(57)【要約】  【課題】中空糸膜編織物を備えた中空糸膜モジュールにおいて、運転中に隣接する中空糸膜同士が交錯することなく、かがり糸の切断や、解れの発生がない中空糸膜モジュールを提供する。  【解決手段】中空糸膜(1a)とかがり糸(1b)とを備えた複数枚の中空糸膜編織物(1) が並列して配され、該中空糸膜編織物(1) を構成する中空糸膜(1a)の少なくとも一方の端部が開口し、他方の端部がハウジングに液密に固定されてなる中空糸膜モジュールである。前記中空糸膜編織物(1) のかがり糸(1b)と前記中空糸膜(1a)とのかがり部に、かがり糸保護樹脂(1c)が部分的もしくは全面的に付与されている。  【選択図】図１
2008119657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜とかがり糸とを備えた複数枚の中空糸膜編織物が並列され、該中空糸膜編織物を構成する中空糸膜の少なくとも一方の端部が開口し、他方の端部がハウジングに液密に固定されてなる中空糸膜モジュールにおいて、
前記中空糸膜編織物のかがり糸と前記中空糸膜とのかがり部に、樹脂が部分的もしくは全面的に付与されてなることを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記かがり部に付与する樹脂が、弾性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
前記かがり部に付与する樹脂がシリコン樹脂であることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理液のろ過処理を行う中空糸膜編織物を用いた中空糸膜モジュールに関し、特に、河川水、湖沼水のろ過、工業用水のろ過、砂ろ過水の高次処理や排水処理など、汚濁性の高い液体をろ過する際に使用する中空糸膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールは、無菌水、高純度水、飲料水の製造や高次処理、あるいは空気の浄化といった精密ろ過の分野に用いられる他、下水処理場における二次、三次処理、もしくは浄化槽における固液分離等の高汚濁性水処理の分野にも多く用いられている。
【０００３】
高汚濁性水処理において、中空糸膜モジュールは、ろ過時における閉塞が起こりやすいことから、中空糸膜モジュールの下方に配した散気管からエアーを常時供給して、膜をスクラビング洗浄しながらろ過する方法が採用されている。
【０００４】
このような用途に使用する中空糸膜モジュールは、中空糸膜の有効長さを長く取ることにより、ユニットとした場合の集積度（ユニットの容積当たりの膜面積）を上げることができるため、中空糸膜を有効に使用できる範囲内で長く設計することができる。
【０００５】
しかしながら、中空糸膜を長くした場合、処理時間の経過とともに、隣接する中空糸膜モジュールの中空糸膜同士が付着物により固着してしまったり、絡みあったりして、有効膜面積が低下して、ろ過流量の急激な低下や差圧の上昇が発生し、膜機能が容易に回復されない場合があった。
【０００６】
このような課題の解決策として、例えば特開閉平７−２７５６６号公報（特許文献１）や特開平１１−１２３３１９号公報（特許文献２）などに示されるような中空糸膜を経糸及び緯糸の一方に配し、他方にかがり糸を用いた中空糸編織物を用いた中空糸膜モジュールが数多く提案されている。
【０００７】
多数本が並列に配された中空糸膜の端部が、管状構造材の液密空間に連通させて、樹脂材料からなる固定部材を介して管状構造材に固定されて、全体が矩形シート状の中空糸膜モジュールを構成する。上記特許文献１の中空糸膜モジュールにあっては、並列する前記中空糸膜を多数の鎖編みの各編目に挿通させており、この鎖編糸が中空糸膜のかがり糸となっている。この特許文献１によると、前述の構成を備えているため、中空糸膜間への有機物の堆積が極めて生じにくくなるため、高汚濁性水のろ過において長期に亙って差圧の上昇及び流量低下が防止できるというにある。
【０００８】
一方の特許文献２の中空糸膜モジュールは、隣接する中空糸膜編織物のかがり糸が相互に千鳥かがり状の位置に配設される。このため、一方のかがり糸が、隣接する中空糸膜編織物に対してはそのかがり糸の配設部の中間部に位置することになり、中空糸膜同士の交錯が防止できる。そのため、かがり糸の編み込みピッチを拡大することができ、これによって中空糸膜の有効膜面積の減少を抑えることができるというものである。
【０００９】
また、この特許文献２によるろ過方法によれば、空気供給口から供給されるスクラビング用の空気が、散気管より放出され、中空糸膜編織物間を気泡状になって通過しながら中空糸膜編織物をスクラビングして中空糸膜の膜面洗浄を行っている。スクラビングにより中空糸膜面から剥離された有機物等の堆積物は堆積物排出口から排出される。
【特許文献１】特開平７−２７５６６６号公報
【特許文献２】特開平１１−１２３３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、中空糸膜をかがり糸にてかがった中空糸編織物を中空糸膜モジュールに用いることによって、中空糸膜同士の絡みはなくなり、ろ過流量の急激な低下や差圧上昇が発生しにくくなったものの、一般に散気管から送られるエアーによるスクラビングを併用して運転すると、常に中空糸編織物が振動した状態となっていることから、運転の時間経過と共に、かがり糸が切断したり、解れてくるような現象が発生し、長期間にわたるろ過機能を維持することができない場合があった。
【００１１】
本発明の目的は、中空糸膜編織物を備えた中空糸膜モジュールにおいて、運転中に隣接する中空糸膜同士が交錯することなく、かがり糸の切断や、解れの発生がない中空糸膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は本発明の基本的構成である、中空糸膜とかがり糸とを備えた複数枚の中空糸膜編織物が並列され、該中空糸膜編織物を構成する中空糸膜の少なくとも一方の端部が開口し、他方の端部がハウジングに液密に固定されてなる中空糸膜モジュールにおいて、前記中空糸膜編織物のかがり糸と前記中空糸膜とのかがり部に、部分的もしくは全面的に樹脂が付与されていることを特徴とする中空糸膜モジュールにより効果的に達成される。
前記かがり部に付与される樹脂は弾性樹脂であることが好ましく、特にシリコン樹脂であることが望ましい。この樹脂の付与は、塗布によることが好ましいが、例えば噴射ノズルによる付与など、他の付与手段を採用できる。
【発明の効果】
【００１３】
中空糸膜編織物のかがり部への樹脂付与は、かがり糸の切断や解れを効果的に防止する。樹脂の付与はスクラビングや中空糸膜モジュールの取扱い時に、樹脂界面の屈曲等により膜の破損が発生しにくい状態であれば特にこだわる必要はなく、樹脂はかがり部全面に、あるいは部分的に付与する。
【００１４】
部分的に樹脂を付与する場合には、仮に樹脂と樹脂の間にてかがり糸の切断が発生しても、かがり糸の解れは樹脂の付与部分までで止まる。かがり部の全面に樹脂を付与した場合、たとえ、かがり糸が切断したとしても、解れは発生しない。ここで弾性樹脂とは、一般的には樹脂界面の屈曲等により膜の破損が発生しにくい硬度５０°以下の樹脂を指すが、特にシリコン樹脂を使用すると中空糸膜編織物の取扱い性が良くなり、樹脂界面の柔らかさも確保できる。
【００１５】
このように、本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜編織物の中央にかがり糸を配し、そこへ弾性樹脂を塗布することによって、運転中に中空糸膜を傷つけることなく、かがり糸の解れを防止することができ、これにより中空糸膜長の長いモジュールにおいても、中空糸膜同士の絡みを長期に渡り防止することができ、安定した運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す概略図である。図２は、本発明の中空糸膜モジュールを用いた高汚濁水処理の実施形態の一例を示す概略図である。
【００１７】
本発明の中空糸膜モジュールは、図１に示す通り、中空糸膜１ａとかがり糸１ｂ及びかがり糸保護樹脂１ｃからなる中空糸膜編織物１と、固定部材２とによって構成される。
【００１８】
中空糸膜編織物１を構成する中空糸膜１ａとしては、例えばポリオレフィン系、セルロース系、ポリビニルアルコール系、ポリスルフォン系、ポリメチルメタクリレート系、ポリビニリデンフルオライド、ポリ４フッ化エチレン、セラミック等を適用することができるが、編織物への加工性の点で、強伸度の高い、ポリエチレン等のポリオレフィン系中空糸膜を用いるのが好ましい。また、中空糸膜は、ろ過膜として使用可能なものであれば、穴径、空孔率、膜厚、外径等は特に制限はない。
【００１９】
中空糸膜編織物１のもう一方の構成部材であるかがり糸１ｂとしては、通常の編物、織物に用いられるものが使用できるが、加工時や取扱い時に中空糸膜１ａを傷めないためには硬くないことが好ましく、ポリエステル繊維など合成繊維製のマルチフィラメント糸、紡績糸、加工糸などがより好ましく用いられる。
【００２０】
中空糸膜編織物１は、中空糸膜１ａが経糸及び緯糸の少なくとも一方に配され、中空糸膜の機能が保持されるならば、どのような条件で作製されても良い。
また、かがり糸１ｂの編み込み間隔と本数については、絡み防止の機能を有する状態であれば、特に制限はないが、編地全体に渡って間隔を密に配置して、かがり糸部に樹脂を付与すると、必要有効膜面積の減少に繋がり、あまり広い間隔でかがり糸１ｂが配置されていると、かがり糸間で、中空糸膜の接触や絡みが発生することが考えられるため、５〜２０ｃｍ程度とすることが好ましい。
【００２１】
さらに、かがり糸１ｂを配するに当たっては、図４のような１箇所に集中して複数本配して、かがり糸１ｂの長さ方向の全体にわたってかがり糸保護樹脂１ｃを付与してもよく、また、その状態を１セットとして、そのセット毎の間隔を上述の５〜２０ｃｍとして、図５に示すように、編織物全面にかがり糸１ｂを配しても良い。一箇所に集中させる場合のかがり糸ピッチは、２〜１０ｍｍ程度、本数として２〜５本程度としておくことが望ましい。このように、１箇所に集中して複数本配しておくことにより、より強固に中空糸膜１ａを固定できるだけでなく、かがり糸保護樹脂１ｃを付与する場合において、平面状に付与させることができ、エアースクラビング時のバブリングによる中空糸膜１ａの揺動に対しても、かがり糸部にかかるストレスを軽減することができる。
【００２２】
中空糸膜編織物１のかがり糸１ｂへの樹脂付与は、かがり糸の切断、解れを防止する機能を持ち、かつ、エアースクラビングや中空糸膜の取り扱い時に、樹脂界面の屈曲等により中空糸膜１ａの破損が発生しにくい状態になりさえすれば、どのような付与方式を採用してもよく、図４に示すようにかがり糸部の全面に塗布する、あるいは、図３に示すように部分的に塗布するなどの方法を取ることができる。
【００２３】
部分的にかがり糸保護樹脂１ｃを付与した場合、仮に樹脂と樹脂の間にてかがり糸１ｂの切断が発生したとしても、かがり糸１ｂの解れは樹脂が付与されている部分までしか起こらない。かがり糸部の全面に樹脂塗布した場合には、たとえ、かがり糸１ｂが切断したとしても、解れは発生しない。ただし、全面塗布すると膜面積がその分低下することと、樹脂コストがかかってしまうことから、用途にあわせて適宜、付与の仕方を選択することができる。
【００２４】
部分的に付与する場合においては、付与する樹脂と樹脂の間隔が広すぎると、上述のように、かがり糸の切断が発生した場合、解れる範囲が広がってしまう可能性があり、１〜１０ｃｍ程度の間隔にて塗布することが望ましい。
【００２５】
樹脂付与に関しては、中空糸膜編織物１の片面もしくは両面のかがり糸部に付与することができる。両面に塗布することにより、より強固にかがり糸１ｂの補強ができるが、樹脂量が片面より多く使用することになり、コストは上がる方向となるため、用途にあわせて適宜、塗布の仕方を選択することができる。
【００２６】
樹脂塗布の厚みについては、上述の目的を達成できるのであれば、特に制限はないが、大量の樹脂を使用すると、隣接する中空糸膜１ａがひっかかってリークが発生しやすくなったり、コスト高にも繋がる可能性があり、５ｍｍ以下程度にすることがより望ましい。
【００２７】
中空糸膜編織物１のかがり糸１ｂに塗布するかがり糸保護樹脂１ｃは、かがり糸１ｂの切断、解れを防止する機能を持ち、かつ、エアースクラビング時や中空糸膜モジュールの取扱い時に、樹脂界面の屈曲等により中空糸膜１ａの破損が発生しにくいものであればよく、弾性樹脂を用いることが好ましい。弾性樹脂としては、シリコン樹脂や、ポリウレタン系の樹脂等を用いることが好ましい。この場合の弾性樹脂とは、硬度５０°以下の樹脂を指すが、取扱い性、樹脂界面の柔らかさを考慮すると、シリコン樹脂を使用することがより好ましい。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により、本発明を具体的に説明する。
〔実施例１〕
図１に示したような、中空糸膜モジュールを準備し、図２に概略で示した三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社製の生活排水系処理設備にて試験を行った。
本実施例によるろ過試験装置３は、図２に示すように、微生物処理槽４を中間仕切り４ａを介して２槽に分けており、原水流入側を嫌気槽、本発明の中空糸膜モジュール６ａを複数枚並設した膜ユニット６が浸漬配置されている槽を好気槽とした。硝化槽内の被処理液はポンプにより、嫌気槽へ常時所定量が送られ、嫌気槽からは、前記中間仕切り４ａの上部に設けられた堰により、オーバーフローして、好気槽へ戻される。被処理液は、膜ユニット６にて吸引ろ過され、間欠運転により槽外へと排出される。このろ過運転時には、膜ユニット６の下方に配された散気管５から放出されるエアーによって各中空糸膜編織物１に対するエアースクラビングがなされ膜表面の洗浄がなされる。
【００２９】
以下に本実施例１の試験設備による試験条件とその試験結果について述べる。
１．編織物中央に、かがり糸を５ｍｍ間隔で２本追加したものを準備し、そこへシリコン樹脂（硬度２５°）を５ｍｍ厚にて塗布したものを準備し、モジュール化した。
【００３０】
２．モジュールを４０枚集積し、ユニットを作製後、図２のようなフローの試験装置の微生物処理槽３（長さ１５００ｍｍ×幅１５００ｍｍ×高さ２０００ｍｍ）へ設置した。膜ろ過流束ＬＶ＝０．３ｍ3 ／ｍ2 ／Ｄａｙにて生活排水系の排水を吸引ろ過により処理した。
この際、ろ過装置の下方に設置している散気管６からの散気を常時実施した。散気量は、中空糸膜部の投影面積当たり１００Ｎｍ3 ／ｍ2 ・ｈｒとした。
３．微生物処理槽４内の活性汚泥の性状はＭＬＳＳ１０，０００ｍｇ／Ｌであった。
【００３１】
このような条件下にて、６ヶ月間のろ過運転を実施後、ユニット内の中空糸膜モジュール６ａを観察したところ、中空糸膜同士の絡みは全く発生しておらず、シリコン樹脂を塗布した部分のかがり糸１ｂの切断も見られず、シリコン樹脂まわりからのリークも検出されなかった。
【００３２】
〔実施例２〕
１．実施例１と同様の編織物１を準備し、かがり糸部へウレタン樹脂（硬度４０°）を塗布し、モジュール化した。
【００３３】
２．実施例１と同一条件下にて試験を実施した。
前記条件下にて６ヶ月間のろ過運転を実施後、ユニット内のモジュールを観察したところ、中空糸膜同士の絡みは全く発生しておらず、ウレタン樹脂を塗布した部分の切断が数箇所見られたものの、ウレタン樹脂まわりからのリークは検出されなかった。
【００３４】
〔実施例３〕
１．実施例１と同様の編織物を準備し、かがり糸部へ実施例１，２とは別種のウレタン樹脂（硬度９５°）を塗布し、モジュール化した。
【００３５】
２．実施例１と同一条件下にて試験を実施した。
前記条件下にて６ヶ月間のろ過運転を実施後、ユニット内のモジュールを観察したところ、ウレタン樹脂を塗布した部分の数箇所で、かがり糸１ｂの切断及びウレタン樹脂まわりから数箇所のリークが検出されたものの、中空糸膜同士の絡みは全く発生していなかった。
【００３６】
〔実施例４〕
１．編織物中央に、かがり糸１ｂを５ｍｍ間隔で２本追加したものを準備し、そこへ図３に示したようなシリコン樹脂（硬度２５°）を、断続的に５ｃｍ間隔で塗布したものを準備し、モジュール化した。
【００３７】
２．実施例１と同一条件下にて試験を実施した。
前記条件下にて６ヶ月間のろ過運転を実施後、ユニット内のモジュールを観察したところ、樹脂塗布のない部分のかがり糸１ｂの切断が認められたが、大きな解れは見られず、中空糸膜同士の絡みも見られなかった。
また、シリコン樹脂まわりからのリークも検出されなかった。
【００３８】
〔実施例５〕
１．実施例１と同様の仕様でモジュール化し、ユニットを作製した。
２．ＭＬＳＳ濃度を２０，０００ｍｇ／Ｌとし、その他は、実施例１と同条件下にて試験を実施した。
前記条件下にて６ヶ月間のろ過運転を実施後、ユニット内のモジュールを観察したところ、中空糸膜への汚泥の付着は多少あるものの、中空糸膜同士の絡みは全くみられず、シリコン樹脂を塗布した部分についても特に切断等見られず、シリコン樹脂まわりからのリークも検出されなかった。
【００３９】
〔比較例１〕
１．編織物の中央にかがり糸１ｂを施していない中空糸膜編織物１を準備し、モジュール化した。
２．実施例１と同条件下にて試験を実施した。
前記条件下にて６ヶ月間のろ過運転を実施後、ユニット内のモジュールを観察したところ、膜のリークは見られないものの、中空糸膜１ａの絡みが数箇所で発生していた。
【００４０】
〔比較例２〕
１．編織物中央に、かがり糸１ｂを５ｍｍ間隔で２本追加したものを準備し、モジュール化した。
２．実施例１と同条件下にて試験を実施した。
前記条件下にて６ヶ月間のろ過運転を実施後、膜ユニット内の中空糸膜モジュール６ａを観察したところ、膜リークや中空糸膜同士の絡みはないものの、２つのモジュールにおいて部分的に、かがり糸１ｂの解れ、切断が発生していた。
このままの状態で長期の運転を続けると、かがり糸の解れの拡大やそれに伴って、中空糸膜の絡みにまで発生する可能性も示唆された。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の中空糸膜モジュールを用いた高汚濁水処理の実施形態の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の中空糸膜モジュールの他の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の中空糸膜モジュールの他の一例を示す概略図である。
【図５】かがり糸を全面に配した、中空糸膜モジュールの一例である。
【符号の説明】
【００４２】
１        中空糸膜編織物
１ａ      中空糸膜
１ｂ      かがり糸
１ｃ      かがり糸保護樹脂
２        固定部材
３        ろ過試験装置
４        微生物処理槽
４ａ      中間仕切り
５        散気管
６        膜ユニット
６ａ      中空糸膜モジュール
【図１】
2008119657.tif 000003
【図２】
2008119657.tif 000004
【図３】
2008119657.tif 000005
【図４】
2008119657.tif 000006
【図５】
2008119657.tif 000007