JPH11128693A - 中空糸膜モジュールを用いた濾過方法および濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない散気管で中空糸膜モジュール全体
が良好にエアースクラビング洗浄できる中空糸膜モジュ
ールを用いた濾過方法の提供。 【解決手段】 中空糸膜が平面状に展開して配設された
中空糸膜モジュールを用い、中空糸膜が水平方向に対し
て傾斜角をもちかつたるみのないようにモジュールを槽
内に配置して濾過する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下排水処理や産業廃水
処理における固液分離など特に汚濁性の高い液体の濾過
のための中空糸膜モジュールを用いた濾過方法および装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、中空糸膜モジュールを用いた濾過
装置は、無菌水、飲料水、高度純水の製造、空気の浄化
等に数多く使用されてきたが、これらの用途に加えて、
近年では、下水処理場における２次処理、３次処理や、
浄化槽における固液分離、産業廃水中のＳＳの固液分離
など、高汚濁性水の処理用途に用いられるようになって
いる。

【０００３】高汚濁性水濾過の用途に好適に用いられる
中空糸膜モジュールとしては、特開平５−２６１２５３
号公報、特開平６−３４２号公報、特開平６−３４０号
公報等に示されるような、矩形の樹脂固定部を有する中
空糸膜モジュールが挙げられる。

【０００４】これら矩形の樹脂固定部を有する中空糸膜
モジュールは、排水処理液槽中に浸漬して設置され、中
空糸膜モジュールの下方に配設した散気管よりエアース
クラビング洗浄を行いながら吸引濾過を行うことによっ
て安定した濾過運転が可能であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】中空糸膜モジュールに
よって高汚濁性水の濾過を行う場合、エアースクラビン
グ洗浄の併用が必須であり、中空糸膜モジュール全体に
継続的にエアーがうまく当たらないと、長期に渡っての
安定した濾過運転が非常に難しく、装置の下方に配設す
る散気管も、中空糸膜モジェールの長さに合わせて複数
本並び広げる必要があった。

【０００６】本発明は、これらの不都合に鑑みてなされ
たものであり、少ない散気管で、中空糸膜モジュール全
体が良好にエアースクラビング洗浄できる中空糸膜モジ
ュールを用いた濾過方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、平
面状に展開して配設された中空糸膜と、中空糸膜の端部
を開口状態を保ちつつこれを固定する固定部材と、固定
部材を支持収納する集水管とを有してなる中空糸膜モジ
ュールを用い、該モジュールの下方から気泡を供給しつ
つ液体を濾過する濾過方法において、中空糸膜が水平方
向に対して傾斜角をもち、かつたるみが無いように中空
糸膜モジュールを槽内に配置して濾過することを特徴と
する中空糸膜モジュールを用いた濾過方法である。

【０００８】また、本発明は、平面状に展開して配設さ
れた中空糸膜と、中空糸膜の端部を開口状態を保ちつつ
これを固定する固定部材と、固定部材を支持収納する集
水管とを有してなる中空糸膜モジュールおよび散気手段
が槽内に配設されてなる濾過装置であって、中空糸膜が
水平方向に対して傾斜角をもち、かつたるみが無いよう
に中空糸膜モジュールが配設されてなることを特徴とす
る濾過装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
中空糸膜モジュールを用いた濾過方法について説明す
る。図１は、本発明の濾過方法の一例を示す模式図であ
り、図２は、本発明の濾過方法の他の一例を示す模式図
である。本発明の濾過方法は、中空糸膜モジュール３お
よび散気手段５が配設された被処理液槽１を使用して実
施する。通常、中空糸膜モジュール３には、被処理水を
吸引するためのポンプ４が接続されている。

【００１０】図３は、本発明の濾過方法に用いる中空糸
膜モジュール３の一例を示すものであるが、発明の濾過
方法に用いる中空糸膜モジュール３は、基本的には集水
管７、中空糸膜９および固定部材１０から構成され、こ
れらに加え、各種付属部材が付設されてもよい。

【００１１】集水管７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、その長手方向に延びる細長い
開口を有するとともに、その内部には濾液室１１を有す
る。その材質としては、機械的強度及び耐久性を有する
ものであれば良く、例えばポリカーボネート、ポリスル
フォン、ポリオレフィン、ＰＶＣ、アクリル樹脂、ＡＢ
Ｓ樹脂、変成ＰＰＥ等が例示される。

【００１２】本発明に用いられる中空糸膜モジュールに
は、平面状に展開されて配設された中空糸膜が形成する
平面の対向する二辺に集水管が配設される図３に示した
ようなタイプのものと平面の一辺のみに配設されるタイ
プのものがある。いずれのタイプの場合も、集水管の少
なくともその片端は、開口した集水口となっており、中
空糸膜モジュールを複数本を積層させてユニットを作製
する際には、各集水管の集水口から得られる濾液を集め
る部材に接続して、ユニットとしての濾液が得られるよ
うにする。

【００１３】この各集水管の集水口１２から得られる濾
液を集める部材については、簡便に接続ができれば、形
状、接続方法等特に制限はないが、カプラー継手を配設
すればワンタッチで接続できるので便利である。

【００１４】集水管の径は、中空糸膜モジュールを積層
して使用する際のモジュール集積率を高くとる観点か
ら、要求される機械強度を持ち、集水管内部を流れる流
体への抵抗が過度に大きくなく、かつ加工に支障のない
範囲で、できるだけ細いことが好ましい。

【００１５】中空糸膜９は、多数がほぼ平行に引き揃え
られて平面状に展開されて配設されている。多数の中空
糸膜を平行に引き揃えて平面状に展開することで、中空
糸膜束が一本の棒状に固着するのが防止される。このよ
うな平面状の中空糸膜は、中空糸膜の編織物の形で準備
されるのが一般的であるが、中空糸膜モジュールとして
完成された際には、拘束糸条として経糸を有していても
よいし、有さなくてもよい。

【００１６】中空糸膜には、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各種材料か
らなるものが使用できるが、ポリエチレン等の強伸度の
高い材質のものを用いることが好ましい。なお、濾過膜
として使用可能な中空糸膜であれば、孔径、空孔率、膜
厚、外径等に特に制限はない。

【００１７】固定部材１０は、集水管の開口部に充填固
定され、多数の中空糸膜の各端部を開口状態を保ったま
ま収束して固定するとともに、これら中空糸膜を濾過膜
として機能させるために被処理水を処理水と液密に仕切
る部材として機能する。固定部材は、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。本発明の濾過方法において
は、中空糸膜が水平方向に対して傾斜角をもった状態
で、かつ中空糸膜にたるみが無いような状態となるよう
に中空糸膜モジュールを槽内に配置する。中空糸膜がこ
のような配置状態を保てれば、中空糸膜モジュールの設
置形態については種々の態様をとることができ、特に制
限されない。図４は、中空糸膜モジュールの集水管７の
長手方向が鉛直方向を向くように配置したもので、中空
糸膜を支持固定するための支持部材６を用いて、中空糸
膜の長手方向中央部を水深方向に引っ張った形で支持す
る例を示している。一方、図７は、中空糸膜モジュール
３の集水管の長手方向が水平方向を向くように配置した
例を示している。

【００１８】このような中空糸膜の設置形態をとること
によって、これまでは中空糸膜モジュール全体のバブリ
ング洗浄を行うために、散気管を中空糸膜モジュールの
配設状態に合わせて並び広げていたのが、支持部材６に
よって中空糸膜が水平方向に対して傾斜角をもって支持
されているため、支持部材６を中心に散気を行うだけ
で、膜モジュール全体に均一にバブリング洗浄を行うこ
とが可能となる。

【００１９】本発明の濾過方法における中空糸膜のその
他の設置形態として、図５および図８に示すような、中
空糸膜モジュールの二つの集水管を高さを変えて配置し
て中空糸膜を斜めに固定する方法や、図６および図９の
ような中空糸膜の長手方向の任意の箇所を支持部材６を
用いて支持する方法が例示される。

【００２０】図５および図８のような支持部材を用いな
い中空糸膜モジュールの設置様式においても、より低く
配置された集水管を中心に散気すれば、そこから中空糸
膜に沿った形で気泡が上昇しバブリング洗浄を行なえる
ことから、少ない散気管で十分なバブリングを効率よく
行うことができる。中空糸膜の水平方向に対しての傾斜
角としては、１０〜７０°が好ましく、１０〜４５°が
より好ましい。傾斜角が１０°未満の場合には、気泡が
中空糸膜に沿って上昇しにくくなるため散気管を多数配
設する必要が生じ好ましくない。一方、傾斜角が７０°
を超える場合には、中空糸膜モジュールの両端の集水管
や支持部材が近接して配設されることになるため、これ
ら集水管や支持部材がバブリングされた気泡の上昇の妨
げとなり、膜面の洗浄性が低下する傾向がある。また、
中空糸膜にたるみが無く、実質的に中空糸膜が直線ある
いは折れ線を形成するよう配設することが重要である。
中空糸膜にたるみがある場合には散気管より吐出された
エアーがたるんだ中空糸膜が抵抗になり、十分にモジュ
ール全体に行き渡りにくく、洗浄性が低下してくると同
時に、たるんだ中空糸膜が大きくゆらめくことによって
汚泥を中空糸膜間に巻き込みやすくなり、流量低下およ
び差圧上昇を引き起こしやすくなる。

【００２１】中空糸膜を支持し固定する方法としては、
前述したような中空糸支持部材６を用いても良いし、重
りを下げる方式をとっても良い。中空糸膜に大きな負担
をかけずにたるみのない状態で水平方向に対して傾斜角
をもって設置でき、かつバブリング洗浄が実施できれば
特に制限はない。

【００２２】本発明の濾過方法に使用する散気装置は、
バブリング洗浄用に適した径の気泡を所定の長さにわた
って均一に発生させることができるものであれば、その
形状等は特に限定されないが、散気管を用いるのが簡便
で好ましい。

【００２３】以上説明した本発明の中空糸膜モジュール
を用いた濾過方法は、被処理水槽として密閉容器を用い
その内部に中空糸膜モジュールを配設して中空糸膜を透
過させる加圧濾過法を適用することもできるが、バブリ
ング洗浄を実施する関係から開放水槽を用いて中空糸膜
を透過した処理水サイドを吸引する吸引濾過法で実施す
ることが好ましい。また、周期的に一時吸引を停止する
いわゆる間欠吸引濾過法を採用することもできる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。

【００２５】実施例１ 図１に示すようにポリエチレン中空糸膜（分画性能０．
１μｍ、外径４１０μｍ）製の膜面積が１ｍ^２の中空糸
膜モジュールを３本横方向（図面の奥行き方向）に積層
して被処理液槽中に設置して濾過試験を実施した。中空
糸膜モジュールの集水管は高さを揃えてその長手方向を
鉛直方向に向け、中空糸膜は支持部材を用いて長手方向
の中央部を水深方向にたるみの無いように引っ張り、水
平方向に対しての傾斜角が４５°となるようにセットし
た。散気管は、中空糸支持部材６の配設部を中心に中空
糸膜モジュールの積層厚みに相当する長さのものを３本
配置した。

【００２６】被処理液としては、ＭＬＳＳ１００００ｍ
ｇ／Ｌの活性汚泥水を用い、 ＬＶ＝０．０１ｍ／ｈ
〔ｍ^３／ｍ^２・ｈ〕とし、散気管には１０ｍ^３／ｈでエ
アーを供給し、濾過試験を実施し、この結果、初期差圧
１０ＫＰａであったものが、試験６ヶ月経過後において
も大きな差圧上昇は見られず、差圧１５ＫＰａであっ
た。

【００２７】実施例２ 図２に示すように、中空糸膜モジュールの二つの集水管
の長手方向を水平方向に向けかつ水深方向の高さを変え
て、中空糸膜の水平方向に対しての傾斜角が３０°とな
るようにし、またこのようなモジュールを水深方向に三
層積層させて設置した点と、散気管の長さを中空糸膜モ
ジュールの中空糸膜配設部の長さに相当するものに変え
た点を除き、実施例１と同様な濾過試験を実施した。そ
の結果、中空糸膜モジュールの初期差圧は１０ＫＰａで
あったが、試験６ヶ月経過後においても大きな差圧上昇
は見られず１７ＫＰａであった。

【００２８】比較例 中空糸膜モジュールの集水管を鉛直方向に向けその水深
方向の高さを揃えて設置する従来のモジュール支持方法
で３本設置し、散気管は実施例２と同様にして３本を配
置して濾過試験を行ったところ、初期差圧１０ＫＰａで
あったものが、試験６ヶ月経過後においては、２８ＫＰ
ａまで上昇した。

【００２９】これら試験を行った中空糸膜モジュールを
観察すると、実施例１および２では、中空糸膜全体がほ
ぼきれいな状態を維持していたが、比較例のものでは、
散気管の直上部の中空糸膜の表面はきれいであるが、そ
れ以外の部分では汚泥の付着が見られた。これにより、
比較例においては、中空糸膜モジュールがエアーにより
十分に洗浄されてないことがわかる。反対に、実施例に
おいては、少ない散気管でも中空糸膜モジュール全体
が、十分にエアーによる洗浄が行われていることがわか
る。

【００３０】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールを用いた濾
過方法によれば、中空糸膜モジュールの濾過差圧が上昇
しにくいので下排水処理、産業排水処理における固液分
離が効率よく行える。また、少ない散気管で、中空糸膜
モジュール全体を十分にバブリング洗浄ができるため、
長期に渡り、安定運転を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールを用いた濾過方法
の一例を示す摸式図である。

【図２】本発明の中空糸膜モジュールを用いた濾過方法
の他の例を示す摸式図である。

【図３】本発明の濾過方法に用いる中空糸膜モジュール
の一例を示す模式図である。

【図４】本発明の方法において、集水管の長手方向を鉛
直方向に設置した例を示す摸式図である。

【図５】本発明の方法において、集水管の長手方向を水
平方向に設置した例を示す摸式図である。

【図６】本発明の濾過方法の例を示す模式図である。

【図７】本発明の濾過方法の例を示す模式図である。

【図８】本発明の濾過方法の例を示す模式図である。

【図９】本発明の濾過方法の例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 被処理液槽 ２ 被処理液 ３ 中空糸膜モジュール ４ 濾過ポンプ ５ 散気手段（散気管） ６ 中空糸膜支持部材 ７ 集水管 ８ 濾液配管ライン ９ 中空糸膜 １０ 固定部材 １１ 濾液室 １２ 集水口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面状に展開して配設された中空糸膜
   と、中空糸膜の端部を開口状態を保ちつつこれを固定す
   る固定部材と、固定部材を支持収納する集水管とを有し
   てなる中空糸膜モジュールを用い、該モジュールの下方
   から気泡を供給しつつ液体を濾過する濾過方法におい
   て、中空糸膜が水平方向に対して傾斜角をもち、かつた
   るみが無いように中空糸膜モジュールを槽内に配置して
   濾過することを特徴とする中空糸膜モジュールを用いた
   濾過方法。
2. 【請求項２】 中空糸膜モジュールの集水管の長手方向
   を鉛直方向に向けて配置する請求項１記載の濾過方法。
3. 【請求項３】 中空糸膜モジュールの集水管の長手方向
   を水平方向に向けて配置する請求項１記載の濾過方法。
4. 【請求項４】 平面状に展開して配設された中空糸膜
   と、中空糸膜の端部を開口状態を保ちつつこれを固定す
   る固定部材と、固定部材を支持収納する集水管とを有し
   てなる中空糸膜モジュールおよび散気手段が槽内に配設
   されてなる濾過装置であって、中空糸膜が水平方向に対
   して傾斜角をもち、かつたるみが無いように中空糸膜モ
   ジュールが配設されてなることを特徴とする濾過装置。