(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雨水、池水又は下水をスパイラル型膜モジュールによって処理する方法において、
該スパイラル型膜モジュールは、膜をシャフトに巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、透過水が巻回体の他端面から取り出されるものであり、
前記膜は内部に透過水流路材が配置された袋状膜であり、該袋状膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、前記スパイラル型膜モジュールは、前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっているスパイラル型膜モジュールであることを特徴とする雨水等の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記膜はフッ素樹脂膜であることを特徴とする雨水等の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雨水、池水又は下水（以下、これらを雨水等ということがある。）をスパイラル型膜モジュールによって処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
雨水、池水又は下水をポリプロピレン濾過膜によって濾過することは特開平９−２３４４９６号公報に記載されている。また、特開平９−９９２０３号公報には通水孔を有するプラスチックシートによって、沈殿池に流れ込んだ雨水や家庭、工場等の排水を濾過することが記載されている。
【０００３】
これらの公開公報には、濾過膜や通水孔を有するプラスチックシートの具体的な構成についての記載はない。
【０００４】
ところで、本発明は雨水、池水又は下水を改良されたスパイラル型膜モジュールによって処理するものであるが、従来のスパイラル型膜モジュールの構成について次に図面を参照して説明する。
【０００５】
図５は従来のスパイラル型膜モジュールの構造を示す一部分解斜視図であり、集水管１の外周に複数の袋状の分離膜２がメッシュスペーサ３を介して巻回されている。
【０００６】
集水管１には管内外を連通するスリット状開口が穿設されている。分離膜２は袋状のものであり、その中央部が集水管１をくるんでいる。この袋状分離膜２の内部にはメッシュスペーサ等よりなる流路材４が挿入されており、この袋状分離膜（袋状膜）２の内部が透過水流路となっている。
【０００７】
袋状膜２の巻回体５の両端にトップリング６とエンドリング７とが設けられ、その外周にブラインシール８が周設されている。
【０００８】
原水は、巻回体５の前端面から袋状膜２同士の間の原水流路に流入し、そのまま巻回体５の長手方向に流れ、巻回体５の後端面から濃縮水として流出する。この原水流路を流れる間に水が袋状膜２を透過してその内部に入り、集水管１内に流入し、該集水管１の後端側からモジュール外に取り出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図５の従来のスパイラル型膜モジュールには、次のような解決すべき課題があった。
【００１０】
▲１▼  集水管１内の透過水流量を多くするためには該集水管１を大径化する必要があるが、そのようにするとスパイラル型膜モジュールの径も大きくなってしまう。
▲２▼  袋状膜２内に透過してきた透過水は、該袋状膜２内をスパイラル状に回りながら集水管１まで流れるため、袋状膜２内の流通抵抗が大きい。しかも、袋状膜２内から集水管１に流れ込む集水管スリット部付近での流通抵抗も大きい。
▲３▼  原水流路を流れる原水流量は、下流側になるほど減少する。（原水が濃縮される分だけ原水流量が減る。）このため、原水流路下流域では原水流速が小さくなり、汚れが付着し易くなる。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、集水管が不要であり、透過水流通抵抗が小さいスパイラル型膜モジュールにより雨水等を効率良く処理することができる雨水等の処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の雨水等の処理方法は、雨水、池水又は下水をスパイラル型膜モジュールによって処理する方法であって、該スパイラル型膜モジュールは、膜をシャフトに巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、透過水が巻回体の他端面から取り出されることを特徴とするものである。なお、この膜は限外濾過膜又は精密濾過膜が好ましい。
【００１３】
本発明で採用するスパイラル型膜モジュールは、袋状膜の内部に透過水流路材が配置され、袋状膜同士の間には原水流路材が配置されているスパイラル型膜モジュールであって、該袋状膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっている。
【００１４】
かかるスパイラル型膜モジュールにおいては、巻回体の前端面から原水が原水流路に流入する。この原水は、原水流路を巻回体軸心線と略平行方向に流れ、次いで巻回体後端面の原水流路開放部から濃縮水として流出する。
【００１５】
袋状膜を透過した水は、袋状膜内を巻回体軸心線と略平行方向に流れ、巻回体の後端面の袋状膜開放部から流出する。
【００１６】
このように、透過水が袋状膜内を巻回体の軸心線と平行方向に流れるため、従来のスパイラル型膜モジュールに用いられていた集水管が不要となる。そして、袋状膜内から該集水管内に流れ込む際の流通抵抗が無くなり、透過水流通抵抗が小さくなる。
【００１７】
なお、集水管を無くしているため、その分だけ袋状膜の巻回方向の長さを大きくとることができ、膜面積を拡張できる。そして、このように袋状膜の巻回方向長さを大きくしても透過水の流通抵抗は増大せず、透過水量を多くすることができる。
【００１８】
また、巻回体の後端面の一部においてのみ原水流路を開放させるようにしているため、原水流路の下流側での原水（濃縮水）流速を従来よりも高めることができ、原水流路下流域における汚れの付着を防止できる。
【００１９】
本発明では、膜としてはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂膜が好適である。このフッ素樹脂膜は耐薬品性が高く、原水が著しい酸性やアルカリ性を呈していたり、塩素オゾン、その他の薬品が原水に含まれていても十分に長期にわたって処理できると共に、撥水性であり、汚れが付きにくい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態に用いられるスパイラル型膜モジュールについて説明する。図１（ａ）はこのスパイラル型膜モジュールの袋状膜及び該袋状膜が巻き付けられるシャフトの斜視図である。図１（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。図２はシャフトの周りに袋状膜を巻き付ける方法を示す断面図、図３は巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図、図４はスパイラル型膜モジュールの側面図である。
【００２１】
図１に示すように、この袋状膜１０は、正方形又は長方形状のものであり、第１の辺部１１、第２の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺部１４を有している。第１の辺部１１、第２の辺部１２及び第３の辺部１３において分離膜フィルム同士が接着剤等によって接着され、第４の辺部１４については一部だけを接着している。なお、袋状膜１０としては、長い一枚のフィルムを第２の辺部１２部分で二つに折り返し、第１の辺部１１、第３の辺部１３及び第４の辺部１４の一部を接着するようにしたものであっても良い。
【００２２】
第４の辺部１４の途中から第３の辺部１３にかけて袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着されておらず、透過水流出用の開放部３０となっている。また、この第４の辺部１４の該途中から第１の辺部１１にかけては、袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着されており、透過水の流出を阻止する閉鎖部３１となっている。
【００２３】
この袋状膜１０内に透過水流路材（例えばメッシュスペーサ等よりなる。）１５が挿入配置されている。
【００２４】
この袋状膜１０の一方の面には、接着剤１６が付着されると共に他方の面には接着剤１７，１８が付着され、この袋状膜１０がシャフト２０の周りに巻き付けられる。接着剤１６は第１の辺部１１に沿って付着され、接着剤１７は第３の辺部１３に沿って付着されている。接着剤１８は第４の辺部１４の長手方向の前記途中箇所から第３の辺部１３にかけて、透過水流出用の開放部３０に沿って付着されている。
【００２５】
複数枚の袋状膜１０をシャフト２０の周囲に巻き付けることにより、重なり合った袋状膜１０同士は接着剤１７，１８の部分において水密的に接合される。これにより、袋状膜１０同士の間には原水（及び濃縮水）が流れる原水流路が構成される。接着剤１８が硬化することにより、巻回体の後端面には、内周側に原水（濃縮水）の流出用の開放部が形成され、外周側に原水流出阻止用の閉鎖部が形成される。
【００２６】
第４の辺部１４のうち透過水流出用の開放部３０と透過水流出阻止用の閉鎖部３１との境界部分から、巻回体の後方に向ってフィン１９が延設されている。このフィン１９は、例えば合成樹脂フィルム又はシートよりなり、袋状膜１０に対し接着等により接合されるのが好ましい。
【００２７】
袋状膜１０をシャフト２０の周りに図２の如く原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介して巻き付けることにより、図３に示すように巻回体２４が形成される。この巻回体２４の後端面からは、フィン１９が延出する。各袋状膜１０の第４の辺部１４において同一箇所にフィン１９を設けておくことにより、フィン１９は巻回体２４の軸心から等半径位上に位置し、フィン１９が重なり合うことによりフィン１９がリング状の突出部を形成することになる。このリング状の突出部内に円筒状のソケット２５の後端を挿入し、該ソケット２５とフィン１９を接着剤等により接合する。なお、ソケット２５をフィン１９に外嵌めしても良い。また、フィン１９に沿って巻回体２４の後端面に旋盤で切込み溝を付け、該溝にソケット２５の端部を埋め込むようにしても良い。
【００２８】
このようにソケット２５とフィン１９とを接合することにより、巻回体２４の後端面の外周側の透過水流出領域とソケット２５の内周側の濃縮水流出領域とが区画される。
【００２９】
なお、袋状膜１０をシャフト２０の周りに巻き付けるに際しては、図２に示すように、袋状膜１０同士の間に原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介在させておく。これらのメッシュスペーサ２９を介在させることにより、原水流路が構成される。
【００３０】
図４に示すように、巻回体２４の前縁及び後縁にそれぞれトップリング２６及びエンドリング２７を合成樹脂モールド等により形成し、トップリング２６の外周にブラインシール２８を周設する。
【００３１】
本発明の雨水等の処理方法は、このように構成されたスパイラル型膜モジュールによって雨水等を処理するものである。この雨水等は、図４に示すように、巻回体２４の前端面から原水として袋状膜１０同士の間の原水流路に流入する。この原水は、巻回体２４の軸心線と略平行方向に原水流路を流れ、巻回体２４の後端のソケット２５の内側の端面から取り出される。そして、このように原水が原水流路を流れる間に、水が袋状膜１０内に透過し、透過水は巻回体２４の後端面のうちソケット２５の外周側から流出する。
【００３２】
このスパイラル型膜モジュールにあっては、透過水が袋状膜１０内を巻回体２４の軸心線と平行方向に流れて後端面から取り出されるため、従来のスパイラル型膜モジュールに用いられていた集水管が不要である。このため、袋状膜から集水管内に流れ込む際の流通抵抗が無くなり、透過水流通抵抗が著しく小さくなる。
【００３３】
なお、集水管を省略しており、その分だけ袋状膜１０の巻回方向の長さを大きくとることができ、膜面積を大きくとることが可能である。袋状膜の巻回方向の長さを大きくしても、透過水流通抵抗は増大せず、透過水量を多くすることができる。
【００３４】
このスパイラル型膜モジュールにあっては、原水流路の出口部分をソケット２５の内側だけに設けており、原水流路の出口（最下流部）を絞った構成としているため、原水流路の下流側においても原水（濃縮水）の流速が十分に大きなものとなり、原水流路下流域における汚れの付着を防止することができる。なお、ソケット２５の内側の面積と外側の面積（接着剤１８の辺部１４方向の長さ）は、このスパイラル型膜モジュールの水回収率に応じて決めるのが好ましい。
【００３５】
上記実施の形態においては、ソケット２５の外周側に透過水流出部を配置し、ソケット２５の内側に濃縮水流出部を配置しているが、逆にソケット２５の内側を透過水流出部とし、ソケット２５の外周側を濃縮水流出部とするように構成しても良い。
【００３６】
このスパイラル型膜モジュールの逆洗を行うときには、スパイラル型膜モジュールの袋状膜１０内の透過水流路に気体圧をかけ、袋状膜１０内の残存透過水やさらには気体を原水流路に逆流させるのが好ましい。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００３８】
［実施例１］
膜としてＰＴＦＥ製精密濾過膜を用いた図１〜４に示す構成のスパイラル型膜モジュールを用いてＳＳ  １．５ｐｐｍの雨水を処理した。
【００３９】
この膜モジュールの膜面積は０．８７ｍ2であり、直径は１０ｃｍ、長さは４０ｃｍである。
【００４０】
原水を２２ｍ3／ｍ2／ｄａｙにて通水したところ、透過水流束は２０ｍ3／ｍ2／ｄａｙであった。透過水はＳＳ  １ｐｐｍ以下であった。
【００４１】
［比較例１］
図５に示す構成のスパイラル型膜モジュール（膜面積は実施例１と同じ。直径１０ｃｍ、長さ１００ｃｍ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして同じ雨水を処理したところ、透過水流束は３ｍ3／ｍ2／ｄａｙと実施例１に比べかなり低いものであった。透過水はＣＯＤ  ０．５ｐｐｍ以下、ＳＳ  １ｐｐｍ以下であった。
【００４２】
［実施例２、比較例２］
原水をＣＯＤ  ２ｐｐｍ、ＳＳ  １ｐｐｍの池水としたほかは実施例１，比較例１と同様にして処理したところ、実施例２では透過水流束１０ｍ3／ｍ2ｄａｙ、透過水のＣＯＤ  ０．５ｐｐｍ以下、ＳＳ  １ｐｐｍ以下であった。比較例２では透過水流束１ｍ3／ｍ2ｄａｙ、透過水のＣＯＤ  ０．５ｐｐｍ以下、ＳＳ  １ｐｐｍ以下であった。
【００４３】
［実施例３、比較例３］
原水をＣＯＤ  ３ｐｐｍ、ＳＳ  ２ｐｐｍの下水としたほかは実施例１，比較例１と同様にして処理したところ、実施例３では透過水流束７ｍ3／ｍ2ｄａｙ、透過水のＣＯＤ  ０．５ｐｐｍ以下、ＳＳ  １ｐｐｍ以下であった。比較例３では透過水流束１ｍ3／ｍ2ｄａｙ、透過水のＣＯＤ  ０．５ｐｐｍ以下、ＳＳ  １ｐｐｍ以下であった。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の雨水、池水又は下水の処理方法は、雨水、池水又は下水をきわめて効率良く膜分離処理することができ、砂や粘土等を十分に分離することができる。また膜として、フッ素樹脂膜等の耐薬品性に優れたものを用いた場合には、低ｐＨ、高ｐＨの原水や、酸化剤、各種薬品を含む原水をも長期にわたって処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）図は実施の形態に係る雨水等の処理方法に用いられるスパイラル型膜モジュールの袋状膜の斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は（ａ）図のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図２】図１のスパイラル型膜モジュールの袋状膜の巻き付け方法を示す断面図である。
【図３】図１の膜モジュールの巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図である。
【図４】図１のスパイラル型膜モジュールの側面図である。
【図５】従来のスパイラル型膜モジュールの構造を示す一部分解斜視図である。
【符号の説明】
１０  袋状膜
１１  第１の辺部
１２  第２の辺部
１３  第３の辺部
１４  第４の辺部
１５  流路材
１６，１７，１８  接着剤
１９  フィン
２０  シャフト
２４  巻回体
２５  ソケット
２９  メッシュスペーサ
３０  透過水流出用の開放部
３１  透過水流出阻止用の閉鎖部
【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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