JPH1170324A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長時間の濾過を行った場合でも、中空糸膜の
切断、折損などの生じることがない中空糸膜モジュール
を提供すること。 【解決手段】 一端が封止され他端が開孔された、多数
の中空糸膜からなる中空糸膜束１と、該中空糸膜束１が
収納される容器４と、中空糸膜束１の封止側に設けられ
たエアーノズル５と、中空糸膜束１の封止側から中空糸
膜束１の長手方向に向かって延びるように、中空糸膜束
１の中心近傍に配置された整流管６とを備える。整流管
には多数の開孔１１を設け、濾過時に被処理液が該開孔
を通過するように構成しても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数の中空糸膜の
集合体を備え、河川水、井水、沼水、湖水等を浄化した
り、プロセス中の高濃度、高ＳＳ成分を有する液体を濾
過したりするために利用される中空糸膜モジュールに関
する。本発明の中空糸膜モジュールは、液体の濾過処理
を外圧方式で行う場合に、特に有効なものである。

【０００２】

【従来の技術】中空糸膜濾過モジュールとして、従来か
ら知られているものには、（１）多数の中空糸膜をＵ字
型状に折り曲げ、ループにして揃えられた中空糸膜の両
端部を樹脂により固定するとともに、中空糸膜の両端部
を開口させた、いわゆるループタイプのもの、（２）多
数の中空糸膜の一端が樹脂により固定され、かつ開口さ
れているとともに、各中空糸膜の他端が１本ごとに樹脂
によりシールされた、いわゆる端末フリータイプのも
の、（３）多数の中空糸膜の一端が樹脂により固定さ
れ、かつ開口されているとともに、各中空糸膜の他端が
樹脂により一括シールされ固定された、いわゆる一括シ
ールタイプのもの、（４）多数の中空糸膜の長手方向の
両端をそれぞれ固定し、かつ、両端を開口させて通常は
内圧循環濾過に用いられる両端開口タイプを外圧で使用
するものという４種類がある。

【０００３】従来、外圧濾過装置では、この中空糸膜モ
ジュールの洗浄方法として、モジュールの容器内で、定
期的に下方より上方に向けてエアーを送入し、この送入
エアーによって膜表面の堆積物をエアースクラビングす
る方法が公知であり、中空糸膜を振動させ、膜面にある
堆積物を除去することによって中空糸膜の機能の回復が
行われる（特開昭５３−１０８８８２号公報等を参
照）。

【０００４】このエアースクラビングによる膜洗浄法に
おいては、膜の揺動により付着した堆積物と被処理水と
の間に剪断力が発生し、この剪断力により堆積物の剥離
が促されることも洗浄作用に大きく寄与しており、中空
糸膜を積極的に揺動させることが有効である。したがっ
て、上記した４種類の中空糸膜モジュールの内、端末フ
リータイプは、多数の中空糸膜の一端が１本、１本ばら
ばらで自由に動くために、エアースクラビングによって
堆積物質を剥離させる効果が最も優れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】中空糸膜モジュールの
堆積物をエアーにより除去する技術は優れた方法である
が、従来の中空糸膜モジュールにエアースクラビングに
よる膜洗浄法を適用した場合には、下記の課題が残され
ている。すなわち、洗浄時において、被処理液の流れに
伴い、中空糸膜同士が絡み合い、それにより中空糸膜が
切断されたり、樹脂で固定された中空糸膜の一端部に応
力が集中して中空糸膜が折損されたりすることがあるの
である。

【０００６】発明は、上記の課題に鑑みてなされたもの
で、高いＳＳ成分を含んだ、粘性の高い液を濾過する場
合でも、中空糸膜の切断、折損などの生じることがない
中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。

【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、一端が封止され他端が開
口された、多数の中空糸膜からなる中空糸膜束と、該中
空糸膜束が収納される容器と、中空糸膜束の封止側に設
けられたエアーノズルと、中空糸膜束の封止側から中空
糸膜束の長手方向に向かって延びるように、中空糸膜束
の中心近傍に配置された整流管とを備える。

【０００８】上記本発明の中空糸膜モジュールにおい
て、整流管に多数の開孔を設け、濾過時に被処理液が該
開孔を通過するように構成しても良い。

【０００９】本発明の中空糸膜モジュールでは、整流筒
が中空糸膜束中心領域に位置している。したがって、整
流筒が存在していない従来の中空糸膜モジュールを用い
てエアスクラビングによる膜洗浄を行った場合のよう
に、被処理水の流れに伴って中空糸膜が切断されたり、
折損したりすることが抑制される。そして、整流筒によ
り、中空糸膜束内部への被処理液の流動性が向上するこ
とから、中空糸膜束内部にあって、他の中空糸膜と密着
するために濾過能力を発揮し難い中空糸膜をも有効に活
用することができ、膜面積を実質的に増大させることが
できる。中空糸膜を備えた濾過装置は、所定時間の濾過
処理を継続すると懸濁物が膜に付着して濾過効率が低減
するため、この付着物を除かなければならない。特に懸
濁物が多量にある場合には、付着物が多くなるため頻繁
な膜の洗浄を要し、洗浄による水損失が大きいという問
題を抱えている。本発明の中空糸膜モジュールであれ
ば、被処理水の流れに伴って中空糸膜が切断されたり、
折損したりすることが抑制されることから、膜の寿命を
長くすることができる。

【００１０】また、整流管に多数の開孔を設け、外圧濾
過方式による濾過時に被処理液が該開孔を通過するよう
に構成すれば、被処理液が中空糸膜束の中央部から外側
に向かって流れるため、中空糸膜束の中央部における膜
の利用効率を高めることができる。

【００１１】

【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の一例について説明する。本発明の
中空糸膜モジュールの一例の概略断面図を図１に示す。
図１において、１は多数の中空糸膜からなる中空糸膜束
であって、中空糸膜の一端（図１に示す図番号２側）が
封止され、中空糸膜束の他端（図１に示す図番号８側）
は樹脂を用いて固定され、かつ中空糸膜は開口されてい
る。中空糸膜束１は容器４に収納されている。固定部材
３は、中空糸膜束１の中空糸膜の各端部の開口状態を保
ったまま収束固定するとともに、かつ中空糸膜を濾過膜
として機能させるために、被処理水と処理水とを液密に
なるように仕切る部材として機能する。固定部材３に
は、通常、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポ
リウレタン等の熱硬化性樹脂が使用される。中空糸膜束
１と固定部材３との接着方法としては、遠心接着法、静
置接着法等が可能である。中空糸膜束１の封止側にはエ
アーノズル５が設けられており、エアースクラビングに
よる膜洗浄時にエアーノズルからエアーが中空糸膜束に
対して放出される。エアーノズルがドレン抜き口を兼ね
るエアー導入口に正確に設置されるように、エアーノズ
ルにノズルをエアー導入口に挿し込むための固定具１４
を設けても良い。中空糸膜束１の封止側から中空糸膜束
１の長手方向に向かって延びるように、中空糸膜束１の
中心近傍に整流管６が配置されており、エアースクラビ
ングによる膜洗浄時に被処理液の流れを整える。図１に
示す中空糸膜モジュールは、外圧濾過方式で用いられる
ものであって、図１中に示す７は原水入口、８は濾過水
出口、９はエアー抜き口、１０はドレン抜き口を兼ねる
エアー導入口であり、濾過時に被処理液が原水入口７か
ら入り、中空糸膜束外周および整流管６を通って中空糸
膜１により濾過され、濾過水出口８を通って中空糸膜モ
ジュールの外に出る。エアースクラビング時には、ドレ
ン抜き口を兼ねるエアー導入口１０から供給されたエア
ーがエアーノズル５で分配され、中空糸膜束１に対して
放出される。

【００１２】本発明において、中空糸膜束１を構成する
中空糸膜としては、種々のものが使用できる。例えばポ
リスルホン系、ポリビニルアルコール系、ポリオレフィ
ン系、セルロース系、ＰＭＭＡ系等の各種材料からなる
ものを用いることができる。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。

【００１３】上記容器４の材質としては、ＳＵＳ、変性
ＰＰＥ、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリカーボネ
ート、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂等が用いられる。固
定部材３により固定された中空糸膜束１と整流管６およ
びエアーノズル５とは、容器４に接着固定されていわゆ
る一体型モジュールを構成してもよく、固定部材３にO
−リング、パッキング等を取付けて容器4に液密に装着
されても良い。後者の場合、中空糸膜束１を交換して、
容器4を繰り返し使用しても良い。

【００１４】整流管６は、中空糸膜束１の中央領域で、
中空糸膜束の長手方向に延設された筒状のものであり、
中空糸膜束１内に少なく一部が挿入される。整流管を設
ける目的は、エアースクラビングによる洗浄時における
中空糸膜同士の動きを抑制することにより絡みを防止す
ることにある。整流管を設けることにより、通常の濾過
使用時においても中空糸膜同士の絡みを防止することが
できる。なお、整流筒の大きさ、長さ、形、柔軟性など
は任意に選択できる。整流管の材質としては、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスルホ
ン、ポリエステル、ナイロン等などが挙げられる。

【００１５】上記の整流管６の長さは、中空糸膜の長さ
の１／１０〜２倍の範囲にあることが、中空糸膜同士の
絡みを抑制する高い効果を得、膜モジュールを嵩張らせ
ないために好ましい。整流管の長さは、中空糸膜の長さ
の１／３〜１．５倍の範囲にあることがより好ましい。
また、整流管の太さは、中空糸膜束の径の１／１０〜４
／５倍の範囲にあることが、中空糸膜同士の絡みを抑制
する高い効果を得、中空糸膜の膜面積を大きくしつつ中
空糸膜モジュールのコンパクト性を保つために好まし
い。整流管の太さは、中空糸膜束の径の１／５〜１／２
倍の範囲にあることがより好ましい。

【００１６】整流筒６には、図１に示すように開孔１１
を多数設けても良い。この開孔の形状、開孔の位置、開
孔の数は任意に選択することができる。整流管に穴を開
けることにより、中空糸膜束の中央部から外側への被処
理液の流れが生じ、これによって中空糸膜束の中央部で
の膜利用効率をより向上させることができる。また、整
流筒にエアーを分配させることができるエアーノズルを
設けても良い。整流管における中空糸膜の封止側にエア
ーノズルを設けることにより、筐体にエアースクラビン
グ用の装置を取り付ける必要がないので、膜モジュール
の構造を簡略化することができる。

【００１７】本発明の中空糸膜モジュールの他の一例の
概略断面図を図２に示す。図１に示す中空糸膜モジュー
ルと同様の構造の部分については同一の図番号を付し、
その詳しい説明を省略する。図２に示す中空糸膜モジュ
ールでは、整流管６に開孔を設けていない。本発明の中
空糸膜モジュールの他の一例の概略断面図を図３に示
す。図１に示す中空糸膜モジュールと同様の構造の部分
については同一の図番号を付し、その詳しい説明を省略
する。図３に示す中空糸膜モジュールでは、エアーノズ
ル５が整流管６まで延設されておらず、容器４の下部に
取り付けられている。

【００１８】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明をより
具体的に説明する。

【００１９】実施例 図１に示す構造の膜モジュールを用いて以下の濾過実験
を行った。ここで、中空糸膜モジュールは縦型であっ
て、内径が１８７ｍｍ、長さが１０６０ｍｍの容器内
に、外径が１．０ｍｍ、内径が０．６ｍｍ、平均孔径が
０．０２μｍのポリビニルアルコールがコートされたポ
リスルホン膜が１０，０００本充填されている（総膜面
積は３０ｍ²である。）。整流管はポリ塩化ビニル製の
パイプであり、外径が６８ｍｍ、長さが９８０ｍｍのも
のが固定部材に接着固定されている。整流筒には、径が
１０ｍｍの開孔が、１００ｍｍ間隔になるように設けら
れている。この中空糸膜モジュールを用いて、前処理を
行っていない河川水（濁度１〜１０）を、エアースクラ
ビングによる膜洗浄を３０分に１回の頻度で行う定流量
濾過方式により、６ヶ月間にわたり続けて濾過した。こ
の間の膜間差圧（△Ｐ）の上昇を測定したところ１００
ｋＰａ であった。

【００２０】比較例 整流管のない以外は、実施例で用いたものと同様の構造
を有する膜モジュールを使用して、同様の条件で河川水
の濾過を行った。初期膜間差圧に対する圧力の上昇率を
測定したところ１ヶ月で膜間差圧（△Ｐ）が３００ｋＰ
ａにまで上昇し、試験を断念した。また、膜モジュール
の中空糸膜の自由端側が絡み合っており、堆積物が膜表
面に多く観察された。

【００２１】この試験結果からも明らかなように、本発
明の中空糸膜モジュールは、洗浄効果に優れており、比
較例では中空糸膜の自由端の絡み合いが見られたが、実
施例ではもとのままであった。

【００２２】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールによれば、
中空糸膜の切断、折損などが生じることがなく、長期間
の安定した濾過が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膜モジュールの一例の概略構造図であ
る。

【図２】本発明の膜モジュールの他の一例の概略構造図
である。

【図３】本発明の膜モジュールの他の一例の概略構造図
である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜束 ２ 固定部材 ３ 容器 ４ エアーノズル ５ 整流管 ６ 開孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端が封止され他端が開口された、多数
   の中空糸膜からなる中空糸膜束と、該中空糸膜束が収納
   される容器と、中空糸膜束の封止側に設けられたエアー
   導入口と、中空糸膜束の封止側から中空糸膜束の長手方
   向に向かって延びるように、中空糸膜束の中心近傍に配
   置された整流管とを備えた中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】 整流管に多数の開孔が設けられ、濾過時
   に被処理液が該開孔を通過するように構成された請求項
   １記載の中空糸膜モジュール。