JPWO2017061475A1 - 濾過ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、複数本の中空糸膜表面の洗浄効果に優れる濾過ユニットの提供を目的とする。本発明の濾過ユニットは、上下に引き揃えられ、カーテン状に配列する複数本の中空糸膜を有し、間隔を開けて配設される複数の濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の気泡発生モジュールとを備える濾過ユニットであって、上記気泡発生モジュールが濾過モジュールに粗大な気泡を供給する。

Description

本発明は、濾過ユニットに関する。

従来、汚水処理や医薬等の製造工程における固液分離処理装置として、複数本の中空糸膜を集束した濾過モジュールを有する濾過ユニットが用いられている。

このような濾過ユニットは、被処理液中に浸漬して用いられ、この被処理液に含まれる不純物の浸透を中空糸膜表面によって防ぐと共に、かかる不純物以外を内部に透過させることで濾過処理を行う。

この濾過ユニットは、例えば特開２０１３−５６３４６号公報に記載されるように、上下方向に引き揃えられた複数本の中空糸膜と、これらの中空糸膜の上部開口に連通する上側保持部材（集水ヘッダー）と、これらの中空糸膜の下部を保持する下側保持部材（保持材）とを有する複数の濾過モジュールを備える。この濾過ユニットは、複数の濾過モジュールの複数本の中空糸膜を透過した濾過済液を複数の上側保持部材に連通する集水管を介して取り出し可能に構成されている。

また、この濾過ユニットは、複数の濾過モジュールの下方に配設され、複数の気体噴射穴を有する加圧気体供給管を有する。この濾過ユニットは、この加圧気体供給管を介して気体を複数の濾過モジュールに供給することで、この気体によって中空糸膜表面に付着した不純物を除去可能に構成されている。

特開２０１３−５６３４６号公報

本発明の一態様に係る濾過ユニットは、上下に引き揃えられ、カーテン状に配列する複数本の中空糸膜を有し、間隔を開けて配設される複数の濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の気泡発生モジュールとを備える濾過ユニットであって、上記気泡発生モジュールが濾過モジュールに粗大な気泡を供給する。

本発明の一実施形態に係る濾過ユニットを示す模式的側面図である。 図１の濾過ユニットの濾過モジュール及びフレームを示す模式的斜視図である。 図１の濾過ユニットの濾過モジュールの模式的正面図である。 図３の濾過モジュールの模式的側面図である。

［本発明が解決しようとする課題］
上記公報に記載の濾過ユニットは、比較的微細な気泡を下方から噴射するが、気泡の体積が小さいと、水槽内の回流によって気泡が流され易く、中空糸膜への接触にばらつきが発生し易いため、中空糸膜の表面で洗浄が行われない部位が発生するおそれがある。また、気泡の体積が小さいと、表面擦過時に中空糸膜に加わる圧力が小さいため、付着物の除去が不十分となるおそれがある。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、中空糸膜の洗浄効率に優れる濾過ユニットの提供を目的とする。

［本発明の効果］
本発明の濾過ユニットは、中空糸膜の洗浄効率に優れる。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

本発明の一態様に係る濾過ユニットは、上下に引き揃えられ、カーテン状に配列する複数本の中空糸膜を有し、間隔を開けて配設される複数の濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の気泡発生モジュールとを備える濾過ユニットであって、上記気泡発生モジュールが濾過モジュールに粗大な気泡を供給する。

当該濾過ユニットは、複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールに粗大な気泡を供給することで、この気泡が中空糸膜表面に接触しながら上昇する。この粗大気泡は、微細な気泡よりも上昇速度が高いため、比較的垂直に槽内を上昇する。また、粗大気泡は、中空糸膜表面に与える圧力が大きいため、高い擦過圧力で効果的に中空糸膜表面を洗浄することができる。これらの結果、当該濾過ユニットは、ばらつきを抑えて効率よく中空糸膜を洗浄できる。なお、「粗大な気泡」とは、中空糸膜の平均外径よりも大きい水平方向の最小幅を有する気泡を意味する。

上記複数の濾過モジュール間に気泡の上昇を遮蔽する部材を備えないとよい。濾過モジュールにおいては、外側の中空糸膜ほど不純物が付着し易い。従って、複数の濾過モジュール間で気泡の上昇を遮蔽しないことで、濾過モジュールの外側の中空糸膜を粗大気泡で効率的に洗浄することができる。また、遮断部材がないことで、気泡が略均等な間隔で垂直に上昇するため、洗浄のばらつきを抑えることができる。

上記気泡の平均水平径としては、１０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下が好ましい。このように、粗大な気泡の平均水平径を上記範囲内とすることで、中空糸膜の洗浄効果を促進できる。なお、「気泡の平均水平径」とは、気泡発生モジュールから吐出された気泡が中空糸膜又はその保持部材に衝突する直前の水平方向の最小幅の平均値を意味する。

上記気泡発生モジュールの気泡吐出口が円形状、楕円形状又は矩形状であるとよい。このように、上記気泡発生モジュールの気泡吐出口が円形状、楕円形状又は矩形状であることによって、粗大な気泡を供給可能な気泡吐出口を比較的容易に形成することができる。

上記気泡吐出口が長方形状であるとよい。このように、上記気泡吐出口が長方形状であることによって、例えば上記複数本の中空糸膜の配列方向と気泡吐出口の長辺とが平行になるようにこの気泡吐出口を配設することで、複数本の中空糸膜の洗浄効果を高めることができる。

上記気泡吐出口の長辺長さとしては、２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下が好ましく、上記気泡吐出口の短辺長さに対する長辺長さの比としては、２以上８以下が好ましい。このように、上記気泡吐出口の長辺長さ及び上記気泡吐出口の短辺長さに対する長辺長さの比が上記範囲内であることによって、複数本の中空糸膜の洗浄効果をより高めることができる。

上記気泡吐出口が円形状又は楕円形状であるとよい。また、上記気泡発生モジュールの気泡吐出口の平均径としては、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましい。このように、上記気泡吐出口が円形状又は楕円形状であり、上記気泡発生モジュールの気泡吐出口の平均径が上記範囲内であることによって、粗大な気泡を容易に形成することができ、ひいては中空糸膜の洗浄効果を促進できる。なお、「気泡吐出口の平均径」とは、気泡吐出口と等面積円の直径の平均値を意味する。

上記気泡発生モジュールが間欠的に気泡を供給するとよい。このように気泡発生モジュールが間欠的に気泡を供給することで、粗大な気泡を簡易な構成で容易に形成することができる。

上記濾過モジュールが少なくとも短手方向に等間隔で配設されるとよい。また、この短手方向に隣接する濾過モジュールの平均間隔としては、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下が好ましい。このように、濾過モジュールを短手方向に等間隔で配設しつつ、平均間隔を上記範囲内とすることで、装置の大型化を抑えつつ、粗大な気泡による中空糸膜の洗浄効果を促進することができる。なお、「等間隔」とは、間隔の変化が１０％以内、好ましくは５％以内であることを意味する。

上記濾過モジュールにおける複数本の中空糸膜の存在密度としては、４本／ｃｍ^２以上１５本／ｃｍ^２以下が好ましい。このように、中空糸膜の存在密度を上記範囲内とすることで、装置の大型化をさらに抑えつつ、洗浄効果のさらなる促進を図ることができる。

なお、本明細書において、「上」とは、本発明の濾過ユニットの使用状態（被処理液に浸漬した状態）における「上」をいい、「下」とはその逆をいう。「複数本の中空糸膜がカーテン状に配列する」とは、上下方向に垂直な断面において複数本の中空糸膜の存在領域が長軸を有することをいう。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る濾過ユニットについて説明する。

［濾過ユニット］
図１の濾過ユニットは、上下に引き揃えられ、カーテン状に配列する複数本の中空糸膜１１、複数本の中空糸膜１１の上端を固定する上側保持部材１２及び複数本の中空糸膜１１の下端を固定する下側保持部材１３を有する複数の濾過モジュール１と、この濾過モジュール１の下方から気泡を供給する複数の気泡発生モジュール２とを備える。また、図１の濾過ユニットは、複数の濾過モジュール１及び複数の気泡発生モジュール２を保持するフレーム３と、複数の気泡発生モジュール２に気体を供給する複数の散気管４と、複数の濾過モジュール１によって濾過された処理済液を排出する排出機構５とを備える。上側保持部材１２及び下側保持部材１３は、各々棒状に形成されている。各濾過モジュール１において、上側保持部材１２及び下側保持部材１３の長手方向と、上下方向に垂直な断面における複数本の中空糸膜１１の存在領域の長軸とは平行に配設され、各濾過モジュール１は図２に示すように板状に構成されている。また、複数の濾過モジュール１は、間隔を開けて平行に配設されている。なお、以下の説明においては、上側保持部材１２及び下側保持部材１３の長手方向をＹ方向、上側保持部材１２及び下側保持部材１３の対向方向（上下方向）をＺ方向、この長手方向及び対向方向に垂直な方向（短手方向）をＸ方向ともいう。

当該濾過ユニットは、被処理液中に浸漬して用いられる。当該濾過ユニットは、被処理液に含まれる不純物が中空糸膜１１の内部に浸透するのを防止しつつ、不純物以外を中空糸膜１１の内部に透過させることで濾過処理を行う。

（気泡発生モジュール）
気泡発生モジュール２は、濾過モジュール１に粗大な気泡を供給する。この粗大気泡は、微細な気泡よりも上昇速度が高く、比較的垂直に槽内を上昇する。また、粗大気泡は、中空糸膜１１表面に対する圧力が大きいため、比較的大きな擦過圧力で効果的に中空糸膜１１表面を洗浄することができる。この粗大気泡は、水平方向の最小幅が中空糸膜の平均外径の３倍以上であることが好ましい。

気泡発生モジュール２は、上方に開口した気泡吐出口２１を有する。気泡発生モジュール２は、散気管４から吐出される気体を内部に導入した上、気泡吐出口２１から上方に吐出可能に構成されている。

気泡発生モジュール２の具体的構造は、気体を気泡吐出口２１から粗大な気泡として吐出可能に構成されている限り、特に限定されるものではなく、例えば多孔管のように内部に導入される気体を気泡吐出口２１から連続的に吐出するものであってもよい。但し、気泡発生モジュール２は、間欠的に気泡を吐出できるように構成されていることが好ましい。間欠的に気泡を吐出することで、粗大な気泡を簡易な構成で容易かつ確実に形成することができる。なお、連続吐出装置と間欠吐出装置とを併用してもよい。

気泡発生モジュール２が供給する粗大な気泡の平均水平径の下限としては、１０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましく、５０ｍｍがさらに好ましい。一方、気泡発生モジュール２が供給する粗大な気泡の平均水平径の上限としては、２５０ｍｍが好ましく、２００ｍｍがより好ましく、１５０ｍｍがさらに好ましい。気泡の平均水平径が上記下限に満たないと、中空糸膜１１の洗浄効果が不十分となるおそれがある。逆に、気泡の平均水平径が上記上限を超えると、気泡が大きくなり過ぎて供給される気泡の数が少なくなり、洗浄効率が十分に高まらないおそれがある。また、上昇途中で気泡が割れて上昇経路が不安定になるおそれがある。なお、気泡発生モジュール２が供給する粗大な気泡の水平方向の具体的断面形状としては、例えば円形状、楕円形状等、様々な形状が挙げられる。上記気泡の水平方向の断面形状が楕円形状の場合、この気泡の水平方向の平均長径の下限としては、１０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましく、５０ｍｍがさらに好ましい。一方、上記平均長径の上限としては、２５０ｍｍが好ましく、２００ｍｍがより好ましく、１５０ｍｍがさらに好ましい。

気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１の形状としては、特に限定されないが、例えば円形状、楕円形状又は矩形状が挙げられる。当該濾過ユニットは、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１が円形状、楕円形状又は矩形状であることによって、粗大な気泡を供給可能な気泡吐出口２１を比較的容易に形成することができる。中でも、気泡吐出口２１は長方形状であることが好ましい。当該濾過ユニットは、気泡吐出口２１が長方形状であることによって、例えば複数本の中空糸膜１１の配列方向（複数本の中空糸膜１１の存在領域の長軸方向）と気泡吐出口の長辺とが平行になるように気泡吐出口２１を配設することで、複数本の中空糸膜１１の洗浄効果を高めることができる。

また、気泡吐出口２１が長方形状である場合、気泡吐出口２１の長辺長さの下限としては、２０ｍｍが好ましく、３０ｍｍがより好ましい。一方、気泡吐出口２１の長辺長さの上限としては、６０ｍｍが好ましく、５０ｍｍがより好ましい。上記長辺長さが上記下限に満たないと、粗大な気泡を吐出するためには短辺長さを比較的長くすることが必要となり、気泡発生モジュール２を隣接する濾過モジュール１間に配設し難くなるおそれがある。逆に、上記長辺長さが上記上限を超えると、気泡吐出口２１の長辺が複数本の中空糸膜１１の配列方向と平行になるように配設した場合に、この配列方向における気泡吐出口２１の個数が不十分となり、複数本の中空糸膜１１の洗浄効果が十分に得られないおそれがある。

気泡吐出口２１が長方形状である場合、気泡吐出口２１の短辺長さに対する長辺長さの比の下限としては、２が好ましく、３がより好ましく、３．５がさらに好ましい。一方、上記比の上限としては、８が好ましく、６がより好ましく、５がさらに好ましい。上記比が上記下限に満たないと、気泡発生モジュール２を隣接する濾過モジュール１間に配設し難くなるおそれがある。逆に、上記比が上記上限を超えると、上昇途中で気泡が割れ易くなるおそれがある。

また特に、当該濾過ユニットは、気泡吐出口２１の長辺長さ、及び気泡吐出口２１の短辺長さに対する長辺長さの比が共に上記範囲内であることが好ましい。これにより、当該濾過ユニットは、粗大な気泡を複数本の中空糸膜１１の表面に容易かつ確実に接触させることができ、複数本の中空糸膜１１の洗浄効果をより高めることができる。

一方、上述のように、気泡吐出口２１は円形状又は楕円形状であってもよい。この場合、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１の平均径の下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましく、２０ｍｍがさらに好ましい。一方、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１の平均径の上限としては、５０ｍｍが好ましく、４５ｍｍがより好ましく、４０ｍｍがさらに好ましい。気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１の平均径が上記下限に満たないと、十分に大きな気泡を吐出できず、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡を複数本の中空糸膜１１表面に的確に擦過させることができないおそれがある。逆に、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１の平均径が上記上限を超えると、気泡が大きくなり過ぎて供給される気泡の数が少なくなり、洗浄効率が十分に高まらないおそれがある。また、上昇途中で気泡が割れ上昇経路が不安定になるおそれがある。

気泡吐出口２１の面積Ｓの下限としては、１００ｍｍ^２が好ましく、２００ｍｍ^２がより好ましく、３００ｍｍ^２がさらに好ましい。一方、気泡吐出口２１の面積Ｓの上限としては、１０００ｍｍ^２が好ましく、８００ｍｍ^２がより好ましく、６００ｍｍ^２がさらに好ましい。気泡吐出口２１の面積Ｓが上記下限に満たないと、十分に大きな気泡を吐出できず、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡を複数本の中空糸膜１１表面に的確に擦過させることができないおそれがある。逆に、気泡吐出口２１の面積Ｓが上記上限を超えると、気泡が大きくなり過ぎて供給される気泡の数が少なくなり、洗浄効率が十分に高まらないおそれがある。また、上昇途中で気泡が割れて上昇経路が不安定になるおそれがある。

当該濾過ユニットは、平面視において複数の気泡発生モジュール２と重なる位置に散気管４が配設されている。当該濾過ユニットは、かかる構成によると、散気管４から吐出される気体を複数の気泡発生モジュール２の内部に容易かつ確実に導入することができる。さらに、当該濾過ユニットは、連続して設けられる複数の気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から気泡を吐出することで、隣接する一対の濾過モジュール１の全ての中空糸膜１１の表面に気泡を容易かつ確実に供給することができる。

（散気管）
複数の散気管４は、軸が濾過モジュール１の平行方向（Ｙ方向）に伸びる直管部を有し、上記直管部が複数の気泡発生モジュール２の下方に配設されている。各散気管４は、上記直管部の軸方向に複数の散気孔が形成されている。上記複数の散気孔は、気泡発生モジュール２の下方に位置している。散気管４は、一端側から導入される気体を複数の散気孔から吐出し、この吐出した気体を複数の気泡発生モジュール２の内部に導入可能に構成されている。

（濾過モジュール）
複数の濾過モジュール１は、図２に示すように短手方向（Ｘ方向）及び長手方向（Ｙ方向）に等間隔で配設されている。

短手方向（Ｘ方向）に隣接する濾過モジュール１の平均間隔（下側保持部材１３の平均間隔）Ｄ_１の下限としては、１５ｍｍが好ましく、１８ｍｍがより好ましい。一方、短手方向に隣接する濾過モジュール１の平均間隔Ｄ_１の上限としては、３０ｍｍが好ましく、２５ｍｍがより好ましい。短手方向に隣接する濾過モジュール１の平均間隔Ｄ_１が上記下限に満たないと、気泡発生モジュール２から吐出される気泡を隣接する濾過モジュール１の隙間に通し難くなり、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡による洗浄効果が十分に高まらないおそれがある。逆に、短手方向に隣接する濾過モジュール１の平均間隔Ｄ_１が上記上限を超えると、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１と複数本の中空糸膜１１との水平方向距離が大きくなり、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡による洗浄効果が十分に得られないおそれがある。また、上記平均間隔Ｄ_１が上記上限を超えると、当該濾過ユニットが不要に大きくなるおそれがある。

短手方向に隣接する濾過モジュール１の平均間隔Ｄ_１［ｍｍ］に対する気泡吐出口２１の面積Ｓ［ｍｍ^２］の比（Ｓ／Ｄ_１）の下限としては、５が好ましく、１０がより好ましい。一方、上記比（Ｓ／Ｄ_１）の上限としては、５０が好ましく、３０がより好ましい。上記比（Ｓ／Ｄ_１）が上記下限に満たないと、短手方向に隣接する濾過モジュール１の平均間隔Ｄ_１に対する気泡吐出口２１から吐出される気泡の径が小さくなり過ぎて、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡を複数本の中空糸膜１１表面に的確に擦過させることができないおそれがある。逆に、上記比（Ｓ／Ｄ_１）が上記上限を超えると、気泡が大きくなり過ぎて供給される気泡の数が少なくなり、洗浄効率が十分に高まらないおそれがある。また、上昇途中で気泡が割れて上昇経路が不安定になるおそれがある。

（中空糸膜）
中空糸膜１１は、液を透過させる一方、被処理液に含まれる不純物の透過を阻止する多孔性の膜を管状に成形したものである。

中空糸膜１１としては、熱可塑性樹脂を主成分とするものを用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。これらの中でも機械的強度、耐薬品性、耐熱性、耐候性、不燃性等に優れ、多孔質性であるＰＴＦＥが好ましく、１軸又は２軸延伸したＰＴＦＥがより好ましい。なお、中空糸膜１１の形成材料には、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等が適宜配合されていてもよい。

中空糸膜１１の平均外径の下限としては、１ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましく、２ｍｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜１１の平均外径の上限としては、６ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましく、４ｍｍがさらに好ましい。中空糸膜１１の平均外径が上記下限に満たないと、中空糸膜１１の機械的強度が不十分となるおそれがある。逆に、中空糸膜１１の平均外径が上記上限を超えると、中空糸膜１１の可撓性が不足することにより気体の接触による中空糸膜１１の振動及び揺動が不十分となり、中空糸膜１１間の隙間を拡げて気体を案内することができないおそれや、中空糸膜１１の断面積に対する表面積の比が小さくなって濾過効率が低下するおそれがある。

濾過モジュール１では、図３及び図４に示すように平面視で複数本の中空糸膜１１が長手方向及び短手方向にそれぞれ等間隔で配設されており、密度が略均一な中空糸膜１１の束が上側保持部材１２と下側保持部材１３とによって保持されている。換言すると、濾過モジュール１は、中空糸膜１１間の間隙の大きさが等しく、微小な間隙や広い間隙等が存在しない。このように中空糸膜１１の間隙を一定とすることで、気泡の上昇経路の偏りを防いで、局所的に洗浄能力が低下することを防止できる。なお、複数本の中空糸膜１１の長手方向の間隔と短手方向の間隔とは異なってもよい。

濾過モジュール１における長手方向の中空糸膜１１の配設数（行数）としては、例えば１０本以上１０００本以下とできる。また、短手方向の中空糸膜１１の配設数（列数）としては、例えば２本以上１００本以下とできる。

濾過モジュール１における複数本の中空糸膜１１の存在密度の下限としては、４本／ｃｍ^２が好ましく、５本／ｃｍ^２がより好ましく、７本／ｃｍ^２がさらに好ましい。一方、複数本の中空糸膜１１の存在密度の上限としては、１５本／ｃｍ^２が好ましく、１２本／ｃｍ^２がより好ましく、１０本／ｃｍ^２がさらに好ましい。複数本の中空糸膜１１の存在密度が上記下限に満たないと、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、複数本の中空糸膜１１の存在密度が上記上限を超えると、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡を中空糸膜１１の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。

上下方向に垂直な断面における複数本の中空糸膜１１の束の長手方向の平均長さ（Ｙ方向の平均長さ）Ｌ_１の下限としては、３００ｍｍが好ましく、５００ｍｍがより好ましい。一方、中空糸膜１１の束の長手方向の平均長さＬ_１の上限としては、１２００ｍｍが好ましく、１０００ｍｍがより好ましい。中空糸膜１１の束の長手方向の平均長さＬ_１が上記下限に満たないと、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、中空糸膜１１の束の長手方向の平均長さＬ_１が上記上限を超えると、濾過モジュール１の取り扱いが困難になるおそれがある。

上下方向に垂直な断面における複数本の中空糸膜１１の束の長軸と垂直方向（短手方向）の平均長さ（Ｘ方向の平均長さ）Ｌ_２の下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、中空糸膜１１の束の短手方向の平均長さＬ_２の上限としては、１００ｍｍが好ましく、７５ｍｍがより好ましい。中空糸膜１１の束の短手方向の平均長さＬ_２が上記下限に満たないと十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、中空糸膜１１の束の短手方向の平均長さＬ_２が上記上限を超えると、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡を中空糸膜１１の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。

上記長手方向の平均長さＬ_１に対する短手方向の平均長さＬ_２の比（Ｌ_２／Ｌ_１）の下限としては、１／８０が好ましく、１／５０がより好ましい。一方、上記平均長さＬ_１に対する平均長さＬ_２の比（Ｌ_２／Ｌ_１）の上限としては、１／３が好ましく、１／１０がより好ましい。上記平均長さＬ_１に対する平均長さＬ_２の比（Ｌ_２／Ｌ_１）が上記下限に満たないと、濾過モジュール１の取り扱いが困難になるおそれがある。逆に、上記平均長さＬ_１に対する平均長さＬ_２の比（Ｌ_２／Ｌ_１）が上記上限を超えると、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡を中空糸膜１１の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。

上下方向に垂直な断面における複数本の中空糸膜１１の長手方向（Ｙ方向）の平均ピッチＰ１は、短手方向（Ｘ方向）の平均ピッチＰ２よりも大きいことが好ましい。中空糸膜１１の長手方向の平均ピッチＰ１に対する短手方向の平均ピッチＰ２の比（Ｐ２／Ｐ１）の下限としては、２／５が好ましく、１／２がより好ましい。一方、中空糸膜１１の長手方向の平均ピッチＰ１に対する短手方向の平均ピッチＰ２の比（Ｐ２／Ｐ１）の上限としては、４／５が好ましく、２／３がより好ましい。上記比（Ｐ２／Ｐ１）が上記下限に満たないと、長手方向の中空糸膜１１の密度が小さくなり、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上記比（Ｐ２／Ｐ１）が上記上限を超えると、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡を中空糸膜１１の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。

中空糸膜１１の平均有効長さ（上側保持部材１２の下端及び下側保持部材１３の上端間における複数本の中空糸膜１１の平均長さ）の下限としては、１ｍが好ましく、２ｍがより好ましい。一方、中空糸膜１１の平均有効長さの上限としては、６ｍが好ましく、５ｍがより好ましい。中空糸膜１１の平均有効長さが上記下限に満たないと、気泡の擦過による中空糸膜１１の揺動が不十分となり、中空糸膜１１間の隙間を拡げて気体を案内することができないおそれがある。逆に、中空糸膜１１の平均有効長さが上記上限を超えると、中空糸膜１１の自重によって中空糸膜１１の撓みが大きくなり過ぎるおそれや、濾過モジュール１の着脱時等における取り扱い性が低下するおそれがある。

（上側保持部材）
上側保持部材１２は、保持する中空糸膜１１の内腔と連通する内部空間を形成し、この内部空間から中空糸膜１１によって濾過された処理済水を排出する排水ノズル１２ａを有する。上側保持部材１２は、複数本の中空糸膜１１の束の上記長軸方向（Ｙ方向）を長手方向とし、複数本の中空糸膜１１の束の上記長軸と垂直方向（Ｘ方向）を短手方向とし、上下方向（Ｚ方向）を高さ方向とする直方体状に形成されている。

（下側保持部材）
下側保持部材１３は、上側保持部材１２と同様に内部空間を形成してもよく、複数本の中空糸膜１１の開口を閉塞するような方法で複数本の中空糸膜１１の下端を保持してもよい。下側保持部材１３は、複数本の中空糸膜１１の束の上記長軸方向（Ｙ方向）を長手方向とし、複数本の中空糸膜１１の束の上記長軸と垂直方向（Ｘ方向）を短手方向とし、上下方向（Ｚ方向）を高さ方向とする直方体状に形成されている。

中空糸膜１１の束の短手方向の平均長さ（Ｘ方向の平均長さ）に対する下側保持部材１３の短手方向の平均長さ（Ｘ方向の平均長さ）の比の下限としては、１．０５が好ましく、１．１がより好ましい。一方、上記比の上限としては、１．３が好ましく、１．２がより好ましい。上記比が上記下限に満たないと、下側保持部材１３によって複数本の中空糸膜１１の下端を的確に固定できないおそれがある。逆に、上記比が上記上限を超えると、気泡発生モジュール２の気泡吐出口２１から吐出される気泡を複数本の中空糸膜１１に的確に供給できないおそれがある。なお、中空糸膜１１の束の短手方向の平均長さ（Ｘ方向の平均長さ）に対する上側保持部材１２の短手方向の平均長さ（Ｘ方向の平均長さ）の比は、中空糸膜１１の束の短手方向の平均長さに対する下側保持部材１３の短手方向の平均長さの比と同様とすることができる。

（フレーム）
フレーム３は、複数の濾過モジュール１の上側保持部材１２及び下側保持部材１３の側面を保持する複数の丸棒３１を有する。フレーム３は、複数の丸棒３１によって複数の濾過モジュール１の上側保持部材１２及び下側保持部材１３の側面を保持することで、複数の濾過モジュール１を保持する。また、フレーム３は、複数の気泡発生モジュール２を保持する。フレーム３が複数の気泡発生モジュール２を保持する方法は特に限定されるものではなく、例えば濾過モジュール１と平行方向（Ｙ方向）に連続して設けられる複数の気泡発生モジュール２をそれぞれ保持してもよく、連結固定された複数の気泡発生モジュール２をまとめて保持してもよい。

当該濾過ユニットは、複数の濾過モジュール１間に気泡の上昇を遮蔽する部材を備えないことが好ましい。つまり、当該濾過ユニットは、短手方向（Ｘ方向）に隣接する濾過モジュール１の上側保持部材１２間、下側保持部材１３間、及び中空糸膜１１の束間に気泡の上昇を遮断する部材を備えないことが好ましい。このような遮断部材としては、例えば濾過モジュール１間に架け渡される板状部材や棒状部材等が挙げられる。濾過モジュール１においては、外側の中空糸膜１１ほど不純物が付着し易い。従って、複数の濾過モジュール１間で気泡の上昇を遮蔽しない気泡の垂直上昇経路を形成することで、濾過モジュール１の外側の中空糸膜１１を粗大気泡で効率的に洗浄することができる。また、遮断部材がないことで、気泡が略均等な間隔で垂直に上昇するため、洗浄のばらつきを抑えることができる。

（排出機構）
排出機構５は、複数の濾過モジュール１の排水ノズル１２ａに接続され、濾過された処理済液を集める集水配管５１と、この集水配管５１から処理済液を吸引する吸引ポンプ５２とを有する。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記複数の気泡発生モジュールは、複数でなく単数でもよい。また、気泡発生モジュールは、必ずしも濾過モジュールと平行方向（Ｙ方向）に連続して設けられる必要はなく、濾過モジュールと平行方向に所定の間隔を空けて設けられてもよい。

上記散気管は、必ずしも複数の気泡発生モジュールの下方に位置する必要はなく、例えば複数の気泡発生モジュールの内部を貫通するように設けられてもよい。

当該濾過ユニットにおける、上側保持部材、下側保持部材、複数本の中空糸膜、フレーム、排出機構等の構成は上記実施形態で説明した構成に限定されるものではなく、種々の構成を採用することが可能である。

当該濾過ユニットは、中空糸膜の外周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の内周面側に透過する外圧式、浸透圧又は内周面側の負圧により被処理液を内周面側に透過する浸漬式、及び中空糸膜の内周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の外周面側に透過する内圧式等種々の濾過装置として使用できる。中でも、当該濾過ユニットは、外圧式濾過装置として適している。

１ 濾過モジュール
２ 気泡発生モジュール
３ フレーム
４ 散気管
５ 排出機構
１１ 中空糸膜
１２ 上側保持部材
１２ａ 排水ノズル
１３ 下側保持部材
２１ 気泡吐出口
３１ 丸棒
５１ 集水配管
５２ 吸引ポンプ

Claims (10)

1. 上下に引き揃えられ、カーテン状に配列する複数本の中空糸膜を有し、間隔を開けて配設される複数の濾過モジュールと、
   この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の気泡発生モジュールと
   を備える濾過ユニットであって、
   上記気泡発生モジュールが濾過モジュールに粗大な気泡を供給する濾過ユニット。
2. 上記複数の濾過モジュール間に気泡の上昇を遮蔽する部材を備えない請求項１に記載の濾過ユニット。
3. 上記気泡の平均水平径が１０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の濾過ユニット。
4. 上記気泡発生モジュールの気泡吐出口が円形状、楕円形状又は矩形状である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の濾過ユニット。
5. 上記気泡吐出口が長方形状である請求項４に記載の濾過ユニット。
6. 上記気泡吐出口の長辺長さが２０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、上記気泡吐出口の短辺長さに対する長辺長さの比が２以上８以下である請求項５に記載の濾過ユニット。
7. 上記気泡吐出口が円形状又は楕円形状であり、上記気泡発生モジュールの気泡吐出口の平均径が１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である請求項４に記載の濾過ユニット。
8. 上記気泡発生モジュールが間欠的に気泡を供給する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
9. 上記濾過モジュールが少なくとも短手方向に等間隔で配設され、この短手方向に隣接する濾過モジュールの平均間隔が１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の濾過ユニット。
10. 上記濾過モジュールにおける複数本の中空糸膜の存在密度が４本／ｃｍ^２以上１５本／ｃｍ^２以下である請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の濾過ユニット。

Images