(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を提供する。【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、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散気機構がさらに備えられている中空糸膜モジュール１０であって、下部固定部材３０が、集水室３０ａの下方に設けられた気体貯留室３０ｂと、該気体貯留室から前記集水室を通過して固定部の上面側にいたる気泡通路３３ｘとをさらに備えており、前記気体貯留室に気体が貯留され、該貯留された前記気体が前記気泡通路を通って浮上されて前記固定部の上側に気泡が発生される前記散気機構が備えられていることを特徴とする中空糸膜モジュールとする。【選択図】図１
2011110499.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、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させる散気機構がさらに備えられている中空糸膜モジュールであって、
前記下部固定部材が、前記集水室の下方に設けられた気体貯留室と、該気体貯留室から前記集水室を通過して前記固定部の上面側にいたる気泡通路とをさらに備えており、前記気体貯留室に気体が貯留され、該貯留された前記気体が前記気泡通路を通って浮上されて前記固定部の上側に気泡が発生される前記散気機構が備えら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】
前記下部固定部材は、前記集水室と前記気体貯留室とを画成するための筒状部材、及び、前記固定部を構成する板状体を有し、該板状体が水平方向に配置されてその上面側から下面側に前記中空糸膜を貫通させて該中空糸膜を前記下面側において開口させた状態で固定しており、該板状体には厚み方向に貫通する貫通孔が１以上穿設されているとともに前記筒状部材には前記板状体に下側から外嵌可能な内径を有する筒状の周側壁と該周側壁の内部を上下に区分する仕切り壁とが備えられており、該仕切り壁には前記板状体に貫通孔が穿設されている位置に相当する位置において上方に向けて突出し且つ先端が前記貫通孔よりも小径で基端が前記貫通孔よりも大径な突出部が備えられており、該突出部の前記先端を前記貫通孔に下方から挿入させて前記突出部と前記貫通孔の開口縁とが当接されて前記仕切り壁と前記板状体との間に前記周側壁で囲まれた前記集水室を形成させるとともに前記仕切り壁の下方側に前記周側壁で囲まれた前記気体貯留室を形成させて前記筒状部材が前記板状体に外嵌されており、しかも、前記突出部に設けられた上下に貫通する貫通孔と前記板状体の貫通孔とによって形成された前記気泡通路が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３】
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又は２記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
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散気機構がさらに備えられている中空糸膜モジュールを被処理水中に浸漬させ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、前記中空糸膜の表面に付着した付着物を前記表面から除去させるべく前記散気機構で気泡を発生させて前記中空糸膜を振動させる散気工程とを実施する水処理方法であって、
前記下部固定部材が、前記集水室の下方に設けられた気体貯留室と、該気体貯留室から前記集水室を通過して前記固定部の上面側にいたる気泡通路とを備えている中空糸膜モジュールを用い、前記気体貯留室に気体を貯留させて、該貯留させた前記気体を前記気泡通路を通じて浮上させることにより前記固定部の上側に前記気泡を発生させて前記散気工程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】
従来、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ている。
【０００３】
そして、この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。
中空糸膜の端部から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中空糸膜の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、上下両方から吸引（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、散気管の先端のエッジ部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】
このようなことから、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、前記中空糸膜の下端部側において気泡を発生させる散気機構がさらに備えられている中空糸膜モジュールであって、前記下部固定部材が、前記集水室の下方に設けられた気体貯留室と、該気体貯留室から前記集水室を通過して前記固定部の上面側にいたる気泡通路とをさらに備えており、前記気体貯留室に気体が貯留され、該貯留された前記気体が前記気泡通路を通って浮上されて前記固定部の上側に気泡が発生される前記散気機構が備えら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散気機構がさらに備えられている中空糸膜モジュールを被処理水中に浸漬させ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、前記中空糸膜の表面に付着した付着物を前記表面から除去させるべく前記散気機構で気泡を発生させて前記中空糸膜を振動させる散気工程とを実施する水処理方法であって、前記下部固定部材が、前記集水室の下方に設けられた気体貯留室と、該気体貯留室から前記集水室を通過して前記固定部の上面側にいたる気泡通路とを備えている中空糸膜モジュールを用い、前記気体貯留室に気体を貯留させて、該貯留させた前記気体を前記気泡通路を通じて浮上させることにより前記固定部の上側に前記気泡を発生させて前記散気工程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機構が備えられており、しかも、気泡貯留部から固定部の上側に気泡通路を通じて浮上する気泡を散気することから中空糸膜の延在する方向に対して直交する方向に配された散気管の先端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】
したがって、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】（ａ）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。（ｂ）破線Ｘ部拡大図。（ｃ）破線Ｙ部拡大図。（ｃ’）破線Ｙ部の変更例。
【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】同実施形態における、下部固定部材の固定部の下面図（図１のＣ−Ｃ線断面図）
【図５】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の（ａ）は、本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュールを使用時と同じ起立状態にさせた様子を示す縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の破線Ｘで囲まれた領域を拡大した図であり（ｃ）は（ａ）の破線Ｙで囲まれた領域を拡大した図である。
また、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、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。
さらに、図４は図１のＣ−Ｃ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。
本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前記複数本の中空糸膜１１が固定されている。
そして、本実施形態の中空糸膜モジュール１０は、中空糸膜１１の下端部側において気泡を発生させる散気機構をさらに有している。
【００１７】
また、本実施形態における中空糸膜モジュール１０は、中空糸膜１１が配されている領域の外寄りの位置におい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。
この中空糸膜１１が配されている領域の左右に一対設けられた支持部材Ｓは、後述するように管状であり上下の集水室を連通させた状態で中空糸膜モジュール１０に備えられている。
【００１８】
この上部固定部材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を有する天面部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は、その天面部２２ｃに開口部２２ｄを有しており、該天面部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との間に前記開口部２２ｄを通じてのみ外部に連通する空間部２０ａを形成させている。
【００１９】
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構成すべく備えられたものである。
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一回り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。
【００２０】
したがって、前記板状体２１には、前記中空糸膜１１が、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固定されており、この中空糸膜１１が固定されている領域においては、中空糸膜１１の間にポリマー組成物が充填されてなるポリマー部２１ｒを有している。
この板状体２１の上面２１ａを底面としその上側がキャップ材２２で覆われた前記空間部２０ａは、中空糸膜１１の外側から内側に透過した透過水が集水される集水室（以下「上部集水室２０ａ」ともいう）として機能させるべく上部固定部材２０に備えられている。
なお、前記管状の支持部材Ｓも、この板状体２１にその上端部が埋設されて固定されており、前記板状体２１の上面２１ａにおいて開口した状態で固定されている。
【００２１】
上部固定部材２０が上記のように構成されているのに対して、前記下部固定部材３０は、前記上部固定部材２０と同様の板状体３１を有する点において共通している。
すなわち、下部固定部材３０において中空糸膜１１を固定する固定部を構成している板状体３１（以下「下部板状体３１」ともいう）は、上部固定部材２０に備えられている板状体２１（以下「上部板状体２１」ともいう）と同様に、硬化性の液状ポリマーを硬化させて形成されており、中空糸膜１１及び支持部材Ｓの下端部が当該下部板状体３１の上面側から下面側に貫通し、該下面側において開口させた状態で下部固定部材３０に備えられている。
【００２２】
ただし、この下部板状体３１には、その厚み方向（上下方向）に貫通する貫通孔が１以上（図では４箇所）設けられている点において相違しており、該貫通孔は、下部板状体３１の上面３１ａに開口し、該開口から上方に向けて気泡を放出させるための散気孔ＡＯとして備えられたものである。
また、下部板状体３１は、フランジ状の構造を有する張出し部３１ｆが厚み方向上方に設けられている点においても上部板状体２１と相違している。
この張出し部３１ｆは、上面側が外側に向かって緩やかに下がるテーパー面となっており、下面側は、下部板状体３１の下方側の周壁部３１ｗに対して略直角に外側向けて張り出した構造となって下部板状体３１に設けられている。
【００２３】
また、下部固定部材３０には、上部固定部材２０のキャップ材２２に代えて、前記上部集水室２０ａと同様の集水室３０ａをこの下部固定部材３０に形成させるとともにこの下部固定部材３０の側の集水室３０ａ（以下「下部集水室３０ａ」ともいう）の下方に前記散気孔ＡＯから放出させる気体を貯留する気体貯留室３０ｂを画成するための筒状部材３３が備えられている点においても上部固定部材２０と相違している。
【００２４】
該筒状部材３３には、前記下部板状体３１の下部側の周壁部３１ｗの直径と略同じ内径を有する筒状の周側壁３３ｗと該周側壁３３ｗの内部を上下に区分する仕切り壁３３ｐとが備えられており、該仕切り壁３３ｐには、前記下部板状体３１に前記筒状部材３３を下方から外嵌した場合に下部板状体３１の貫通孔（散気孔ＡＯ）が配されている位置と同じ位置になる箇所において上方に向けて突出し且つ先端が前記貫通孔よりも小径で基端が前記貫通孔よりも大径な突出部３３ｎが備えられている。
【００２５】
該筒状部材３３は、前記下部板状体３１の散気孔ＡＯに、該散気孔ＡＯに相当する位置に設けられた前記突出部３３ｎを下方から当接させて前記下部板状体３１に前記筒状部材３３を外嵌させることによって前記仕切り壁３３ｐを前記下部板状体３１の下面３１ｂから離間させて前記周側壁３３ｗで包囲された空間部を形成させ、該空間部を下部側の集水室３０ａとし、且つ前記仕切り壁３３ｐの下方において前記仕切り壁３３ｐを天井壁とし、前記周側壁３３ｗによって包囲された空間を前記気体貯留室３０ｂとして画成するものである。
【００２６】
なお、前記突出部３３ｎには上下に貫通する貫通孔３３ｈが形成されており、該貫通孔３３ｈは、一端がこの突出部の上端において開口し、他端が仕切り壁３３ｐの下面において開口されている。
すなわち、本実施形態における前記下部固定部材３０は、前記突出部３３ｎの先端部を前記下部板状体３１の散気孔ＡＯに下方から挿入させた状態で前記筒状部材３３を下部板状体３１に外嵌させた際に、前記突出部３３ｎに穿設された貫通孔３３ｈと前記下部板状体３１の散気孔ＡＯとによって前記気体貯留室３０ｂから前記下部集水室３０ａを通過して当該下部固定部材３０における固定部を形成している下部板状体３１の上面側にいたる気泡通路３３ｘが形成されるように構成されている。
【００２７】
この貫通孔３３ｈについては、その開口面積を小さくして、貫通孔３３ｈを通過する空気の流速を高めることによって、勢い良く気泡を上方に向けて放出させることができ高い付着物除去効果を得ることができる。
一方で、貫通孔３３ｈの開口面積を小さくすると、散気を停止させている間等において貫通孔３３ｈの目詰まりを発生させるおそれがある。
このような点において、貫通孔３３ｈは、その一個あたりの開口面積が０．５〜５ｃｍ2となるように形成されていることが好ましく、具体的には、貫通孔３３ｈの開口形状が円形の場合は、直径８〜２５ｍｍとなるように形成されていることが好ましい。
【００２８】
この気泡通路３３ｘの形成方法に関しては、図１（Ｃ’）に示す変更例も採用が可能である。
すなわち、上記においては下部板状体３１の上面側から下面側まで均一な内径を有する散気孔ＡＯを例示していたが、この変更例においては、下面側の一部を上面側に比べて径大なものとしている。そして、この変更例においては、この下方の大径部ＬＤとその上部の小径部ＳＤとの間に段差部を形成させ、該段差部の下面３１ｂ１に突出部の先端を当接させている。
また、この変更例においては、突出部３３ｎ’も、前記散気孔ＡＯ’の大径部ＬＤの内径よりも僅かに小さく、且つ前記小径部ＳＤの内径よりも径大な外径を有する円柱状に形成されている点において、上記例示の上向きに細る形状の突出部３３ｎと相違させている。
【００２９】
また、この変更例における突出部３３ｎ’は、仕切り壁３３ｐの上面からの突出高さが大径部ＬＤの形成されている区間の長さよりも長くなるように形成されており、突出部３３ｎ’の先端部を前記散気孔ＡＯ（の大径部ＬＤ）に下側から挿入し、その先端を前記段差部の下面３１ｂ１に当接させた際に、板状体３１の下面３１ｂと仕切り壁３３ｐとが離間されて集水室３０ａを形成させ得るようになっている。
さらに、この変更例における突出部３３ｎ’は、その内径が前記散気孔ＡＯ’の小径部ＳＤの内径と略同径とされており、前記段差部の下面３１ｂ１にその先端部を当接させた際に前記散気孔ＡＯの小径部ＳＤと突出部３３ｎ’の貫通孔３３ｈが連続され内径が略統一された気泡通路３３ｘが形成されるようになっている。
このような変更例においては、図に示すように、前記段差部の下面３１ｂ１において突出部３３ｎ’の先端が当接される位置において環状溝を形成し、この溝に収容させたシール材３１ｓ’によって気泡通路３３ｘに気密性（水密性）を付与させればよい。
【００３０】
なお、前記周側壁３３ｗは、その上部の内径が前記下部板状体３１の下側部分の外径と略同径であり、且つ、前記下部板状体３１の張出し部３１ｆの下面に相当する大きさの上面を有するフランジ部３３ｗ１がその上端部に形成されている。
該フランジ部３３ｗ１は、前記下部板状体３１の張出し部３１ｆと水平面に対して略対称となる形状を有し、その上面が水平面となっているのに対して下面側は外方に向けて緩やかに上昇（外方に向けて緩やかに厚みを減少）するテーパー面となっている。
しかも、フランジ部３３ｗ１は、その外縁の位置が前記張出し部３１ｆの外縁と略同じ位置となる幅で外方に突出している。
【００３１】
そして、前記筒状部材３３は、仕切り壁３３ｐから前記フランジ部３３ｗ１までの高さが、当該筒状部材３３を下部板状体３１に下方側から外嵌させた場合に前記フランジ部３３ｗ１の上面を前記下部板状体３１の張出し部３１ｆの下面に当接させる直前において前記突出部３３ｎの外周面を前記散気孔ＡＯの下面側の開口縁にシール部材３１ｓを介して当接させ得る高さとなるように形成されている。
【００３２】
なお、前記筒状部材３３と前記下部板状体３１とは、下部板状体３１の下面３１ｂの中央部に穿設されたネジ孔と、筒状部材３３の仕切り壁３３ｐの中央部を下側から貫通した状態で設けられたナットとが螺合され、しかも、前記突出部３３ｎと散気孔ＡＯの下面側の開口縁部との間に挟まれた前記シール部材３１ｓにある程度の圧力が作用するまで前記ナットによる締め付けが行われてそれぞれ相手方に固定されている。
さらに、前記筒状部材３３と前記下部板状体３１とは、前記ナットによる固定された状態で僅かに離れて対面している下部板状体３１の張出し部３１ｆと筒状部材３３のフランジ部３３ｗ１とが外側からクランプＣＬで包囲されてそれぞれ相手方に固定されている。
【００３３】
なお、前記シール部材３１ｓは、環状に形成された弾性部材からなり、断面Ｌ字状となるように形成されたものである。
そして、前記シール部材３１ｓは、“Ｌ”字のたて棒に相当する箇所を散気孔ＡＯの下部内周面に当接させるとともに“Ｌ”字の横棒に相当する箇所を下部板状体３１の下面３１ｂに当接させた状態で散気孔ＡＯの下面側の開口に装着させ得るように形成されたものであり、前記下部板状体３１と前記突出部３３ｎとの間に挟持されて前記気泡通路３３ｘに対する気密性（水密性）を付与させるべく設けられたものである。
【００３４】
また、前記下部板状体３１の外周部には、前記筒状部材３３が外嵌された際に前記周側壁３３ｗに当接される箇所の内の２箇所にシール部材が装着されてこの当接箇所における気密性（水密性）が付与されている。
具体的には、前記張出し部３１ｆの下面において周方向に連続する溝を有するとともに下部板状体３１の下方側の外周面にも周方向に連続する溝が形成されており、これらの溝に前記シール部材としてゴム製のＯリング３０ｒが装着されており、特に張出し部３１ｆの下面において装着されているＯリング３０ｒは、前記クランプＣＬが、その周長を短くさせる方向に締め付けられることにより該締め付けによる力を、その内面と前記張出し部３１ｆのテーパー面との間の圧力、及び前記フランジ部３３ｗ１のテーパー面と間の圧力に転化させた際にこの圧力が作用する位置に配されているために優れたシール性能が発揮されるものである。
【００３５】
なお、このＯリング３０ｒ及び前記突出部３３ｎと下部板状体３１との間に配されたＬ字状のシール部材３３ｓとによって前記上部集水室２０ａと同様に中空糸膜１１を透過した透過水を集水可能な下部集水室３０ａが形成され、該下部集水室３０ａに外部から被処理水などが浸入したり、この下部集水室３０ａから透過水が外部に漏洩したりすることが抑制されることになる。
また、この下部集水室３０ａの天面にあたる部分は、前記下部板状体３１の下面３１ｂによって構成されており、前記支持部材Ｓが開口されている。
すなわち、上部集水室２０ａと下部集水室３０ａとは、この支持部材Ｓによって連通された状態となって中空糸膜モジュール１０に備えられている。
【００３６】
本実施形態の中空糸膜モジュール１０は、前記筒状部材３３と前記下部板状体３１とを組み合わせることによって簡便に集水室３０ａと気体貯留室３０ｂとを下部固定部材３０に形成させることができ、しかも、上部集水室２０ａのキャップ材２２に形成された開口部２２ｄから上部集水室２０ａの内部を吸引することによって前記中空糸膜１１の外部から内側に透過水を透過させて上下両方の集水室２０ａ，３０ａにて一度に集水を行わせることができる。
また、本実施形態の中空糸膜モジュール１０は、前記気体貯留室３０ｂに例えば空気などの気体を導入させるだけで、下部板状体３１の上面３１ａに開口した散気孔ＡＯから上向きに気泡を発生させる得る散気機構を有していることから該気泡による打力や気泡の上昇に伴う水流によって中空糸膜１１を振動させて付着物の除去を行うことができる。
【００３７】
このことについてより具体的に説明すると、本実施形態の中空糸膜モジュール１０を被処理水中に浸漬させ、前記開口部２２ｄから吸引ポンプなどによって上部集水室２０ａの内部を吸引すると、中空糸膜１１に加わる水圧、ならびに吸引ポンプによる負圧によって中空糸膜１１を透過水が透過することになる。
すなわち、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、浄化された透過水が中空糸膜１１の内部に透過され集水室に集水されることになる。
本実施形態における中空糸膜モジュール１０は、上部集水室２０ａと下部集水室３０ａとが十分にシールされているために、被処理水の混入するおそれが低く清浄度の高い透過水を得ることができる。
【００３８】
また、上部集水室２０ａと下部集水室３０ａとは支持部材Ｓによって連通されていることから、この吸引ポンプによる負圧は、下部集水室３０ａの側にも作用し、上下両方の集水室２０ａ，３０ａにて一度に集水されることになり被処理水の膜分離を効率良く実施させることができる。
【００３９】
そして、前記気体貯留室３０ｂは、その天面に相当する箇所が前記仕切り壁３３ｐの下面によって形成されていることから、この気体貯留室３０ｂの下方に端部を配した給気管４０ｐ等から空気などの気体を放出させることにより、その気体の浮力によってこの気体貯留室３０ｂに気体が導入されることになる。
すなわち、気体貯留室３０ｂに導入された気体は、前記突出部３３ｎに相当する箇所に設けられた貫通孔３３ｈと前記下部板状体３１の散気孔ＡＯとによって構成されている気泡通路３３ｘを浮上して、下部板状体３１の上面側における前記散気孔ＡＯの開口から上向きに気泡として放出されることになる。
このことによって前記散気孔ＡＯの周囲において固定されている中空糸膜１１は、気泡ＡＢの衝突による打力や、あるいは、気泡の浮上に伴う水流によって振動され、膜分離によって表面に付着した懸濁物質などの付着物が脱落されて除去されることになる。
【００４０】
本実施形態においては、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、下部板状体３１の上面側には従来の中空糸モジュールにおける散気管のような散気のための部材が設けられていないことから中空糸膜１１の付着物を除去させる際にこの中空糸膜１１に傷を付けてしまう可能性が従来の中空糸膜モジュールに比べて低減され、中空糸膜の傷付きによる水質低下の抑制を図ることができる。
【００４１】
このことについて、より詳細に説明すると、従来の中空糸膜モジュールにおいては、中空糸膜の延在する上下方向に対して直交する水平方向から中空糸膜を縫うように散気管を挿入し、該散気管の先端に設けた散気孔から気泡を発生させているために、この散気管の先端前方に位置する中空糸膜が略真横から放出される気泡によって大きく振動され、前記散気管の先端に衝突する可能性がある。
一方で、本実施形態における中空糸膜モジュールは、そもそも衝突する部材が設けられていない。
仮に支持部材Ｓなどに中空糸膜１１が衝突されたとしても、支持部材Ｓは中空糸膜１１と並列した状態で備えられていることから衝突による衝撃が局所に集中することが抑制され従来の中空糸膜モジュールの散気管のように中空糸膜と直交する状態で配されたものに比べて中空糸膜が傷付けられる可能性が低い。
なお、図に例示の中空糸膜モジュール１０においては、支持部材Ｓを中空糸膜１１が集積されている集積部内に設置されている態様を例示しているが、支持部材Ｓと中空糸膜１１との接触をさらに抑制させるべく、中空糸膜１１が集積されている領域の外縁部又は外縁部よりもさらに外側に離れた箇所に支持部材Ｓを配置することも可能である。
【００４２】
また、本実施形態においては、自然な浮力によって中空糸膜１１が延在する方向に向けて気泡を発生させるため、散気管から中空糸膜が延在する方向と直交する方向に強制的に気体を噴出させている従来の中空糸膜モジュールに比べてソフトな振動を中空糸膜に与えることができる。
このことからも本実施形態の中空糸膜モジュールは、中空糸膜１１に与えるダメージを低減可能であるといえる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、前記筒状部材３３を構成部材として用いることによって上記のような効果を有する中空糸膜モジュールを簡便に作製することができるものではあるが、上記のような効果を発揮させ得る点からは、前記筒状部材３３が必ずしも必要ではなく、前記下部固定部材３０が、前記下部集水室３０ａの下方に設けられた気体貯留室３０ｂと、該気体貯留室３０ｂから前記下部集水室３０ａを通過して前記中空糸膜１１が固定されている固定部（下部板状体３１）の上面側にいたる気泡通路３３ｘとを備えており、前記気体貯留室３０ｂに気体が貯留され、該貯留された前記気体が前記気泡通路３３ｘを通って浮上されて前記固定部の上側に気泡が発生される機構（散気機構）が備えられていれば、上記のような効果が得られるものである。
【００４４】
なお、本実施形態においては、支持部材Ｓによって上下の集水室２０ａ，３０ａを連通させて上部集水室２０ａの側のみから透過水を排出し得るように形成された中空糸膜モジュール１０を例示しているが、上部側のキャップ材２２に開口部２２ｄを設ける代わりに、前記筒状部材３３の周側壁３３ｗの前記仕切り壁３３ｐよりも上方位置に開口部を設けて下部集水室３０ａの側のみから透過水を排出させるようにしてもよく上下両方に開口部を設けて上下両方から透過水を排出させることも可能である。
その場合には、支持部材Ｓを管状とする必要はなく中実の杆体を支持部材として採用しても良い。
また、部品点数を省略して中空糸膜モジュールの製造を容易にさせ得る点においては、支持部材Ｓを上下の集水室２０ａ，３０ａを連通させる部材として採用することが好ましいが、支持部材とは別に管体を用いて上下の集水室２０ａ，３０ａを連通させることも可能である。
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。
例えば、本実施形態においては、縦長円筒形の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、中空糸膜の集積されている形状や、上下の固定部材や、下部固定部材に設けられた散気孔の開口形状等を上記例示のものに限定するものではなく種々の変更が加えられ得るものである。
【００４５】
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５は、この水処理方法を説明するための装置概要図であり、本実施形態に係る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。
【００４６】
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例えば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５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の散気機構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）を通じて前記気体貯留室３０ｂ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。
【００４７】
また、図５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の先端部分が前記給気管４０ｐ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。
【００４８】
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ならびに支持部材Ｓ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。
【００４９】
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。
【００５０】
本実施形態においては、先述のような散気機構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、当該散気機構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を通じて気体貯留室３０ｂ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。
【００５１】
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、透過水を上水として利用可能な状態で取り出す場合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】
【００５２】
１０：中空糸膜モジュール、１１：中空糸膜、２０：上部固定部材、２０ａ：（上部）集水室、２１：上部板状体、２１ａ：上面、２１ｒ：ポリマー部、２１ｗ：外周面、２２：キャップ材、２２ｃ：天面部、２２ｄ：開口部、２２ｓ：開口、２２ｗ：周壁部、３０：下部固定部材、３０ａ：（下部）集水室、３０ｂ：気体貯留室、３０ｒ：リング、３１：下部板状体、３１ａ：上面、３１ｂ：下面、３１ｆ：張出し部、３１ｓ：シール部材、３１ｗ：周壁部、３３：筒状部材、３３ｈ：貫通孔、３３ｎ：突出部、３３ｐ：仕切り壁、３３ｓ：シール部材、３３ｗ：周側壁、３３ｗ１：フランジ部、３３ｘ：気泡通路、４０ｐ：給気管、４１：中空体、５０：給気管、６０：水処理装置、６１：被処理水供給ライン、６２：被処理水槽、６３：透過水取出しライン、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、ＡＯ：散気孔、ＣＬ：クランプ、Ｓ：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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