JPWO2017150531A1 - 平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールおよび平膜型分離膜モジュールの運転方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、分離膜の透過側の面が互いに対向するように配置され、内側に流路材が設けられて分離膜対が形成された平膜型分離膜エレメントであって、少なくとも一方向における曲げ弾性率が１００〜１０００ＭＰａ、最大曲げ応力が１〜１５ＭＰａ、を満たす高弾性領域の面積が、前記分離膜対のろ過領域の面積のうち１０％以上である、平膜型分離膜エレメントに関する。

Description

本発明は、飲料水製造、浄水処理、廃水処理等の水処理分野、食品工業分野に好適な平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールおよび平膜型分離膜モジュールの運転方法に関する。

近年、平膜状や中空糸膜状の分離膜は、水処理分野および食品工業分野に使われるようになってきている。例えば、分離膜を配設した膜エレメント、およびこの膜エレメントを複数配置した膜モジュールが水浄化処理装置に使用されている。分離膜には、その孔径や分離機能の点から、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜等がある。これらの膜は、例えば、海水、かん水または有害物を含んだ水等からの飲料水の精製、工業用超純水の製造、排水処理、および有価物の回収等に用いられている。上記の膜は、目的とする分離成分及び分離性能によって使い分けられている。

膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ）は、活性汚泥槽に分離膜を浸漬し、活性汚泥と処理水を膜で分離する処理方法である。ＭＢＲは、省スペースで、良好な水質が得られるため、国内では小規模な施設を中心に、新しい施設の多い海外では１０万ｍ^３／ｄを超える大規模な施設に導入が進められている。

膜分離活性汚泥法では、分離膜モジュールを用いてろ過を継続すると、膜表面に被処理水中に含まれる懸濁成分が堆積することにより、透過水量が低下するため、透過水量を保つためには膜間差圧を上げていく必要がある。

そのため、分離膜モジュールの通常運転時には、分離膜モジュール下方に設置された散気管から加圧空気を送り、膜表面の流れを乱すことにより、堆積物を剥離させている。
しかし、散気ブロワの消費エネルギーが高いことが、膜分離活性汚泥法の課題であり、散気量を少なくしても膜表面を洗浄することができる分離膜エレメントおよび分離膜モジュールが求められている。

従来の平膜型分離膜エレメントは、ろ過膜の支持材やフレームは剛直な場合が多く、散気管から気泡を散気させてもろ過膜の振動はほとんど発生せず、膜面に付着した懸濁物を剥離させる作用は散気気泡により膜面に生じるせん断応力のみとなる。

そこで、特許文献１には、流路材として、ポリエチレン製のネットを用いることで平膜エレメント全体を可撓性とし、かつ、全体厚みを１〜６ｍｍと薄くすることにより、気泡との接触等により平膜エレメントの揺れを発生させることにより、ろ過膜表面への懸濁物の剥離促進を行うことで、散気量を低減する方法が記載されている。

また、特許文献２には、膜エレメントがフレキシブルなシート状であり、表面にエポキシ樹脂等で複数の凸状体を設けることによって、揺動を促進する方法が記載されている。
また、特許文献３には、膜の透過側の面に複数の樹脂部を備える構成とすることにより、分離膜エレメントの厚みを低減することで適度な剛性と柔軟性を付与した分離膜エレメントが記載されている。

国際公開第２０１１／００４７４３号 日本国特開２００８−２４６３７１号公報 国際公開第２０１３／１２５５０６号

しかしながら、特許文献１〜３に記載の方法により、膜エレメントに揺動を発生させることにより、ろ過膜表面の懸濁物の剥離速度を増加させることはできるが、揺動による膜面洗浄効果は不十分であり、さらなる散気エネルギーの低減には揺動効果をさらに促進させる必要がある。

また、特許文献１に記載の方法では、膜エレメントの厚みを低減するため、耐久性の低下が懸念され、長期間運転を行った際に分離膜エレメントおよび分離膜表面が故障し、性能低下が生じる可能性が高まる。
特許文献２に記載の方法では、分離膜表面に凸状物を形成するため、有効な膜面積が低下してしまう。

本発明は、膜分離活性汚泥法における散気による消費エネルギーを低減するために、散気による平膜型分離膜エレメントの揺動性を増加させると共に、耐久性を向上させ、揺動性が増加しても長期間安定的に運転することが可能な平膜型分離膜エレメントを提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するために、以下に述べる構成からなる。
すなわち、本発明は下記＜１＞〜＜２２＞に関するものである。
＜１＞分離膜の透過側の面が互いに対向するように配置され、内側に流路材が設けられて分離膜対が形成された平膜型分離膜エレメントであって、少なくとも一方向における曲げ弾性率が１００〜１０００ＭＰａ、最大曲げ応力が１〜１５ＭＰａ、を満たす高弾性領域の面積が、前記分離膜対のろ過領域の面積のうち１０％以上である、平膜型分離膜エレメント。
＜２＞前記流路材の少なくとも一部が複数の樹脂部であり、前記樹脂部が前記分離膜対の透過側の面の両方に固着された、＜１＞に記載の平膜型分離膜エレメント。
＜３＞前記高弾性領域における前記樹脂部の引張弾性率が５０〜１０００ＭＰａである、＜２＞に記載の平膜型分離膜エレメント。
＜４＞前記高弾性領域における前記樹脂部が間隔をおいて配置されている、＜２＞または＜３＞に記載の平膜型分離膜エレメント。
＜５＞前記樹脂部の長径が１０ｍｍ以上である、＜２＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜６＞前記樹脂部の短径が１〜２０ｍｍである、＜２＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜７＞前記高弾性領域における前記樹脂部が少なくとも一方向において、前記高弾性領域の一端から他端まで連続的に設けられている、＜２＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜８＞前記樹脂部の前記分離膜対のろ過領域に対する投影面積比が１５〜８０％である、＜２＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜９＞前記高弾性領域における、任意の点を通る全ての直線上に少なくとも前記樹脂部の一部が存在する、＜２＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜１０＞前記分離膜が長方形状であり、前記高弾性領域の任意の点を通る前記分離膜対の短手方向の直線上の少なくとも一部に前記樹脂部が存在する、＜２＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜１１＞前記分離膜対の一辺の長さが３００〜２０００ｍｍである、＜１＞〜＜１０＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜１２＞前記分離膜対の長手方向の一辺の長さをＬ１、曲げ弾性率をＥ１、前記分離膜の短手方向の長さをＬ２、曲げ弾性率をＥ２とすると、０．７５×Ｅ１×Ｌ２／Ｌ１≦Ｅ２≦１．２５×Ｅ１×Ｌ２／Ｌ１を満たす、＜１＞〜＜１１＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜１３＞前記平膜型分離膜エレメントの純水透過係数が、前記分離膜の純水透過係数の０．０２倍以上である、＜１＞〜＜１２＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント。
＜１４＞筐体フレーム内に、平膜型分離膜エレメント複数枚を、水平方向に隙間を設けて上下方向に平行に配列し、前記平膜型分離膜エレメントは周縁部のいずれかで固定され、前記平膜型分離膜エレメントの各固定部から最も離れた膜面に荷重０．１Ｎを加えたときの前記平膜型分離膜エレメントの最大撓み量が０．５〜３．０ｍｍである、エレメントユニット。
＜１５＞筐体フレーム内に、＜１＞〜＜１３＞のいずれか１つに記載の平膜型分離膜エレメント複数枚を、水平方向に隙間を設けて上下方向に平行に配列し、前記平膜型分離膜エレメントは周縁部のいずれかで固定され、前記平膜型分離膜エレメントの各固定部から最も離れた膜面に荷重０．１Ｎを加えたときの前記平膜型分離膜エレメントの最大撓み量が０．５〜３．０ｍｍである、エレメントユニット。
＜１６＞隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隔が２〜１０ｍｍで設置される、＜１４＞または＜１５＞に記載のエレメントユニット。
＜１７＞前記平膜型分離膜エレメントの各固定部から最も離れた膜面に荷重０．１Ｎを加えたときの最大撓み量が、隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隔よりも小さいことを満たす、＜１４＞〜＜１６＞のいずれか１つに記載のエレメントユニット。
＜１８＞＜１４＞〜＜１７＞のいずれか１つに記載のエレメントユニットの下方に散気手段を備えている、平膜型分離膜モジュール。
＜１９＞前記平膜型分離膜エレメントの少なくとも二箇所が固定されてなる、＜１８＞に記載の平膜型分離膜モジュール。
＜２０＞＜１８＞または＜１９＞に記載の平膜型分離膜モジュールを用い、前記平膜型分離膜エレメントが０．２〜０．５ｍＮ／ｍの振動エネルギーで振動するように運転する、平膜型分離膜モジュールの運転方法。
＜２１＞前記散気手段から散気される気泡の平均上昇速度が０．５〜６．０ｍ／ｍｉｎである、＜２０＞に記載の平膜型分離膜モジュールの運転方法。
＜２２＞隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隙を通過する体積０．５ｍｍ^３以上の散気気泡の球体積相当径をＢ（ｍｍ）、隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隔をＣ（ｍｍ）とすると、運転中に、気泡が隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隔を通過する際にＢ／Ｃ＞０．６を満たす割合の平均値が５０〜９０％である、＜２０＞または＜２１＞に記載の平膜型分離膜モジュールの運転方法。

本発明によれば、膜分離活性汚泥法における散気による消費エネルギーを低減するために、散気による平膜型分離膜エレメントの揺動性を増加させると共に、耐久性を向上させ、揺動性が増加しても長期間安定的に運転することが可能な平膜型分離膜エレメントを提供することができる。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明の平膜型分離膜エレメントの実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）は、平膜型分離膜エレメントの厚さ中心で膜表面と平行に切断したときの断面図であり、図１（ｂ）は平膜型分離膜エレメントを厚さ方向に切断したときの断面図である。 図２は、本発明の平膜型分離膜エレメントの実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）に相当する断面図である。 図３は、本発明の平膜型分離膜エレメントの実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）に相当する断面図である。 図４は、本発明の平膜型分離膜エレメントの実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）に相当する断面図である。 図５は、本発明の平膜型分離膜エレメントの実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）に相当する断面図である。 図６は、本発明の平膜型分離膜エレメントの実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）に相当する断面図である。 図７は、本発明の平膜型分離膜エレメントの実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）に相当する断面図である。 図８は、本発明の平膜型分離膜エレメントの実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ａ）に相当する断面図である。 図９は、本発明の平膜型分離膜エレメントの集水ノズルの実施形態の一例を示す断面図である。 図１０は、本発明の平膜型分離膜エレメントの貫通孔の実施形態の一例を示す断面図である。 図１１は、本発明の平膜型分離膜モジュールを構成するエレメントユニットの実施形態の一例を模式的に示す正面図である。 図１２は、本発明の平膜型分離膜モジュールを構成するエレメントユニットの実施形態の一例を模式的に示す正面図である。 図１３は、本発明の平膜型分離膜モジュールを構成するエレメントユニットの実施形態の一例を模式的に示す正面図である。 図１４は、本発明の平膜型分離膜エレメントを含む膜モジュールを用いた水処理装置の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。
１．分離膜
本発明において、分離膜は、平膜状の分離膜であり、好ましくは不織布ベースの基材上に分離機能層を形成したものである。

＜基材＞
分離機能層と基材で形成された分離膜において、基材は、分離機能層を支持して分離膜に強度を与える機能をもつ。
基材としては、強度および流路材形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布のいずれも好ましく用いることができる。

特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、高分子重合体の溶液を流延した際に、その溶液が過浸透により裏抜けすること、分離機能層が剥離すること、さらには基材の毛羽立ち等により膜が不均一化すること、およびピンホール等の欠点が生じることを抑制できる。

また、基材が熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる膜の不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜は、連続製膜されるときに、製膜方向に対し張力がかけられるので、寸法安定性に優れる長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。

基材を構成する材質としては、有機物質、無機物質等が挙げられ、特に限定されないが、軽量化しやすい点から、有機物質が好ましい。有機物質としては、セルロース繊維、セルローストリアセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等が挙げられる。

不織布は、密溶着部と粗溶着部と非溶着部を有することが好ましい。不織布が密溶着部と粗溶着部と非溶着部を有することで、不織布の繊維間の表面開孔部に、流路材としての樹脂部が含浸することで接着力が向上される。

不織布の密溶着率は５〜５０％であることが好ましい。不織布の密溶着率を５〜５０％とすることで、不織布の繊維間の表面開孔部が樹脂の固定に好適な量となり、また不織布の保形性も高まり搬送時にも不織布の形状が崩れ難くなる。

密溶着率とは、不織布の面積に対する、密溶着部が占める面積の比率である。
密溶着部とは複数の繊維が熱融着された領域であり、密溶着部の大きさは不織布を構成する繊維径と異なる。例えば、不織布の表面を電子顕微鏡等で観察し、不織布を構成する繊維の平均径よりも大きい幅を有する部分が溶着部となり、平均繊維径の１．８倍未満であれば粗溶着部、１．８倍以上が密溶着部となる。
なお、平均繊維径とは、不織布を構成し、他の繊維と溶着していない任意の繊維５０本について測定した直径の平均値のことである。

基材の密溶着率は、５０ｍｍ×５０ｍｍにカットした基材表面を、デジタルスキャナー（Ｃａｎｏｎ製ＣａｎｏＳｃａｎ Ｎ６７６Ｕ）でスキャンし、得られたデジタル画像を画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）で解析し、得られた画像について、密溶着率（％）＝１００×（密溶着部／切り出し面積）として算出する。この操作を５０回繰り返し、その平均値を密溶着率とすることができる。

粗溶着部における、繊維間の空隙である表面開孔率は、密溶着率と同様の理由から２５〜６０％が好ましい。表面開孔率は、５０ｍｍ×５０ｍｍにカットした基材表面を、デジタルスキャナー（Ｃａｎｏｎ製ＣａｎｏＳｃａｎ Ｎ６７６Ｕ）でスキャンし、得られたデジタル画像を画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）で解析し、得られた画像について、表面開孔率（％）＝１００×（表面開孔部／切り出し面積）として算出する。この操作を５０回繰り返し、その平均値を表面開孔率とすることができる。

非溶着部とは、不織布繊維が溶着していない領域である。非溶着部における、繊維間の空隙である表面開孔率は、密溶着率と同様の理由から１５〜７０％が好ましい。なお、突起物が直線上に配置される場合には、不織布と接する突起物の面積の２０％以上が表面開孔部に配置されることが好ましい。

密溶着部の幅が広すぎると突起物が含浸できない領域が広がることから、密溶着部の幅は２ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｍｍ以下である。
同様の理由から、ピッチは１〜５０ｍｍで適宜設計するとよい。ピッチとは、ある密溶着部の重心位置と、この密溶着部に隣接する別の密溶着部の重心位置との水平距離である。

非溶着部では突起物の含浸が進み、密溶着部で含浸が進まないため、突起物が不織布に含浸した層と含浸していない領域に分かれる。突起物を、不織布に溶融樹脂を塗布して固化させて製造する際は、これら２つの領域の熱収縮挙動が異なるため、均一に含浸した場合に生じる膜がカールするような品質低下が起こりにくい傾向にある。

密溶着部は規則的に存在することで不織布の剛性斑が少なくなり、搬送時のシワや破れ等を抑制できる。不織布に設けられた複数の密溶着部が模様を形成し、長さ方向に同様に配列されている領域がある場合は、複数の密溶着部が形成する模様を“柄”と呼ぶこともある。柄は、格子状や千鳥状、あるいはその組み合わせがさらに好ましい。

密溶着部の柄の形状は特に限定されないが、突起物が固着した面の表面上部から観察した形では、楕円、円、長円、台形、三角形、長方形、正方形、平行四辺形、菱形等が挙げられる。

不織布を溶着する方法としては、レーザー照射や熱ロール、カレンダ加工等従来公知の方法を採用できる。熱ロールで溶着させる場合は、製造時に安定的に密溶着部を形成できる点からエンボス加工が好ましい。

エンボス加工とは、不織布をエンボスロールを用いて熱プレス処理するものであり、通常は、表面が平滑なロールとエンボス柄を有する熱ロールの２本のロールによってプレスされる。プレス時の線圧としては１〜５０ｋｇ／ｃｍであることが好ましく、線圧が低すぎる場合には十分な強度が付与できず、線圧が高すぎる場合には不織布を構成する繊維がフィルム化してしまい、突起物が不織布へ含浸し難くなる傾向にある。

エンボス加工は、不織布の片面、両面のいずれにも施してよいが、片面の場合は、高低差が存在する面側が、もう一方の面側よりも密溶着率が低くなる傾向にあるため、突起物を含浸させる点については好適である。ただし、両面に施した方が密溶着部が厚み方向で対照的に存在することになるため剛性が高まり、安定に搬送させる点に関しては優れている。

基材の厚みは、薄すぎると分離膜としての強度を保ちにくくなり、また、極端に厚いと透水量が低下するとともに、平膜型分離膜エレメントの厚みが厚くなることで、平膜型分離膜モジュールの総膜面積が低下してしまうため、５０〜１０００μｍの範囲にあるのが好ましい。最も好ましいのは、７０〜５００μｍの範囲である。

基材の密度は、０．７ｇ／ｃｍ^３以下が好ましく、より好ましくは０．６ｇ／ｃｍ^３以下である。
基材の密度がこの範囲であれば、多孔質樹脂層を形成する樹脂を受け入れ、基材と多孔質樹脂層との適度な複合層を形成するのに適しているとともに、分離膜の基材面に流路材としての樹脂を形成する際に、樹脂が含浸しやすくなることで接着力を確保することができる。

しかしながら、極端に低密度になると分離膜としての強度が低下するとともに、流路材としての樹脂が含浸過多となることで、分離膜性能を低下させるため、０．３ｇ／ｃｍ^３以上であるのが好ましい。
ここでいう密度とは、見かけ密度であり、基材の面積、厚さと重量から求めることができる。

基材の見かけ密度は、５０ｍｍ×５０ｍｍにカットした基材５０枚のサンプルの乾燥重量および厚みを計測し、それらの平均値を算出し、重量を厚みと基材の面積で割ることにより算出することができる。

＜分離機能層＞
分離機能層の材料としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等を用いることができる。

分離機能層は、これらの樹脂だけで形成されてもよく、これらの樹脂を主成分とする樹脂で形成されてもよい。ここで主成分とは、５０重量％以上含有することをいい、６０重量％以上含有することが好ましい。これらの中でも、溶液による製膜が容易で、物理的耐久性や耐薬品性にも優れているポリ塩化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂が好ましく、とりわけポリフッ化ビニリデン樹脂またはそれを主成分とするものが好ましい。

分離機能層の厚みは、通常は１〜５００μｍの範囲が好ましく、より好ましくは５〜２００μｍの範囲である。分離機能層が薄すぎると基材が露出し、懸濁物質が基材に付着してろ過圧が上昇したり、洗浄してもろ過性能が十分に回復しなかったりする場合がある。また、分離機能層が厚すぎると透水量が低下することがある。

分離機能層を構成する樹脂の一部は、基材の少なくとも表層部に入り込み、その少なくとも表層部において基材との複合層を形成している。基材表面から内部にポリフッ化ビニリデン系ブレンド樹脂が入り込むことで、いわゆるアンカー効果によって分離機能層が基材に堅固に定着され、分離機能層が基材から剥がれるのを防止できるようになる。分離機能層は、分離機能層の厚み方向において対称構造であっても、非対称構造であっても構わない。

＜分離膜の製造方法＞
次に、本発明において用いる分離膜を製造する方法について説明する。この分離膜は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び開孔材等を含む製膜原液を、基材の片表面に付着させ、非溶媒を含む凝固液中で凝固させ分離機能層を形成することにより製造することができる。基材とは別に分離機能層のみを形成した後に両者を接合してもよい。

そして、製膜原液を凝固させるにあたっては、基材上の分離機能層形成用製膜原液被膜のみを凝固液に接触させるのでもよいし、また、分離機能層形成用製膜原液被膜を基材ごと凝固液に浸漬するのでもよい。

分離機能層形成用製膜原液被膜のみを凝固液に接触させるためには、例えば、基材上に形成された製膜原液被膜が下側に来るようにして凝固浴表面と接触させる方法や、ガラス板、金属板等の平滑な板の上に基材を接触させて、凝固浴が基材側に回り込まないように貼り付け、製膜原液被膜を有する基材を板ごと凝固浴に浸漬する方法等がある。
後者の方法では、基材を板に貼り付けてから製膜原液の被膜を形成しても構わないし、基材に製膜原液の被膜を形成してから板に貼り付けても構わない。

そして、製膜原液には、前記したポリフッ化ビニリデン系樹脂の他に、必要に応じて開孔材やそれらを溶解する溶媒等を添加してもよい。

製膜原液に多孔質形成を促進する作用を持つ開孔剤を加える場合、その開孔剤は、凝固液によって抽出可能なものであればよく、凝固液への溶解性の高いものが好ましい。例えば、塩化カルシウム、炭酸カルシウム等の無機塩を用いることができる。また、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリオキシアルキレン類や、ポリビニールアルコール、ポリビニールブチラール、ポリアクリル酸等の水溶性高分子やグリセリンを用いることもできる。

開孔剤は、製膜原液に用いる樹脂の種類によって任意に選択することができるが、例えば、ポリフッ化ビニリデンを主成分とする樹脂を用いる場合は、ポリエチレングリコールを主成分とする重合体が好ましく、その中でも、重量平均分子量が１０，０００以上のポリエチレングリコールを主成分とする重合体を用いるのが、表面の孔径、孔径分布及び透水性のバランスをとる上で特に好ましい。

また、製膜原液中に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、他の有機樹脂及び開孔剤等を溶解させるための溶媒を用いる場合、その溶媒としては、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、アセトン、メチルエチルケトン等を用いることができる。これらの中でも、ポリフッ化ビニリデン系樹脂に対する溶解性の高いＮＭＰ、ＤＭＡｃ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯを好ましく用いることができる。

製膜原液には、その他、非溶媒を添加することもできる。非溶媒は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂や他の有機樹脂を溶解しないものであり、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び他の有機樹脂の凝固速度を制御して細孔の大きさを制御するように作用する。

非溶媒としては、水や、メタノール、エタノール等のアルコール類を用いることができる。これらの中でも、廃水処理の容易さや価格の点から水、エタノールが好ましい。また、これらの混合物であってもよい。

製膜原液の組成において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の含有量は５〜３０重量％、開孔剤の含有量は０．１〜１５重量％、溶媒の含有量は４５〜９４．８重量％、非溶媒の含有量は０．１〜１０重量％の範囲内であることが好ましい。
中でも、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の含有量は、極端に少ないと多孔質層の強度が低くなり、多すぎると透水性が低下することがあるので、８〜２０重量％の範囲がより好ましい。

開孔剤は、少なすぎると透水性が低下し、多すぎると多孔質層の強度が低下することがある。また、極端に多いとポリフッ化ビニリデン系樹脂中に過剰に残存して使用中に溶出し、透過水の水質が悪化したり、透水性変動をしたりすることがある。したがって、開孔剤の含有量のより好ましい範囲は、０．５〜１０重量％である。

さらに、溶媒は、少なすぎると原液がゲル化しやすくなり、多すぎると多孔質層の強度が低下する。溶媒の含有量は、より好ましくは６０〜９０重量％の範囲である。
また、非溶媒は、あまり多いと原液のゲル化が起こりやすくなり、極端に少ないと細孔やマクロボイドの大きさの制御が難しくなる。したがって、非溶媒の含有量は、より好ましくは０．５〜５重量％である。

一方、凝固浴としては、非溶媒、または非溶媒と溶媒とを含む混合溶液を用いることができる。製膜原液にも非溶媒を用いる場合、凝固浴における非溶媒の含有量は、凝固浴の少なくとも８０重量％とするのが好ましい。少なすぎるとポリフッ化ビニリデン系樹脂の凝固速度が遅くなり細孔径が大きくなったりする。凝固浴における非溶媒の含有量は、より好ましくは、８５〜１００重量％の範囲である。

一方、製膜原液に非溶媒を用いない場合、製膜原液にも非溶媒を用いる場合よりも、凝固浴における非溶媒の含有量を少なくすることが好ましい。凝固浴における非溶媒の含有量は、多くとも４０重量％とするのが好ましい。非溶媒が多いと、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の凝固速度が速くなって多孔質層の表面は緻密となり透水性が低下することがある。非溶媒の含有量は、より好ましくは１〜４０重量％の範囲がよい。凝固液中の非溶媒の含有量を調整することにより、多孔質層表面の孔径やマクロボイドの大きさを制御することができる。

なお、凝固浴の温度は、あまり高いと凝固速度が速すぎるようになり、逆に、あまり低いと凝固速度が遅すぎるようになるので、通常、１５〜８０℃の範囲で選定するのが好ましい。より好ましくは２０〜６０℃の範囲である。

また、本発明の平膜型分離膜エレメントは、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜のいずれにも適用することができる。また、分離対象物質の大きさに応じて適当な一種以上の膜を選択、組み合わせればよいが、下廃水処理用としては特に限外ろ過膜、精密ろ過膜が好ましい。

２．平膜型分離膜エレメント
本発明の平膜型分離膜エレメントは、分離膜の透過側の面が互いに対向するように配置され、その内側に流路材としての突起物が設けられて分離膜対が形成され、さらに透過水集水部が設けられて構成される。さらに、分離膜対の周縁部の少なくとも一部が封止されていてもよい。

ここで、「分離膜の透過側の面が互いに対向する」とは、２枚の分離膜の透過側が向かい合うように配置されることを意味する。向かい合う２枚の分離膜を、「分離膜対」と称する。
なお、向かい合う２枚の分離膜は、分離可能な２枚の分離膜であってもよいし、折り畳まれた１枚の分離膜であってもよい。

分離膜対には、所定の間隔を確保するように流路材が設けられ、膜を透過した水が通る流路が確保される。ここを通った水は透過水集水部に集水され、ここから外部へと取り出される。
分離膜対の周縁部の封止部は、接着樹脂、熱溶着、超音波溶着等の方法により封止され、封止部を構成する。周縁の封止部の一部には透過水集水部が設けられ、この透過水集水部は封止されない。

また、封止部は、分離膜対の周縁に配置される。封止部は、分離膜対の対向する２つの透過側面の両方に接着することで、分離膜対における分離膜の間隙を封止する。こうして、袋状膜が形成される。

なお、封止とは、接着、圧着、溶着、融着、折り畳み等によって、供給水が袋状膜の内部に直接には流入しないように（つまり、供給水が分離膜を透過せずに流入しないように）することである。また、同時に、分離膜を透過した透過水が、透過水集水部を除き、平膜型分離膜エレメントの外部に漏れないようにすることである。

また、「内側」とは、対向する分離膜の透過側の面の間、つまり、分離膜の透過側表面のうち周縁を除いた表面をいう。特に、分離膜が上述のとおり袋状膜を形成している場合、封止部分で囲まれた部分が「内側」に相当し、この領域が実質的にろ過を行う領域となる。

透過側流路材としては、通水性のあるシート状部材（例えば、不織布、織布、ネット等）、分離膜の透過側の面に形成された複数の樹脂部（突起物）、または樹脂部（突起物）を有するシートを用いることができる。これらの中でも、分離膜を透過した透過水の流動抵抗の点から、複数の樹脂部（突起物）または樹脂部（突起物）を有するシートを用いることが好ましい。
平膜型分離膜エレメントにおいて、分離膜の透過側に所定の間隙を確保することにより、分離膜を透過した透過水の流動抵抗を小さくすることができる。

分離膜の透過側の間隔は、５０〜５０００μｍの範囲が好ましい。分離膜の間隔が、５０００μｍを超えると、平膜型分離膜エレメントの厚みが大きくなり、平膜型分離膜モジュールに設置することができる平膜型分離膜エレメントの枚数が少なく、総膜面積が小さくなってしまう。また、分離膜の間隔が、５０μｍ未満であると、透過側の内側の空間が狭く透過液の流動抵抗が大きくなり透過液の水量が低下してしまう。分離膜の間隔は、さらに好ましくは５００〜３０００μｍの範囲である。

本発明の平膜型分離膜エレメントにおいては、分離膜対の内側に設けられる流路材の少なくとも一部が複数の樹脂部（突起物）で形成されていてもよい。複数の樹脂部（突起物）は、対向する２つの透過側の面の両方に固着している。

これによって、逆圧洗浄を行なっても、圧力は封止部に集中することなく、内側の接着部分（樹脂部）にも分散される。よって、分離膜間の剥離の発生が抑制され、供給側から透過側への水のリークが起こりにくいという効果が得られる。
また、個々の樹脂部（突起物）が比較的高い剛性を持ち得るので、樹脂部（突起物）の配置を設計することにより、平膜型分離膜エレメントの剛性を適宜設定することができる。

分離膜の基材の中に、樹脂部（突起物）の樹脂の成分が含浸していてもよい。分離膜の透過側の基材に樹脂を配置し、分離膜の分離機能層表面から加熱すると、分離膜の透過側から機能層面に向かって、樹脂の含浸が進行する。このように含浸が進行するに従い、樹脂部（突起物）と基材との接着が強固となる。このため製造されたエレメントを洗浄するとき、薬液により透過側から洗浄しても分離膜対の間が剥離し難くなる。

樹脂部（突起物）の含浸深さは、深いほど樹脂部と分離膜基材との接着強度が増加するため好ましい。ただし、樹脂部の含浸深さが深すぎると、基材の空隙率が低下するため、分離膜の透水性能に影響を及ぼし、透水量が低下してしまう。そのため、基材への含浸深さは、分離膜の基材厚みに対して、３分の２以下であることが好ましい。
したがって、樹脂部の含浸深さは１μｍ以上３３３μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下である。

樹脂部と分離膜基材の接着強度は、１００Ｎ／ｍ以上であることが好ましい。樹脂部と分離膜基材の接着強度が１００Ｎ／ｍ以上であることにより、上述の逆圧洗浄を行なっても、分離膜間の剥離が抑制されるとともに、平膜型分離膜エレメントを平膜型分離膜モジュールにセットし、散気によって膜面を洗浄しながら運転を行なった際にも、長期間において平膜型分離膜エレメントが破損することなく、安定的に運転を行うことができる。

なお、樹脂部と分離膜基材の接着強度とは、分離膜の透過側の両面に流路材が固着した幅１５ｍｍ×７５ｍｍの分離膜対を作製し、長さ方向７５ｍｍのうち、中央の１５ｍｍ以外の部分において、流路材と膜面を剥離させ、対向するそれぞれの膜をＵ字型に折り曲げ、折り曲げた部分を上下で把持するように引張試験機（エーアンドディー社製、商品名：テンシロンＲＴＧ−１２１０）にセットし、２５℃、６５％相対湿度において、毎分２ｍｍの速度で引張試験を行った際に、上下の膜の片面において、膜と流路材が剥離した際の引張り力を計測し、同じ水準の分離膜対について、１０回測定を行った平均値のことを言う。

本発明の平膜型分離膜エレメントは、分離膜対のろ過領域のうち１０％以上の面積において、少なくとも一方向における曲げ弾性率が１００〜１０００ＭＰａ、少なくとも一方向における最大曲げ応力が１〜１５ＭＰａである。
「少なくとも一方向における曲げ弾性率が１００〜１０００ＭＰａ、少なくとも一方向における最大曲げ応力が１〜１５ＭＰａである領域」を高弾性領域と呼ぶ。

「分離膜対のろ過領域のうち１０％以上の面積において」とは、平膜型分離膜エレメントを所定の大きさに切断し、それぞれのサンプルにおける曲げ弾性率および最大曲げ応力を測定した際に、上述の範囲内を満たすサンプルの合計面積が、膜面全体の面積の１０％以上であることを意味し、好ましくは５０％以上、さらに好ましくは９０％以上であり、より好ましくは１００％である。

上述の範囲を満たす面積の割合は、分離膜対のろ過領域のうち、連続した領域の面積割合であり、不連続な領域面積の和として表すことはできない。
また、上述の範囲を満たすろ過領域は、少なくとも分離膜対の長手方向端部付近に設けられていることが好ましい。上述の範囲を満たすろ過領域が少なくとも分離膜対の長手方向端部付近に設けられていることによって、平膜型分離膜エレメントを用いて運転した際に、揺動を増加させることができるとともに、耐久性を増加させることができるため好ましい。

ここで、「ろ過領域」とは、例えば、分離膜対の周縁部が封止されている場合、周縁封止部の実質的に分離膜としての機能を有しない部分を除いた内側の領域のことを指し、分離膜対と樹脂部（突起物）が混在している領域である。

少なくとも一方向における曲げ弾性率および最大曲げ応力が上述の範囲内であると、平膜型分離膜エレメントの振動を大きくすることができるため、平膜型分離膜エレメントを浸漬水槽内で散気運転を行った際に、膜面に付着する懸濁物を効率的に剥離することができるため好ましい。

曲げ弾性率、より好ましくは３００〜７００ＭＰａであり、さらに好ましくは４００〜６００ＭＰａである。

また、最大曲げ応力は、より好ましくは３〜１２ＭＰａであり、さらに好ましくは５〜１０ＭＰａである。
最大曲げ応力が１ＭＰａよりも小さいと、平膜型分離膜エレメントの剛性が低下し、浸漬水槽内で散気運転を行った際に、平膜型分離膜エレメントの振動が繰り返されると、平膜型分離膜エレメントおよび分離膜の破損が生じる可能性が高くなる。
また、曲げ弾性率が１０００ＭＰａより大きく、もしくは最大曲げ応力が１５ＭＰａより大きくなると、平膜型分離膜エレメントの振動が生じ難くなる。

ここで、曲げ弾性率とは、曲げ強度試験において、二つの支点に試験片を水平に乗せ、中央上部よりクサビで曲げ荷重を与えた際の曲げ応力のことを言う。
最大曲げ応力とは、曲げ強度試験を行った際に得られる応力−ひずみ線図において、応力値が最大となった時点の応力のことを言う。

曲げ弾性率および最大曲げ応力は、平膜型分離膜エレメントを所定の大きさに切断し、分離膜対（分離膜２枚の内側に樹脂部が設けられている）の３点曲げ試験を行うことにより測定することができる。

曲げ弾性率および最大曲げ応力は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に規定される方法により測定することができる。具体的には、幅４８ｍｍ×長さ８０ｍｍの分離膜対（分離膜２枚の内側に流路材）を作製し、分離膜対の両端に土台を５０ｍｍの間隔を空けて長さ８０ｍｍの向きでセットする。そして、圧縮試験機（テンシロンＲＴＧ−１２１０、エーアンドディー社製）を用いて、毎分１．３ｍｍで圧子治具（半径５ｍｍ）により、膜エレメントの中央部を圧縮する。そのときに得られた変位と荷重の関係から、後述の計算式により、曲げ弾性率および最大曲げ応力を算出することができる。

樹脂部の引張弾性率は、１０〜２０００ＭＰａであることが好ましい。樹脂部の引張弾性率がこの範囲であると、平膜型分離膜エレメントに適度な曲げ弾性率および最大曲げ応力を与えることができる。
樹脂部の引張弾性率がこの範囲よりも小さいと、曲げ弾性率および最大曲げ応力が小さくなってしまい、この範囲よりも大きいと、曲げ弾性率および最大曲げ応力が大きすぎるため、好ましくない。
樹脂部の引張弾性率は、より好ましくは５０〜１０００ＭＰａであり、さらに好ましくは８０〜５００ＭＰａである。

ここで、樹脂部の引張弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１６１に規定される方法により測定することができる。

樹脂部（突起物）を構成する成分としては、上記引張弾性率を満たす範囲であれば特に限定されないが、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンやオレフィン重合体等が好ましく、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等のポリマーやエラストマーも選択できる。ただし、熱可塑性重合体であれば成形が容易であるため、樹脂の形状を均一にできる。

これらの樹脂は、単独で用いられていてもよく、複数の樹脂の混合物であってもよい。
樹脂の軟化点は、８０〜２００℃であることが好ましい。ここで、軟化点とは、樹脂が軟化変形し始める温度であり、環球法（ｒｉｎｇ ａｎｄ ｂａｌｌ ｍｅｔｈｏｄ）によって測定される。

具体的な方法としては、ＪＩＳ Ｋ−２５３１、ＪＩＳ Ｋ−２２０７／２４２５、ＪＩＳ Ｋ６８６３−１９９４、ＡＳＴＭ Ｄ−３６に規定される方法が好適に用いられる。これらの方法のうち、いずれか１つの方法で測定された軟化点で、上述の範囲内に含まれていればよい。より好ましくは、ＪＩＳ Ｋ６８６３−１９９４の方法で測定された軟化点が、上述の範囲内に含まれていればよい。

分離膜対のろ過領域の面積に対する樹脂部（突起物）の面積割合（投影面積比）は、小さいと薬液による透過側からの洗浄で分離膜が剥がれる恐れがあるとともに、分離膜対の剛性を確保しにくくなる。一方、大きくなると、分離膜対の剛性を確保しやすくなるが、樹脂部により流路を阻害し透過液の水量が低下する。

そのため、分離膜対のろ過領域の面積に対する樹脂部の投影面積比は、１０〜９０％の範囲になるようにすることが好ましい。より好ましくは１５〜８０％であり、さらに好ましくは、２０〜５０％である。

なお、該投影面積比は、マイクロスコープ（Ｓ−８００）（キーエンス社製）を用いて３０個の任意の流路材断面を１０倍で写真撮影し、得られたデジタル画像を画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）で解析し、二値化することにより、測定することができる。

樹脂部（突起物）の厚さ方向断面の形状は、円形、楕円形、正方形、長方形、平行四辺形、台形、三角形等に形成することができる。また、樹脂部（突起物）の側面は、凹面、凸面、曲面、平面等の種々の形状に変更可能である。

次に、本発明における樹脂部（突起物）の平面形状、すなわち樹脂部（突起物）を分離膜に投影した形状について説明する。本発明の重要なポイントは、分離膜に樹脂を塗布し樹脂部（突起物）を形成することにより、樹脂が平膜型分離膜エレメントに適度な曲げ弾性率および最大曲げ応力を与えることである。したがって、平膜型分離膜エレメントとして所望の効果が損なわれない範囲であれば、樹脂部（突起物）を膜表面上部から観察した場合の形状は特に限定されない。

例えば、図１の断面図において、樹脂部（突起物）の断面形状は、円形であり、図２〜図６の断面図においては矩形である。樹脂部（突起物）の断面形状は、この例に限定されることなく、楕円形、多角形、不定形等に形成することができる。

分離膜対の平面形状は、特に限定されないが、一般的に略長方形の分離膜が用いられる。
樹脂部（突起物）の配置パターンは、図１のように円形状のドットが間欠的に配置されている配置パターン、図２のように矩形状の樹脂が分離膜対の封止部を除く一端から他端まで連続的に形成されている配置、図３〜図６のように矩形状の樹脂が一定の間隔を設けて間欠的に形成されている配置等、特に限定されないが、曲げ弾性率および最大曲げ応力を適切な範囲にするためには、少なくとも一方向において、その方向とは垂直な方向において樹脂部が存在しない箇所がないような配置が好ましい。

とりわけ分離膜対が長方形状である場合、分離膜対の任意の点を通る短手方向の直線上の少なくとも一部に樹脂部が存在することが好ましい。
さらには、分離膜対の任意の点を通る全ての直線上に少なくとも樹脂部の一部が存在すると、全ての方向に対して曲げ弾性率および最大曲げ応力を大きくすることができるため、好ましい。

また、本発明の平膜型分離膜エレメントにおいては、曲げ弾性率および最大曲げ応力が上述の範囲を満たす領域が分離膜対のろ過領域のうち１０％以上存在すればよいが、例えば、図７のように、長方形状の分離膜対において、上部１０％の面積のみ、全ての縦方向位置において、横方向の少なくとも一部に樹脂部が配置されていることにより、上部１０％の領域で、上述の曲げ弾性率および最大曲げ応力の範囲を満たし、その下部９０％の領域では、縦方向に樹脂部が一定の間隔を設けて配置されている構造であり、曲げ弾性率および最大曲げ応力が上述の範囲外であってもよい。

また、図８のように上部１０％の領域にのみストライプ状に樹脂が形成され、その他９０％の領域ではドット状に形成されていてもよい。
ただし、平膜型分離膜エレメントの振動および強度の点で、曲げ弾性率および最大曲げ応力が上述の範囲内を満たすろ過領域が多いほどよく、より好ましくは５０％以上であり、さらに好ましくは９０％以上であり、さらに好ましくは１００％である。

曲げ弾性率および最大曲げ応力が上述の範囲を満たすろ過領域が大きいほど、平膜型分離膜エレメントを運転した際でも、平膜型分離膜エレメントが破損することなく、長時間安定的に運転することが可能となる。

樹脂部（突起物）の分離膜への投影像は、少なくとも一方向において間欠的である。つまり、１枚の分離膜に、分離膜の平面方向において、２つ以上の樹脂部（突起物）が間隔をおいて配置される。

樹脂部（突起物）の配置パターンは、後述の集水ノズルへの分離膜透過水の流路を確保し圧力損失を小さくする点においては、縦方向および横方向の両方が間欠的に設けられていることが好ましい。樹脂部が縦方向および横方向の両方において間欠的に設けられていることによって、透過水の流路を確保することができ、圧力損失を低く抑制することができる。

その点において、分離膜の純水透過係数に対する平膜型分離膜エレメントの純水透過係数の比率（（平膜型分離膜エレメントの純水透過係数）／（分離膜の純水透過係数））は、０．０２以上であることが好ましい。
平膜型分離膜エレメントの純水透過係数が分離膜の純水透過係数の０．０２倍以上あることによって、平膜型分離膜エレメントを平膜型分離膜モジュールにセットし、運転を行った際にも十分なろ過流量を確保することができる。
平膜型分離膜エレメントの純水透過係数が分離膜の純水透過係数の０．０２倍より小さいと、運転を行った際のろ過流量が小さくなってしまい、より高い圧力をかけて運転を行う必要がある。

なお、平膜型分離膜エレメントの純水透過係数は、平膜型分離膜エレメントを水槽内に浸漬させるように設置し、逆浸透膜透過水を２５℃で、水頭高さ１ｍで３０分間吸引ろ過した後、続けて透過水を１分間採取し、透過水の重量を測定時間、透過水の密度、圧力、膜面積で除することによって求められる。

一方、分離膜対の剛性を確保する点においては、樹脂部（突起部）は縦方向に連続的に設けられていることが好ましい。したがって、分離膜対の剛性と透過水の圧力損失のバランスにより、樹脂部（突起物）の配置パターンは決定されることが好ましい。

樹脂部（突起物）の短径は、１〜２０ｍｍであることが好ましい。
樹脂部（突起物）の短径とは、マイクロスコープ（Ｓ−８００）（キーエンス社製）を用いて３０個の任意の流路材断面を１０倍で写真撮影し、得られたデジタル画像を画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）で解析し、二値化し、最小長さを算出することによって測定した値である。

樹脂部（突起物）の短径が、１ｍｍよりも小さくなると、平膜型分離膜エレメントとして所望の厚みを確保するように形成することが難しくなるとともに、分離膜対の剛性を確保し難くなる。また、樹脂部（突起物）の短径が２０ｍｍよりも大きくなると、透過水の流路が小さくなってしまうため、透過水流路の圧力損失が高くなり、平膜型分離膜エレメントの純水透過係数が低下してしまう。

樹脂部（突起物）の長径は、２ｍｍ以上であることが好ましい。
樹脂部（突起物）の長径とは、マイクロスコープ（Ｓ−８００）（キーエンス社製）を用いて３０個の任意の流路材断面を１０倍で写真撮影し、得られたデジタル画像を画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）で解析し、二値化し、最大長さを算出することによって測定した値である。ただし、長径が５０ｍｍ以上である場合は、マイクロスコープを用いずに、ノギスや定規等で計測することができる。

樹脂部（突起物）の長径が２ｍｍよりも小さいと、平膜型分離膜エレメントとして所望の厚みを確保するように形成することが難しくなるとともに分離膜対の剛性を確保し難くなる。より好ましくは１０ｍｍ以上であり、さらに好ましくは１５ｍｍ以上である。また、長径は分離膜の長さと同等以下であればよく、特に上限はないが、好ましくは１００ｍｍ以下である。長径が１００ｍｍ以下であることにより、透過水の流路を確保しやすく、透過水流路の圧力損失を抑制することができる。

分離膜対が長方形状である場合、分離膜対の長手方向が樹脂部（突起物）の長手方向であっても、分離膜対の短手方向が樹脂部（突起物）の長手方向であってもよい。

隣り合う樹脂部（突起物）の分離膜対の短手方向の間隔は、短ければ分離膜対の短手方向の剛性を増加させることができるが、分離膜透過水の流路が小さくなってしまい、圧力損失が高くなってしまう。一方、樹脂部（突起物）の分離膜対の短手方向の間隔が長ければ、透過水の流路が大きくなり、圧力損失を低くすることができるが、分離膜対の短手方向の剛性が低下するとともに、樹脂部の投影面積比が低下してしまう。
以上の点から、樹脂部（突起物）の分離膜対の短手方向の間隔は、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。

隣り合う樹脂部（突起物）の分離膜対の長手方向の間隔は、短ければ分離膜対の長手方向の剛性を増加させることができるが、分離膜透過水の流路が小さくなってしまい、圧力損失が高くなってしまう。一方、樹脂部（突起物）の分離膜対の長手方向の間隔が長ければ、透過水の流路は大きくなり、圧力損失を低くすることができるが、分離膜対の長手方向の剛性が低下するとともに、樹脂部の投影面積比が低下してしまう。
以上の点から、樹脂部（突起物）の分離膜対の長手方向の間隔は、３０ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、８ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。

続いて、分離膜を透過した透過水が集水される透過水集水部およびノズルについて説明するが、本発明の平膜型分離膜エレメントにおける透過水集水部および集水ノズルは、透過水を集水管まで連結可能な構造であれば特に限定されるものではない。

本発明の実施形態の一例として、集水ノズルおよび透過水集水部は、図９および図１０に示すように、分離膜周縁の封止部の一部に透過水集水部が設けられ、この透過水集水部に集水ノズルが配置される。透過水集水部は封止されておらず、集水ノズルを取り付けた後、封止される。

集水ノズルは、集水流路と平膜型分離膜エレメントの外部とを連通する。集水ノズルの設置に必要な幅等は、取り付ける集水ノズルの大きさや平膜型分離膜エレメントの大きさ等から総合的に判断して決めればよいが、通常は集水ノズルの筒状部の直径として０．３〜３ｃｍ程度である。集水ノズルは、平膜型分離膜エレメントから透過水を取り出す目的が達成されるのであれば、特に構造、材質等限定されるものではなく、例えば、樹脂製のノズルを用いることができる。

集水ノズルが設けられる位置は、図９に示すように、平膜型分離膜エレメントの側面の封止部の一部に設けられてもよく、図１０に示すように、平膜型分離膜エレメントの上部の封止部の一部に設けられてもよい。また、集水ノズルが一箇所のみならず、封止部の複数の位置に設けられていてもよい。

集水ノズルは、上部および下部の中空部材により構成されている。集水ノズルの下部は、２枚の湾曲面を中空になるように配置し、その下方を開放し上方を略平面で閉じるとともに、この上方の平面の略中央に開口を有し、この開口に断面形状が円形または楕円状である筒状部（上部中空部材）を接続し構成されている。

集水ノズルの封止方法としては、熱溶着による方法、接着剤を使用する方法等が考えられるが、封止方法は特に限定されるものではない。封止をより確実なものとするため、熱溶着と接着剤を併用する方法も考えられる。
取り付け部分の形状としては、特に形状は限定されるものではないが、平膜型分離膜エレメントの大きさ、集水ノズルの大きさや形状等から適切なものを選定すればよい。

分離膜が略長方形の場合、分離膜対の一方向の長さは、３００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であることが好ましい。分離膜対の一方向の長さがこの範囲内であると、平膜型分離膜エレメントを平膜型分離膜モジュールにセットし、運転を行った際の平膜型分離膜エレメントの揺動を適正な範囲内にすることができる。

分離膜対の一方向の長さが３００ｍｍより小さいと、平膜型分離膜エレメントの揺動が小さくなるため、好ましくない。また、分離膜対の一方向の長さが２０００ｍｍより大きいと、平膜型分離膜エレメントの揺動が大きくなりすぎるため、隣り合う膜面同士の接触が生じる可能性があるため、膜間距離を広げる必要がある。膜間距離を広げると、平膜型分離膜モジュールに充填可能な膜エレメントの数が少なくなってしまう。

分離膜が略長方形の場合、分離膜対の長手方向の長さをＬ１、長手方向の曲げ弾性率をＥ１、短手方向の長さをＬ２、短手方向の曲げ弾性率をＥ２とすると、０．７５×Ｅ１×Ｌ２／Ｌ１≦Ｅ２≦１．２５×Ｅ１×Ｌ２／Ｌ１を満たすことが好ましい。

分離膜の長さと曲げ弾性率の関係がこの関係式を満たす範囲内にある場合、平膜型分離膜エレメントが一方向のみでなく、複数の方向に揺動するために好ましい。
また、０．９×Ｅ１×Ｌ２／Ｌ１≦Ｅ２≦１．１×Ｅ１×Ｌ２／Ｌ１を満たすことがより好ましい。

３．エレメントユニット
エレメントユニットは、筐体フレームの内側に、可撓性を有する平膜型分離膜エレメント複数枚を水平方向に隙間を設けて平行に配列することで構成されている。
「平膜型分離膜エレメントを平行に配列する」とは、平膜型分離膜エレメントを垂直に配置し、隣り合う平膜型分離膜エレメントの分離膜面が互いに向かい合うように配置されることである。

平膜型分離膜エレメントはその周縁部のいずれかで固定されている。
「平膜型分離膜エレメントが周縁部のいずれかで固定されている」とは、平膜型分離膜エレメントの封止部の一部と筐体フレームが直接的に、または間接的に繋がっており、平膜型分離膜エレメントと筐体フレームが一体となっていることを表す。

平膜型分離膜エレメントの封止部と筐体フレームを繋げる方法として、例えば、筐体フレームに平膜型分離膜エレメントの幅と同じ大きさの溝を設け、平膜型分離膜エレメントを直接的に筐体フレームに固定する方法がある。

また、その他の方法として、平膜型分離膜エレメントの封止部に貫通穴を配置し、シャフトがそれぞれの貫通孔を貫通することで連結され一体として束ねられ、平膜型分離膜エレメントにおける貫通穴のそれぞれの間であって、平膜型分離膜エレメントの水平方向の左右両側に、スペーサーを配置し、平膜型分離膜エレメントとスペーサーを密着させることにより、平膜型分離膜エレメントは四隅の位置で水平方向に移動しないように固定し、平膜型分離膜エレメントとスペーサーを貫通させたシャフトを筐体フレームに固定することにより、平膜型分離膜エレメントを間接的に筐体フレームに固定する方法がある。

平膜型分離膜モジュールのエレメントユニット内に固定された平膜型分離膜エレメントに、荷重０．１Ｎを加えたときの平膜型分離膜エレメントの最大撓み量が０．５〜３．０ｍｍの範囲であれば、平膜型分離膜エレメントの固定方法は特に限定されない。

図１１〜１３は本発明のエレメントユニットの実施形態を例示する正面図である。
図１１の例では、それぞれの平膜型分離膜エレメントが面方向における外側四隅の位置で固定されている。平膜型分離膜エレメントの面方向における外側の四隅であって、封止部の位置に貫通穴が配置され、シャフトがそれぞれの貫通孔を貫通させることで連結され一体として束ねられている。

平膜型分離膜エレメントにおける貫通穴のそれぞれの間であって、平膜型分離膜エレメントの水平方向の左右両側には、スペーサーが配置されており、平膜型分離膜エレメントとスペーサーが密着していることにより、平膜型分離膜エレメントは四隅の位置で水平方向に移動しないように固定されている。

また、スペーサーを貫通するシャフトの両端部が、固定具により筐体フレームに固定され、シャフトが動かないように固定されるのが好ましい。すなわち、固定具が筐体フレームに固定されており、シャフトの両端部を固定具に固定することにより、シャフトが筐体フレームに固定されることが好ましい。

それぞれのシャフトの間の距離は、それぞれの貫通穴の距離と等しいことが好ましい。
シャフト間の距離が貫通穴間の距離よりも大きいと、平膜型分離膜エレメントが揺動した際に、貫通穴の周囲へ働く負荷が大きくなり、平膜型分離膜エレメントが破損する可能性がある。また、シャフト間の距離が貫通穴間の距離よりも小さいと、平膜型分離膜エレメントが曲がった状態で保持されるため、平膜型分離膜エレメントへの局所的な負荷が発生し、平膜型分離膜エレメントが破損する可能性がある。

また、平膜型分離膜エレメントのそれぞれの貫通穴は膜面方向に移動しないように固定されていることが好ましい。これは、例えば、貫通穴にシャフトが密接していることや、スペーサーの一部が貫通穴とシャフトの間に充填されていることにより達成できる。
貫通穴が膜面方向に移動できる構造であると、平膜型分離膜エレメントが揺動する際に貫通穴とシャフトが衝突し、平膜型分離膜エレメントが破損する可能性がある。

図１２の例では、平膜型分離膜エレメントの面方向において外側の四隅と長手方向の二辺の中点に貫通穴が配置され、シャフトがそれぞれの貫通孔とスペーサーを貫通させることで連結され一体として束ねられている。

図１３の例では、平膜型分離膜エレメントの面方向において外側の四隅と長手方向の二辺を３等分した各点に貫通穴が配置され、シャフトがそれぞれの貫通孔とスペーサーを貫通させることで連結され一体として束ねられている。

平膜型分離膜エレメントにおける各固定部から最も離れた膜面に荷重０．１Ｎを加えたときの平膜型分離膜エレメントの最大撓み量は０．５〜３．０ｍｍであり、好ましくは１．０〜２．５ｍｍである。

ここで、「平膜型分離膜エレメントの最大撓み量」とは、平膜型分離膜エレメントの膜面上に重りを乗せた際の、膜の撓み量の最大値のことを言う。
該最大撓み量は、１枚の平膜型分離膜エレメントの貫通穴それぞれにシャフトを貫通させ、貫通穴の位置にスペーサーを配置することにより、平膜型分離膜エレメントとスペーサーが密着し、平膜型分離膜エレメントがそれぞれのシャフトと垂直になる位置でスペーサーを固定具によりシャフトに固定し、平膜型分離膜エレメントとスペーサーを貫通するシャフトの両端部を固定具により筐体フレームに固定し、筐体フレームを膜面が床面と平行になるように設置し、筐体フレーム内に固定された平膜型分離膜エレメントの各固定部から最も離れた膜面に１０ｇの重りを乗せ、平膜型分離膜エレメントの撓み量を平膜型分離膜エレメントの側面から観察することによって測定できる。

荷重０．１Ｎを加えたときの平膜型分離膜エレメントの最大撓み量が上記の範囲であると、散気による平膜型分離膜エレメントの振動を大きくすることができるため、膜面に付着する懸濁物を効率的に剥離することができる。

前記最大撓み量が０．５ｍｍよりも小さいと、平膜型分離膜エレメントの剛性が高く、平膜型分離膜エレメントの振動が小さくなる。また、前記最大撓み量が３．０ｍｍよりも大きいと、平膜型分離膜エレメントの柔軟性が高くなるため、平膜型分離膜エレメントの振動波長が減少し、平膜型分離膜エレメントの振動が小さくなる。

隣接する平膜型分離膜エレメント間には、被処理水および空気の流路を確保するため、スペーサーが設けられている。スペーサーは、板状または環状に形成され、その平面視形状は、円形状のほか、四角状、楕円状、菱形状等、任意の形状が選択できる。また、各形状について、シャフトを通すための貫通穴が空いている。

スペーサーを構成する材質は、少なくとも隣接する平膜型分離膜エレメントと当接する面が、ＩＳＯ ７１６９−１に従って測定したデュロメータ硬さ（タイプＡ）が２０度以上９５度以下の材質、もしくは、ＩＳＯ ２０３９−１に従って測定したロックウェル硬さ（スケールＲ）が５０度以上１３０度以下のプラスチック材であることが望ましい。下部スペーサーおよび上部スペーサーは、より好ましくはデュロメータ硬さ（タイプＡ）が２０度以上９５度以下の材質であるとよい。

ＩＳＯ ７１６９−１に従って測定したデュロメータ硬さ（タイプＡ）が２０度以上９５度以下の材質としては、例えば、そのようなデュロメータ硬さ（タイプＡ）をもつウレタン、ニトリル、クロロプレン、エチレン、ブチル、フッ素、シリコン、低弾性ゴム、等の各種ゴム材料が挙げられる。

また、ＩＳＯ ２０３９−１に従って測定したロックウェル硬さ（スケールＲ）が５０度以上１３０度以下のプラスチック材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート等の汎用プラスチックや、ナイロン、ポリアセタール、ＡＢＳ、ポリフッ化ビニリデン、四弗化エチレン樹脂等の汎用エンジニアリングプラスチックが挙げられる。

スペーサーによって保持される、隣接する平膜型分離膜エレメント間の間隔は、２〜１０ｍｍであることが好ましい。
スペーサーによって保持される、隣接する平膜型分離膜エレメント間の間隔が、２ｍｍより小さいと、運転した際に被処理液中に含まれる汚泥フロック等の固形物が、隣接する平膜型分離膜エレメント間に詰まり、処理能力が低下してしまう可能性がある。また、隣接する平膜型分離膜エレメント間の間隔が、１０ｍｍより大きいと、エレメントユニットにセットすることができる平膜型分離膜エレメントの枚数が少なくなってしまうため、好ましくない。

平膜型分離膜エレメントにおける各固定部から最も離れた膜面に荷重０．１Ｎを加えたときの平膜型分離膜エレメントの最大撓み量が、隣り合う平膜型分離膜エレメントの間隔の半分よりも小さいことが好ましい。前記最大撓み量が、隣り合う平膜型分離膜エレメントの間隔の半分よりも大きいと、散気による平膜型分離膜エレメントの振動によって、隣接する平膜型分離膜エレメントの膜面同士が接触し、有効ろ過面積が低下してしまう可能性がある。

筐体フレームの材質は、ステンレス、アルミ等の各種金属、ＰＶＣ樹脂やＡＢＳ樹脂等の各種熱可塑性樹脂、またポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂等の各種熱硬化性樹脂等任意に選択可能であるが、耐食性および剛性の高いステンレス材が好適に使用される。

シャフトの材質は、ステンレス、アルミ等の各種金属、ＰＶＣ樹脂やＡＢＳ樹脂等の各種熱可塑性樹脂、またポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂等の各種熱硬化性樹脂等任意に選択可能であるが、耐食性および剛性の高いステンレス材が好適に使用される。また連結の機能が果たせるのであれば、中実シャフトおよび中空シャフトのどちらのシャフトを使用しても構わない。さらに、シャフトの断面形状について、丸形状に限定されず、楕円、略四角形状等任意形状でも構わない。

４．平膜型分離膜モジュール
平膜型分離膜モジュールは、エレメントユニット、エアレーションブロックおよび集水管により構成されている。エレメントユニットの下方にはエアレーションブロックが配設されている。エアレーションブロックは、ブロワに連結されている散気装置からなる。膜浸漬槽内の被処理水中に沈められた平膜型分離膜モジュールのエレメントユニットに向けて下方のエアレーションブロックから空気が噴出される。

平膜型分離膜モジュールの使用方法を図１４に例示した下廃水処理装置に基づいて説明する。図１４において、平膜型分離膜モジュールは複数枚の平膜型分離膜エレメントが、互いに平行に、かつ、隣接する平膜型分離膜エレメントの膜面間に空間ができるようにハウジング内に収容されて構成されている。平膜型分離膜モジュールは、分離膜浸漬水槽に貯えた有機性廃水等の被処理水に浸漬するようにして使用される。平膜型分離膜モジュールの内部には鉛直方向に装填された複数枚の平膜型分離膜エレメント、その下方に散気手段として散気装置が設けられている。散気装置はブロアからの気体を分離膜の膜面に供給する。また、平膜型分離膜モジュールよりも下流側には透過水を吸引するポンプを設けている。

散気装置としては、一般的に散気管が用いられる。散気管の構造は、空気を供給することができれば特に限定されないが、主管に１〜１０ｍｍ径程度の散気孔を多数設けたものや、主管の周りに弾性体を巻き付け、弾性体にスリットを多数設け、空気圧で弾性体が膨らむことによって、スリットから微細な気泡が多数発生できるようにしたものなどが、好ましく用いられる。

散気管の形状を処理槽の大きさに応じて、あるいは分離膜モジュールの大きさに応じて形成することが好ましく、散気管の形状は一字状であってもよく、Ｕ字状であってもよく、つづら折れ状であってもよい。
散気管の材質は、特に限定されないが、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料などを好ましく用いることができる。

このように構成された下廃水処理装置において、廃水等の被処理液は、ポンプの吸引力により平膜型分離膜エレメントの分離膜を通過する。この際、被処理液中に含まれる微生物粒子、無機物粒子等の懸濁物質がろ過される。そして、分離膜を通過した透過水は、分離膜の透過側に流れ、平膜型分離膜エレメントの端部に配置される集水ノズルを通って分離膜浸漬水槽の外部にポンプを通って取り出される。一方、ろ過と並行して散気装置が気泡を発生し、気泡によって生じる、平膜型分離膜エレメントの膜面に平行な流れが、膜面に堆積した懸濁物を剥離させる。

隣り合う平膜型分離膜エレメントの間隙を通過する散気気泡の球体積相当径（以下、単に「気泡径」と言うことがある。）とその際の隣り合う平膜型分離膜エレメントの間隔（以下、単に「隣り合う膜間の間隔」と言うことがある。）は、（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）の値が大きいほど、気泡による膜面せん断応力は高くなる。これは、この値が大きいほど、気泡によって押しのけられる被ろ過液が多くなるとともに、気泡と膜面の接触時間が長くなり、流れが乱されやすいためである。したがって、散気される気泡径が同じであれば、隣り合う膜間の距離が小さいほど、膜面せん断応力が高くなり、膜面の洗浄力が高くなる。

本発明の平膜型分離膜エレメントは、上述の通り、平膜型分離膜エレメントが振動する。平膜型分離膜エレメントが振動すると、隣り合う膜間の間隔が変動し、スペーサーによって保たれた間隔に対して大きくなる場合と小さくなる場合を繰り返す。

隣り合う膜間の間隔が大きくなると、（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）の値が小さくなるため、膜面せん断応力は小さくなる。一方、隣り合う膜間の間隔が小さくなると、（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）の値が大きくなるため、膜面せん断応力は大きくなるが、隣り合う膜間の間隔が大きくなることによる、膜面せん断応力の低下分よりも、隣り合う膜間の間隔が小さくなることによる、膜面せん断応力の増加分の方が大きいため、平膜型分離膜エレメントが振動すると、膜面せん断応力は増加し、好ましい。

本発明の平膜型分離膜モジュールの運転方法においては、膜面に堆積する懸濁物を剥離させる点で、体積０．５ｍｍ^３以上の散気気泡について、運転中に（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）＞０．６を満たす割合が５０〜９０％であることが好ましい。

「（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）＞０．６を満たす割合」について、以下に説明する。
膜間の間隔は、一つの気泡が膜間の間隔を通過する際の平膜型分離膜エレメントの揺動により、場所、時間によって変動する。その際の各時刻における（気泡径）と（隣り合う膜間の間隔）を画像解析によって割り出し、（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）の分布を計算する。
体積０．５ｍｍ^３以上の観察された全ての散気気泡について、（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）＞０．６を満たすデータ数の、全データ数に対する割合を計算し、それらの平均値のことを、「（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）＞０．６を満たす割合」と言う。

この割合が５０％より小さいと、大きなせん断応力を有する気泡の割合が少ないために、膜面の洗浄効果が小さくなってしまう。また、９０％より大きい場合は、気泡の径が極端に大きい場合か隣り合う膜間の間隔が極端に小さい場合であり、気泡の径が極端に大きいと、散気される散気される気泡の数が少なくなってしまうと共に、溶存酸素効率が低下してしまうため、活性汚泥の性状が悪化してしまうことが懸念される。
一方、隣り合う膜間の間隔が極端に小さいと、平膜型分離膜エレメントの振動が小さくなってしまうため、十分な洗浄性の増加効果が得られない。

本発明の平膜型分離膜モジュールの運転方法においては、エレメントユニットの下方に散気管を設置した平膜型分離膜モジュールに、下方から散気を行いながら運転を行った際の平膜型分離膜エレメントに生じる揺動は、振動エネルギーが０．２〜０．５ｍＮ／ｍとなるように運転することが必要である。ここで、平膜型分離膜エレメントの各箇所が有する振動エネルギーの中で最大となる値を、この平膜型分離膜エレメントの振動エネルギーとする。

振動エネルギーがこの範囲内であると、振動による膜面の洗浄性と安定運転性を両立して運転することが可能である。
振動エネルギーが０．２ｍＮ／ｍよりも小さいと、振動による洗浄効果が小さいため、散気流量を小さくすることができない。一方、振動エネルギーが０．５ｍＮ／ｍよりも大きいと、振動が大きくなりすぎるために、平膜型膜エレメント同士の接触が生じる可能性があり、長期間の安定的な運転を行うことができない。

平膜型分離膜エレメントの揺動は単振動ではないため、合一した気泡が平膜型分離膜エレメント間を上昇するとき等、一時的に振動エネルギーは０．２〜０．５ｍＮ／ｍの範囲を外れることがある。下方から散気を実施する際の平膜型分離膜エレメントの振動エネルギーについて、この振動エネルギーの範囲内にある時間が散気時間の７５％以上を満たすと、振動による膜面の洗浄性と安定運転性を両立して運転することが可能であるため、より好ましい。

振動エネルギーは、平膜型分離膜エレメントの重量、振幅、振動数、膜面積によって算出され、振幅および振動数は、平膜型分離膜エレメントの剛性、散気条件、平膜型分離膜エレメントの大きさ、平膜型分離膜エレメントの固定方法、被処理水の粘度、浸漬槽の形態等によって決定される。

具体的には、まず平膜型分離膜モジュールの運転を行っている際の平膜型分離膜エレメントの様子を、平膜型分離膜エレメントの側面から平膜型分離膜エレメントの高さ方向に１０等分した各位置において、高速度カメラで１０秒間撮影し、続いて隣り合う平膜型分離膜エレメントの高さ方向１０箇所分について撮影する。
そして、平膜型分離膜エレメントの位置変動から、振幅および振動数を算出し、平膜型分離膜エレメントの重量、振幅、振動数、膜面積から振動エネルギーを計算する。

散気気泡が、隣り合う膜間の間隔を通過する際の気泡の平均上昇速度は０．５〜６．０ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。
気泡の平均上昇速度は、散気装置から散気される気泡の風量と膜間の間隔、膜幅によって決定される。

気泡の平均上昇速度が０．５ｍ／ｍｉｎよりも小さいと、散気流量が極端に小さいか、膜間の間隔が極端に大きい場合であり、十分な膜面洗浄効果が得られない。また、気泡の平均上昇速度が６．０ｍ／ｍｉｎよりも大きいと、散気流量が極端に大きいか、膜間の間隔が極端に小さい場合であり、散気流量が極端に大きいと、散気エネルギーが大きくなるため、運転コストが高くなり好ましくない。
また、膜間の間隔が極端に小さいと、平膜型分離膜エレメントの揺動が小さくなるため、好ましくない。
より好ましくは、気泡の平均上昇速度は１．０〜３．０ｍ／ｍｉｎである。

気泡の平均上昇速度についても上記と同様に、運転を行っている際の平膜型分離膜エレメントの側面から高速度カメラで撮影し、撮影された画像を解析することによって算出することができる。
運転を行う際の被処理液の粘度は１００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。被処理液の粘度が１００ｍＰａ・ｓより大きいと、粘度が高くなることで、平膜型分離膜エレメントの揺動性が低減され、所望の効果が得られなくなることがある。

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。

（実施例１）
製膜原液用の樹脂成分としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ、重量平均分子量２８万）を用いた。また、開孔剤としてポリエチレングリコール（ＰＥＧ２０，０００、重量平均分子量２０，０００）、溶媒としてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、非溶媒としてＨ_２Ｏをそれぞれ用いた。これらを９５℃の温度下で十分に攪拌し、次の組成を有する製膜原液を作製した。

ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）：１３．０重量％
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ２０，０００）：５．５重量％
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）：７８．０重量％
Ｈ_２Ｏ：３．５重量％

基材として、見かけ密度０．６ｇ／ｃｍ^３、密溶着率２５％の５０ｃｍ幅×１５０ｃｍ長の長方形のポリエステル繊維性エンボス加工不織布を用いて、上記製膜原液を３０℃に冷却した後、基材に塗布し、塗布後、直ちに２０℃の純水中に５分間浸漬し、さらに９０℃の熱水に２分間浸漬して溶媒であるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよび開孔剤であるポリエチレングリコールを洗い流した。
その後、界面活性剤（モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン）の２０重量％水溶液に３０分間浸漬した後、７５℃の熱風乾燥機にて３０分間乾燥して分離膜を製造した。

次に、得られた分離膜を長さ８００ｍｍ、幅４８０ｍｍで２枚切り出した。このうち１枚の分離膜の透過側の面に、ポリプロピレン樹脂（出光興産社製、商品名：Ｌ−ＭＯＤＵ Ｓ９０１）をロボットディスペンサー（武蔵エンジニアリング社製、商品名：ショットマスター４００ΩＸ）を用いて、樹脂温度１５０℃で図２のように塗布した。塗布した樹脂の大きさおよびパターンは長さ７６０ｍｍ、幅４ｍｍの樹脂が幅方向に間隔６ｍｍを設けて４５本設けられていた。樹脂の高さは１ｍｍであった。
一方、もう１枚の分離膜の外周部分、つまり周縁の封止部には、幅５ｍｍ、高さ１ｍｍで集水ノズル設置位置を除いて囲むように樹脂を塗布した。

その後、分離膜の上に透過側の面が向かい合うようにもう１枚の分離膜を乗せ、この分離膜の周辺に、スペーサーとしてアルミ板を設置した。これら２枚の分離膜と、スペーサーとを共に、厚み３ｍｍの２枚の厚み調整用板の間に挟み、９５℃のオーブンの中に５分間静置して分離膜の透過側面同士を接着させた。

さらに、図１０のように、平膜型分離膜エレメントの周縁部側面の上部に集水ノズルを取り付け、四隅に貫通孔を空け、平膜型分離膜エレメントを作製した。
平膜型分離膜モジュールは、本平膜型分離膜エレメントを水槽内に１０枚平行に設置し、四隅の貫通孔にそれぞれシャフトを通し、四隅固定し、厚み６ｍｍのスペーサーにより隣り合う平膜型分離膜エレメントの間隔を保持し、さらに、下方に散気管を設置して作製した。

そして、平膜型分離膜エレメント１枚あたり１０Ｌ／ｍｉｎとなるように散気風量を調整して、運転を行った。

（実施例２）
分離膜の透過側に設けた樹脂を、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（ＴＥＸ ＹＥＡＲ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＩＮＣ．製、商品名：７０３Ａ）に変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例３）
分離膜の透過側に設けた樹脂を、ポリプロピレン樹脂（出光興産社製、商品名：Ｌ−ＭＯＤＵ Ｓ４００）に変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例４）
分離膜の透過側に設けた樹脂を、高結晶性ポリプロピレン樹脂（ＭＦＲ１０００ｇ／１０分、融点１６１℃）６０重量％と低結晶性ポリプロピレン樹脂（出光興産社製、商品名：Ｌ−ＭＯＤＵ Ｓ４００）４０重量％からなる組成物ペレットに変更し、樹脂温度２０５℃で塗布し、１６５℃のオーブンの中に５分間静置した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例５〜７）
分離膜の透過側に設けた樹脂の間隔を下記表に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例８〜１０）
分離膜の透過側に設けた樹脂の短径を下記表に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例１１〜１４）
分離膜の透過側に設けた樹脂の配置パターンを図３〜６に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例１５）
分離膜の透過側に設けた樹脂の配置パターンを図１に示すように変更し、分離膜の透過側に設けた樹脂を、ポリプロピレン樹脂（出光興産社製、商品名：Ｌ−ＭＯＤＵ Ｓ９０１）に変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例１６）
樹脂の径および間隔を下記表に示すように変更した以外は、実施例１５と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例１７）
分離膜の透過側に設けた樹脂の配置パターンを図７に示すように変更し、樹脂の長径および間隔を下記表に示すように変更した以外は、実施例１５と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例１８）
分離膜の透過側に設けた樹脂の配置パターンを図８に示すように変更し、樹脂の長径および間隔を下記表に示すように変更し、上部は実施例１と同様に、下部は実施例１５と同様に塗布し、それ以外は実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例１９、２０）
平膜型分離膜エレメントの大きさを下記表に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例２１）
平膜型分離膜エレメントの大きさを下記表に示すように変更した以外は、実施例１５と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例２２）
平膜型分離膜エレメントの集水ノズル取り付け位置を図１０に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例２３、２４）
平膜型分離膜エレメントの固定方法を図１２、１３に示すように変更した以外は、実施例１５と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例２５）
スペーサーの厚みを４ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（実施例２６）
分離膜の透過側に樹脂を直接形成するのではなく、不織布（密度０．５ｇ／ｃｍ^３、厚み５０μｍのポリエステル繊維）の両面に図２に示すように実施例１と同様に樹脂を塗布し、樹脂を形成した不織布を、２枚の分離膜の内側に配置し、厚み３ｍｍの２枚の厚み板の間に挟み、９５℃のオーブンの中に５分間静置して分離膜の透過側に樹脂を接着させた。
それ以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（比較例１）
分離膜の透過側に設けた樹脂の配置パターンを図１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、エレメントユニット、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（比較例２）
流路材として分離膜の透過側に樹脂を配置するのではなく、ネット（ポリエチレン、厚み１ｍｍ、ピッチ６ｍｍ×６ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（比較例３）
流路材として分離膜の透過側に樹脂を配置するのではなく、トリコット（ポリエチレンテレフタレート、厚み１ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（比較例４）
流路材として分離膜の透過側に樹脂を配置するのではなく、多孔性フィルム（ポリエチレンテレフタレート、厚み１ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（比較例５）
流路材として分離膜の透過側に樹脂を配置するのではなく、支持板（ＡＢＳ、厚み６ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして平膜型分離膜エレメント、平膜型分離膜モジュールを作製した。

（分離膜と流路材の接着強度）
上記実施例および比較例において、分離膜の透過側の両面に流路材が固着した幅１５ｍｍ×７５ｍｍの分離膜対を作製し、長さ方向７５ｍｍのうち、中央の１５ｍｍ以外の部分において、流路材と膜面を剥離させ、対向するそれぞれの膜をＵ字型に折り曲げ、折り曲げた部分を上下で把持するように引張試験機（エーアンドディー社製、商品名：テンシロンＲＴＧ−１２１０）にセットした。２５℃、６５％相対湿度において、毎分２ｍｍの速度で引張試験を行った。上下の膜の片面において、膜と流路材が剥離した際の引張り力を計測し、同じ水準の分離膜対について、１０回測定を行った平均値を接着強度とした。結果を下記表に示す。

（流路材の長径、短径および間隔）
上記実施例および比較例において、マイクロスコープ（Ｓ−８００）（キーエンス社製）を用いて３０個の任意の流路材断面を２０倍で写真撮影し、得られたデジタル画像を画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）で解析し、二値化することにより、最大径および最小径を算出した。得られた３０個の平均値を流路材の長径および短径とした。また、同様の画像から、流路材の間隔を分離膜対の長手方向および短手方向それぞれについて、３０箇所解析を行い、平均値をそれぞれ長手方向の間隔および短手方向の間隔とした。なお、５０ｍｍ以上の大きさの場合には、マイクロスコープを用いずに定規で計測した。結果を下記表に示す。

（流路材の投影面積比）
上記実施例および比較例において、マイクロスコープ（Ｓ−８００）（キーエンス社製）を用いて３０個の任意の流路材断面を１０倍で写真撮影し、得られたデジタル画像を画像解析ソフト（ＩｍａｇｅＪ）で解析し、二値化することにより、膜面のろ過領域に占める樹脂の割合を投影面積比とした。結果を下記表に示す。

（曲げ弾性率、最大曲げ応力および面積率）
上記実施例および比較例において、幅４８ｍｍ×長さ８０ｍｍの分離膜対（分離膜２枚の内側に流路材）を作製し、分離膜対の両端に土台を５０ｍｍの間隔を空けて長さ８０ｍｍの向きでセットした。そして、圧縮試験機（テンシロンＲＴＧ−１２１０、エーアンドディー社製）を用いて、毎分１．３ｍｍで圧子治具（半径５ｍｍ）により、膜エレメントの中央部を圧縮していった。そのときに得られた変位と荷重の関係から、次式により、曲げ弾性率および最大曲げ応力を算出した。結果を下記表に示す。

ここで、Ｆは曲げ荷重、Ｌは支点間距離、ｂは試験片幅、ｈは試験片厚み、ｓは撓み量、σは曲げ応力、εは曲げ歪み、Ｅは曲げ弾性率である。最大曲げ応力はσの最大値である。
曲げ弾性率は、（３）式を用いて、（１）式で表される曲げ歪みが０．２５と０．５の際のΔＦとΔｓから算出した。

また、分離膜対の面積全体に対して、上述の曲げ弾性率および最大曲げ応力の測定を実施し、曲げ弾性率が１００〜１０００ＭＰａおよび最大曲げ応力１〜１５ＭＰａを満たす領域の割合を算出し、面積率として表した。結果を下記表に示す。

（分離膜の純水透過係数と平膜型分離膜エレメントの純水透過係数の比）
上記実施例および比較例において、分離膜を直径５０ｍｍの円形に切り出し、円筒型のろ過ホルダー（アドバンテック東洋製、ウルトラホルダーＵＨＰ−４３Ｋ）にセットし、逆浸透膜透過水を２５℃で、圧力１０ｋＰａで５分間予備透過させた後、続けて透過させて透過水を３分間採取し、下式によって分離膜の純水透過係数を算出した。
（純水透過係数）＝（透過水の重量）／（測定時間）／（圧力）／（膜面積）／（透過水の密度）

また、上記実施例および比較例において、平膜型分離膜エレメントの純水透過係数の測定は、平膜型分離膜エレメントを水槽内に浸漬させるように設置し、逆浸透膜透過水を２５℃で、水頭高さ１ｍで３０分間吸引ろ過した後、続けて透過水を１分間採取し、下式によって平膜型分離膜エレメントの純水透過係数を算出した。
（純水透過係数）＝（透過水の重量）／（測定時間）／（圧力）／（膜面積）／（透過水の密度）

そして、分離膜の純水透過係数と平膜型分離膜エレメントの純水透過係数の比を下記式によって算出した。
（分離膜の純水透過係数と平膜型分離膜エレメントの純水透過係数の比）＝（平膜型分離膜エレメントの純水透過係数）／（分離膜の純水透過係数）

なお、同じ水準の分離膜および平膜型分離膜エレメントについて、それぞれ３回測定を行い、その平均値を分離膜の純水透過係数と平膜型分離膜エレメントの純水透過係数の比とした。結果を下記表に示す。

（平膜型分離膜エレメントの最大撓み量）
上記実施例および比較例において、１枚の平膜型分離膜エレメントの貫通穴それぞれにシャフトを貫通させ、貫通穴の位置にスペーサーを配置することにより、平膜型分離膜エレメントとスペーサーが密着し、平膜型分離膜エレメントがそれぞれのシャフトと垂直になる位置でスペーサーを固定具によりシャフトに固定し、平膜型分離膜エレメントとスペーサーを貫通するシャフトの両端部を固定具により筐体フレームに固定した。

そして、筐体フレームを膜面が床面と平行になるように設置し、筐体フレーム内に固定された平膜型分離膜エレメントの各固定部から最も離れた膜面に１０ｇの重りを乗せ、平膜型分離膜エレメントの撓み量を平膜型分離膜エレメントの側面から観察して測定した。結果を下記表に示す。
（（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）＞０．６の割合、振動エネルギー）

気泡径、隣り合う膜間の間隔および振動エネルギーは以下の手順で計測、算出した。
まず、平膜型分離膜モジュールの運転を行っている際の平膜型分離膜エレメントの様子を、平膜型分離膜エレメントの側面から平膜型分離膜エレメントの高さ方向に１０等分した各位置において、高速度カメラで１０秒間、隣り合う平膜型分離膜エレメント１０箇所分について撮影した。

気泡径に関して、得られた画像を解析し、隣り合う平膜型分離膜エレメントの間を流れる気泡の球体積相当径の分布を算出した。また、同様に平膜型分離膜エレメントの位置変動を、画像解析により算出し、隣り合う２枚の平膜型分離膜エレメントの位置変動から、隣り合う２枚の膜間距離の変動を算出した。
そして、（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）を算出し、その値が０．６を超えているデータ数の全データ数に対する割合を、（気泡径）／（隣り合う膜間の間隔）＞０．６を満たす割合とした。結果を下記表に示す。

振動エネルギーに関しては、上述の平膜型分離膜エレメントの位置変動から、振幅および振動数を算出し、分離膜の振幅と振動数および平膜型分離膜エレメントの重量から次式により計算した。
ここで、Ｉは振動エネルギー、ｍは平膜型分離膜エレメントの重量、Ａは平膜型分離膜エレメントの振幅、ｆは平膜型分離膜エレメントの振動数、Ｓは平膜型分離膜エレメントの面積、ｎは計測した高さ位置の数である。

（差圧上昇速度）
上記実施例および比較例において、平膜型分離膜エレメント１０枚を含有する平膜型分離膜モジュールを活性汚泥槽内に浸漬させ、透過流束０．５ｍ／ｄで運転を行った際に膜間差圧を経時的に観察し、１０日間運転を行った際の、１日あたりの平均差圧上昇速度を算出した。結果を下記表に示す。

なお、上記表中、ＰＰとはポリプロピレンを表し、ＥＶＡとはエチレン酢酸ビニル共重合体を表し、ＰＥＴとはポリエチレンテレフタレートを表し、ＡＢＳとはアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体を表す。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１６年２月２９日出願の日本特許出願（特願２０１６−０３６９１１）及び２０１６年７月２８日出願の日本特許出願（特願２０１６−１４８４０１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１：平膜型分離膜エレメント
２：分離膜
３：分離機能層
４：基材
５：間隙
６：封止部
７：樹脂部
８：透過水集水部
９：集水ノズル
１０：貫通孔
１１：集水チューブ
１２：集水管
１３：固定具
１４：筐体フレーム
１５：平膜型分離膜モジュール
１６：平膜型分離膜エレメント
１７：分離膜浸漬水槽
１８：散気管
１９：ブロア
２０：吸引ポンプ
２１：被処理水入口
２２：被処理水出口
２３：透過水

Claims (22)

1. 分離膜の透過側の面が互いに対向するように配置され、
   内側に流路材が設けられて分離膜対が形成された平膜型分離膜エレメントであって、
   少なくとも一方向における曲げ弾性率が１００〜１０００ＭＰａ、最大曲げ応力が１〜１５ＭＰａ、を満たす高弾性領域の面積が、前記分離膜対のろ過領域の面積のうち１０％以上である、平膜型分離膜エレメント。
2. 前記流路材の少なくとも一部が複数の樹脂部であり、前記樹脂部が前記分離膜対の透過側の面の両方に固着された、請求項１に記載の平膜型分離膜エレメント。
3. 前記高弾性領域における前記樹脂部の引張弾性率が５０〜１０００ＭＰａである、請求項２に記載の平膜型分離膜エレメント。
4. 前記高弾性領域における前記樹脂部が間隔をおいて配置されている、請求項２または３に記載の平膜型分離膜エレメント。
5. 前記樹脂部の長径が１０ｍｍ以上である、請求項２〜４のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
6. 前記樹脂部の短径が１〜２０ｍｍである、請求項２〜５のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
7. 前記高弾性領域における前記樹脂部が少なくとも一方向において、前記高弾性領域の一端から他端まで連続的に設けられている、請求項２〜６のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
8. 前記樹脂部の前記分離膜対のろ過領域に対する投影面積比が１５〜８０％である、請求項２〜７のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
9. 前記高弾性領域における、任意の点を通る全ての直線上に少なくとも前記樹脂部の一部が存在する、請求項２〜８のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
10. 前記分離膜が長方形状であり、前記高弾性領域の任意の点を通る前記分離膜対の短手方向の直線上の少なくとも一部に前記樹脂部が存在する、請求項２〜９のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
11. 前記分離膜対の一辺の長さが３００〜２０００ｍｍである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
12. 前記分離膜対の長手方向の一辺の長さをＬ１、曲げ弾性率をＥ１、前記分離膜の短手方向の長さをＬ２、曲げ弾性率をＥ２とすると、０．７５×Ｅ１×Ｌ２／Ｌ１≦Ｅ２≦１．２５×Ｅ１×Ｌ２／Ｌ１を満たす、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
13. 前記平膜型分離膜エレメントの純水透過係数が、前記分離膜の純水透過係数の０．０２倍以上である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント。
14. 筐体フレーム内に、平膜型分離膜エレメント複数枚を、水平方向に隙間を設けて上下方向に平行に配列し、前記平膜型分離膜エレメントは周縁部のいずれかで固定され、前記平膜型分離膜エレメントの各固定部から最も離れた膜面に荷重０．１Ｎを加えたときの前記平膜型分離膜エレメントの最大撓み量が０．５〜３．０ｍｍである、エレメントユニット。
15. 筐体フレーム内に、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の平膜型分離膜エレメント複数枚を、水平方向に隙間を設けて上下方向に平行に配列し、前記平膜型分離膜エレメントは周縁部のいずれかで固定され、前記平膜型分離膜エレメントの各固定部から最も離れた膜面に荷重０．１Ｎを加えたときの前記平膜型分離膜エレメントの最大撓み量が０．５〜３．０ｍｍである、エレメントユニット。
16. 隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隔が２〜１０ｍｍで設置される、請求項１４または１５に記載のエレメントユニット。
17. 前記平膜型分離膜エレメントの各固定部から最も離れた膜面に荷重０．１Ｎを加えたときの最大撓み量が、隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隔よりも小さいことを満たす、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のエレメントユニット。
18. 請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のエレメントユニットの下方に散気手段を備えている、平膜型分離膜モジュール。
19. 前記平膜型分離膜エレメントの少なくとも二箇所が固定されてなる、請求項１８に記載の平膜型分離膜モジュール。
20. 請求項１８または１９に記載の平膜型分離膜モジュールを用い、前記平膜型分離膜エレメントが０．２〜０．５ｍＮ／ｍの振動エネルギーで振動するように運転する、平膜型分離膜モジュールの運転方法。
21. 前記散気手段から散気される気泡の平均上昇速度が０．５〜６．０ｍ／ｍｉｎである、請求項２０に記載の平膜型分離膜モジュールの運転方法。
22. 隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隙を通過する体積０．５ｍｍ^３以上の散気気泡の球体積相当径をＢ（ｍｍ）、隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隔をＣ（ｍｍ）とすると、運転中に、気泡が隣り合う前記平膜型分離膜エレメントの間隔を通過する際にＢ／Ｃ＞０．６を満たす割合の平均値が５０〜９０％である、請求項２０または２１に記載の平膜型分離膜モジュールの運転方法。

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