濾過モジュール及びこれを用いた濾過装置
【課題】 Ｕ字型の濾過モジュール、濾過装置のコンパクト化を図りつつ、Ｕ字状中空糸膜群の固着一体化を防止して、濾過寿命を確保できる濾過モジュール、濾過装置を提供する。
【解決手段】 濾過モジュールにおいて、複数本の中空糸膜群をＵ字状に曲折し、中空糸膜群のＵ字頂部に、集水部に集水された液体を取水部に導く導水管を挿通し、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管を配設する。集水管の長さは、中空糸膜群のＵ字を緩んだ状態で保持できるようにすることが好ましい。
【解決手段】 濾過モジュールにおいて、複数本の中空糸膜群をＵ字状に曲折し、中空糸膜群のＵ字頂部に、集水部に集水された液体を取水部に導く導水管を挿通し、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管を配設する。集水管の長さは、中空糸膜群のＵ字を緩んだ状態で保持できるようにすることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なう中空糸膜を用いた濾過モジュール及び該濾過モジュールを複数個並設した濾過装置に関し、濾過残渣である懸濁物質が中空糸膜表面に堆積することによる中空糸膜の濾過性能及び濾過寿命の低下を防止するとともに、装置のコンパクト化を図ることができる濾過モジュール及びこれを用いた濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質膜で構成されたチューブ、すなわち中空糸膜を、懸濁物質を含む液体に浸漬すると、懸濁物質が中空糸膜を通過できず、液体だけが透過して中空糸膜内に流入する。このような中空糸膜の固液分離機能を利用して、河川水、排水、産業排水等の高汚濁水を浄化する濾過装置が開発されている。
【０００３】
中空糸膜を利用した濾過装置は、複数本の中空糸膜を集束してなる中空糸膜束の片端部あるいは両端部を、該中空糸膜内に透過された液体を集水する集水部に固定したものを、濾過モジュールとして用いている。
【０００４】
このような濾過モジュールとしては、中空糸膜束の固定方式から、例えば、特開昭６２−２６６１０６号公報（特許文献１）の図１に示すＩ字型中空糸濾過モジュール及びＵ字型中空糸濾過モジュールに分類することができる。Ｉ字型中空糸濾過モジュールとは、多数本の中空糸膜を直線状に集束し、その両端を固定する２つの固定部材を、棒状又は円筒状の支持部材で支持したものであり、Ｕ字型中空糸濾過モジュールとは、多数本の中空糸膜を、サポート部材に引っ掛けてＵ字状とし、中空糸膜束の両端を１つの固定部材に固定するとともに、固定部材及びサポート部材を円筒状の支持部材で支持したものである。
【０００５】
被処理水の量が増え、大きな膜面積が必要とされる場合には、モジュール内の中空糸膜の配設本数を増加させるほか、複数個の濾過モジュールを接続して使用することが行なわれている。複数個のＵ字状濾過モジュールを並設した濾過装置としては、例えば、特開平６−３４４号公報（特許文献２）に、断面細長い矩形の中空糸膜を使用し、複数本の中空糸膜をシート状に配置して、そのＵ字頂部を支持棒で保持固定し、中空糸膜シートを略平行に位置するように配設して、各中空糸膜の濾液を集水する集水管を取水部に導く導水管に接続した組立体が提案されている。ここでは、各濾過モジュールにおける中空糸膜束をシート状に配設することで、複数個の濾過モジュールを並設した組立体（濾過装置）の小型化を図っている。
【０００６】
中空糸膜を用いた濾過モジュールでは、多孔質膜を通過できなかった懸濁物質が中空糸膜外表面に付着して中空糸膜の空孔を閉塞してしまい、濾過能力が低下し、ついには、濾過できなくなるといった事態になる。このような場合、一般に、濾過モジュールを取り出して膜面を洗浄したり、中空糸膜内から洗浄液を流出させること（インライン洗浄）で膜面を洗浄することにより、濾過性能を回復させている。また、膜濾過水を濾過方向と逆に通水させる（逆洗）ことにより洗浄している。しかしながら、複数本の中空糸膜を用いる濾過モジュールや特許文献２に示すようなシート状に広げた中空糸膜群のいずれにおいても、使用に伴い中空糸膜表面に付着した有機物等が堆積すると、堆積物を介して、中空糸膜同士が固着して一体化してしまうといったことがある。一旦、固着一体化した濾過モジュールの洗浄は容易でなく、洗浄しても濾過機能が十分に回復しない。このため、中空糸膜群に懸濁物質が付着しないように、あるいは固着して中空糸膜群が一体化しないように、種々の工夫が提案されている。
【０００７】
中空糸膜同士がなるべく固着しにくいように工夫したものとして、例えば、特開平５−２３５４９（特許文献３）では、Ｕ字状に束ねられた中空糸膜束の各中空糸膜間に液流がよくはいるように、離間したサポート部材に中空糸膜を引っ掛けることでＵ字状を形成するとともに、Ｕ字状に曲折した中空糸膜の両端を離間した位置に保持しつつ、集水部に取付け固定するように、スペーサーを設けた濾過モジュールが提案されている。
【０００８】
中空糸膜同士の間隔を広げることで、懸濁物質の堆積による固着一体化までの期間をのばすことはできるが、モジュールサイズが大きくなってしまう。個々のモジュールサイズの増大は、濾過モジュールを複数個並設する濾過装置の大型化の原因となり、装置のコンパクト化の要求に合わない。
【０００９】
近年、Ｕ字状の中空糸膜束のサイズを大きくすることなく、中空糸膜外表面への懸濁物質の堆積を防止する方法として、装置の下部から気体を噴射して、中空糸膜表面に付着する懸濁物質を除去することが提案されている。
【００１０】
例えば、特開平９−１０５６１（特許文献４）では、中空糸膜束のＵ字状頂部を、固定部材としての支持棒などによる支持に代えて、リング状フロートで支持することが提案されている。フロートは、Ｕ字状頂部を、自由端の状態で浮遊させることができるので、中空糸膜束の倒れを防止するとともに、中空糸膜の束が積極的に揺動できるようになる。これにより、集水部付近に設けられた散気管から放出される気泡が、効率よく中空糸膜束内を通って、懸濁物質を付着しにくくするとともに、中空糸膜同士が固着一体化することを防止できる。
【００１１】
また、上記特許文献４の図４には、濾過モジュールを複数個並設、連結した濾過装置が開示されている。ここに開示されている濾過装置においては、各濾過モジュールの集水部に取付けられた透過水取り出しのための支持パイプを、それぞれ取水配管に接続し、取水配管を介して並設した濾過モジュールが連結されている。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６２−２６６１０６号公報
【特許文献２】特開平６−３４４号公報
【特許文献３】特開平５−２３５４９号公報
【特許文献４】特開平９−１０５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、中空糸膜はその可撓性故に、フロートによる支持だけでは、各中空糸膜の揺動が大きく、中空糸膜束の両端を取付け固定している部分の物理的疲労が大きくなる。中空糸膜の揺動による機械的疲労は、散気管から放出されるスクラビング用気体による揺動と相まって大きくなるため、懸濁物質付着による濾過性能の低下よりも、中空糸膜自体が先に折れてしまうなど、中空糸膜自体の耐久性により、結局、有効使用期間を長くすることができないといった新たな問題を惹起する。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各中空糸膜のＵ字状頂部の自由度を確保することにより中空糸膜束の固着一体化を防止するとともに、複数個の濾過モジュールを連結した装置において、中空糸膜束をＵ字状に保持するための部材を連結装置と兼用することで、装置のコンパクト化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様の濾過モジュールは、懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なって、濾過された液体を取水する濾過装置に用いられる濾過モジュールであって、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜群；Ｕ字状に曲折した前記各中空糸膜の両端を保持し、前記中空糸膜内に流入した液体が集水される集水部；前記中空糸膜群のＵ字頂部に挿通され、前記集水部に集水された液体を取水部に導く導水管；及び前記集水部の液体を前記導水管に移送するとともに、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管を備えている。
【００１６】
また、本発明の第２の態様の濾過モジュールは、懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なって、濾過された液体を取水する濾過装置に用いられる濾過モジュールであって、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜群；前記中空糸膜の片端を保持して、各中空糸膜をＵ字状に曲折するように並設された、前記中空糸膜内に流入した液体が集水される２つの集水部；前記中空糸膜群のＵ字頂部に挿通され、前記各集水部に集水された液体を取水部に導く導水管；及び前記集水部の液体を前記導水管に移送するとともに、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管を備えている。
【００１７】
上記第１及び第２の態様の濾過モジュールにおいて、前記集水部と導水管との間の距離は、前記中空糸膜により形成されるＵ字を緩んだ状態で保持できる距離であること、あるいは前記集水管が前記集水部に立設されていて、該集水管の長さは、前記中空糸膜により形成されるＵ字の高さより短いことが好ましい。
【００１８】
また、前記中空糸膜群の前記集水部近傍に、気体を放出する散気管が、前記中空糸膜群の前記中空糸膜間に挿通されていることが好ましく、さらに、前記散気管は、前記導水管の導水方向と交差するように配設されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の濾過装置は、上記第１又は第２の態様の濾過モジュールを複数個並設した濾過装置であって、前記各濾過モジュールの導水管が連結され、各濾過モジュールの集水部に集水された液体が、前記連結された導水管を通って取水されるものである。
【００２０】
また、散気管を備えた本発明の濾過モジュールを複数個並設した濾過装置の場合、前記各濾過モジュールの導水管が連結されていて、各モジュールの集水部に集水された液体が、前記連結された導水管を通って取水されるようになっており、前記各濾過モジュールの散気管が連結されていて、該散気管へ供給する気体は、共通の給気部から供給されるようになっている。
【発明の効果】
【００２１】
中空糸膜群をＵ字状に保持するためのサポート部材を導水管と兼用しているので、濾過モジュール、更には複数個の濾過モジュールを連結した装置のコンパクト化を図ることができる。また、中空糸膜群の自由な揺動の抑制にも寄与することで、中空糸膜の耐久性及び濾過モジュールとしての長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。尚、今回、開示された実施の形態は、すべ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、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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２３】
まず、本発明の濾過モジュールの第１の実施形態について、図１を参照しつつ、説明する。
図１に示す濾過モジュール１０において、多数の中空糸膜１が、導水管２に引っ掛けられて曲折され、その両端が固定部材３に保持固定されることにより、Ｕ字状を形成している。固定部材３の下方に取付け固定された集水部４と連通している、各中空糸膜１の両端は、該中空糸膜１を透過した透過水（濾過水）が集水部４に集水されるようになっている。集水部４と導水管２とは、固定部材３に直立するように立設された、集水部４に連通する集水管５を介して、接続されている。
【００２４】
集水管５は、Ｕ字状頂部が引っ掛けられた導水管２と、該中空糸膜１の両端を固定している集水部４との間の距離を一定に保持しており、これにより、各中空糸膜１のＵ字状の状態を保持している。
【００２５】
中空糸膜１の構成材料としては、多孔質膜で構成されるチューブを形成できる樹脂であれば特に限定せず、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＶＤＦ等のフッ素化ポリオレフィン；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等のスルホン基含有樹脂；ポリアクリロニトリルなどを用いることができ、被処理液の種類、濾過モジュールとして要求される特性に応じて適宜選択される。中空糸膜は、上記材料からなる膜を適宜処理により多孔質構造としたものであってもよいし、延伸により形成される繊維（フィブリル)構造で、フィブリル間間隙が空孔となったものであってもよいし、多孔質膜をらせん状に重ね合わせて中空糸構造を形成したものであってもよい。これらのうち、中空糸膜としては、延伸ＰＴＦＥ等の延伸により繊維構造となったフッ素樹脂の多孔質膜が、強度、耐薬品性などの点で優れた特性を有することから、好ましく用いられる。また、中空糸膜１を構成する多孔質膜は、単層であってもよいし、適宜製法を組合わせた複数層構造であってもよい。
【００２６】
中空糸膜１のサイズは特に限定しないが、チューブとしての内径０．３〜１２ｍｍ、外径０．８〜１４ｍｍ、膜厚０．２〜１ｍｍ、中空糸膜を構成する多孔質膜の空孔径１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、空孔率５０〜９０％、膜間差圧０．０１〜１．０ＭＰａの耐圧性を備えたものが好ましく用いられる。
【００２７】
固定部材３は、中空糸膜１の両端が集水部４に連通するように、中空糸膜１の両端を固定保持しており、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の液状樹脂を硬化させて成型するか、あるいはＰＦＡ、ＰＰ、ＰＥ樹脂などの熱溶融性プラスチック素材に中空糸膜の外径サイズの孔を形成し、孔に中空糸膜を納めて、そのまま熱溶融させて作製することができる。ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂で構成すれば、耐薬品性が優れるので好ましい。
【００２８】
中空糸膜１は、導水管２に、すだれ状に整列させて引っ掛けても良いし、ランダムに引っ掛けても良い。Ｕ字状に折り曲げた中空糸膜１が導水管２に沿って移動、揺動できる程度の状態で引っ掛けられることが好ましい。かかる状態では、中空糸膜の初期の引っ掛け状態に限定されず、濾過時（装置の運転時）には、水流、噴射ガスなどにより、個々の中空糸膜１が、導水管２に拘束される範囲内で自由に揺動できる。
【００２９】
従って、集水管５の長さは、Ｕ字状に折り曲げたときの中空糸膜１を引っ掛けた状態で、中空糸膜１が緩むことができるように、Ｕ字の高さ（固定部材３の上面からＵ字の頂部までの高さＨから、導水管２の直径を差し引いた長さ）よりも短いことが好ましい。好ましくは、中空糸膜１の全長に対して、１〜５％くらいの緩みが確保できる程度に、導水管２と集水部４とを離間できる長さとする事が好ましい。緩みが大きくなりすぎると、各中空糸膜１の揺動が不安定となり、中空糸膜１同士が絡み合ったり、濾過装置の休止状態において中空糸膜１同士が重なりやすいからである。
【００３０】
集水管５と導水管２とは、溶接一体化したＴ字型配管を用いてもよいし、Ｔ字型管継ぎ手により接続されていてもよい。また、集水管５は、固定部材３に固定一体化されていてもよいし、螺合等により、固定部材３に着脱自在に取付けられていてもよい。
【００３１】
以上のような構成を有する濾過モジュールは、単品で濾過装置に利用されてもよいし、複数個並設して、大容量の被処理液体に対応できる濾過装置に用いてもよい。
【００３２】
図２は、第１の実施態様の濾過モジュール１０を、水槽１１内に、３個並設した濾過装置を示してる。各濾過モジュール１０は、隣接する濾過モジュール１０と導水管２同士を接続することにより連結される。各導水管２の連結は、管継ぎ手１２を介して行なわれ、各濾過モジュール１０の集水部４に集水された液体は、連結により１本となった導水管２を通って、１カ所の取水部にて取水できるようになっている。
【００３３】
以上のような構成を有する濾過モジュール１０及び当該モジュール１０を用いた濾過装置においては、懸濁物質を含んだ被処理液体が供給される水槽１１内に、濾過モジュールを浸漬して用いる。被処理液体に含まれている懸濁物質は、中空糸膜１を透過できず液体だけが中空糸膜１を透過できる。透過水は、各中空糸膜１内を通って、集水部４に集水され、更に、真空ポンプ等による吸引により集水管５を通って導水管２に導かれ、さらに各導水管２に導かれた濾過水が１箇所で取水される。各濾過モジュール１０の中空糸膜群は、緩やかな状態で導水管２に引っ掛けられているので、被処理液体中では、個々の中空糸膜１のＵ字状頂部が自由端の状態となり、中空糸膜１の可撓性故に、緩やかに揺動することができる。中空糸膜群の、導水管２の長手方向と直交する方向の揺動は、導水管３により抑制されるので、各中空糸膜１の、固定部材への取付け固定部分での物理的疲労が抑制される。そして、中空糸膜１同士が重なりあった状態を長期間維持されることを回避できるので、中空糸膜１の表面に付着した懸濁物質を介して、中空糸膜群が固着一体化することを防止できる。
【００３４】
一方、運転停止時には、中空糸膜１は、その可撓性により、自立することはできないが、Ｕ字頂部が導水管２に引っ掛けられているので、導水管２に引っかかった状態で、中空糸膜長さが余った分だけ曲折状態となる程度である。
【００３５】
本発明の構成を有する濾過モジュール又はこれを用いた濾過装置において、懸濁物質の付着自体の抑制、あるいは付着した懸濁物質の除去のために、気泡を中空糸膜群内に供給するガス供給手段が併設されることが好ましい。
【００３６】
上記ガス供給手段としては、ガスジェット流をモジュールに向けて噴射するガス噴射器を濾過装置の適宜位置に設けるだけでもよいが、好ましくは、図３に示すように、気泡を放出する散気管１５が、固定部材３近傍にて、前記中空糸膜群の中空糸膜１間を挿通するように、配設されることが好ましい。さらに、散気管１５は、導水管２の長手方向に対して交差する方向に延設されることが好ましい。
【００３７】
中空糸膜群は、被処理液体の流れやガス供給手段からのガス流によって、導水管２に沿って揺動することになるが、散気管は、中空糸膜１の固定端での導水管２の長手方向における揺動幅を抑制することができ、中空糸膜１の物理的疲労の増大を防止することが可能となる。
【００３８】
散気管１５は、図４（ａ）に示すように、気体放出口１６が、一列に複数個穿設されたようなものであってもよいし、図４（ｂ）に示すように、気体を放出する多数の小孔１７が散気管の外周全周にわたって穿設されたようなものであってもよい。気体放出口１６，１７の孔径、個数は特に限定しないが、図４（ｂ）のように、気泡を四方八方の方向に放出できるように、周面全体に放出口が開設されている散気管を用いることが好ましい。Ｕ字頂部側だけでなく、集水部側にも洗浄用気泡を放出することで、固定端付近に付着した懸濁物質を除去することができ、中空糸膜１の固定端付近の空孔閉塞を防止することができる。この場合、固定部材３にむけて放出される気泡によるスクラビング作用を有効に作用させるために、散気管１５は、固定部材３より５０ｍｍ以下のところに配置されることが好ましく、より好ましくは、固定部材３に散気管１５が接触していることである。
【００３９】
濾過モジュールを複数併設した濾過装置においては、各モジュールの散気管１５が連結されて、共通の給気部、例えば、装置外に設けられたコンプレッサー、ブロアー等に接続されることが好ましい。
【００４０】
スクラビングに使用する気体としては空気で足り、該空気の放出圧力は、空気の放出量等は特に限定しないが、１０〜７０ｋＰａ、好ましくは２０〜５０ｋＰａの加圧空気が好適に用いられる。濾過水量と分離する固形量に応じて適宜設定される。
【００４１】
以上のような散気管等のガス供給手段が併設されている場合、装置運転中、すなわち濾過処理中、ガス供給手段により洗浄用気体が放出されることが好ましい。気泡は中空糸膜間を浮き上がっていく過程で、中空糸膜表面に付着していた懸濁物質を除去し、懸濁物質が中空糸膜１表面に堆積することを防止できるからである。
【００４２】
次に、本発明の濾過モジュールの第２実施形態について説明する。
図５に示す濾過モジュール２０は、２個の集水部２１ａ、２１ｂが１組となった濾過モジュールである。中空糸膜１の束は、一方の端部が第１集水部２１ａに取付け固定された固定部材２２ａに取付け固定され、他方の端部が第２集水部２１ｂに取付け固定された固定部材２２ｂに取付け固定されている。第１集水部２１ａ及び第２集水部２１ｂは、各集水部２１ａ、２１ｂに立設された集水管２３ａ、２３ｂが連結された導水管２を介して一体化されている。中空糸膜１の束は、導水管２に引っ掛けられることにより、Ｕ字を形成している。集水管の長さ（Ｌ）は、形成されるＵ字高さよりも短く、中空糸膜群の頂部が導水管２に引っ掛けた状態においては、中空糸膜１はその可撓性により緩んだ状態になっている。また、導水管２の両端は、継ぎ手により、他の濾過モジュールと接続できるようになっている。
【００４３】
第２実施形態の濾過モジュールでは、Ｕ字頂部の引っ掛け部分の距離を、第１集水部２１ａと第２集水部２１ｂ間の間隔で調節できる。従って、第１実施形態のように、１個の集水部で構成される濾過モジュールと比べて引っ掛け部分を広く確保することができる。このことは、中空糸膜群の中空糸膜本数が多くなっても、中空糸膜１が導水管２で重ならない程度の距離を確保することができ、また、中空糸膜１の揺動の自由度も確保できることを意味し、中空糸膜１同士の固着一体化の防止により役立つ。
【００４４】
図６は、第２実施形態の濾過モジュール２０を２組並設した濾過装置を示している。
第２実施形態の濾過装置においても、第１実施形態の場合と同様に、ガス供給手段は、第１実施形態の場合と同様、ガスジェットを噴射するガス噴射器を水槽１１の適宜位置に設置してもよいし、好ましくは、散気管が中空糸膜間間隙を挿通するように配設される。より好ましくは、散気管は、導水管の長手方向と交差するように配設される。そして、各中空糸膜束を挿通する散気管は連結されて、１台のコンプレッサー等の給気部に接続されることが好ましい。散気管を中空糸膜間間隙を挿通するように配設することにより、中空糸膜１が運転中に大きく揺動する場合であっても、固定部材２２ａ、２２ｂへの固定部分の揺動を抑制することができ、中空糸膜１の固定端における物理的疲労を抑制することができる。
【００４５】
尚、図５に示す実施態様では、集水管２３ａ、２３ｂは、第１集水部２１ａ及び第２集水部２１ｂそれぞれに設けられていたが、これに限定しない。例えば、図７に示すように、第１集水部２１’ａと第２集水部２１’ｂのほぼ中央付近に、導水管２に接続される共有集水管２５が配設され、各固定部材２２’ａ、２２’ｂの下方に、この共有集水管２５に連通する集水部２１’ａ、２１’ｂが取付け固定されていてもよい。このような構成においては、共有集水管２５として、集水部の排水口に連結されるＴ字型パイプを取付け、Ｔ字形パイプの脚部先端が導水管２に接続されるようにしてもよい。Ｔ字型パイプを適宜選択することにより、第１集水部２１’ａと第２集水部２１’ｂとの距離を調節することが可能となる。
【００４６】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、集水部は固定部材に取付け固定されていたが、集水部として、固定部材を兼用できるものを用いれば、別途、固定部材はなくてもよい。
【００４７】
以上にように、本発明の濾過モジュールは、Ｕ字頂部が実質的に自由端のようになって揺動することができるので、隣接する中空糸膜同士の固着一体化を抑制することができる。しかも、Ｕ字状を保持するための支持部材やフロートなどを用いる必要がなく、また外筒や外形保持のための支持部材なども使用せず、導水管と兼用しているので、本発明の構成採用による部品点数の増大を招くことなく、装置のコンパクト化を図ることができる。さらに、洗浄用のガス供給手段として、特に中空糸膜群間に散気管を配設することで、中空糸膜表面に付着した懸濁物質を除去するとともに、中空糸膜固定端での揺動を抑制して中空糸膜の物理的疲労を抑制できるので、中空糸膜の濾過寿命だけでなく、装置構成部材としての長寿命化に役立つ。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の濾過モジュールは、Ｕ字型濾過モジュールにおいて、Ｕ字状頂部を実質的に自由端とし、且つ中空糸膜の揺動を抑制することで、濾過による懸濁物質の堆積、中空糸膜同士の固着一体化を防止し、しかも揺動による中空糸膜の物理的疲労を防止しているので、濾過モジュールの濾過寿命が長い。従って、濾過モジュールを取り出したり、逆洗などが面倒な大型の濾過装置、産業排水、河川水、活性汚泥を使用する汚濁水の濾過装置に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態の濾過モジュールの構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の濾過モジュールを複数個用いた濾過装置を示す概略図である。
【図３】第１実施形態の濾過モジュールに散気管を併設した場合の構成例を示す図である。
【図４】散気管の例を示す概略図である。
【図５】第２実施形態の濾過モジュールの構成を示す概略図である。
【図６】第２実施形態の濾過モジュールを複数個用いた濾過装置を示す概略図である。
【図７】第２実施形態の濾過モジュールの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 中空糸膜
２ 導水管
４ 集水部
５ 集水管
１０ 濾過モジュール
１５ 散気管
２１ａ、２１ｂ 集水部
２３ａ、２３ｂ 集水管
２５ 共有集水管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なう中空糸膜を用いた濾過モジュール及び該濾過モジュールを複数個並設した濾過装置に関し、濾過残渣である懸濁物質が中空糸膜表面に堆積することによる中空糸膜の濾過性能及び濾過寿命の低下を防止するとともに、装置のコンパクト化を図ることができる濾過モジュール及びこれを用いた濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質膜で構成されたチューブ、すなわち中空糸膜を、懸濁物質を含む液体に浸漬すると、懸濁物質が中空糸膜を通過できず、液体だけが透過して中空糸膜内に流入する。このような中空糸膜の固液分離機能を利用して、河川水、排水、産業排水等の高汚濁水を浄化する濾過装置が開発されている。
【０００３】
中空糸膜を利用した濾過装置は、複数本の中空糸膜を集束してなる中空糸膜束の片端部あるいは両端部を、該中空糸膜内に透過された液体を集水する集水部に固定したものを、濾過モジュールとして用いている。
【０００４】
このような濾過モジュールとしては、中空糸膜束の固定方式から、例えば、特開昭６２−２６６１０６号公報（特許文献１）の図１に示すＩ字型中空糸濾過モジュール及びＵ字型中空糸濾過モジュールに分類することができる。Ｉ字型中空糸濾過モジュールとは、多数本の中空糸膜を直線状に集束し、その両端を固定する２つの固定部材を、棒状又は円筒状の支持部材で支持したものであり、Ｕ字型中空糸濾過モジュールとは、多数本の中空糸膜を、サポート部材に引っ掛けてＵ字状とし、中空糸膜束の両端を１つの固定部材に固定するとともに、固定部材及びサポート部材を円筒状の支持部材で支持したものである。
【０００５】
被処理水の量が増え、大きな膜面積が必要とされる場合には、モジュール内の中空糸膜の配設本数を増加させるほか、複数個の濾過モジュールを接続して使用することが行なわれている。複数個のＵ字状濾過モジュールを並設した濾過装置としては、例えば、特開平６−３４４号公報（特許文献２）に、断面細長い矩形の中空糸膜を使用し、複数本の中空糸膜をシート状に配置して、そのＵ字頂部を支持棒で保持固定し、中空糸膜シートを略平行に位置するように配設して、各中空糸膜の濾液を集水する集水管を取水部に導く導水管に接続した組立体が提案されている。ここでは、各濾過モジュールにおける中空糸膜束をシート状に配設することで、複数個の濾過モジュールを並設した組立体（濾過装置）の小型化を図っている。
【０００６】
中空糸膜を用いた濾過モジュールでは、多孔質膜を通過できなかった懸濁物質が中空糸膜外表面に付着して中空糸膜の空孔を閉塞してしまい、濾過能力が低下し、ついには、濾過できなくなるといった事態になる。このような場合、一般に、濾過モジュールを取り出して膜面を洗浄したり、中空糸膜内から洗浄液を流出させること（インライン洗浄）で膜面を洗浄することにより、濾過性能を回復させている。また、膜濾過水を濾過方向と逆に通水させる（逆洗）ことにより洗浄している。しかしながら、複数本の中空糸膜を用いる濾過モジュールや特許文献２に示すようなシート状に広げた中空糸膜群のいずれにおいても、使用に伴い中空糸膜表面に付着した有機物等が堆積すると、堆積物を介して、中空糸膜同士が固着して一体化してしまうといったことがある。一旦、固着一体化した濾過モジュールの洗浄は容易でなく、洗浄しても濾過機能が十分に回復しない。このため、中空糸膜群に懸濁物質が付着しないように、あるいは固着して中空糸膜群が一体化しないように、種々の工夫が提案されている。
【０００７】
中空糸膜同士がなるべく固着しにくいように工夫したものとして、例えば、特開平５−２３５４９（特許文献３）では、Ｕ字状に束ねられた中空糸膜束の各中空糸膜間に液流がよくはいるように、離間したサポート部材に中空糸膜を引っ掛けることでＵ字状を形成するとともに、Ｕ字状に曲折した中空糸膜の両端を離間した位置に保持しつつ、集水部に取付け固定するように、スペーサーを設けた濾過モジュールが提案されている。
【０００８】
中空糸膜同士の間隔を広げることで、懸濁物質の堆積による固着一体化までの期間をのばすことはできるが、モジュールサイズが大きくなってしまう。個々のモジュールサイズの増大は、濾過モジュールを複数個並設する濾過装置の大型化の原因となり、装置のコンパクト化の要求に合わない。
【０００９】
近年、Ｕ字状の中空糸膜束のサイズを大きくすることなく、中空糸膜外表面への懸濁物質の堆積を防止する方法として、装置の下部から気体を噴射して、中空糸膜表面に付着する懸濁物質を除去することが提案されている。
【００１０】
例えば、特開平９−１０５６１（特許文献４）では、中空糸膜束のＵ字状頂部を、固定部材としての支持棒などによる支持に代えて、リング状フロートで支持することが提案されている。フロートは、Ｕ字状頂部を、自由端の状態で浮遊させることができるので、中空糸膜束の倒れを防止するとともに、中空糸膜の束が積極的に揺動できるようになる。これにより、集水部付近に設けられた散気管から放出される気泡が、効率よく中空糸膜束内を通って、懸濁物質を付着しにくくするとともに、中空糸膜同士が固着一体化することを防止できる。
【００１１】
また、上記特許文献４の図４には、濾過モジュールを複数個並設、連結した濾過装置が開示されている。ここに開示されている濾過装置においては、各濾過モジュールの集水部に取付けられた透過水取り出しのための支持パイプを、それぞれ取水配管に接続し、取水配管を介して並設した濾過モジュールが連結されている。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６２−２６６１０６号公報
【特許文献２】特開平６−３４４号公報
【特許文献３】特開平５−２３５４９号公報
【特許文献４】特開平９−１０５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、中空糸膜はその可撓性故に、フロートによる支持だけでは、各中空糸膜の揺動が大きく、中空糸膜束の両端を取付け固定している部分の物理的疲労が大きくなる。中空糸膜の揺動による機械的疲労は、散気管から放出されるスクラビング用気体による揺動と相まって大きくなるため、懸濁物質付着による濾過性能の低下よりも、中空糸膜自体が先に折れてしまうなど、中空糸膜自体の耐久性により、結局、有効使用期間を長くすることができないといった新たな問題を惹起する。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各中空糸膜のＵ字状頂部の自由度を確保することにより中空糸膜束の固着一体化を防止するとともに、複数個の濾過モジュールを連結した装置において、中空糸膜束をＵ字状に保持するための部材を連結装置と兼用することで、装置のコンパクト化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様の濾過モジュールは、懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なって、濾過された液体を取水する濾過装置に用いられる濾過モジュールであって、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜群；Ｕ字状に曲折した前記各中空糸膜の両端を保持し、前記中空糸膜内に流入した液体が集水される集水部；前記中空糸膜群のＵ字頂部に挿通され、前記集水部に集水された液体を取水部に導く導水管；及び前記集水部の液体を前記導水管に移送するとともに、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管を備えている。
【００１６】
また、本発明の第２の態様の濾過モジュールは、懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なって、濾過された液体を取水する濾過装置に用いられる濾過モジュールであって、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜群；前記中空糸膜の片端を保持して、各中空糸膜をＵ字状に曲折するように並設された、前記中空糸膜内に流入した液体が集水される２つの集水部；前記中空糸膜群のＵ字頂部に挿通され、前記各集水部に集水された液体を取水部に導く導水管；及び前記集水部の液体を前記導水管に移送するとともに、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管を備えている。
【００１７】
上記第１及び第２の態様の濾過モジュールにおいて、前記集水部と導水管との間の距離は、前記中空糸膜により形成されるＵ字を緩んだ状態で保持できる距離であること、あるいは前記集水管が前記集水部に立設されていて、該集水管の長さは、前記中空糸膜により形成されるＵ字の高さより短いことが好ましい。
【００１８】
また、前記中空糸膜群の前記集水部近傍に、気体を放出する散気管が、前記中空糸膜群の前記中空糸膜間に挿通されていることが好ましく、さらに、前記散気管は、前記導水管の導水方向と交差するように配設されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の濾過装置は、上記第１又は第２の態様の濾過モジュールを複数個並設した濾過装置であって、前記各濾過モジュールの導水管が連結され、各濾過モジュールの集水部に集水された液体が、前記連結された導水管を通って取水されるものである。
【００２０】
また、散気管を備えた本発明の濾過モジュールを複数個並設した濾過装置の場合、前記各濾過モジュールの導水管が連結されていて、各モジュールの集水部に集水された液体が、前記連結された導水管を通って取水されるようになっており、前記各濾過モジュールの散気管が連結されていて、該散気管へ供給する気体は、共通の給気部から供給されるようになっている。
【発明の効果】
【００２１】
中空糸膜群をＵ字状に保持するためのサポート部材を導水管と兼用しているので、濾過モジュール、更には複数個の濾過モジュールを連結した装置のコンパクト化を図ることができる。また、中空糸膜群の自由な揺動の抑制にも寄与することで、中空糸膜の耐久性及び濾過モジュールとしての長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について説明する。尚、今回、開示された実施の形態は、すべ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、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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００２３】
まず、本発明の濾過モジュールの第１の実施形態について、図１を参照しつつ、説明する。
図１に示す濾過モジュール１０において、多数の中空糸膜１が、導水管２に引っ掛けられて曲折され、その両端が固定部材３に保持固定されることにより、Ｕ字状を形成している。固定部材３の下方に取付け固定された集水部４と連通している、各中空糸膜１の両端は、該中空糸膜１を透過した透過水（濾過水）が集水部４に集水されるようになっている。集水部４と導水管２とは、固定部材３に直立するように立設された、集水部４に連通する集水管５を介して、接続されている。
【００２４】
集水管５は、Ｕ字状頂部が引っ掛けられた導水管２と、該中空糸膜１の両端を固定している集水部４との間の距離を一定に保持しており、これにより、各中空糸膜１のＵ字状の状態を保持している。
【００２５】
中空糸膜１の構成材料としては、多孔質膜で構成されるチューブを形成できる樹脂であれば特に限定せず、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ＰＶＤＦ等のフッ素化ポリオレフィン；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等のスルホン基含有樹脂；ポリアクリロニトリルなどを用いることができ、被処理液の種類、濾過モジュールとして要求される特性に応じて適宜選択される。中空糸膜は、上記材料からなる膜を適宜処理により多孔質構造としたものであってもよいし、延伸により形成される繊維（フィブリル)構造で、フィブリル間間隙が空孔となったものであってもよいし、多孔質膜をらせん状に重ね合わせて中空糸構造を形成したものであってもよい。これらのうち、中空糸膜としては、延伸ＰＴＦＥ等の延伸により繊維構造となったフッ素樹脂の多孔質膜が、強度、耐薬品性などの点で優れた特性を有することから、好ましく用いられる。また、中空糸膜１を構成する多孔質膜は、単層であってもよいし、適宜製法を組合わせた複数層構造であってもよい。
【００２６】
中空糸膜１のサイズは特に限定しないが、チューブとしての内径０．３〜１２ｍｍ、外径０．８〜１４ｍｍ、膜厚０．２〜１ｍｍ、中空糸膜を構成する多孔質膜の空孔径１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、空孔率５０〜９０％、膜間差圧０．０１〜１．０ＭＰａの耐圧性を備えたものが好ましく用いられる。
【００２７】
固定部材３は、中空糸膜１の両端が集水部４に連通するように、中空糸膜１の両端を固定保持しており、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の液状樹脂を硬化させて成型するか、あるいはＰＦＡ、ＰＰ、ＰＥ樹脂などの熱溶融性プラスチック素材に中空糸膜の外径サイズの孔を形成し、孔に中空糸膜を納めて、そのまま熱溶融させて作製することができる。ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂で構成すれば、耐薬品性が優れるので好ましい。
【００２８】
中空糸膜１は、導水管２に、すだれ状に整列させて引っ掛けても良いし、ランダムに引っ掛けても良い。Ｕ字状に折り曲げた中空糸膜１が導水管２に沿って移動、揺動できる程度の状態で引っ掛けられることが好ましい。かかる状態では、中空糸膜の初期の引っ掛け状態に限定されず、濾過時（装置の運転時）には、水流、噴射ガスなどにより、個々の中空糸膜１が、導水管２に拘束される範囲内で自由に揺動できる。
【００２９】
従って、集水管５の長さは、Ｕ字状に折り曲げたときの中空糸膜１を引っ掛けた状態で、中空糸膜１が緩むことができるように、Ｕ字の高さ（固定部材３の上面からＵ字の頂部までの高さＨから、導水管２の直径を差し引いた長さ）よりも短いことが好ましい。好ましくは、中空糸膜１の全長に対して、１〜５％くらいの緩みが確保できる程度に、導水管２と集水部４とを離間できる長さとする事が好ましい。緩みが大きくなりすぎると、各中空糸膜１の揺動が不安定となり、中空糸膜１同士が絡み合ったり、濾過装置の休止状態において中空糸膜１同士が重なりやすいからである。
【００３０】
集水管５と導水管２とは、溶接一体化したＴ字型配管を用いてもよいし、Ｔ字型管継ぎ手により接続されていてもよい。また、集水管５は、固定部材３に固定一体化されていてもよいし、螺合等により、固定部材３に着脱自在に取付けられていてもよい。
【００３１】
以上のような構成を有する濾過モジュールは、単品で濾過装置に利用されてもよいし、複数個並設して、大容量の被処理液体に対応できる濾過装置に用いてもよい。
【００３２】
図２は、第１の実施態様の濾過モジュール１０を、水槽１１内に、３個並設した濾過装置を示してる。各濾過モジュール１０は、隣接する濾過モジュール１０と導水管２同士を接続することにより連結される。各導水管２の連結は、管継ぎ手１２を介して行なわれ、各濾過モジュール１０の集水部４に集水された液体は、連結により１本となった導水管２を通って、１カ所の取水部にて取水できるようになっている。
【００３３】
以上のような構成を有する濾過モジュール１０及び当該モジュール１０を用いた濾過装置においては、懸濁物質を含んだ被処理液体が供給される水槽１１内に、濾過モジュールを浸漬して用いる。被処理液体に含まれている懸濁物質は、中空糸膜１を透過できず液体だけが中空糸膜１を透過できる。透過水は、各中空糸膜１内を通って、集水部４に集水され、更に、真空ポンプ等による吸引により集水管５を通って導水管２に導かれ、さらに各導水管２に導かれた濾過水が１箇所で取水される。各濾過モジュール１０の中空糸膜群は、緩やかな状態で導水管２に引っ掛けられているので、被処理液体中では、個々の中空糸膜１のＵ字状頂部が自由端の状態となり、中空糸膜１の可撓性故に、緩やかに揺動することができる。中空糸膜群の、導水管２の長手方向と直交する方向の揺動は、導水管３により抑制されるので、各中空糸膜１の、固定部材への取付け固定部分での物理的疲労が抑制される。そして、中空糸膜１同士が重なりあった状態を長期間維持されることを回避できるので、中空糸膜１の表面に付着した懸濁物質を介して、中空糸膜群が固着一体化することを防止できる。
【００３４】
一方、運転停止時には、中空糸膜１は、その可撓性により、自立することはできないが、Ｕ字頂部が導水管２に引っ掛けられているので、導水管２に引っかかった状態で、中空糸膜長さが余った分だけ曲折状態となる程度である。
【００３５】
本発明の構成を有する濾過モジュール又はこれを用いた濾過装置において、懸濁物質の付着自体の抑制、あるいは付着した懸濁物質の除去のために、気泡を中空糸膜群内に供給するガス供給手段が併設されることが好ましい。
【００３６】
上記ガス供給手段としては、ガスジェット流をモジュールに向けて噴射するガス噴射器を濾過装置の適宜位置に設けるだけでもよいが、好ましくは、図３に示すように、気泡を放出する散気管１５が、固定部材３近傍にて、前記中空糸膜群の中空糸膜１間を挿通するように、配設されることが好ましい。さらに、散気管１５は、導水管２の長手方向に対して交差する方向に延設されることが好ましい。
【００３７】
中空糸膜群は、被処理液体の流れやガス供給手段からのガス流によって、導水管２に沿って揺動することになるが、散気管は、中空糸膜１の固定端での導水管２の長手方向における揺動幅を抑制することができ、中空糸膜１の物理的疲労の増大を防止することが可能となる。
【００３８】
散気管１５は、図４（ａ）に示すように、気体放出口１６が、一列に複数個穿設されたようなものであってもよいし、図４（ｂ）に示すように、気体を放出する多数の小孔１７が散気管の外周全周にわたって穿設されたようなものであってもよい。気体放出口１６，１７の孔径、個数は特に限定しないが、図４（ｂ）のように、気泡を四方八方の方向に放出できるように、周面全体に放出口が開設されている散気管を用いることが好ましい。Ｕ字頂部側だけでなく、集水部側にも洗浄用気泡を放出することで、固定端付近に付着した懸濁物質を除去することができ、中空糸膜１の固定端付近の空孔閉塞を防止することができる。この場合、固定部材３にむけて放出される気泡によるスクラビング作用を有効に作用させるために、散気管１５は、固定部材３より５０ｍｍ以下のところに配置されることが好ましく、より好ましくは、固定部材３に散気管１５が接触していることである。
【００３９】
濾過モジュールを複数併設した濾過装置においては、各モジュールの散気管１５が連結されて、共通の給気部、例えば、装置外に設けられたコンプレッサー、ブロアー等に接続されることが好ましい。
【００４０】
スクラビングに使用する気体としては空気で足り、該空気の放出圧力は、空気の放出量等は特に限定しないが、１０〜７０ｋＰａ、好ましくは２０〜５０ｋＰａの加圧空気が好適に用いられる。濾過水量と分離する固形量に応じて適宜設定される。
【００４１】
以上のような散気管等のガス供給手段が併設されている場合、装置運転中、すなわち濾過処理中、ガス供給手段により洗浄用気体が放出されることが好ましい。気泡は中空糸膜間を浮き上がっていく過程で、中空糸膜表面に付着していた懸濁物質を除去し、懸濁物質が中空糸膜１表面に堆積することを防止できるからである。
【００４２】
次に、本発明の濾過モジュールの第２実施形態について説明する。
図５に示す濾過モジュール２０は、２個の集水部２１ａ、２１ｂが１組となった濾過モジュールである。中空糸膜１の束は、一方の端部が第１集水部２１ａに取付け固定された固定部材２２ａに取付け固定され、他方の端部が第２集水部２１ｂに取付け固定された固定部材２２ｂに取付け固定されている。第１集水部２１ａ及び第２集水部２１ｂは、各集水部２１ａ、２１ｂに立設された集水管２３ａ、２３ｂが連結された導水管２を介して一体化されている。中空糸膜１の束は、導水管２に引っ掛けられることにより、Ｕ字を形成している。集水管の長さ（Ｌ）は、形成されるＵ字高さよりも短く、中空糸膜群の頂部が導水管２に引っ掛けた状態においては、中空糸膜１はその可撓性により緩んだ状態になっている。また、導水管２の両端は、継ぎ手により、他の濾過モジュールと接続できるようになっている。
【００４３】
第２実施形態の濾過モジュールでは、Ｕ字頂部の引っ掛け部分の距離を、第１集水部２１ａと第２集水部２１ｂ間の間隔で調節できる。従って、第１実施形態のように、１個の集水部で構成される濾過モジュールと比べて引っ掛け部分を広く確保することができる。このことは、中空糸膜群の中空糸膜本数が多くなっても、中空糸膜１が導水管２で重ならない程度の距離を確保することができ、また、中空糸膜１の揺動の自由度も確保できることを意味し、中空糸膜１同士の固着一体化の防止により役立つ。
【００４４】
図６は、第２実施形態の濾過モジュール２０を２組並設した濾過装置を示している。
第２実施形態の濾過装置においても、第１実施形態の場合と同様に、ガス供給手段は、第１実施形態の場合と同様、ガスジェットを噴射するガス噴射器を水槽１１の適宜位置に設置してもよいし、好ましくは、散気管が中空糸膜間間隙を挿通するように配設される。より好ましくは、散気管は、導水管の長手方向と交差するように配設される。そして、各中空糸膜束を挿通する散気管は連結されて、１台のコンプレッサー等の給気部に接続されることが好ましい。散気管を中空糸膜間間隙を挿通するように配設することにより、中空糸膜１が運転中に大きく揺動する場合であっても、固定部材２２ａ、２２ｂへの固定部分の揺動を抑制することができ、中空糸膜１の固定端における物理的疲労を抑制することができる。
【００４５】
尚、図５に示す実施態様では、集水管２３ａ、２３ｂは、第１集水部２１ａ及び第２集水部２１ｂそれぞれに設けられていたが、これに限定しない。例えば、図７に示すように、第１集水部２１’ａと第２集水部２１’ｂのほぼ中央付近に、導水管２に接続される共有集水管２５が配設され、各固定部材２２’ａ、２２’ｂの下方に、この共有集水管２５に連通する集水部２１’ａ、２１’ｂが取付け固定されていてもよい。このような構成においては、共有集水管２５として、集水部の排水口に連結されるＴ字型パイプを取付け、Ｔ字形パイプの脚部先端が導水管２に接続されるようにしてもよい。Ｔ字型パイプを適宜選択することにより、第１集水部２１’ａと第２集水部２１’ｂとの距離を調節することが可能となる。
【００４６】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、集水部は固定部材に取付け固定されていたが、集水部として、固定部材を兼用できるものを用いれば、別途、固定部材はなくてもよい。
【００４７】
以上にように、本発明の濾過モジュールは、Ｕ字頂部が実質的に自由端のようになって揺動することができるので、隣接する中空糸膜同士の固着一体化を抑制することができる。しかも、Ｕ字状を保持するための支持部材やフロートなどを用いる必要がなく、また外筒や外形保持のための支持部材なども使用せず、導水管と兼用しているので、本発明の構成採用による部品点数の増大を招くことなく、装置のコンパクト化を図ることができる。さらに、洗浄用のガス供給手段として、特に中空糸膜群間に散気管を配設することで、中空糸膜表面に付着した懸濁物質を除去するとともに、中空糸膜固定端での揺動を抑制して中空糸膜の物理的疲労を抑制できるので、中空糸膜の濾過寿命だけでなく、装置構成部材としての長寿命化に役立つ。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の濾過モジュールは、Ｕ字型濾過モジュールにおいて、Ｕ字状頂部を実質的に自由端とし、且つ中空糸膜の揺動を抑制することで、濾過による懸濁物質の堆積、中空糸膜同士の固着一体化を防止し、しかも揺動による中空糸膜の物理的疲労を防止しているので、濾過モジュールの濾過寿命が長い。従って、濾過モジュールを取り出したり、逆洗などが面倒な大型の濾過装置、産業排水、河川水、活性汚泥を使用する汚濁水の濾過装置に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態の濾過モジュールの構成を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の濾過モジュールを複数個用いた濾過装置を示す概略図である。
【図３】第１実施形態の濾過モジュールに散気管を併設した場合の構成例を示す図である。
【図４】散気管の例を示す概略図である。
【図５】第２実施形態の濾過モジュールの構成を示す概略図である。
【図６】第２実施形態の濾過モジュールを複数個用いた濾過装置を示す概略図である。
【図７】第２実施形態の濾過モジュールの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 中空糸膜
２ 導水管
４ 集水部
５ 集水管
１０ 濾過モジュール
１５ 散気管
２１ａ、２１ｂ 集水部
２３ａ、２３ｂ 集水管
２５ 共有集水管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なって、濾過された液体を取水する濾過装置に用いられる濾過モジュールであって、
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜群；
Ｕ字状に曲折した前記各中空糸膜の両端を保持し、前記中空糸膜内に流入した液体が集水される集水部；
前記中空糸膜群のＵ字頂部に挿通され、前記集水部に集水された液体を取水部に導く導水管；及び
前記集水部の液体を前記導水管に移送するとともに、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管；
を備えた濾過モジュール。
【請求項２】
懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なって、濾過された液体を取水する濾過装置に用いられる濾過モジュールであって、
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜群；
前記中空糸膜の片端を保持して、各中空糸膜をＵ字状に曲折するように並設された、前記中空糸膜内に流入した液体が集水される２つの集水部；
前記中空糸膜群のＵ字頂部に挿通され、前記各集水部に集水された液体を取水部に導く導水管；及び
前記集水部の液体を前記導水管に移送するとともに、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管；
を備えた濾過モジュール。
【請求項３】
前記集水部と導水管との間の距離は、前記中空糸膜により形成されるＵ字を緩んだ状態で保持される距離である請求項１又は２に記載の濾過モジュール。
【請求項４】
前記集水管は、前記集水部に立設されていて、該集水管の長さは、前記中空糸膜により形成されるＵ字の高さより短い請求項１又は２に記載の濾過モジュール。
【請求項５】
気体を放出する散気管が、前記中空糸膜群の前記集水部近傍で、前記中空糸膜群の前記中空糸膜間に挿通されている１〜４のいずれかに記載の濾過モジュール。
【請求項６】
前記散気管は、前記導水管の導水方向と交差するように配設されている請求項５に記載の濾過モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の濾過モジュールを複数個並設した濾過装置であって、
前記各濾過モジュールの導水管が連結され、各濾過モジュールの集水部に集水された液体が、前記連結された導水管を通って取水される濾過装置。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の濾過モジュールを複数個並設した濾過装置であって、
前記各濾過モジュールの導水管が連結されていて、各モジュールの集水部に集水された液体が、前記連結された導水管を通って取水されるようになっており、
前記各濾過モジュールの散気管が連結されていて、該散気管へ供給する気体は、共通の給気部から供給される濾過装置。
【請求項１】
懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なって、濾過された液体を取水する濾過装置に用いられる濾過モジュールであって、
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜群；
Ｕ字状に曲折した前記各中空糸膜の両端を保持し、前記中空糸膜内に流入した液体が集水される集水部；
前記中空糸膜群のＵ字頂部に挿通され、前記集水部に集水された液体を取水部に導く導水管；及び
前記集水部の液体を前記導水管に移送するとともに、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管；
を備えた濾過モジュール。
【請求項２】
懸濁物質を含む被処理液の固液分離を行なって、濾過された液体を取水する濾過装置に用いられる濾過モジュールであって、
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜群；
前記中空糸膜の片端を保持して、各中空糸膜をＵ字状に曲折するように並設された、前記中空糸膜内に流入した液体が集水される２つの集水部；
前記中空糸膜群のＵ字頂部に挿通され、前記各集水部に集水された液体を取水部に導く導水管；及び
前記集水部の液体を前記導水管に移送するとともに、前記集水部と前記導水管との間の距離を一定に保持する集水管；
を備えた濾過モジュール。
【請求項３】
前記集水部と導水管との間の距離は、前記中空糸膜により形成されるＵ字を緩んだ状態で保持される距離である請求項１又は２に記載の濾過モジュール。
【請求項４】
前記集水管は、前記集水部に立設されていて、該集水管の長さは、前記中空糸膜により形成されるＵ字の高さより短い請求項１又は２に記載の濾過モジュール。
【請求項５】
気体を放出する散気管が、前記中空糸膜群の前記集水部近傍で、前記中空糸膜群の前記中空糸膜間に挿通されている１〜４のいずれかに記載の濾過モジュール。
【請求項６】
前記散気管は、前記導水管の導水方向と交差するように配設されている請求項５に記載の濾過モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の濾過モジュールを複数個並設した濾過装置であって、
前記各濾過モジュールの導水管が連結され、各濾過モジュールの集水部に集水された液体が、前記連結された導水管を通って取水される濾過装置。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の濾過モジュールを複数個並設した濾過装置であって、
前記各濾過モジュールの導水管が連結されていて、各モジュールの集水部に集水された液体が、前記連結された導水管を通って取水されるようになっており、
前記各濾過モジュールの散気管が連結されていて、該散気管へ供給する気体は、共通の給気部から供給される濾過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１５４０３２（Ｐ２００９−１５４０３２Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３１３９６（Ｐ２００７−３３１３９６）
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（５９９１０９９０６）住友電工ファインポリマー株式会社 (203)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（５９９１０９９０６）住友電工ファインポリマー株式会社 (203)
【Ｆターム（参考）】
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