JPH06344A - 中空糸膜モジュール組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高汚濁性水の濾過に使用しても、モジュール
内の中空糸膜が固着一体化しにくく、濾過機能の回復処
理が容易に効率よく実施でき、かつ濾過槽等の中へ容積
効率よく配設できる中空糸膜モジュール組立体の提供。 【構成】 Ｕ字状の中空糸膜７がその端部を開口状態に
保ちつつ固定部材６で構造材内５に固定され、固定部材
６の中空糸膜に垂直な断面の形状が、細長いほぼ矩形と
された中空糸膜モジュール１が、複数個導水管２に接続
される。支持部材４により、中空糸膜７がシート状に拡
げられ、中空糸膜のＵ字頂部の位置が保持固定される。
中空糸膜モジュール組立体内の各中空糸膜のシート状物
は略々平行に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸膜モジュールを
複数個有する中空糸膜モジュール組立体に関し、特に汚
濁性（殊に有機物の汚濁性）の高い液体を濾過するのに
適した中空糸膜モジュール組立体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、中空糸膜モジュールは、無菌水、
飲料水、高純度水の製造や、空気の浄化といったいわゆ
る精密濾過の分野において多く使用されてきたが、近
年、下水処理場における二次処理、三次処理や、浄化槽
における固液分離等の高汚濁性水処理用途に用いる検討
が様々な形で行われている。

【０００３】しかしながら、これらの分野で用いられて
いる中空糸膜モジュールも、従来の精密濾過の分野にお
いて用いられてきた円形状や同心円状に中空糸膜を収束
して配置した円筒形タイプのものがほとんどであった。
また、改良が施されるとしても、中空糸膜の充填率や充
填形態を変えるだけのものが多かった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の中空糸膜モジュールを用いて高汚濁性水（例
えば、ＳＳ≧５０ｐｐｍ，ＴＯＣ≧１００ｐｐｍ）の濾
過処理を行った場合には、使用に伴ない中空糸膜表面に
付着した有機物等の堆積物を介して、中空糸膜同士が固
着（接着）して一体化されることにより、モジュール内
の中空糸膜の有効膜面積が低下し、濾過流量の急激な減
少がみられた。特に、この現象は円筒形モジュールの中
心部の中空糸膜において著しく、大型のもの程顕著であ
った。

【０００５】また、このようにして中空糸膜同士が固着
して一体化した中空糸膜モジュールを定期的に膜面洗浄
や逆洗を行う場合も、一旦固着一体化したモジュールの
機能回復は容易ではなく、洗浄効率の低下がみられた。

【０００６】一方、被処理水の量が増え大きな膜面積が
必要とされる場合には、従来の円筒形モジュールでは、
多くの場合モジュール内の中空糸膜の配設本数を増加さ
せることで対応されてきた。特殊なケースとして、中空
糸膜モジュールを複数個直列に接続して使用する場合も
あった。また、単に処理槽内の中空糸膜モジュールの設
置個数を増やして対応する場合もあったが、その場合も
モジュールの設置様式については特に制限されるもので
はなかった。

【０００７】しかし、高汚濁性水の処理においては、中
空糸膜モジュールの形態とその設置態様によっては、被
処理水の量に比して極めて大きな容量の処理槽が必要と
なるという問題が生じた。したがって、単に中空糸膜同
士の固着一体化を防止するだけでなく、処理槽の中に効
率よく中空糸膜モジュールを配設することも要請され
た。

【０００８】本発明の目的は、高汚濁性水の濾過に使用
しても中空糸膜が固着一体化しにくい中空糸膜モジュー
ルを、濾過槽等の内部に容積効率よく配設し、また使用
により低下したモジュールの濾過機能の回復処理が容易
にかつ効率よく実施できる、中空糸膜モジュールが複数
個配設されてなる中空糸膜モジュール組立体を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、Ｕ
字状の中空糸膜がその端部を開口状態を保ちつつ構造材
内の固定部材で固定され、固定部材の中空糸膜に垂直な
断面の形状が細長いほぼ矩形である中空糸膜モジュール
が、複数個配設されてなり、各中空糸膜モジュール内の
多本数の中空糸膜はシート状に拡げられてそのＵ字頂部
が保持固定され、各中空糸膜のシート状物がそれぞれ略
々平行に位置するように中空糸膜モジュールの構造材が
濾液を導く導水管に接続されてなる中空糸膜モジュール
組立体である。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の中空糸膜モジュール組立体に
つき図面を参照しつつより詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の中空糸膜モジュール組立
体の一例を示す斜視図である。本発明の中空糸膜モジュ
ール組立体は、基本的には複数個の中空糸膜モジュール
１と、導水管２とから構成される。これらに、支柱３、
支持部材４等が加えられてもよい。

【００１２】先ず、本発明の中空糸膜モジュール組立体
に用いられる中空糸膜モジュール１につき説明する。中
空糸膜モジュール１は、構造材５と、固定部材６と、中
空糸膜７とを有して構成される。これらに加え、支持部
材４、フレーム８、分散手段９等の各種の付属部材が付
設されてもよい。

【００１３】構造材５は、中空糸膜モジュール全体を支
持する部材として機能し、細長いほぼ矩形の開口部を有
するとともに、その内部に濾液室１０を有する。その材
質としては機械的強度および耐久性を有するものであれ
ばよく、例えばポリカーボネート、ポリスルフォン、ポ
リプロピレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変成ＰＰＥ
樹脂、塩化ビニル樹脂等が例示される。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炭化水素系の樹脂を材質とす
るのが好ましい。

【００１４】構造材５の開口部は、そこに中空糸膜を伴
って充填固定される固定部材の中空糸膜に垂直な断面の
形状が細長いほぼ矩形となるようなものであることが必
要であり、この矩形の短辺の長さが３０ｍｍ以下となる
ことが好ましく、１５ｍｍ以下となることが特に好まし
い。すなわち、中空糸膜が細長い固定部材の紐状の帯域
に固定されることでモジュール内の中空糸膜全体が平坦
なシート状として配設される。このように、中空糸膜を
シート状に展開させることで、中空糸膜束が一本の棒状
に固着一体化して、中空糸膜の有効膜面積が急激に低下
するのを防止することができる。また、たとえ中空糸膜
同士が固着したとしても、中空糸膜の固着部の厚みは薄
く、中空糸膜がシート状として配設されているので容易
にその固着状態を回復処理することができる。なお、矩
形の長辺の長さについては特に限定はないが、余り短い
と一つの中空糸膜モジュール内に配設できる中空糸膜の
本数が減少するので好ましくなく、一方余り長いと製造
が困難になるので好ましくない。通常、長辺の長さは１
００〜２０００ｍｍ程度とされる。

【００１５】固定部材６は、構造材５の開口部に充填固
定され、多数のＵ字状中空糸膜３の各端部を開口状態を
保ったまま集束して固定するとともに、かつこの中空糸
膜を濾過膜として機能させるために、被処理水と処理水
とを液密に仕切る部材として機能する。固定部材６は、
通常エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレ
タン等の液状樹脂を硬化させて形成される。

【００１６】中空糸膜７としては、種々のものが使用で
き、例えばセルロース系、ポリオレフィン系、ポリビニ
ルアルコール系、ＰＭＭＡ系、ポリスルホン系等の各種
材料からなるものが使用できる。ただし、編地への加工
のしやすさなどを考えるとポリエチレン等の強伸度の高
い材質のものが好ましい。なお、濾過膜として使用可能
なものであれば、孔径、空孔率、膜厚、外径等には特に
制限はない。

【００１７】中空糸膜７を、構造材５の細長いほぼ矩形
の開口部にＵ字状に収束して収納するには、中空糸膜を
例えば経糸として用いて編地としたものを一枚、または
編地を数枚積層した積層体を使用するのが好適である。
従来の円筒形モジュールの場合には、綛取りして集束し
た中空糸膜を円筒型の構造材内に収納するのに困難はな
かった。一方、細長い矩形の開口部に対して綛取りした
中空糸膜を収納するのは困難であるが、編地を用いれば
容易に収納することができる。また、中空糸膜の編地の
積層体を使用する場合には、性能の異る中空糸膜編地を
用いることもできる。例えば疎水性中空糸膜の編地を親
水化処理された中空糸膜の編地でサンドイッチ状に挟ん
で積層したものを用いて中空糸膜モジュールを作製した
場合には、疎水性中空糸膜層を逆洗時の気泡の供給手段
として使用することができる。なお、ここでいう編地の
積層には、編地を切断せずに適当な長さに折り畳み重ね
たものをも包含する。編地の積層（折り畳み）枚数は、
編地の厚さ、すなわち中空糸膜の太さや編地を編成する
際の中空糸膜の合糸本数によっても変化するが、通常は
５枚程度迄であり、前述した固定部材の矩形断面の短辺
の長さの制限を満たすように構成するのが好ましい。

【００１８】また、編地を数枚積層したものを使用する
代わりに、中空糸膜の編地をジグザグ状に細長く折り畳
んだ（蛇行状に配置した）折り畳み編地を使用してもよ
い。この収納法を採用すると、中空糸膜の充填密度が比
較的低い場合の固定部材への中空糸膜の配設部位の偏在
を防止することができる。

【００１９】本発明の中空糸膜モジュール組立体は、上
述したような中空糸膜モジュール１が、その内部の多本
数の中空糸膜がシート状に拡げられてそのＵ字頂部が保
持固定され、かつ各中空糸膜のシート状物がそれぞれ略
々平行に位置するように中空糸膜モジュールの構造材５
が濾液を導くために別途設けられた導水管２に接続され
ている。中空糸膜モジュール１は、二個以上であればそ
の数は特に限定されないが、本発明の中空糸膜モジュー
ル組立体としての利点を効果的に発揮させるためには、
一本若しくは一対の導水管２に対して４〜２０個程度が
好ましい。導水管２は、図１に示されるように中空糸膜
モジュール７が処理水出口１１を構造材の両端に有して
いる場合には、複数本配設されてもよい。中空糸膜モジ
ュール７は、処理水出口１１を継手１２を介して導水管
２に接続するのがモジュールの着脱が容易になるので好
ましい。

【００２０】本発明の中空糸膜モジュール組立体におい
ては、各中空糸膜モジュールの構造材同士が接する形で
積み重ねられて配設されてもよいし、図１のように構造
材同士が一定の間隙を有するようにして配設されてもよ
い。中空糸膜のシート間の間隔は、使用する中空糸膜モ
ジュールの構造材５の厚みによっても左右されるが、通
常は５〜１５０ｍｍ程度とされ、１５〜１００ｍｍとす
るのが好ましい。

【００２１】中空糸膜７をシート状に拡げ、中空糸膜の
Ｕ字頂部の位置を保持固定する支持部材４は、図１に示
されるように中空糸膜モジュールとは別の部材、例えば
支柱３に接続されたピアノ線のような部材として設けて
もよいし、図２に示されるように構造材５に接合された
中空糸膜モジュールと一体化した部材であってもよい。
図２は、本発明の中空糸膜モジュール組立体に用いられ
る中空糸膜モジュールの一態様例を示す斜視図である。
なお、ここでいう支持部材とは、後述する分散手段９や
フック１３を含めた上記機能を発揮する部材全体を総称
する。図２においては、構造材５から延びた２本の支持
部材４のそれぞれの先端にフック１３が配設されてお
り、このフック１３に中空糸膜編地の先端の両耳部がそ
れぞれ引っ掛けられている。中空糸膜編地の仮固定用の
緯糸が残されている場合には、このように耳部のみを固
定するだけで中空糸膜全体をシート状に拡げて保持固定
することが可能である。支持部材が中空糸膜モジュール
と一体化している場合には、本発明の中空糸膜モジュー
ル組立体を簡便に組立てることができるので好ましい。

【００２２】図３は、本発明の中空糸膜モジュール組立
体に用いられる中空糸膜モジュールの他の態様例を示す
斜視図で、支持部材４には、円柱状の分散手段８が結合
されている。そして、この分散手段８が全ての中空糸膜
のＵ字頂部の中央を通過する形で中空糸膜を保持固定し
ている。分散手段８の外径が太くなれば、モジュール内
の中空糸膜のシートが見かけ上二枚に分れるようにな
り、濾過時の中空糸膜の固着一体化がより生じにくくな
るので好ましい。円柱状分散手段８の外表面は平滑でも
よいが、リング状の溝が多数設けられていると、中空糸
膜シートの均一な配設状態の保持がより確実になる。な
お、本発明にいう中空糸膜のシート状物が略々平行に位
置するとは、この図３の態様の中空糸膜モジュールを複
数個積み重ねた場合のように、各シート状物が完全な平
行位置になくても、シート状物が所定の範囲の間隙を保
って積層された形態を包含するものである。

【００２３】図４は、本発明の中空糸膜モジュール組立
体の他の態様例を示す模式断面図であり、各中空糸膜モ
ジュール１は、鉛直に配設された導水管２に対してそれ
ぞれ斜めに配設されている。この場合には、中空糸膜に
付着した堆積物が機能回復処理時に中空糸膜のシート状
物から滑り落ちるようにして除去されるので、処理効果
が大きい利点が発揮される。

【００２４】図５は、本発明の中空糸膜モジュール組立
体の他の態様例を示す模式断面図である。この例では各
中空糸膜モジュールが粗い金網からなるフレーム９を有
し、かつ支持部材（フック１３）をも有しているので、
各中空糸膜モジュール１を導水管２に接続するだけで本
発明の中空糸膜モジュール組立体が形成される。フレー
ム９の材質は金網には限定されず、多孔板等も使用でき
る。フレーム９は、設置前にはモジュール内の中空糸膜
を保護するとともに、設置時にはモジュールの配設位置
の調節を容易にし、濾過時には中空糸膜が他のモジュー
ルの中空糸膜等と接触するのを防止する役割を果すこと
ができる。

【００２５】本発明の中空糸膜モジュール組立体の使用
にあたっては、モジュールを密閉容器内に配設して、被
処理水を加圧して中空糸膜を透過させるいわゆる加圧濾
過法も採用できるが、活性汚濁槽や沈澱槽等に中空糸膜
モジュール組立体を配設し、中空糸膜を透過した処理水
を回収するサイドを吸引する吸引濾過法で使用すること
が好ましい。吸引濾過法では、槽を缶体として形成する
ことが不要で、モジュール組立体を単に槽内に浸漬する
だけで使用でき、また運転エネルギーコストが安く、中
空糸膜にとってもマイルドな運転状態が採用されるから
である。また、周期的に一時吸引を停止する、いわゆる
間欠吸引運転方法を採用することにより、膜面堆積物が
膜面内部へ入り込むのを効率的に防止することができ、
中空糸膜モジュールの機能回復処理頻度を少なくするこ
とができる。更に、吸引停止の一時期等に、透過液を数
秒程度間欠的に逆流させる方法は、中空糸膜の目詰り防
止に著しい効果がある。

【００２６】吸引濾過法においては、中空糸膜モジュー
ル組立体の外部の被処理水は停止させておいてもよい
が、攪拌したり、あるいは被処理水を中空糸膜の配設方
向に対してほぼ垂直に流して中空糸膜の膜面の洗浄効果
をアップさせつつ実施することが好ましい。

【００２７】本発明の中空糸膜モジュール組立体は、特
に高汚濁性水の濾過に適しており、具体的な利用分野と
しては、河川水の濾過、工業用水濾過、下排水処理（下
水処理場、単独または合併浄化槽）における固液分離や
高次処理、プル水の濾過、海水濾過、食品工業における
除菌除濁濾過等が挙げられる。

【００２８】本発明の中空糸膜モジュール組立体の機能
回復処理方法としては、通常のモジュールの場合と同
様、逆洗法が簡便に実施できるが、中空糸膜に気泡を当
てて振動させて洗浄する方法、スポンジボール等を用い
て膜面を物理的に洗浄する方法、超音波を用いたり機械
的に振動させて洗浄する方法等が、中空糸膜が常時シー
トが積層された配設状態を保持しているという組立体の
物理的形態に起因して効率的に実施できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュール組立体は、
多本数の中空糸膜が整然と配列され直接被処理水と接触
するので、中空糸膜間への有機物の堆積が抑えられ、中
空糸膜間の固着一体化が防止されるとともに、複数のモ
ジュール間における中空糸膜の固着一体化も防止され
る。したがって、特に高汚濁性水の濾過において長期に
亘って高い濾過効率を保つことが可能である。また、濾
過槽等の内部への中空糸膜の収納効率が向上するととも
に、機能回復処理も効率的に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュール組立体の一例を示
す斜視図である。

【図２】本発明の中空糸膜モジュール組立体に用いられ
る中空糸膜モジュールの一態様例を示す斜視図である。

【図３】本発明の中空糸膜モジュール組立体に用いられ
る中空糸膜モジュールの他の態様例を示す斜視図であ
る。

【図４】本発明の中空糸膜モジュール組立体の他の態様
例を示す模式断面図である。

【図５】本発明の中空糸膜モジュール組立体の他の態様
例を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜モジュール ２ 導水管 ３ 支柱 ４ 支持部材 ５ 構造材 ６ 固定部材 ７ 中空糸膜 ８ 分散手段 ９ フレーム １０ 濾液室 １１ 処理水出口 １２ 継手 １３ フック

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】中空糸膜７を、構造材５の細長いほぼ矩形
の開口部にＵ字状に収束して収納するには、中空糸膜を
例えば緯糸として用いて編地としたものを一枚、または
編地を数枚積層した積層体を使用するのが好適である。
従来の円筒形モジュールの場合には、綛取りして集束し
た中空糸膜を円筒型の構造材内に収納するのに困難はな
かった。一方、細長い矩形の開口部に対して綛取りした
中空糸膜を収納するのは困難であるが、編地を用いれば
容易に収納することができる。また、中空糸膜の編地の
積層体を使用する場合には、性能の異る中空糸膜編地を
用いることもできる。例えば疎水性中空糸膜の編地を親
水化処理された中空糸膜の編地でサンドイッチ状に挟ん
で積層したものを用いて中空糸膜モジュールを作製した
場合には、疎水性中空糸膜層を逆洗時の気泡の供給手段
として使用することができる。なお、ここでいう編地の
積層には、編地を切断せずに適当な長さに折り畳み重ね
たものをも包含する。編地の積層（折り畳み）枚数は、
編地の厚さ、すなわち中空糸膜の太さや編地を編成する
際の中空糸膜の合糸本数によっても変化するが、通常は
５枚程度迄であり、前述した固定部材の矩形断面の短辺
の長さの制限を満たすように構成するのが好ましい。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】中空糸膜７をシート状に拡げ、中空糸膜の
Ｕ字頂部の位置を保持固定する支持部材４は、図１に示
されるように中空糸膜モジュールとは別の部材、例えば
支柱３に接続されたピアノ線のような部材として設けて
もよいし、図２に示されるように構造材５に接合された
中空糸膜モジュールと一体化した部材であってもよい。
図２は、本発明の中空糸膜モジュール組立体に用いられ
る中空糸膜モジュールの一態様例を示す斜視図である。
なお、ここでいう支持部材とは、後述する分散手段９や
フック１３を含めた上記機能を発揮する部材全体を総称
する。図２においては、構造材５から延びた２本の支持
部材４のそれぞれの先端にフック１３が配設されてお
り、このフック１３に中空糸膜編地の先端の両耳部がそ
れぞれ引っ掛けられている。中空糸膜編地の仮固定用の
経糸が残されている場合には、このように耳部のみを固
定するだけで中空糸膜全体をシート状に拡げて保持固定
することが可能である。支持部材が中空糸膜モジュール
と一体化している場合には、本発明の中空糸膜モジュー
ル組立体を簡便に組立てることができるので好ましい。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】図５は、本発明の中空糸膜モジュール組立
体の他の態様例を示す模式断面図である。この例では各
中空糸膜モジュールが粗い金網からなるフレーム９を有
し、かつ支持部材（フック１３）をも有しているので、
各中空糸膜モジュール１を導水管２に接続するだけで本
発明の中空糸膜モジュール組立体が形成される。フレー
ム９の材質は金網には限定されず、多孔板及びある程度
腰のあるメッシュ等も使用できる。フレーム９は、設置
前にはモジュール内の中空糸膜を保護するとともに、設
置時にはモジュールの配設位置の調節を容易にし、濾過
時には中空糸膜が他のモジュールの中空糸膜等と接触す
るのを防止する役割を果すことができる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】本発明の中空糸膜モジュール組立体は、特
に高汚濁性水の濾過に適しており、具体的な利用分野と
しては、河川水の濾過、工業用水濾過、下排水処理（下
水処理場、単独または合併浄化槽）における固液分離や
高次処理、プール水の濾過、海水濾過、食品工業におけ
る除菌除濁濾過等が挙げられる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｕ字状の中空糸膜がその端部を開口状態
   を保ちつつ構造材内の固定部材で固定され、固定部材の
   中空糸膜に垂直な断面の形状が細長いほぼ矩形である中
   空糸膜モジュールが、複数個配設されてなり、各中空糸
   膜モジュール内の多本数の中空糸膜はシート状に拡げら
   れてそのＵ字頂部が保持固定され、各中空糸膜のシート
   状物がそれぞれ略々平行に位置するように中空糸膜モジ
   ュールの構造材が濾液を導く導水管に接続されてなる中
   空糸膜モジュール組立体。
2. 【請求項２】 各中空糸膜モジュールが、中空糸膜をシ
   ート状に拡げ中空糸膜のＵ字頂部の位置を保持固定する
   ための支持部材を有している中空糸膜モジュール組立
   体。