JPH0724272A - 濾過方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 シート面を水平に配置した、シート状の平型
中空糸膜モジュール２の下方から、散気管４を通してエ
アーによるスクラビングを連続若しくは断続的に行いな
がらろ過を行う。 【効果】 本発明の平型中空糸膜モジュールを用いたろ
過方法は、高汚濁性水のろ過方法に於いて、洗浄効率を
向上し、高いろ過流量を長時間保つことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中空糸膜モジュールを用
いた濾過方法に関し、特に汚濁性の高い液体を中空糸膜
モジュールで濾過するのに適した濾過方法に関する。

【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所謂精
密濾過の分野に於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】このような用途に用いる中空糸膜モジュー
ルは、濾過処理時における中空糸膜の目詰まりが大きい
ために、一定時間濾過処理後、空気を送って中空糸膜を
振動させて膜表面を洗浄したり、濾過処理と逆方向に処
理水を通水するなどの膜面洗浄を繰り返し行っている。

【０００４】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は、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集束
して配置した円筒形タイプのものが殆んどであった。又
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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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≧５
０ｐｐｍ，ＴＯＣ≧１００ｐｐｍ）の濾過処理を行った
場合には、使用に伴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
膜面積が減少し、濾過流量の急激な低下がみられた。

【０００６】又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。

【０００７】この問題の解決策として、集束型の中空糸
膜モジュールに換えて、中空糸膜をシート状に配置し、
中空糸膜の片端部あるいは両端部が、一つ或は異なる二
つのハウジング内の固定部材でそれぞれ開口状態を保ち
つつ固定されてなる中空糸膜モジュールであって、固定
部材の中空糸膜に垂直な断面の形状がいずれも細長いほ
ぼ矩形である中空糸膜モジュールが提案されている。

【０００８】このようなシート状の平型の中空糸膜モジ
ュールは、中空糸膜を層間隔を設けて内外層に均等に配
置させることが可能となり、膜面洗浄の際、中空糸膜表
面を均等に洗浄することが極めて容易となるので、これ
までのような濾過効率の低下を抑えることができるな
ど、高汚濁性水の濾過に適したモジュールである。

【０００９】しかしながら、シート状の平型中空糸膜モ
ジュールをシート面に水平にして固定し、中空糸膜を弛
緩させて固定させ、下方からのエアーによるスクラビン
グで膜面洗浄を行う場合、エアーバブルが中空糸膜シー
トを通過することによって中空糸膜が部分的に収束、及
び中空糸膜の固着一体化が若干起き、チャンネルが形成
され、そこを集中的にエアーバブルが通過するため、モ
ジュール全体に効率良く膜面洗浄が行われない場合があ
る。

【００１０】又中空糸膜の弛緩を充分に採って（例えば
弛緩率５％）平型中空糸膜モジュールを固定した場合、
水中では中空糸膜は浮力を受け弓状になり、かつエアー
スクラビングによる中空糸膜の振動も幅も大きくなる。

【００１１】そして、その中空糸膜の大きな振動により
中空糸膜集束端部を固定するポッティング樹脂硬化部と
個々の中空糸膜の基部における座屈による応力が大きく
なり、界面部分の強度が低下する結果、樹脂硬化部と中
空糸膜の間で中空糸膜の亀裂や切損が生じ、短期間の使
用でモジュール機能を消滅させる原因となる等の問題が
ある。

【００１２】本発明は、シート状の平型中空糸膜モジュ
ールを用いた液体、特に高汚濁性水の濾過におけるこの
ような問題点を解決したものであり、シート状の平型中
空糸膜モジュールを用いた濾過方法において、モジュー
ル全体が効率良く膜面洗浄でき、ポッティング樹脂硬化
部と中空糸膜の界面付近で中空糸膜の損傷を生じさせな
いような、該中空糸膜モジュールを用いる濾過方法を提
供することをその目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨はシート面
を水性に配置した平型中空糸膜モジュールの下方からエ
アーによるスクラビングを連続的若しくは断続的に行い
ながら液体を濾過するに際し、モジュールの中空糸膜の
弛緩率を０〜３％とすることを特徴とする濾過方法にあ
る。

【００１４】以下に本発明を図面に従い詳細に説明す
る。図１は、本発明のシート状の平型中空糸膜モジュー
ルを用いた濾過方法に於ける中空糸膜モジュールの支持
方法の一例を示した図で、槽内あるいは缶体内に於てシ
ート面を水平にし、中空糸を弛緩させずにモジュールを
固定し、３個のモジュールを上下に積層したときの斜視
図である。

【００１５】図２は図１で示した支持方法に於て中央に
位置するモジュールの中空糸の長手方向を隣接するモジ
ュールの中空糸の長手方向に対して垂直になるように固
定して３個のモジュールを積層した斜視図である。１は
集水管、２は中空糸膜、３は中空糸膜集束端部、４は散
気板をそれぞれ示している。

【００１６】本発明で用いる平型中空糸膜モジュール
は、シート状に配列された中空糸膜２がその両端あるい
は片端を開口状に保った状態でポッティング用樹脂によ
って固定され、中空糸膜２の開口部は集水管に通じてい
る。

【００１７】中空糸膜２の片端のみが開口状で集水管１
に接続されているものに限らず、中空糸膜２の両端が開
口状を保った状態で固定され、両端に集水管を有するも
のであっても差し支えない。即ち、それぞれの図におい
て中空糸集束端部３が集水管であっても構わない。

【００１８】モジュールの固定に際して、中空糸膜２は
できるだけ緊張させた方が望ましく、中空糸の弛緩率は
０〜３％好しくは０〜１％であることが必要である。モ
ジュールを固定した状態で中空糸が完全に緊張した状態
を保持することは、モジュール内の全ての中空糸の長さ
が一律ではないので、実際には困難である。しかしモジ
ュールを固定した状態で中空糸の弛緩率が３％以内より
好しくは１％以内であれば、効果を発揮するには差し支
えない。

【００１９】モジュールの固定方法は、槽内や缶体内で
スタンドやクランプで固定する方法や専用の治具を用い
て固定するなど任意の方法が用いられるが、エアースク
ラビング等の際にモジュールが動くことのないような固
定方法であれば構わない。

【００２０】散気板４は、エアースクラビングするため
のものであるが、モジュール全体にエアーバブルが当た
るようなものであればどのようなものでも構わない。従
って、図では散気板になっているが、パイプに孔を開け
たものや多孔性の材料で構成された散気管を用いても差
し支えない。

【００２１】酸化板あるいは散気管にブロアーを接続
し、濾過運転中連続的あるいは断続的にブロアーから送
風することでバブリングを行い、膜面洗浄を行う。

【００２２】複数のモジュールを上下に積層する場合に
は、図１の如く中空糸膜の長手方向が平行になるように
又は図２のように該長手方向が互いに直角に交差するよ
うに積層する方法等が考えられる。又、モジュールを積
層する際の隣接するモジュール間の間隔は、缶体や処理
層のコンパクト化を考慮すると狭い方が好ましいが、モ
ジュールの大きさ、モジュール本数、エアースクラビン
グの条件等を考慮してモジュール間の間隔を選択するこ
とができる。

【００２３】中空糸膜２としては、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、ＰＭ
ＭＡ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、特にはポリエチレン、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。

【００２４】尚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が、除
去対象物や容積当たりの膜面積の確保および中空糸膜の
強度等を考えると、好ましい例としては、孔径０．０１
〜１μｍ、空孔率２０〜９０％、膜厚５〜３００μｍ、
外径２０〜２０００μｍの範囲を挙げることができる。

【００２５】又バクテリアの除去を目的とする場合の孔
径は０．２μｍ以下であることが必須となり、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。

【００２６】中空糸膜の表面特性としては、エチレン−
酢酸ビニル共重合体の鹸化物の如き重合体を保持して表
面に親水性基等を持ついわゆる恒久親水化膜であること
が望ましい。表面が疎水性の中空糸膜であると、被処理
水中の有機物と中空糸膜表面との間に疎水性相互作用が
働き膜面への有機物吸着が発生し、それが膜面閉塞につ
ながり濾過寿命が短くなる。

【００２７】吸着由来の目詰まりは膜面洗浄による濾過
性能回復も一般には難しい。恒久親水化膜を用いること
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。

【００２８】

【作用】モジュールのシート面を水平にしてモジュール
を固定して濾過を行う時、中空糸膜を弛緩させず緊張状
態にすることで、中空糸膜同士が収束したり、固着一体
化し難くなり、下方からのエアースクラビングに対して
チャンネルが形成され難くなる。従って、モジュール内
の中空糸膜全体にエアーバブルが均等に当たり易くな
り、膜面洗浄がモジュール全体で効率よく行われる。

【００２９】又、中空糸膜が緊張しているため、中空糸
膜は浮力を受けても弓状にならず、中空糸膜の振動の幅
が抑えられるため、中空糸膜集束端部を固定するポッテ
ィング樹脂硬化部と個々の中空糸膜の基部における座屈
による応力を少なくすることができ、その部分の中空糸
膜の損傷を防ぐことができる。

【００３０】尚、シート面を水平にし、中空糸膜を緊張
させてモジュールを固定し、複数のモジュールを積層し
て缶体内あるいは槽内に配置する場合、隣接するモジュ
ールの中空糸膜の長手方向が互いに垂直に交差するよう
にモジュールを固定することで、下側のモジュールで若
干形成された、エアーバブルのチャンネルを打ち消し、
それぞれのモジュールに対してエアーバブルが均等に当
たり易くなる。

【００３１】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。 〔実施例１、比較例１〕エチレン−酢酸ビニル共重合体
の鹸化物を表面に保持したポリエチレン中空糸膜からな
る膜面積２ｍ² の平型中空糸膜モジュールを用いて、モ
ジュール固定時の弛緩率の違いによる濾過運転時の差圧
上昇の比較を行った。モジュールをタンク内にシート面
が水平になるように固定、支持し、このタンク内に２０
０ｐｐｍの酵母を懸濁させた水を満たし、この水を原水
として濾過を行った。濾過方法は、モジュールを原水に
完全に浸漬した状態にし、集水管とポンプの入り口側を
つなぎ、ポンプで吸引することにって濾過を行った。

【００３２】濾過流量は一定で、３３０ｍｌ／ｍｉｎ
（ＬＶ＝０．００９９ｍ／ｈ）に設定し、５分間濾過、
５分間停止（ポンプ停止）を１サイクルとして運転を行
った。尚、運転中（濾過時、停止時両方共）はモジュー
ルに対して、シート面の下方から連続的に３５Ｎ１／ｍ
ｉｎのエアーでバブリング洗浄を行った。モジュールを
支持したときの中空糸膜の弛緩率は０．５％と比較例と
して４％でそれぞれ濾過を行った。

【００３３】図３は、それぞれの弛緩率を持たせてモジ
ュールを槽内で支持し、上記の条件で連続運転したとき
の差圧（吸引圧）の挙動を表したグラフである。弛緩率
０．５％のほうが４％の場合より差圧の上昇が抑えら
れ、安定した濾過が持続できることがわかる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の平型中空糸膜モジュールを用い
た濾過方法は、濾過運転中の連続的あるいは断続的なエ
アースクラビングによる膜面洗浄の際に、モジュールの
中空糸膜全体にエアーが当たり、洗浄効率が向上する。

【００３５】特に高汚濁性水の濾過に於て、洗浄効率が
向上し、高い濾過流量を長期間保つことが可能である。
又、中空糸膜とポッティング樹脂硬化部界面への座屈に
よる応力の集中を少なくすることができ、中空糸膜の損
傷を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート状の平型中空糸膜モジュールを
用いた濾過方法における中空糸膜モジュールの支持方法
の一例を示した斜視図である。

【図２】本発明のシート状の平型中空糸膜モジュールを
用いた濾過方法における中空糸膜モジュールの支持方法
の一例を示した斜視図である。

【図３】中空糸膜の弛緩率が０．５％と４％の時のモジ
ュールで連続運転した時の差圧の挙動を表したグラフで
ある。

【符号の説明】

１ 集水管 ２ 中空糸膜 ３ 中空糸膜集束端部 ４ 散気板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート面を水平に配置したシート状の平
   型中空糸膜モジュールの下方からエアーによるスクラビ
   ングを連続的若しくは断続的に行いながら液体を濾過す
   るに際し、モジュールの中空糸膜の弛緩率を０〜３％と
   することを特徴とする濾過方法。