(57)【要約】【課題】本発明の目的は、膜モジュールの脱着操作を容易に行うことができる膜分離装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、被処理水を固液分離処理する膜モジュールと集水ヘッダと接続部材とからなる膜分離装置であって、前記接続部材は、前記集水ヘッダを貫通して脱着自在に接続される接続部材本体部と、前記膜モジュールに設けられる膜モジュール連結部と連結可能な接続部材連結部とを有し、前記接続部材本体部には、前記膜モジュールから前記集水ヘッダの液通部に通水可能な、膜モジュールに連通する第１の開口部、中空部及び前記集水ヘッダの内部に位置する第２の開口部とを有する通水部を有する、膜分離装置である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を固液分離処理する膜モジュールと集水ヘッダと接続部材とからなる膜分離装置であって、
前記接続部材は、
前記集水ヘッダを貫通して脱着自在に接続される接続部材本体部と、
前記膜モジュールに設けられる膜モジュール連結部と連結可能な接続部材連結部とを有し、
前記接続部材本体部には、前記膜モジュールから前記集水ヘッダの液通部に通水可能な、膜モジュールに連通する第１の開口部、中空部及び前記集水ヘッダの内部に位置する第２の開口部とを有する通水部を有する、膜分離装置。
【請求項２】
前記接続部材は、着装時に前記集水ヘッダと環状の弾性シール材で液密されている請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項３】
前記接続部材は、前記第２の開口部が複数設けられている請求項１又は２に記載の膜分離装置。
【請求項４】
前記膜モジュール連結部は接続ネジ部であり、前記接続部材連結部はネジ部であり、前記接続ネジ部と前記ネジ部はネジ式で互いに係合可能な部材である請求項１乃至３のいずれかに記載の膜分離装置。
【請求項５】
前記接続部材はボルト状の部材であり、前記ネジ部の下端面又は側面に前記第１の開口部を有する請求項４に記載の膜分離装置。
【請求項６】
前記接続部材は、接続時において前記集水ヘッダの貫通孔の上部に位置しかつ集水ヘッダを押さえつける頭部を有する請求項５に記載の膜分離装置。
【請求項７】
前記頭部と前記接続ネジ部とで前記集水ヘッダを挟み込むことにより、前記膜モジュールが前記集水ヘッダに固定されている請求項６に記載の膜分離装置。
【請求項８】
前記頭部は締め付けの調整が可能な部材を含む請求項６又は７に記載の膜分離装置。
【請求項９】
前記頭部はナットを用いて構成される請求項８に記載の膜分離装置。
【請求項１０】
前記ネジ部は、前記第１の開口部が形成された端部の外周に雄ネジ又は内周に雌ネジを有する請求項５乃至９のいずれかに記載の膜分離装置。
【請求項１１】
前記ネジ部は、前記第１の開口部が形成された端部の外周に設けられた雄ネジであり、前記膜モジュールに設けた接続ネジ部は、金属製のネジ補強部材により補強された雌ネジである請求項１０に記載の膜分離装置。
【請求項１２】
前記膜モジュールが、矩形のハウジング内部にシート状の中空糸膜束端部を収容し固定用部材で液密に固定されてなる中空糸膜モジュールである請求項１乃至１１のいずれかに記載の膜分離装置。
【請求項１３】
被処理水を固液分離処理する膜モジュールと前記膜モジュールからの濾液を集め取り出すための集水ヘッダとを、該集水ヘッダを貫通して接続する接続部材であって、該接続部材は、少なくとも、処理水を前記膜モジュールから前記集水ヘッダの液通部に通水可能な、膜モジュールに連通する第１の開口部、中空部及び前記集水ヘッダの内部に位置する第２の開口部とを有する通水部を備え、前記膜モジュールに設けられる膜モジュール連結部と連結可能な接続部材連結部を有する接続部材。
【請求項１４】
前記第２の開口部が複数設けられている請求項１３に記載の接続部材。
【請求項１５】
前記接続部材はボルト状の部材であり、前記ネジ部の下端面又は側面に前記第１の開口部を有する請求項１３又は１４に記載の接続部材。
【請求項１６】
前記膜モジュール連結部は接続ネジ部であり、前記接続部材連結部はネジ部であり、前記接続ネジ部と前記ネジ部はネジ式で互いに係合可能な部材である請求項１３乃至１５のいずれかに記載の接続部材。
【請求項１７】
前記接続部材は、接続時において前記集水ヘッダの貫通孔の上部に位置しかつ集水ヘッダを押さえつける頭部を有する請求項１６に記載の接続部材。
【請求項１８】
前記頭部と前記接続ネジ部とで前記集水ヘッダを挟み込むことにより、前記膜モジュールが前記集水ヘッダに固定される請求項１７に記載の接続部材。
【請求項１９】
前記頭部は締め付けの調整が可能な部材を含む請求項１７又は１８に記載の接続部材。
【請求項２０】
前記頭部はナットを用いて構成される請求項１９に記載の接続部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離装置、及び膜モジュールと集水ヘッダとを接続する接続部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水処理、下排水処理等の水処理において、精密濾過膜、限外濾過膜等の分離膜を配設した膜モジュールを用いて被処理液の固液分離を行う方法が種々検討されている。分離膜を用いて被処理液の濾過処理を行うと、固体の分離除去を高度になされた濾液を得ることができる。
【０００３】
膜モジュールを用いた固液分離装置として、液透過性の中空糸を並列させて膜状とし、その両端部をそれぞれ内部に収容するように一体的に固定した一対のハウジングを有する膜モジュールを複数、被処理液を充填した浸漬槽内に配置したものがあげられる。この固液分離装置では、まず、各膜モジュールのハウジングを接続部材を介して集水ヘッダに接続する。集水ヘッダに吸引装置を接続して吸引することにより、各中空糸の表面において被処理液中に含有される固体が分離除去された濾液が中空糸を通ってハウジングに導かれ、接続部材を介して集水ヘッダに集積され、浸漬槽外に取り出される。中空糸表面には被処理液から分離除去された固体が付着して目詰まりが進行し、濾過流量の低下、膜間差圧の上昇が生じる。このような状態を回避するため、または回復させるため、膜モジュールの下部に散気装置を設け、固液分離操作中若しくは濾過の停止中にバブリングを行って、中空糸に付着した固体を中空糸表面から剥離することが行われている。
【０００４】
具体的には、矩形のハウジングにシート状の中空糸膜を樹脂固定した膜モジュールを用いて、隣接する膜モジュールとの間隔を一定に保ち、散気装置からバブリングを行い、被処理液の流れを均一に中空糸に供給し、安定した固液分離を行う方法が報告されている。
【０００５】
このような膜モジュールを用いた固液分離装置において、処理量増大を目的として膜モジュール及び膜モジュールユニットを大型化した場合、濾過水取り出し口の口径は大きくなり、集水ヘッダーも流れる濾過水の量に応じて大型化する。一方、膜モジュールには処理量の向上と共にコンパクトさも要求されるため、膜モジュールの厚さと膜モジュール間の間隙は可能な限り薄く作られる。
【０００６】
また、膜モジュールの集積度を上げるために膜モジュール間隔を狭くする一方で、処理能力を上げるために膜モジュール及び膜モジュールユニットは大型化している。このため、膜分離装置における配管が複雑となり、集水ヘッダの施工に手間と時間がかかるという問題があった。
【０００７】
従来の接続方法としては、特許文献１、特許文献２にはホースバンドにより接続する方法、特許文献３にはＯリングを介して接続する方法が提案されている。また、特許文献４にはユニオン構造と呼ばれる連結構造を膜モジュール連結部及び集水ヘッダ連結受け部に採用する方法が提案されている。この接続方式において、膜モジュール側にはホースニプルが設けられ、集水ヘッダをこのホースニプルに嵌め込んだ後に、バンドを用いて集水ヘッダをホースバンドに締め付け、固定する。このような作業は、膜モジュール毎に行わなければならない。したがって、膜モジュールの枚数が増え、さらに集積度を上げていくと間隔も狭くなるため、集水ヘッダとの接続作業は煩雑きわまりないものとなっていた。以上の点は、膜分離装置の点検保守時にも同じく認められる。つまり、集水ヘッダの取外し及び取付けは、膜モジュール毎に行わなければならない。また、従来の膜分離装置では、ホースバンドの締め込みための作業スペースが必要となっており、膜モジュールの集積度を上げるのにも限界を生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１９６８４号公報
【特許文献２】特開２００７−８３１２９号公報
【特許文献３】特開２００２−３４６３４３号公報
【特許文献４】特許第３４８７１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の膜分離装置には、上述のように、膜モジュールと集水ヘッダの間の接続構造に解決されるべき課題がある。
【００１０】
すなわち、膜分離装置では、各膜モジュールは、各モジュールと接続する１本以上の集水管を介して、主たる配管に接続する集水ヘッダに接続されるため、当然のことながら、集水管の本数は膜モジュールの枚数に一致し、膜モジュールの枚数が増えるにしたがって集水管の本数も多くなる。多数の膜モジュールを備える膜モジュールユニットでは接続箇所が多いため、組み付け時にホースバンドの締め付け不良やチューブの差込不良が生じることがある。近年の膜モジュールではその間隙が狭くなってきており組立性が良好とはいえず、また、水処理を長期間安定して行うという点で改善の余地がある。
【００１１】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、膜モジュールの脱着操作を容易に行うことができる膜分離装置を提供することにある。より好ましくは、従来の膜分離装置の膜モジュールと集水ヘッダとの接続における欠点を解消し、省施工性及び省スペースである膜分離装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、
［１］  被処理水を固液分離処理する膜モジュールと集水ヘッダと接続部材とからなる膜分離装置であって、前記接続部材は、前記集水ヘッダを貫通して脱着自在に接続される接続部材本体部と、前記膜モジュールに設けられる膜モジュール連結部と連結可能な接続部材連結部とを有し、前記接続部材本体部には、前記膜モジュールから前記集水ヘッダの液通部に通水可能な、膜モジュールに連通する第１の開口部、中空部及び前記集水ヘッダの内部に位置する第２の開口部とを有する通水部を有する、膜分離装置。
［２］  前記接続部材は、着装時に前記集水ヘッダと環状の弾性シール材で液密されている［１］に記載の膜分離装置である。
［３］  前記接続部材は、前記第２の開口部が複数設けられている［１］又は［２］に記載の膜分離装置である。
［４］  前記膜モジュール連結部は接続ネジ部であり、前記接続部材連結部はネジ部であり、前記接続ネジ部と前記ネジ部はネジ式で互いに係合可能な部材である［１］乃至［３］のいずれかに記載の膜分離装置。
［５］  前記接続部材はボルト状の部材であり、前記ネジ部の下端面又は側面に前記第１の開口部を有する［４］のいずれかに記載の膜分離装置である。
［６］  前記接続部材は、接続時において前記集水ヘッダの貫通孔の上部に位置しかつ集水ヘッダを押さえつける頭部を有する［５］に記載の膜分離装置である。
［７］  前記頭部と前記接続ネジ部とで前記集水ヘッダを挟み込むことにより、前記膜モジュールが前記集水ヘッダに固定されている［６］に記載の膜分離装置である。
［８］  前記頭部は締め付けの調整が可能な部材を含む［６］又は［７］に記載の膜分離装置である。
［９］  前記頭部はナットを用いて構成される［８］に記載の膜分離装置である。
［１０］  前記ネジ部は、前記第１の開口部が形成された端部の外周に雄ネジ又は内周に雌ネジを有する［５］乃至［９］のいずれかに記載の膜分離装置である。
［１１］  前記ネジ部は、前記第１の開口部が形成された端部の外周に設けられた雄ネジであり、前記膜モジュールに設けた接続ネジ部は、金属製のネジ補強部材により補強された雌ネジである［１０］に記載の膜分離装置である。
［１２］  前記膜モジュールが、矩形のハウジング内部にシート状の中空糸膜束端部を収容し固定用部材で液密に固定されてなる中空糸膜モジュールである［１］〜［１１］のいずれか１項に記載の膜分離装置である。
［１３］  被処理水を固液分離処理する膜モジュールと前記膜モジュールからの濾液を集め取り出すための集水ヘッダとを、該集水ヘッダを貫通して接続する接続部材であって、該接続部材は、少なくとも、処理水を前記膜モジュールから前記集水ヘッダの液通部に通水可能な、膜モジュールに連通する第１の開口部、中空部及び前記集水ヘッダの内部に位置する第２の開口部とを有する通水部を備え、前記膜モジュールに設けられる膜モジュール連結部と連結可能な接続部材連結部を有する接続部材である。
［１４］  前記第２の開口部が複数設けられている［１３］に記載の接続部材である。
［１５］  前記接続部材はボルト状の部材であり、前記ネジ部の下端面又は側面に前記第１の開口部を有する［１３］又は［１４］に記載の接続部材である。
［１６］  前記膜モジュール連結部は接続ネジ部であり、前記接続部材連結部はネジ部であり、前記接続ネジ部と前記ネジ部はネジ式で互いに係合可能な部材である［１３］乃至［１５］のいずれかに記載の接続部材である。
［１７］  前記接続部材は、接続時において前記集水ヘッダの貫通孔の上部に位置しかつ集水ヘッダを押さえつける頭部を有する［１６］に記載の接続部材である。
［１８］  前記頭部と前記接続ネジ部とで前記集水ヘッダを挟み込むことにより、前記膜モジュールが前記集水ヘッダに固定される［１７］に記載の接続部材である。
［１９］  前記頭部は締め付けの調整が可能な部材を含む［１７］又は［１８］に記載の接続部材である。
［２０］  前記頭部はナットを用いて構成される［１９］に記載の接続部材である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る膜分離装置は、膜モジュールの脱着操作を容易に行うことができる。より具体的には、本発明に係る膜分離装置は、接続に必要な部品点数が少なく、接続部分の構成がシンプルで、液漏れのない接続構造を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る膜分離装置の構成例を表す概略図である。
【図２】本発明に係る膜分離装置の膜モジュールと集水ヘッダの接続状態を説明するための概略断面図である。（図１に対して正面方向に相当）
【図３】本発明に係る膜分離装置の膜モジュールと集水ヘッダの接続状態を説明するための概略断面図である。（図１に対して側面方向に相当）
【図４】スリット構造の第２の開口部を有する接続部材の形態を示す概略図である。
【図５】メッシュ構造の第２の開口部を有する接続部材の形態を示す概略図である。
【図６】長穴の第２の開口部を有する接続部材の形態を示す概略図である。
【図７】長穴の第２の開口部を有し、頭部が円盤状の接続部材の形態を示す概略図である。
【図８】（ａ）接続部材のネジ部が雄ネジの形態を示す概略断面図である。（ｂ）接続部材のネジ部が雌ネジの形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態では、前記膜モジュール連結部と連結可能な接続部材連結部がネジ式で互いに係合可能な部材である場合について主に説明する。しかし、本発明は特にネジ式で接続する場合に限定されるものではない。例えば、ネジ式以外にも、膜モジュール連結部と接続部材の連結機構として、いわゆるユニオン構造と呼ばれる連結構造を採用することもできる。このような連結機構は、公知であり、例えば特許３４８７１０７号明細書に開示されている。
【００１７】
図１は、本実施形態（ネジ式）に係る膜分離装置の構成を表す概略図である。また、図２及び３は、膜モジュールと集水ヘッダの接続状態を説明するための概略断面図である（図２は図１に対して正面方向に相当し、図３は図１に対して側面方向に相当）。
【００１８】
図１を参照にして、本実施形態の膜分離装置の一例について説明する。本実施形態の膜分離装置は、固形物等を含有する被処理液を充填した浸漬槽内に複数の膜モジュール１０、接続部材２０、及び集水ヘッダ３０を有する。本実施形態の特徴は、着脱可能な接続部材２０を、集水ヘッダ３０を貫通して膜モジュール１０と接続するものであって、接続部材２０が、膜モジュール１０から集水ヘッダ３０の液通部に通水可能な、膜モジュールに連通する第１の開口部、中空部及び前記集水ヘッダの内部に位置する第２の開口部とを有する通水部を備え、前記膜モジュールに設けられる接続ネジ部と係合可能なネジ部を有することである。
【００１９】
膜モジュール１０は、液透過性を有する中空糸膜１１を多数並列し、その両端部をそれぞれ内部に収容するように一体的に固定したハウジングを有する。また、上部ハウジング１４は、中空糸膜を固定するポッティング部１２と、接続部材との接続箇所となる接続ネジ部１３と、を有する。接続ネジ部１３は接続部材のネジ部と接続可能である。また、接続ネジ部の底部は開口しており、該接続ネジ部の開口は空間的に中空糸膜の集水側と連通している。また、接続部材の第１の開口部は端面で開口しており、該第１の開口部は接続部材内部の中空部、第２の開口部と連通している。そして、接続部材のネジ部とハウジングの接続ネジ部との接続により、中空糸膜の端部と集水ヘッダの内部とが空間的に繋がり、中空糸膜で濾過された処理水が接続部材の中空部に流れるように構成されている。
【００２０】
接続部材２０は、主に、内部に中空部及び側面に第２の開口部２４を有する本体部（通水部）２１と、上記第１の開口部を有するネジ部２２と、集水ヘッダを押さえつける頭部２３と、から構成されている。頭部２３と接続ネジ部（又はハウジング）とで集水ヘッダを挟み込むことにより、膜モジュールが集水ヘッダに固定される。頭部は集水ヘッダ３０の貫通孔の上部に位置しかつ集水ヘッダを押さえつける機能を有し、例えば凸部形状とすることができる。また、頭部は締め付けの調整が可能な部材を含んで構成されてもよく、例えばナットを用いて構成することができ、頭部外周に雄ネジを形成し、これに係合する雌ねじ（ナット）で頭部を形成することができる。ここで、上述のように、本発明においては、ネジ式以外にも、膜モジュール連結部と接続部材の連結機構として、いわゆるユニオン構造と呼ばれる連結構造を採用することもできる。この場合、頭部にナット等を設け、集水ヘッダと膜モジュールとを押さえつけ固定する必要がある。
【００２１】
接続部材のネジ部は中空部に連通する第１の開口部を有する。第１の開口部の配置位置としては、接続時に第１の開口部が中空糸膜の端部と空間的に繋がればよく、例えば、ネジ部の下端面又は側面に設けることができ、好ましくは下端面に設けられる。また、接続部材のネジ部は、例えば図２に示すように、中空部に連通する第１の開口部を下端面（ネジ部の先端側）に有する雄ネジであり、ハウジングの接続ネジ部は中空糸膜の端部に連通する開口を底面に有する雌ネジであることが好ましい。ここで、図８（ａ）に雄ネジを有するネジ部の拡大図を示す。また、図８（ｂ）は雌ネジを有するネジ部の拡大図である。ネジ部が雄ネジを有する場合、接続ネジ部は雌ネジを有することが好ましい。
【００２２】
集水ヘッダ３０には、接続部材２０が貫通できるように貫通孔が上下に設けられている。
【００２３】
次に、膜モジュール１０と集水ヘッダ３０の接続部材２０を用いた接続方法について、主に図２及び図３を参照して説明する。
【００２４】
図２及び３では、上部ハウジング１４と集水ヘッダ３０が接続部材２０により接続されている。接続は、集水ヘッダ３０に設けられた貫通孔に接続部材２０を通し、接続部材のネジ部２２とハウジングの接続ネジ部１３とを接続することにより行う。ネジを締めることで集水ヘッダ３０とハウジング１４がしっかりと固定される。この際、図２及び３に示すように、接続部材と集水ヘッダ、及び膜モジュールと集水ヘッダの間に液密に保つ支持部材を設けることが好ましく、特に弾性シール材（例えばゴムリング）を挟むように接続することが好ましい。また、締め付けはナット等の頭部により行うこともできる。
【００２５】
接続部材２０は、膜モジュールの間隔を一定に保持することが好ましい。また、膜モジュール１０の上部ハウジング１４に集められた濾液は、接続部材の中空部及び開口部２４を通って集水ヘッダ３０に流れる。
【００２６】
また、中空糸膜モジュール１のポッティング部８の断面形状は矩形状であることが、膜モジュールの高集積を可能とするので好ましい。
【００２７】
また、図示していないが、集水ヘッダ３０は吸引手段に接続される。この吸引手段が発生する吸引力により、被処理液は中空糸により固体が分離除去され、その濾液が接続部材の通水部を通り、集水ヘッダ３０に集められる。
【００２８】
また、図示していないが、膜分離装置の一部又は付属装置として、分散手段を有することが好ましい。この分散手段は、気泡などにより中空糸膜１１の表面に付着した固形物等を分散させ、目詰まりを抑制する機能を有する。
【００２９】
集水ヘッダ３０は、膜モジュールの形状やハウジングに設けられる濾液取出口の数等に応じて任意の数とすることができるが、各々の膜モジュールから集水ヘッダへの濾液の流れができるだけ均等に流れるように設けることが好ましい。
【００３０】
また、上部ハウジングの接続ネジ部は、その雌ネジが補強部材で補強されていることが好ましい。接続ネジ部を補強することで、膜モジュールと集水ヘッダをネジで強固に固定することができる。また、集水ヘッダに設ける接続部材を通すための穴は、膜モジュールの配置に応じて、その位置、数を適宜選択して設けることができる。
【００３１】
接続部材における第２の開口部２４は、接続した際に第２の開口部が集水ヘッダ内部に位置するように、本体部２１に設けられている。第２の開口部の形、数などは、接続部材の強度を損なわない限り、制限されない。例として、図４、５及び６は、接続部材２０の例を示す概略図であり、第２の開口部２４の例を示している。図４に示す第２の開口部はスリット型であり、図５に示す第２の開口部は多数の穴を有するメッシュ型であり、図６に示す第２の開口部は長円形である。また、図７にＴ型形状（頭部が円盤形状）の接続部材の例を示す。
【００３２】
以下、各構成要素について説明を補足する。
【００３３】
＜接続部材＞
接続部材の材質は特に制限されるものではないが、強度が高いものを用いることが好ましく、例えば、金属、セラミック、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック等を用いることができる。エンジニアリングプラスチックの例としては、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が挙げられる。また、これらを複合して組み合わせた複合部材とすることもできる。また、接続部材は、さびや空圧式のレンチによる締め込みなどを考慮すると、ステンレスやガラス繊維入りのＡＢＳなどが好ましく選ばれる。
【００３４】
また、接続部材はネジ部を有するボルト状であり、集水ヘッダに貫通する形で接続を行う。集水ヘッダの貫通孔上部から接続部材を挿入し、集水ヘッダを貫通するように膜モジュールにネジ込むことで固定することが出来る。この際には、一般的にネジ（ボルト）を回すための機器、たとえば電動式トルクレンチや空圧式インパクトレンチなどの機械を用いる方が、その作業性を著しく向上させることができ好ましい。
【００３５】
また、上記の例では、接続部材のネジ部は端部の外周に設けた雄ネジで、ハウジングの接続ネジ部は雌ネジとしているが、接続部材の端部の内周に雌ネジを設け、ハウジング部の接続ネジ部を雄ネジにして接続することも可能である。接続部の強度や取り付けの容易性等の点からは接続部材のネジ部を雄ネジとすることが好ましい。
【００３６】
接続部材の水平方向の断面形状は、ネジ形状での接続を顧慮すると円形であることが好ましい。
【００３７】
本発明の接続部材は、集水ヘッダから着脱可能であり、例えば、集水ヘッダに破損等が生じた場合、集水ヘッダのみ用意して取り替えることができる。
【００３８】
＜支持部材：弾性シール材＞
膜モジュールと集水ヘッダの間、または集水ヘッダと接続部材の頭部との間の支持部材は、少なくともどちらか一方は弾性シール部材であることが好ましい。かかる弾性シール部材としては、Ｖリング、Ｏリング等を挙げることができるが、Ｏリングが膜モジュールのハウジングや集水ヘッダと接続部材との摺動性を保持し液密に接続可能で、容易に設置できるため、好ましい。
【００３９】
Ｏリングの材質としては、具体的には、例えば、ニトリルゴム、スチレンゴム（ＳＢＲ）、シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴム等を挙げることができ、これらを１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００４０】
＜膜モジュール：雌ネジ補強材＞
接続には、省施工性の為に電動ドライバ・空圧式のインパクトレンチなどを用いることが考えられる。そこで、膜モジュールの接続ネジ部での損傷を防ぐためと、ネジ精度を出すために、雌ネジ補強材を用いることが好ましい。たとえば、タングレスインサート（商品名、アキュレイト社製）、Ｅｎｓａｔ（商品名、ケー・ケー・ヴィ・コーポレーション社製）等が上げられる。特に施工性の観点からセルフ・タップ機能を有するＥｎｓａｔ等を用いることが特に好ましい。
【００４１】
＜中空糸膜モジュール＞
本発明において、中空糸膜モジュールに用いられる中空糸膜は、公知のものを特に制限されずに用いることができる。
【００４２】
中空糸膜は、例えばセルロース系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニールアルコール系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、フッ素系樹脂など、中空糸膜の形状に成形可能なものであれば、各種材料から形成することが使用できる。より具体的には、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、ポリ四フッ化エチレン、又はポリスルホン等が挙げられる。多孔質膜の表面特性の観点から、疎水性の強い樹脂を用いることが好ましく、フッ素系樹脂を用いることがより好ましい。フッ素系樹脂の中でも、膜への賦形性と耐薬品性などの観点から、フッ化ビニリデリン樹脂を用いることがより好ましい。ここでフッ化ビニリデリン樹脂としては、フッ化ビニリデリンのホモポリマーの他、フッ化ビニリデリンと、フッ化ビニリデリンと共重合可能な単量体との共重合体が挙げられる。上記共重合可能な単量体としては、例えばフッ化ビニル、四フッ化エチレン、三フッ化エチレン、ヘキサフルオロプロピレンなどがある。
【００４３】
また、中空糸膜は、濾過膜として使用可能のものであれば、孔径、空孔率、膜厚、外径等は特に制限されないが、濾過の対象となるものによって適宜選択することができる。具体的な孔径による種類としては、精密濾過膜（ＭＦ）、限外濾過膜（ＵＦ）、及びナノ濾過膜（ＮＦ）等がある。更に、有機物やウイルスの除去を目的とする場合には分画分子量数万から数十万の限外濾過膜を用いる場合もある。
【００４４】
中空糸膜は、複数の細孔を有する。細孔は、膜の表面及び裏面を貫通する連続孔であることが好ましい。細孔の孔径は、目的によって任意に選択できるが、例えば、０．０１〜５μｍ、好ましくは、０．１〜１μｍであることが適当である。
【００４５】
また、中空糸膜の外径は、例えば、０．１〜１０ｍｍ、好ましくは、０．５〜５ｍｍであることが適当である。中空糸膜は、純水に対する透液性能を示す純水透過係数が、１０〜２５０ｍ3／ｍ2／ｈｒ／ＭＰａ、好ましくは、２０〜１５０ｍ3／ｍ2／ｈｒ／ＭＰａであることが適当である。なお、純水透過係数は、以下の式より求めることができる。
純水透過係数＝［純水透過量（ｍ3）］／［多孔質膜の表面積（ｍ2）］／［透過時間（時）］／［純水の圧力（ＭＰａ）］
【００４６】
中空糸膜の強度の観点から、外力に対する強度が２．９〜６．７ＭＰａ（３００〜７００ｇ／ｍｍ2）程度で、３０〜９０％程度の伸度を有していることが好ましい。中空糸膜の形状については、中空糸膜の外径に対して１〜３割程度の膜厚を有していることが好ましい。しかし、強度や膜厚等は特に制限されるものではない。
【００４７】
＜膜モジュール構造＞
膜モジュールの中空糸膜はしなやかに揺動するようにするため、十分な強度と柔軟性を有することが好ましい。例えば、ポッティング部に中空糸膜の編織物が固定されている形状を有する。
【００４８】
さらに集水ヘッダの形状としては、円筒状などが挙げられる。散気方法によりその洗浄性を低下させない範囲で適切な形状を選択すればよい。
【００４９】
また、集水ヘッダは、膜モジュールを支持し、中空糸膜の内側に吸引濾過された濾液を集める部材として機能する。
【００５０】
その本体の材質は、適度な機械的強度及び耐久性を有するものであれば良く、例えばポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂、耐腐蝕性金属等が例示される。ポッティング樹脂との接着性が良いものがより好ましい。
【００５１】
なお、膜モジュールのハウジングは、ステンレス、鋼などの金属、フッ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニール樹脂等の樹脂から作られていてもよい。
【００５２】
中空糸膜のポッティングには、特に限定するのもではないが、一般の中空糸膜モジュールの製作と同様に遠心成型法や静置法を用いることができる。しかし、固定方法については特に制限される、揺動性を損なわないような固定方法であることが望ましい。
【００５３】
例えばポッティング部ではエポキシ系接着材、ウレタン系接着剤を用いて中空糸膜間を接着固定する。好ましくはウレタン系接着材の使用である。ウレタン接着剤であれば硬化後も柔らかく、切断が容易であり、後の作業が易化される。また、ポッティング部の形成は型枠の中で接着材とともに中空糸膜間を固定し、硬化後型枠を外し、固定部としてもよい。また、予め用意した固定部材内で中空糸膜間を接着固定するのもよい。固定部材の有無については特に限定するものではない。
【００５４】
複数の膜モジュールを並列して濾過水を取り出す場合には、集水ヘッダにポンプ等の吸引手段を取り付けて用いることが好ましい。
【００５５】
膜モジュールにおける中空糸膜の弛緩率は、例えば［（Ｌ−Ｄ）／Ｄ］×１００（但し、Ｌ：接着部Ａと接着部Ｂの間の中空糸膜の長さ、Ｄ：接着部Ａと接着部Ｂの距離）で表すことができる。例えば、原水の濁度が高い条件下で使用される膜モジュールの場合は、弛緩率を大きめに設定し、エアスクラビング時などにおける中空糸膜の揺れを大きくすることで、中空糸膜表面に付着した懸濁物質を剥離しやすくすることが好ましい。
【００５６】
本発明においては、しさなどの繊維状物を含むような排水処理でのしさを起点とするクロッギングを防止する観点から、弛緩率は５％〜２０％の範囲にすることが好ましく、１０％前後にすることがより好ましい。中空糸膜束の形状としては、枠体にカセ取りして端部を開いたバンドル形状、あるいは、例えば特開昭６２−５７９６５号公報、特開平１−２６６２５８号公報に開示されているような方法による編織物が挙げられる。
【００５７】
＜曝気装置＞
前記分散手段としては例えば曝気装置が挙げられる。曝気装置は、例えば、膜モジュールの下方に所定数設置して中空糸膜の洗浄に用いることができる。曝気装置は、通常、パイプ部材を用いた散気ヘッダ管と多数の数ミリの穴を有する管などで形成されているが、空気の供給を受け気体噴出可能なものであれば特に限定されるものではない。膜モジュールの下部に配した散気口の直下に気体噴出口を配することで、噴出された気泡は大きなエネルギーを持っており、これにより作られる上昇水流は高速の乱流となる。この乱流は中空糸膜表面にせん断力だけでなく衝撃力としても作用するのに加え、中空糸膜自身をも振動させるので、小径の気泡では剥離できない中空糸膜表面の付着物を効率的に剥離することができる。
【００５８】
散気部から気体を放出する際に、気体が拡散しようとするために、中空糸膜モジュールの上部に行くに従い広がる傾向がある。そのため中空糸膜モジュールの上端部で大きな力がかかりやすい為に、特に上部で損傷を受けやすい。気体供給手段はコンプレッサーやブロアなどが好ましいが、安価に散気装置に気体供給が行えれば手段は特に限定するものではない。
【００５９】
＜濾過方法・運転方法＞
膜分離装置の運転には、ろ過、停止を周期的、あるいは定期的に実施することにより、膜面への汚れの付着量を低く抑えることが好ましく、単にろ過動作のみを実施することも好ましい。
【００６０】
また、更に中空糸膜であるため透過水を逆向きに流し、膜面から透過水を吹き出させ汚れを除去する逆圧洗浄を実施することも好ましい。この動作により、ろ過圧力を回復させることができる。逆圧洗浄に関しては周期的に実施することが好ましく、ろ過差圧よりも高い圧力で水を押し戻すことが好ましい。更に好ましくは定期的に水槽内を水に置換してすすぎ洗浄を実施することであり、これによって膜面に付着する物質をほとんど除去できる。これらの運転方法が実施可能な装置構成であることが好ましいが、どの運転方法を実施するかは原水の状況により適宜選定することが好ましく、特に限定するものではない。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００６２】
中空糸膜には、ポリエステル製組紐を支持体とするＰＶＤＦ膜（三菱レイヨン・エンジニアリング製  孔径０．４μｍ  外径２．８ｍｍ）を用いた。
【００６３】
膜モジュールは、断面が矩形のハウジング内部にシート状の中空糸膜束端部を収容し、ポッティング部材で液密に固定して作製した。ポッティングの際、ポッティング部付近において、中空糸膜とそのポッティング面のなす鋭角が７０°の角度で傾斜した構造を有するようにした。その際の弛緩率は１０％となるように１０ｍ2モジュール１０枚を、モジュール間隔１０ｍｍになるようにＳＵＳ製のフレームを有するハウジングに収納した。
【００６４】
そのハウジングの接続ネジ部に、ＳＵＳ製Ｅｎｓａｔ（ケー・ケー・ヴィ・コーポレーション株式会社製）を配して接続箇所の強化を行った。より具体的には、Ｅｎｓａｔをネジ込む前に、接続箇所に事前にそのネジ径よりもわずかに小さな径の穴を膜モジュールの集水部の接続箇所に開けておき、その穴にＥｎｓａｔをネジ込みながらセルフタッピングで固定した。
【００６５】
集水ヘッダには、膜モジュールの配置間隔を１０ｍｍに合わせ、接続部材が貫通するように３０φの穴を上下に開口させた。また、集水ヘッダは内径２００φのものを用いた。
【００６６】
接続部材としては、接続部材としては、ステンレス製で図６に示すような、ネジ部と頭部と本体部からなるものを用いた。ネジ部及び本体部は、外径３０φ、内径２０φの円筒状であり、ネジ部の端面に第１の開口部、連通する中空部と、接続時に集水ヘッダの内部で開口する長径５０ｍｍ、短径１０ｍｍの第２の開口部と、を有する。頭部は外径３０φの中実の棒状であり、集水ヘッダを上部から係止するための凸部として六角ナット状の凸部を固定している。
【００６７】
また、弾性部材などの支持部材を配しやすいように、集水ヘッダとハウジングに円形の溝を設けた。支持部材としては、ＪＩＳでＰ３０サイズのＯリングを用い、接続時に液密となるように接続した。また、接続に当たっては、集水ヘッダの貫通孔上部から接続部材を挿入し、空圧式のインパクトレンチで締め付けることにより接続した。
【００６８】
集水ヘッダからの集水を、ろ過及び逆洗浄操作を約１００日間にわたり行った。濾過及び逆洗浄の周期は、９分間濾過、１分間逆洗浄とした。中空糸膜の差圧も２０ｋＰａ以下に抑えられていただけでなく、１００日経過後であっても接続部材及び集水ヘッダ周りでのリークも見られなかった。
【００６９】
後日、膜モジュールの交換をする作業において、接続部材をゆるめることで容易に膜モジュールを外し、交換することが可能であった。
【符号の説明】
【００７０】
１０  中空糸膜モジュール
１１  中空糸膜
１２  ポッティング部
１３  接続ネジ部
１４  上部ハウジング
２０  接続部材
２１  本体部
２２  ネジ部
２３  頭部
２４  第２の開口部
３０  集水ヘッダ
４１  支持部材
４２  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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