部を有し集水管１３により連通した集水部１４と、中
空糸２を支持する円形の中空糸支持部材１５および１６
とからなる中空糸膜モジュールであって、円柱側面を端
面とする該集水部端部１７からサイズの等しい中空糸支
持部材１５または１６を介して中空糸折り返し部１８を
形成し、該折り返し部１８から集水部端部に至る集水部
１４と連通した円盤状の中空糸集合体１９または２０（
各中空糸の表示は図示せず）を形成し、かつ該中空糸支
持部材の直径が集水部端面を構成する円柱底面の直径よ
り最適な中空糸長さの半分（１５０〜３００ｍｍ）大き
くし、中空糸集合体１９および２０の中央部および中空
糸集合体７と８の間には空間２１および２２を形成して
いる。該中空糸支持部材１５．１６は、支持棒２３によ
り固定されている。

第１図および第２図に示した中空糸支持部材形状は円形
であったが方形等の任意の形状でもかまわない。また、
集水部端面の形状も上述のもの以外でもかまわない。

第３図は、第１図に示した中空糸膜モジュールを適用し
た本発明中空糸膜濾過装置の具体例を示す断面概略図で
ある。

本発明の中空糸膜濾過装置２４は、槽２５と、槽２５内
に槽上部に設けられた処理水集水部２６と、処理水集水
部２６に連通ずると共にそこに配備された集水部３を有
する３体の中空糸膜モジュール１と、中空糸洗浄手段の
中空糸下部に設置した散気装置２７とから概略構成され
、原水流入管２８、排気管２９、洗浄管３０、処理水管
３１、排水管３２等が配備されている。

以下、中空糸膜モジュールおよび中空糸膜濾過装置の機
能について処理過程を追いながら説明する。

ポンプにより原水流入管２８から槽２５に導入された原
水は中空糸膜モジュール１の中空糸２により濾過処理さ
れて処理水となりモジュール集水部３を介して処理水集
水部２６に至り、処理水管３１から処理水を得るという
ものである。

この処理の間、および／または処理を停止して散気装置
２７に配備されたブロワ−から空気を槽内に供給し、中
空糸に付着したスライム、ＳＳ等の汚濁物質を気泡ある
いは水流により剥離させ、該付着物は、中空糸密度が従
来に比べ低（、該空間９．１０を設けたため中空糸集合
体内に滞留することなく該空間９．１０を経由してモジ
ュール外へ完全に移行し排水管３２により排出され、中
空糸、ひいては中空糸集合体を常に清浄に維持する。

また、本発明中空糸膜モジュールにおいては、従来モジ
ュールのように折り返し部に中空糸が集中していないた
め、空気上昇経路の閉塞もなく、空気はスムーズに中空
糸集合体へ供給され、かつ段状に構成されているので下
部の中空糸集合体８から上部の中空糸集合体７へ浮上す
るので効果的に汚濁物質の中空糸への付着が防止され、
かつ効率的な洗浄を行うことができ、また空気量の無駄
もない。

尚、中空糸内部の洗浄を行う時は、処理を停止してポン
プにより洗浄水を洗浄管３０より圧入して行うことがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明の中空糸膜モジュールは、汚濁物質の中空糸への
付着を処理を継続しながら洗浄・防止することができる
ので、薬品洗浄頻度を効果的に激減することができるば
かりでなく、透過流束を高く安定に長時間維持すること
ができるので、本発明中空糸膜濾過′装置は処理効率が
極めて向上する。

４、図面の簡単な説明　　　　□ 第１図および第２図は、本発明の中空糸膜モジュールの
例を示す斜婢図、第３図は、本発明の中空糸膜濾過装置
の一例を示す説明図である。

１：傘状中空糸膜モジュール ２：中空糸　　　　　　　　３：集水部４ａ、４ｂ　　
：中空糸支持部材　　５：集水部端部６：中空糸折り返
し部　７．８：中空糸集合体９．１旧空間　　　　　１
１：中心支持棒１２：円盤状中空糸膜モジュール １３：集水管　　　　　　１４：集水部１５：中空糸支
持部材　　１６：中空糸支持部材１７：集水部端部　　
　　１８：中空糸折り返し部１９．２旧中空糸集合体　
２１．２２：空間２３：支持棒　　　　　　２４：中空
糸膜濾過装置２５：槽　　　　　　　　２６：処理水集
水部２７：散気装置　　　　　２８：原水流入管２９：
排気管　　　　　　３０：洗浄管３１：処理水管　　　
　　３２：排水管−１ｓ　＝、　　　パ　　　　　。

加 ”　　−−−１６，−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の中空糸と、中空糸端部を有する集水部と、
   中空糸を支持する中空糸支持部材とからなる中空糸膜モ
   ジュールであって、該集水部端部から中空糸支持部材を
   介して中空糸折り返し部を形成し、かつ該中空糸支持部
   材のサイズが集水部端面のサイズより１．２倍以上大き
   くしたことを特徴とする外圧型中空糸膜モジュール。
2. （２）複数の中空糸と、中空糸端部を有する集水部と、
   中空糸を支持する中空糸支持部材とからなる中空糸膜モ
   ジュールであって、該集水部端部から中空糸支持部材を
   介して中空糸折り返し部を形成し、該折り返し部から該
   集水部端部に至る中空糸集合体を異なる中空糸支持部材
   を介して複数形成し、かつ該中空糸支持部材のサイズが
   集水部端面のサイズより１．２倍以上大きくしたことを
   特徴とする外圧型中空糸膜モジュール。
3. （３）濾過すべき被処理水を導入するための槽と、該槽
   内に配備された請求項１および／または２記載の外圧型
   中空糸膜モジュールと、該モジュールを洗浄するための
   洗浄手段とを配備したことを特徴とする中空糸膜濾過装
   置。