WO2012033084A1 - 中空糸膜モジュール及び中空糸膜ユニット - Google Patents

Abstract

　本発明は、複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュールを複数備えた中空糸膜ユニットであって、前記複数の中空糸膜を複数に区画し、前記区画された少なくとも一つの区画の運転モードと、他の区分の運転モードとが、異なるように運転モードを切替可能とする部材を有する中空糸膜ユニットに関する。本発明によれば、中空糸膜に破損が生じた時には、破損が生じた中空糸膜の特定区分のみを停止モードにして、中空糸膜モジュールのそのほかの区分をろ過モードで運転することにより、処理水全体が汚染されることなく運転を継続防止できる。

Description

中空糸膜モジュール及び中空糸膜ユニット

　本発明は、水処理等の固液分離操作に用いられる中空糸膜モジュール、及び中空糸膜ユニットに関する。
本願は、２０１０年９月７日に、日本に出願された特願２０１０－２０００１７号、及び２０１０年１２月２０日に、日本に出願された特願２０１０－２８３１６９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　中空糸膜モジュールは、無菌水、飲料水、高度純水の製造、空気の浄化等の数多くの用途でろ材として使用されている。中空糸膜モジュールとしては、中空糸膜を束状にした形態、中空糸膜をシート状にしてこれを積層した形態等、各種の形態を有するものが製造されている（特許文献１参照）。

　中空糸膜を積層した形態の中空糸膜モジュールは、複数本の中空糸膜をハウジングで固定したものである（特許文献２参照）。ハウジングの内部には、複数の中空糸膜の両端部が開口された状態で収容されている。また、ハウジングと中空糸膜との間はポッティング樹脂で封止されており、中空糸膜の集合体をハウジング内で支持・固定した構造を有している。

　中空糸膜モジュールを用いた中空糸膜ユニットは、被処理液が収容された膜分離槽内に設置して使用される。中空糸膜ユニットは、各中空糸膜モジュールが取水管を介して合流管に接続され、合流管に吸引装置が接続された構成である。この吸引装置を用いて吸引することにより、各中空糸膜の表面において被処理液中に含有される固体が分離除去されたろ液が中空糸膜を通ってハウジングに導かれ、取水管を介して合流管に集積され、膜分離槽外に取り出される。

　ところで、中空糸膜ユニットを構成する中空糸膜モジュールにおいては、中空糸膜が破損することがある。この際、全ての中空糸膜モジュールが合流管に接続されているため、汚染された被処理液によって、合流管が汚染されてしまうという問題がある。この汚染を防止するために、特許文献３には、各流路に弁機構を備えることによって、汚染を最小限に抑える中空糸膜ユニットが開示されている。

特開平４－３１０２１９号公報 特開２００９－１９５８４４号公報 特開２００４－１８８２５２号公報

　しかしながら、従来の弁機構を備えた中空糸膜ユニットにおいては、弁機構の構造が複雑であるため、配管を大きくしなければならなかったり、ろ過流路における圧力損失が大きいという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、運転モードを切替可能とする部材を有する中空糸膜ユニットの提供を目的とする。

　また、流路に凹凸が無く、通常の使用において処理水の流れを妨げることがない開閉機構（弁機構）の提供を目的とする。

　また、中空糸膜モジュールを構成するハウジング内部の集水部を、２つの集水部を形成するように区画することによって、中空糸膜の破損により影響が及ぶ部位を分散することを目的とする。

上記課題の解決手段として、本発明の第１の態様は、複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュールを複数備えた中空糸膜ユニットであって、前記複数の中空糸膜を複数に区画し、前記区画された少なくとも一つの区画の運転モードと、他の区分の運転モードとが、異なるように運転モードを切替可能とする部材を有する中空糸膜ユニットを提供する。

　前記膜モジュールは平型形状であることが好ましい。

　前記切替可能とする部材が、開閉機構であることが好ましい。

　前記開閉機構が、各膜モジュールごとに設けられていることが好ましい。

本発明の第２の態様は、前記膜モジュールの処理水出口と合流管側の処理水入口とを結ぶための取水管が各膜モジュールごとに設置され、前記取水管が、通水管路部と、前記開閉弁本体を収容するための弁収容部とを有し、前記開閉機構が、弁本体と、前記弁本体を、前記通水管路部の内周壁をシールする閉位置と、前記弁収容部に弁本体体が収容される開位置間とを移動させる移動手段と、弁本体を上記開位置及び閉位置で固定する弁固定手段から構成される中空糸膜ユニットを提供する。

前記弁収容部が、延長部に設けられ、前記延長部が、前記取水管の屈曲部に設けられたことが好ましい。

前記移動手段が、前記弁本体に連結されたロッドであり、上記ロッドは、上記延長部の端部に設けられた開口部を貫通して突出させて設置されていることが好ましい。

前記弁固定手段が、前記ロッド及び前記弁押さえとに挿入可能に設けられたロックピンであることが好ましい。

前記弁本体が閉位置にある時に前記開口部と前記ロッドとの間がシールされていることが好ましい。

前記取水管は、２つの概Ｌ字状の管部材の端部を接続することによって、概コ字状に形成されていることが好ましい。

前記の取水管は、少なくとも一部が透明部材で構成されていることが好ましい。

本発明の第３の態様は、前記区画が、膜モジュール内に設けられた仕切りにより少なくとも２つの独立した集水部を形成するように設けられた区画であり、前記独立した集水部には、各々の集水部に独立した処理水出口が設けられている中空糸膜ユニットを提供する。

本発明の第３の態様は、さらに前記独立した集水部ごとに開閉機構が設けられていることが好ましい。

第４の態様は、複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束がハウジング内に収納されるとともに、中空糸膜束の少なくとも一方の端部が固定用樹脂によって中空糸膜の端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された請求項中空糸膜モジュールであって、前記ハウジング内部に少なくとも２つの独立した集水部を形成するように設けられた区画を有する中空糸膜モジュールを提供する。

　本発明の第５の態様は、中空糸膜モジュールの処理水出口と合流管の処理水入口とを結ぶ取水管に、一方の管路に対して他方の管路がＬ字状に曲がる屈曲部を設け、この屈曲部に一方の管路を他方の管路との接続部よりも延長する延長部を設け、前記延長部の端部を開口させて開口部を設け、この開口部にロッドに取り付けた弁本体を挿入し、前記開口部を弁押さえで閉塞すると共に前記弁押さえから前記ロッドを突出させ、前記ロッドを介して前記弁本体を前記一方の管路の前記延長部の内周壁をシールする開位置と、前記弁本体を一方の管路の内周壁をシールする閉位置とで移動可能に支持した取水管の開閉機構を有することを特徴とする中空糸膜ユニットを提供する。

　本発明の第５の態様は、前記取水管は、２つのＬ字状の管部材の端部を接続することによって、コ字状に形成されていることが好ましい。
　本発明の第５の態様は、前記開閉機構は、前記合流管に接続されるＬ字状の管部材に設けられていることが好ましい。
　本発明の第５の態様は、前記集水管の前記ロッドは、前記弁本体が閉位置にある時に前記弁押さえとの間がシールされていることが好ましい。
　本発明の第５の態様は、前記弁本体の開位置と前記弁本体の閉位置とに対応して前記ロッドを前記弁押さえに位置決めするロックピンが、前記ロッドと前記弁押さえとに挿入可能に設けられていることが好ましい。
　本発明の第５の態様は、前記取水管の少なくとも一部が内部が可視化されていることが好ましい。

　本発明の第６の態様は、複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束の少なくとも一方の端部が固定用樹脂によって中空糸膜の端部の開口状態を保ったままハウジング内に固定された中空糸膜モジュールであって、前記ハウジング内部が、少なくとも２つの集水部を形成するように区画され、各集水部には、各々の集水部に対応して独立した処理水出口が設けられていることを特徴とする中空糸膜モジュールを提供する。

　本発明の第７の態様は、第６の態様の中空糸膜モジュールと、各処理水出口に接続された取水管とを備え、各取水管に、流体の流れを阻止する封止機構が設けられていることを特徴とする中空糸膜ユニットである。

本発明の第１の態様によれば、中空糸膜に破損が生じた時には、破損が生じた中空糸膜の特定区分のみを停止モードにして、中空糸膜モジュールのそのほかの区分をろ過モードで運転することにより、処理水全体が汚染されることなく運転を継続防止できる。

本発明の第２の態様によれば、中空糸膜が破損した際、取水管から汚染された被処理液が流入するのを遮断できるため、汚染が合流管に広がるのを防止することができる。さらに、取水管の内周壁を弁本体のシール面として有効利用して開閉機構を設置することができるため、開位置においては、流路に凹凸が無く、処理水の流れを妨げることがない。

本発明の第２の態様によれば、弁本体を開位置と閉位置とで正確に位置決めできる。

本発明の第２の態様によれば、弁本体が閉位置にあるときに、弁押さえとの間を確実にシールできる。

本発明の第２の態様によれば、取水管を２つのＬ字状の管部材の端部を接続してコ字状とすることによって、２つの管部材の端部の接続しろを調整しながら、取水管を接続することができるので、配管作業を容易に行うことができる。

本発明の第２の態様によれば、取水管の少なくとも一部が透明部材で構成されることによって取水管内部の運転モードを確認することが容易で、確実に開閉機構が機能しているかを確認することができる。

本発明の第３の態様によれば、中空糸膜が破損した際、汚染された被処理液が集水部全体に及ぶことがないため、中空糸膜の破損による影響が及ぶ部位を分散することができる。

本発明の第４の態様によれば、中空糸膜が破損した際、汚染された被処理液がハウジングを構成する集水部全体に及ぶことがないため、中空糸膜の破損による影響が及ぶ部位を分散することができる。

　本発明の第５の態様によれば、中空糸膜が破損した際、取水管から破損した中空糸膜を遮断できるため、汚染が合流管に広がるのを防止することができる。また、取水管の内周壁を弁本体のシール面として有効利用して開閉機構を設置することができるため、開位置においては、流路に凹凸が無く、処理水の流れを妨げることがない。
　本発明の第５の態様によれば、取水管を２つのＬ字状の管部材の端部を接続してコ字状とすることによって、２つの管部材の端部の接続しろを調整しながら、取水管を接続することができるので、配管作業を容易に行うことができる。
　本発明の第５の態様によれば、中空糸膜モジュールを取り外す際、取水管を構成する２つの管部材の接続箇所で分離させて取り出すことによって、合流管に接続された管部材に設けられた開閉機構で流路を封止したまま中空糸膜モジュールを取り外すことができる。
　本発明の第５の態様によれば、弁本体が閉位置にあるときに、弁押さえとの間を確実にシールできる。
　本発明の第５の態様によれば、弁本体を開位置と閉位置とで正確に位置決めできる。
　本発明の第５の態様によれば、開閉機構の状態を目視で判断できるため、中空糸膜の遮断を確実に行うことができる。

　本発明の第６の態様及び第７の態様によれば、中空糸膜が破損した際、汚染された被処理液がハウジングを構成する集水部全体に及ぶことがないため、中空糸膜の破損による影響が及ぶ部位を分散することができる。
本発明の第６の態様及び第７の態様によれば、ろ過のための有効中空糸膜面積の低下を最小限で確保しつつ、取水管から破損した中空糸膜からの汚染された被処理液の流入を遮断できるため、汚染が合流管に広がるのを防止することができる。

本発明の実施形態の弁機構（開閉機構）を備えた膜分離汚泥処理装置の概略構成図である。 図１のＡ－Ａ線に沿う断面図であって、取水管に設けられた開位置の弁機構（開閉機構）を示す図である。 閉位置の弁機構（開閉機構）を示す図である。 開位置の弁機構（開閉機構）の拡大図である。 弁機構（開閉機構）の別形態を示す図である。 位置保持機構の別形態を示す図である。 本発明の実施形態の平型中空糸膜モジュールを用いた膜分離汚泥処理装置の概略構成図である。 図７のＡ－Ａ線に沿う断面図であって、ハウジング周辺を示す図である。

　本発明の中空糸膜モジュール及び中空糸膜ユニットの実施の形態について説明する。
　なお、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

（１）「運転モード」：吸引、停止、逆通液
運転モードは、膜モジュールの運転状態を示すものであり、ろ過モード（液体・気体）、停止、気体加圧などが上げられる。
またここで定義する運転モードでは、同じろ過モードであっても、ろ過流量や圧力負荷が異なる場合は、異なる運転モードとする。
例えば、非被処理液に浸漬した中空糸膜を用いた水処理においては、中空糸膜内部を減圧して、中空糸膜外周部から中空糸膜内部側へ透過させる吸引ろ過や、加減圧を行わない停止、中空糸内部を加圧して、中空糸膜内部側から中空糸膜外周部へ透過させる逆ろ過により処理が行われる。
また、膜の２次側を加圧して被処理液を２次側から１次側へ通水する逆洗浄や、中空糸膜表面に、洗浄液を接触させて膜表面を洗浄する洗浄、中空糸膜内部側から中空糸膜外周部へ洗浄液を透過させる逆通液、なども考えられる。
また中空糸膜や配管などから漏れがないかを確認するために気体加圧が行われることもある。
本発明では、一つの機械系列に接続された中空糸膜モジュールにおいて、特定の区分において、このろ過モードを制御できることが重要である。
本発明によれば、通常の処理場では、一つのろ過ポンプにより一つ以上の中空糸膜モジュールを制御するため全ての中空糸膜の集水区分が連通しているが、例えば、中空糸膜に破損が生じた時には、破損が生じた中空糸膜の特定区分のみを停止モードにして、中空糸膜モジュールのその他の区分をろ過モードで運転することにより、処理水全体が汚染されることなく運転を継続防止できる。
各膜モジュール毎、又は各モジュールの内部で細かく区分されていれば、それだけ停止区分を少なくして、運転を継続することができる。

（２）開閉機構（バルブ）
開閉機構は、例えば、ボールバルブ、グローブバルブ、ニードルバルブ、バタフライバルブなどの一般的なバルブ機構を用いることができ、手動のほかエア駆動、電磁駆動など各駆動系を用いてもかまわないが、簡易な構造で通水流路を十分確保する必要がある。
特に、複数の膜モジュールを高集積に配置した場合や、各膜モジュール毎に開閉機構を設ける場合は、管路自体設置のスペースが限られており、通常のバルブ機構では十分な設置スペースが確保できない。
本発明では、限られた設置スペースで通水流路を確保するため、開閉機構では、通水流路を制限しない弁収容部を有していることが重要である。
また、限られた設置スペースで、弁本体が開閉位置を移動する移動手段、及び固定手段を有していることが重要である。
弁収容部は、通水管路の妨げにならない場所に設けられれば特に限定されないが、取水管の屈曲部に設けられていることが、Oリングなどのシール材を有する弁本体をスライドするだけで通水管路を開閉できるため、構造が簡易になり好ましい。
移動手段は、ロッドやネジ機構、エア駆動、電磁駆動、バネなど任意の方法を用いることができるが、限られたスペースで簡易に操作できることから、弁本体にロッドを取り付けて稼動させることが好ましい。
固定手段は、ネジ構造、キー溝構造、ロックピンなど任意の方法を用いることができるが、操作性や長期の使用条件下でも位置ずれの少ないロックピン構造が好ましい。
またロッドを用いた場合、取水管の外部から操作する必要があるため、ロッドが貫通して突出する取水管の開口部とロッド間の機密性を保つシール材を備えていることが好ましい。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、この実施形態の膜分離処理装置１の全体構成を示したものであり、図２は、取水管２０に設けられた弁機構３０（開閉機構）を示すものである。以下の説明においては、図１～２における上を上方といい、下を下方という。

　膜分離処理装置１は、膜分離槽２内に設けられた中空糸膜ユニット３と、膜洗浄用の散気装置４とを備えている。中空糸膜ユニット３には吸引ポンプ５が接続され、散気装置４に図示しないブロワーが接続されている。

　散気装置４は中空糸膜ユニット３の下方に設けられ、上記ブロワーと連通する管状体である散気管６を複数備えている。散気装置４は、上記ブロワーより送気された空気を散気管６に形成された複数の気体吐出口から放出する。これにより、膜分離処理装置１では、散気装置４の気体吐出口から連続的もしくは断続的に散気された気泡が、被処理液の液中を通って中空糸膜ユニット３に達し、その後、水面から放出される。

　中空糸膜ユニット３は、液透過性を有する中空糸膜７を多数配列し、その両端部をそれぞれ内部に収容するように一体的に固定した第一ハウジング８、及び第二ハウジング９を有する複数の中空糸膜モジュール１０と、取水管２０と、各中空糸膜モジュール１０の上方に配され、取水管２０によって第一ハウジング８と接続される一対の合流管１１と、を備えている。

　中空糸膜７には複数の細孔が形成されており、中空糸膜ユニット３では、吸引ポンプ５により膜分離槽２内の被処理液を中空糸膜７の細孔を介して吸引ろ過することで被処理液を固液分離し処理水を得る。

　中空糸膜７の上端は第一ハウジング８に連通すると共に、下端は第二ハウジング９に連通しており、上方に配される第一ハウジング８の両側面には取水管２０との接続を可能とする処理水出口１３（膜モジュールの浄水出口）が設けられている。第一ハウジング８の内部は、集水部８１を形成するように区画されており、この集水部８１は処理水出口１３と連通している。
　中空糸膜７は、この中空糸膜７の端部が集水部８１において開口するように、第一ハウジング８の下部に形成された挿入口に挿入されている。中空糸膜７は挿入口において、ポッティング樹脂（固定樹脂）によって固定されている。

　合流管１１は中空であり、中空糸膜モジュール１０の上方であって、その長手方向がハウジング８、９の長手方向に直交する方向に沿わせるように２つ配置されている。
合流管１１の一側面には取水管２０との接続を可能とする複数の処理水入口１４が形成されており、この処理水入口１４は、第一ハウジング８に形成された処理水出口１３と同一方向に開口し、複数の中空糸膜モジュール１０が連設される方向に沿って等間隔に複数形成されている。また、合流管１１の長手方向における一端部には、ろ液を取り出すための取り出し口１５が形成されており、取り出し口１５には管体１６が接続され、管体１６が吸引ポンプ５に接続されている。

　次に、図２を参照して、中空糸膜モジュール１０側の処理水出口１３と合流管１１側の処理水入口１４とを結ぶ取水管２０について説明する。
　処理水出口１３は、第一ハウジング８の長手方向に沿う方向に突出するように設けられた管状の部位であり、その端部近傍には２つの溝が形成されており、図２に示すように各溝には弾性体からなる環状のシール部材１８Ａが取り付けられている。処理水出口１３には、このシール部材１８Ａによってシールされた取水管２０が処理水出口１３の外側から接続されている。

　取水管２０は、第一Ｌ字管２１と第二Ｌ字管２２とから構成されており、処理水出口１３には、第一Ｌ字管２１が接続されている。
　第一Ｌ字管２１は、Ｌ字状をなす管形状部材であり、一管路２１ａが水平方向に延在し、処理水出口１３に接続され、他管路２１ｂは垂直方向に延在し、第二Ｌ字管２２と接続されている。これにより、一管路２１ａと他管路２１ｂとの間には、屈曲部２１ｃが設けられている。
　第二Ｌ字管２２は、第一Ｌ字管２１の他管路２１ｂの外側から、長さ方向調整可能に、嵌合するように接続されている。第一Ｌ字管２１の他管路２１ｂの端部近傍には、２つの溝が形成されており、各溝には、弾性体からなるシール部材１８Ｂが第二Ｌ字管２２の他管路２２ｂに対して摺動可能に取り付けられている。第二Ｌ字管２２の他管路２２ｂは、第一Ｌ字管２１の他管路２１ｂに外側からシール部材１８Ｂを介して接続されている。

　第二Ｌ字管２２は、後述する延長部２２ｄを除けばＬ字状をなす管形状部材であり、前述したように、他管路２２ｂが第一Ｌ字管２１の他管路２１ｂに接続されている。第二Ｌ字管２２の屈曲部２２ｃは、合流管１１に向かって水平方向に屈曲しており、前述した第一Ｌ字管２１と第二Ｌ字管２２とが接続されることによってコの字を形成している。第二Ｌ字管２２の一管路２２ａは、合流管１１の処理水入口１４の内側に挿入して接続されている。第一Ｌ字管２１と同様に、第二Ｌ字管２２の一管路２２ａの端部近傍には２つの溝が形成され、各溝にシール部材１８Ｃが取り付けられている。第二Ｌ字管２２の一管路２２ａは、シール部材１８Ｃを介して合流管１１の処理水入口１４の内側に挿入して接続されている。

取水管２０は、第一Ｌ字管２１と第二Ｌ字管２２とで形成されたコの字型の通水管路部を備える。通水管路部とは、取水管２０のうち、弁収容部を除く部分であり、被処理液が流れる取水管内部を意味する。被処理液は、通水管路部の内部を処理水出口１３から処理水入口１４へ向かって流れる。

　第二Ｌ字管２２の屈曲部２２ｃには、一管路２２ａを他管路２２ｂとの接続部よりも延長する延長部２２ｄが設けられている。第二Ｌ字管２２の延長部２２ｄは、その中心軸が一管路２２ａの中心軸と一致するように形成されている。延長部２２ｄの端部は開口されて開口部２２ｅが形成されている。第二Ｌ字管２２の延長部２２ｄには、合流管１１と接続される一管路２２ａに沿うようにして、弁機構３０（開閉機構）が設けられている。

　弁機構３０は、弁本体３１と、ロッド３２と、弁押さえ３３とからなり、弁本体３１を第二Ｌ字管の一管路２２ａ及び延長部２２ｄの中心軸に沿う方向に移動させることによって、開位置（図２）と閉位置（図３）をとることができるように構成されている。

　次に、図４を参照して、弁機構３０の詳細について説明する。
　弁本体３１は、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等の樹脂から形成された円筒形状の部材であり、第二Ｌ字管２２の一管路２２ａの内径よりやや小さい外径を有している。弁本体３１の一端３１ａ側は、やや外径が小さくなるようなテーパ面３１ｃが形成されている。
　また、弁本体３１には、周方向に溝が形成されており、この溝にシール部材３４が取り付けられている。
　このシール部材３４は、弁本体３１を前進させる方向に移動させ、弁機構３０を閉位置とした場合に、第二Ｌ字管２２の内周壁２２ｆに摺接してシールする。この際、第二Ｌ字管２２の内周壁は、シール部材３４に対応するシール面として機能する。また、弁本体３１は、弁機構３０の開位置においては、後述する弁押さえ３３の弁収容部３３ｃに収容される。

　弁押さえ３３は、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等の樹脂から形成されており、延長部２２ｄの開口部２２ｅを塞ぐキャップ状の部材である。弁押さえ３３は、延長部２２ｄの内周部を塞ぐ円筒状のシール部３３ａと、該シール部３３ａの外径よりもやや大なる外径の本体部３３ｂとからなる。シール部３３ａには、第二Ｌ字管２２の内周壁２２ｆの内径と同じ内径の断面円形の穴である弁収容部３３ｃが形成されている。弁本体３１のシール部材３４は、弁機構３０が開位置にある場合には、弁収容部３３ｃの内周面に摺接してシールする。

　また、弁押さえ３３には、ロッド３２が挿通するロッド孔３３ｄが形成されている。ロッド孔３３ｄの中心軸と弁収容部３３ｃの中心軸は、弁押さえ３３を開口部２２ｅに取りつけられた際、第二Ｌ字管２２の一管路２２ａ及び延長部２２ｄの中心軸と一致するように形成されている。
　さらに、弁押さえ３３には、ロッド孔３３ｄと直交するように、ロックピン孔３３ｅが形成されている。第一ロックピン孔３３ｅには、後述するロックピン３６が挿入される。

　ロッド３２は、弁本体３１の他端３１ｂ側に一体に取り付けられた断面円形の軸部材である。ロッド３２が軸方向に移動することによって、弁本体３１が弁機構３０の開位置と閉位置との間を移動することができる。
　ロッド３２には、周方向に沿って２つの溝が軸方向に所定間隔離れた位置に形成され、各溝には２つのシール部材３５Ａ，３５Ｂが取り付けられている。シール部材３５Ａは、弁機構３０が開位置にある場合に、弁押さえ３３のロッド孔３３ｄの内周面に摺接してシールする位置に取り付けられている。シール部材３５Ｂは、弁機構３０が閉位置にある場合に、ロッド孔３３ｄの内周面に摺接してシールする位置に取り付けられている。

　また、ロッド３２には、ロッド３２の中心軸に直交する方向に、第一ロックピン孔３２ａ及び第二ロックピン孔３２ｂが形成されている。第一ロックピン孔３２ａは、弁機構３０が開位置にある場合に、ロックピン孔３３ｅと一直線になるような位置に形成されている。また、第二ロックピン孔３２ｂは、弁機構３０が閉位置にある場合に、ロックピン孔３３ｅと同一線上になるような位置に形成されている。

　第一ロックピン孔３２ａとロックピン孔３３ｅ、あるいは第二ロックピン孔３２ｂとロックピン孔３３ｅにロックピン３６が挿入される。これら第一ロックピン孔３２ａ、第二ロックピン孔３２ｂ、ロックピン孔３３ｅ、及びロックピン３６が位置保持機構を構成している。弁本体３１の開位置においては、ロックピン孔３３ｅ及びこのロックピン孔３３ｅと同一線上にある第一ロックピン孔３２ａにロックピン３６を挿入することで、開位置を正確に位置決め保持することができる。同様に、弁本体３１の閉位置においては、ロックピン孔３３ｅ及びこのロックピン孔３３ｅと同一線上にある第二ロックピン孔３２ｂにロックピン３６を挿入することで、閉位置を正確に位置決め保持することができる。

　ハウジング８，９の材質としては、機械的強度及び耐久性を有するもののものであればよく、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（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変成ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、及びポリアセタール樹脂等を用いることができる。

　ここで、中空糸膜７としては、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、ポリメチルメタクリレート系、ポリスルフォン系、ポリフッ化ビニリデン系、ポリフッ化エチレン系、ポリアクリルニトリル系、セラミックス系等の中空糸膜を用いることができる。また、中空糸膜７の孔径、空孔率、膜厚、外径等は、平型中空糸膜モジュールの使用目的に応じて適宜選択して中空糸膜７を選定することができる。

　取水管２０を構成する第一Ｌ字管２１及び第二Ｌ字管２２は、比較的安価で成形加工が容易なことから樹脂成形品が好ましく、樹脂成形品は、樹脂を成形して得られるもので、成形方法は射出成形等の公知の樹脂成形方法から適宜選ぶことができる。樹脂成形品に用いる樹脂は、使用環境や加工性等を勘案して、適宜選ぶことができる。例としては、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの樹脂を用途に応じて単独、若しくは組み合わせて使用することができる。

　また、取水管２０を構成する第一Ｌ字管２１及び第二Ｌ字管２２は、透明性を有する樹脂（例えばポリカーボネート樹脂、透明塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂等）により成型することもできる。このように透明性を有する樹脂を用いることによって、弁機構３０に位置状況を目視で判断できるため、封止作業を確実に行うことができる。

　シール部材１８，３４，３５の材質としては、押圧に対する反発力で高い液密性を発揮できる点から、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のゴム又はエラストマーを、被処理液に応じて選択して用いることができる。

　次に、本実施形態の中空糸膜ユニット３の作用について説明する。
　中空糸膜ユニット３を活性汚泥槽である膜分離槽２に沈め、膜分離による固液分離処理を行う。いずれかの中空糸膜７の損傷が確認できた場合、損傷が予想される中空糸膜７が接続されている第一ハウジング８と連通している取水管２０の弁機構３０を閉位置に移動させ、汚染された被処理液がこの取水管２０を通過しないようにする。
　中空糸膜７の損傷の確認には、中空糸膜モジュール１０通過後のろ過された被処理液の濁度を、濁度計を用いて計測する方法等、任意の方法を用いることができる。

　本実施形態によれば、中空糸膜７が破損した中空糸膜モジュール１０を検出した場合、取水管２０を遮断することで、合流管１１の汚染を防ぐことができる。よって、汚染が中空糸膜ユニット３全体に広がるのを防止できる。弁機構３０は、通常の使用状態である開位置において、弁本体３１が取水管２０の流路に凹凸を作るような構造ではないため、処理水の流れを妨げることがない。また、凹凸を作ることがないため、取水管２０の集積度を上げることができ、ユニットあたりの処理能力を高めることができる。

　また、取水管２０を、第一Ｌ字管２１の他管路２１ｂと第二Ｌ字管２２の一管路２２ａを接続することによるコの字状構造とした。これにより、中空糸膜ユニット３を組立てる際に、取水管２０が接続される処理水出口１３及び処理水入口１４の接続しろを、第一Ｌ字管２１に対する第二Ｌ字管２２の挿入長を変更することで調整して組立てることができるため、配管作業が容易となる。
　さらに、弁本体３１に設けられたシール部材３４が、第二Ｌ字管２２の内周壁に当接するような構成としたので、第二Ｌ字管２２の内周壁がシール面として有効利用され、構造が簡素化できる。
　そして、弁本体３１をロッド３２により前進後退させる弁機構３０であるため、ハンドルを回すなどの操作が必要なく作業が行い易い。また、ロックピン３６により、弁機構３０の開位置、閉位置を正確に決めることができ、かつ、位置ずれもないため、振動等によるずれもなく、信頼性が高まる。
　さらに、ロッド３２の弁押さえ３３からの突出量によって弁本体３１の開閉状態が直感的に把握できるので、作業が行い易い。

　なお、この発明は、上記実施形態に限られるものではなく、弁機構３０の設置箇所は膜分離処理装置の構成等に応じて適宜変更することが可能である。例えば、図５に示すように、弁機構３０Ａを第一Ｌ字管２１Ａの屈曲部に設ける構成としてもよい。このような構成とすることによって、第二Ｌ字管を省略するなどして取水管２０の構造をより簡素化することができる。

　また、ロックピン３６を弁押さえ３３に対して挿入するロックピン孔３３ｅにスプリングを装着して、ロックピン３６を挿入方向に付勢する構造とすることができる。
　さらに、位置保持機構は、ロックピンを使用する方法に限ることはなく、弁機構の開位置及び閉位置を保持することが可能であれば、どのような機構でもよい。例えば、図６に示すように、止めネジ３７を使用してロッド３２の前後方向の移動を阻止する構成としてもよい。このような構成とすることによって、ロッド３２Ｂの構造をより簡素化することができる。

図７は、本発明の実施形態の平型中空糸膜モジュール１０’を用いた膜分離処理装置１’の概略構成図である。
図８は、図７のＡ－Ａ線に沿う断面図であって、ハウジング周辺を示す図である。
以下の説明においては、図７，８における上を上方といい、下を下方という。

　膜分離処理装置１’は、膜分離槽２’内に設けられた中空糸膜ユニット３’と、膜洗浄用の散気装置４’とを備えている。
中空糸膜ユニット３’には吸引ポンプ５’が接続され、散気装置４’に図示しないブロワーが接続されている。

　散気装置４’は中空糸膜ユニット３’の下方に設けられ、上記ブロワーと連通する管状体である散気管６’を複数備えている。
散気装置４’は、上記ブロワーより送気された空気を散気管６’に形成された複数の気体吐出口から放出する。
これにより、膜分離処理装置１’では、散気装置４’の気体吐出口から連続的もしくは断続的に散気された気泡が、被処理液の液中を通って中空糸膜ユニット３’に達し、その後、水面から放出される。

　中空糸膜ユニット３’は、液透過性を有する中空糸膜７’を多数配列し、その両端部をそれぞれ内部に収容するように一体的に固定した第一ハウジング８’、及び第二ハウジング９’を有する複数の中空糸膜モジュール１０’と、各中空糸膜モジュール１０’の上方に配され、取水管２０’によって第一ハウジング８’と接続される一対の合流管１１’と、を備えている。

　中空糸膜７’には複数の細孔が形成されており、中空糸膜ユニット３’では、吸引ポンプ５’により膜分離槽２’内の被処理液を中空糸膜７’の細孔を介して吸引ろ過することで被処理液を固液分離し処理水を得る。

　中空糸膜７’の上端は第一ハウジング８’に連通すると共に、下端は第二ハウジング９’に固定しており、上方に配される第一ハウジング８’の両側面には取水管２０’との接続を可能とする処理水出口１３’が設けられている。

　合流管１１’は中空であり、中空糸膜モジュール１０’の上方であって、その長手方向がハウジング８’、９’の長手方向に直交する方向に沿わせるように２つ配置されている。
合流管１１’の一側面には取水管２０’との接続を可能とする複数の接続口１４’が形成されており、この接続口１４’は、第一ハウジング８’に形成された処理水出口１３’と同一方向に開口し、複数の中空糸膜モジュール１０’が連設される方向に沿って等間隔に複数形成されている。
また、合流管１１’の長手方向における一端部には、ろ液を取り出すための取り出し口１５’が形成されており、取り出し口１５’には管体１６’が接続され、管体１６’が吸引ポンプ５’に接続されている。

　次に、図８を参照して第一ハウジング８’の構成を説明する。
本実施形態の第一ハウジング８’の内部は、２つの集水部８１’，８２’を形成するように区画されている。
具体的には、第一ハウジング８’の内部は、内部壁８３’によって２分割されており、これにより、第一ハウジング８’の下部には、２つの挿入口８４’，８５’が形成されている。
２つの挿入口８４’，８５’には、それぞれ中空糸膜７’が端部７ａ’が開口するように挿入され、ポッティング樹脂１７’（固定樹脂）によって固定されている。

　また、上述したように、第一ハウジングの両端には処理水出口１３’が形成されているが、この処理水出口は、各集水部８１’，８２’に独立して設けられている。
処理水出口１３’は、第一ハウジング８’の長手方向に沿う方向に突出するように設けられた管状の部位であり、その端部近傍には溝が形成されており、図２に示すように弾性体からなる環状のシール部材１８Ａ’が取り付けられている。
処理水出口１３’には、このシール部材１８Ａ’を介して、取水管２０’が接続されている。
取水管２０’には、バルブ２５’（封止機構）が設けられている。
また、バルブ２５’は、ゲートバルブ（仕切弁）、グローブバルブ（玉形弁）等を用いてもよい。

　ハウジング８’，９’の材質としては、機械的強度及び耐久性を有するもののものであればよく、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（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変成ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等を用いることができる。

　ここで、中空糸膜７’としては、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、ポリメチルメタクリレート系、ポリスルフォン系、ポリフッ化ビニリデン系、ポリフッ化エチレン系、ポリアクリロニトリル系、セラミックス系等の中空糸膜を用いることができる。
また、中空糸膜７’の孔径、空孔率、膜厚、外径等は、平型中空糸膜モジュールの使用目的に応じて適宜選択して中空糸膜７’を選定することができる。

　取水管２０’は、比較的安価で成形加工が容易なことから樹脂成形品が好ましく、樹脂成形品は、樹脂を成形して得られるもので、成形方法は射出成形等の公知の樹脂成形方法から適宜選ぶことができる。
樹脂成形品に用いる樹脂は、使用環境や加工性等を勘案して、適宜選ぶことができる。
例としては、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
これらの樹脂を用途に応じて単独、若しくは組み合わせて使用することができる。

　シール部材１８’の材質としては、押圧に対する反発力で高い液密性を発揮できる点から、シリコンゴム、フッ素ゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のゴム又はエラストマーを、被処理液に応じて選択して用いることができる。

　次に、本実施形態の中空糸膜ユニットの作用について説明する。
中空糸膜ユニット３’を活性汚泥槽である膜分離槽２’に沈め、膜分離による固液分離処理を行う。
いずれかの中空糸膜７’の損傷が確認できた場合、損傷が予想される中空糸膜７’が接続されている集水部８１’，８２’と連通している取水管２０’のバルブ２５’を作動させ、汚染された被処理液がこの取水管２０’を通過しないようにする。
中空糸膜７’が損傷した場合においても、汚染された被処理液は、第一ハウジング８’を構成する２つの集水部８１’，８２’の何れかを汚染するのみである。
　中空糸膜７’の損傷の確認には、中空糸膜モジュール１０’通過後のろ過された被処理液の濁度を、濁度計を用いて計測する方法等、任意の方法を用いることができる。

　本実施形態によれば、第一ハウジング８’の内部を、２つの集水部８１’，８２’を形成するように区画したことによって、中空糸膜７’の破損による影響が及ぶ部位を分散させることができる。
　また、取水管２０’に、バルブ２５’を設けたことによって、中空糸膜７’が破損した中空糸膜モジュール１０’を検出した場合、取水管２０’を遮断することで、破損した中空糸膜７’を有する集水部８１’，８２’のいずれかの汚染を合流管１１’の手前で阻止できる。
よって、汚染が中空糸膜ユニット３’全体に広がるのを防止できる。

　なお、この発明は、上記実施形態に限られるものではなく、例えば、第一ハウジング８’の内部は３つ以上に区画されていてもよい。

　また、上記実施形態においては、中空糸膜モジュールとして平型中空糸膜モジュールを用いたが、複数本の中空糸膜でろ過された被処理液を、中空糸膜に連通した集水部に集水する形式のものであれば、これに限ることはない。
例えば、円筒状のケーシングモジュールに複数本の中空糸膜束を収容した円筒型中空糸膜モジュールを用い、中空糸膜束に連通する集水部を区画する構成としてもよい。

本発明によれば、中空糸膜に破損が生じた時には、破損が生じた中空糸膜の特定区分のみを停止モードにして、中空糸膜モジュールのそのほかの区分をろ過モードで運転することにより、処理水全体が汚染されることなく運転を継続防止できる。

　１　膜分離処理装置
　２　膜分離槽
　３　中空糸膜ユニット
　４　散気装置
　５　吸引ポンプ
　６　散気管
　７　中空糸膜
　８　第一ハウジング
　９　第二ハウジング
　１０　平型中空糸膜モジュール
　１１　合流管
　１３　処理水出口
　１４　処理水入口
　２０　取水管
　２１　第一Ｌ字管
　２１ａ　一管路（管路）
　２１ｂ　他管路（管路）
　２２　第二Ｌ字管
　２２ｃ　屈曲部
　２２ｄ　延長部
　３０　弁機構（開閉機構）、
　３１　弁本体
　３２　ロッド
　３３　弁押さえ
　３６　ロックピン
　１’　膜分離処理装置
　２’　膜分離槽
　３’　中空糸膜ユニット
　４’　散気装置
　５’　吸引ポンプ
　６’　散気管
　７’　中空糸膜
　７ａ’　端部
　８’　第一ハウジング（ハウジング）
　９’　第二ハウジング（ハウジング）
　１０’　平型中空糸膜モジュール
　１１’　合流管
　１３’　処理水出口
　１７’　ポッティング樹脂（固定用樹脂）
　２０’　取水管
　２５’　開閉機構
　８１’，８２’　集水部

Claims (14)

1. 複数の中空糸膜からなる中空糸膜モジュールを複数備えた中空糸膜ユニットであって、
   　前記複数の中空糸膜を複数に区画し、
   　前記区画された少なくとも一つの区画の運転モードと、他の区分の運転モードとが、異なるように運転モードを切替可能とする部材を備える中空糸膜ユニット。
2. 　前記膜モジュールは平型形状である、請求項１記載の中空糸膜ユニット。
3. 　前記切替可能とする部材が、開閉機構である、請求項１又は２に記載の中空糸膜ユニット。
4. 　前記開閉機構が、各膜モジュールごとに設けられている、請求項３に記載の中空糸膜ユニット。
5. 前記膜モジュールの処理水出口と合流管側の処理水入口とを結ぶための取水管が各膜モジュールごとに設置され、
   前記取水管が、通水管路部と、前記開閉弁本体を収容するための弁収容部とを有し、
   前記開閉機構が、弁本体と、
   前記弁本体を、前記通水管路部の内周壁をシールする閉位置と、前記弁収容部に弁本体体が収容される開位置間とを移動させる移動手段と、
   弁本体を上記開位置及び閉位置で固定する弁固定手段から構成される、請求項１～４のいずれか１項に記載の中空糸膜ユニット。
6. 前記弁収容部が、延長部に設けられ、
   前記延長部が、前記取水管の屈曲部に設けられている、請求項５に記載の中空糸膜ユニット。
7. 前記移動手段が、前記弁本体に連結されたロッドであり、
   前記ロッドは、前記延長部の端部に設けられた開口部を貫通して突出させて設置されている、請求項６に記載の中空糸膜ユニット。
8. 　前記弁固定手段が、
   　前記ロッド及び前記弁押さえとに挿入可能に設けられたロックピンである、請求項７に記載の中空糸膜ユニット。
9. 　前記弁本体が閉位置にある時に前記開口部と前記ロッドとの間がシールされている、請求項７又は８に記載の中空糸膜ユニット。
10. 　前記取水管は、２つのＬ字状の管部材の端部を接続することによって、コ字状に形成されている、請求項５～９のいずれか１項に記載の中空糸膜ユニット。
11. 　前記の取水管は、少なくとも一部が透明部材で構成される請求項５～１０のいずれか１項に記載の中空糸膜ユニット。
12. 　前記区画が、膜モジュール内に設けられた仕切りにより少なくとも２つの独立した集水部を形成するように設けられた区画であり、前記独立した集水部には、各々の集水部に独立した処理水出口が設けられている、請求項１から１１項のいずれか１項に記載の中空糸膜ユニット。
13. さらに前記各独立した集水部ごとに開閉機構が設けられている、請求項１２に記載の中空糸膜ユニット。
14. 　複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束がハウジング内に収納されるとともに、
    　中空糸膜束の少なくとも一方の端部が固定用樹脂によって中空糸膜の端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された請求項中空糸膜モジュールであって、
    前記ハウジング内部に少なくとも２つの独立した集水部を形成するように設けられた区画を有する中空糸膜モジュール。

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