(57)【要約】【課題】本発明は、し渣の中空糸膜への絡み付きを低減でき、安定したろ過処理を行うことのできるろ過処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されており、前記中空糸膜の下端部は前記散気導入口の周囲に、前記散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている、中空糸膜モジュールを用いて、被処理水をろ過する方法であって、前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記上部ハウジングから集水し、前記中空糸膜の上端部は少なくとも前記被処理水の水面上に露出する範囲がコーティングされている、ろ過処理方法である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されており、前記中空糸膜の下端部は前記散気導入口の周囲に、前記散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている、中空糸膜モジュールを用いて、被処理水をろ過する方法であって、
前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記上部ハウジングから集水し、
前記中空糸膜の上端部は少なくとも前記被処理水の水面上に露出する範囲がコーティングされている、ろ過処理方法。
【請求項２】
複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されており、前記中空糸膜の下端部は前記散気導入口の周囲に、前記散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている、中空糸膜モジュールを用いて、被処理水をろ過する方法であって、
前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記下部ハウジングから集水する、ろ過処理方法。
【請求項３】
前記中空糸膜の上端部は少なくとも前記被処理水の水面上に露出する範囲がコーティングされている、請求項２に記載のろ過処理方法。
【請求項４】
前記上部ハウジングにおいて、前記中空糸膜の上端部が前記下部ハウジングの中央又は断面中心から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のろ過処理方法。
【請求項５】
前記散気導入口は前記下部ハウジングの中央又は断面中心上に配置される、請求項１乃至４のいずれかに記載のろ過処理方法。
【請求項６】
前記上部ハウジング及び前記下部ハウジングは円筒状であり、前記中空糸膜は前記上部ハウジング及び前記下部ハウジングの中央から外方に向かって傾斜して固定される、請求項１乃至５のいずれかに記載のろ過処理方法。
【請求項７】
前記上部ハウジング及び下部ハウジングは矩形状であり、前記中空糸膜は前記上部ハウジング及び前記下部ハウジングの短手方向断面中心から外方に向かって傾斜して固定される、請求項１乃至５のいずれかに記載のろ過処理方法。
【請求項８】
前記中空糸膜の下端部は、前記散気導入口に対して対称方向に固定される、請求項１乃至７のいずれかに記載のろ過処理方法。
【請求項９】
前記中空糸膜の前記ポッティング剤からなるポッティング部の表面に対する傾斜角度は４５〜８５°の角度である、請求項１乃至８のいずれかに記載のろ過処理方法。
【請求項１０】
前記被処理水の水面を前記上部ハウジングの上部ポッティング部表面から２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下とする、請求項１乃至９のいずれかに記載のろ過処理方法。
【請求項１１】
前記中空糸膜モジュールを浸漬させる膜浸漬水槽にオーバーフロー管を設置し、前記水面の高さを調整する、請求項１０に記載のろ過処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、膜分離の技術は、無菌水、飲料水、高度純水の製造、空気の浄化等に数多く使用されてきた。近年では、これらの用途に加えて、下水処理場における２次処理、３次処理や、浄化槽における固液分離、産業排水中の懸濁物質の固液分離など、高汚濁性水の処理用途に用いられるようになっている。
【０００３】
中でも、高汚濁性水の処理として、活性汚泥中に分離膜を浸漬させ、その下方よりバブリングを行い、微生物による好気的処理と分離膜の洗浄を同時に行う方法が近年注目を集めている。この方法は、汚泥の沈降性にかかわらず良好な分離が可能であることや、ＭＬＳＳ濃度を高めて容積あたりの処理効率を高めることができるといった利点がある。
【０００４】
中空糸膜モジュールを実際のし尿処理などの排水処理用途に使用した際における問題点として、排水中の非常に細かい繊維状屑（し渣）の中空糸膜への絡み付きが挙げられる。このし渣は大きなものは前処理などで除去されるが、前処理で除去しきれないような非常に小さなし渣は中空糸膜に絡みつき、中空糸膜を粗大化してしまう。し渣は一旦絡むと除去が困難であり、し渣の絡みが徐々に蓄積していき、そこを核とし汚泥が付着堆積していく。堆積した汚泥は塊となって中空糸膜間を閉塞し、ろ過差圧が上昇してしまう現象が起こってしまう。したがって、中空糸膜の排水中における使用は困難となる場合があった。
【０００５】
ここで、絡み付いたし渣は中空糸膜に沿って移動可能であるため、拘束されていない中空糸膜端部に向かって高い水流を付与できる構造であれば、中空糸膜に付着したし渣の絡みを低減して、再度運転可能な状態にもどすことができる。
【０００６】
そこで、特許文献１や特許文献２に公開されるように、下部に集水構造を有し片端が自由端となっているような形状を有するモジュールが開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３９１８３０４号明細書
【特許文献２】特開２００６−１４２３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１や２に記載されるようなモジュールにおいては、中空糸膜の揺動性を高めるために膜の柔軟性を上げたり、集積度を向上させるために中空糸膜長を伸ばしていくと、膜の自立性が損なわれ、モジュール内あるいはそれらを集合させたユニット内で膜が反り返り、互いに絡み合うなどの問題が生ずる場合があった。膜同士の絡み付きを防ぐために膜の長手方向に沿って支持部材を配するなどの改良が行われているが、膜と支持体との摩擦を防止する必要があるなど、あらたな問題が生ずる場合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、し渣の中空糸膜への絡み付きを低減でき、安定したろ過処理を行うことのできるろ過処理方法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】
【００１０】
そこで、第１の本発明は、
複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されており、前記中空糸膜の下端部は前記散気導入口の周囲に、前記散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている、中空糸膜モジュールを用いて、被処理水をろ過する方法であって、
前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記上部ハウジングから集水し、
前記中空糸膜の上端部は少なくとも前記被処理水の水面上に露出する範囲がコーティングされている、ろ過処理方法である。
【００１１】
また、第２の本発明は、
複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されており、前記中空糸膜の下端部は前記散気導入口の周囲に、前記散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている、中空糸膜モジュールを用いて、被処理水をろ過する方法であって、
前記中空糸膜の上端部を前記被処理水の水面上に露出させ、前記散気導入口から気泡を前記中空糸膜の束内に供給しつつ、前記下部ハウジングから集水する、ろ過処理方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のろ過処理方法により、し渣の中空糸膜への絡み付きを低減でき、安定したろ過処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に用いる中空糸膜モジュールの構成例を説明するための概略断面図（（ａ−１）、（ｂ−１））及び概略外観図（（ａ−２）、（ｂ−２））である。
【図２】本発明に用いる中空糸膜モジュールの下部ハウジングの構成例を説明するための概略断面図である。
【図３】本発明に用いる中空糸膜モジュールの上部ハウジングの構成例を説明するための概略断面図である。
【図４】中空糸膜とポッティング部表面の角度の概念を説明するための概略図である。
【図５】本発明に用いる中空糸膜モジュールの構成例を説明するため図であり、（ａ）は短手方向の概略断面図、（ｂ）は長手方向の概略外観図である。
【図６】本発明に用いる中空糸膜モジュールを中空バッグを用いて製造する方法を説明するための概略工程図である。
【図７】円筒状の下部ハウジングの構成例を示す図である。
【図８】矩形状の下部ハウジングの構成例を示す図である。
【図９】第１の本発明の実施形態を説明するための概略断面図である。
【図１０】第２の本発明の実施形態を説明するための概略断面図である。
【図１１】第１の本発明の実施形態を説明するための概略断面図である。
【図１２】本発明の実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の本発明において用いる中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜の上端部及び下端部がそれぞれ上部ハウジングと散気導入口を有する下部ハウジングとにポッティング剤で固定されている。また、中空糸膜の少なくとも下端部は、散気導入口の周囲に散気導入口から外方に向かって傾斜してポッティング剤で固定されている。また、中空糸膜の上端部はコーティング剤でコーティングされている。
【００１５】
また、第１の本発明は、中空糸膜の上端部を被処理水の水面上に露出させ、散気導入口から気泡を中空糸膜の束内に供給しつつ、上部ハウジングから集水する。また、中空糸膜のコーティングされている部分が水面上に露出するようにする。
【００１６】
本発明に用いる中空糸膜モジュールにおいては、中空糸膜の少なくとも下端部を散気導入口の周囲に配置し、散気導入口から外方に向かって傾斜させてポッティング剤により固定することにより、中空糸膜の束の中に空間を設けることができる。この空間は特に稼動時に形成されやすく、空間があることにより洗浄性を向上させることができる。より具体的に説明すると、洗浄時や運転時に、ハウジングに設けた散気導入口から気泡が入ると、その気泡は前記空間を上昇し、中空糸膜束の間を抜けて、中空糸膜モジュールの外に出て行く。この気泡の流れにより大きな水流が発生し、中空糸膜に堆積物が付着するのを防止する、又は付着した堆積物を洗浄することができる。
【００１７】
また、本発明に用いる中空糸膜モジュールでは、長さのばらつきによって生じる短い中空糸膜に張力が集中することもなく、耐久性に優れている。また、予め傾斜をつけて中空糸膜をポッティング剤で固定するため、中空糸膜の根本付近での屈曲を防ぐことができ、膜損傷を抑制することができる。また、中空糸膜が散気導入口付近で外側に傾斜して配置されることで、散気の拡散に伴う中空糸膜の広がりによる損傷を防ぐことも出来る。
【００１８】
本発明に用いる中空糸膜モジュールは、上述のように中空糸膜束の内部に空間を設けることができ、この空間内に下部ハウジングに設けた散気導入口から気泡を供給することにより中空糸膜同士の間隔を広げ、その内部の空間を広げることができる。その内部の空間は上部ポッティング部の表面に近づくにつれて狭くなり、上部ポッティング部表面付近では中空糸膜同士の間隔は特に狭くなる。そのため、気泡で発生した水流に流されたし渣等は上部ポッティング部表面付近で絡みやすくなる場合がある。
【００１９】
そこで、本発明では、上部ポッティング部表面と水面との間に間隔を設けることにより、中空糸膜同士の間隔が狭い上部ポッティング部表面付近にまでし渣等が流れないようにする。これにより、中空糸膜同士の間隔が広がった部分を被処理水が流れるようになり、中空糸膜へのし渣等の絡みつきを低減することができる。
【００２０】
また、第１の本発明においては上部ハウジングから集水するが、水面上に露出する中空糸膜の上端部はコーティングされているため、空気が吸引されることはない。
【００２１】
また、第２の本発明では下部ハウジングから集水するが、この場合は特に露出する上端部がコーティングされていなくても空気はほとんど吸い込まれない。したがって、第２の本発明においては中空糸膜の上端部がコーティングされている必要はない。
【００２２】
まず、本発明で用いる中空糸膜モジュールの構成について詳細に説明する。
【００２３】
（ハウジング）
ハウジングは、中空糸膜を支持し、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。ハウジングは、例えば、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。
【００２４】
下部ハウジングには、中空糸膜束内の空間に気泡を導入するための散気導入口が設けられる。散気導入口の形状、大きさ又は数は適宜選択することができる。
【００２５】
散気導入口は、下部ハウジングの中央又は断面中心上に設けられることが好ましい。ハウジングの形状としては、特に制限されるものではなく、例えば、矩形、円筒形（円柱状）、球形、円錐形や角錐形などが挙げられる。例えば、ハウジングの形状が円筒形の場合、散気導入口はその中央部にハウジングを貫通するように設けることができ、中空糸膜はその散気導入口の周囲に配置される。また、例えば、ハウジングの形状が矩形の場合、散気導入口はその短手方向断面の中心線に沿って、長手方向に等間隔に複数設けてもよく、長手方向全長に設けてもよい。また、散気導入口はハウジングの一部として形成されていることが好ましい。
【００２６】
散気導入口が設けられる下部ハウジングには中空糸膜の先端部を挿入しポッティング剤で固定するためのポッティング凹部が設けられる。図７に、円筒状の下部ハウジングの構成例を示す。図７（ａ）は上方図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡＡ’線における断面図である。図７に示す例のように、下部ハウジングは中央に散気導入口８を有し、その周囲に中空糸膜を固定する空間となるポッティング凹部１１を有する。このような散気導入口を有するハウジングは一体形成されることが、安価に大量に作製できる点で好ましい。また、矩形状の下部ハウジングの例を図８に示す。図８（ａ）は上方図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢＢ’線における断面図である。矩形状の下部ハウジングとしては、図８に示すように、短手方向の中央に長手方向に沿って散気導入口８を有する構成のものが例として挙げられる。
【００２７】
気泡を発生させる散気手段は、一般に中空糸膜モジュールの下方に設けられる。
【００２８】
（中空糸膜）
中空糸膜モジュールでは、中空糸膜の少なくとも下端部は散気導入口を有するハウジングに固定され、図２に示すように、散気導入口から外方に向かって傾斜して固定される。上述のように、散気導入口はハウジングの断面中心線に沿って設けられることが好ましく、この場合、散気導入口の周囲に中空糸膜が配置されることになる。このような構成とすることにより、中空糸膜の間に空間を好ましく作ることができる。
【００２９】
また、中空糸膜は上部ハウジングにおいても、上部ポッティング部の表面に対して外周方向に傾斜して固定されていることが好ましい。つまり、中空糸膜２は、図３に示すように、上部ハウジング３（又は上部ポッティング部５）の中央又は断面中心から外側に向かって傾いて固定されることが好ましい。
【００３０】
本発明の中空糸膜は、濾過膜として利用可能なものならば特に制限されずに使用することができ、例えば所定の孔径を有する多孔質膜を使用することができる。
【００３１】
中空糸膜としては、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、分離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できる。より具体的には、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリ四フッ化エチレン樹脂、又はポリスルホン樹脂等が挙げられる。特に多孔質膜の表面特性として、疎水性の強い樹脂を用いることが好適であり、より好ましくはフッ素系樹脂である。フッ素系樹脂の中でも、膜への賦形性と耐薬品性など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等が挙げられる。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。
【００３２】
また、濾過膜として使用可能のものであれば、孔径、空孔率、膜厚、外径等には特に制限はないが、濾過の対象となるものによって適宜選択される。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）、又はナノ濾過膜（ＮＦ）等の分離膜のいずれであってもよい。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。
【００３３】
多孔質膜は複数の細孔を有し、細孔は疎水性多孔質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。また、疎水性を有する多孔質膜は、一方の表面の孔径が小さく、他方の表面の孔径が大きい、非対称構造であることが好ましい。非対称構造の場合、一方の表面の孔径が、他方の表面の孔径の１倍以上１００倍以下、好ましくは２倍以上１０倍以下であることが適当である。
【００３４】
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。本発明の中空糸膜は、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。
【００３５】
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（ｈｒ）］／［純水の圧力（ＭＰａ）］
【００３６】
素材の強度面としては、外力に対する強度が３００〜７００ｇ／ｍｍ2程度であることが好ましい。また、脆いと使用が困難であるため３０〜９０％程度の伸度を有していることが好ましい。中空糸膜形状面でも中空糸膜外径に対して１〜３割程度の膜厚を有していることが好ましい。しかし、揺動性を損なわないのであれば強度や膜厚等は特に限定するものではない。
【００３７】
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。また、中空糸膜は編織物として固定されていてもよい。
【００３８】
中空糸膜２は散気導入口に対して対称方向に傾斜して固定されることが好ましい。また、中空糸膜の洗浄性を高め、耐久性を向上させる観点から、中空糸膜とポッティング部の表面とが成す角度（図４のａ）は、４５〜８５°の範囲であることが好ましく、５５〜８０°の範囲であることがより好ましい。従来のようにほぼ９０°の角度となるように固定したのでは、ポッティング面付近の中空糸膜に懸濁物質が堆積しやすく、長時間の運転により中空糸膜モジュールの性能低下をきたす可能性がある。また、４５°以上とすることにより、中空糸膜２の固定部付近に気泡が過度にあたることを防ぐことができ、中空糸膜の強度低下を防ぎ易い。８５°以下とすることにより、より有効に中空糸膜束の内部に空間を設けることができる。
【００３９】
（ポッティング部）
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静置法を用いることができる。また、固定方法は、中空糸膜の揺動性を損なわないような方法であることが望ましい。
【００４０】
例えばポッティング部ではポッティング剤として、例えばエポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂を用いて中空糸膜間を接着固定する。ポッティング剤としてはウレタン系樹脂を用いることが好ましい。ウレタン系樹脂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、ポッティング部は、型枠の中でポッティング剤とともに中空糸膜間を固定し、硬化後型枠を外し、形成してもよい。また、予め用意した固定部材内で中空糸膜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。
【００４１】
（コーティング剤）
第１の本発明において用いる中空糸膜モジュールは、上述のように、中空糸膜の上端部は少なくとも被処理水の水面上に出る範囲がコーティングされる。このコーティングにより上部ハウジングから集水する場合においても空気を吸引することがない。
【００４２】
コーティング剤は、中空糸膜の不透過部を形成し、膜同士の接着を防止できれば、特に限定されない。それらの中でも汚れを防ぐ意味からもシリコン系樹脂又はフッ素系樹脂が好ましく、より好ましくはシリコン系樹脂である。
【００４３】
また、コーティング剤の塗布時に中空糸膜同士がコーティング剤により接着することは好ましくないので、気散性の高い溶剤に分散させたコーティング剤であることが好ましい。溶剤としては、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素系溶剤、アセトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル等のエステル系溶剤、セロソルブ等のエーテル系溶剤、アセトニトリル等のニトリル系溶剤などが知られている。
【００４４】
また、コーティング剤の種類としては、紫外線硬化型、熱硬化型、エアゾル型なども挙げられ、コーティング層を中空糸膜表面に形成するのに乾燥速度を上げる方法としてそれらを用いても良い。
【００４５】
（実施形態１）
以下、実施形態１では、本発明に用いる中空糸膜モジュールについて図１を参照して説明する。
【００４６】
図１は、本発明に用いる中空糸膜モジュールの構成例を説明するための概略断面図（（ａ−１）、（ｂ−１））及び概略外観図（（ａ−２）、（ｂ−２））である。図１（ａ）は上部及び下部ハウジングが円筒状である形態を示し、図１（ｂ）は上部及び下部ハウジングが矩形状である形態を示す。第１の本発明においては中空糸膜の上端部がコーティングされている必要があるが、図ではコーティング部は図示されていない。
【００４７】
中空糸膜モジュール１では、例えば数百本〜数万本の中空糸膜２が上部ハウジング３及び下部ハウジング４に固定されている。
【００４８】
図２に下部ハウジング４付近の拡大断面図を示す。図２における下部ハウジング４はドーナツ状であって中央部に散気導入口８を有する。下部ハウジング４において、中空糸膜はその端面が閉塞された状態で下部ポッティング部６で固定されている。また、中空糸膜２は下部ハウジング４の中心を通る垂線を中心にそれぞれが対向するように配されるとともに、下部ハウジング４のポッティング面に対して外周方向に傾斜して固定されている。つまり、中空糸膜２は散気導入口の周囲に配されて、下部ハウジング４の散気導入口８から外側に向かって傾いて固定されている。また、中空糸膜２は散気導入口に対して対称方向に傾斜して固定されている（図２参照）。また、散気導入口８は下部ハウジング４及び下部ポッティング部６を貫通するように形成されている。なお、図２では中空糸膜２は下部ポッティング部６で閉塞されているが、第２の本発明においては下部ポッティング部６では閉塞されないで開口している。
【００４９】
また、散気導入口８の形成方法はとくに制限されるものではなく、例えば図のように下部ハウジングの構成部材で一体に構成することができる。また、中空糸膜を下部ハウジングに固定した後、ポッティング部と下部ハウジングの中央に貫通孔を開けることで形成することもできる。
【００５０】
また、図３に上部ハウジング３付近の拡大断面図を示す。上部ポッティング部５において、中空糸膜２の端面は開口し、上部ハウジング３の内部と連通した状態で液密に固定されている。図３における上部ハウジング３は、外形が円柱状であって、内部に上部ポッティング部５を有し、さらに、中空糸膜２によりろ過されたろ過液を集水する集水口７を有する。また、中空糸膜２は、上部ハウジング３のポッティング面に対して外周方向に傾斜して固定されている。つまり、中空糸膜２は、上部ハウジング３（又は上部ポッティング部５）の中央から外側に向かって傾いて固定されている。また、例えば図３では、中空糸膜２は、上部ハウジング８の中心を通る垂線を中心にそれぞれ対向するように配されている。また、中空糸膜２は上部ハウジングの中心を通る垂線を中心に対して対称方向に傾斜して固定されている。
【００５１】
なお、上部ハウジング３又は下部ハウジング４の形状としては、特に制限されるものではなく、例えば、矩形、円筒形（円柱状）、球形、円錐形や角錐形など任意である。例えばハウジングとして円柱状のもの（水平方向が円形）を選択した場合、完成後の中空糸膜モジュールの側面図は図１（ａ）のようになる。また、例えば、ハウジングとして矩形又は円筒形を選択した場合、中空糸膜モジュールの側面図は図１（ｂ）のようになる。
【００５２】
この中空糸膜モジュールは、中空糸膜の束の中に設けられた空間に散気導入口から気泡が入り、その気泡の流れにより大きな水流を発生することができ、中空糸膜に堆積物が付着するのを防止又は付着した堆積物を洗浄することができる。
【００５３】
なお、中空糸膜の弛緩率は、例えば［（Ｌ−Ｄ）／Ｄ］×１００（但し、Ｌ：上部ポッティング部５と下部ポッティング部６の間の中空糸膜の長さ、Ｄ：上部ポッティング部５と下部ポッティング部６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。
【００５４】
本実施形態においては、し渣などの繊維状物を含むような排水処理でのし渣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。
【００５５】
（実施形態２）
本実施形態では、第２の本発明に用いる中空糸膜モジュールについて図５を参照して説明する。図５は、第２の本発明に用いる中空糸膜モジュールの構成例を説明するための概略断面図（（ａ−１）、（ｂ−１））及び概略外観図（（ａ−２）、（ｂ−２））である。図５（ａ）は上部及び下部ハウジングが円筒状である形態を示し、図５（ｂ）は上部及び下部ハウジングが矩形状である形態を示す。図１に示した中空糸膜モジュールとは、集水口７を下部ハウジング４に有し、中空糸膜の下端部は開口している点で異なる。
【００５６】
第２の本発明に用いる中空糸膜においては、下部ハウジング４から集水するため、中空糸膜２の下端部は開口して下部ポッティング部６に固定される。
【００５７】
下部ハウジングから集水する場合は、中空糸膜の水面上に出る部分はとくにコーティングされている必要はない。
【００５８】
（実施形態３）
本実施形態では、本発明に用いる中空糸膜モジュールにおける中空バッグを用いた固定化方法について図６を用いて説明する。中空バッグを用いることにより、本発明の中空糸膜モジュールを容易に作製することができる。
【００５９】
図６は、実施形態１で説明した中空糸膜モジュールを中空バッグを用いて作製するための工程図である。
【００６０】
まず、中空糸膜の下端部を下部ハウジング４であって散気導入口８の周囲に中空糸膜を配置する。また、中空糸膜の上端部を上部ハウジング３に配置する。また、中空糸膜２の間に形成される空間内であって散気導入口８の上側に萎んだ状態の中空バッグを装填する（図６（ａ））。
【００６１】
次に、中空バッグを膨らませ、中空糸膜２を中空バッグで外側に押し、外側に傾斜をつける。さらに、この状態で中空糸膜とハウジングとをポッティング剤で固定する。
【００６２】
なお、ポッティング剤は、図６（ａ）のように、中空糸膜を配置した際に注入しておくことが好ましいが、中空バッグ９を膨らませて中空糸膜に傾きをつけた後で注入してもよい。ポッティング剤を硬化させるのは、中空糸膜を外側に傾けた状態で行う。
【００６３】
中空バッグは、収縮時には比較的厚みの無いものが好ましい。これはポッティング時は膨張させて使用するが、ポッティング剤の固化後には除去する必要があるためである。
【００６４】
中空バッグを用いることで、中空糸膜をポッティング面に対して一定の角度で容易に傾斜させることができ、弛緩率を均一にすることができる。
【００６５】
中空糸膜束２の内部に形成したい空隙形状により、中空バッグは適宜選択できる。例えば、膨張時の形状がシート型、円柱型など、適したものを用いればよい。
【００６６】
また、その材質についても特に限定されないが、一般的にはナイロン、フッ素ゴム、天然ゴム、ラテックスなどが挙げられる。また、膨張させる手段についても、特には限定されないが、除去時に収縮させる必要が有ることから、空気あるいは窒素、不活性気体などの気体のほか、水などの液体が挙げられる。
【００６７】
特に空気注入式のものであれば一般には、３Ｍ（株）空気注入式緩衝材  エアークッションバッグ（ＡＣＰ）「商品名」や川上産業（株）空気緩衝材  楽くうき「商品名」などが挙げられる。
【００６８】
中空バッグは、少なくとも散気導入口８の形成される下部ハウジング側の中空糸膜固定端部を外方に傾斜するように膨らませることが出来る大きさであれば良く、また、中空糸膜固定両端部の中央付近で最大幅に膨らませることで、上下のハウジングの両端部を外方に傾斜して固定することが出来る。中空バッグの大きさは、例えば膨張時に中空糸膜の全長の８０％程度となることが好ましい。
【００６９】
中空バッグの設置の際に、中空糸膜の分散性を維持するために、中空バッグにガイドあるいは非粘着性のテープなどを設け、これにより中空糸膜束の外周部を拘束しても良い。
【００７０】
中空糸膜とポッティング部の表面の角度（図４のａ）は、例えば中空バッグの形状や膨らます程度を調整することにより、調整することができる。
【００７１】
（実施形態４）
本実施形態において、第１の本発明について図９を参照して説明する。
【００７２】
図９において、複数の中空糸膜モジュール１は、集水ヘッダ管１３に接続され、集水ヘッダ管１３にはろ過ポンプ等が接続される。中空糸膜で濾過された処理水は上部ハウジング３を介して集水ヘッダ管１３に集められ回収される。中空糸膜モジュール１は上部ハウジング３で集水ヘッダ管１３に集水口７を通してつながっている。このような構成とすることで、メンテナンスなどで中空糸膜モジュール１を引き上げ易い。
【００７３】
中空糸膜モジュール１を膜浸漬水槽に配する際、中空糸膜２の上端部が被処理水の水面より上に露出するようにする。散気が行われている場合は散気により水面が盛り上がるが、その場合は盛り上がった水面より上に中空糸膜束２の上端部が露出するように、中空糸膜モジュール１を配する。水面上に露出させる中空糸膜束の長さ（上部ハウジングのポッティング部表面から水面までの距離）は特に制限されるものではないが、し渣の中空糸膜への絡み付きを低減し、安定した濾過処理を行う観点から、散気停止時に８ｍｍ〜３００ｍｍが好ましく、２０ｍｍ〜１００ｍｍがより好ましい。
【００７４】
散気装置から放出された気泡は、中空糸膜モジュールの外側を中空糸膜束２に沿って流れるとともに、気泡の一部は下部ハウジング下部４の散気導入口８から中空糸膜モジュールの内部に入り、水面に向かって上昇する。本発明では、中空糸膜束の上端部を水面上に露出させることで、し渣等が中空糸膜間の距離がもっとも狭くなる上部ポッティング部４表面付近に絡み付くことを防止することができる。
【００７５】
また、中空糸膜モジュールの内部に入った気泡は、中空糸膜束２を外側に押し広げ、中空糸膜束２の内部の空隙を拡散しながら上昇する。気泡は下の方から中空糸膜束２の間を抜けて少しずつ中空糸膜モジュールの外側に排出されるが、多くの気泡は中空糸膜モジュールの上端部近傍の中空糸膜束２の間及び水面から抜け、モジュールの外部に排出される。この際、気泡により中空糸膜モジュールの上端部近傍の中空糸膜束２の中空糸膜間隔が押し広げられ、内部に侵入したし渣等がこの隙間より排出されやすくなる。
【００７６】
また、中空糸膜モジュールの上端部近傍では、中空糸膜束２の内部の空隙からモジュール外部への大きな流れが生じる。従って、中空糸膜モジュールの上端部近傍の中空糸膜束２の間隔が押し広げられ、上記のような流れを生じさせることで、中空糸膜モジュールの上端部近傍の中空糸膜間にし渣が絡み付くのを防止することができる。
【００７７】
上述のように、中空糸膜２の上端部において、少なくとも水面上に現れる部分はコーティング剤を用いてコーティング部１２が形成される。
【００７８】
また、コーティング部１２の中間付近（中空糸膜束の長さ方向）になるように水面を調節することが好ましい。
【００７９】
膜浸漬水槽の水位の調節方法は、特に限定されないが、水面の位置センサとポンプを用いて調節する方法やオーバーフローさせる排水口を設けて調節する方法などが挙げられる。装置構成が簡易となる点から、オーバーフローさせる排水口を膜浸漬水槽に設けて調節する方法が好ましい。オーバーフローさせる排水口を設けて調節する方法としては、例えば、略Ｌ字形状のオーバーフロー管を膜浸漬水槽の側壁に連通連結し、膜浸漬水槽の水位が上昇すると、被処理水をオーバーフロー管の上端開放口である排水口から排出する方法がある。オーバーフロー管の長さや高さを変化させることにより水位を調節することができる。長さを変化させる方法としては、例えば、オーバーフロー管に別の管を脱着させる方法や蛇腹などの伸縮可能な構成を有するオーバーフロー管を伸縮させる方法が挙げられる。オーバーフロー管の構造としては、オーバーフロー管の上端開口部より上方まで水面が上がると被処理水が上端開口部からオーバーフロー管内に流入して排水口から膜浸漬水槽外に排出される構造とすることができる。
【００８０】
（実施形態５）
本実施形態では第２の本発明について図１０を参照して説明する。
【００８１】
第２の本発明では、下部ハウジング４から集水する。下部集水方式の形態をとった場合には、水面上に出ている中空糸膜２から空気が吸引されることはあまりないため、特に水面上に出ている中空糸膜２にコーティング部を形成する必要はない。下部集水方式は、水面より露出しているコーティング剤が塗布されていない中空糸膜領域から空気が吸引されることがほとんどないため、処理水に気泡が混じって吸引濾過ポンプに負荷をかけることが防止できる。
【００８２】
中空糸膜の上端部には図１０（ｂ）に示すようにコーティングを施しても良い。コーティングを施すことにより、ポッティング面付近で中空糸膜へのポッティング剤のはい上がりを防止することができる。また、中空糸膜の強度を高め、中空糸膜２を独立して揺れやすくし、中空糸膜の表面に付着したし渣や懸濁物質を剥離しやすくすることができる点で好ましい。
【００８３】
また、図１１のように、上部及び下部ハウジングとして矩形のものを用いる。
【００８４】
（実施形態６）
図１２は、本発明のろ過処理方法を実施する膜濾過装置が設けられた水処理システムの一例を示す概略図である。該水処理システムは、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）による水処理システムの一例であり、原水中の比較的大きな固形分を除去するスクリーン１６と；スクリーン１６から排出される下流へ流れる原水の流量を調整する流量調整槽１７と；供給ポンプ１８によって流量調整槽１７から供給された原水を嫌気状態にして脱窒を行う、撹拌モータ１９およびこれに接続する撹拌翼２０を備えた脱窒用水槽２１と；脱窒用水槽２１から供給された原水と空気とを接触させ、好気性生物によって有機物等を分解処理する、膜浸漬水槽２３と；膜浸漬水槽２３に設置され、液面を一定に保つオーバーフロー管２５の排水口２４と；膜浸漬水槽２３内に設置された中空糸膜モジュール２９と；膜浸漬水槽２３内に、かつ中空糸膜モジュール２９の下方に配置され、ブロア２８から供給された空気を散気する散気管２６（散気手段）と；ろ過ポンプ３２による圧力差によって中空糸膜モジュール２９の原水側から透過水側にろ過され、中空糸膜モジュール２９から排出された透過水を貯留する透過水槽３４と；逆洗用の透過水を透過水槽３４から中空糸膜モジュール２９に供給する逆洗ポンプ３０と；ブロア２８の下流側に設けられたブロア供給バルブ３７および空気流量計２７と；ろ過ポンプ３２の上流に設けられたろ過バルブ３８および圧力計３１と；ろ過ポンプ３２の下流に設けられた透過水量計３３と；脱窒用水槽２１に設けられた脱窒用水槽ドレン３５と；膜浸漬水槽２３に設けられた膜浸漬水槽ドレン３６と；逆洗ポンプ３０の下流側に設けられた逆洗水バルブ３９を有する。
【００８５】
図１２において、オーバーフロー管２５は、端が排水口２４と連通した状態でＬ字状に立設されている。オーバーフロー管２５の上端開口部の高さにより被処理水の水面の高さを調整することができる。つまり、オーバーフロー管２５の上端開口部を中空糸膜の上端部付近に相当する高さに設置することにより、中空糸膜の上端部を被処理水の水面上に露出させることができる。該水処理システムは、このようにオーバーフロー管２５を設置し、中空糸膜の上端部が被処理水の水面上に露出するように溢水状態で運転することが好ましい。
【００８６】
（散気手段）
散気手段は、例えば、浸漬された中空糸膜モジュールの下方に所定数設置することができる。また、洗浄効率を高めるために、散気手段は、例えば中空糸膜モジュールの下部ハウジングに設けた散気導入口の直下に気体噴出口を配するように設置することが好ましい。
【００８７】
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り、これらは膜表面にせん断力だけでなく衝撃力としても作用し、膜を振動させる。したがって、中空糸膜表面の付着物をよく剥離することができ、また、中空糸膜に堆積物が付着するのを防ぐことができる。
【００８８】
散気導入口から中空糸膜束の内側に生成した空隙に入った気泡は、中空糸膜の上側に上昇するに従って広がる傾向がある。そして、気泡は中空糸膜を外側に押し広げ、中空糸膜束の内側に生成した空隙を広げながら上昇する。
【００８９】
通常の装置は水槽中で使用され、中空糸膜モジュールが配置でき、且つ処理する排水量に見合った水槽であれば特に限定するものではない。活性汚泥処理槽内に直接浸漬するのもよいし、別途膜分離槽を設けて、中空糸膜モジュールを運転するのも好ましい。
【００９０】
散気手段はコンプレッサーやブロアなどが好ましいが、安価に気体供給が行えれば手段は特に限定するものではない。
【００９１】
（処理対象とする原水）
処理対象とする原水としては、特に制限されないが、例えば、下水、し尿、農業集落排水、生活廃水、凝集排水があげられる。また、清澄な水のろ過に用いることも好ましい。
【００９２】
（運転方法）
濾過水取得手段としては、浸漬される水槽の水位での圧力を０としたときにそれに対して透過水取得位置を負圧とするものであれば特に限定をするものではなく、ポンプ等も好ましく、エゼクタ等であれば省エネルギーであり更に好ましい。
【００９３】
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し、膜面への汚れの付着量を低く抑えるのが好ましい。また、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し、ろ過圧力を回復させる運転を実施するのも好ましい。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効果的である。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。
【００９４】
また装置は水位が所定の位置より低下した際には停止する構造であるものが好ましい。
【実施例】
【００９５】
（実施例１）
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・エンジニアリング社製  孔径０．４μｍ  外径２．８ｍｍ）を用いた。
【００９６】
図１（ａ）に示すような中空糸膜モジュールを以下のようにして製造した。
【００９７】
まず中空糸膜モジュールには、中空糸膜の両側の一対のハウジング上部８、ハウジング下部９間に支持棒（図示しない）が設けられ、一対のハウジング間隔を保持した。
【００９８】
下部ハウジングとして、水平方向の断面形状がドーナツ状のハウジングであって中央部に散気導入口を有するハウジングを用いた。ポッティング部においては、中空糸膜端面が閉塞された状態で散気導入口に対して中空糸膜が対向するように配し、中空糸膜とポッティング部の表面の角度は７０°とし、ポッティング剤としてウレタン系樹脂を用い、ポッティングを行った。また、中空糸膜は散気導入口に対して対称方向に傾斜するように固定した。
【００９９】
上部ハウジングとして、水平方向の断面形状が円状で、濾過水をハウジング内部から取り出す集水口７を有するハウジングを用いた。ポッティング部においては、中空糸膜が対向するようにドーナツ状に配し、中空糸膜とポッティング部表面の角度は８０°とした。中空糸膜端面が開口された状態でハウジング内部と連通するように液密にポッティング剤で固定した。
【０１００】
また、上部ポッティング部との界面から１００ｍｍに渡ってコーティング剤（信越シリコーン（株）社製、商品名；ＫＳ７０７）を塗布し、水が透過しないようにした。また、上部ポッティング部との界面付近でポッティング剤のはい上がりを防止できるだけでなく、膜不透過部を形成しながら中空糸膜同士の接着を防止でき、中空糸膜がほぼ個々に独立して揺動出来るようになった。
【０１０１】
ポッティングは、中空糸膜の束の内側であって長さ方向の中心に中空バッグを配置して膨張させた後、ポッティング剤を注入して硬化させることにより行った。その際に中空バッグには円筒形状をした空気緩衝材を用いた。空気により中空バッグ９を膨張させた状態で、膜の弛緩率が１０％となるように固定した。樹脂の硬化後、中空バッグの空気を抜き取り、中空バッグを除去し、中空糸膜モジュールを作製した。そして、複数の中空糸膜モジュールをろ過ポンプに接続された集水ヘッダ管１３に接続した（図９参照）。
【０１０２】
側壁に略Ｌ字形状のオーバーフロー管が設けられた膜浸漬水槽に、中空糸膜の上端部が水面上に８０ｍｍ露出するように中空糸膜モジュールを配置した。
【０１０３】
上部の集水ヘッダ管からの上部集水方式により、散気を行いながら、ろ過、逆洗浄および排水操作を繰り返しながら透過水を得た。その結果、中空糸膜と上部ハウジング付近における流動性が増加したことにより、し渣の絡み付き、懸濁物質の堆積や散気の偏りが抑制され、ろ過差圧が２０ｋＰａに上昇するまでに約１２０日間を要した。
【０１０４】
また、中空糸膜の長さのばらつきなく、中空糸膜端部を外周方向に傾斜させたことで、濾過時にもほぼ均一に中空糸膜が外周方向に分散するようになり、中空糸膜束の洗浄性が向上した。
【０１０５】
（実施例２）
中空糸膜モジュールにおける集水方式を下部ハウジングから集水するようにしたこと以外は、実施例１と同様とした。
【０１０６】
散気を行いながら、ろ過、逆洗浄および排水操作を繰り返しながら透過水を得た。その結果、中空糸膜３とハウジング上部付近おける流動性が増加したことにより、し渣の絡み付き、懸濁物質の堆積や散気の偏りが抑制され、ろ過差圧が２０ｋＰａに上昇するまでに約１２０日間を要した。
【符号の説明】
【０１０７】
１  中空糸膜モジュール
２  中空糸膜
３  上部ハウジング
４  下部ハウジング
５  上部ポッティング部
６  下部ポッティング部
７  集水口
８  散気導入口
９  中空バッグ
１０  ポッティング部
１１  ポッティング凹部
１２  コーティング部
１３  集水ヘッダ管
１６  スクリーン
１７  流量調整槽
１８  供給ポンプ
１９  撹拌モータ
２０  撹拌翼
２１  脱窒用水槽
２３  膜浸漬水槽
２４  オーバーフロー管の排水口
２５  オーバーフロー管
２６  散気管（散気手段）
２７  空気流量計
２８  ブロア
２９  中空糸膜モジュール
３０  逆洗ポンプ
３１  圧力計
３２  ろ過ポンプ
３３  透過水量計
３４  透過水槽
３５  脱窒用水槽ドレン
３６  膜浸漬水槽ドレン
３７  ブロア供給バルブ
３８  ろ過バルブ
３９  逆洗水バルブ
【図１】
2011005361.tif 000003
【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】
2011005361.tif 000009
【図８】
2011005361.tif 000010
【図９】
2011005361.tif 000011
【図１０】
2011005361.tif 000012
【図１１】
2011005361.tif 000013
【図１２】
2011005361.tif 000014