JPH09262443A

JPH09262443A - 膜分離方法およびこれに用いる中空糸膜モジュール

Info

Publication number: JPH09262443A
Application number: JP7625696A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kihara; 均木原
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】中空糸膜による分離と洗浄を効率良くするこ
と。【解決手段】ろ過運転時には中空糸膜の束の密度を高
くして膜表面の原水流速を高め、膜洗浄時には中空糸膜
の束の充填密度を下げて膜面及び中空糸膜間に付着・堆
積した汚濁物を洗浄する。中空糸膜の束と、この中空糸
膜の束を収納する弾力性筒状容器と、この弾力性筒状容
器の外側に被せられる耐圧性筒状容器とを備え、耐圧性
筒状容器には、弾力性筒状容器と耐圧性筒状容器の間に
圧力水や圧縮空気を注入・排出する加圧口が設けてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空糸膜を用いた
膜分離方法およびこれに用いる中空糸膜モジュールに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、我が国において、水道水の消費量
は、年々増加し、水道用の原料水を十分に確保すること
が困難な事態が発生しつつある。

【０００３】特に、首都をはじめとする都市部において
は、水源の新規開発は膨大な費用がかかるだけでなく、
水自体が無いといった物理的な制約が予測される。この
ため、海水の淡水化技術や、下水処理水の高度処理技術
の開発が進められており、これらを効率良く行えるもの
として膜分離技術が研究されている。従来、中空糸膜を
使用して水中の塩類やコロイド物質を除去する膜分離法
や膜ろ過装置として、例えば、特公平２−１２１３２号
公報、特開平２−４０２２３号公報、実公平３−５０９
７５号公報、特開平３−５２６２８号公報、特公平５−
１５４３５６号公報などによって知られている。

【０００４】一般に、中空糸膜を使用して水中の塩類や
コロイド物質を除去すると、膜表面に阻止された塩類や
コロイドが堆積して膜面近傍の溶質濃度を高め、膜透過
性能および分離性能を低下させる。この現象は濃度分極
と呼ばれている。この濃度分極を制限しつつ安定に膜透
過を持統するためには、通常、膜表面近傍の原水を激し
く撹拌するため、膜表面を流れる原水の流速を速くする
ことが必要となる。

【０００５】このため、中空糸膜モジュール内の原水流
路は、極力狭くすることが要求され、現在市販されてい
るスパイラル膜モジュールでは平幕間に流路確保用のプ
ラスチックスネットを巻き込みこのネットの隙間を原水
が流れるように工夫されている。また、中空糸膜を利用
した膜モジュールでは、中空糸膜自体を網状に編んだ
り、中空糸膜の束の外周をプラスチックスネットで包ん
だりして、中空糸膜の間隔を狭め、この間隔を流れる原
水の流速を確保している。

【０００６】このように、現状の中空糸膜モジュールに
おいては、中空糸膜の充填密度を上げることにより膜表
面を流れる原水の流路を狭めて膜面流速を高める工夫が
なされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに原水の流路を狭めることは、原水中に含まれる固形
状の爽雑物が流路を閉塞する可能性を高めることにな
り、通常このような中空糸膜モジュールを使用するため
には、前処理装置として高度な固形粒子除去機能が求め
られ、通常の砂ろ過等の大きな粒子のための除去設備の
後段にカートリッジフィルター等の精密ろ過装置を必要
とし、この装置の維持管理に多大な労力と費用を要す
る。

【０００８】なお、中空糸膜モジュールに入り込んだ爽
雑物粒子は、通常、膜分離対象とされている物質に比べ
て非常に大きな粒子であるため、膜表面に堆積しても膜
分離の性能自体に及ぼす影響は非常に軽微で原水流路を
閉塞させる点を除けば、膜分離の障害とはならない。本
発明は、斯かる従来の中空糸膜モジュールの問題点を解
決するためになされたもので、その目的は、中空糸膜に
よる分離と洗浄を効率良くできる膜分離方法およびこれ
に用いる中空糸膜モジュールを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ろ過
運転時には中空糸膜の束の密度を高くして膜表面の原水
流速を高め、膜洗浄時には中空糸膜の束の充填密度を下
げて膜面及び中空糸膜間に付着・堆積した汚濁物を洗浄
することを特徴とするものである。請求項２の発明は、
請求項１記載の膜分離方法において、中空糸膜の束に外
力を加えて中空糸膜の束の充填密度を高め、膜洗浄時に
は、外力を解放することで中空糸膜の束の充填密度を下
げることを特徴とするものである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載の膜分離
方法において、中空糸膜の束を弾力性筒状容器内に収納
し、この弾力性筒状容器の外側に耐圧性筒状容器を被
せ、ろ過運転時には、弾力性筒状容器と耐圧性筒状容器
の間に圧力水や圧縮空気を注入することにより中空糸膜
の束を外周より締め付けて中空糸膜の束の充填密度を高
め、膜洗浄時には、圧力水や圧縮空気を抜き取り締付力
を解放することで中空糸膜の束の充填密度を下げること
を特徴とするものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１記載の膜分離
方法において、中空糸膜の束を耐圧性筒状容器内に収容
し、ろ過運転時には、中空糸膜の束を捻ることにより中
空糸膜の束の充填密度を高め、膜洗浄時には、中空糸膜
の束の捻りを戻すことにより中空糸膜の束の充填密度を
下げることを特徴とするものである。請求項５の発明
は、請求項１記載の膜分離方法において、中空糸膜の束
を弾力性筒状容器内に収納し、この弾力性筒状容器の外
側に耐圧性筒状容器を被せ、ろ過運転時には、弾力性筒
状容器と耐圧性筒状容器の間に圧力水や圧縮空気を注入
することにより中空糸膜の束を外周より締め付けるとと
もに中空糸膜の束を捻って中空糸膜の充填密度を高め、
膜洗浄時には、圧力水や圧縮空気を抜き取るとともに中
空糸膜の束の捻りを戻して締付力を解放することで中空
糸膜の束の充填密度を下げることを特徴とするものであ
る。

【００１２】請求項６の発明は、中空糸膜の束と、この
中空糸膜の束を収納する弾力性筒状容器と、この弾力性
筒状容器の外側に被せられる耐圧性筒状容器とを備え、
耐圧性筒状容器には、弾力性筒状容器と耐圧性筒状容器
の間に圧力水や圧縮空気を注入・排出する加圧口が設け
てあることを特徴とするものである。請求項７の発明
は、請求項６記載の中空糸膜モジュールにおいて、中空
糸膜の束と、中空糸膜の束の両端に固定される固定部材
と、透過側の固定部材を水密に支持固定する透過側の閉
塞部材と、中空糸膜の束の長手方向の中心に配され封止
側の固定部材を貫通する集水兼洗浄水噴出管と、集水兼
洗浄水噴出管を水密に支持固定する封止側の閉塞部材
と、透過側の固定部材に連絡し中空糸膜の透過液を排出
する透過液排液口と、透過側の閉塞部材と封止側の閉塞
部材とを連結する弾力性筒状容器と、透過側の閉塞部材
に取り付けられる原水供給兼洗浄水排水口と、封止側の
閉塞部材に取り付けられる洗浄水排水口と、加圧口を有
し弾力性筒状容器の外周を水密に覆う耐圧性容器とを備
えていることを特徴とするものである。

【００１３】請求項８の発明は、請求項６または７記載
の中空糸膜モジュールにおいて、弾力性筒状容器の内側
には、凹凸面が形成されていることを特徴とするもので
ある。請求項９の発明は、請求項７記載の中空糸膜モジ
ュールにおいて、封止側の閉塞部材には、集水兼洗浄水
噴出管と同心状に洗浄空気供給管が設けてあることを特
徴とするものである。

【００１４】請求項１０の発明は、両端を固定部材で固
定した中空糸膜の束と、この中空糸膜の束を収納する耐
圧性筒状容器とを備え、中空糸膜の両端に固定した固定
部材は、耐圧性筒状容器内において両者の間隔が可変自
在かつ回転自在になっていることを特徴とするものであ
る。

【００１５】（作用）請求項１、２、３、６、７、８、
９の発明においては、ろ過運転時には中空糸膜の束の密
度を高くして膜表面の原水流速を高め、この状態で、原
水は原水供給兼洗浄水排水口より中空糸膜モジュール内
に導入され、中空糸膜の束内の間隙を通り抜けて濃縮水
として集水兼洗浄水噴出管に集められ、集水兼洗浄水噴
出管に連絡する濃縮液廃液口より中空糸膜モジュール外
へ排出される。

【００１６】中空糸膜を透過した透過水は、管板を通し
た中空糸の中空部を通って透過液排液口に導かれる。こ
の状態では、中空糸膜同士の間隙は通常の中空糸膜モジ
ュールと同じで、膜面の濃度分極を抑制するために十分
な膜面流速を小容量の原水ポンプで与えることができ
る。原水中に固形状の爽雑物を含まない場合は、このま
ま運転を継続していても原水供給兼洗浄水排水口の圧力
は上昇せず、継続して運転可能である。

【００１７】しかしながら、原水として、下水処理水や
海水をそのまま、あるいは砂ろ過程度の簡便な濁質除去
だけの前処理で、本中空糸膜モジュールに導入した場
合、原水中の固形物が、次第に原水流路を閉塞し、原水
供給兼洗浄水排水口の圧力が上昇し、最終的には運転が
不可能となってしまう。夾雑物により中空糸膜の流路が
閉塞した場合には、中空糸膜の束の充填密度を下げて中
空糸膜の流路幅を広げ、膜面及び中空糸膜間に付着・堆
積した汚濁物を洗浄することができる。

【００１８】請求項４および１０の発明においては、中
空糸膜の束を捻ることにより中空糸膜の束の充填密度を
高めて膜表面の原水流速を高め、この状態で、原水は原
水供給兼洗浄水排水口より中空糸膜モジュール内に導入
し、中空糸膜の束内の間隙を通り抜けて濃縮水が集水兼
洗浄水噴出管に集められ、集水兼洗浄水噴出管に連絡す
る濃縮液排液口より中空糸膜モジュール外へ排出され
る。

【００１９】夾雑物により中空糸膜の流路が閉塞した場
合には、中空糸膜の束の捻りを戻すことにより中空糸膜
の束の充填密度を下げて中空糸膜の流路幅を広げ、膜面
及び中空糸膜間に付着・堆積した汚濁物を洗浄すること
ができる。請求項５の発明においては、中空糸膜の束を
弾力性筒状容器内に収納し、この弾力性筒状容器の外側
に耐圧性筒状容器を被せ、ろ過運転時には、弾力性筒状
容器と耐圧性筒状容器の間に圧力水や圧縮空気を注入す
ることにより中空糸膜の束を外周より締め付けるととも
に中空糸膜の束を捻って中空糸膜の充填密度を高め、こ
の状態で、原水は原水供給兼洗浄水排水口より中空糸膜
モジュール内に導入し、中空糸膜の束内の間隙を通り抜
けて濃縮水が集水兼洗浄水噴出管に集められ、集水兼洗
浄水噴出管に連絡する濃縮液排液口より中空糸膜モジュ
ール外へ排出される。

【００２０】夾雑物により中空糸膜の流路が閉塞した場
合には、圧力水や圧縮空気を抜き取るとともに中空糸膜
の束の捻りを戻すことにより中空糸膜の束の充填密度を
下げて中空糸膜の流路幅を広げ、膜面及び中空糸膜間に
付着・堆積した汚濁物を洗浄することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２２】図１ないし３は、請求項１、２、３に記載
の膜分離方法に係る実施形態、請求項６、７、８、９に
記載の中空糸膜モジュールの実施形態を表す。図におい
て、１は中空糸膜２を円筒状に配した束を示す。中空糸
膜２は、図２ないし５に示すように、Ｕ字状をなし、例
えば、内径４２μｍ、外径８４μｍの有機高分子材料
（例えば、三酢酸セルロース、芳香族系ポリアミドな
ど）からなる多孔質支持部２ａと、この多孔質支持部２
ａの外側を覆う肉厚０．１〜１μｍの層からなる表皮脱
塩部２ｂとで構成されている。

【００２３】中空糸２の束１は、透過側の円柱状の固定
部材３と封止側の円柱状の固定部材４とに固定されてい
る。透過側の固定部材３は、中空糸膜２に応じた孔を有
する管板で構成されている。そして、透過側の固定部材
３の下流側の端部には、例えば、多孔性のセラミック
ス、プラスチックスなどで構成された多孔質支持板５が
配設されている。

【００２４】封止側の固定部材４は、中空糸膜２のＵ字
状部２ｃを支持固定するものである。透過側の固定部材
３は、外周に設けた数条の環状溝３ａに装着したシール
部材６を介して透過側の円筒状の閉塞部材７に水密に支
持固定されている。透過側の閉塞部材７は、バルブ１６
ａを備えた原水供給兼洗浄水排出管１６を装着する原水
供給兼洗浄水排水口８と、外周に設けた数条の環状溝９
とが形成されている。ここで、原水供給兼洗浄水排出管
１６は、洗浄時には洗浄水配水管となる。また、環状溝
９にはシール部材４２が嵌挿されている。

【００２５】透過側の閉塞部材７の外側端面には、多孔
質支持板５を介して透過液排液管１０が固定されてい
る。透過液排液管１０は、透過側の閉塞部材７と同径の
円盤部１１と、これに連接する透過液排液管１２とで構
成されている。円盤部１１には、外周に設けた環状溝１
３に装着したシール部材１４を介して透過側の固定部材
３に固定されている。円盤部１１は、ストッパ１５によ
って透過側の閉塞部材７に対して抜け止め支持されてい
る。

【００２６】中空糸膜２の束１の長手方向の中心には、
多数の小孔１８を有する集水兼洗浄水噴出管１７が配さ
れている。この集水兼洗浄水噴出管１７は、封止側の固
定部材４を貫通している。集水兼洗浄水噴出管１７は、
バルブ１７ａを備えている。封止側の固定部材４では、
集水兼洗浄水噴出管１７の外側を覆う洗浄空気供給管１
９が貫通して固定されている。

【００２７】集水兼洗浄水噴出管１７の外側を覆う洗浄
空気供給管１９は、封止側の円筒状の閉塞部材２０に設
けた環状溝２６に装着されたシール部材２７を介して水
密に支持固定されている。洗浄空気供給管１９は、バル
ブ１９ａを備えている。封止側の閉塞部材２０は、封止
側の固定部材４と相似形状をなす凹部２１と、バルブ２
５ａを備えた配水管２５を取り付ける洗浄水排水口２２
と、外周に設けた数条の環状溝２３とが形成されてい
る。

【００２８】透過側の閉塞部材７と封止側の閉塞部材２
０には、例えばゴム、シリコン樹脂などの弾力部材から
なる弾力性筒状容器３０が、両端に設けたシール部３１
をそれぞれに設けた環状溝９、２３に係止することによ
って固定されている。弾力性筒状容器３０は、両閉塞部
材７，２０を覆う部位３３の内径が中空糸膜２の束１の
外周を覆う部位３２よりも大径にしてある。

【００２９】弾力性筒状容器３０は、中空糸膜２の束１
の外周を覆う部位３２の内側に襞状の凹凸面３４が形成
されている。凹凸面３４は、中空糸膜２の束１を緊縛し
た状態でも中空糸膜２の束１の外面と弾力性筒状容器３
０の内面との間を原水がスムースに流れ得るようにする
ことができる。透過側の閉塞部材７、弾力性筒状容器３
０および封止側の閉塞部材２０の外周は、耐圧性容器４
０によって水密に覆われている。また、透過側の閉塞部
材７および封止側の閉塞部材２０の外周と耐圧性容器４
０との間には、ストッパ４３が取り付けられている。

【００３０】耐圧性容器４０には、弾力性筒状容器３０
と耐圧性筒状容器４０の間に圧力水や圧縮空気を注入す
る加圧口４１が形成されている。加圧口４１は、バルブ
４１ａを備えている。

【００３１】次に、本実施の形態の作用を説明する。先
ず、図１および図３に示すように、弾力性筒状容器３０
は、その弾力性によって中空糸膜２の束１から離れた位
置にいる。また、バルブ１６ａ、１７ａ、１９ａ、２５
ａ、４１ａは、何れも閉じている。この状態で、バルブ
４１ａを開いて、加圧水を加圧口４１から中空糸膜モジ
ュール内に導入すると、加圧水は、耐圧性容器４０と弾
力性筒状容器３０との間に浸入し、弾力性筒状容器３０
を中空糸膜２の束１に向かって伸長させながら押圧す
る。そして、図２に示すように、弾力性筒状容器３０の
内面が中空糸膜２の束１の密度を高めたことを確認した
後、ろ過運転に入る。

【００３２】この状態で、バルブ４１ａを閉じる。ここ
で、中空糸膜２の束１が十分に締め付けられ、かつ中空
糸膜２が潰れないような圧力で締め付ける必要がある
が、中空糸膜２自体の耐圧はかなり高い（逆浸透では１
００ｋｇ／ｃｍ²以上）ので締付圧は数ｋｇ／ｃｍ²かけ
ても問題はないが、概ね２〜５ｋｇ／ｃｍ²で十分であ
る。このため、２〜５ｋｇ／ｃｍ²に設定した加圧水を
それ以上入らなくなるまで供給し、十分な時間（通常２
０〜３０秒）をとってバルブ４１ａを閉じることにより
ろ過運転のための中空糸膜２の束１の締付操作は完了す
る。

【００３３】次に、バルブ１６ａ、１７ａを開いて、原
水を原水供給兼洗浄水排水管１６を介して原水供給兼洗
浄水排水口８より中空糸膜モジュール内に導入する。原
水は、中空糸膜２の束１内の間隙を通り抜けて小孔１８
を介して濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７に集められ、濃
縮水配水兼洗浄水供給管２８より中空膜モジュール外へ
排出される。

【００３４】この際、中空糸膜２では、図４に示すよう
に、原水に含まれている汚濁物を除去する。中空糸膜２
を透過した透過水は、透過側の固定部材３を通した中空
糸膜２の中空部を通って透過水出透過液排液管１０に導
かれる。

【００３５】この状態では、中空糸膜２同士の間隙は通
常の中空糸膜モジュールと同じで、膜面の濃度分極を抑
制するために十分な膜面流速を小容量の原水ポンプで与
えることができる。原水中に固形状の爽雑物を含まない
場合は、このまま運転を継続していても原水供給兼洗浄
水排水口８の圧力は上昇せず、継続して運転可能であ
る。

【００３６】しかしながら、原水として、下水処理水や
海水をそのまま、あるいは砂ろ過程度の簡便な濁質除去
だけの前処理で、本中空糸膜モジュールに導入した場
合、原水中の固形物が、次第に原水流路を閉塞し、原水
供給兼洗浄水排水口８の圧力が上昇し、最終的には運転
が不可能となってしまう。このような場合、従来の中空
糸膜モジュールでは、固形物を溶解させるような薬品に
より固形物を溶解して洗浄し流路の回復をはかる以外方
法がなく、薬品によって固形物が溶解しない場合には回
復は困難であった。

【００３７】夾雑物により中空糸膜の流路が閉塞した場
合には、バルブ１６ａを閉じた後、バルブ４１ａを開い
て耐圧性容器４０と弾力性筒状容器３０との間に圧入さ
れた加圧水を排水する。これによって、本中空糸膜モジ
ュールは、図３の状態となり、中空糸膜２の束１の充填
密度は下げられて中空糸膜２の流路幅が広がる。次に、
バルブ４１ａを閉じ、バルブ１６ａ、１９ａ、２５ａを
開く。この状態で、濃縮水配水兼洗浄水供給管２８より
洗浄水を圧送するとともに洗浄空気供給管１９より洗浄
空気を圧送する。これにより、濃縮水集水兼洗浄水噴出
管１７から原水を逆流させるとともに、洗浄空気間より
洗浄用空気を吹き込むことにより、圧力水が濃縮水集水
兼洗浄水噴出管１７の小孔１８より中空糸膜２に向かっ
て噴出され、中空膜モジュール容器内を激しく撹拌し、
中空糸膜２同士の間隙に堆積付着した固形物が物理的に
剥離される。

【００３８】そして、洗浄水は、原水供給兼洗浄水排水
口８および配水管２５より中空糸膜モジュール外へ排水
される。洗浄が終了すると、バルブ１７ａ、１９ａが閉
じられる。そして、配水管２５からの排水が無くなった
時点で、洗浄作業を終える。この洗浄作業が終了する
と、再び、中空糸膜モジュールに圧力水を導入して図２
の状態にし、中空糸膜２の束１を緊縛して、中空糸膜２
同士の間隙を狭め、再度原水を導入して運転を再閉す
る。

【００３９】このように、本実施形態によれば、濁度を
含む原水の膜分離を効率良く行うことが可能となる。図
６ないし図８は、請求項４記載の膜分離方法に係る実施
形態、請求項１０記載の中空糸膜モジュールの実施形態
を表す。なお、図１に示す実施形態と同じ部材について
は同一符号を付して、その説明を省略する。

【００４０】本実施形態では、上記実施形態における弾
力性筒状容器３０を利用した加圧力に代えて中空糸膜２
の束１を捻ることにより中空糸膜２の束１の充填密度を
高めて膜表面の原水流速を高め、この状態で、原水は原
水供給兼洗浄水排水口１６より中空糸膜モジュール内に
導入し、中空糸膜２の束１内の間隙を通り抜けて濃縮水
を集水兼洗浄水噴出管１８に集め、集水兼洗浄水噴出管
１８に連絡する濃縮液排液口２８より中空糸膜モジュー
ル外へ排出するものである。

【００４１】そして、夾雑物により中空糸膜２の流路が
閉塞した場合には、中空糸膜２の束１の捻りを戻すこと
により中空糸膜２の束１の充填密度を下げて中空糸膜２
の流路幅を広げ、膜面及び中空糸膜２間に付着・堆積し
た汚濁物を洗浄するものである。そのために、本実施形
態では、封止側の閉塞部材２０が耐圧性容器４０に対し
て回転可能でかつ透過側の閉塞部材７に向かって移動で
きるようになっている。

【００４２】濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７は、透過側
の閉塞部材７および封止側の閉塞部材２０に対しそれぞ
れ摺動ベアリング５０、５１を介して回転自在に取り付
けられている。

【００４３】また、濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７に
は、ロータリーアクチュエータ５２が取り付けられ、例
えば、９０゜〜１８０゜回転できるようにしてある。封
止側の閉塞部材２０に対し摺動ベアリング５０を介して
回転自在に取り付けられている。封止側の固定部材４
は、回り止め５３を介して濃縮水集水兼洗浄水噴出管１
７に取り付けられている。従って、封止側の固定部材４
は、ロータリーアクチュエータ５２によって９０゜〜１
８０゜回転させられる。

【００４４】なお、本実施形態では、透過側の固定部材
３に取り付けられた管路５５が洗浄空気およびブロー抜
きを行うものとなり、図１の実施形態における原水供給
兼洗浄水排水口１６とは異なる。管路５５には、バルブ
５５ａが設けてある。同様に、封止側の閉塞部材２０に
取り付けられた管路５６が原水供給および洗浄水排水を
行うものとなり、図１の実施形態における配水管２５と
異なる。管路５６には、原水用のバルブ５６ａとドレン
用のバルブ５６ｂが設けてある。

【００４５】また、５７は洗浄用の高圧空気を送る耐圧
ホースであり、濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７の穴５８
に連結し、５９は濃縮水を搬送する耐圧ホースであり、
濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７の穴６０に連結してい
る。ここで、穴５８、６０が設けられている部位では、
管路が二重構造となっており、内管６１と外管６２との
間に流路６３が形成され、この流路６３を洗浄用の高圧
空気が圧送され、外管６２の端部に設けた洗浄空気を吹
き込む洗浄空気吹込み口６４から中空糸膜２に対し吹き
出せるようになっている。

【００４６】次に、本実施の形態の作用を説明する。先
ず、図６および図７に示すように、常態では、中空糸膜
２の束は弛んだ状態である。次に、ロータリーアクチュ
エータ５２を操作して、濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７
を９０゜右回転し、図８に示すように、中空糸膜２の束
１を捻り、中空糸膜２の束１の密度を高めたことを確認
した後、ろ過運転に入る。

【００４７】ここで、中空糸膜２の束１の捻り角度は予
めロータリーアクチュエータ５２にストッパを設定する
ことで適当な角度に設定できる。また、中空糸膜２の束
１の捻りトルクのリミッタを設けることで捻り具合を調
整することも可能で、この場合にはロータリーアクチュ
エータ供給空気圧力を調整、設定することにより、中空
糸膜２が破断しない範囲で十分な捻りを中空糸膜２の束
１に与えることである。

【００４８】いずれにしても、ロータリーアクチュエー
タに圧縮空気を送るバルブを開放し、しばらく時間が経
過すれば、ろ過運転のための中空糸膜２の束１の捻り操
作は完了する。次に、バルブ５６ａを開いて、原水を管
路５６を介して中空糸膜モジュール内に導入する。原水
は、中空糸膜２の束１内の間隙を通り抜けて小孔１８を
介して濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７に集められ、耐圧
ホース５９より中空膜モジュール外へ排出される。

【００４９】この際、中空糸膜２では、図４に示すよう
に、原水に含まれている汚濁物を除去する。中空糸膜２
を透過した透過水は、透過側の固定部材３を通した中空
糸膜２の中空部を通って透過水出透過液排液管１０に導
かれる。この状態では、中空糸膜２同士の間隙は通常の
中空糸膜モジュールと同じで、膜面の濃度分極を抑制す
るために十分な膜面流速を小容量の原水ポンプで与える
ことができる。

【００５０】原水中に固形状の爽雑物を含まない場合
は、このまま運転を継続していても原水供給兼洗浄水排
水口８の圧力は上昇せず、継続して運転可能である。し
かしながら、原水として、下水処理水や海水をそのま
ま、あるいは砂ろ過程度の簡便な濁質除去だけの前処理
で、本中空糸膜モジュールに導入した場合、原水中の固
形物が、次第に原水流路を閉塞し、原水供給兼洗浄水排
水口８の圧力が上昇し、最終的には運転が不可能となっ
てしまう。

【００５１】このような場合、従来の中空糸膜モジュー
ルでは、固形物を溶解させるような薬品により固形物を
溶解して洗浄し流路の回復をはかる以外方法がなく、薬
品によって固形物が溶解しない場合には回復は困難であ
った。夾雑物により中空糸膜の流路が閉塞した場合に
は、バルブ５６ａを閉じた後、ロータリーアクチュエー
タ５２を操作して、濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７を９
０゜左回転し、図７に示すように、中空糸膜２の束１を
開放した元の常態に戻す。これにより、中空糸膜２の流
路幅が広がる。

【００５２】次に、バルブ５５ａ、５６ｂを開く。この
状態で、濃縮水集水兼洗浄水噴出管より洗浄水を圧送す
るとともに穴５８より洗浄空気を圧送する。これによ
り、濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７から原水を逆流させ
るとともに、洗浄空気間より洗浄用空気を吹き込むこと
により、圧力水が濃縮水集水兼洗浄水噴出管１７の小孔
１８より中空糸膜２に向かって噴出され、中空膜モジュ
ール容器内を激しく撹拌し、中空糸膜２同士の間隙に堆
積付着した固形物が物理的に剥離される。

【００５３】そして、洗浄水は、管路５５より中空糸膜
モジュール外へ排水される。また、洗浄空気およびブロ
ー水が管路５５から抜き出される。この洗浄作業が終了
すると、再び、ロータリーアクチュエータ５２を操作し
て図８の状態にし、中空糸膜２の束１を捻って、中空糸
膜２同士の間隙を狭め、再度原水を導入して運転を再閉
する。

【００５４】このように、本実施形態によれば、濁度を
含む原水の膜分離を効率良く行うことが可能となる。な
お、膜両端の管板問の間隔は一定でも膜束を捻るのに特
別な障害は無いが、膜束に過度なテンションをかけるこ
とを防止するため、また、膜束を捻り戻して中空糸膜間
隙をルーズにする場合に十分に膜を緩めるため、両管板
の間隔は可変とすることが望ましい。

【００５５】捻り手段としては、ロータリーアクチュエ
ータ５２に限らず、中空糸膜２の束１を捻ることができ
るものであれば任意である。なお、本発明において、膜
面に付着した固形物が、物理的な洗浄だけでは除去でき
ない場合化学薬品による薬品洗浄を行う必要がある。こ
の場合においても、本発明による膜モジュールでは物理
洗浄を併用することにより薬品の洗浄が十分にでき洗浄
効果が高いという利点だけでなく、使用薬品中に固形物
が混入していても問題が無いため、薬品の再利用（薬剤
効果が無くなるまで洗浄液を再利用できる）が可能で、
経済的な運転が可能となる。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、下水処
理水の膜処理において、塩分やウイルスが除去できる逆
浸透膜（ＲＯ膜）あるいはナノフィルトレーション膜
（ＮＦ膜）を砂ろ過程度の簡便な前処理で運転可能とな
る。従来は、完全な濁度除去が必要で精密ろ過膜（ＭＦ
膜）等による前処理が必要とされ、２段の膜処理設備と
なりコスト的にも実用化が困難であった。逆浸透膜によ
る海水の淡水化処理において、消毒程度の前処理で膜処
理可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、２、３に記載の膜分離方法に係る実
施形態、請求項６、７、８、９に記載の中空糸膜モジュ
ールの実施形態を表す断面図である。

【図２】図１における中空糸膜モジュールの洗浄状態を
示す断面図である。

【図３】図１における中空糸膜モジュールの膜分離状態
を示す断面図である。

【図４】図１における中空糸膜の説明図である。

【図５】図１における中空糸膜の説明図である。

【図６】請求項４記載の膜分離方法に係る実施形態、請
求項１０記載の中空糸膜モジュールの実施形態を表す断
面図である。

【図７】図６における中空糸膜モジュールの洗浄状態を
示す断面図である。

【図８】図６における中空糸膜モジュールの膜分離状態
を示す断面図である。

【符号の説明】

１中空糸膜２を円筒状に配した束２中空糸膜３透過側の円柱状の固定部材４封止側の円柱状の固定部材７透過側の円筒状の閉塞部材８原水供給兼洗浄水排水口１０透過液排液管１７集水兼洗浄水噴出管１９洗浄空気供給管２０封止側の円筒状の閉塞部材３０弾力性筒状容器３４凹凸面４０耐圧性容器５２ロータリーアクチュエータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ろ過運転時には中空糸膜の束の密度を高
くして膜表面の原水流速を高め、膜洗浄時には中空糸膜
の束の充填密度を下げて膜面及び中空糸膜間に付着・堆
積した汚濁物を洗浄することを特徴とする膜分離方法。
【請求項２】請求項１記載の膜分離方法において、中
空糸膜の束に外力を加えて中空糸膜の束の充填密度を高
め、膜洗浄時には、外力を解放することで中空糸膜の束
の充填密度を下げることを特徴とする膜分離方法。
【請求項３】請求項１記載の膜分離方法において、中
空糸膜の束を弾力性筒状容器内に収納し、この弾力性筒
状容器の外側に耐圧性筒状容器を被せ、ろ過運転時に
は、弾力性筒状容器と耐圧性筒状容器の間に圧力水や圧
縮空気を注入することにより中空糸膜の束を外周より締
め付けて中空糸膜の束の充填密度を高め、膜洗浄時に
は、圧力水や圧縮空気を抜き取り締付力を解放すること
で中空糸膜の束の充填密度を下げることを特徴とする膜
分離方法。
【請求項４】請求項１記載の膜分離方法において、中
空糸膜の束を耐圧性筒状容器内に収容し、ろ過運転時に
は、中空糸膜の束を捻ることにより中空糸膜の束の充填
密度を高め、膜洗浄時には、中空糸膜の束の捻りを戻す
ことにより中空糸膜の束の充填密度を下げることを特徴
とする膜分離方法。
【請求項５】請求項１記載の膜分離方法において、中
空糸膜の束を弾力性筒状容器内に収納し、この弾力性筒
状容器の外側に耐圧性筒状容器を被せ、ろ過運転時に
は、弾力性筒状容器と耐圧性筒状容器の間に圧力水や圧
縮空気を注入することにより中空糸膜の束を外周より締
め付けるとともに中空糸膜の束を捻って中空糸膜の充填
密度を高め、膜洗浄時には、圧力水や圧縮空気を抜き取
るとともに中空糸膜の束の捻りを戻して締付力を解放す
ることで中空糸膜の束の充填密度を下げることを特徴と
する膜分離方法。
【請求項６】中空糸膜の束と、この中空糸膜の束を収
納する弾力性筒状容器と、この弾力性筒状容器の外側に
被せられる耐圧性筒状容器とを備え、耐圧性筒状容器に
は、弾力性筒状容器と耐圧性筒状容器の間に圧力水や圧
縮空気を注入・排出する加圧口が設けてあることを特徴
とする中空糸膜モジュール。
【請求項７】請求項６記載の中空糸膜モジュールにお
いて、中空糸膜の束と、中空糸膜の束の両端に固定され
る固定部材と、透過側の固定部材を水密に支持固定する
透過側の閉塞部材と、中空糸膜の束の長手方向の中心に
配され封止側の固定部材を貫通する集水兼洗浄水噴出管
と、集水兼洗浄水噴出管を水密に支持固定する封止側の
閉塞部材と、透過側の固定部材に連絡し中空糸膜の透過
液を排出する透過液排液口と、透過側の閉塞部材と封止
側の閉塞部材とを連結する弾力性筒状容器と、透過側の
閉塞部材に取り付けられる原水供給兼洗浄水排水口と、
封止側の閉塞部材に取り付けられる洗浄水排水口と、加
圧口を有し弾力性筒状容器の外周を水密に覆う耐圧性容
器とを備えていることを特徴とする中空糸膜モジュー
ル。
【請求項８】請求項６または７記載の中空糸膜モジュ
ールにおいて、弾力性筒状容器の内側には、凹凸面が形
成されていることを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項９】請求項７記載の中空糸膜モジュールにお
いて、封止側の閉塞部材には、集水兼洗浄水噴出管と同
心状に洗浄空気供給管が設けてあることを特徴とする中
空糸膜モジュール。
【請求項１０】両端を固定部材で固定した中空糸膜の
束と、この中空糸膜の束を収納する耐圧性筒状容器とを
備え、中空糸膜の両端に固定した固定部材は、耐圧性筒
状容器内において両者の間隔が可変自在かつ回転自在に
なっていることを特徴とする中空糸膜モジュール。