JPH0446170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、被処理液を濾過処理する廃水処理装
置に濾過材として使用される中空糸膜フイルタに
係り、特に濾過効率および逆洗効率が優れた中空
糸膜フイルタに関する。

（従来の技術） 各種被処理液の濾過媒体として、中空糸膜フイ
ルタを使用した濾過装置が原子力産業、電子工
業、医学、高度排水処理など広い分野で採用され
ている。

一般に中空糸膜は、外径が0.3〜３mm程度で表
面に微細な透過孔を多数有する中空状の繊維の濾
過膜であり、この中空糸膜を多数本束ねた状態で
端部を樹脂、接着剤等により固定して中空糸膜モ
ジユールが形成される。中空糸膜モジユールは、
濾過器内に多数装填され、被処理液が中空糸膜の
微細な透過孔を通過するときに懸濁物や不純物等
の異物が分離除去されて、濾過処理が行なわれ
る。

従来の中空糸膜フイルタ１の構造は、一般に第
５図に示すように、細い繊維状の中空糸膜２を多
数本ほぼ等間隔に束ねて中空糸膜モジユール３を
形成し、中空糸膜モジユール３は各中空糸膜２の
端部を接着剤等の固定部材４で相互に固着して構
成される。固定部材４はさらに各中空糸膜２の端
部が開口するように接着剤等で固定した接着剤充
填部５と、接着剤充填部５を固定するためにその
外周に高分子材料で形成した集束固定部６とから
成つている。

この従来の中空糸膜フイルタ１においては、多
数の中空糸膜２が第６図に示すように断面方向に
稠密に配設されて中空糸膜モジユール３が形成さ
れているため、被処理液を濾過処理する場合に、
中空糸膜モジユール３の中心部まで被処理液や逆
洗用気泡が流入しにくい欠点があつた。すなわ
ち、中空糸膜の相互の間隔が狭く、被処理液が流
入する際の抵抗が大きく、さらに被処理液に含ま
れる比較的大きな粒径を有する固形分が中空糸膜
モジユール３の外周部にて濾過分離され、この分
離した固形分が外周部に付着して強固な架橋を形
成することにより、流入抵抗がさらに増加し、被
処理液が中心部まで流入しなくなる。また、逆洗
時においても同様に逆洗用気泡が中心部まで流入
しにくいため、濾過分離された固形分が充分に除
去されず、中空糸膜フイルタ全体の逆洗効率が低
下する問題点があつた。

この現象は第４図に示す実験結果のグラフから
確認される。すなわち第４図の横軸は、中空糸膜
フイルタの中心部からの位置を示し、縦軸はその
位置にある中空糸膜の表面において捕捉された固
形分の付着量を示す。第５図に示す従来の中空糸
膜フイルタにて捕捉された固形分の付着量は破線
Ａで示すように、中空糸膜フイルタの中心から離
れるほど多く、逆に中心部に近いほど少ないこと
が判明する。つまり、原廃液等の被処理液が中空
糸膜フイルタの中心まで流入せず、中心部の中空
糸膜においては濾過処理量が少ないため、外周部
と比較して捕捉する固形分量も少ない。したがつ
て、中空糸膜フイルタ全体としての使用効率が低
下する問題点があつた。

この問題点を解決する中空糸膜フイルタとし
て、中空糸膜モジユール内部に予め被処理液導入
管路を形成したものが例えば実開昭58−95202号
公報に記載されている。

この公報に記載された中空糸膜フイルタ１は第
７図および第８図に示すように接着剤充填部５に
実質的に中空糸膜２が存在しない部分７を設け、
これにより多数の中空糸膜２を複数の中空糸膜モ
ジユールエレメント８に分割して構成されてい
る。すなわち、接着剤充填部５において、中心部
から半径方向に放射状に中空糸膜の実質的に存在
しない部分７を設けて、これにより多数の中空糸
膜を分割配置し、分割した中空糸膜モジユールエ
レメント８の相互間に被処理液導入路９を形成し
たことを特徴としている。この被処理液導入路９
を通り、被処理液は中心部まで導入され、中空糸
膜フイルタの全域において固形分が捕捉されるよ
うに構成されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記構成の中空糸膜フイルタにおいて
は、実質的に中空糸膜が存在しない部分７が接着
剤充填部５に設けられているため、同一外径を有
する第５図に示す従来の中空糸膜フイルタと比較
して中空糸膜の取付本数が減少する。この結果、
濾過面積の減少を招き、中空糸膜フイルタ１本当
りの処理液流量が減少し、従来と同一の処理能力
を確保するには濾過処理装置の大型化が必要とさ
れる。

上記の不都合を解消する対策として、中空糸膜
モジユール３のうち中空糸膜が実質的に存在しな
い部分７以外の部分、すなわち、中空糸膜モジユ
ールエレメント８に高い密度で中空糸膜２を配設
することにより、中空糸膜フイルタ１全体として
は、従来例と同一本数を配設する改良策に容易に
想到し得る。しかしこの場合は、中空糸膜モジユ
ール３端部の接着剤充填部５における中空糸膜２
の固定強度が低下する問題がある。すなわち、接
着剤充填部５における中空糸膜２の充填率、つま
り接着剤充填部の断面積に占める中空糸膜の総断
面積の割合は、使用強度上の限界値を有し、従来
の中空糸膜フイルタ１は、その限界値に近い密度
で調製されている。したがつて、従来の密度以上
に中空糸膜２を配設し、充填率を上げることは困
難である。

この充填率の限界性に関する発明者の実験結果
を第９図に示す。第９図の横軸は、接着剤充填部
５における中空糸膜の総断面積が占める割合、つ
まり中空糸膜充填率であり、縦軸は、中空糸膜２
相互を固着した接着剤充填部５が剪断破壊を起す
時点の剪断力を示す。これによると、中空糸膜充
填率が従来採用されている約55％の値を超える
と、破壊剪断力が急激に低下する。つまり、充填
率を55％以上に密にすると、中空糸膜相互の接着
強度が低下する結果、機械的な衝撃によつて中空
糸膜２が接着剤充填部から抜け落ちたり、固定部
材が変形するおそれがあつた。したがつて、第７
図に示す改良された中空糸膜フイルタは、強度上
の問題および１本当りの処理能力の問題まで含め
ると、抜本的な対策構造にはなり得なかつた。

本発明は上記の問題点を解消すべく、検討実験
の結果達成されたものであり、中空糸膜フイルタ
の外周部のみならず、中心部へも被処理液が流入
するように構成して、中空糸膜フイルタの全域に
おいて濾過処理が進行するように改良し、また中
空糸膜モジユールの端部において、中空糸膜相互
を充分な強度をもつて固着する接着剤充填部を有
し、濾過処理効率および逆洗効率が高く、強度的
に優れた中空糸膜フイルタを提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、多数本の中空糸膜の開口端部に接着
剤を充填固化せしめて接着剤充填部を形成し、こ
の接着剤充填部の外周を集束固定部で固定して中
空糸膜モジユールを形成した中空糸膜フイルタに
おいて、上記接着剤充填部において多数本の中空
糸膜を所定の充填率で均一に充填する一方、上記
集束固定部に複数の開口を有する分割部材を取付
け、この分割部材の各開口に上記接着剤充填部か
ら導出された多数本の中空糸膜を分割挿通して前
記中空糸膜モジユールを複数の中空糸膜モジユー
ルエレメントに分割配置することにより、隣接す
る中空糸膜モジユールエレメント間に流路空間を
形成して構成する。

（作用） 上記構成の中空糸膜フイルタにおいては、接着
剤充填部では各中空糸膜が均一にほぼ等間隔にて
相互に接着剤等により固着される。固着される間
隔は、隣接する中空糸膜相互が強固に接着される
ように中空糸膜充填率の限界値から決定される。
すなわち接着剤充填部からの中空糸膜の抜け落ち
や接着剤充填部自体の変形を防止するため、接着
剤充填部における中空糸膜の充填率は55％以下に
設定される。

また接着剤充填部ではほぼ等間隔に配設された
中空糸膜が、接着剤充填部外の集束固定部に取付
けた分割部材の開口に分割挿通されることにより
複数の中空糸膜モジユールエレメントに分割され
る。この分割された中空糸膜モジユールエレメン
ト間に形成された流路空間に被処理液が流入し、
中空糸膜フイルタの中心部においても濾過処理が
進行する。したがつて、中空糸膜フイルタ全体と
しての濾過処理効率が高く、また、多数本の中空
糸膜を所定の充填率で均一に充填しているため、
中空糸膜の保持強度が高く接着剤充填部が強度的
にも優れた中空糸膜フイルタを得ることができ
る。

また逆洗時において、逆洗用気泡が流路空間を
通り中空糸膜フイルタの中心部まで侵入するた
め、逆洗効率も大幅に向上する。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を添付図面を参照して
説明する。

本発明の中空糸膜フイルタ１は、第１図に示す
ように多数本の中空糸膜２を束ねて中空糸膜モジ
ユール３を形成し、この端部を固定部材４により
固着する。本実施例では、中空糸膜モジユール３
の両端部を固着した例で示している。固定部材４
は中空糸膜２の端部が開口するように接着剤等を
充填して固定した接着剤充填部５と、その外周に
設けた円環状の集束固定部６とから成る。

接着剤充填部５における中空糸膜の充填率の大
小は、第９図に示す本発明者の実験結果からも明
らかなように、接着剤充填部５の破壊剪断力に大
きく影響する。すなわち充填率を55％を超えるよ
うに設定すると破壊剪断力が急激に低下し、充填
部５からの中空糸膜の抜け落ちや充填部自体の変
形損傷が起こり易くなるため、充填率は55％以下
に設定される。

また集束固定部６は、接着剤充填部５を補強
し、さらに濾過装置に接着剤充填部５を固定する
ために設けられ、樹脂などの高分子材料で形成さ
れている。

また、第３図に示す通り、接着剤充填部５の端
面から小空間１０をおいた位置に板状の分割部材
１１が設けられ、この分割部材１１は取付ねじ１
２によつて集束固定部６の端面に取付けられる。

分割部材１１は、第２図に示すように所定幅を
有する梁１４にて区画形成された複数の開口１３
を有し、この開口１３に中空糸膜２をそれぞれ分
割配置し、中空糸膜モジユール３を複数の中空糸
膜モジユールエレメント８に分割する。実施例に
示す分割部材１１は、中心部から十字方向に放射
状に配設した４本の梁１４で区画した４個の扇形
の開口１３を有し、その周縁には、分割部材１１
を、集束固定部６に取付けるための取付穴１７が
設けられている。

接着剤充填部５において、ほぼ等間隔で均一に
所定の充填率を有するように配設された中空糸膜
２は、第３図の縦断面図で示すように分割部材１
１に区画形成した各開口１３の位置に対応してそ
れぞれの開口１３に挿通され、中空糸膜モジユー
ル３は４系列の中空糸膜モジユールエレメント８
に分割配置される。このとき、梁１４の真上また
は真下に配設されている中空糸膜２は、接着剤充
填部５と分割部材１１とで形成された小空間１０
において緩やかな曲率で曲げられ対向する開口１
３に挿通される。なお、中空糸膜の他端開口部も
第３図と同様の構造となる。

以上の構成により、中空糸膜モジユール３は、
分割部材１１に形成した開口１３と同数の中空糸
膜モジユールエレメント８に分割され、この中空
糸膜モジユールエレメント８の間に分割部材１１
の梁１４の幅と同じ幅を有する流体流路１５が形
成される。

第１図に示す実施例における中空糸膜束の断面
形状は第８図に示す従来例の平面断面図と同一で
ある。しかしながら、第１図に示す実施例では接
着剤充填部５の全断面領域に中空糸膜が所定の充
填率で均一に配置されている一方、第７図に示す
従来例では接着剤充填部に実質的に中空糸膜が存
在していない部分が形成されるという差異があ
る。したがつて中空糸膜の充填率を一定とした場
合には実施例における中空糸膜の配設数は、従来
例と比較して大幅に増加させることが可能にな
る。

また第１図に示す実施例において中空糸膜モジ
ユール３の断面形状は分割部材１１の開口１３の
形状となる。開口１３の形状および配置は、上記
の通り、中心部から梁を放射状に配設して扇形に
区画形成してもよいが、梁を井桁状に組合せて矩
形の開口としたり、または、分割部材１１として
多孔板を用いて正円形の開口としてもよい。いず
れにしろ中空糸膜モジユールの外周部から中心部
までに流体流路１５が連続的に形成される形状で
あればよい。

なお、分割部材１１に設ける開口１３の数は、
１本の中空糸膜フイルタについて３ないし８個の
範囲が適数であることが実験により確認されてい
る。

また、第２図に示す分割部材１１に区画形成さ
れた開口１３に中空糸膜２を挿通するためのスリ
ツト１６を、各開口１３の外縁部にそれぞれ設け
ておけば、第５図に示す従来構造の中空糸膜フイ
ルタを本発明の中空糸膜フイルタに簡単に改造す
ることが可能である。すなわち、既設の中空糸膜
フイルタ１用として分割部材１１を用意し、その
分割部材１１のスリツト１６を経由して開口１３
内に中空糸膜２を挿通した後、分割部材１１を集
束固定部６の端面に取付ねじ１２によつて固定す
ることにより改造することができる。

本実施例の中空糸膜フイルタ１においては、分
割部材１１によつて中空糸膜モジユール３が４束
の中空糸膜モジユールエレメント８に分割配置さ
れ、その中空糸膜モジユールエレメント８間に流
体流路１５が形成されるため、濾過工程において
は、被処理液がその流体流路１５を通り中心部に
容易に流入し、中空糸膜フイルタ１の中心部にお
いても濾過処理が進行する。したがつて、中空糸
膜フイルタ１全体としての濾過処理効率が高くな
る。一方、逆洗工程においては、逆洗用気泡が流
体流路１５を通つて中空糸膜フイルタ１全体に作
用するため逆洗効率も向上する。

次に、本実施例の中空糸膜フイルタを使用して
一定時間濾過処理を行なつたときの効果を第４図
のグラフに従つて説明する。

第４図において、横軸は中空糸膜フイルタの中
心から中空糸膜までの距離Ｒ、縦軸は距離Ｒの位
置に配設された中空糸膜が捕捉した固形分の付着
量を、従来構造（第５図）の中空糸膜フイルタを
使用した場合の付着量と比較して明示している。
すなわち本発明に係る中空糸膜フイルタの場合
は、実線Ｂの曲線で示すように、外表面から中心
部に至る全ての範囲の中空糸膜において、平均的
に固形分が捕捉されていることがわかる。

一方、破線Ａの直線で示す従来構造の中空糸膜
フイルタ（第５図）の場合は、中空糸膜が中心部
まで稠密に配設され、被処理液の流入抵抗が大き
いため、被処理液の処理流量が少なく、中心部に
なるほど固形分の付着量が低下している。

したがつて、本実施例の中空糸膜フイルタによ
れば、従来の中空糸膜フイルタよりも格段に固形
分の捕捉量が優れ、濾過処理効率が向上する。

また、第７図で示す従来の改良された中空糸膜
フイルタにおいては、被処理液導入路９を形成す
るために中空糸膜を配設しない部分を設けてい
る。したがつて、中空糸膜の装填本数が減少し、
濾過面積が低下する欠点がある。一方、その欠点
を回避するために装填本数を維持し、接着剤充填
部５における中空糸膜２の充填率を、従来から採
用されている限界値以上に上昇させると、接着剤
充填部５における接着強度が急激に低下するとい
う弊害が起こる。

ところが、本実施例の中空糸膜フイルタにおい
ては、接着剤充填部５における中空糸膜２の充填
率および中空糸膜の装填本数は、第５図に示す従
来の中空糸膜フイルタと同一のため、接着剤充填
部５の機械的強度は従来例と同一水準に維持され
る。

すなわち、従来の中空糸膜フイルタが持つ強度
を損うことなく、中空糸膜フイルタ内部に流体流
路を設けたことにより、濾過処理効率および逆洗
効率を大幅に向上することができる。

なお、本発明の一実施例では、中空糸膜フイル
タは、中空糸膜の両端をそれぞれに束ねたＩ形状
の中空糸膜モジユールから成る例について説明し
たが、この中空糸膜モジユールを多段構造に接続
して形成される中空糸膜モジユールにおいても同
様に適用できる。また、中空糸膜フイルタはＵ字
状に中空糸膜を束ねたものであつてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明の通り、本発明に係る中空糸膜フイル
タにおいては、接着剤充填部外の集束固定部に取
付けた分割部材によつて多数本の中空糸膜を分割
配置し、隣接する中空糸膜フイルタの中間に被処
理液または逆洗用気泡が流入し易いように流体流
路が設けられているため、中空糸膜フイルタの外
周部のみならず全域に亘つて濾過処理が進行す
る。一方、逆洗工程においても逆洗用気泡が中空
糸膜フイルタ全体に作用する。したがつて、中空
糸膜フイルタ全体としての濾過処理効率および逆
洗効率が大幅に向上する。

また、本発明の中空糸膜フイルタにおいては、
接着剤充填部における中空糸膜の充填率を所定値
以下に設定し全断面領域に亘つて中空糸膜を均一
に充填しているため、中空糸膜の保持強度が高
く、接着剤充填部自体の強度も高く変形等を起こ
すことが少ない。

また接着剤充填部内において実質的に中空糸膜
を存在しない部分を形成する構造ではなく、接着
剤充填部外へ導出された中空糸膜束を分割部材に
よつて分割配置して配設密度を変化させ、流体流
路を形成している。したがつて、接着剤充填部
は、所定の充填率において最大本数の中空糸膜を
配設することができ、流体流路を形成するために
実質的に中空糸膜を配置しない場合と比較して中
空糸膜フイルタ１本当りの中空糸膜の装填本数を
大幅に増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る中空糸膜フイルタの一実
施例を示す斜視図、第２図は第１図の分割部材を
拡大して示す斜視図、第３図は第１図に示す中空
糸膜フイルタの部分縦断面図、第４図は中空糸膜
フイルタの中心からの距離と中空糸膜表面におけ
る固形分の付着量との関係を示すグラフ、第５図
は従来の中空糸膜フイルタの構造を示す斜視図、
第６図は第５図における−矢視断面図、第７
図は液導入路を設けた従来の中空糸膜フイルタの
構造を示す斜視図、第８図は第７図における−
矢視断面図、第９図は接着剤充填部における中
空糸膜充填率と剪断耐力との関係を示すグラフで
ある。 １……中空糸膜フイルタ、２……中空糸膜、３
……中空糸膜モジユール、４……固定部材、５…
…接着剤充填部、６……集束固定部、７……実質
的に中空糸膜が存在しない部分、８……中空糸膜
モジユールエレメント、９……被処理液導入路、
１０……小空間、１１……分割部材、１２……取
付ねじ、１３……開口、１４……梁、１５……流
体流路、１６……スリツト、１７……取付穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数本の中空糸膜の開口端部に接着剤を充填
   固化せしめて接着剤充填部を形成し、この接着剤
   充填部の外周を集束固定部で固定して中空糸膜モ
   ジユールを形成した中空糸膜フイルタにおいて、
   上記接着剤充填部において多数本の中空糸膜を所
   定の充填率で均一に充填する一方、上記集束固定
   部に複数の開口を有する分割部材を取付け、この
   分割部材の各開口に上記接着剤充填部から導出さ
   れた多数本の中空糸膜を分割挿通して前記中空糸
   膜モジユールを複数の中空糸膜モジユールエレメ
   ントに分割配置することにより、隣接する中空糸
   膜モジユールエレメント間に流路空間を形成した
   ことを特徴とする中空糸膜フイルタ。 ２ 接着剤充填部における中空糸膜の充填率を55
   ％以下に設定したことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の中空糸膜フイルタ。 ３ 分割部材は、中心部から放射状に区画形成さ
   れた開口を有する特許請求の範囲第１項記載の中
   空糸膜フイルタ。 ４ 分割部材は、中空糸膜を開口に挿通するため
   のスリツトを各開口の外縁部に設けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の中空糸膜フイ
   ルタ。