(57)【要約】      （修正有）【課題】上下両方からの集水が可能とされつつも中空糸膜が損傷されるおそれの低い中空糸膜モジュールおよび水質低下を抑制しつつ効率の良い膜分離を実施し得る水処理方法の提供。【解決手段】複数本の中空糸膜１１を上下方向に延在させた状態で被処理水に浸漬させるとともに、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させるための散気部材４０が備えられている中空糸膜モジュール１０であって、前記散気部材が、前記中空糸膜の下端部側に配されその上面側に散気孔ＡＯが開口された中空体４１を有し、該中空体に接続された管体４０ｐから前記中空体に気体が供給されて前記散気孔から気泡を発生させ得るように構成されており、前記散気孔が下部固定部材３０の固定部の上側において上向きに開口されている。【選択図】図１
2011110498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の中空糸膜を上下方向に延在させた状態で被処理水に浸漬させて該被処理水の膜分離を実施させ得るように前記中空糸膜の上端部を固定する上部固定部材と下端部を固定する下部固定部材とを有し、前記上部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の上方に集水室を有するとともに前記下部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の下方に集水室を有しており前記中空糸膜内部の中空領域が上下両方の集水室に連通されて該中空糸膜の外側から内側に透過された透過水を上下両方から集水し得るように形成されており、さらに、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させるための散気部材が備えられている中空糸膜モジュールであって、
前記散気部材が、前記中空糸膜の下端部側に配されその上面側に散気孔が開口された中空体を有し、該中空体に接続された管体から前記中空体に気体が供給されて前記散気孔から気泡を発生させ得るように構成されており、前記散気孔が前記下部固定部材の固定部の上側において上向きに開口されていることを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記上部固定部材と前記下部固定部材とに両端部が固定された杆状の支持部材が１又は２以上備えられ、該支持部材の１以上が管状で前記中空体に気体を供給するための前記管体として備えられており、下部固定部材の前記固定部においては、前記中空糸膜がその下端部をポリマー組成物で形成された板状体の上面側から下面側に貫通させた状態で埋設されて固定されており、前記板状体の上面側に開口された散気孔から前記気泡を発生させるべく前記散気孔を有する中空体が前記板状体に埋設されて固定され、該中空体に前記管状の支持部材が接続されている請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
前記管状の支持部材が、その下端部を前記板状体の中心部に位置させて前記中空体に接続されており、該中空体が前記管状の支持部材との接続箇所から外方に放射状に広がる形状を有している請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
前記中空糸膜が小分けされた束が、その下端部を放射状に広がる前記中空体の間に埋設させて前記板状体に固定されている請求項３記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
前記上部固定部材と前記下部固定部材とに両端部が固定された杆状の支持部材が２以上備えられ、一つの中空体に複数の管体から気体を供給させるべく、前記支持部材の２以上が前記管体として備えられており、前記中空体が２以上の前記管体と接続された状態で備えられている請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項６】
前記中空体が、２本の管体に両端部が接続された連結管であり前記散気孔が該連結管の管壁に穿設された貫通孔である請求項５記載の中空糸膜モジュール。
【請求項７】
前記透過水が、上水として供給可能な状態で集水される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項８】
複数本の中空糸膜を上下方向に延在させた状態で膜分離を実施させ得るように前記中空糸膜の上端部を固定する上部固定部材と下端部を固定する下部固定部材とを有し、前記上部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の上方に集水室を有するとともに前記下部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の下方に集水室を有しており前記中空糸膜内部の中空領域が上下両方の集水室に連通されて該中空糸膜の外側から内側に透過された透過水を上下両方から集水し得るように形成されており、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させるための散気部材がさらに備えられている中空糸膜モジュールが被処理水中に浸漬された状態で前記上部集水室と前記下部集水室とに集水された前記透過水を中空糸膜モジュール外に吸引することによって前記被処理水を膜分離する膜分離工程と、前記散気部材で気泡を発生させて前記中空糸膜を振動させることにより該中空糸膜の表面に付着した付着物を前記表面から除去する散気工程とを実施する水処理方法であって、
前記散気部材が散気孔を備えた中空体を有し、該散気孔が前記下部固定部材の固定部の上側において上向きに開口した状態となるように前記中空体が配されており、該中空体に気体を供給するための管体が前記中空体に接続されて備えられている中空糸膜モジュールを用いて前記膜分離工程を実施させるとともに前記散気工程においては、前記管体から前記中空体に気体を供給し、該供給された気体を気泡として前記散気孔から発生させることによって前記付着物の除去を実施することを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離に用いられる中空糸膜モジュール及び水処理方法に関し、例えば、河川水、湖沼水、地下水、海水などの浄水処理、あるいは下水、工業廃水などの膜分離処理などに用いられる中空糸膜モジュール及び水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
懸濁物質等を含有する被処理水に中空糸膜を上下方向に延在させて保持した起立姿勢にて浸漬させて該中空糸膜内部を吸引することにより被処理水の膜分離を実施して、透過水を得る外圧型の中空糸膜モジュールが用いられるようになってきている。
【０００３】
そして、この種の水処理に用いられる中空糸膜モジュールは、被処理水中の浮遊性固形物や粘着性有機化合物などによって中空糸膜の透過性能を低下させやすく、該透過性能の低下は、膜分離のための動力負荷増大につながるため、従来、この透過性能の低下を抑制させる方法が広く検討されている。
【０００４】
例えば、中空糸膜を上下方向に延在させて被処理水中に浸漬させた状態で膜分離を実施するタイプの中空糸膜モジュールでは、この中空糸膜の下端部側で散気を実施することによって発生させた気泡で中空糸膜を振動させて表面の付着物を除去するエアスクラビングと呼ばれる方法が透過性能低下の防止に有効であることが知られている。
【０００５】
ところで、この種の中空糸膜モジュールとしては、従来、中空糸膜の上端側のみから透過水を吸引するタイプのものが広く用いられてきたが、下記特許文献１に示すように、近年、中空糸膜の上下両方から透過水を吸引するタイプの中空糸膜モジュールの使用が検討されるようになってきている。
中空糸膜の端部において吸引して該中空糸膜の外側から内側に水を透過させる場合には、この吸引による負圧が作用しやすい端部近傍においては単位時間に多量の水が膜を透過することになるがこの端部から離れるにつれて中空糸膜の内外の圧力差が減少するために膜を透過する水量が減少することになる。
このようなことから片側から集水するタイプでは中空糸膜全体を膜分離に有効に作用させることが難しいが、上下両方から集水するタイプの中空糸膜モジュールは、中空糸膜全体を有効活用させやすくコンパクトで効率の良い膜分離を実施させ得る。
【０００６】
なお、下記特許文献１に記載されている中空糸膜モジュールは、中空糸膜の延在する上下方向に対して直交する横方向から中空糸膜の束に散気管を挿入し、その先端の散気孔から気泡を発生させて中空糸膜表面の付着物除去を行うべく構成されている。
しかし、このような散気管で散気を行うと散気孔の前方においてこの散気管に近接する箇所の中空糸膜は、散気管の先端に設けられた散気孔からの気泡の放出によって激しく振動されることになり、この散気管の先端に衝突して、例えば、散気孔の開口縁などによって損傷されるおそれを有する。
そして、中空糸膜に損傷が生じると透過水に被処理水が混入して透過水の水質低下を招いてしまうことになる。
【０００７】
すなわち、従来の中空糸膜モジュールや従来の中空糸膜モジュールを用いた水処理方法においては、水質低下を抑制しつつ効率の良い膜分離を実施させることが困難であるという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３０５４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上下両方からの集水が可能とされつつも中空糸膜が損傷されるおそれの低い中空糸膜モジュールの提供を図り、ひいては水質低下を抑制しつつ効率の良い膜分離を実施し得る水処理方法の提供を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための中空糸膜モジュールに係る本発明は、複数本の中空糸膜を上下方向に延在させた状態で被処理水に浸漬させて該被処理水の膜分離を実施させ得るように前記中空糸膜の上端部を固定する上部固定部材と下端部を固定する下部固定部材とを有し、前記上部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の上方に集水室を有するとともに前記下部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の下方に集水室を有しており前記中空糸膜内部の中空領域が上下両方の集水室に連通されて該中空糸膜の外側から内側に透過された透過水を上下両方から集水し得るように形成されており、さらに、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させるための散気部材が備えられている中空糸膜モジュールであって、前記散気部材が、前記中空糸膜の下端部側に配されその上面側に散気孔が開口された中空体を有し、該中空体に接続された管体から前記中空体に気体が供給されて前記散気孔から気泡を発生させ得るように構成されており、前記散気孔が前記下部固定部材の固定部の上側において上向きに開口されていることを特徴としている。
【００１１】
また、水処理方法に係る本発明は、複数本の中空糸膜を上下方向に延在させた状態で膜分離を実施させ得るように前記中空糸膜の上端部を固定する上部固定部材と下端部を固定する下部固定部材とを有し、前記上部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の上方に集水室を有するとともに前記下部固定部材が前記中空糸膜を固定している固定部の下方に集水室を有しており前記中空糸膜内部の中空領域が上下両方の集水室に連通されて該中空糸膜の外側から内側に透過された透過水を上下両方から集水し得るように形成されており、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させるための散気部材がさらに備えられている中空糸膜モジュールが被処理水中に浸漬された状態で前記上部集水室と前記下部集水室とに集水された前記透過水を中空糸膜モジュール外に吸引することによって前記被処理水を膜分離する膜分離工程と、前記散気部材で気泡を発生させて前記中空糸膜を振動させることにより該中空糸膜の表面に付着した付着物を前記表面から除去する散気工程とを実施する水処理方法であって、前記散気部材が散気孔を備えた中空体を有し、該散気孔が前記下部固定部材の固定部の上側において上向きに開口した状態となるように前記中空体が配されており、該中空体に気体を供給するための管体が前記中空体に接続されて備えられている中空糸膜モジュールを用いて前記膜分離工程を実施させるとともに前記散気工程においては、前記管体から前記中空体に気体を供給し、該供給された気体を気泡として前記散気孔から発生させることによって前記付着物の除去を実施することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、中空糸膜の上下両方から集水可能な中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜の下端部側において気泡を発生させるための散気部材が備えられており、しかも、その散気孔が、中空糸膜の下端部を固定している固定部の上側において上方向に開口されていることから横方向に配された散気管の先端部に設けた散気孔から気泡を発生させる場合に比べて気泡の発生によって散気孔の近傍の中空糸膜を激しく振動させてしまうおそれを抑制させ得る。
【００１３】
すなわち、本発明によれば、上下両方からの集水が可能とされつつも中空糸膜が損傷されるおそれの低い中空糸膜モジュールが提供され、水質低下が抑制されつつ効率の良い膜分離の実施が可能な水処理方法が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の中空糸膜モジュールの第一の実施形態の構成を示す縦方向断面図。
【図２】同実施形態における、上部固定部材の固定部の上面図（図１のＡ−Ａ線断面図）。
【図３】同実施形態における、下部固定部材の固定部の上面図（図１のＢ−Ｂ線断面図）。
【図４】同実施形態において中空体を変更した態様を示す縦方向断面図（Ａ）ならびに横方向断面図（Ｂ）。
【図５】同実施形態において中空体を変更した態様を示す縦方向断面図（Ａ）ならびに横方向断面図（Ｂ）。
【図６】第二実施形態の中空糸膜モジュールを示す縦方向断面図（Ａ）、横方向断面図（Ｂ）、及び、一変更例（Ａ’：縦方向断面図）。
【図７】第三実施形態の中空糸膜モジュールを示す縦方向断面図（Ａ）、横方向断面図（Ｂ）、及び、一変更例（Ａ’：縦方向断面図、Ｂ’：横方向断面図）。
【図８】水処理方法を説明するための装置構成概要図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る中空糸膜モジュールを起立状態にさせた様子を側面方向から見た縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における中空糸膜モジュールの断面（横断面）を示す断面図である。
また、図３は図１のＢ−Ｂ線における中空糸膜モジュールの横断面を示した図である。
【００１６】
本実施形態の中空糸膜モジュール１０は、この図１にも示されているように縦長円筒状の外観を有しており、その上下方向中間部に複数本の中空糸膜１１が並列状態で露出されている。
この第一実施形態の中空糸膜モジュール１０は、複数本の中空糸膜１１が引き揃えられた状態で上下方向に配されておりこの中空糸膜１１の両端部の内の一端部を上方側で固定する固定部材（以下「上部固定部材２０」ともいう）と、他端部を下方側で固定する固定部材（以下「下部固定部材３０」ともいう）の２つの固定部材が用いられて中空糸膜１１が固定されている。
そして、第一実施形態の中空糸膜モジュール１０は、その中心部を通って上下方向に延在し、前記上部固定部材２０と前記下部固定部材３０とに両端部を固定させてこれらの間に所定の間隔を保持させて支持する杆状の支持部材Ｓを有している。
すなわち、本実施形態の中空糸膜モジュール１０は、その中心部を通る単一の支持部材Ｓによって上部固定部材２０と下部固定部材３０とが支持されている。
また、第一実施形態の中空糸膜モジュール１０は、上下方向に延在された前記中空糸膜１１の下端部側において気泡を発生させるための散気部材が備えられている。
【００１７】
前記上部固定部材２０は、その下方側において略水平に配された板状体２１（以下「上部板状体２１」ともいう）を有し、該板状体２１はポリマー組成物によって厚みのある円板状に形成されている。
また、上部固定部材２０には、前記板状体２１を上側から覆うキャップ材２２が備えられ、該キャップ材２２は、前記板状体２１の輪郭形状と略同一形状となる天面部２２ｃと該天面部２２ｃの外縁から垂下する周壁部２２ｗとを有している。
そして、前記キャップ材２２が、その天面部２２ｃを前記板状体２１の上面２１ａから上方に一定距離だけ離間させるとともに前記周壁部２２ｗの内周面を前記板状体２１の外周面２１ｗに密着させて前記板状体２１との間に空間部２０ａを形成させている。
【００１８】
前記板状体２１は、前記中空糸膜１１の上端部を前記ポリマー組成物によって埋設させて固定させており、前記上部固定部材２０において中空糸膜１１を固定する固定部を形成させている。
より具体的には、前記板状体２１は、全ての中空糸膜１１を一纏りにさせた状態でこの中空糸膜１１が纏められたものの太さよりも僅かに大きな内径を有する円筒状の容器に前記中空糸膜１１の端部を挿入し、該容器内に硬化性の液状ポリマーを充填固化させて得られた円柱状の硬化体を前記中空糸膜１１の末端よりも内側の部分で中空糸膜１１の延在する方向と略直交する方向に中空糸膜１１ごと切断することによって円板状に形成されたものである。
したがって、前記中空糸膜１１は、前記板状体２１を下方から上方に貫通し板状体２１の上面２１ａにおいて開口する状態で前記ポリマー組成物に埋設されて上部固定部材２０に固定されている。
【００１９】
そして、下部固定部材３０も前記上部固定部材２０と同様の構成を有しており、その上方側において略水平に配され、ポリマー組成物によって厚みのある円板状に形成された板状体３１（以下「下部板状体３１」ともいう）で前記中空糸膜１１の下端部を固定する固定部が形成されている点、及び、前記板状体３１に下方から外嵌されたキャップ材３２との間に空間部が形成されている点において共通している。
すなわち、前記上部固定部材２０の側において前記中空糸膜１１が前記板状体２１の上面２１ａに開口されて該板状体２１と前記キャップ材２２との間の空間部２０ａに前記中空糸膜１１の内部空間が連通されているのと同様に、当該下部固定部材３０の側においても中空糸膜１１が下部板状体３１の下面３１ｂにおいて開口されその内部空間が前記下部板状体３１とキャップ材３２との間に形成された空間部３０ａに連通されている。
【００２０】
なお、前記板状体２１，３１は、中空糸膜１１が固定されている箇所における中空糸膜１１どうしの間の隙間部や、中空糸膜１１が固定されている箇所の周りにポリマー組成物によって壁体２１ｒ，３１ｒが形成されることから該板状体２１，３１とキャップ材２２，３２とによって囲まれた空間部２０ａ，３０ａには水密性が付与されており、本実施形態の中空糸膜モジュール１０を、膜分離を行う被処理水に浸漬させた際に、前記空間部２０ａ，３０ａに被処理水が浸入することを防止し得るように構成されている。
また、このことによって、上下両方の空間部２０ａ，３０ａは、中空糸膜１１の外側から内側に透過された透過水が集水される集水室として機能することになる。
【００２１】
また、本実施形態における前記上部固定部材２０は、前記空間部２０ａに集水された透過水を中空糸膜モジュール１０の外部に搬出させ得るようにキャップ材２２の天面部２２ｃに開口２２ｓを有しており、前記空間部２０ａは当該開口２２ｓのみで外部と連通している。
一方で、下部固定部材３０にはキャップ材３２に開口が形成されておらず、代わりに、この下部固定部材３０の空間部３０ａ（以下「下部集水室３０ａ」ともいう）と上部固定部材２０の空間部２０ａ（以下「上部集水室２０ａ」ともいう）とを連通させる通水管Ｐが設けられている。
この通水管Ｐは、中空糸膜１１などに比べて遥かに大径で前記下部集水室３０ａから前記上部集水室２０ａへ透過水を通過させる際の圧損が十分低減されたものである。
このような構成を有することにより、本実施形態における中空糸膜モジュール１０は、前記開口２２ｓから透過水を吸引した際に上下両方の集水室２０ａ，３０ａで一度に集水されるように形成されている。
【００２２】
本実施形態における中空糸膜モジュール１０には、前記中空糸膜１１の下端部側において気泡を発生させるための散気部材４０がさらに備えられており、該散気部材４０は、前記気泡を発生させて中空糸膜１１を振動させることによって前記被処理水の膜分離を実施した際に表面に付着した付着物を除去し得るように備えられたものである。
該散気部材４０は、前記気泡を発生させる散気孔ＡＯが開口された中空体４１を有し、該中空体に接続された管体から前記中空体４１に気体が供給されて前記気泡を発生させ得るように構成されている。
具体的には、前記中空体４１は、下部固定部材３０の板状体３１に横置された状態で埋設され、該板状体３１の中心から放射状に延びる４本の管状部４１ｐと、該管状部４１ｐの先端部から立ち上がる筒状の立上り部４１ｅとを有しており、該立上り部４１ｅが、その先端部を板状体３１の上面３１ａにおいて上方に向けて開口させて散気孔ＡＯを形成させている。
【００２３】
そして、本実施形態においては、前記支持部材Ｓが中空の管体４０ｐ（以下「給気管４０ｐ」ともいう）であり、前記中空体４１に気体を供給すべく備えられている。
該給気管４０ｐは、その下端部を中空体４１の管状部４１ｐがその一端部を集合させている板状体３１の中心部において前記ポリマー組成物に埋設されて固定されており、該埋設されている部分において当該給気管４０ｐの管壁に前記管状部４１ｐがその一端部を開口させて接続されている。
すなわち、上面視において十字となる形状に配された４本の管状部４１ｐが集合している、この十字の中央部分において給気管４０ｐと中空体４１が接続されている。
給気管４０ｐの下端部で当該給気管４０ｐと前記中空体４１が散気のための気体を前記中空体に供給可能な状態で接続されている一方で給気管４０ｐの上端部は上部固定部材２０の板状体２１の中心部に埋設されて固定されている。
そして、本実施形態の中空糸膜モジュール１０は、該給気管４０ｐの上端部に接続され、前記給気管４０ｐの上端部からさらに上方に延びる延設管Ｓｅを有し、該延設管Ｓｅが前記上部集水室２０ａを通って前記キャップ材２２の天面部２２ｃよりも上方に延設されている。
なお、この延設管Ｓｅと給気管４０ｐとの接続箇所や延設管Ｓｅとキャップ材２２（天面部２２ｃ）との間においては、十分なシールが施され、延設管Ｓｅと給気管４０ｐとの接続箇所に透過水が入り込んだり、あるいは逆に上部集水室２０ａに気体が漏洩したりすることが防止されているとともに被処理水が上部集水室２０ａに流入することが防止されている。
【００２４】
本実施形態における中空糸膜モジュール１０は、上記のような構成部材を有することによって、前記延設管Ｓｅにブロア等の給気手段で散気を行うための空気などの気体を供給した際に、給気管４０ｐを通じて前記気体が中空体４１に供給され、管状部４１ｐによって４分割された気体が各々の管状部４１ｐの先端側に設けられた散気孔ＡＯから気泡ＡＢとして放出されるように形成されている。
【００２５】
なお、この中空体４１が埋設されている箇所は、通常、該中空体４１を貫通させて中空糸膜１１を下部板状体３１の下面３１ｂにまで到達させることが困難であるため、中空糸膜１１をいくつかに小分けして中空糸膜束１１ａを形成させ、該中空糸膜束１１ａの下端部を放射状に広がる前記中空体４１の間に埋設させて前記下部板状体３１に固定させることが好ましい。
例えば、図３に示すように、断面が扇型となるように束ねた８つの中空糸膜束１１ａを隣接する管状部４１ｐどうしの間に埋設させて中空体４１などと干渉することを避けて中空糸膜１１の下端部を下部板状体３１に固定させることが好ましい。
【００２６】
このように放射状に形成された中空体４１の間に中空糸膜束１１ａを固定することで、散気孔ＡＯと中空糸膜束１１ａとを周方向に交互に配置することができ、中空糸膜束１１ａへの散気をムラ無く行うことができる。
また、図４Ａ）は、中空糸膜モジュール１０の縦断面を示す断面図で、下部固定部材３０の部分のみを示したもので、図４Ｂ）は、図４Ａ）のＣ−Ｃ線における位置での中空糸膜モジュール１０の横断面を示した断面図であるが、この図４に示すように、管状部４１ｐが延在する方向に複数の立上り部４１ｅを設けて散気孔ＡＯを複数設けることも可能である。
すなわち、管状部４１ｐの先端部においてのみ立上り部４１ｅを形成させるのではなくこの先端部に至るまでの間に複数の立上り部４１ｅを形成させてその先端を板状体３１の上面３１ａにおいて上方に向けて開口させて多数の散気孔ＡＯを形成させることも可能である。
このように一つの管状部４１ｐに複数の立上り部４１ｅを形成させて複数の散気孔ＡＯを備えさせることによって、中空糸膜束１１ａへの散気をより一層ムラ無く行うことができる。
【００２７】
さらには、図５に見られるような扁平な円筒状の外観を有する中空体４１も本実施形態の中空糸膜モジュール１０における散気部材４０として採用可能である。
この図５に示す中空体４１は、板状体３１よりも径小な円形の天井壁４１ｒと底壁４１ｂとを有し、板状体３１の厚みよりも低い高さの円筒状の周側壁４１ｗによって底壁４１ｂと天井壁４１ｒの外縁が連結された中空の円形基体部４１ｃと該円形基体部４１ｃの天井壁４１ｒの開口から立ち上がりその上端を板状体３１の上面３１ａに到達させた筒状の立上り部４１ｅとを有している。
この立上り部４１ｅは、図５（Ａ）のＤ−Ｄ線断面を示す図５（Ｂ）にも示されているように、前記中空体４１に複数形成されており、この立上り部４１ｅの上端が散気孔ＡＯとされ、該散気孔ＡＯが板状体３１の上面３１ａにおいて上向きに開口されている。
【００２８】
この中空体も、これまでに述べた中空体と同様に、その内部空間に気体を導入させるべく給気管４０ｐが接続されており、前記円形基体部４１ｃの前記天井壁４１ｒの中心位置に前記給気管４０ｐの下端部が接続されている。
なお、この図５に一部の構造を示す中空糸膜モジュール１０では、前記円形基体部４１ｃの周囲において扇形に束ねられた中空糸膜束１１ａが固定されている。
【００２９】
このように下部固定部材３０の板状体３１の上面３１ａにおいて上向きに開口している散気孔ＡＯを形成させ、前記中空体４１を板状体３１の上面側に露出させない態様とすることで散気孔ＡＯから気泡を放出させて中空糸膜１１を振動させても、散気部材４０を構成している中空体４１に振動された前記中空糸膜１１が衝突することを回避することができ、中空糸膜１１の損傷防止を図ることができる。
なお、前記立上り部４１ｅをさらに延長させて、その先端部を板状体３１の上面３１ａよりも上方に位置させたとしても、この板状体３１の上面側において気泡が上向きに開口された散気孔から放出される場合には、気泡の放出方向と中空糸膜１１の延在する方向とが略平行となるために、散気孔ＡＯの近傍における中空糸膜１１の振動が過度に大きなものとなることが抑制され、しかも、仮に中空糸膜１１が前記立上り部４１ｅと接触したとしても、立上り部４１ｅの突出方向と中空糸膜１１の延在する方向とが略平行となることから、従来の散気管が中空糸膜１１に直交して配置されている場合に比べて接触時の衝撃が局所的に加えられることを抑制させ得る。
【００３０】
なお、図３〜５のように、中空糸膜１１が小分けされた束１１ａが中空体４１の埋設箇所と別の箇所において埋設される場合には、通常、散気口が中空糸膜１１と離れた位置に形成され易く、立上り部４１ｅを上方に突出させたとしても立上り部４１ｅと中空糸膜１１との接触が抑制され得る。
【００３１】
また、図１〜５のように、中空糸膜１１を固定する固定部を構成している板状体３１に埋設させた中空体４１に給気管４０ｐを接続させる場合には、この給気管４０ｐに元来期待されている支持部材Ｓとしての機能をより好適に発揮させることとなる。
例えば、支持部材Ｓ（給気管４０ｐ）の外表面と、その周囲のポリマー組成物との接着力が低く支持部材Ｓと下部板状体３１とが剥離してしまったとしても、支持部材Ｓの下端部が中空体４１に接続されていることによって下部板状体３１から支持部材Ｓが外れてしまうことを防止させ得る。
そのため、中空糸膜１１を固定するためのポリマー組成物との相性の点から支持部材Ｓの構成材料が制約されたりすることも抑制させることができ中空糸膜モジュールの設計の自由度を向上させうる。
【００３２】
前記中空体４１を下部板状体３１に埋設させる方法は、特に限定されるものではないが、前記中空糸膜１１を硬化性の液状ポリマーで一体化させる際に、併せて中空体４１を埋設させればよく、このとき、必要に応じて予め支持部材Ｓ（給気管４０ｐ）を中空体４１に接続させた状態で埋設を行っても、中空体４１のみを埋設させた後に支持部材Ｓ（給気管４０ｐ）を接続させても良い。
【００３３】
なお、この第一実施形態のように、支持部材を中空体に空気を供給するための管体として利用することは本発明における必須の構成ではない。
したがって、下記に述べる第二の実施形態のような態様も本発明が意図する範囲のものである。
【００３４】
（第二実施形態）
図６は本発明の第二の実施形態を示すもので第一実施形態における図４、図５と同様に図６（Ａ）は、中空糸膜モジュールの縦断面を示す断面図で、下部固定部材３０の部分のみを示したものであり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＥ−Ｅ線における位置での中空糸膜モジュール１０の横断面を示した断面図である。
前記第一の実施形態においては、中空体４１に散気のための気体を供給する管体（給気管）が支持部材を兼用していたが、この第二の実施形態においては、給気管５０が別途設けられている。
【００３５】
この図６に示す中空糸膜モジュールは、下部固定部材３０の板状体３１を上下方向に貫通する直管状の中空体４１が６本埋設されており、下部固定部材３０のキャップ材３２の底面部３２ｂの中心部下方から該底面部３２ｂを貫通して下部集水室３０ａに導入された給気管５０が６本の細管に分岐され（分岐配管部５１）、該分岐された管体を通じて前記中空体４１の下端部に接続されている。
すなわち、分岐配管部５１の６本の細管の上端をそれぞれ６本の中空体４１の下端に接続させている。
【００３６】
この第二の実施形態において、下部固定部材３０の板状体３１の上面３１ａにおいて上向きに開口している散気孔ＡＯが形成される点については第一実施形態における中空糸膜モジュール１０と同じであり、中空体４１が板状体３１の上面側に露出されないことによって中空体４１と中空糸膜１１との衝突が回避されて中空糸膜１１の損傷防止が図られ得る点においても同じである。
【００３７】
しかも、この第二の実施形態にかかる中空糸膜モジュールは、直管という極めて単純な構造を有する中空体４１で散気部材４０’が構成されており、しかも、板状体３１の下面３１ｂに露出させた箇所で給気のための管体と前記中空体４１とが接続されていることから第一の実施形態において例示した中空糸膜モジュールに比べて容易に製造され得る。
【００３８】
なお、下部固定部材３０の外部から下部板状体３１の下方に前記給気管５０を導入させる態様については、図６（Ａ）に示すようなキャップ材３２の下方から導入する場合に限定されるものではなく、例えば、図６（Ａ’）に示すような変更例も採用可能である。
すなわち、キャップ材３２の側方から周壁部３１ｗを貫通させて下部板状体３１の下方で分岐配管部５１に接続させる場合も本発明の中空糸膜モジュールとして意図する範囲のものである。
この第二の実施形態のように散気のための気体を中空体４１に供給する管体と支持部材とを兼用させない態様とは逆に、下記に述べる第三の実施形態のように複数本の支持部材を用い、しかも、その一部または全部の支持部材を給気管として用いる場合も本発明が意図する範囲である。
【００３９】
（第三実施形態）
図７は、本発明の第三の実施形態を示すもので第二実施形態において示した図６と同様に図７（Ａ）が、中空糸膜モジュールの縦断面を示す断面図で、下部固定部材３０の部分のみを示したものであり、図７（Ｂ）が、図７（Ａ）のＦ−Ｆ線における位置での中空糸膜モジュール１０の横断面を示した断面図である。
前記第一の実施形態においては、給気管を兼用した単一の支持部材が中空糸膜モジュールの中心部に配されていたが、この第二の実施形態においては、４本の杆状の支持部材Ｓがそれぞれ両端部を上部固定部材２０と下部固定部材とに固定させてこれらの支持に用いられている。
【００４０】
この４本の支持部材Ｓは、下部固定部材３０の板状体３１における固定位置ならびに上部固定部材２０における固定位置が、それぞれの位置を結んだ直線が略正方形となるように配置されており、この正方形の中心が中空糸膜モジュールの中心部に位置するように配されている。
そして、この第三実施形態においても、支持部材Ｓを給気管４０ｐとして用いるべく、前記支持部材Ｓとして中空の管体が採用されており、４本全ての支持部材Ｓを給気管４０ｐとして機能させるべく４本全ての支持部材Ｓに管体が使用されている。
【００４１】
そして、この４本の支持部材Ｓは、その下端部を前記板状体３１に埋設させて固定されており、この埋設された箇所において４本の中空管で接続されている。
具体的には、前記板状体３１には、先の正方形の４辺に相当する位置にそれぞれの辺に沿った形で中空管が埋設固定されている。
該中空管は散気部材４０を構成する中空体４１として備えられているものであり、一つの中空管はその両端をそれぞれ別の支持部材Ｓ（給気管４０ｐ）に接続させている。
すなわち、中空体（中空管）が管体（給気管）に接続されて互いの中空領域を連通させている点においては本実施形態の散気部材４０”も第一実施形態の散気部材４０と共通しているが、この第三の実施形態における中空体４１’は２本の給気管４０ｐの間を連通させる連結管である点において第一実施形態において例示している態様と相違している。
【００４２】
この２本の給気管４０ｐの間を連通させる連結管４１’は、その埋設深さが当該連結管４１’の直径程度とされており、その管壁を下部板状体３１の上面３１ａに僅かに露出させた状態でポリマー組成物中に埋設されている。
そして、この連結管４１’には、前記給気管４０ｐからこの連結管４１’の内部に導入された気体を散気するための散気孔ＡＯとして、この下部板状体３１の上面３１ａに露出する箇所に該連結管４１’の長さ方向に沿って複数の貫通孔が管壁に穿設されている。
この貫通孔は４本全ての連結管４１’に設けられており、本実施形態の中空糸膜モジュールにおいては、複数の散気孔ＡＯがその開口を上方に向けた状態で下部板状体３１の上面３１ａに正方形に並んで配置されている。
【００４３】
この第三の実施形態において、下部固定部材３０の板状体３１の上面３１ａにおいて上向きに開口している散気孔ＡＯから気泡を発生させることで中空体４１と中空糸膜１１との衝突を回避しつつ中空糸膜１１の付着物除去を行い得る点においては第一、第二の実施形態における中空糸膜モジュールと同じである。
しかも、この第三実施形態においては、複数の給気管４０ｐから一つの中空体（連結管４１’）に気体の供給が行われ得ることから、例え、一つの給気管４０ｐに障害が生じたとしても、他の給気管４０ｐを利用して散気を継続させることができる。
【００４４】
なお、このような効果を奏する点において、前記連結管４１’の全体を前記板状体３１に埋設させるのではなく、その一部、又は全部を露出させたものも本発明の中空糸膜モジュールとして採用が可能ではあるが、その場合には、中空糸膜モジュールと連結管４１’とが接触する可能性を高めることになる。
したがって、仮に、板状体３１の上側に完全に露出された状態で連結管を配して、上向きに開口させた散気孔から気泡を発生させるような態様とする場合には、この連結管を硬質のものとするのではなく、ゴムホースのような柔軟な素材で構成させることが好ましい。
なお、第一、第二の実施形態において板状体３１の上面３１から上方に中空体の一部を突出させるような場合についても、少なくとも、この突出箇所を軟質なゴム製の部材などとすることで中空糸膜の損傷をより一層低減できることについては同じである。
【００４５】
また、連結管４１’を被処理水に露出させつつ中空糸膜１１との衝突を回避させる方法として、図７（Ａ’）、図７（Ｂ’）（図７Ａ’のＧ−Ｇ線断面）に示すような変更例を採用することも可能である。
この図７の（Ａ’）、（Ｂ’）は、下部板状体３１の上面側にその中心部を通って直交し、しかも、前記連結管４１’の太さと同等、又はそれ以上の溝深さを有する十字の溝ＡＬが形成され、該十字の溝ＡＬの４つの端部にそれぞれ下端部を前記下部板状体３１に埋設させて固定させた状態で管状の支持部材Ｓ（給気管４０ｐ）が配され、前記溝ＡＬに配した十字状の連結管４１’でこの４本の支持部材間が連結された散気機構を有する中空糸膜モジュールを示している。
すなわち、図７（Ａ’）、（Ｂ’）に示す中空糸膜モジュールは、一つの中空体（連結管４１’）に４本の支持部材Ｓから気体の供給を受けることができ前記十字状の連結管４１’の上面に開口された散気孔ＡＯから気泡を発生させ得るように形成されているものである。
なお、要すれば、４本の支持部材Ｓの内の１本以上を給気管４０ｐとすべく管体とし、残りを中実の杆体としてもよい。
また、十字形状によらず溝を設けて連結管４１’を収容させる態様とすることで、中空体（連結管４１’）の交換が容易でありながら散気によって振動された中空糸膜１１が前記連結管４１’に衝突するおそれを抑制させ得る。
また、連結管４１’は、板状体３１の表面から露出させることも可能である。
なお、溝ＡＬの深さは、連結管４１’の太さの１／３以上であることが好ましく、連結管４１’の太さと同等またはそれ以上であることがより好ましい。
【００４６】
以上に例示した実施形態においては中空体や支持部材、といった本発明の中空糸膜モジュールを構成させる各部材については、従来公知の部材を用いて形成させることができ、その形成部材としては、樹脂管、金属管といったものを採用することができる。
また、上下のキャップ材や中空糸膜等についても同様に従来公知の部材を用いて形成させることができる。
【００４７】
なお、上記第一から第三の実施の形態においては、縦長円筒状の外観を有する中空糸膜モジュールを例示しているが本発明の中空糸膜モジュールは、全体形状を略円筒状に限定するものではない。
また、上記第一実施形態においては、上部集水室のみから透過水を排出させることによって上下両方で集水される構造の中空糸膜モジュールを例示しているが、下部集水室のみから透過水を排出させることによって上下両方で集水される構造の中空糸膜モジュールや、上下の集水室を連通させる通水管を設けることなく上部集水室と下部集水室との両方から、それぞれ独立して透過水を排出させ得るように構成された中空糸膜モジュールも本発明の意図する範囲である。
さらに、中空糸膜モジュールの構成部材として従来公知の部材を、本発明の効果が著しく損なわれない範囲において本発明の中空糸膜モジュールにも採用することが可能なものである。
【００４８】
なお、本発明の中空糸膜モジュールは、以下のような水処理に好適に用いられ得る。
図８は、この水処理方法を説明するための装置概要図であり、第二実施形態の中空糸膜モジュール１０が用いられた水処理装置の一実施形態を示す図である。
【００４９】
この水処理装置６０は、本実施形態では懸濁物質を含有する被処理水を膜分離して上水として供給可能な状態の透過水を得られるように構成されたものである。
図８に示すように、水処理装置６０には、被処理水供給ライン６１からの被処理水が供給される被処理水槽６２が備えられている。
また、本実施形態の水処理装置６０には、この被処理水槽６２内の被処理水中に起立姿勢で浸漬されて配置された複数の中空糸膜モジュール１０と、これらの中空糸膜モジュール１０に接続され、吸引ポンプ６３ａを有して該吸引ポンプ６３ａによって中空糸膜内部を吸引することにより被処理水の膜ろ過による固液分離を行って透過水を取り出すための透過水取出しライン６３とを有する膜分離装置が備えられている。
さらに、本実施形態の水処理装置６０には、中空糸膜モジュール１０の散気部材によるエアスクラビングを実施させるための空気供給源６４ａと、該空気供給源６４ａから空気を搬送し前記給気管４０ｐ（図１等参照）を通じて前記中空体４１に空気を供給するための空気供給ライン６４と、被処理水槽６２内の沈殿物を排出するための沈殿物排出ライン６５とを備えている。
【００５０】
また、図８の水処理装置における透過水取出しライン６３は、各中空糸膜モジュール１０の上部のキャップ材２２の開口２２ｓに接続された集水管６３ｂ、各集水管６３ｂに連通する集水ヘッダー管６３ｃ、透過水取出し管６３ｄを有している。
また、空気供給ライン６４は、空気供給源６４ａと、該空気供給源６４ａによって加圧された空気を供給する空気輸送管６４ｂと、該空気輸送管６４ｂから分岐した空気輸送分岐管６４ｄと、その各空気輸送分岐管６４ｄの先端部分が各中空糸膜モジュール１０の給気管５０（図６参照）に接続されて構成されている。
なお、各中空糸膜モジュール１０は、その上部固定部材２０がその全体を水面下に浸漬させる状態で水処理装置に設置されている。
【００５１】
このように構成される水処理装置６０を用いた水処理方法においては、前記吸引ポンプ６３ａによって上部集水室２０ａに対して吸引を行い、この上部集水室２０ａならびに通水管Ｐで連通された下部集水室３０ａを負圧状態にさせ、そのことによって中空糸膜１１の外部から内側に透過水を透過させて上下両方からの集水を実施する。
そして、この吸引ポンプ６３ａによる吸引を継続させることによって透過水が中空糸膜モジュールから排出されて前記中空糸膜１１による被処理水の膜分離が継続されることになる。
【００５２】
このような工程（膜分離工程）中においては、被処理水に含まれている懸濁物質は、主として中空糸膜１１の表面において捕捉され、中空糸膜の内部には、清浄な水が透過水として透過されることになる。
そして、中空糸膜１１の表面に付着した懸濁物質は中空糸膜１１の透過性を低下させる要因となって、吸引ポンプ６３ａの動力負荷を増大させる要因となる。
したがって、この膜分離工程の効率低下を図る上では、中空糸膜１１の表面に付着した付着物を除去することが好ましい。
【００５３】
本実施形態においては、先述のような散気部材４０’を有する中空糸膜モジュール１０が水処理装置に採用されているために、当該散気部材４０’で気泡を発生させる散気工程を実施して前記付着物を除去させることができる。
すなわち、前記空気供給源６４ａから、空気輸送管６４ｂ、空気輸送分岐管６４ｄ及び給気管５０を通じて中空体４１に空気を供給し、中空糸膜１１の下端を固定している固定部の上側に設けた散気孔ＡＯから上向きに気泡を発生させ、中空糸膜１１に対する気泡の衝突による打力や、気泡の浮上によって生じる水流によって中空糸膜１１に振動を与え付着物の脱落除去を行う。
なお、このとき必要であれば、前記吸引ポンプ６３ａによる吸引とは逆に、前記集水室２０ａ，３０ａを加圧して中空糸膜１１の内側から外側に透過水を透過させる逆洗浄を行ってもよい。
【００５４】
この散気工程においては、先述のように、中空糸膜１１の延在方向に向けて気泡の放出が行われることで散気孔ＡＯの近傍に配された中空糸膜１１が過度に振動することを防止でき、中空糸膜１１に損傷が生じることが抑制されつつ付着物の除去が行われる。
したがって、透過水の水質低下が生じるおそれを抑制しつつ効率の良い水処理方法を実施することができる。
このことによって、特に、水質に対して要求の厳しい上水処理に好適な水処理方法が提供されうる。
なお、本実施形態の水処理方法としては上水処理に限定されるものではなく、広く一般の水処理に応用が可能なものである。
【符号の説明】
【００５５】
１０：中空糸膜モジュール、１１：中空糸膜、１１ａ：中空糸膜束、２０：上部固定部材、２０ａ：空間部（上部集水室）、２１：（上部）板状体、２１ａ：上面、２１ｗ：外周面、２２：キャップ材、２２ｃ：天面部、２２ｓ：開口、２２ｗ：周壁部、３０：下部固定部材、３０ａ：空間部（下部集水室）、３１：（下部）板状体、３１ａ：上面、３１ｂ：下面、３２：キャップ材、３２ｂ：底面部、４０：散気部材、４０ｐ：管体、４０ｐ：給気管、４１：中空体、４１ｂ：底壁、４１ｃ：円形基体部、４１ｅ：立上り部、４１ｐ：管状部、４１ｒ：天井壁、４１ｗ：周側壁、５０：給気管、５１：分岐配管部、６０：水処理装置、６１：被処理水供給ライン、６２：被処理水槽、６３ａ：吸引ポンプ、６３ｂ：集水管、６３ｃ：集水ヘッダー管、６３ｄ：透過水取出し管、６４：空気供給ライン、６４ａ：空気供給源、６４ｂ：空気輸送管、６４ｄ：空気輸送分岐管、６５：沈殿物排出ライン、ＡＢ：気泡、ＡＯ：散気孔、Ｐ：通水管、Ｓ：支持部材、Ｓｅ：延設管
【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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