WO2017126349A1 - 散気管及び濾過ユニット - Google Patents

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WO2017126349A1
WO2017126349A1 PCT/JP2017/000356 JP2017000356W WO2017126349A1 WO 2017126349 A1 WO2017126349 A1 WO 2017126349A1 JP 2017000356 W JP2017000356 W JP 2017000356W WO 2017126349 A1 WO2017126349 A1 WO 2017126349A1
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WO
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diffuser
central axis
air
gas
air diffuser
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PCT/JP2017/000356
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English (en)
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岳 松本
森田　徹
井田　清志
育 田中
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to an air diffuser and a filtration unit.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-010952 filed on Jan. 22, 2016, and incorporates all the contents described in the above Japanese application.
  • a filtration unit having a filtration module in which a plurality of hollow fiber membranes are converged is used as a solid-liquid separation treatment apparatus in a manufacturing process of sewage treatment or medicine. Such a filtration unit is used by being immersed in the liquid to be treated.
  • the hollow fiber membrane surface prevents permeation of impurities contained in the liquid to be treated and allows filtration treatment by allowing other impurities to permeate inside.
  • a configuration is adopted in which a gas is introduced between a plurality of hollow fiber membranes constituting the filtration module and impurities adhering to the surface of the hollow fiber membrane are removed by this gas.
  • a filtration unit having such a configuration for example, “a filtration module and a filtration apparatus using the same” (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-154032) has been proposed.
  • the filtration unit described in the above publication has an air diffuser for releasing gas between a plurality of hollow fiber membranes constituting the filtration module.
  • the air diffuser has a plurality of gas discharge ports, and the gas discharged from the gas discharge ports rubs the surface of the hollow fiber membrane and further swings the hollow fiber membrane to remove impurities. Can be removed.
  • the air diffuser as described above can clean the hollow fiber membrane by discharging gas from the gas discharge port, there is a possibility that solids such as impurities may enter the inside from the gas discharge port. Furthermore, the solid content that has entered the inside may stay inside, and the inside of the air diffuser may become dirty or the gas in the air diffuser may deteriorate.
  • An air diffuser is an air diffuser for supplying a cleaning gas of a filtration unit, and the cleaning gas is pumped from one end to have a straight tubular air diffuser having a plurality of air diffusers, and the air diffuser.
  • a solid solid discharge portion extending from the other end of the air portion, and in a vertical cross section including the central axis of the air diffuser, the discharge-side central axis of the solid air discharge portion is relative to the center axis of the air diffuser.
  • the inclination angle of the discharge-side central axis with respect to the central axis of the air diffuser is not less than 20 ° and not more than 80 °.
  • a filtration unit is a filtration unit including a filtration module having a plurality of hollow fiber membranes and a gas supply module that supplies bubbles from below the filtration module, the gas supply
  • the module has a gas pumping device and an air diffuser pipe having one end connected to the gas pumping device, and the air diffuser has a straight tubular air diffuser having a plurality of air diffused holes to which cleaning gas is pumped from one end.
  • a tubular solid content discharge portion extending from the other end of the air diffusion portion, and in a vertical cross section including the central axis of the air diffusion portion, the discharge-side central axis of the solid content discharge portion is the air diffusion portion of the air diffusion portion. It inclines below with respect to a central axis, The inclination
  • This invention is made
  • the air diffuser of the present invention can prevent the solid content from staying inside. Moreover, since the filtration unit of the present invention can prevent solid content from staying in the diffuser tube, it is excellent in the cleaning efficiency of the hollow fiber membrane.
  • An air diffuser is an air diffuser for supplying a cleaning gas of a filtration unit, and the cleaning gas is pumped from one end to have a straight tubular air diffuser having a plurality of air diffusers, and the air diffuser.
  • a solid solid discharge portion extending from the other end of the air portion, and in a vertical cross section including the central axis of the air diffuser, the discharge-side central axis of the solid air discharge portion is relative to the center axis of the air diffuser.
  • the inclination angle of the discharge-side central axis with respect to the central axis of the air diffuser is not less than 20 ° and not more than 80 °.
  • the diffuser tube includes a solid content discharge unit that is inclined downward at a constant angle from the diffuser unit that supplies the cleaning gas, the solid content discharge unit can prevent internal solids from staying. That is, the air diffuser is configured so that the solid content intruding portion is gas from the outlet of the solid content discharging portion (the end on the opposite side of the air diffusion portion) because the inclination angle of the solid content discharging portion is in the above range. It can be discharged smoothly with the pressure of. As a result, the diffuser can prevent the solid content from staying without disturbing the supply of the cleaning gas to the filtration module.
  • the air diffuser is disposed on the upper side of the air diffuser and the center of the air diffuser coincides with a vertical cross section including the central axis of the air diffuser.
  • the diffuser does not have openings other than diffuser holes on the peripheral surface.
  • the discharge effect of solid content can be promoted remarkably.
  • the central axis on the connection side with the air diffuser of the solid content discharger may be curved.
  • a filtration unit is a filtration unit including a filtration module having a plurality of hollow fiber membranes and a gas supply module that supplies bubbles from below the filtration module, wherein the gas supply module is A gas pumping device and an air diffuser pipe having one end connected to the gas pumping device, and the air diffuser pipe is fed with a cleaning gas from one end, and has a straight tubular air diffuser having a plurality of air diffused holes, A tubular solid content discharge portion extending from the other end of the air diffusion portion, and in a vertical cross section including the central axis of the air diffusion portion, the discharge-side central axis of the solid content discharge portion is the central axis of the air diffusion portion
  • the inclination angle of the discharge-side central axis with respect to the central axis of the air diffuser is 20 ° or more and 80 ° or less.
  • the filtration unit includes a solid content discharge unit in which the air diffusion pipe of the gas supply module is inclined downward at a constant angle from the air supply unit for supplying the cleaning gas, and the solid content discharge unit retains the solid content therein. Can be prevented. Therefore, the said filtration unit can prevent the solid content staying in the inside of a diffuser tube, and can wash
  • upper side and “lower side” mean an upper side and a lower side based on a horizontal plane including the central axis of the diffuser.
  • the discharge-side central axis of the solid content discharge unit means a straight line connecting the axial center of the solid content discharge unit and the center of the other end (exit) of the solid content discharge unit.
  • the center of the air diffuser coincides with the vertical cross section means that the angle formed between the straight section passing through the center of the air diffuser and the central axis of the air diffuser and the vertical cross section is ⁇ 10 ° or less, preferably It means ⁇ 5 ° or less.
  • the filtration unit can use either an immersion type or an external pressure type. It is also used for ultrafiltration or microfiltration. Of these, ultrafiltration applications are preferred.
  • the diffuser tube 10 in FIG. 1 supplies cleaning gas for the filtration unit.
  • the filtration unit include a filtration module having a plurality of hollow fiber membranes and a gas supply module that supplies air bubbles from below the filtration module.
  • the air diffuser 10 includes the gas supply module. Used for. The air diffuser 10 is used in a state where it is immersed in the liquid to be treated.
  • the air diffuser 10 has a straight tubular air diffuser 1 having a plurality of air diffusers 2 to which the cleaning gas is pumped from one end (right side in the figure) of the air diffuser 1 and the other end of the air diffuser 1.
  • An elongated tubular solid content discharge unit 3 is provided.
  • the air diffuser 10 is arranged such that the central axis P1 of the air diffuser 1 is in the horizontal direction and the discharge-side central axis P2 of the solid content discharger 3 is included in the vertical cross section.
  • the air diffuser 1 is for discharging the pressurized cleaning gas upward through the air diffuser 2 and is formed in a straight tube shape. Further, the shape of the cross section in the axial direction of the air diffuser 1 is not particularly limited, but may be, for example, a circle or a square.
  • the air diffuser 1 includes a plurality of air diffusers 2 disposed on the upper side and in the axial direction. The air diffuser 1 cleans the filtration module by discharging gas introduced into the inside from one end in the axial direction to the other end while discharging the gas upward from the plurality of air diffusers 2.
  • Examples of the main component of the air diffuser 1 include metals such as stainless steel, steel, copper, and aluminum, and synthetic resins such as acrylic resin, polyethylene, polyvinyl chloride, and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin). .
  • polyvinyl chloride is preferable because of its excellent durability and relatively low cost.
  • the gas diffuser 1 has a gas layer and a liquid layer (a liquid layer to be processed) formed therein by introducing a gas from one end in the axial direction. That is, since the diffuser 1 is used in a state of being immersed in the liquid to be processed, the liquid to be processed is filled inside before introducing the gas. In this state, when gas is introduced from one end side, the specific gravity of the gas is smaller than the specific gravity of the liquid to be processed, so that the gas flows between the upper inner wall of the air diffuser 1 and the liquid to be processed. As a result, the inside of the air diffuser 1 is in a two-layer state of an air layer composed of gas and a liquid layer located below the air layer.
  • the air diffuser 10 can stably maintain the two-layer state of the gas layer and the liquid layer.
  • the gas introduced into the air diffuser 10 needs to have a specific gravity smaller than that of the liquid to be treated because it is necessary to form a gas layer on the upper side of the air diffuser 1.
  • the gas introduced into the air diffuser 10 is preferably an inert gas. Although it does not specifically limit as such gas, Typically, air is mentioned.
  • the lower limit of the inner diameter of the diffuser 1 is preferably 6 mm, more preferably 10 mm, and even more preferably 15 mm.
  • the upper limit of the inner diameter of the air diffuser 1 is preferably 70 mm, more preferably 60 mm, and even more preferably 50 mm. If the inner diameter of the diffuser 1 is less than the lower limit, the gas layer and the liquid layer may not be accurately formed inside the diffuser 1. On the other hand, when the inner diameter of the air diffuser 1 exceeds the above upper limit, the volume in the tube increases and solids such as impurities may easily stay inside.
  • the liquid to be processed that constitutes the liquid layer also flows from one end to the other end side as the gas is sent from one end to the other end, and stays in the tube by the flow of the liquid to be processed.
  • the solid content can be transferred to the solid content discharge unit 3 described later.
  • the inner diameter exceeds the upper limit, the ratio of the liquid layer in the tube tends to be high, so that the flow of the liquid to be treated based on the introduction of gas cannot be sufficiently obtained, and as a result, the solid content discharge efficiency decreases. There is a risk.
  • the internal diameter in case the cross-sectional shape of the axial direction of the aeration part 1 is other than a circle means the internal diameter at the time of converting into a perfect circle.
  • the lower limit of the average tube thickness of the diffuser 1 is preferably 1 mm, and more preferably 2 mm.
  • the upper limit of the average tube thickness of the diffuser 1 is preferably 6 mm and more preferably 4 mm. If the average tube thickness of the diffuser 1 is less than the lower limit, sufficient strength may not be obtained. Conversely, if the average tube thickness of the air diffuser 1 exceeds the above upper limit, the outer diameter may become unnecessarily large.
  • the shape of the plurality of air holes 2 included in the air diffuser 1 is not particularly limited, but a circular shape is preferable. As shown in FIG. 1, the plurality of air holes 2 have the same size and are arranged at equal intervals in the axial direction of the air diffuser 1.
  • the air diffuser 10 has a plurality of air diffusers 2 arranged at equal intervals in the axial direction, so that gas introduced from one end is sent to the other end side, and is uniformly or substantially uniformly discharged along the axial direction. can do.
  • the plurality of air diffusion holes 2 can be formed in the air diffusion portion 1 by, for example, laser processing.
  • the centers of the plurality of air diffusion holes 2 are arranged so as to coincide with the vertical cross section including the central axis P1 of the air diffusion portion 1. That is, the centers of the plurality of air diffusion holes 2 are included in a vertical cross section including the central axis P ⁇ b> 1 of the air diffusion part 1. Further, the air diffuser 1 does not have an opening other than the air diffuser 2 on its peripheral surface. The air diffuser 10 can form a gas layer easily and reliably in the tube and continuously discharge the cleaning gas by arranging the air diffuser holes 2 in this way. At the same time, since the pressure in the air diffuser 1 is likely to increase, the solid content can be easily pushed out to the solid content discharger 3.
  • the lower limit of the average diameter of the plurality of air diffusion holes 2 is preferably 1 mm, and more preferably 2 mm.
  • the upper limit of the average diameter of the plurality of air diffusion holes 2 is preferably 10 mm, and more preferably 8 mm. If the average diameter is less than the lower limit, each air diffusion hole 2 may not be able to sufficiently discharge gas. On the contrary, if the average diameter exceeds the upper limit, the amount of gas discharged from each air diffuser 2 becomes too large, so that when the gas is introduced from one end, the gas is disposed on the one end side. There is a possibility that the discharge amount from the other end side cannot be sufficiently obtained due to excessive discharge from the pores 2.
  • the average diameter in case the air diffusion hole 2 is other than a round means the average diameter at the time of converting into a perfect circle.
  • the lower limit of the average pitch (center-to-center distance) of the plurality of air diffusion holes 2 is preferably 10 mm, and more preferably 20 mm.
  • the upper limit of the average pitch of the plurality of air diffusion holes 2 is preferably 150 mm, and more preferably 100 mm. If the average pitch is less than the lower limit, when gas is introduced from one end, the gas is excessively discharged from the air diffuser holes 2 arranged on the one end side, and a sufficient discharge amount from the other end side is obtained. There is a risk of being lost. On the contrary, when the average pitch exceeds the upper limit, there is a possibility that a region where gas is hardly supplied in the filtration module may be generated.
  • the upper limit of the ratio is preferably 1/3, and more preferably 1/4. If the ratio is less than the lower limit, there is a possibility that gas cannot be discharged sufficiently. On the other hand, if the ratio exceeds the upper limit, the amount of gas discharged from each air diffuser 2 becomes too large, and it may be difficult to discharge the solid content from the solid content discharge unit 3.
  • the solid content discharge unit 3 discharges the solid content in the air diffuser, and is a tube body having one end connected to the other end of the air diffuser 1 (the end opposite to the end to which gas is pumped). is there.
  • the solid content discharge part 3 is formed at least in a straight tubular part other than the connection part (connection side) with the air diffusion part 1.
  • the material, inner diameter, tube thickness, etc. of the solid content discharge unit 3 can be the same as those of the air diffusion unit 1. However, the material, the inner diameter, and the tube thickness of the solid content discharge unit 3 and the diffuser unit 1 may be different.
  • the solid content discharge unit 3 may be integrally molded with the air diffuser 1, or a tube body having the same inner diameter as the outer diameter of the air diffuser 1 is fitted to the other end of the air diffuser 1, or A tube having the same outer diameter as the inner diameter of the diffuser 1 may be fitted to the other end of the diffuser 1.
  • the discharge-side central axis P2 of the solid content discharger 3 is inclined downward with respect to the central axis P1 of the diffuser 1.
  • the lower limit of the inclination angle ⁇ of the discharge-side central axis P2 of the solid content discharge unit 3 with respect to the central axis P1 of the air diffuser 1 is 20 °, more preferably 25 °, and even more preferably 30 °.
  • the upper limit of the inclination angle ⁇ is 80 °, more preferably 70 °, and still more preferably 60 °.
  • the gas introduced from one end of the air diffuser 1 is released from the outlet of the solid content discharger 3 before forming the gas layer, and the gas can be supplied from the air diffuser 1. There is a risk of disappearing.
  • the inclination angle ⁇ exceeds the upper limit, the solid content may be difficult to be discharged from the solid content discharge unit 3.
  • the air diffuser 10 allows the solid content that has entered the air diffuser 1 to be discharged from the outlet of the solid content discharge unit 3 (the end opposite to the air diffuser 1) when the inclination angle of the solid content discharge unit 3 is equal to or less than the upper limit. Part) can be discharged smoothly with pressure by gas. Moreover, the said diffuser tube 10 prevents that the gas introduce
  • connection-side central axis P3 of the solid content discharge unit 3 with the air diffuser 1 is preferably curved as shown in FIG. That is, it is preferable that the inner surface of the connection portion between the air diffuser 1 and the solid content discharger 3 has R.
  • the connection-side central axis P3 is preferably arc-shaped, and more preferably has a shape having an arc and relaxation curves connected to both ends of the arc.
  • the orientation (inclination angle) in the vertical cross section of the outlet end (end opposite to the air diffuser 1) of the solid content discharge unit 3 is not particularly limited, but is perpendicular to the discharge side central axis P2 from the viewpoint of solid content discharge. Preferably there is.
  • the lower limit of the vertical distance d between the upper end of the solid content discharge unit 3 and the central axis P1 of the diffuser unit 1 is preferably 10 mm, and more preferably 20 mm.
  • the upper limit of the vertical distance d is preferably 150 mm, and more preferably 140 mm.
  • the filtration unit in FIG. 2 is a filtration unit including a plurality of filtration modules 11 and a gas supply module 12 that supplies bubbles from below the filtration modules 11.
  • the filtration module 11 includes a plurality of hollow fiber membranes 13, an upper holding member 14 that holds upper end portions of the plurality of hollow fiber membranes 13, and a lower holding member 15 that holds lower end portions of the plurality of hollow fiber membranes 13. And have.
  • the plurality of hollow fiber membranes 13 are aligned in the vertical direction.
  • the plurality of hollow fiber membranes 13 are connected to the entire or substantially entire surface of the lower surface of the upper holding member 14 and the upper surface of the lower holding member 15.
  • the plurality of filtration modules 11 are arranged in a stripe shape. Specifically, the plurality of filtration modules 11 are arranged such that adjacent filtration modules 11 are aligned at a predetermined interval in the thickness direction.
  • the hollow fiber membrane 13 is formed by forming a porous membrane into a tubular shape that allows water to pass therethrough and prevents permeation of impurities contained in the liquid to be treated.
  • thermoplastic resin examples include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyamide, polyimide, polyetherimide, polystyrene, polysulfone, polyvinyl alcohol, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, cellulose acetate, and polyacrylonitrile.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PTFE which is excellent in chemical resistance, heat resistance, weather resistance, nonflammability and the like and is porous is preferable, and uniaxially or biaxially stretched PTFE is more preferable.
  • other polymers, additives, such as a lubricant, etc. may be suitably mix
  • the lower limit of the average outer diameter of the hollow fiber membrane 13 is preferably 1 mm, more preferably 1.5 mm, and even more preferably 2 mm.
  • the upper limit of the average outer diameter of the hollow fiber membrane 13 is preferably 6 mm, more preferably 5 mm, and even more preferably 4 mm. If the average outer diameter of the hollow fiber membrane 13 is less than the lower limit, the mechanical strength of the hollow fiber membrane 13 may be insufficient. On the contrary, when the average outer diameter of the hollow fiber membrane 13 exceeds the above upper limit, the hollow fiber membrane 13 is insufficient in flexibility, and vibration and peristalsis of the hollow fiber membrane 13 due to gas contact become insufficient.
  • the gap between the hollow fiber membranes 13 may be widened and the gas may not be guided to the center of the bundle of hollow fiber membranes 13, or the ratio of the surface area to the cross-sectional area of the hollow fiber membranes 13 may be reduced, thereby reducing the filtration efficiency. May decrease.
  • the lower limit of the average inner diameter of the hollow fiber membrane 13 is preferably 0.3 mm, more preferably 0.5 mm, and even more preferably 0.9 mm.
  • the upper limit of the average inner diameter of the hollow fiber membrane 13 is preferably 4 mm, and more preferably 3 mm. If the average inner diameter of the hollow fiber membrane 13 is less than the lower limit, the pressure loss when the filtered liquid in the hollow fiber membrane 13 is discharged may increase. On the other hand, if the average inner diameter of the hollow fiber membrane 13 exceeds the above upper limit, the thickness of the hollow fiber membrane 13 becomes small, and the mechanical strength and the impurity permeation preventing effect may be insufficient.
  • the lower limit of the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 13 is preferably 3/10, and more preferably 2/5.
  • the upper limit of the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 13 is preferably 4/5, and more preferably 3/5. If the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 13 is less than the above lower limit, the thickness of the hollow fiber membrane 13 is unnecessarily large and the water permeability of the hollow fiber membrane 13 may be reduced.
  • the thickness of the hollow fiber membrane 13 may be reduced, and the mechanical strength and the impurity permeation preventing effect may be insufficient. .
  • the lower limit of the average effective length L of the hollow fiber membrane 13 is preferably 1 m, and more preferably 2 m.
  • the upper limit of the average effective length L of the hollow fiber membrane 13 is preferably 6 m, and more preferably 5 m. If the average effective length L of the hollow fiber membrane 13 is less than the above lower limit, the hollow fiber membrane 13 is not sufficiently peristated by gas scrubbing, and the gap between the hollow fiber membranes 13 is widened to allow the gas to flow into the hollow fiber membrane 13. There is a possibility that it cannot be guided to the center of the bundle.
  • the hollow fiber membrane 13 may be deflected too much by its own weight, or the handling property when the filtration module 11 is installed, etc. May decrease.
  • the “average effective length of the hollow fiber membrane” refers to the axial length of the portion disposed between the lower end of the upper holding member 14 and the upper end of the lower holding member 15.
  • the hollow fiber membrane 13 preferably has a multilayer structure having a support layer disposed on the inner surface side and a filtration layer laminated on the outer surface side of the support layer.
  • a support layer disposed on the inner surface side
  • a filtration layer laminated on the outer surface side of the support layer.
  • the material for forming the support layer and the filtration layer is preferably composed mainly of polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the main component of the material for forming the support layer and the filtration layer is PTFE, so that the hollow fiber membrane 13 has excellent mechanical strength and is less susceptible to damage to the surface of the hollow fiber membrane due to gas scrubbing.
  • the filtration layer can be formed by, for example, winding a PTFE sheet around the support layer and sintering it.
  • the upper holding member 14 is a member that holds the upper ends of the plurality of hollow fiber membranes 13, communicates with the lumens of the plurality of hollow fiber membranes 13, and collects the filtered liquid (drainage header).
  • a discharge pipe 16 is connected to the discharge portion, and the filtered liquid that has permeated into the hollow fiber membranes 13 is discharged.
  • the lower holding member 15 is a member that holds the lower ends of the plurality of hollow fiber membranes 13.
  • the lower holding member 15 may have the same configuration as the upper holding member 14 or may have a configuration that does not have a discharge portion that seals the lower end portion of the hollow fiber membrane 13.
  • the lower holding member 15 may be configured such that one hollow fiber membrane 13 is bent in a U shape and folded. In this case, the upper holding member 14 holds both ends of the hollow fiber membrane 13.
  • the upper holding member 14 and the lower holding member 15 may be connected by a connecting member.
  • the connecting member include a metal support rod and a resin casing (outer cylinder).
  • the gas supply module 12 includes a gas pumping device 17 and an air diffuser 10 to which one end of the air diffuser 1 is connected to the gas pumping device 17.
  • the axial direction of the air diffuser 1 is arranged in parallel with the thickness direction of the plurality of filtration modules 11 (left and right direction in FIG. 2).
  • the several diffuser tube 10 is arrange
  • the gas pressure feeding device 17 is not particularly limited, and examples thereof include a known blower and a compressor. Further, the air diffusing pipe 10 and the gas compressing device 17 may be connected via an air supply pipe (not shown), for example.
  • the gas supply module 12 since the gas supply module 12 has the diffuser tube 10, solid content can be prevented from staying in the diffuser tube 10, and the filter module 11 can be cleaned efficiently.
  • the centers of the plurality of air diffusion holes of the air diffusion tube do not necessarily need to coincide with the vertical cross section including the central axis of the air diffusion part.
  • the plurality of air diffusion holes may be arranged at positions shifted upward and left and right from the central axis in a cross section perpendicular to the axial direction of the air diffusion portion.
  • the center of the air diffuser coincides with the vertical cross section including the central axis of the air diffuser.
  • the diffuser may have an opening other than the diffuser holes in the diffuser.
  • Examples of such an opening include an opening for discharging a solid content provided below the air diffuser.
  • providing such an opening makes it difficult for the pressure in the diffuser to rise, and as a result, the solid content discharge function of the diffuser may be insufficient. It is preferable not to have an opening other than.
  • the plurality of air diffusion holes do not necessarily need to be arranged at equal intervals, and for example, the pitch may gradually decrease from one end to the other end, conversely increase or random.
  • the hole diameter of a some diffuser hole may differ.
  • the diffuser tube may be a tube body in which the solid content discharge portion does not have a straight tube portion and is curved as a whole.
  • the diffuser tube is not limited to a filtration module having a plurality of hollow fiber membranes, and can be used for cleaning various ultrafiltration devices.
  • a plurality of diffuser tubes having the structure shown in FIG. 1 and having an inclination angle of the discharge-side central axis with respect to the central axis of the diffuser at 15 °, 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, and 90 ° are prepared. did.
  • air was pumped from one end, and the sludge discharge performance was evaluated by measuring the time until the internal sludge was completely discharged outside the pipe.
  • MLSS suspended solids
  • a sludge is assumed to be sludge during water treatment by a general membrane separation activated sludge method (MBR: Membrane Bio Reactor), and B sludge is assumed to be concentrated sludge stagnant in the air diffuser.
  • MLR Membrane Bio Reactor
  • FIG. 3 and 4 show the relationship between the sludge discharge time and the inclination angle of each air diffuser.
  • FIG. 3 is a result using A sludge
  • FIG. 4 is a result using B sludge.
  • the sludge discharge time is remarkably reduced by setting the inclination angle to 80 ° or less.
  • the discharge time can be further shortened by setting the inclination angle to 60 ° or less, and in particular, the discharge performance close to four times the inclination angle of 90 ° can be achieved by setting it to 45 °.

Abstract

本発明の散気管は、濾過ユニットの洗浄気体を供給する散気管であって、一端から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。上記散気孔が散気部の上側に配設され、散気孔の中心が散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致するとよい。上記散気部が周面に散気孔以外の開口を有しないとよい。上記固形分排出部の散気部との接続側中心軸が湾曲しているとよい。

Description

散気管及び濾過ユニット
　本発明は、散気管及び濾過ユニットに関する。本出願は、２０１６年１月２２日出願の日本出願第２０１６－０１０９５２号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　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透過を中空糸膜表面によって防ぐと共に、この不純物以外を内部に透過させることで濾過処理を行う。
　しかしながら、このような濾過ユニットは、被処理液に含まれる不純物の透過を中空糸膜の表面によって防ぐものであるため、中空糸膜の表面には内部に透過されなかった不純物が付着する。そのため、上記濾過ユニットは、中空糸膜表面に付着した不純物によって本来濾過されるべき液体の濾過効率が低下するおそれがある。
　このような問題に鑑みて、今日では濾過モジュールを構成する複数本の中空糸膜間に気体を導入し、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する構成が採用されている。このような構成を有する濾過ユニットとしては、例えば「濾過モジュール及びこれを用いた濾過装置」（特開２００９－１５４０３２号公報参照）が発案されている。
　上記公報所載の濾過ユニットは、濾過モジュールを構成する複数本の中空糸膜間に気体を放出する散気管を有する。この濾過ユニットは、上記散気管が複数の気体放出口を有し、この気体放出口から放出される気体が中空糸膜の表面を擦過し、さらにこの中空糸膜を揺動することで不純物を除去することができる。
特開２００９－１５４０３２号公報
　しかしながら、上述のような散気管は、気体放出口から気体を放出することで中空糸膜を洗浄できるものの、この気体放出口から不純物等の固形分が内部に浸入するおそれがある。さらに、内部に浸入した固形分が内部に滞留することで散気管内が汚れたり、散気管内の気体の通りが悪くなったりするおそれがある。
　本発明の一態様に係る散気管は、濾過ユニットの洗浄気体を供給する散気管であって、一端から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。
　本発明の他の一態様に係る濾過ユニットは、複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する気体供給モジュールとを備える濾過ユニットであって、上記気体供給モジュールが、気体圧送装置と、この気体圧送装置に一端が接続される散気管とを有し、上記散気管が、一端から洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。
本発明の一実施形態に係る散気管を示す模式的側面図である。 本発明の一実施形態に係る濾過ユニットを示す模式図である。 ＭＬＳＳ濃度が８，０００ｍｇ／Ｌの汚泥を用いた実施例における散気部の中心軸に対する排出側中心軸の傾斜角と汚泥排出時間との関係を示すグラフである。 ＭＬＳＳ濃度が５０，０００ｍｇ／Ｌの汚泥を用いた実施例における散気部の中心軸に対する排出側中心軸の傾斜角と汚泥排出時間との関係を示すグラフである。
[本開示が解決しようとする課題]
　本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、内部への固形分の滞留を防止することができる散気管及びこの散気管を用いた濾過ユニットを提供することを目的とする。
[発明の効果]
　本発明の散気管は、内部への固形分の滞留を防止することができる。また、本発明の濾過ユニットは、散気管内部への固形分の滞留を防止することができるので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散気管は、濾過ユニットの洗浄気体を供給する散気管であって、一端から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。
　当該散気管は、洗浄気体を供給する散気部から下方に一定角度で傾斜して連続する固形分排出部を備えるため、この固形分排出部により内部の固形分の滞留を防止できる。つまり、当該散気管は、固形分排出部の傾斜角が上記範囲であることで、散気部に侵入した固形分を固形分排出部の出口（散気部と反対側の端部）から気体による圧力で滑らかに排出することができる。その結果、当該散気管は、洗浄気体の濾過モジュールへの供給を妨げることなく、固形分の滞留を防止することができる。
　上記散気孔が散気部の上側に配設され、散気孔の中心が散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致するとよい。このように散気孔を散気部の上側に配設することで、固形分の固形分排出部からの排出を促進できると共に、管内に形成される気層から気体を容易かつ確実に吐出することができる。
　上記散気部が周面に散気孔以外の開口を有しないとよい。このように散気部が上側に形成される散気孔のみを有することで、固形分の排出効果を著しく促進できる。
　上記固形分排出部の散気部との接続側中心軸が湾曲しているとよい。このように固形分排出部と散気部との接続部分が滑らかに連続することで、圧損が低減され、固形分の固形分排出部からの排出を促進できる。
　本発明の一態様に係る濾過ユニットは、複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する気体供給モジュールとを備える濾過ユニットであって、上記気体供給モジュールが、気体圧送装置と、この気体圧送装置に一端が接続される散気管とを有し、上記散気管が、一端から洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。
　当該濾過ユニットは、気体供給モジュールの散気管が洗浄気体を供給する散気部から下方に一定角度で傾斜して連続する固形分排出部を備え、この固形分排出部により内部の固形分の滞留を防止できる。そのため、当該濾過ユニットは、散気管内部への固形分の滞留を防止することができ、濾過モジュールの洗浄を効率よく行うことができる。
　なお、本発明において、「上側」及び「下側」とは、散気部の中心軸を含む水平面を基準とした上側及び下側を意味する。「固形分排出部の排出側中心軸」とは、固形分排出部の軸方向中心と固形分排出部の他端（出口）の中心とを結ぶ直線を意味する。「散気孔の中心が鉛直断面と一致する」とは、散気孔の中心を通り散気管の中心軸と交差する直線と鉛直断面とのなす角が±１０°以下であることをいい、好ましくは±５°以下であることをいう。当該濾過ユニットは、浸漬式又は外圧式どちらも使用できる。また限外濾過又は精密濾過で使用されるものである。これらのうちで限外濾過用途が好ましい。
［本発明の実施形態の詳細］
　以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る散気管及び濾過ユニットを説明する。
［散気管］
　図１の散気管１０は、濾過ユニットの洗浄気体を供給するものである。この濾過ユニットとしては、例えば複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する気体供給モジュールとを備えるものが挙げられ、当該散気管１０は、この気体供給モジュールに用いられる。当該散気管１０は、被処理液中に浸漬した状態で用いられる。
　当該散気管１０は、散気部１の一端（図中右側）から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔２を有する直管状の散気部１と、この散気部１の他端から伸びる管状の固形分排出部３とを備える。当該散気管１０は、散気部１の中心軸Ｐ１が水平方向となり、固形分排出部３の排出側中心軸Ｐ２が鉛直断面に含まれるよう配設される。
＜散気部＞
　散気部１は、圧送される洗浄気体を散気孔２により上方に吐出するものであり、直管状に形成されている。また、散気部１の軸方向の断面の形状は特に限定されないが、例えば円形や四角形状とできる。散気部１は、上側にかつ軸方向に散点的に配設される複数の散気孔２を備える。散気部１は、軸方向の一端から内部に導入される気体を他端側に送りつつ複数の散気孔２から上方に吐出することにより濾過モジュールを洗浄する。
　散気部１の主成分としては、ステンレス、鋼、銅、アルミニウム等の金属や、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等の合成樹脂が挙げられる。中でも、耐久性に優れると共に比較的安価なポリ塩化ビニルが好ましい。
　散気部１は、軸方向の一端から内部に気体が導入されることで、内部に気層及び液層（被処理液層）が形成される。つまり、散気部１は、被処理液中に浸漬された状態で用いられるため、気体導入前においては、内部に被処理液が満たされている。この状態で一端側から気体が導入されると、気体の比重が被処理液の比重よりも小さいため、気体は散気部１の上側の内壁と被処理液との間を流れる。その結果、散気部１の内部は、気体から構成される気層及びこの気層の下側に位置する液層の２層状態となる。また、当該散気管１０は、複数の散気孔２が散気部１の軸方向に散点的に配設されているので、この複数の散気孔２から気体を吐出することで、内部に導入される気体と外部に吐出される気体との釣り合いを取り易い。その結果、当該散気管１０は、気層及び液層との２層状態を安定して維持することができる。
　当該散気管１０に導入される気体としては、散気部１内の上側に気層を形成する必要から、被処理液よりも比重が小さいことが必要とされる。また、当該散気管１０に導入される気体としては、不活性ガスが好ましい。このような気体としては、特に限定されないが、典型的には空気が挙げられる。
　散気部１の内径の下限としては、６ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましく、１５ｍｍがさらに好ましい。一方、散気部１の内径の上限としては、７０ｍｍが好ましく、６０ｍｍがより好ましく、５０ｍｍがさらに好ましい。散気部１の内径が上記下限に満たないと、散気部１の内部に気層及び液層を的確に形成できないおそれがある。逆に、散気部１の内径が上記上限を超えると、管内の体積が大きくなり、不純物等の固形物が内部に滞留し易くなるおそれがある。また、散気部１では、気体が一端から他端側に送られるのに伴って液層を構成する被処理液も一端から他端側に流れ、この被処理液の流れにより管内に滞留する固形分を後述する固形分排出部３へ移送することができる。しかしながら、上記内径が上記上限を超えると、管内における液層の占める割合が高くなり易いため、気体の導入に基づく被処理液の流れが十分に得られず、その結果固形分の排出効率が低下するおそれがある。なお、散気部１の軸方向の断面形状が円形以外の場合の内径は、真円に換算した場合の内径を意味する。
　散気部１の平均管厚の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、散気部１の平均管厚の上限としては、６ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましい。散気部１の平均管厚が上記下限に満たないと、十分な強度が得られないおそれがある。逆に、散気部１の平均管厚が上記上限を超えると、外径が不必要に大きくなるおそれがある。
　散気部１が有する複数の散気孔２の形状は特に限定されないが、円形が好ましい。複数の散気孔２は、図１に示すように、同じ大きさで、散気部１の軸方向に等間隔で配設されている。当該散気管１０は、複数の散気孔２が軸方向に等間隔で配設されることによって、一端から導入される気体を他端側に送りつつ、軸方向に沿って均一または略均一に吐出することができる。なお、複数の散気孔２は、例えばレーザー加工によって散気部１に形成することができる。
　また、複数の散気孔２の中心は、散気部１の中心軸Ｐ１を含む鉛直断面と一致するよう配設されている。つまり、複数の散気孔２の中心は、散気部１の中心軸Ｐ１を含む鉛直断面に含まれる。さらに、散気部１は、その周面に散気孔２以外の開口を有しない。当該散気管１０は、複数の散気孔２がこのように配設されることによって、管内に気層を容易かつ確実に形成し、洗浄気体を連続的に吐出することができる。それと共に、散気部１内の圧力が高くなり易いため、固形分を固形分排出部３に容易に押し出すことができる。
　複数の散気孔２の平均径の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、複数の散気孔２の平均径の上限としては、１０ｍｍが好ましく、８ｍｍがより好ましい。上記平均径が上記下限に満たないと、各散気孔２が十分に気体を吐出できないおそれがある。逆に、上記平均径が上記上限を超えると、各散気孔２からの気体の吐出量が多くなり過ぎることにより、一端から気体が導入された場合にこの気体が一端側に配設される散気孔２から吐出され過ぎて、他端側からの吐出量が十分に得られなくなるおそれがある。なお、散気孔２が円形以外の場合の平均径は、真円に換算した場合の平均径を意味する。
　複数の散気孔２の平均ピッチ（中心間距離）の下限としては、１０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。一方、複数の散気孔２の平均ピッチの上限としては、１５０ｍｍが好ましく、１００ｍｍがより好ましい。上記平均ピッチが上記下限に満たないと、一端から気体が導入された場合にこの気体が一端側に配設される散気孔２から吐出され過ぎて、他端側からの吐出量が十分に得られなくなるおそれがある。逆に、上記平均ピッチが上記上限を超えると、濾過モジュールにおいて気体が供給され難い領域が発生するおそれがある。
　後述する固形分排出部３の出口径に対する複数の散気孔２の平均径の比の下限としては、１／２０が好ましく、１／１０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、１／４がより好ましい。上記比が上記下限に満たないと、十分に気体を吐出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、各散気孔２からの気体の吐出量が多くなり過ぎることにより、固形分排出部３からの固形分が吐出し難くなるおそれがある。
＜固形分排出部＞
　固形分排出部３は、当該散気管内の固形分を排出するものであり、散気部１の他端（気体が圧送される端と反対側の端）に一端が接続された管体である。固形分排出部３は、散気部１との接続部分（接続側）以外の部分が少なくとも直管状に形成されている。また、固形分排出部３の材質、内径、管厚等は散気部１と同様とすることができる。ただし、固形分排出部３と散気部１との材質、内径及び管厚は異なっていてもよい。固形分排出部３は、散気部１と一体成型されたものでもよいし、散気部１の外径と同じ内径を有する管体を散気部１の他端に嵌合したもの、又は散気部１の内径と同じ外径を有する管体を散気部１の他端に嵌合したものであってもよい。
　散気部１の中心軸Ｐ１を含む鉛直断面において、固形分排出部３の排出側中心軸Ｐ２は、散気部１の中心軸Ｐ１に対して下方に傾斜している。散気部１の中心軸Ｐ１に対する固形分排出部３の排出側中心軸Ｐ２の傾斜角αの下限としては、２０°であり、２５°がより好ましく、３０°がさらに好ましい。一方、上記傾斜角αの上限としては、８０°であり、７０°がより好ましく、６０°がさらに好ましい。上記傾斜角αが上記下限より小さいと、散気部１の一端から導入された気体が気層を形成する前に固形分排出部３の出口より放出され、気体を散気部１から供給できなくなるおそれがある。逆に、上記傾斜角αが上記上限を超えると、固形分が固形分排出部３から排出され難くなるおそれがある。
　当該散気管１０は、固形分排出部３の傾斜角が上記上限以下であることで、散気部１に侵入した固形分を固形分排出部３の出口（散気部１と反対側の端部）から気体による圧力で滑らかに排出することができる。また、当該散気管１０は、固形分排出部３の傾斜角が上記下限以上であることで、散気部１に導入される気体が固形分排出部３から排出されることが防止される。その結果、当該散気管１０は、洗浄気体の供給を妨げることなく、固形分の滞留を防止することができる。
　固形分排出部３の散気部１との接続側中心軸Ｐ３は、図１に示すように湾曲していることが好ましい。つまり、散気部１と固形分排出部３との接続部分の内面がＲを有するとよい。具体的には、接続側中心軸Ｐ３は、円弧状であることが好ましく、円弧とこの円弧の両端に接続される緩和曲線とを有する形状がより好ましい。このように固形分排出部３と散気部１との接続部分が滑らかに連続することで、圧損が低減され、固形分の固形分排出部３からの排出を促進できる。
　固形分排出部３の出口端（散気部１と反対側の端）の鉛直断面における向き（傾斜角）は特に限定されないが、固形分排出性の観点から、排出側中心軸Ｐ２と垂直であることが好ましい。
　固形分排出部３の上端と散気部１の中心軸Ｐ１との垂直距離ｄの下限としては、１０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。一方、上記垂直距離ｄの上限としては、１５０ｍｍが好ましく、１４０ｍｍがより好ましい。上記垂直距離ｄが上記下限より小さいと、散気部１の一端から導入された気体が気層を形成する前に固形分排出部３の出口より放出され、気体を散気部１から供給できなくなるおそれがある。逆に、上記垂直距離ｄが上記上限を超えると、当該散気管１０の外寸が不要に大きくなるおそれがある。
［濾過ユニット］
　図２の濾過ユニットは、複数の濾過モジュール１１と、この濾過モジュール１１の下方から気泡を供給する気体供給モジュール１２とを備える濾過ユニットである。
＜濾過モジュール＞
　濾過モジュール１１は、複数本の中空糸膜１３と、複数本の中空糸膜１３の上端部を保持する上部保持部材１４と、複数本の中空糸膜１３の下端部を保持する下部保持部材１５とを有する。複数本の中空糸膜１３は、上下方向に引き揃えられている。複数本の中空糸膜１３は、上部保持部材１４の下面及び下部保持部材１５の上面の全面または略全面に連結される。
　複数の濾過モジュール１１は、ストライプ状に配設される。詳細には、複数の濾過モジュール１１は、隣接する濾過モジュール１１同士が厚み方向に所定の間隔をあけて整列するよう配設される。
（中空糸膜）
　中空糸膜１３は、水を透過させる一方、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１３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１３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１３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１３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１３の平均外径が上記下限に満たないと、中空糸膜１３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１３の平均外径が上記上限を超えると、中空糸膜１３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１３の振動及び搖動が不十分となる。その結果、中空糸膜１３間の隙間を拡げて気体を中空糸膜１３の束の中心部まで案内することができないおそれや、中空糸膜１３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。
　中空糸膜１３の平均内径の下限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましく、０．９ｍｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜１３の平均内径の上限としては、４ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。中空糸膜１３の平均内径が上記下限に満たないと、中空糸膜１３内の濾過済液を排出する時の圧損が大きくなるおそれがある。逆に、中空糸膜１３の平均内径が上記上限を超えると、中空糸膜１３の厚みが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。
　中空糸膜１３の平均外径に対する平均内径の比の下限としては、３／１０が好ましく、２／５がより好ましい。一方、中空糸膜１３の平均外径に対する平均内径の比の上限としては、４／５が好ましく、３／５がより好ましい。中空糸膜１３の平均外径に対する平均内径の比が上記下限に満たないと、中空糸膜１３の厚みが必要以上に大きくなって中空糸膜１３の透水性が低下するおそれがある。逆に、中空糸膜１３の平均外径に対する平均内径の比が上記上限を超えると、中空糸膜１３の厚みが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。
　中空糸膜１３の平均有効長さＬ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１３の平均有効長さＬ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１３の平均有効長さＬが上記下限に満たないと、気体の擦過による中空糸膜１３の搖動が不十分となり、中空糸膜１３間の隙間を拡げて気体を中空糸膜１３の束の中心部まで案内することができないおそれがある。逆に、中空糸膜１３の平均有効長さＬが上記上限を超えると、中空糸膜１３の自重によって中空糸膜１３のたわみが大きくなり過ぎるおそれや、濾過モジュール１１の設置時等における取り扱い性が低下するおそれがある。なお、「中空糸膜の平均有効長さ」とは、上部保持部材１４の下端及び下部保持部材１５の上端間に配設される部分の軸方向長さをいう。
　また、中空糸膜１３は、内面側に配設される支持層と、この支持層の外面側に積層される濾過層とを有する多層構造とすることが好ましい。このように、中空糸膜１３を多層構造とすることによって、透水性及び機械的強度を両立させ、さらに気体による表面洗浄効果を効果的にすることができる。
　上記支持層及び濾過層を形成する材料はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とするとよい。このように上記支持層及び濾過層の形成材料の主成分をＰＴＦＥとすることで、中空糸膜１３は、機械的強度に優れ、気体の擦過による中空糸膜表面の損傷等を受け難いものとなる。なお、上記濾過層は、例えばＰＴＦＥ製のシートを上記支持層に巻き付けて焼結することで形成することができる。
（上部保持部材）
　上部保持部材１４は、複数本の中空糸膜１３の上端部を保持する部材であり、複数本の中空糸膜１３の内腔と連通し、濾過済液を収集する排出部（集水ヘッダ）を有する。この排出部には排出管１６が接続され、複数本の中空糸膜１３の内部に浸透した濾過済液を排出する。
（下部保持部材）
　下部保持部材１５は、複数本の中空糸膜１３の下端部を保持する部材である。下部保持部材１５は、上部保持部材１４と同様の構成としてもよく、中空糸膜１３の下端部を封止する排出部を有しない構成としてもよい。
　また、下部保持部材１５は、１本の中空糸膜１３をＵ字状に湾曲させて折り返す構成としてもよい。この場合、上部保持部材１４は、中空糸膜１３の両端を保持する。
　また、当該濾過モジュール１１の取り扱い（運搬、設置、交換等）を容易にするため、上部保持部材１４と下部保持部材１５とは連結部材で連結してもよい。この連結部材としては、例えば金属製の支持棒や、樹脂製のケーシング（外筒）等が挙げられる。
＜気体供給モジュール＞
　気体供給モジュール１２は、気体圧送装置１７と、気体圧送装置１７に散気部１の一端が接続される散気管１０とを有する。散気管１０は、散気部１の軸方向が複数の濾過モジュール１１の厚み方向（図２中の左右方向）と平行に配設されている。また、当該濾過ユニットにおいては、複数の散気管１０が複数の濾過モジュール１１の幅方向（図２中の前後方向）に所定の間隔で配設されている。気体圧送装置１７としては、特に限定されるものではなく、例えば公知のブロワ、圧縮機が挙げられる。また、散気管１０及び気体圧縮装置１７は、例えば給気管（図示省略）を介して接続されてもよい。
　当該濾過ユニットは、気体供給モジュール１２が当該散気管１０を有するので、散気管１０内部への固形分の滞留を防止することができ、濾過モジュール１１の洗浄を効率よく行うことができる。
［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、特許請求の範囲によって示され、特許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。
　当該散気管の複数の散気孔の中心は、必ずしも散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致しなくてもよい。例えば、複数の散気孔が散気部の軸方向に垂直な断面において上側かつ中心軸から左右にずれた位置に配設されていてもよい。ただし、当該散気管の固形分排出機能を高めるためには、散気孔の中心は散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致することが好ましい。
　また、当該散気管は、散気孔以外の開口を散気部が有してもよい。このような開口としては、散気部の下側に設けられる固形分排出用の開口が挙げられる。ただし、このような開口を設けると、散気部内の圧力が上昇し難くなり、結果として当該散気管の固形分排出機能が不十分となるおそれがあるため、散気部は周面に散気孔以外の開口を有しないことが好ましい。
　さらに、複数の散気孔は必ずしも等間隔で配設される必要はなく、例えば一端から他端にかけて徐々にピッチが小さくなってもよく、逆に大きくなってもよく、ランダムであってもよい。また、複数の散気孔の孔径が異なっていてもよい。
　また、当該散気管は、固形分排出部が直管部分を有さず、全体が湾曲した管体であってもよい。
　当該散気管は、複数の中空糸膜を有する濾過モジュールに限定されず、種々の限外濾過装置の洗浄用途に用いることができる。
　以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　図１に示す構造を有し、散気部の中心軸に対する排出側中心軸の傾斜角を１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、及び９０°とした複数の散気管を用意した。この排気管に汚泥を充填した状態で一端から空気を圧送し、内部の汚泥が完全に管外に排出されるまでの時間を測定することで、汚泥排出性能を評価した。なお、汚泥としては、浮遊物質（ＭＬＳＳ：Ｍｉｘｅｄ　Ｌｉｑｕｏｒ　Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌｉｄｓ）の濃度が８，０００ｍｇ／ＬのＡ汚泥と、ＭＬＳＳ濃度が５０，０００ｍｇ／ＬのＢ汚泥とを用いた。Ａ汚泥は一般的な膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｂｉｏ　Ｒｅａｃｔｏｒ）による水処理時の汚泥を想定したものであり、Ｂ汚泥は散気管内に滞積する濃縮汚泥を想定したものである。
　図３及び図４に各散気管の汚泥の排出時間と傾斜角との関係を示す。なお、図３はＡ汚泥を用いた結果、図４はＢ汚泥を用いた結果である。
　図３及び図４に示されるように、傾斜角を８０°以下とすることで、汚泥排出時間が顕著に低減されることがわかる。Ａ汚泥（図３）では、傾斜角を６０°以下とすることでより一層排出時間を短縮でき、特に４５°とすることで傾斜角９０°に対し４倍近い排出性能を奏することがわかる。
１　散気部
２　散気孔
３　固形分排出部
１０　散気管
１１　濾過モジュール
１２　気体供給モジュール
１３　中空糸膜
１４　上部保持部材
１５　下部保持部材
１６　排出管
１７　気体圧送装置
Ｐ１　中心軸
Ｐ２　排出側中心軸
Ｐ３　接続側中心軸

Claims (5)

  1. 　濾過ユニットの洗浄気体を供給する散気管であって、
    　一端から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、
    　この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部と
    　を備え、
    　上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、
    　上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である散気管。
  2. 　上記散気孔が散気部の上側に配設され、散気孔の中心が散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致する請求項１に記載の散気管。
  3. 　上記散気部が周面に散気孔以外の開口を有しない請求項２に記載の散気管。
  4. 　上記固形分排出部の散気部との接続側中心軸が湾曲している請求項１、請求項２又は請求項３に記載の散気管。
  5. 　複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する気体供給モジュールとを備える濾過ユニットであって、
    　上記気体供給モジュールが、気体圧送装置と、この気体圧送装置に一端が接続される散気管とを有し、
    　上記散気管が、
    　一端から洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、
    　この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部と
    　を備え、
    　上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、
    　上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である濾過ユニット。
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