膜モジュール及び浸漬膜ユニット
【課題】簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる膜モジュール及び浸漬膜ユニットを提供する。
【解決手段】膜モジュール１は、複数本の中空糸膜２からなる第１及び第２中空糸膜束３，７と、第１及び第２中空糸膜束３，７の両端部を固定する第１及び第２固定部５，９と、第１固定部５と第２固定部９との間に設けられると共に、複数本の中空糸膜２の内部と連通し、複数本の中空糸膜２によりろ過されたろ過処理液を集液する集水部１１とを備える。
【解決手段】膜モジュール１は、複数本の中空糸膜２からなる第１及び第２中空糸膜束３，７と、第１及び第２中空糸膜束３，７の両端部を固定する第１及び第２固定部５，９と、第１固定部５と第２固定部９との間に設けられると共に、複数本の中空糸膜２の内部と連通し、複数本の中空糸膜２によりろ過されたろ過処理液を集液する集水部１１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜モジュール及びそれを備える浸漬膜ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、工場排水、下水、高濁度汚水の膜ろ過処理設備や、海水淡水化に用いる逆浸透膜装置などの高度水処理装置の前処理用の膜ろ過処理設備や膜分離活性汚泥処理設備などでは、固液分離の対象となる原水を槽内に蓄え、蓄えた原水中に膜ユニットを浸漬させて固液分離を図る膜処理装置が利用されている。この膜処理装置に用いられる膜モジュールとしては、中空糸膜束の両端部を接着固定して片端部を開口する片端集水型膜モジュール（下記、特許文献１参照）や、中空糸膜束の両端部を接着固定して両端部を開口する両端集水型膜モジュール（下記、特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４４９１６９１号公報
【特許文献２】米国特許第５，６３９，３７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記片端集水型膜モジュールでは、中空糸膜束の一端部から集水しているため、中空糸膜内の処理水の流路が長くなり、特に中空糸膜が長い場合には圧力損失が大きくなる。一方、両端集水型膜モジュールは、中空糸膜束の両端部から集水しているため処理水の流路は短くなるが、集液手段が複数設けられているため構成が複雑である。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる膜モジュール及び浸漬膜ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る膜モジュールは、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束の両端部を固定する２つの固定手段と、２つの固定手段の間に設けられると共に、複数本の中空糸膜の内部と連通し、複数本の中空糸膜によりろ過されたろ過処理液を集液する少なくとも１つの集液手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この膜モジュールでは、中空糸膜束の両端部を固定する２つの固定部材の間に、集液手段が少なくとも１つ設けられている。つまり、集液手段は、中空糸膜束を少なくとも２つに分けている。したがって、中空糸膜の長さが短くなるため中空糸膜内の摩擦が小さくなり、圧力損失を低減できる。また、集水手段を少なくとも１箇所に設ければいいので、簡易な構成とすることができる。このように、本発明の膜モジュールでは、簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる。
【０００８】
集液手段は、２つの固定手段の中央部分に設けられていることが好ましい。膜モジュールでは、集水手段が設けられた付近において中空糸膜による吸引が強くなる。つまり、集水手段付近には膜面に汚泥が堆積し易くなっている。また、汚泥は、槽の底部により近い部分で堆積し易くなっている。この点で、集水手段は、水面側に配設されることが好ましい。一方、圧力損失の観点から、集水手段は、中空糸膜束の長さが等しくなる位置であることが好ましい。そこで、集水手段を２つの固定手段の中間部分、すなわち膜モジュールの全長の１／２の位置に設けることにより、汚泥の堆積を防止してろ過効率を維持しつつ、圧力損失を低減できる。
【０００９】
中空糸膜束は、中空糸膜の延在方向から見て外形が矩形状を呈しており、集液手段は、延在方向から見て矩形状を呈しており、互いに対向する一対の第１の辺と、互いに対向する一対の第２の辺とを有し、第２の辺の長さは、第１の辺の長さよりも短いと共に、中空糸膜束の使用状態において当該中空糸膜束が第２の辺の延在方向に広がったときの幅寸法よりも小さいことが好ましい。このような構成によれば、散気装置から散気された上方へ向かう空気が集液手段により拡散されることなく上向流のまま中空糸膜束に到達するため、効果的に中空糸膜が曝気される。したがって、ろ過効率の低下を防止でき、ろ過能力を維持することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る浸漬膜ユニットは、上記膜モジュールを備えることを特徴としている。この浸漬膜ユニットでは、上記膜モジュールを備えているため、簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る膜モジュールを示す図である。
【図２】図１におけるａ−ａ線断面図である。
【図３】集水部の構成を示す断面図である。
【図４】膜モジュールを有する浸漬膜ユニットを示す図である。
【図５】他の形態に係る膜モジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、一実施形態に係る膜モジュールを示す図である。図２は、図１におけるａ−ａ線断面図である。
【００１５】
膜モジュール１は、複数本の中空糸膜２からなる第１中空糸膜束３と、第１中空糸膜束３を結束して固定する第１固定部（固定手段）５と、複数本の中空糸膜２からなる第２中空糸膜束７と、第２中空糸膜束７を結束して固定する第２固定部（固定手段）９と、複数本の中空糸膜２により処理された処理水（ろ過処理液）を集水する集水部（集液手段）１１とを備えて構成されている。第１中空糸膜束３及び第２中空糸膜束７は、原水をろ過するろ過領域を構成している。膜モジュール１の全長は、例えば２ｍ程度である。
【００１６】
中空糸膜２は、内部に処理水の流路が形成されたチューブ形状（筒状）をなしており、その壁面は原水をろ過するためのろ過膜となっているため、処理水を吸い込むことによって原水中の汚泥を除去することができる。中空糸膜２の長さは、例えば１ｍ程度である。
【００１７】
第１固定部５は、略直方体形状を呈しており、複数本の中空糸膜２の一端部を固定して第１中空糸膜束３を構成している。第１固定部５は、複数本の中空糸膜２を所定の間隔をあけて約３０００本保持しており、中空糸膜２の一端部の開口を閉塞（封止）している。第１固定部５は、例えばウレタン樹脂から形成されており、所定の内寸を有するケースに第１中空糸膜束３の一端部側を配置し、そこにウレタン樹脂を流し込んで中空糸膜２を接着固定することにより構成されている。ウレタン樹脂が中空糸膜２の一端部の開口から入り込むことにより、中空糸膜２の一端部の開口が閉塞されている。
【００１８】
第２固定部９は、第１固定部５と同様の構成を有している。すなわち、第２固定部９は、直方体形状を呈しており、複数本の中空糸膜２の一端部を固定して第２中空糸膜束７を構成している。第２固定部９は、中空糸膜２を所定の間隔をあけて約３０００本保持しており、中空糸膜２の一端部の開口を閉塞している。
【００１９】
集水部１１は、第１固定部５と第２固定部９との間、すなわち第１中空糸膜束３と第２中空糸膜束７との間に位置している。具体的には、集水部１１は、膜モジュール１において、第１固定部５及び第２固定部９を両端部とする全長の１／２の位置（中央部分）に配設されている。図２に示すように、集水部１１は、矩形状を呈しており、複数本の中空糸膜２（第１及び第２中空糸膜束３，７）が接続されている。より具体的には、集水部１１は、略長方形状を呈しており、互いに対向する一対の第１の辺Ｌ１と、互いに対向する一対の第２の辺Ｌ２とを有している。第１の辺Ｌ１の長さは、第２の辺Ｌ２の長さよりも長い。第１の辺Ｌ１の長さは、４００ｍｍ〜１５００ｍｍであり、８００ｍｍ程度であることが好ましい。第２の辺Ｌ２の長さは、１０ｍｍ〜１００ｍｍであり、３０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２０】
また、第２の辺Ｌ２の長さは、中空糸膜束３，７の使用状態、すなわち膜モジュール１が原液中に浸漬した状態において中空糸膜束３，７が第２の辺Ｌ２の延在方向（集水部１１の幅方向）に広がると想定される幅寸法よりも小さく設定されている。具体的には、第２の辺Ｌ２と中空糸膜束３，７の通常時（撓んでいない状態）の幅寸法とは以下の関係を満たす。
中空糸膜束の幅寸法／第２の辺Ｌ２＞０．３
【００２１】
図３は、集水部の構成を示す断面図である。集水部１１は、第１固定部材１３と、第２固定部材１５と、ハウジング１７とから構成されている。第１固定部材１３は、複数本の中空糸膜２の他端部を結束して固定している。第１固定部材１３は、中空糸膜２を所定の間隔をあけて約３０００本保持しており、中空糸膜２の他端部の開口を開放している。第１固定部材１３は、例えばウレタン樹脂から形成されており、所定の内寸を有するケースに第１中空糸膜束３の他端部側を配置し、そこにウレタン樹脂を流し込んで第１中空糸膜束３を接着固定して、中空糸膜２の他端部の開口が開放されるようにケースの一部を面方向に沿って切除することにより構成されている。
【００２２】
第２固定部材１５は、第１固定部材１３と同様の構成を有している。すなわち、第２固定部材１５は、複数本の中空糸膜２（第２中空糸膜束７）の他端部を結束して固定している。第２固定部材１５は、中空糸膜２を所定の間隔をあけて約３０００本保持しており、中空糸膜２の他端部の開口を開放している。
【００２３】
ハウジング１７は、第１固定部材１３及び第２固定部材１５を保持固定している。ハウジング１７は、第１固定部材１３と第２固定部材１５とが所定の間隔を空けて対面（第１及び第２中空糸膜束３，７の中空糸膜２の開口が対向）するように、第１固定部材１３及び第２固定部材１５の外周面を覆っている。このような構成により、集水部１１には、第１固定部材１３と第２固定部材１５と間に集水路Ｒが形成されている。集水路Ｒは、第１及び第２中空糸膜束３，７の各中空糸膜２の内部と連通しており、ろ過された処理水を集約する。
【００２４】
ハウジング１７の一側面には、開口部１７ａが形成されている。開口部１７ａは、集水路Ｒに集水された処理水の排水口を構成している。この開口部１７ａには、集水管２２（図４参照）が接続されており、この集水管２２には、図示しない吸水ポンプが接続されている。
【００２５】
図４は、膜モジュールが設置された膜ユニットを示す図である。図４に示すように、浸漬膜ユニット２０には、複数（ここでは４つ）の膜モジュール１がフレームＦにより固定されている。浸漬膜ユニット２０は、膜モジュール１の集水部１１よって集水された処理水を集水する集水管２２を備えている。集水管２２には、膜モジュール１の集水部１１が継ぎ手を介して接続されている。
【００２６】
また、浸漬膜ユニット２０は、散気装置２４を備えている。散気装置２４は、膜モジュール１の下部に設置されている。散気装置２４は、空気を供給するための気体流路を有する散気管２６を有している。この散気管２６には、所定の間隔をあけて空気が放出される散気穴（図示しない）が設けられている。散気管２６には、給気管２８が接続されており、給気管２８から空気が供給される。この散気装置２４により、膜モジュール１には、下部から曝気空気が散気される。
【００２７】
以上のように構成された浸漬膜ユニット２０では、集水管２２で処理水を吸引することで、原水が第１及び第２中空糸膜束３，７の中空糸膜２でろ過されて汚泥が除去された状態で吸い上げられ、集水管２２に集水される。一方、散気装置２４から散気された空気は、上方へ向かって浮上し、第１及び第２中空糸膜束３，７の周辺を通過する。このとき、第１及び第２中空糸膜束３，７は散気された空気の影響で揺られることによって、膜面に堆積した堆積物が振り払われる。更に、空気の上向流は槽内混合液を攪拌混合し、生物処理のための酸素を供給し、中空糸膜２の膜面に掃流として作用して膜面を洗浄する。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態では、第１固定部５と第２固定部９との間、すなわち第１中空糸膜束３と第２中空糸膜束７との間に集水部１１が配設されている。これにより、膜モジュール１では、中空糸膜２内の処理水の流路を短くすることで中空糸膜２内の摩擦を小さくでき、その結果、圧力損失を低減できる。また、集水部１１を１箇所に設置しているため、簡易な構成としつつ、圧力損失の低減を実現できる。
【００２９】
ここで、膜モジュール１では、集水部１１が配設された付近において中空糸膜２による吸引が強くなる。つまり、集水部１１付近には膜面に汚泥が堆積し易くなっている。また、汚泥は、槽の底部により近い部分で堆積し易くなっている。この点で、集水部１１は、水面側に配設されることが好ましい。一方、圧力損失の観点から、集水部１１は、第１中空糸膜束３及び第２中空糸膜束７の長さが等しくなる位置であることが好ましい。
【００３０】
そこで、本実施形態では、第１固定部５と第２固定部９との中間部分、すなわち膜モジュール１の全長の１／２の位置に集水部１１が配設されている。このような構成により、汚泥の堆積を防止してろ過効率を維持しつつ、圧力損失を低減できる。
【００３１】
また、本実施形態では、第１及び第２中空糸膜束３，７が第１及び第２固定部５，９において外形が矩形状に固定されている。このような構成により、膜モジュール１が設置された際、第１及び第２中空糸膜束３，７が撓んで横に膨らんだ場合であっても、その膨らみを小さくすることができる。これにより、圧力損失をより低減することができる。
【００３２】
また、集水部１１の第２の辺の長さＬ２は、中空糸膜束３，７の使用状態において中空糸膜束３，７が第２の辺Ｌ２の延在方向（集水部１１の幅方向）に広がると想定される幅寸法よりも小さく設定されている。この構成により、散気装置２４から散気された上方へ向かう空気が集水部１１により拡散されることなく上向流のまま中空糸膜束３に到達するため、効果的に中空糸膜２が曝気される。したがって、膜モジュール１におけるろ過効率の低下を防止でき、ろ過能力を維持することができる。
【００３３】
図５は、他の実施形態に係る膜モジュールを示す図である。図５に示すように、膜モジュール１Ａは、集水部１１Ａ及び集水部１１Ｂを備えている。すなわち、膜モジュール１では、第１固定部５、第１中空糸膜束３、第１集水部１１Ａ、第２中空糸膜束７、第２集水部１１Ｂ、第３中空糸膜束１０及び第２固定部９の順に配置されている。このように、集水部は、第１及び第２固定部５，９の間に複数設けられてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態に加えて、膜モジュール１では、第１中空糸膜束３の膜密度を第２中空糸膜束７の膜密度よりも高くしてもよい。具体的には、第１中空糸膜束３を水面側とし、第２中空糸膜束７を底面側として膜モジュール１を設置する場合、例えば第１中空糸膜束３を３５００本の中空糸膜２により構成し、第２中空糸膜束７を３０００本の中空糸膜２により構成する。すなわち、水面側に配置される第１及び第２中空糸膜束３，７のいずれか一方の膜密度を、他方の膜密度よりも高くする。
【００３５】
ここで、散気装置２４による曝気は、水面に近づくにつれて強くなる。つまり、散気装置２４による曝気の効果は、膜モジュール１の上部の方が大きい。したがって、第１中空糸膜束３の膜密度を高くした場合であっても、膜面に堆積した汚泥が第２中空糸膜束７よりも効果的に除去される。したがって、膜面積を増大させることができ、ろ過効率を低下させることなくろ過能力の向上を図れる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３７】
（実施例１）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride：ポリフッ化ビニリデン）製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さ：０．５ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端を入れて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が６．１ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。また、長さ：１．５ｍの中空糸膜を用いて上記と同様の方法により、膜面積が１８．３ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。これら２つの中空糸膜束を開口部が向かい合うようにして、同一の管に液密状態で接合し、膜面積が２４．４ｍ２の膜モジュールを作製した。
【００３８】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした８ｍ３の容積の浸漬槽に、膜モジュールの中空糸膜が垂直になり、かつ膜面積が６．１ｍ２の中空糸膜束が水面近くになるようにして浸漬して、管の一方の端を吸引ポンプに連結し、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、散気管を配設した。散気管は、内径：２０ｍｍ、長さ：１０００ｍｍのパイプの下方に直径：６ｍｍの穴が８０ｍｍ間隔で設けられている。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００３９】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後も１６ｋＰａと安定していた。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids）は、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、平均ＢＯＤ（Biochemicaloxygen demand：生物化学的酸素要求量）は１５０ｍｇ／ｌ、ＳＳ（Suspended Substance：懸濁物質）が１６０ｍｇ／ｌである都市下水を用いた。
【００４０】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は１．２ｋｇであり、付着量が少ないことが確認された。この重量は、中空糸膜が湿潤状態において使用前後の中空糸膜束の重量測定を行い、重量差を汚泥付着物の重量と定義した。
【００４１】
（実施例２）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが１ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が１２．２ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。この２つの中空糸膜束を開口部が向かい合うようにして、同一の管に液密状態で接合し、膜面積が２４．４ｍ２の膜モジュールを作製した。
【００４２】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした８ｍ３の容積の浸漬槽に、膜モジュールの中空糸膜が垂直になるように浸漬し、管の一方の端を吸引ポンプに連結して、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００４３】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後も１５ｋＰａと安定していた。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００４４】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は１．０ｋｇであり、付着量が少ないことが確認された。
【００４５】
（実施例３）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが１ｍのものを用いた。この中空糸膜を２５００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が１０．２ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。また、３５００本の中空糸膜を用いて上記と同様の方法により、膜面積が１４．２ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。これら２つの中空糸膜束を開口部が向かい合うようにして、同一の管に液密状態で接合し、膜面積が２４．４ｍ２の膜モジュールを作製した。
【００４６】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした８ｍ３の容積の浸漬槽にモジュールを中空糸膜が垂直になり、かつ膜面積が１４．２ｍ２の中空糸膜束が水面近くになるようにして浸漬し、管の一方の端を吸引ポンプに連結し、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００４７】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後も１４ｋＰａと安定していた。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００４８】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は１．０ｋｇであり、付着量が少ないことが確認された。
【００４９】
（実施例４）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが０．６７ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が８．１３ｍ２の矩形の中空糸膜束を２つ作製した。また、３０００本の中空糸膜を用いて両方の端部を開口させた膜面積が８．１３ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。両方の端部が開口した中空糸膜束の両端に、片方のみ開口した２つの中空糸膜束の開口部側を向かい合うようにして２つの管を用いて液密状態で接合し、膜面積が２４．４ｍ２の膜モジュールを作製した。
【００５０】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした８ｍ３の容積の浸漬槽に、モジュールを中空糸膜が垂直になるようにして浸漬し、２つの管の一方ずつの端を吸引ポンプに連結し、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００５１】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後も１４ｋＰａと安定していた。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００５２】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は０．９ｋｇであり、付着量が少ないことがわかった。
【００５３】
（比較例１）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが２ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜束の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が２４．４ｍ２の矩形の膜モジュールを作製した。
【００５４】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした浸漬槽に、膜モジュールの中空糸膜が垂直になるように浸漬し、かつ開口した端部が水面近くになるようにして吸引ポンプに連結し、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００５５】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、２５ｋＰａで一ヶ月後は４５ｋＰａと上昇した。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００５６】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は３．１ｋｇであり、付着量が多いことが確認された。
【００５７】
（比較例２）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが２ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜束の両方の端部のケースを切断して開口させた状態とし、膜面積が２４．４ｍ２の矩形の膜モジュールを作製した。
【００５８】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした浸漬槽にモジュールの中空糸膜が垂直になるように浸漬し、管の両方の端を吸引ポンプに連結した。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００５９】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後は３０ｋＰａと上昇した。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００６０】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は５．４ｋｇであり、付着量が多いことが確認された。
【符号の説明】
【００６１】
１…膜モジュール、２…中空糸膜、３…第１中空糸膜束、７…第２中空糸膜束、１１…集水部（集液手段）、２０…浸漬膜ユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜モジュール及びそれを備える浸漬膜ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
河川水、湖沼水、地下水、貯水、下水二次処理水、工場排水、下水、高濁度汚水の膜ろ過処理設備や、海水淡水化に用いる逆浸透膜装置などの高度水処理装置の前処理用の膜ろ過処理設備や膜分離活性汚泥処理設備などでは、固液分離の対象となる原水を槽内に蓄え、蓄えた原水中に膜ユニットを浸漬させて固液分離を図る膜処理装置が利用されている。この膜処理装置に用いられる膜モジュールとしては、中空糸膜束の両端部を接着固定して片端部を開口する片端集水型膜モジュール（下記、特許文献１参照）や、中空糸膜束の両端部を接着固定して両端部を開口する両端集水型膜モジュール（下記、特許文献２参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４４９１６９１号公報
【特許文献２】米国特許第５，６３９，３７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記片端集水型膜モジュールでは、中空糸膜束の一端部から集水しているため、中空糸膜内の処理水の流路が長くなり、特に中空糸膜が長い場合には圧力損失が大きくなる。一方、両端集水型膜モジュールは、中空糸膜束の両端部から集水しているため処理水の流路は短くなるが、集液手段が複数設けられているため構成が複雑である。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる膜モジュール及び浸漬膜ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る膜モジュールは、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜束の両端部を固定する２つの固定手段と、２つの固定手段の間に設けられると共に、複数本の中空糸膜の内部と連通し、複数本の中空糸膜によりろ過されたろ過処理液を集液する少なくとも１つの集液手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この膜モジュールでは、中空糸膜束の両端部を固定する２つの固定部材の間に、集液手段が少なくとも１つ設けられている。つまり、集液手段は、中空糸膜束を少なくとも２つに分けている。したがって、中空糸膜の長さが短くなるため中空糸膜内の摩擦が小さくなり、圧力損失を低減できる。また、集水手段を少なくとも１箇所に設ければいいので、簡易な構成とすることができる。このように、本発明の膜モジュールでは、簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる。
【０００８】
集液手段は、２つの固定手段の中央部分に設けられていることが好ましい。膜モジュールでは、集水手段が設けられた付近において中空糸膜による吸引が強くなる。つまり、集水手段付近には膜面に汚泥が堆積し易くなっている。また、汚泥は、槽の底部により近い部分で堆積し易くなっている。この点で、集水手段は、水面側に配設されることが好ましい。一方、圧力損失の観点から、集水手段は、中空糸膜束の長さが等しくなる位置であることが好ましい。そこで、集水手段を２つの固定手段の中間部分、すなわち膜モジュールの全長の１／２の位置に設けることにより、汚泥の堆積を防止してろ過効率を維持しつつ、圧力損失を低減できる。
【０００９】
中空糸膜束は、中空糸膜の延在方向から見て外形が矩形状を呈しており、集液手段は、延在方向から見て矩形状を呈しており、互いに対向する一対の第１の辺と、互いに対向する一対の第２の辺とを有し、第２の辺の長さは、第１の辺の長さよりも短いと共に、中空糸膜束の使用状態において当該中空糸膜束が第２の辺の延在方向に広がったときの幅寸法よりも小さいことが好ましい。このような構成によれば、散気装置から散気された上方へ向かう空気が集液手段により拡散されることなく上向流のまま中空糸膜束に到達するため、効果的に中空糸膜が曝気される。したがって、ろ過効率の低下を防止でき、ろ過能力を維持することが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る浸漬膜ユニットは、上記膜モジュールを備えることを特徴としている。この浸漬膜ユニットでは、上記膜モジュールを備えているため、簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成としつつ、圧力損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る膜モジュールを示す図である。
【図２】図１におけるａ−ａ線断面図である。
【図３】集水部の構成を示す断面図である。
【図４】膜モジュールを有する浸漬膜ユニットを示す図である。
【図５】他の形態に係る膜モジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、一実施形態に係る膜モジュールを示す図である。図２は、図１におけるａ−ａ線断面図である。
【００１５】
膜モジュール１は、複数本の中空糸膜２からなる第１中空糸膜束３と、第１中空糸膜束３を結束して固定する第１固定部（固定手段）５と、複数本の中空糸膜２からなる第２中空糸膜束７と、第２中空糸膜束７を結束して固定する第２固定部（固定手段）９と、複数本の中空糸膜２により処理された処理水（ろ過処理液）を集水する集水部（集液手段）１１とを備えて構成されている。第１中空糸膜束３及び第２中空糸膜束７は、原水をろ過するろ過領域を構成している。膜モジュール１の全長は、例えば２ｍ程度である。
【００１６】
中空糸膜２は、内部に処理水の流路が形成されたチューブ形状（筒状）をなしており、その壁面は原水をろ過するためのろ過膜となっているため、処理水を吸い込むことによって原水中の汚泥を除去することができる。中空糸膜２の長さは、例えば１ｍ程度である。
【００１７】
第１固定部５は、略直方体形状を呈しており、複数本の中空糸膜２の一端部を固定して第１中空糸膜束３を構成している。第１固定部５は、複数本の中空糸膜２を所定の間隔をあけて約３０００本保持しており、中空糸膜２の一端部の開口を閉塞（封止）している。第１固定部５は、例えばウレタン樹脂から形成されており、所定の内寸を有するケースに第１中空糸膜束３の一端部側を配置し、そこにウレタン樹脂を流し込んで中空糸膜２を接着固定することにより構成されている。ウレタン樹脂が中空糸膜２の一端部の開口から入り込むことにより、中空糸膜２の一端部の開口が閉塞されている。
【００１８】
第２固定部９は、第１固定部５と同様の構成を有している。すなわち、第２固定部９は、直方体形状を呈しており、複数本の中空糸膜２の一端部を固定して第２中空糸膜束７を構成している。第２固定部９は、中空糸膜２を所定の間隔をあけて約３０００本保持しており、中空糸膜２の一端部の開口を閉塞している。
【００１９】
集水部１１は、第１固定部５と第２固定部９との間、すなわち第１中空糸膜束３と第２中空糸膜束７との間に位置している。具体的には、集水部１１は、膜モジュール１において、第１固定部５及び第２固定部９を両端部とする全長の１／２の位置（中央部分）に配設されている。図２に示すように、集水部１１は、矩形状を呈しており、複数本の中空糸膜２（第１及び第２中空糸膜束３，７）が接続されている。より具体的には、集水部１１は、略長方形状を呈しており、互いに対向する一対の第１の辺Ｌ１と、互いに対向する一対の第２の辺Ｌ２とを有している。第１の辺Ｌ１の長さは、第２の辺Ｌ２の長さよりも長い。第１の辺Ｌ１の長さは、４００ｍｍ〜１５００ｍｍであり、８００ｍｍ程度であることが好ましい。第２の辺Ｌ２の長さは、１０ｍｍ〜１００ｍｍであり、３０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００２０】
また、第２の辺Ｌ２の長さは、中空糸膜束３，７の使用状態、すなわち膜モジュール１が原液中に浸漬した状態において中空糸膜束３，７が第２の辺Ｌ２の延在方向（集水部１１の幅方向）に広がると想定される幅寸法よりも小さく設定されている。具体的には、第２の辺Ｌ２と中空糸膜束３，７の通常時（撓んでいない状態）の幅寸法とは以下の関係を満たす。
中空糸膜束の幅寸法／第２の辺Ｌ２＞０．３
【００２１】
図３は、集水部の構成を示す断面図である。集水部１１は、第１固定部材１３と、第２固定部材１５と、ハウジング１７とから構成されている。第１固定部材１３は、複数本の中空糸膜２の他端部を結束して固定している。第１固定部材１３は、中空糸膜２を所定の間隔をあけて約３０００本保持しており、中空糸膜２の他端部の開口を開放している。第１固定部材１３は、例えばウレタン樹脂から形成されており、所定の内寸を有するケースに第１中空糸膜束３の他端部側を配置し、そこにウレタン樹脂を流し込んで第１中空糸膜束３を接着固定して、中空糸膜２の他端部の開口が開放されるようにケースの一部を面方向に沿って切除することにより構成されている。
【００２２】
第２固定部材１５は、第１固定部材１３と同様の構成を有している。すなわち、第２固定部材１５は、複数本の中空糸膜２（第２中空糸膜束７）の他端部を結束して固定している。第２固定部材１５は、中空糸膜２を所定の間隔をあけて約３０００本保持しており、中空糸膜２の他端部の開口を開放している。
【００２３】
ハウジング１７は、第１固定部材１３及び第２固定部材１５を保持固定している。ハウジング１７は、第１固定部材１３と第２固定部材１５とが所定の間隔を空けて対面（第１及び第２中空糸膜束３，７の中空糸膜２の開口が対向）するように、第１固定部材１３及び第２固定部材１５の外周面を覆っている。このような構成により、集水部１１には、第１固定部材１３と第２固定部材１５と間に集水路Ｒが形成されている。集水路Ｒは、第１及び第２中空糸膜束３，７の各中空糸膜２の内部と連通しており、ろ過された処理水を集約する。
【００２４】
ハウジング１７の一側面には、開口部１７ａが形成されている。開口部１７ａは、集水路Ｒに集水された処理水の排水口を構成している。この開口部１７ａには、集水管２２（図４参照）が接続されており、この集水管２２には、図示しない吸水ポンプが接続されている。
【００２５】
図４は、膜モジュールが設置された膜ユニットを示す図である。図４に示すように、浸漬膜ユニット２０には、複数（ここでは４つ）の膜モジュール１がフレームＦにより固定されている。浸漬膜ユニット２０は、膜モジュール１の集水部１１よって集水された処理水を集水する集水管２２を備えている。集水管２２には、膜モジュール１の集水部１１が継ぎ手を介して接続されている。
【００２６】
また、浸漬膜ユニット２０は、散気装置２４を備えている。散気装置２４は、膜モジュール１の下部に設置されている。散気装置２４は、空気を供給するための気体流路を有する散気管２６を有している。この散気管２６には、所定の間隔をあけて空気が放出される散気穴（図示しない）が設けられている。散気管２６には、給気管２８が接続されており、給気管２８から空気が供給される。この散気装置２４により、膜モジュール１には、下部から曝気空気が散気される。
【００２７】
以上のように構成された浸漬膜ユニット２０では、集水管２２で処理水を吸引することで、原水が第１及び第２中空糸膜束３，７の中空糸膜２でろ過されて汚泥が除去された状態で吸い上げられ、集水管２２に集水される。一方、散気装置２４から散気された空気は、上方へ向かって浮上し、第１及び第２中空糸膜束３，７の周辺を通過する。このとき、第１及び第２中空糸膜束３，７は散気された空気の影響で揺られることによって、膜面に堆積した堆積物が振り払われる。更に、空気の上向流は槽内混合液を攪拌混合し、生物処理のための酸素を供給し、中空糸膜２の膜面に掃流として作用して膜面を洗浄する。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態では、第１固定部５と第２固定部９との間、すなわち第１中空糸膜束３と第２中空糸膜束７との間に集水部１１が配設されている。これにより、膜モジュール１では、中空糸膜２内の処理水の流路を短くすることで中空糸膜２内の摩擦を小さくでき、その結果、圧力損失を低減できる。また、集水部１１を１箇所に設置しているため、簡易な構成としつつ、圧力損失の低減を実現できる。
【００２９】
ここで、膜モジュール１では、集水部１１が配設された付近において中空糸膜２による吸引が強くなる。つまり、集水部１１付近には膜面に汚泥が堆積し易くなっている。また、汚泥は、槽の底部により近い部分で堆積し易くなっている。この点で、集水部１１は、水面側に配設されることが好ましい。一方、圧力損失の観点から、集水部１１は、第１中空糸膜束３及び第２中空糸膜束７の長さが等しくなる位置であることが好ましい。
【００３０】
そこで、本実施形態では、第１固定部５と第２固定部９との中間部分、すなわち膜モジュール１の全長の１／２の位置に集水部１１が配設されている。このような構成により、汚泥の堆積を防止してろ過効率を維持しつつ、圧力損失を低減できる。
【００３１】
また、本実施形態では、第１及び第２中空糸膜束３，７が第１及び第２固定部５，９において外形が矩形状に固定されている。このような構成により、膜モジュール１が設置された際、第１及び第２中空糸膜束３，７が撓んで横に膨らんだ場合であっても、その膨らみを小さくすることができる。これにより、圧力損失をより低減することができる。
【００３２】
また、集水部１１の第２の辺の長さＬ２は、中空糸膜束３，７の使用状態において中空糸膜束３，７が第２の辺Ｌ２の延在方向（集水部１１の幅方向）に広がると想定される幅寸法よりも小さく設定されている。この構成により、散気装置２４から散気された上方へ向かう空気が集水部１１により拡散されることなく上向流のまま中空糸膜束３に到達するため、効果的に中空糸膜２が曝気される。したがって、膜モジュール１におけるろ過効率の低下を防止でき、ろ過能力を維持することができる。
【００３３】
図５は、他の実施形態に係る膜モジュールを示す図である。図５に示すように、膜モジュール１Ａは、集水部１１Ａ及び集水部１１Ｂを備えている。すなわち、膜モジュール１では、第１固定部５、第１中空糸膜束３、第１集水部１１Ａ、第２中空糸膜束７、第２集水部１１Ｂ、第３中空糸膜束１０及び第２固定部９の順に配置されている。このように、集水部は、第１及び第２固定部５，９の間に複数設けられてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態に加えて、膜モジュール１では、第１中空糸膜束３の膜密度を第２中空糸膜束７の膜密度よりも高くしてもよい。具体的には、第１中空糸膜束３を水面側とし、第２中空糸膜束７を底面側として膜モジュール１を設置する場合、例えば第１中空糸膜束３を３５００本の中空糸膜２により構成し、第２中空糸膜束７を３０００本の中空糸膜２により構成する。すなわち、水面側に配置される第１及び第２中空糸膜束３，７のいずれか一方の膜密度を、他方の膜密度よりも高くする。
【００３５】
ここで、散気装置２４による曝気は、水面に近づくにつれて強くなる。つまり、散気装置２４による曝気の効果は、膜モジュール１の上部の方が大きい。したがって、第１中空糸膜束３の膜密度を高くした場合であっても、膜面に堆積した汚泥が第２中空糸膜束７よりも効果的に除去される。したがって、膜面積を増大させることができ、ろ過効率を低下させることなくろ過能力の向上を図れる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３７】
（実施例１）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ（PolyVinylidene DiFluoride：ポリフッ化ビニリデン）製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さ：０．５ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端を入れて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が６．１ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。また、長さ：１．５ｍの中空糸膜を用いて上記と同様の方法により、膜面積が１８．３ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。これら２つの中空糸膜束を開口部が向かい合うようにして、同一の管に液密状態で接合し、膜面積が２４．４ｍ２の膜モジュールを作製した。
【００３８】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした８ｍ３の容積の浸漬槽に、膜モジュールの中空糸膜が垂直になり、かつ膜面積が６．１ｍ２の中空糸膜束が水面近くになるようにして浸漬して、管の一方の端を吸引ポンプに連結し、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、散気管を配設した。散気管は、内径：２０ｍｍ、長さ：１０００ｍｍのパイプの下方に直径：６ｍｍの穴が８０ｍｍ間隔で設けられている。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００３９】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後も１６ｋＰａと安定していた。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids）は、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、平均ＢＯＤ（Biochemicaloxygen demand：生物化学的酸素要求量）は１５０ｍｇ／ｌ、ＳＳ（Suspended Substance：懸濁物質）が１６０ｍｇ／ｌである都市下水を用いた。
【００４０】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は１．２ｋｇであり、付着量が少ないことが確認された。この重量は、中空糸膜が湿潤状態において使用前後の中空糸膜束の重量測定を行い、重量差を汚泥付着物の重量と定義した。
【００４１】
（実施例２）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが１ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が１２．２ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。この２つの中空糸膜束を開口部が向かい合うようにして、同一の管に液密状態で接合し、膜面積が２４．４ｍ２の膜モジュールを作製した。
【００４２】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした８ｍ３の容積の浸漬槽に、膜モジュールの中空糸膜が垂直になるように浸漬し、管の一方の端を吸引ポンプに連結して、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００４３】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後も１５ｋＰａと安定していた。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００４４】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は１．０ｋｇであり、付着量が少ないことが確認された。
【００４５】
（実施例３）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが１ｍのものを用いた。この中空糸膜を２５００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が１０．２ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。また、３５００本の中空糸膜を用いて上記と同様の方法により、膜面積が１４．２ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。これら２つの中空糸膜束を開口部が向かい合うようにして、同一の管に液密状態で接合し、膜面積が２４．４ｍ２の膜モジュールを作製した。
【００４６】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした８ｍ３の容積の浸漬槽にモジュールを中空糸膜が垂直になり、かつ膜面積が１４．２ｍ２の中空糸膜束が水面近くになるようにして浸漬し、管の一方の端を吸引ポンプに連結し、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００４７】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後も１４ｋＰａと安定していた。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００４８】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は１．０ｋｇであり、付着量が少ないことが確認された。
【００４９】
（実施例４）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが０．６７ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が８．１３ｍ２の矩形の中空糸膜束を２つ作製した。また、３０００本の中空糸膜を用いて両方の端部を開口させた膜面積が８．１３ｍ２の矩形の中空糸膜束を作製した。両方の端部が開口した中空糸膜束の両端に、片方のみ開口した２つの中空糸膜束の開口部側を向かい合うようにして２つの管を用いて液密状態で接合し、膜面積が２４．４ｍ２の膜モジュールを作製した。
【００５０】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした８ｍ３の容積の浸漬槽に、モジュールを中空糸膜が垂直になるようにして浸漬し、２つの管の一方ずつの端を吸引ポンプに連結し、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００５１】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後も１４ｋＰａと安定していた。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００５２】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は０．９ｋｇであり、付着量が少ないことがわかった。
【００５３】
（比較例１）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが２ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜束の一方の端部はケースを切断して開口させ、他方は封止させた状態とし、膜面積が２４．４ｍ２の矩形の膜モジュールを作製した。
【００５４】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした浸漬槽に、膜モジュールの中空糸膜が垂直になるように浸漬し、かつ開口した端部が水面近くになるようにして吸引ポンプに連結し、その他の部位は液密状態とした。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００５５】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、２５ｋＰａで一ヶ月後は４５ｋＰａと上昇した。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは、平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００５６】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は３．１ｋｇであり、付着量が多いことが確認された。
【００５７】
（比較例２）
［膜モジュールの構成］
中空糸膜は、ＰＶＤＦ製であり、外径：１．３ｍｍ、内径：０．７ｍｍ、平均孔径：０．１μｍ、長さが２ｍのものを用いた。この中空糸膜を３０００本用意し、長さ：８００ｍｍ、幅：３０ｍｍ、深さ：８０ｍｍの内寸を有するケース内にその両端をいれて、ウレタン樹脂で接着固定した。そして、中空糸膜束の両方の端部のケースを切断して開口させた状態とし、膜面積が２４．４ｍ２の矩形の膜モジュールを作製した。
【００５８】
［評価方法］
膜モジュールの評価方法は、以下のとおりである。活性汚泥を満たした浸漬槽にモジュールの中空糸膜が垂直になるように浸漬し、管の両方の端を吸引ポンプに連結した。膜モジュールの下部（２０ｃｍ）には、実施例１と同様の構成を有する散気管を配設した。この散気管により１２Ｎｍ３／ｈｒの流量の曝気を行い、中空糸膜を揺動させながらろ過を行った。
【００５９】
また、膜ろ過流中空糸膜束が１．２ｍ３／ｍ２／日となる様に吸引ポンプを制御して吸引ろ過を行った。このときの膜間差圧は、１２ｋＰａであり、一ヶ月後は３０ｋＰａと上昇した。評価期間の活性汚泥槽の濃度ＭＬＳＳは平均１００００ｍｇ／ｌであり、平均温度は２５℃であった。活性汚泥の原水には、実施例１と同様の都市下水を用いた。
【００６０】
運転後のカートリッジに付着した汚泥付着物、或いは夾雑物の重量は５．４ｋｇであり、付着量が多いことが確認された。
【符号の説明】
【００６１】
１…膜モジュール、２…中空糸膜、３…第１中空糸膜束、７…第２中空糸膜束、１１…集水部（集液手段）、２０…浸漬膜ユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、
前記中空糸膜束の両端部を固定する２つの固定手段と、
前記２つの固定手段の間に設けられると共に、前記複数本の中空糸膜の内部と連通し、前記複数本の中空糸膜によりろ過されたろ過処理液を集液する少なくとも１つの集液手段と、
を備えることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
前記集液手段は、前記２つの固定手段の中央部分に設けられていることを特徴とする請求項１記載の膜モジュール。
【請求項３】
前記中空糸膜束は、前記中空糸膜の延在方向から見て外形が矩形状を呈しており、
前記集液手段は、前記延在方向から見て矩形状を呈しており、互いに対向する一対の第１の辺と、互いに対向する一対の第２の辺とを有し、
前記第２の辺の長さは、前記第１の辺の長さよりも短いと共に、前記中空糸膜束の使用状態において当該中空糸膜束が前記第２の辺の延在方向に広がったときの幅寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１または２記載の膜モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜モジュールを備えることを特徴とする浸漬膜ユニット。
【請求項１】
複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束と、
前記中空糸膜束の両端部を固定する２つの固定手段と、
前記２つの固定手段の間に設けられると共に、前記複数本の中空糸膜の内部と連通し、前記複数本の中空糸膜によりろ過されたろ過処理液を集液する少なくとも１つの集液手段と、
を備えることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
前記集液手段は、前記２つの固定手段の中央部分に設けられていることを特徴とする請求項１記載の膜モジュール。
【請求項３】
前記中空糸膜束は、前記中空糸膜の延在方向から見て外形が矩形状を呈しており、
前記集液手段は、前記延在方向から見て矩形状を呈しており、互いに対向する一対の第１の辺と、互いに対向する一対の第２の辺とを有し、
前記第２の辺の長さは、前記第１の辺の長さよりも短いと共に、前記中空糸膜束の使用状態において当該中空糸膜束が前記第２の辺の延在方向に広がったときの幅寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１または２記載の膜モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜モジュールを備えることを特徴とする浸漬膜ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２７８０３（Ｐ２０１３−２７８０３Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４３６４（Ｐ２０１１−１６４３６４）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
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