JPH07232039A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】本発明は、生産性の高い中空糸膜に垂直な断面
が細長いほぼ矩形であることを特徴とする中空糸膜モジ
ュールを提供することを目的とする。 【構成】中空糸膜１を緯糸とする編織物の中空糸の端部
を開口状態に保ちつつ、端部の形状が、中空糸膜に垂直
な断面で細長いほぼ矩形であるように合成樹脂２で固定
されている中空糸膜モジュールに於て、中空糸膜の開口
部３を対応する配管口に直接嵌合接続出来るようにな
し、集水管部分を持たないようにした中空糸膜モジュー
ルである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、河川水、屎尿、下水、
排水等の高汚濁水中に含まれる懸濁物質を濾過するため
の中空糸膜モジュールに関するものである。

【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所謂精
密濾過の分野に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個液分
離、産業排水中の浮遊懸濁物質の個液分離、浄水場にお
ける河川水の直接濾過、工業用水道水の濾過、プール水
の濾過等の高汚濁水処理用途に用いる検討が様々な形で
行われている。

【０００３】そして、これらの分野で用いられる中空糸
モジュールには従来の精密濾過の分野に用いられてきた
円形状や同心円状に中空糸膜を集束して配置した円筒形
タイプのものの他に、近年、特開平５−２２０３５６号
公報に示されている様に中空糸膜の開口端部の形状がほ
ぼ矩形であることを特徴とする中空糸膜モジュールが用
いられるようになってきた。

【０００４】このようなモジュールで吸引濾過する場合
には、中空糸膜が疎な状態で濾過対象水の中に浮遊する
ことになり、断続的若しくは連続的にエアースクラビン
グで膜面洗浄を行いつつ、濾過を行うことにより、従来
の円筒タイプの精密濾過モジュールのように中空糸膜表
面に有機物等が堆積し、中空糸膜同士が固着して一体化
して、有効膜面積が減少し、濾過流量の急激な低下が起
ることはなく、また膜機能の回復処理も非常に容易であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し、中空糸膜の開口
端部の形状がほぼ矩形であることを特徴とするこの様な
中空糸膜モジュールは、中空糸膜の集水管への合成樹脂
固定が難しく、この部分からの濾過水の漏れが発生する
ことが多く、これの解決が待たれている。また現在用い
られている構造も、製造工程に多くの時間と手間を要
し、工業的に量産するまでには至っていない。

【０００６】更にこのようなモジュールの使用時、大量
の水を処理する場合には、膜面積を増やす必要がある
が、一個のモジュール単体の膜面積を増やすと、取り扱
いが困難で然も製造工程での歩留まりを低下させるばか
りでなく、エアースクラビング洗浄が全体に均一に効率
よく行なわれず、メンテナンスの面でも問題があり現実
的な方法ではない。

【０００７】膜面積の小さい一個ずつのモジュールを多
数配置し、更にそれぞれの集水管に配管を接続すること
は、作業性が悪いだけでなく、モジュール設置スペース
を小さくして、モジュールの容積効率を上げることにも
限界があった。本発明はこのような問題がなく、生産性
の高い中空糸膜に垂直な断面が細長いほぼ矩形であるこ
とを特徴とする中空糸膜モジュールを提供することを目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、中空糸
膜を緯糸とする編織物の中空糸の端部を開口状態に保ち
つつ、端部の形状が、中空糸膜に垂直な断面で細長いほ
ぼ矩形であるように合成樹脂で固定されている中空糸膜
モジュールに於て、中空糸膜の開口部を対応する配管口
に直接嵌合接続出来るようになし、集水管を持たない事
を特徴とする中空糸膜モジュールにある。

【０００９】以下本発明を図面に従い詳細に説明する。
図１は、本発明の中空糸膜モジュールの合成樹脂固定部
分の一例を示した断面図、図２は本発明による中空糸膜
モジュールの斜視図の一例である。図３は、本発明によ
る中空糸モジュールを製造する為の治具の断面の一例を
示すものである。図４は、本発明による中空糸膜モジュ
ールを集積配置して、大膜面積モジュールユニットを形
成した一例を示す断面図である。

【００１０】１は中空糸膜、２は合成樹脂、３は中空糸
開口部、４は中空糸膜ポッティング型枠の下型、５は中
空糸膜ポッティング型枠の下型、６は取り付け板、７は
集合集水管、８はボルト穴用中子、９はボルト、１０は
ボルト穴を示している。

【００１１】図１は、本発明による中空糸膜モジュール
の樹脂固定部の断面の一例である。図１（ａ）で、中空
糸膜１は合成樹脂２によって接着固定され、合成樹脂２
はその一部が、接着固定した中空糸膜１を垂直に切る面
で切断され、中空糸膜の開口部３を形成している。

【００１２】図１（ｂ）は合成樹脂２のフランジ部分を
用いて、所定の配管口を持つ取り付け板６に中空糸膜モ
ジュールを固定しているところの断面を示す。ここで、
中空糸膜１の開口部３はほぼ矩形で、合成樹脂２を取り
付け板６に固定したときに丁度取り付け板６に予め設け
た矩形の配管口に嵌合し、シール固定できるようにして
ある。

【００１３】図２は、本発明による中空糸膜モジュール
の外観の一例を示す斜視図である。中空糸膜１の端部を
接着固定した合成樹脂２は、中空糸膜の開口部を所定の
配管口をもつ取り付け板に嵌合配置できるように、例え
ばフランジ部分にボルト穴１０が設けてある。ここで
は、合成樹脂２から成る中空糸膜の開口部が、片端にし
かないが、中空糸膜の両端にこれを設けることもでき
る。

【００１４】本発明に用いられる中空糸膜としては、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
ルフォン系等の各種材料からなるものが使用できる。こ
こで、編地への加工のし易さなどを考えるとポリエチレ
ン、ポリプロピレン等の強伸度の高い材質のものが好ま
しい。

【００１５】また、濾過膜として使用可能のものであれ
ば、孔径、空孔率、膜厚、外径等には特に制限はない
が、濾過の対象によって適宜選択される。更に、有機物
やウイルスの除去を目的とする場合には、分画分子量数
万から数十万の限外濾過膜を用いる場合もある。

【００１６】中空糸膜の表面特性としては、表面に親水
基等を持つ所謂恒久親水化膜であることが望ましい。恒
久親水化膜を得る方法としては、公知の様々な方法が可
能である。この事により、有機物と中空糸膜表面との疎
水性相互作用を減少させることができ、有機物の吸着を
抑えることができる。

【００１７】中空糸膜１は、中空糸膜を例えば緯糸して
編地としたものを数枚積層したものであれば、ほぼ矩形
の状態で合成樹脂２に接着固定し、ほぼ矩形の中空糸開
口部を形成するのに好適である。編地の製造方法は、例
えば特開昭６２−５７９６５号公報、特開平１−２６６
２５８号公報に開示されている。

【００１８】ここで、合成樹脂２は、中空糸膜の端面を
取り込んで接着固定されているので、中空糸膜１を保持
し中空糸膜の開口部を構成するだけでなく、中空糸膜の
シール、固定部として機能する。合成樹脂２としては、
通常エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレ
タン樹脂等の液状樹脂を用いる。

【００１９】本発明の中空糸膜モジュールは、例えば次
のようにして製造される。図３に示す様に、先ずポッテ
ィング型枠の下型４に上型５を取り付け、合成樹脂を流
し込んでポッティング型枠を満たし、続いて中空糸膜１
を型枠の底に当たるまで挿入する。ここで、ポッティン
グ型枠には、合成樹脂２を取り付け板６に固定するため
に、例えばボルト穴を形成できるようなボルト穴用中子
８を設けておく。

【００２０】合成樹脂の粘度は、１０００〜２５００セ
ンチポイズ程度の粘度であることが好ましく、ポッティ
ング型枠の内面は、合成樹脂が接着しないように、例え
ば表面に離型剤を塗布したものであったり、材質自体を
離型性の高いものにすることがより好ましい。

【００２１】液状の合成樹脂を中空糸膜間に隙間なく充
填する方法としては、一般に遠心力を利用する方法が採
用されている。然し、本発明による中空糸膜モジュール
のように、中空糸編織物を用いるものに関しては、樹脂
固定部分の中空糸密度が編織組織によって規定されてい
て偏りがないので、振動を利用した方法や、更に重力の
みによる方法も可能である。振動法による中空糸膜の樹
脂固定方法（ポッティング方法）の詳細は、特開平３−
１１４５１５号公報に開示されている。

【００２２】合成樹脂２が硬化しポッティングが完了し
たら、ポッティング型枠を分解し、続いて合成樹脂２が
形成したほぼ矩形状の中空糸端部をカッターにより切断
し、中空糸端面の開口部３を作る。ポッティング型枠の
上型は、中空糸膜の両端に合成樹脂による開口部を設け
る場合、中空糸膜を通す矩形の穴の部分で分割できて、
合成樹脂２の硬化後、中空糸膜を容易に取り出すことが
できるようにする。

【００２３】このようにして得られたモジュールを単体
で使用する場合は、合成樹脂２の中空糸膜開口部３に嵌
合するような配管口を持つ蓋をすればよいが、膜面積を
大きくした集合ユニットとして用いる場合、図４に示す
ようにすることにより効率よく大膜面積のモジュールユ
ニットを構成することができる。

【００２４】図４に於て、モジュールの合成樹脂のほぼ
矩形の中空糸膜開口部は、取り付け板６に予め設けられ
た配管口に嵌合接続され、モジュールは合成樹脂２のフ
ランジ部分の穴でボルトにより締め付け固定される。取
り付け板６の配管口から集水された濾過水は、集合集水
管７によって吸引系に入る。

【００２５】以上、中空糸膜の片端だけに合成樹脂から
なる中空糸膜の固定部を設けるモジュールの例を示した
が、中空糸膜の両端に設けることもを可能である。この
場合中空糸膜内抵抗による制限が半減する為、中空糸膜
の長さを２倍とすることが出来る。

【００２６】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００２７】〔実施例１〕ポリエチレン多孔質中空糸膜
（ＥＨＦ２７０Ｔ：商品名、内径２７０μｍ、外径３８
０μｍ三菱レイヨン（株）製）を１６本合糸し、表面に
エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物を被覆し膜面に
恒久親水性を付与して中空糸膜を緯糸とし、幅４００ｍ
ｍで編み長さ５６０ｍｍで編地を編成し、この長さ方向
を２枚に畳んで積層し、編み幅４００ｍｍ×長さ２８０
ｍｍの中空糸膜編地積層体を得た。

【００２８】ポッティング型枠として、長さ２９０ｍｍ
×幅１５ｍｍの矩形の中空糸開口部を形成できる型枠を
作成し、フランジ部分のボルト穴として、テフロン樹脂
製ボルト穴用中子と取り付け、上型をセットした。次
に、開口部からウレタン樹脂を注入し、先に準備した中
空糸膜積層体をポッティング型枠の開口部に、型枠の底
に当たるまで挿入し硬化固定した。

【００２９】充分に硬化した後、型枠を解体してウレタ
ン樹脂固定部を取り出して、カッターで、中空糸膜端部
を切断した。以上のようにして、中空糸膜の矩形開口部
を持ち、集水管の無い、図２に示すような中空糸膜モジ
ュールを得た。このモジュールの有効膜面積は、約４ｍ
² であった。

【００３０】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールは、モジュ
ールの構成部材が少なく、大幅なコストダウンが図れる
ばかりでなく、特に大きく膜面積が要求される場合に、
多数のモジュールを設置し、それぞれに配管施工する手
間が省け、更に単位設置面積当たりの膜面積を容易に大
きくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールの合成樹脂固定部
分の一例と、実際の設置状態を示した断面図である。

【図２】本発明による中空糸膜モジュールの外観の一例
を示す斜視図である。

【図３】本発明による中空糸膜モジュールを製造する為
の治具の断面の一例を示す断面図である。

【図４】本発明による中空糸膜モジュールにより、大膜
面積モジュールユニットを構成する場合の一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜 ２ 合成樹脂 ３ 中空糸開口部 ４ ポッティング型枠の下型 ５ ポッティング型枠の上型 ６ 取り付け板 ７ 集合集水管 ８ ボルト穴用中子 ９ ボルト １０ ボルト穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸膜を緯糸とする編織物の中空糸の
   端部を開口状態に保ちつつ、端部の形状が、中空糸膜に
   垂直な断面で細長いほぼ矩形であるように合成樹脂で固
   定されている中空糸膜モジュールに於て、中空糸膜の開
   口部を対応する配管口に直接嵌合接続出来るようにな
   し、集水管部分を持たない事を特徴とする中空糸膜モジ
   ュール。