(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数本の中空膜の一端と他端を別個の、又は同じポッティングを貫通するようにしてポッティングに固定してなる膜エレメントと、被処理水の流入部、濃縮水の排出部、透過水の流出部を有するケーシングとを有し、前記膜エレメントを上記ケーシングに充填してなる膜モジュールにおいて、
上記ケーシングに、開閉可能な蓋を備えた開口部を少なくとも２ケ所設けるとともに、前記開口部は、ケーシングの内部に中空膜が存在する位置に設けられたことを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
前記開口部は、ケーシング内の中空膜の一端部と、他端部の近傍に設けることを特徴とする請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項３】
多数本の中空膜の一端と他端を別個のポッティングに固定してなる膜エレメントを有するとともに、前記ケーシングは両端が開放した筒型のベッセルと、該ベッセルの各端部を覆って取外し可能に前記端部に取付けられた覆蓋とからなること特徴とする請求項１または２に記載の膜モジュール。
【請求項４】
多数本の中空膜をアーチ型ないしＵ字形に曲げ、その一端と他端を同じポッティングを貫通するようにして固定した膜エレメントを有するとともに、前記ケーシングは両端が開放した筒型のベッセルと、該ベッセルの各端部を覆って取外し可能に前記端部に取付けられた覆蓋とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の膜モジュール。
【請求項５】
請求項３に記載の膜モジュールの評価方法であって、
膜濾過運転を中断した後に、ベッセルの両端に取付けた覆蓋を外し、ベッセルの両端のポッティングの中空膜が開口した端面から見えるようにすると共に、前記両開口部を開口し、ベッセル内の中空膜が見えるようにする工程と、
一方の開ロ部からベッセル内の多数本の中空膜の中から任意の１本を切断し中空膜に切口（イ）及び切口（ロ）とを生じさせる工程と、
前記一方の切口（イ）から中空膜の中空部に純水を注入してポッティングの端面に開口している切断した中空膜の一端から純水が流出する中空膜の一端の開口に目印（イ’）を付ける工程と、
中空膜の他方の切口（ロ）から中空膜の中空部に純水を注入し、ポッティングの端面に開口している切断した中空膜の他端から純水が流出する中空膜の他端の開口に目印（ロ）を付ける工程と、
切断した中空膜の切口（ロ）を封鎖し、目印（ロ’）を付けた中空膜の他端の開口から０．１〜２ｋｇ／ｃｍ2に昇圧した純水を圧入し、これにより他方の開ロ部からベッセル内の中空膜を観察し、多数本の中空膜のうち、注入した純水が膜を透過して外に滲み出た１本を見付、見付けたその中空膜を切断する工程と、
切断した中空膜を開口部からベッセルの外に取出す工程と、
取出した中空膜により中空膜の劣化を評価する工程とを有することを特徴とする膜モジュールの評価方法。
【請求項６】
請求項４に記載の膜モジュールの評価方法であって、
膜濾過運転を中断した後に、ベッセルの端に取付けた覆蓋を外し、ベッセル端のポッティングの中空膜が開口した端面から見えるようにすると共、前記両開口部を開口し、ベッセル内の中空膜が見えるようにする工程と、
一方の開口部からベッセル内の多数本の中空膜の任意の１本を切断し中空膜に切ロ（イ）及び切口（ロ）とを生じさせる工程と、
一方の切口（イ）から中空膜の中空部に純水を注入してポッティングの端面に開口している切断した中空膜の一端から純水が流出する中空膜の一端の開口に目印（イ’）を付ける工程と、
中空膜の他方の切ロ（ロ）から中空膜の中空部に純水を注入し、ポッティングの端面に開口している切断した中空膜の他端から純水が流出する中空膜の他端の開口に目印（ロ’）を付ける工程と、
切断した中空膜の切口（ロ）を封鎖し、目印（ロ’）を付けた中空膜の他端の開口から０．１〜２ｋｇ／ｃｍ2に昇圧した純水を圧入し、これにより他方の開口部からベッセル内の中空膜を観察し、多数本の中空膜のうち、注入した純水が膜を透過して外に滲み出た１本を見付け、見付けたその中空膜を切断する工程と、
切断した中空膜を開口部からベッセルの外に取出す工程と、
取出した中空膜により中空膜の劣化を評価する工程とを有することを特徴とする膜モジュールの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中空糸膜、管状膜などの多数本の中空膜を備えた膜エレメントを、被処理水の流入部、濃縮水の排出部、透過水の流出部を有するケーシング内に充填し、上記流入部に供給する被処理水を加圧するか、透過水の流出部を吸引するかして中空膜の膜面を透過した透過水を流出部から採取し、膜面を透過しなかった濃縮水を濃縮水の排出部から排水する内圧型、又は外圧型の膜モジュールに関し、特に膜モジュールの交換時期を予測するなどのために、ケーシング内の中空膜の１本、或いは少数本の一部を簡単に切断してケーシング外に取出し、中空膜の取出した部分を評価できるようにした膜モジュール及び膜モジュールの評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数本（通常は数１０本〜数１００本）の中空膜を備えた膜エレメントを前記ケーシングに充填した膜モジュールは、その複数個を直列、又は並列に接続したり、直列に複数個接続したものを１系列とし、その複数系列を並列に接続したりして膜分離装置を構成し、１台のポンプの運転で膜分離装置を構成する１系列の膜モジュールに被処理水を供給し、個々の膜モジュールの中空膜を透過した透過水を個々の膜モジュールから採水して集めることは従来から公知である。このようにして運転を行うと、被処理水が含むＳＳで中空膜は次第に目詰りするため、数日〜数１００日に１回の頻度で運転を中断し、薬液による洗浄を行い、目詰りしたＳＳを除去する。しかしながら、中空膜は長期間のうちには次第に劣化するため洗浄を行っても性能は充分に回復しなくなり、膜分離装置全体としての透過水の収量は減少して来る。その場合は、性能が劣化した中空膜を備えている膜モジュールを新しい膜モジュールと取替える必要がある。
【０００３】
膜モジュールの中空膜はケーシングの内部にあって外から観察できないので、劣化しているか、いないかを外見から評価することは不可能である。そこで、従来は膜分離装置を構成している全部の膜モジュールを順番に装置から外し、外した膜モジュールに被処理水、或いは標準液として純水を流し、中空膜が劣化しているか、いないかを評価し、中空膜が劣化した膜モジュールが見付かったらその膜モジュールを廃棄して新しい膜モジュールと取替えることにし、こうして全部の膜モジュールを１つ宛評価し、それが終ったら、新しい膜モジュールと、評価に合格して取替える必要が無い元の膜モジュールを元通りに接続し、膜分離装置を再構築していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来法では、膜モジュールを１基宛、計測する大型の性能測定装置を必要とすると共に、膜分離装置から外した膜モジュールを上記性能測定装置に運搬したり、測定後に膜分離装置に戻すか、廃棄場所に運搬したりするのにチェンブロックや、フォークリフトを使用しなければならず、非常に手数がかゝる。更に、膜モジュールの評価開始から、全部の膜モジュールの評価を終って元通りに膜分離装置を再構築するまでに長時間を要するので、膜分離装置の運転稼働率は低下する。
又、運転稼働率を低下させないため、測定すべき膜モジュールを外して新しい膜モジュールと付け換えることにより運転を再開し、その間に外した膜モジュールを解体し、中空膜の膜面を観察したり、純水フラックを測定して評価を行い、中空膜が劣化していなかったら、運転を中断し、次の膜モジュールを外して評価に合格した評価済みの膜モジュールと付け換え、評価した膜モジュールが不合格の場合はそれを廃棄して新しい膜モジュールと付け換え、再び運転を再開し、その間に外した次の膜モジュールを評価する方法も採られている。しかし、この場合は評価のために膜モジュールを解体する際、ケーシングを構成するベッセルを破損し、評価に合格したとしても膜モジュールとして再使用不能にしてしまうことがあり、膜モジュールを無駄にする経済的な問題点が生じる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述したような問題点を生じることなく、ケーシング内の中空膜の１本、或いは少数本の１部を簡単に切断してケーシング外に取出し、中空膜の取出した部分によって中空膜の全部の評価が行えるようにしたのであって、本発明の膜モジュールは、多数本の中空膜の一端と他端を別個の、又は同じポッティングを貫通するようにしてポッティングに固定してなる膜エレメントと、被処理水の流入部、濃縮水の排出部、透過水の流出部を有するケーシングとを有し、前記膜エレメントを上記ケーシングに充填してなる膜モジュールにおいて、上記ケーシングの内部に中空膜が存在する位置に開閉可能な蓋を備えた開口部を少なくとも２ケ所設けたことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
上記開閉可能な開口部は、ケーシング内の中空膜の一端部と、他端部の近傍に位置させてケーシングに設けることが好ましい。
【０００７】
【実施例】
図示の各実施例において、１０は中空糸膜や、管状膜などの多数本の中空膜１１…を備えた膜エレメント、２０は被処理水の流入部２１、濃縮水の排出部２２、透過水の流出部２３を有するケーシングを示す。
【０００８】
図１は、中空膜１１…の一端と他端を別個のポッティング１２，１３を貫通するようにして夫々のポッティングに接着、固定した膜エレメント１０を有する内圧型の膜モジュールの一実施例であって、ケーシング２０は両端が開放した筒形の耐圧容器としてのベッセル２４と、ベッセルの各端部を覆って取外し可能に上記各端部に取付けられた２つのドーム型の覆蓋２５，２６とからなり、例えば両覆蓋２５，２６は、図示のように、ベッセル２４の各端部のフランジ２４´，２４´と当接するフランジ２５´，２６´を有し、フランジ２４´と２５´、２４´と２６´とはパッキンを介しボルト、ナットで締付けて接合され、ボルト、ナットを外すことによりベッセルから夫々覆蓋２５，２６を取外せる。
【０００９】
中空膜１１…の一端を固定した一方のポッティング１２はベッセルの一端部の内周に、中空糸膜の他端を固定した他方のポッティング１３はベッセルの他端部の内周に、夫々接着ないし溶着で固定してあり、これにより中空膜はベッセル２４の内部で、ポッティング１２と１３との間に張設される。
【００１０】
前述した覆蓋の一方２５はポンプで加圧して送水される被処理水の流入口２１´を中央に有し、覆蓋２５と流入口２１´とで被処理水の流入部２１を構成する。従って、加圧されて流入口２１´から覆蓋２５の内部に入った被処理水は、ポッティング１２の端面に開口している全部の中空膜１１の中空部に一端から流入する。そして、他端に到達する迄の間に中空膜の膜を内から外に透過した透過水はベッセルの内部に集まり、ベッセルに設けた流出部２３としての流出口から採水される。尚、流入部に送水する被処理水の加圧力を弱め、流出部２３からベッセルの内部の中空膜に吸引力を作用させ、中空膜の中空部を一端から他端に向かって流れる被処理水中の透過水を上記吸引力で中空膜を内から外に透過させてベッセルの内部に集め、流出部から採水してもよい。
【００１１】
覆蓋の他方２６は中央に排水口２２´を有し、覆蓋２６と排水口２２´とで濃縮水の排出部２２を構成する。つまり、中空膜の中空部を一端から他端に向かって流れる被処理水は、その間に透過水をベッセルの内部に透過させることにより次第に濃縮され、中空部の他端からは中空膜を透過できなかった濃縮水が覆蓋２６の内部に排出され、排出口２２´から取出される。そして、複数の膜モジュールを直列に接続して膜分離装置を構成している場合は、排出口２２´から排出される濃縮水を、次段の膜モジュールの流入口２１´に被処理水として供給する。
【００１２】
このようにして膜濾過を行うと、中空膜の内周は被処理水が含むＳＳで次第に目詰りするため、前述したように数日〜数１００日に１回の頻度で運転を中断し、中空膜の被処理水側、及び／又は処理水側に薬液を供給して中空膜を目詰りさせているＳＳを溶解、剥離、除去する。
【００１３】
図２の実施例は、中空膜１１…をアーチ形ないしＵ形に曲げ、その一端と他端を同じポッティング１４を貫通するようにして接着、固定した膜エレメント１０を有する外圧型の膜モジュールの一実施例である。この実施例ではポッティング１４をベッセル２４の一端部内に接着、溶着など固定してある。そして、ベッセル２４の各端部には図１の実施例と同様にドーム形の覆蓋２５，２６を取外し可能に取付けてケーシング２０を構成してある。
【００１４】
ポンプで加圧して送水される被処理水をベッセルの内部に導入するため、覆蓋２５，ポッティング１４を水密に貫通した給水管２１´を設け、これを被処理水の流入部２１にし、他方の覆蓋２６には排水口２２´を設け、これを濃縮水の排出部２２とする。従って、加圧されて給水管２１´からベッセル２４の内部に供給された被処理水中の透過水は、覆蓋２６の排水口２２´に到達する迄の間に中空膜の膜を外から内に透過して中空膜の中空部に入り、その中空部を流れて覆蓋２５の内部に集まり、濃縮水は排水口２２´から排出される。覆蓋には流出部２３としての流出口を設け、透過水を採水する。尚、ベッセルの内部に送水する被処理水の加圧力を弱め、流出部から中空糸膜の中空部に吸引力を作用させ、ベッセルの内部を排水口２２´に向かって流れる被処理水中の透過水を上記吸引力で中空膜を外から内に透過させて覆蓋の内部に集め、流出部から採水してもよい。
【００１５】
膜濾過を行うことにより中空膜の外周は被処理水が含むＳＳで次第に目詰りするため、前述したように数日〜数１００日に１回の頻度で運転を中断し、中空膜の被処理水側及び／又は処理水側に薬液を供給して中空膜を目詰りさせているＳＳを、溶解、剥離、除去する。
【００１６】
図１，図２の膜モジュールを複数接続して構成した膜分離装置の全体としての透過水の収量が、前述したように各膜モジュールを洗浄しても充分に回復しないときは、性能が劣化した中空膜を有する膜モジュールが含まれていることが原因であるため、その膜モジュールを見付けて新しい膜モジュールと取替える必要があり、それには膜モジュールを１つ宛評価しなければならない。
【００１７】
その評価を容易、且つ迅速に行うため、図示の各実施例ではベッセル２４に開閉可能な２つの開口部２７，２８を設け、常時はパッキンを介して蓋２７´，２８´を取付け、塞いでおく。評価を行うには膜濾過運転を中断し、ベッセル２４と、その両端にフランジ接合で取付けた覆蓋２５，２６を外し、ベッセルの両端のポッティング１２，１３、又はベッセルの一端のポッティング１４の中空膜が開口した端面が見えるようにすると共に、両開口部の蓋２７´，２８´を外し、ベッセル内の中空膜が見えるようにする。
【００１８】
一方の開口部２７からベッセル内の多数本の中空膜の任意の１本を図１（Ｂ）に示すようにカッターで切断する（Ｉ）。切断によって中空膜には２つの切口（イ），（ロ）が生じるので、その一方の切口（イ）から中空膜の中空部に純水を注入する（ＩＩ）。これにより図１の実施例では、例えばポッティング１２の端面に開口している切断した中空膜の一端から純水が流出するので、図１（Ｃ）に示すように、その中空膜の一端の開口を示す目印（イ´）をポッティング１２の端面に付け、図２の実施例ではポッティング１４の端面に開口している切断した中空膜の一端から純水が流出するので、その中空膜の一端の開口を示す目印をポッティング１４の端面に付ける。
【００１９】
又、中空膜の他方の切口（ロ）から中空膜の中空部に同様に純水を注入する（ＩＩＩ）。これにより図１の実施例では、ポッティング１３の端面に開口している切断した中空膜の他端から図１（Ｂ）に示すように純水が流出するので、その中空膜の他端の開口を示す目印（ロ´）をポッティング１３の端面に付け（図１Ｃ）、図２の実施例ではポッティング１４の同じ端面に開口している切断した中空膜の他端から純水が流出するので、その中空膜の他端の開口を示す目印を付ける。次に、切断した中空膜の切口（ロ）を封鎖し、目印（ロ´）を付けた中空膜の他端の開口から０．１〜２ｋｇ／ｃｍ2 に昇圧した純水を圧入する（ＩＶ）。これにより他方の開口部２８からベッセル内の中空膜を観察すると、多数本の中空膜のうち、注入した純水が膜を透過して外に滲み出た１本を見付けることができ、見付けたその中空膜が開口部２７で切断したものであるため、開口部２８でその中空膜を切断し（Ｖ）、その中空膜の開口部２７で切断した切口（ロ）と、開口部２８で切断した切口との間の部分を開口部２８からベッセルの外に取出す（ＶＩ）。
【００２０】
上記のようにしてベッセルの外に取出した中空膜の部分により中空膜の劣化を評価する。１つの膜モジュール内の多数本の中空膜の劣化はどれも殆ど同じであるから、１本の中空膜の一部で劣化を評価することにより、その膜モジュールの性能を把握することができる。しかし、中空膜の複数本を切断して取出し、評価を行えば、評価精度は向上するので、その必要があれば段落００１８、００１９で述べた操作を繰返し、中空膜の複数本を切断して取出せばよい。
【００２１】
上記のようにして中空膜を評価し、中空膜の性能が劣化して評価に合格しない場合は、そのベッセルを廃棄して新しい中空膜を有するベッセルを覆蓋２５，２６にフランジ接合で取付けて使用する。
【００２２】
又、中空膜の劣化程度が少なく、評価に合格した場合は、開口部２７，２８を蓋２７´，２８´で閉じ、ポッティングの端面に目印イ´，ロ´を付けた中空膜の一端の開口と、他端の開口を封鎖し、図１の実施例では覆蓋２５に供給した被処理水がベッセルの内部に入って透過水と混合したり、ベッセルの内部の透過水が覆蓋２６に洩れて、濃縮水と混合するのを防止し、図２の実施例ではベッセルの内部に供給された被処理水が覆蓋２５に洩れて透過水と混合するのを防止する。中空膜の各端部の開口の封鎖は、中空膜が管状膜のように直径が大きい場合はエポキシ樹脂を塗布したボルトを膜の端部内にねじ込んで行える。又、中空糸膜のように直径が小さい中空膜の場合は接着剤を膜の一端部内に注入して固めてもよい。いずれにしても開口の封鎖手段は任意である。それから、ベッセルを覆蓋２５，２６にフランジ接合で取付けて再使用する。
【００２３】
この再使用するベッセル中の中空膜は、その１本、或いは数本が切断して取出され、その分、数が減少しているが、減少分は中空膜の全体の数からみたらほんの数％以下であるから膜分離に悪影響は全く生じない。
【００２４】
中空膜の劣化を評価するには、２個所で切断して取出す中空膜の長さは長い方が良い。このため図１の実施例では、中空膜の一端部を固定しているポッティング１２の近傍と、中空膜の他端部を固定しているポッティング１３の近傍に供置させて開口部２７，２８をベッセルに設け、図２の実施例では、ポッティング１４の、中空糸膜の一端部を固定している近傍と、他端部を固定している近傍に位置させて開口部２７，２８をベッセルに設けることが好ましい。尚、通常の膜モジュールではベッセルに開口部を２つ設けるだけでよいが、大型装置では開口部の数をもっと増やしてもよい。又、各開口部２７，２８はベッセル内の中空膜の１本をつまんで切断し、外に取出すことができる程度であればよく、その形状や、大きさは任意である。
【００２５】
図１の実施例のベッセルを覆蓋２５，２６から外し、蓋２７´，２８´を外して開口部２７，２８を開き、中空膜の１本の途中を２個所で切断して途中を取出し、中空膜の１端と他端の開口をエポキシ樹脂を塗布したボルトで封鎖し、ベッセルを覆蓋２５，２６にフランジ接合で取付けるのに要した時間は３０分であった。取出した中空膜の劣化の程度が許容範囲内であれば、そのまゝ再使用すればよく、膜モジュールの評価を容易に、且つ短時間で行うことができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上で明らかなように、本発明は多数本の中空膜の一端と他端を別個の、又は同じポッティングを貫通するようにしてポッティングに固定してなる膜エレメントと、被処理水の流入部、濃縮水の排出部、透過水の流出部を有するケーシングとを有し、前記膜エレメントを上記ケーシングに充填してなる膜モジュールにおいて、上記ケーシングの内部に中空膜が存在する位置に開閉可能な蓋を備えた開口部を少なくとも２ケ所設けたので、中空膜の劣化による膜モジュールの性能を評価する際は、運転を中断し、上記２ケ所の開口部を開き、各開口部からカッターを挿入し、１本、又は複数本の中空膜の途中を２ケ所で切断し、中空膜の切断部分をケーシングの外に容易、且っ迅速に取出して中空膜の劣化程度を調べ膜モジュールの性能を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明による内圧式膜モジュールの一実施例の、一部を拡大して示した断面図、（Ｂ）は中空膜の途中をケーシングの外に取出す手順の説明図、（Ｃ）は外に取出す中空膜の各端部を示す目印をポッティングの端面に付けた状態の正面図である。
【図２】本発明による外圧式膜モジュールの一実施例の断面図である。
【符号の説明】
１０    膜エレメント
１１    中空膜
１２    ポッティング
１３    ポッティング
１４    ポッティング
２０    ケーシング
２１    被処理水の流入部
２２    濃縮水の排出部
２３    透過水の流出部
２４    ベッセル
２５    覆蓋
２６    覆蓋
２７    開口部
２８    開口部
【図１】
0003697798.tif 000002
【図２】
0003697798.tif 000003