JPH1094720A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアバブリングによる洗浄が効率的に行え、
濾過流量の維持が容易であり、しかもメンテナンスが容
易な中空糸膜モジュールを提供すること。 【解決手段】 複数の中空糸膜束８と、各中空糸膜束８
の下部に各中空糸膜束８に対応するように設置されたエ
ア吐出用ノズル１２と、エアを用いた中空糸膜束８の洗
浄時に各エア吐出用ノズル１２から吐出されるエアの量
を各別に制御する機構（例えば、オリフィス）とを備え
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は中空糸膜モジュール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】外圧全濾過方式の中空糸膜濾過プロセス
においては、膜表面に不純物が堆積することによって濾
過効率が著しく低下するため、ある周期で中空糸膜を洗
浄し、透過流量を回復させる必要がある。現在利用され
ている中空糸膜の洗浄方法の一つとして、エアを中空糸
膜の下方向から膜に対して吐出させ、エアによって膜が
揺らされることにより、またはエアにより原液の流れが
乱されることによって中空糸膜表面に付着した汚れをこ
そぎ落とす方法が知られている。この洗浄方法に用いら
れるエアノズルの構造の一例を図６に示す。この洗浄方
法では、コンパクト性や経済性に優れている点から、図
６に示すような一本のパイプ２４を中空糸膜束２５の下
部に設置し、このパイプ２４の各中空糸膜束２５に対応
する位置に孔２６を空けたものが広く用いられている。
このようなエアノズルでは、各中空糸膜束に対するエア
の吐出量は各別に制御されず、パイプ２４の元側でエア
の量が一括して制御されている。したがって、例えば１
つの中空糸膜束に対応する位置に開けられた孔が目詰ま
りした場合には、他の中空糸膜束に比べてこの中空糸膜
束に分配されるエアの量が少なくなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エアの分配性を考慮す
ると、図６に示すようなパイプに孔を空けたエアノズル
における吐出孔の孔径を小さくする必要がある。このた
め、濾過する対象の原液の種類にもよるが、河川水のよ
うな汚濁、汚泥の激しい液体を濾過する場合、短期間で
エアノズルの吐出孔が目詰まりしてしまうという課題が
ある。吐出孔が目詰まりすると、中空糸膜の透過性能
（流量）を著しく低下させ、透過性能を回復するために
中空糸膜を薬品洗浄する頻度が増加し、また中空糸膜の
寿命が短くなるという課題が生じる。さらに、このエア
ノズルの吐出孔を掃除するときには、膜モジュールから
ノズルを取り外して行う必要があり、メンテナンスに手
間が掛かるという課題が生じる。

【０００４】浄水濾過装置のように高処理量が必要とさ
れる装置では、多数の中空糸膜束を用いた膜モジュール
を用いることが一般的である。このような膜モジュール
の各中空糸膜束に対して洗浄用のエアを均一に分配する
ことは困難である。各中空糸膜束に対するエアの分配が
不均一であると、各中空糸膜束を構成する中空糸膜の洗
浄効果が不均一となり、膜モジュール全体の濾過効率が
大幅に低下するという課題が生じる。

【０００５】さらに、パイプに孔を空けたエアノズルを
用いてエアを吐出させる時に、濾過時に逆流した原液が
パイプから吐出し、安定したエアバブリング（エア吐
出）が行われるまでの時間が数十秒掛かるために効率的
でないという課題もある。

【０００６】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、エアバブリングによる洗浄が効率的に行
え、濾過流量の維持が容易であり、しかもメンテナンス
が容易な中空糸膜モジュールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜束と、各
中空糸膜束の下部に各中空糸膜束に対応するように設置
されたエア吐出用ノズルと、エアを用いた中空糸膜束の
洗浄時に各エア吐出用ノズルから吐出されるエアの量を
各別に制御する機構とを備えることを特徴とする。

【０００８】本発明の中空糸膜モジュールにおいて、エ
アを用いた中空糸膜束の洗浄時に各エア吐出用ノズルか
ら吐出されるエアの量を各別に制御するため、各エア吐
出用ノズルに連結するようにオリフィスを設けることが
好ましく、オリフィスにおけるエア流速が音速になるよ
うにすれば良い。このとき、各エア吐出用ノズルから吐
出されるエアの量は一定となる。また、オリフィスの入
口側にエア流量計を設置することによって、オリフィス
の目詰まりを確認することができる。

【０００９】なお、エア吐出用ノズルの先端に、逆流し
た水が吐出される原液吐出孔を設ければ、安定したエア
バブリングが行われるまでに要する時間を短縮すること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の中空糸膜モジュール
を、その一例の概略縦断面図を示す図１を参照しながら
説明する。図１に示す膜モジュールはモジュールボディ
１の上部に原液の入口２、濾過液の出口３およびエア抜
き５が設置されており、下部にドレン抜き４が設置され
ている。また、接続配管１８、エア流量計１９等を通し
てエア入口６が設けられている。モジュールボディ１の
内部は、仕切板７で１次側と２次側とに仕切られてい
る。中空糸膜束８のパッキン１０は押え金具１１によっ
て押さえ付けられ、シールされている。原液は入口２か
ら入って、中空糸膜束８の中空糸膜の外面から内面に通
過して、濾過液となり２次側へ流れて出口３から流出す
る。

【００１１】図１では１つの中空糸膜束の断面図を示し
ているが、図２に示すようにこの膜モジュールには７つ
の中空糸膜束が配置されている。各中空糸膜束は、エレ
メントガード９（図１）によって中空糸膜同士が絡み合
わないように個々に仕切られている。なお、エレメント
ガードに代えてネット状のもので中空糸膜束を巻くこと
によっても中空糸膜が絡み合うことを防止することがで
きる。各中空糸膜束８の下方にはエア吐出用ノズル１２
が設置されている。図１に示す膜モジュールの概略横断
面図を図２に示す。図２に示すように、各中空糸膜束８
ａ〜８ｇの中心（図２中に各中空糸膜束の外形の位置を
破線で示す。）に対応するようにエア吐出用ノズル１２
ａ〜１２ｇが配置されている。エア吐出用ノズル１２は
サポート２０に固定されている。膜モジュール内に収容
される中空糸膜束の本数は、処理量と中空糸膜束の膜面
積との関係によって決まり、一般に１〜１００の範囲の
本数である。

【００１２】エア吐出用ノズル１２の詳細構成図を図３
に示す。エア吐出用ノズル１２は、エア吐出孔２１と、
逆流した原液が吐出する原液吐出孔２２と、エア入口２
３とを有する。目詰まりを生じさせ難く、エア吐出用ノ
ズルをコンパクトにするため、エア吐出孔２１の孔径の
寸法は一般に１〜１０ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍの範
囲である。また、エア吐出用ノズルをコンパクトにする
ため、孔数は一般に１〜６、好ましくは３〜５の範囲で
ある。コスト、取り扱い性の観点から、エア吐出用ノズ
ル１２にねじ込み式の配管用継手を利用することが好ま
しい。ねじ込み式の配管用継手のキャップに孔を空け、
これにクロス、ニップル、エルボ、プラグ等を組み合わ
せてエア吐出孔２１を構成することが好ましい。また、
エア吐出孔の寸法に応じて継手の配管径を選択すればよ
い。選択した配管用継ぎ手の内径が逆流した原液が吐出
する原液吐出孔２２の寸法となる。なお、各中空糸膜束
に対応するようにエア吐出用ノズルが設置されているの
で、エア吐出用ノズルの吐出孔を掃除するときには、目
詰まり等の不具合が生じたノズルのみを取り外して掃除
すれば足り、ノズル全体を取り外す必要がないため、メ
ンテナンスが容易である。

【００１３】エア入口６からモジュールボディ１までの
途中に設けられたオリフィスの詳細図を図４に示す。本
発明では取り扱いが容易である点から、図４に示すよう
に、ねじ込み式配管材料であるプラグ１５ｂに孔を空け
たものを配管のフランジ１５に取り付けたオリフィスを
用いることが好ましい。エアの元圧がある程度以上の場
合、オリフィスでのエア流速が音速になり、それ以上に
はならないことから、オリフィス１５ａにおける孔径は
エアバブリングをするエアの流量によって選定される。
孔径の大きさは０．３〜３ｍｍ、好ましくは０．５〜２
ｍｍの範囲である。中空糸膜の材質、性能にもよるが、
孔径が０．３ｍｍより小さいときは、吐出されるエア量
が少なすぎるため、中空糸膜の洗浄効果が小さく、孔径
が３ｍｍを越えるときは、吐出されるエア量が多すぎる
ため、中空糸膜の振動が激しくなり、中空糸膜に亀裂が
入るか、または糸切れを生じることがあるからである。
中空糸膜束８の本数とオリフィス１５ａの孔数は同じで
あり、中空糸膜束の本数が多数である場合、フランジの
配管径が大きくなり、またチューブの取り扱いが複雑に
なるため、必要に応じてフランジ１５を数個に増やすこ
とができる。このとき、フランジの設置位置は、図１に
示すようにオリフィスが目詰まりした時に掃除がし易い
ように膜モジュール本体の側面に設置することが好まし
い。フランジの材質としては錆び難いステンレスが好ま
しい。

【００１４】なお、本発明におけるオリフィスとして
は、フランジに孔を空けたものを用いることができ、こ
のようなオリフィスの詳細図を図５に示す。図５（ａ）
はオリフィスが設けられたフランジの平面図を、同図
（ｂ）は図（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。

【００１５】図４に示すチューブ１３はオリフィス１５
ａとエア吐出用ノズル１２（図１）とを接続するもので
ある。このチューブ１３の材質としては、水、少量の酸
や、アルカリにより劣化しないプラスチック類、例えば
ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニール、テフロ
ン等が挙げられる。原液がオリフィス１５ａまたはエア
流量計１９に逆流するのを防ぐために逆止弁１４をオリ
フィス１５ａの出口側に設置することが好ましい。

【００１６】オリフィスの手前（入口側）には、電磁弁
１７、接続配管１８、エア流量計１９が設置される（図
１）。通常、エアの吐出、停止は電磁弁１７の開閉によ
り自動的に行われる。オリフィス１５ａでのエア流速は
音速になり、それ以上にはならないことから、エア流量
を監視することにより、オリフィスの目詰まりが確認で
きる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、中空糸膜束にエアが各
別に分配されるので、エアバブリングによる洗浄が効率
的に行え、濾過流量の維持が容易である。エアの分配を
エア吐出孔とは離れた位置に設置してあるオリフィスに
よって行うことでオリフィスの目詰まりが確認できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールの一例の概略縦断
面図である。

【図２】中空糸膜束とエア吐出用ノズルとの配置の関係
を示す図である。

【図３】エア吐出用ノズルの詳細構成図である。

【図４】オリフィスの詳細図である。

【図５】オリフィスの他の一例の詳細図である。

【図６】エア洗浄方法に用いられる従来のエアノズルを
示す平面図である。

【符号の説明】

１・・・・モジュールボディ ８・・・・中空糸膜束 １２・・・エア吐出用ノズル １５ａ・・オリフィス １９・・・エア流量計１９ ２１・・・エア吐出孔 ２２・・・原液吐出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 元靖 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の中空糸膜束と、各中空糸膜束の下
   部に各中空糸膜束に対応するように設置されたエア吐出
   用ノズルと、エアを用いた中空糸膜束の洗浄時に各エア
   吐出用ノズルから吐出されるエアの量を各別に制御する
   機構とを備えた中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】 エアを用いた中空糸膜束の洗浄時に各エ
   ア吐出用ノズルから吐出されるエアの量を、各エア吐出
   用ノズルに連結するように設けられたオリフィスによっ
   て制御する請求項１記載の中空糸膜モジュール。
3. 【請求項３】 オリフィスの入口側にエア流量計が設置
   されている請求項２記載の中空糸膜モジュール。
4. 【請求項４】 エア吐出用ノズルの先端に、逆流した水
   が吐出される原液吐出孔が設けられている請求項１ない
   し３のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。