(57)【要約】【課題】軽量、コンパクトで寸法誤差を吸収可能でありながら、より安価であり、接続部材と膜モジュールのハウジングや集液ヘッダーとを摺動可能で液密に容易に確実に接続することができ、磨耗や損傷を受けるのを抑制し、固液分離処理を長期間に亘り安定して行える固液分離装置や、膜モジュールユニット、接続部材を提供する。【解決手段】液透過性を有する中空糸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一対のハウジングを有する膜モジュールと、吸引装置により中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を集積する集液ヘッダーとを接続する固液分離装置用接続部材において、膜モジュールのハウジングまたは集液ヘッダーとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する弾性シール部材と、一定間隔に保持し相互の接触を抑制する支持部材とを有する。【選択図】図１
2008055376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体を含有する被処理液を充填した浸漬槽と、該浸漬槽内に配置され、液透過性を有する中空糸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一対のハウジングを有する膜モジュールを複数備え、各膜モジュールのハウジングが接続部材によって接続される集液ヘッダーと、該集液ヘッダーに接続され、中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を集液ヘッダーに集積して取り出す吸引装置と、中空糸表面に付着した固体を分散させ目詰まりを抑制する分散手段とを有する固液分離装置において、
接続部材と膜モジュールのハウジングとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する膜モジュール側弾性シール部材と、接続部材と膜モジュールのハウジング間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する膜モジュール側支持部材とを有し、
接続部材と集液ヘッダーとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する集液ヘッダー側弾性シール部材と、接続部材と集液ヘッダー間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する集液ヘッダー側支持部材とを有することを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
膜モジュール側支持部材または集液ヘッダー側支持部材の少なくとも一つが弾性シール部材であることを特徴とする請求項１記載の固液分離装置。
【請求項３】
弾性シール部材がＯリングを有することを特徴とする請求項１または２記載の固液分離装置。
【請求項４】
弾性シール部材がＯリングのバックアップリングを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の固液分離装置。
【請求項５】
固体を含有する被処理液を充填した浸漬槽内に配置され、液透過性を有する中空糸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一対のハウジングを有する膜モジュールを複数備え、各膜モジュールのハウジングが接続部材によって接続され、吸引装置により中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を集積する集液ヘッダーを有する固液分離装置用膜モジュールユニットであって、
接続部材と膜モジュールのハウジングとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する膜モジュール側弾性シール部材と、接続部材と膜モジュールのハウジング間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する膜モジュール側支持部材とを有し、
接続部材と集液ヘッダーとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する集液ヘッダー側弾性シール部材と、接続部材と集液ヘッダー間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する集液ヘッダー側支持部材とを有することを特徴とする固液分離装置用膜モジュールユニット。
【請求項６】
膜モジュールが矩形のハウジングと、並列した中空糸によって形成される矩形状の中空糸膜面とを有し、中空糸膜面を対向して相互に並列に配置されてなることを特徴とする請求項５記載の固液分離装置用膜モジュールユニット。
【請求項７】
液透過性を有する中空糸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一対のハウジングを有する膜モジュールと、吸引装置により中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を集積する集液ヘッダーとを接続する固液分離装置用接続部材において、
膜モジュールのハウジングとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する膜モジュール側弾性シール部材と、膜モジュールのハウジングとの間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する膜モジュール側支持部材とを有し、
集液ヘッダーとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する集液ヘッダー側弾性シール部材と、集液ヘッダーとの間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する集液ヘッダー側支持部材とを有することを特徴とする固液分離装置用接続部材。
【請求項８】
膜モジュール側支持部材または集液ヘッダー側支持部材の少なくとも一つが弾性シール部材であることを特徴とする請求項７記載の固液分離装置用接続部材。
【請求項９】
弾性シール部材がＯリングを有することを特徴とする請求項７または８記載の固液分離装置用接続部材。
【請求項１０】
弾性シール部材がＯリングのバックアップリングを有することを特徴とする請求項７から９のいずれか記載の固液分離装置用接続部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水や下水、工場排水等の固体を含有する被処理液を液透過性を有する中空糸を通すことにより、被処理液に含有される固体を分離除去する固液分離装置、固液分離装置用膜モジュールユニット及び固液分離装置用接続部材に関する。
【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。膜モジュールを用いた固液分離装置としては、液透過性の中空糸を並列し膜状とし、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の複数を、被処理液を充填した浸漬槽内に配置する。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ーに接続する。集水ヘッダーに吸引装置を接続し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ーに集積され、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を停止し、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。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（特許文献１〜３）。
【０００３】
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、膜モジュール及び膜モジュールユニットを処理量増大を目的として大型化した場合、濾過水取り出し口の口径は大きくなり集液ヘッダーも流れる濾過水の量に応じて大型化する。
【０００４】
一方において、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は可能な限り薄く作られる。そのため濾過水取り出し口の口径も小さくなる。なお、１ヶ所の取り出し口では濾過水をスムースに流すことができないことも多く、このような場合には一つの膜モジュールに複数の濾過水取り出し口が設けられる。
【０００５】
大型化した膜モジュールと集水ヘッダーを直接に結合させることはそれぞれの部材寸法のばらつきにより困難である。このため大型の膜モジュールと集水ヘッダーの接続には可撓性のあるフレキ管若しくは樹脂製チューブが使用されている。これらの可撓性を有する配管は、散気装置により中空糸に付着した若しくは付着する固体をその表面から除去するためのバブリング時に受ける振動を吸収可能であって、集水ヘッダーへの振動の伝達を遮断し、その損傷を抑制するためには、好適であるが、同時に、濾過に用いる吸引に対して、変形が生じない剛性を有する必要がある。そのような条件を満たす材料は極めて限定され、比較的高価である。また、このような可撓性配管はパッキンを用いてナット等により締め付けることにより液密に集水ヘッダーに接続される。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、組み付け時にパッキン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。また使用時においてパッキンを押さえるナットが振動により緩み、シール不良が生じることがある。すなわち、上記のような可撓性配管を用いた場合、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。
【０００６】
本発明者らは、一般的に使用される材料を用い、ある程度の剛性を有する複数の成形品の部材で構成し、これらを弾性シールを用いて接続することにより、液密であってかつ摺動性を有し、組み立て性を改善した接続部材（特許文献４）を既に開発している。
【０００７】
しかしながら、この接続部材においては、中空糸に付着する固体を分散させるために膜モジュールの振動を長期間に亘って継続して受けると、接続部材の端部が、膜モジュールまたは集水ヘッダーと接触し、磨耗し、場合によっては、損傷を受けるおそれがある。
【特許文献１】特開平５−２６１２５３号公報
【特許文献２】特開平６−３４２号公報
【特許文献３】特開平６−３４０号公報
【特許文献４】特開２００５−２０３６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、軽量、コンパクトで寸法誤差を吸収可能でありながら、より安価であり、接続部材と膜モジュールのハウジングや集液ヘッダーとを摺動可能で液密に容易に確実に接続することができ、中空糸表面に付着する固体を分散させるために受ける膜モジュールの振動を長期に亘って受けた場合であっても、膜モジュールのハウジングまたは集液ヘッダーと接続部材との接続部分において、磨耗や損傷を受けるのを抑制し、固液分離処理を長期間に亘り安定して行うことを可能とする固液分離装置や、膜モジュールユニット、接続部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、接続部材と、膜モジュールのハウジングまたは集液ヘッダーとの各接続部分において、液密かつ摺動可能に接続する弾性シール部材と、接続部材と膜モジュールのハウジングまたは集液ヘッダーとの間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する支持部材を有することにより、端部の磨耗若しくは損傷を抑制し、膜モジュールが分散手段により振動を受けても、長期に亘って安定した固液分離処理を行うことができることの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明は、固体を含有する被処理液を充填した浸漬槽と、該浸漬槽内に配置され、液透過性を有する中空糸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一対のハウジングを有する膜モジュールを複数備え、各膜モジュールのハウジングが接続部材によって接続される集液ヘッダーと、該集液ヘッダーに接続され、中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を集液ヘッダーに集積して取り出す吸引装置と、中空糸表面に付着した固体を分散させ目詰まりを抑制する分散手段とを有する固液分離装置において、接続部材と膜モジュールのハウジングとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する膜モジュール側弾性シール部材と、接続部材と膜モジュールのハウジング間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する膜モジュール側支持部材とを有し、接続部材と集液ヘッダーとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する集液ヘッダー側弾性シール部材と、接続部材と集液ヘッダー間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する集液ヘッダー側支持部材とを有することを特徴とする固液分離装置に関する。
【００１１】
また、本発明は、固体を含有する被処理液を充填した浸漬槽内に配置され、液透過性を有する中空糸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一対のハウジングを有する膜モジュールを複数備え、各膜モジュールのハウジングが接続部材によって接続され、吸引装置により中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を集積する集液ヘッダーを有する固液分離装置用膜モジュールユニットであって、接続部材と膜モジュールのハウジングとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する膜モジュール側弾性シール部材と、接続部材と膜モジュールのハウジング間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する膜モジュール側支持部材とを有し、接続部材と集液ヘッダーとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する集液ヘッダー側弾性シール部材と、接続部材と集液ヘッダー間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する集液ヘッダー側支持部材とを有することを特徴とする固液分離装置用膜モジュールユニットに関する。
【００１２】
また、本発明は、液透過性を有する中空糸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一対のハウジングを有する膜モジュールと、吸引装置により中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を集積する集液ヘッダーとを接続する固液分離装置用接続部材において、膜モジュールのハウジングとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する膜モジュール側弾性シール部材と、膜モジュールのハウジングとの間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する膜モジュール側支持部材とを有し、集液ヘッダーとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する集液ヘッダー側弾性シール部材と、集液ヘッダーとの間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する集液ヘッダー側支持部材とを有することを特徴とする固液分離装置用接続部材に関する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の固液分離装置、膜モジュールユニット、接続部材は、軽量、コンパクトで寸法誤差を吸収可能でありながら、より安価であり、接続部材と膜モジュールのハウジングや集液ヘッダーとを摺動可能で液密に容易に確実に接続することができ、中空糸に付着する固体を分散させるために受ける膜モジュールの振動を長期に亘って受けた場合であっても、膜モジュールのハウジングまたは集液ヘッダーと接続部材との接続部分において、磨耗や損傷を受けるのを抑制し、固液分離処理を長期間に亘り安定して行うことを可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の固液分離装置を図面を参照して説明する。図１に本発明の固液分離装置の一例の概略構成図を示す。図１に示す本発明の一例の固液分離装置には、固体を含有する被処理液を充填した浸漬槽１０１と、該浸漬槽内に配置され、液透過性を有する中空糸１２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一対のハウジング１３ａ、１３ｂを有する膜モジュール１０２を複数備え、各膜モジュールのハウジングが接続部材１００によって接続される集液ヘッダー９とにより構成される膜モジュールユニット１０２と、該集液ヘッダーに接続され、中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を集液ヘッダーに集積して取り出す吸引装置１０３と、中空糸表面に付着した固体を分散させ目詰まりを抑制する分散手段１０４とを有するものである。
【００１５】
上記浸漬槽は被処理液を充填し、少なくとも膜モジュールを被処理液中に配置可能なものであれば、その材質、強度、大きさはいずれのものでもよい。浸漬槽にはその他、被処理液から分離され、沈殿した固体を装置外へ排出する排出装置等が設けられる。
【００１６】
上記固液分離装置に設けられる膜モジュ−ルユニットは、本発明の膜モジュールユニットの一例であり、複数の膜モジュールと、各膜モジュールのハウジングが接続部材によって接続される集液ヘッダーとにより構成される。膜モジュールユニットを構成する膜モジュールは、液透過性を有する中空糸１２を多数並列し膜状とし、中空糸の両端部をそれぞれ内部に収容するように固定用部材で一体的に液密に固定される一対のハウジング１３ａ、１３ｂを有するものである。平板状の膜モジュールを用いると、洗浄性が良好で閉塞しにくく、長期間安定濾過可能なため好ましい。膜モジュールとして、例えば、図２に示す一例を挙げることができる。図２に示す膜モジュールには、膜状の中空糸の両側の一対のハウジング１３ａ、１３ｂ間に、導液管１５が設けられ、一対のハウジング間隔を保持し、中空糸を膜状に支持すると共に、ハウジング１３ｂに集液された濾液のハウジング１３ａへの流路として機能する。ハウジング１３ａ、１３ｂは矩形状であることが、膜モジュールを高集積可能とするため好ましい。ハウジング内は中空であり、一方のハウジング１３ａの側面には接続部材１００との接続を可能とする濾液取出口１６が設けられる。濾液取出口は一方の側面に設けられていてもよいが、両側面に設けられることが好ましい。
【００１７】
上記中空糸１２は液体透過性であり、被処理液に対し耐久性を有する材質であることが好ましい。その材質としては、具体的には、セルロース系、ポリオレフィン系、ポリスルホン系、ポリビニルアルコール系、ポリメチルメタクリレート、ポリふっ化ビニリデン、ポリ４ふっ化エチレン等を適用することができるが、加工性、散気時の揺れ対応性等の観点から強伸度の高いポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類が好ましい。また、酸化剤等への耐久性が要求される用途には、ポリふっ化ビニリデン、ポリ４ふっ化エチレン等が好ましい。
【００１８】
このような膜モジュールは複数を、図示のように、並列した中空糸により形成される中空糸膜面を相互に対向するよう並行に一列配置、複数縦列配置、千鳥状に配置することもでき、また中空糸膜面を水平に配置することもできるが、中空糸膜面が鉛直方向に配置することが洗浄効率の点で好ましい。
【００１９】
上記膜モジュールユニットを構成する集液ヘッダー９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１６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液ヘッダー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。例えば、濾液取出口１６がハウジングの両側面にそれぞれ一つずつ設けられる場合は、膜モジュールユニット当たり、集液ヘッダーは２つ設けることが好ましい。また、ハウジング１３ａ及び１３ｂの両端面に濾液取出口をそれぞれ設ける場合は、膜モジュール当たり、集液ヘッダーは４つ設けることが好ましい。
【００２０】
また、集液ヘッダーは接続部材を介して膜モジュールと接続するため、接続部材を接続する接続口９ａを有する。接続口９ａは膜モジュールの配置に応じて、その位置、数を選択して設けることができる。膜モジュールが、図示のように、膜状の中空糸面を対向するように並行一列配置、複数縦列配置の場合、接続口は集液ヘッダーの一側面に膜モジュールの配置間隔で一列に設ける。膜モジュールが、千鳥配置の場合、一本の集液ヘッダーに接続口を千鳥状態に設けることもできるし、２つの集液ヘッダーをずらして並べることもできる。
【００２１】
上記膜モジュールユニットを構成する接続部材１００は、本発明の接続部材の一例であり、図３の模式的断面図に示すように、膜モジュールのハウジング１３ａに設けられる濾液取出口１６と集液ヘッダー９の接続口９ａ間に設けられ、中空糸を透過してハウジングに導入された濾液を集液ヘッダーへ集積し、さらに装置外へ取り出す一連の通路を形成する。また、接続部材１００は、中空糸に付着した固体の除去を行う分散手段から膜モジュールが受ける振動を吸収し、集液ヘッダーへ振動が伝達するのを抑制する機能を有するものが好ましい。このため、可撓性を有する部材を用いてもよいが、一般的に用いられる樹脂で形成し、適宜な剛性を有するものの、複数の部材を弾性シール部材を介して液密に且つ摺動可能に接合し、接合部分において振動を吸収するようにしたものが、作製が容易である点からも、好ましい。更に、膜モジュールが受ける振動を吸収するため、膜モジュールのハウジング１３ａの濾液取出口１６との接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する膜モジュール側弾性シール部材２１を有し、集液ヘッダー９の接続口９ａとの接続部分に液密かつ摺動可能に接続する集液ヘッダー側弾性シール部材２２を有する。
【００２２】
このような接続部材の一例としては、図３に示すように、Ｌ型成形品メス１ａとＬ型成形品オス１ｂとの、合計２ヶの樹脂成形品を使用するものを挙げることができる。Ｌ型成形品メス１ａは中空Ｌ字管状をなし、集液ヘッダー９との接続部４と、Ｌ型成形品オス１ｂとの接続部６とを有する。集液ヘッダー９との接続部４には溝が設けられ、この溝に弾性体シール２が装着されている。さらに集液ヘッダー９に差し込む深さを規制する突起３ａが設けてある。Ｌ型成形品オス１ｂは中空Ｌ字管状をなし、膜モジュール１１のハウジング１３ａに設けられた濾液取出口１６との接続部５と、Ｌ型成形品メス１ａとの接続部７を有する。前記２カ所の接続部５および７にはそれぞれ溝が設けられ、それぞれの溝に弾性体シール２が装着されている。さらに濾液取出口１６に差し込む深さを規制する突起３ｂが設けてある。これらの突起３ａ、３ｂは接続部材が差し込まれる深さを規制すると共に、使用中にずれが生じたり、差し込みすぎてシール不良となったりすることを抑制するものであり、これらに替えて同様の機能を有する、例えば集液ヘッダーや膜モジュール側に接続部材を差し込む深さを規制するための突起や、口径を変えて段差を付けるなどの構造とすることもできる。Ｌ型成形品メスとＬ型成形品オスとが嵌合され、弾性体シールを介して連結され、Ｌ型成形品メスとＬ型成形品オスの中空部によって、濾液が流れる一つの流路が形成される。
【００２３】
Ｌ型成形品メス１ａ、Ｌ型成形品オス１ｂ等接続部材が中空管である場合、その内径は、圧力損失を抑える観点から０．５ｃｍ以上とすることが好ましく、１ｃｍ以上とすることがより好ましく、膜モジュールの集積効率を低下させない観点から５ｃｍ以下とすることが好ましく、３ｃｍ以下とすることがより好ましい。
【００２４】
このような接続部材は、膜モジュールのハウジングとの接続部分に、接続部材と膜モジュールのハウジング間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する膜モジュール側支持部材３１と、集液ヘッダーとの接続部分に、接続部材と集液ヘッダー間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する集液ヘッダー側支持部材３２とを有する。上記膜モジュール側支持部材３１は、図４に示すように、Ｌ型成形品オス１ｂの先端部分に設けること、即ちｌ2はできるだけ短い方が、膜モジュールのハウジングとの間隔を確実に一定間隔に保持し、振動によるＬ型成形品オス１ｂ先端部分と膜モジュールのハウジングとの接触を抑制し、Ｌ型成形品オス１ｂ先端部５ａの磨耗、破損を抑制することができるため、好ましい。加えて、膜モジュール側支持部材３１は膜モジュール側弾性シール部材２１とできるだけ離れた位置に設けること、即ちｌ1はできるだけ長い方が好ましい。同様に、上記集液ヘッダー側支持部材３２は、Ｌ型成形品メス１ａの先端部分に設けることが好ましく、集液ヘッダー側弾性シール部材２２とできるだけ離れた位置に設けることが好ましい。膜モジュール側支持部材や集液ヘッダー側支持部材はそれぞれ２以上を設けることもできる。
【００２５】
膜モジュール側支持部材や集液ヘッダー側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液ヘッダー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。かかるＯリングの材質としては、具体的には、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。
膜モジュール側支持部材や集液ヘッダー側支持部材には、Ｏリングと共にバックアップリング３０をＯリングを挟持して二つ、あるいは一方の側に一つ設けることが、好ましい。バックアップリング３０は、耐摩耗性、滑性を有することが好ましく、その硬度は低硬度であるものの、Ｏリングより高いことが好ましい。このような性質を有するものとして、ポリフッ化エチレン系樹脂、ポリアセタール製を挙げることができる。バックアップリングは、接続部材に形成した溝に設置したとき、溝からの突出距離はＯリングより若干低いことが好ましい。
【００２６】
上記接続部材の一例は、Ｌ型成形品オス１ｂの接続部５が膜モジュールのハウジングの濾液取出口に挿入され、Ｌ型成形品メス１ａの接続部４が集液ヘッダーの接続口に挿入される構成を示したが、本発明に用いる接続部材の接続部としては、膜モジュールのハウジングの濾液取出口と嵌合できる構造、また、集液ヘッダーの接続口と嵌合できる構造を適宜採用することができる。例えば、接続部材の集液ヘッダー側接続部に集液ヘッダーの接続口が挿入され、接続部材の膜モジュール側接続部に膜モジュールのハウジングの濾液取出口が挿入されるものであってもよい。この場合、膜モジュール側弾性シール部材と、膜モジュール側支持部材とは膜モジュールのハウジングに設けられ、集液ヘッダー側弾性シール部材と、集液ヘッダー側支持部材とは集液ヘッダーに設けられる。このような膜モジュール側支持部材や集液ヘッダー側支持部材により、膜モジュールのハウジングの濾液取出口先端が接触する接続部材の内壁部分や、集液ヘッダーの接続口先端が接触する接続部材の内壁部分の磨耗損傷を抑制することができる。
【００２７】
上記接続部材は、膜モジュールのハウジングや集液ヘッダーの材質より低硬度の材質で形成された場合であるが、接続部材の材質が膜モジュールのハウジングや集液ヘッダーの材質と同等以上の硬度を有する場合は、膜モジュール側支持部材や集液ヘッダー側支持部材を設けることにより、接続部材と接触する部分の膜モジュールのハウジングや集液ヘッダーの磨耗、損傷を抑制することができる。
【００２８】
上記接続部材を構成するＬ型成形品メス１ａ、Ｌ型成形品オス１ｂは、比較的安価で成形加工が容易なことから樹脂成形品が好ましい。樹脂成形品は、樹脂を成形して得られるもので、成形方法は射出成形など公知の樹脂成形方法から適宜選ぶことができる。
【００２９】
樹脂成形品に用いる樹脂は、使用環境や加工性などを勘案して、適宜選ぶことができる。例えば、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は用途に応じて単独、若しくは組み合わせて使用することができる。
【００３０】
樹脂成形品に用いる樹脂の機械的強度については、成型品の変形を抑え、嵌合部の液密性を良好に保つ観点から、ＪＩＳ Ｋ７１７１（プラスチック−曲げ特性の試験方法）に規定される曲げ弾性率が１ＧＰａ以上であることが好ましい。また、成形加工の容易さの観点から、曲げ弾性率が１０ＧＰａ以下が好ましい。また、樹脂は強化されていてもよい。例えば、前記樹脂の固有強度以上の強度が必要な場合、嵌合部は液密性が必要であるため、表面平滑度を低下させない程度に充填材の混入量を調整した繊維強化樹脂を樹脂成形品に用いてもよい。この場合、上記と同様の観点から、強化樹脂として１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下の曲げ弾性率であることが好ましい。
【００３１】
更に、弾性シール２、膜モジュール側弾性シール部材２１、集液ヘッダー側弾性シール部材２２の材質としては、具体的には、上記膜モジュール側支持部材または集液ヘッダー側支持部材のＯリングの材質と同様のものを例示することができ、これらと共に上記バックアップリングと同様のバックアップリングを用いることもできる。
【００３２】
また、本発明に用いる接続部材の他の例として、図５に示すものを挙げることができる。図５の模式的断面図に示す接続部材は、２個のＬ型成形品と１個のＩ型部材との、合計３個の中空部材を有する。この接続部材は、図３に示す２つのＬ型成形品の間を、Ｉ型部材によって延長し、これらを弾性体シールにより液密かつ摺動可能に接続したものである。２つのＬ型成形品と一つのＩ型部材の中空部によって、膜モジュールからの濾液が流れる一つの流路が形成される。なお、図において、膜モジュールのハウジングとの接続部分、集液ヘッダーとの接続部分は図示を省略しているが、図３に示す接続部分と同様に、膜モジュールのハウジングとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する膜モジュール側弾性シール部材と、接続部材と膜モジュールのハウジング間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する膜モジュール側支持部材とを有し、接続部材と集液ヘッダーとの接続部分に、液密かつ摺動可能に接続する集液ヘッダー側弾性シール部材と、接続部材と集液ヘッダー間を一定間隔に保持し相互の接触を抑制する集液ヘッダー側支持部材とを有する。
【００３３】
上記Ｉ型部材としては、Ｌ型成形品の外径と嵌合可能な形状を両端に有する中空部材であれば使用することができ、例えば管、特には円管を用いることができるが、Ｉ型部材の内径は必ずしも全体が同一の径や形状を有する必要はなく、大径部、小径部を有するものであってもよい。また、直管、曲管を問わず、外径の形状が、内径の形状と異なっているものであってもよい。Ｉ型部材がＬ型成形品の内部に嵌合させるものであってもよい。Ｉ型部材１７として、例えば上記成形品１ａ、１ｂと同様の樹脂、例えば熱可塑性樹脂を成型して得られる樹脂成形品を使用することができる。あるいは、Ｉ型部材の材質はニトリルゴム、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、フッ素ゴム等のゴム、エラストマーを含有していてもよい。Ｉ型部材も、可撓性配管に限定されず、前述のように、比較的安価かつ成形加工が容易なことから樹脂成形品を好ましく用いることができる。また、Ｉ型部材は、特に単純な形状である場合、ステンレス鋼やアルミニウム合金等の金属加工品も好適に用いることができる。このようにＩ型部材の材料は、用途に応じて適宜選択することができる。
【００３４】
また、上記接続部材において、Ｌ型成形品は直角Ｌ字型を用いているが、例えば、段階状或いは曲線状の曲管を用い、Ｌ型成形品の一端と他端とが概略９０度方向のものであってもよい。
【００３５】
上記接続部材には、これらを覆う断面コ字状のカバー８を設け、集液ヘッダー９から膜モジュールへ、水若しくは薬液を流して膜モジュールを逆洗する際などに、接続部材が膜モジュールのハウジングや集液ヘッダーからの脱落を抑制するようにしてもよい。カバー８は後述する膜モジュールユニットのフレーム１０や集液ヘッダー等に固定することができる。カバーは金属、樹脂、繊維強化樹脂製などを適用することができるが、強度、加工の簡便さから金属板を折り曲げた物が好ましい。
【００３６】
上記膜モジュールユニットは、図６に示すように、膜モジュール１１をフレーム１０内に固定し、各膜モジュールと集液ヘッダーとに接続部材を接続し、カバー８を接続部材を被覆してフレーム１０に固定して作製することができる。
【００３７】
本発明に用いられる吸引装置は、集液ヘッダーに接続され、吸引により中空糸を透過させ被処理液中に含有される固体を分離除去した濾液を、膜モジュールのハウジングから、接続部材を介して集液ヘッダーに集積して取り出す機能を有する。その吸引速度としては、被処理液や膜モジュール等により、適宜選択することができる。例えば、１〜１５００ｍ3／日などを挙げることができる。
【００３８】
本発明に用いる分散手段としては、中空糸表面に付着した固体を分散させ目詰まりを抑制するものであれば、いずれのものも使用することができる。具体的には、被処理液を膜状の中空糸面に循環させ、その水圧により中空糸に付着した固体を除去する水流を形成する攪拌装置や、気体を放出しバブリングにより中空糸に付着した固体を除去する散気装置等を挙げることができる。これらの分散手段は浸漬槽の下部からのみでなく、側面等から気体を放出可能に設けることもできる。
【００３９】
本発明の固液分離装置により処理可能な被処理液としては、浄水や下水、工場排水等の固体を含む液であれば、いずれのものもその対象とすることができ、固体を含む液は水に限定されず、液体であれば有機溶媒などいずれのものであってもよい。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００４１】
ＡＢＳ樹脂(商品名:サイコラック ＳＷ３。ＵＭＧ ＡＢＳ（株）製）を射出成形し、図３に示す構造の、内径１．６ｃｍ、外径２．４ｃｍ（接続部６の外径を除く）の断面が円形のＬ字管状の中空部材（Ｌ型成形品メス１ａおよびオス１ｂ）を製作した。Ｌ型成形品オスの接続部７の溝にエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）製Ｏリング（ＪＩＳ呼び番号：Ｐ２０）からなるシール材を装着し、Ｌ型成形品オスをＬ型成形品メスに差し込み、連結体とした。連結体は１０組用意した。
【００４２】
図２に示す構造の上方２ヶ所に濾液取出口１６（断面が直径２．４ｃｍの円形の貫通孔）を有する膜モジュール１０枚を、上記連結体によって集液ヘッダー９（内径が２．４ｃｍの円管状の接続口９ａ）に図示とおり接続した。膜モジュールは幅が１２５ｃｍ、高さが２００ｃｍ、厚さが３ｃｍの大きさであり、ハウジング部分は幅が１２５ｃｍ、高さが７．５ｃｍ、厚さが３ｃｍとなるようにＡＢＳ樹脂（商品名：サイコラック ＳＷ３：ＵＭＧ ＡＢＳ（株）製）を射出成形して作成した。このとき、連結体の接続部４また５のそれぞれの先端からｌ1＝１０ｍｍ、ｌ2＝５ｍｍ（図４）に設けた溝に、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）製Ｏリング（ＪＩＳ呼び番号：Ｐ２０）とこれを挟持するようにバックアップリング（ＮＯＫ製：ＧＮ０４１３−Ａ０）をそれぞれ装着し、集液ヘッダーの接続口９ａと膜モジュールの濾液取出口１６に連結体の接続部４および５をそれぞれ差し込んだ。この際、突起３ａが接続口９ａの側壁に当接するまで、また、突起３ｂがハウジング１３ａの側壁（濾液取出口が形成されている面）に当接するまで、接続部４および５をそれぞれ差し込んだ。カバー８は厚さ１ｍｍのステンレス板を曲げて形成し、連結体を覆う位置においてフレームと集液ヘッダーに固定した。カバーは、集液ヘッダーおよび膜モジュールに取り付けられた連結体がそれぞれの接続部において外れない寸法、形状とした。
【００４３】
集液ヘッダーは、断面が一辺５ｃｍの正方形で、厚さ２ｍｍのステンレス角パイプ（ＳＵＳ３０４）に、１０ヶの接続口を４５ｍｍの間隔で溶接し、角パイプの片端は塞ぎ、もう一方の端は濾液の取り出し口を溶接した。さらにカバーの取り付けのためのネジ穴を明けた平板を溶接した。
【００４４】
上記のように、中空部材を接続して連結体とする工程、連結体を集液ヘッダーおよび膜モジュールに接続する工程は、それぞれの部材を他の部材に差し込むだけで済み、位置あわせやナット締めなどが不要で、極めて容易であった。また、カバーを取り付けるだけで、各部材の接続が外れないようにすることができるので、この点においても容易であった。
【００４５】
接続部材で集液ヘッダーへ連結した膜モジュールを、図６に示す内寸巾１２６ｃｍ、奥行き５０ｃｍ、高さ２２０ｃｍのフレームに固定し、膜モジュールユニットを作製した。膜モジュールユニットの下に巾１２６ｃｍ、奥行き５０ｃｍ、高さ７０ｃｍの散気装置を配置した。散気装置には直径７ｃｍの散気管１９を２本、２５ｃｍの間隔で配置した。
【００４６】
膜モジュールユニットと散気装置を深さ３．５ｍの活性汚泥漕（浸漬槽）に沈め、散気管より毎分２５０リットルの空気を出すと、毎秒１００ｃｍの上向旋回流が生じて、線速度０．８ｍ／日で長期間良好に濾過することができた。９０日運転後、接続部材と膜モジュールのハウジングとの接続部分、接続部材と集液ヘッダーとの接続部分に、磨耗、損傷はみられなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の固液分離装置や、膜モジュールユニットは、浄水や下水の処理などの分離操作に、長寿命化であるところから好適に用いることができる。
【００４８】
本発明の接続部材は、上記のような膜モジュールユニットを作成するために、好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の固液分離装置の一例を示す模式的斜視図である。
【図２】本発明の固液分離装置や、本発明の膜モジュールユニットに使用する膜モジュールの一例を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明の接続部材の一例を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の接続部材の一例の要部を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の接続部材の他の例を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の膜モジュールユニットの一例を示す模式的側面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ Ｌ型成形品メス
１ｂ Ｌ型成形品オス
２ 弾性体シール
３ａ、３ｂ 突起
４ 集液ヘッダー接続部
５ 膜モジュール接続部
６ Ｌ型成形品メスの、Ｌ型成形品オスとの接続部
７ Ｌ型成形品オスの、Ｌ型成形品メスとの接続部
８ カバー
９ 集液ヘッダー
９ａ 集液ヘッダーの接続口
１０ フレーム
１１ 膜モジュール
１２ 中空糸
１３ａ、１３ｂ ハウジング
１４ 樹脂固定部材
１５ 導液管
１６ 濾液取出口
１７ Ｉ型部材
１９ 散気管
２１  膜モジュール側弾性シール部材
２２  集液ヘッダー側弾性シール部材
３０  バックアップリング
３１  膜モジュール側支持部材
３２  集液ヘッダー側支持部材
１００ 接続部材
１０１  浸漬槽
１０２  膜モジュールユニット
１０３  吸引装置
１０４  分散手段
【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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