(57)【要約】【課題】コンパクトかつ軽量にすることが可能であり、水槽から容易に引き上げることができる中空糸膜カセットを提供する。【解決手段】複数の中空糸膜エレメント１１と、中空糸膜エレメント１１を保持するフレーム２１とを備え；中空糸膜エレメント１１が、中空糸膜束１４と、中空糸膜束１４の中空糸膜１３の長さ方向の第１の端部が固定された第１のハウジングと、中空糸膜束１４の中空糸膜１３の長さ方向の第２の端部が固定された第２のハウジング１６とを有し；フレーム２１が、第１のハウジングが固定される第１の縦部材２２と、第２のハウジング１６が固定される第２の縦部材２３と、第１の縦部材２２および第２の縦部材２３の下部同士を接続する散気管２４と、第１の縦部材２２および第２の縦部材２３の上部同士を接続する上部横部材２５とを有する、中空糸膜カセット１０。【選択図】図１
2017196600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中空糸膜エレメントと、前記中空糸膜エレメントを保持するフレームとを備えた中空糸膜カセットであり、
前記中空糸膜エレメントが、複数の中空糸膜が一方向に引き揃えられた中空糸膜束と、前記中空糸膜束の前記中空糸膜の長さ方向の第１の端部が固定された第１のハウジングと、前記中空糸膜束の前記中空糸膜の長さ方向の第２の端部が固定された第２のハウジングとを有し、
前記フレームが、前記中空糸膜エレメントの前記第１のハウジングが固定される第１の縦部材と、前記中空糸膜エレメントの前記第２のハウジングが固定される第２の縦部材と、前記第１の縦部材および前記第２の縦部材の下部同士を接続する散気管と、前記第１の縦部材および前記第２の縦部材の上部同士を接続する上部横部材とを有する、中空糸膜カセット。
【請求項２】
前記中空糸膜エレメントが、シート状の中空糸膜束と、上下方向に延びる管状の第１のハウジングおよび第２のハウジングとを有する矩形の中空糸膜エレメントであり、
前記第１の縦部材が、前記複数の中空糸膜エレメントの前記第１のハウジングの上端部が固定される第１の上部集合ブロックと、前記複数の中空糸膜エレメントの前記第１のハウジングの下端部が固定される第１の下部集合ブロックとを有し、
前記第２の縦部材が、前記複数の中空糸膜エレメントの前記第２のハウジングの上端部が固定される第２の上部集合ブロックと、前記複数の中空糸膜エレメントの前記第２のハウジングの下端部が固定される第２の下部集合ブロックとを有する、請求項１に記載の中空糸膜カセット。
【請求項３】
隣り合う前記中空糸膜エレメントの間隔が、最も接近した箇所で１ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の中空糸膜カセット。
【請求項４】
縦方向の長さが、１ｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の中空糸膜カセット。
【請求項５】
湿潤状態での質量が、３０ｋｇ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の中空糸膜カセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜エレメントと散気管とが一体化した中空糸膜カセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物、微生物（細菌類等）、それらの残骸等を含む各種排水（工業排水、生活排水等）を処理する方法としては、水槽内において排水を活性汚泥によって生物化学的に処理するとともに、水槽内に浸漬された膜ユニットによって汚泥と処理水とを固液分離する膜分離活性汚泥法が知られている。また、河川、湖沼、地下水等から飲料水を製造するプロセスにおいても、膜ユニットによって被処理水の除濁・除菌を確実に実施できる膜分離法は、高度処理として知られている。
【０００３】
膜ユニットとしては、複数の膜エレメントが内部に配列された膜モジュールと、膜モジュールの下方に配置された複数の散気管を有する散気装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
膜ユニットにおいては、膜閉塞または膜破断、散気管の閉塞等が発生する場合があるため、定期的または臨時にメンテナンスを行う必要がある。メンテナンスの際には、膜ユニット全体を水槽からクレーン等の重機、設備等で引き上げる必要があるため、クレーン等の重機、設備等を用意するための費用がかかる、水槽が屋内にある場合は、天井が高いまたは天井を開放できる建屋とする必要がある、という問題がある。
【０００５】
欠陥のある膜エレメントを取り出し、交換できる膜ユニットとしては、下記のものが提案されている。
（１）カセット型の中空糸膜エレメントが水平方向に取り出し自在とされたラック型の中空糸膜モジュールと、散気装置とを備えた中空糸膜ユニット（特許文献２）。
【０００６】
また、膜モジュールとは別に散気装置を設けず、膜エレメントと散気管（散気部）とを一体化した膜モジュールとしては、下記のものが提案されている。
（２）平膜の下部に散気部を設けた平膜エレメントと、平膜エレメントを保持するフレームとを備えた平膜モジュール（特許文献３）。
（３）枠体内に平膜を設けた平膜エレメントと枠体に接続した散気管とを有する平膜カセットを、ケーシングに鉛直方向に取り出し自在に収容した平膜モジュール（特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１５２１７９号公報
【特許文献２】特表２００３−５１３７８４号公報
【特許文献３】特開平９−２９９９５１号公報
【特許文献４】特開平１０−２９６２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、（１）の膜ユニットにおいて中空糸膜エレメントのメンテナンスを行う場合、中空糸膜エレメントの取り出し方向が水平方向であるため、水槽が狭い場合、水槽内で中空糸膜エレメントを取り出せない。そのため、中空糸膜ユニットを水槽からクレーン等の重機、設備等で引き上げる必要がある。また、散気装置のメンテナンスを行う場合も、中空糸膜ユニットを水槽からクレーン等の重機、設備等で引き上げる必要がある。
【０００９】
平膜エレメントは、単位容積あたりの膜面積が中空糸膜エレメントに比べ小さい。そのため、平膜エレメントは、中空糸膜エレメントと同じ膜面積とするためには、中空糸膜エレメントよりも大型にする必要がある。そのため、（２）の平膜モジュールも大型となり、メンテナンスを行う場合、平膜モジュールを水槽からクレーン等の重機、設備等で引き上げる必要がある。また、散気部の強度が弱いため、散気部とは別に平膜エレメントの下部の強度を保つための部材（フレームの下部）が必要となり、平膜モジュールがさらに重くなるとともに、部材の費用も余分にかかる。
【００１０】
また、（３）の平膜モジュールにおける平膜カセットも、（２）の平膜モジュールと同じ理由から大型となり、メンテナンスを行う場合、平膜カセットを水槽からクレーン等の重機、設備等で引き上げる必要がある。また、平膜エレメントの集水管が枠体の上枠に設けられているため、上枠が幅広になり、上枠に汚泥等が堆積しやすい。そのため、上枠に堆積した汚泥等が平膜エレメント間の隙間を塞いでしまい、散気管からの空気が平膜エレメント間を通過しにくくなり、膜閉塞が発生しやすくなる。また、上枠に堆積した汚泥等が隣の平膜エレメントに絡まり、平膜カセットをケーシングから取り出しにくくなる。
【００１１】
本発明は、コンパクトかつ軽量にすることが可能であり、水槽から容易に引き上げることができる中空糸膜カセットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、下記の態様を有する。
＜１＞複数の中空糸膜エレメントと、前記中空糸膜エレメントを保持するフレームとを備えた中空糸膜カセットであり；前記中空糸膜エレメントが、複数の中空糸膜が一方向に引き揃えられた中空糸膜束と、前記中空糸膜束の前記中空糸膜の長さ方向の第１の端部が固定された第１のハウジングと、前記中空糸膜束の前記中空糸膜の長さ方向の第２の端部が固定された第２のハウジングとを有し；前記フレームが、前記中空糸膜エレメントの前記第１のハウジングが固定される第１の縦部材と、前記中空糸膜エレメントの前記第２のハウジングが固定される第２の縦部材と、前記第１の縦部材および前記第２の縦部材の下部同士を接続する散気管と、前記第１の縦部材および前記第２の縦部材の上部同士を接続する上部横部材とを有する、中空糸膜カセット。
＜２＞前記中空糸膜エレメントが、シート状の中空糸膜束と、上下方向に延びる管状の第１のハウジングおよび第２のハウジングとを有する矩形の中空糸膜エレメントであり；前記第１の縦部材が、前記複数の中空糸膜エレメントの前記第１のハウジングの上端部が固定される第１の上部集合ブロックと、前記複数の中空糸膜エレメントの前記第１のハウジングの下端部が固定される第１の下部集合ブロックとを有し；前記第２の縦部材が、前記複数の中空糸膜エレメントの前記第２のハウジングの上端部が固定される第２の上部集合ブロックと、前記複数の中空糸膜エレメントの前記第２のハウジングの下端部が固定される第２の下部集合ブロックとを有する、前記＜１＞の中空糸膜カセット。
＜３＞隣り合う前記中空糸膜エレメントの間隔が、最も接近した箇所で１ｍｍ以下である、前記＜１＞または＜２＞の中空糸膜カセット。
＜４＞縦方向の長さが、１ｍ以下である、前記＜１＞〜＜３＞のいずれかの中空糸膜カセット。
＜５＞湿潤状態での質量が、３０ｋｇ以下である、前記＜１＞〜＜４＞のいずれかの中空糸膜カセット。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の中空糸膜カセットは、コンパクトかつ軽量にすることが可能であり、水槽から容易に引き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】中空糸膜カセットの一例を示す斜視図である。
【図２】図１の中空糸膜カセットの断面図である。
【図３】中空糸膜エレメントの一例を示す正面図である。
【図４】中空糸膜カセットの他の例を示す斜視図である。
【図５】中空糸膜カセットの他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「膜エレメント」とは、膜（中空糸膜束、平膜等）が支持部材（ハウジング等）に固定されたものをいう。
「膜モジュール」とは、複数の膜エレメントを一体化したものをいう。
「膜カセット」とは、膜エレメントと散気管とが一体化したものをいう。
「膜ユニット」とは、膜モジュールと散気装置とを組み合わせたものをいう。
【００１６】
＜中空糸膜カセット＞
中空糸膜カセット１０は、図１および図２に示すように、互いに平行に揃えられた複数の矩形の中空糸膜エレメント１１と、中空糸膜エレメント１１の四辺を囲み、かつ一部において中空糸膜エレメント１１を保持するフレーム２１とを有する。
【００１７】
隣り合う中空糸膜エレメント１１の間隔は、最も接近した箇所で１ｍｍ以下が好ましく、０ｍｍが特に好ましい。隣り合う中空糸膜エレメント１１の間隔が狭ければ（接触してれば）、中空糸膜カセット１０をさらにコンパクトかつ軽量にすることができる。
【００１８】
中空糸膜カセット１０の１個あたりの中空糸膜エレメント１１の数は、２〜２０個が好ましく、２〜１０個がより好ましい。中空糸膜カセット１０の１個あたりの中空糸膜エレメント１１の数が前記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜カセット１０の１個あたりの膜面積が大きくなり、水槽に浸漬する中空糸膜カセット１０の数を減らすことができる。中空糸膜カセット１０の１個あたりの中空糸膜エレメント１１の数が前記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜カセット１０が重くなりすぎず、中空糸膜カセット１０を水槽から人力で出し入れしやすい。
【００１９】
中空糸膜カセット１０の縦方向の長さは、１ｍ以下が好ましく、０．５〜１ｍがより好ましく、０．６５〜０．８５ｍがさらに好ましい。
中空糸膜カセット１０の縦方向の長さが前記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜カセット１０の１個あたりの膜面積が大きくなり、水槽に浸漬する中空糸膜カセット１０の数を減らすことができる。中空糸膜カセット１０の縦方向の長さが前記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜カセット１０が重くなりすぎず、また、水槽が深くなりすぎず、中空糸膜カセット１０を水槽から人力で出し入れしやすい。
【００２０】
中空糸膜カセット１０の横方向の長さは、０．５〜２．２ｍが好ましく、１〜１．２ｍがより好ましい。
中空糸膜カセット１０の横方向の長さが前記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜カセット１０の１個あたりの膜面積が大きくなり、水槽に浸漬する中空糸膜カセット１０の数を減らすことができる。中空糸膜カセット１０の横方向の長さが前記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜カセット１０が重くなりすぎず、中空糸膜カセット１０を水槽から人力で出し入れしやすい。
【００２１】
中空糸膜カセット１０の厚さは、３０〜３００ｍｍが好ましく、８０〜１２０ｍｍがより好ましい。
中空糸膜カセット１０の厚さが前記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜カセット１０の１個あたりの膜面積が大きくなり、水槽に浸漬する中空糸膜カセット１０の数を減らすことができる。中空糸膜カセット１０の厚さが前記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜カセット１０が重くなりすぎず、中空糸膜カセット１０を水槽から人力で出し入れしやすい。
【００２２】
中空糸膜カセット１０の湿潤状態での質量は、３０ｋｇ以下が好ましく、５〜３０ｋｇがよりこのましく、１５〜３０ｋｇがさらに好ましい。中空糸膜カセット１０の湿潤状態での質量が前記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜カセット１０の１個あたりの膜面積が大きくなり、水槽に浸漬する中空糸膜カセット１０の数を減らすことができる。中空糸膜カセット１０の湿潤状態での質量が前記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜カセット１０を水槽から人力で出し入れしやすい。
中空糸膜カセット１０の湿潤状態での質量は、被処理水が入った水槽内に中空糸膜カセット１０を１日以上浸漬した後、引き上げた直後の中空糸膜カセット１０の質量である。
【００２３】
（中空糸膜エレメント）
中空糸膜エレメント１１は、図３に示すように、複数の中空糸膜１３が一方向に引き揃えられたシート状の中空糸膜束１４と；中空糸膜束１４の中空糸膜１３の長さ方向の第１の端部が挿入された第１のハウジング１５と；中空糸膜束１４の中空糸膜１３の長さ方向の第２の端部が挿入された第２のハウジング１６とを有する。
【００２４】
中空糸膜束１４の第１の端部は、角管状の第１のハウジング１５の側壁に形成されたスリット部分から第１のハウジング１５内に挿入され、中空糸膜１３の端部の開口を保った状態でポッティング材（図示略）によって液密に固定されている。
中空糸膜束１４の第２の端部は、角管状の第２のハウジング１６の側壁に形成されたスリット部分から第２のハウジング１６内に挿入され、中空糸膜１３の端部の開口を保った状態でポッティング材（図示略）によって液密に固定されている。
【００２５】
第１のハウジング１５は、上端から中空糸膜１３の長さ方向の外方に突出して形成された第１の取水口１７と；下端から下方に突出して形成された第２の取水口１８とを有する。
第２のハウジング１６は、上端から中空糸膜１３の長さ方向の外方に突出して形成された第１の取水口１９と；下端から下方に突出して形成された第２の取水口２０とを有する。
【００２６】
第１のハウジング１５の第１の取水口１７は、中空糸膜１３でろ過され、第１のハウジング１５内の集水空間に集められた液体を中空糸膜エレメント１１の外部に取り出すためのものである。第１の取水口１７は、後述するフレーム２１の第１の縦部材２２における第１の上部集合ブロック２７の差込孔３４に嵌合することによって、第１の上部集合ブロック２７に液体を取り出せるようにするとともに、中空糸膜エレメント１１をフレーム２１に固定するものである。
第１のハウジング１５の第２の取水口１８は、後述するフレーム２１の第１の縦部材２２における第１の下部集合ブロック２８の差込孔３６に嵌合することによって、中空糸膜エレメント１１をフレーム２１に固定するものである。
【００２７】
第２のハウジング１６の第１の取水口１９は、後述するフレーム２１の第２の縦部材２３における第２の上部集合ブロック３０の差込孔３７に嵌合することによって、中空糸膜エレメント１１をフレーム２１に固定するものである。
第２のハウジング１６の第２の取水口２０は、後述するフレーム２１の第２の縦部材２３における第２の下部集合ブロック３１の差込孔３８に嵌合することによって、中空糸膜エレメント１１をフレーム２１に固定するものである。
【００２８】
中空糸膜１３の材質としては、例えば、ポリスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、これらの樹脂の共重合体、これらの樹脂の一部に置換基を導入したもの等が挙げられる。中空糸膜１３は、これらの樹脂のうちの１種以上を含むことが好ましい。
中空糸膜１３は、内層または外層に支持層を有していてもよい。支持層の材料としては、通液性を有するものが挙げられ、機械的強度および可とう性の点から、中空繊維材料（中空編物、中空組物等）が挙げられる。
【００２９】
第１のハウジング１５および第２のハウジング１６の材質としては、機械的強度および耐久性を有するものが好ましく、例えば、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、変成ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。第１のハウジング１５および第２のハウジング１６は、これらの樹脂のうちの１種以上を含むことが好ましい。
【００３０】
ポッティング材としては、例えば、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等）の硬化物、ポリウレタン樹脂、シリコーン系充填材、各種ホットメルト樹脂が挙げられる。
【００３１】
中空糸膜エレメント１１の中空糸膜１３の長さ方向の長さは、０．４〜２ｍが好ましく、０．８〜１．２ｍがより好ましい。
中空糸膜エレメント１１のハウジングの長さ方向の長さは、０．８ｍ以下が好ましく、０．４〜０．８ｍがより好ましく、０．５〜０．７ｍがさらに好ましい。
中空糸膜エレメント１１の厚さ（ハウジングの厚さ）は、６〜５０ｍｍが好ましく、１０〜３０ｍｍがより好ましい。
中空糸膜エレメント１１のサイズが前記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜エレメント１１の１個あたりの膜面積が十分に広くなる。そのため、中空糸膜カセット１０の１個あたりの中空糸膜エレメント１１の数が多くなりすぎないため、中空糸膜カセット１０が重くなりすぎず、中空糸膜カセット１０を水槽から人力で出し入れしやすい。中空糸膜エレメント１１のサイズが前記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜エレメント１１が重くなりすぎず、中空糸膜カセット１０を水槽から人力で出し入れしやすい。
【００３２】
（フレーム）
フレーム２１は、複数の中空糸膜エレメント１１の第１のハウジング１５が固定される第１の縦部材２２と；複数の中空糸膜エレメント１１の第２のハウジング１６が固定される第２の縦部材２３と；第１の縦部材２２および第２の縦部材２３の下部同士を接続する、中空糸膜１３と略平行な散気管２４と；第１の縦部材２２および第２の縦部材２３の上部同士を接続する、中空糸膜１３と略平行な丸パイプからなる上部横部材２５とを有する。中空糸膜エレメント１１の中空糸膜１３の長さ方向の両端部のハウジングを、フレーム２１の縦部材に固定することによって、中空糸膜１３の長さ方向が略水平方向となるように中空糸膜エレメント１１が固定されている。
【００３３】
（縦部材）
第１の縦部材２２は、断面コの字形の部材同士を突き合わせた断面Ｈ形の縦部材本体２６と；縦部材本体２６の中空糸膜エレメント１１とは反対側の溝の上部に位置し、ボルトで縦部材本体２６に固定された第１の上部集合ブロック２７と；縦部材本体２６の中空糸膜エレメント１１側の溝の下部に位置し、ボルトで縦部材本体２６に固定された第１の下部集合ブロック２８とを有する。
【００３４】
第２の縦部材２３は、断面コの字形の部材同士を突き合わせた断面Ｈ形の縦部材本体２９と；縦部材本体２９の中空糸膜エレメント１１とは反対側の溝の上部に位置し、ボルトで縦部材本体２９に固定された第２の上部集合ブロック３０と；縦部材本体２９の中空糸膜エレメント１１側の溝の下部に位置し、ボルトで縦部材本体２９に固定された第２の下部集合ブロック３１とを有する。
【００３５】
第１の縦部材２２における第１の上部集合ブロック２７は、複数の中空糸エレメント１１から液体を集めるための集水ブロックでもあり、ブロック本体３２と、ブロック本体３２から上方に突出した吐水ノズル３３とを有する。ブロック本体３２には、縦部材本体２６に形成された貫通孔（図示略）を介して中空糸膜エレメント１１側に開放した複数の差込孔３４と；差込孔３４に連通し、かつ吐水ノズル３３に接続する集水流路３５とが形成されている。
第１の縦部材２２における第１の下部集合ブロック２８には、上方に開放した複数の差込孔３６が形成されている。
【００３６】
第２の縦部材２３における第２の上部集合ブロック３０には、縦部材本体２９に形成された貫通孔（図示略）を介して中空糸膜エレメント１１側に開放した複数の差込孔３７が形成されている。
第２の縦部材２３における第２の下部集合ブロック３１には、上方に開放した複数の差込孔３８が形成されている。
【００３７】
第１の縦部材２２における第１の上部集合ブロック２７は、縦部材本体２６に形成された貫通孔（図示略）を介して差込孔３４に中空糸膜エレメント１１の第１のハウジング１５の第１の取水口１７を嵌合した後、ボルトで縦部材本体２６に固定されることによって、中空糸膜エレメント１１から第１の上部集合ブロック２７に液体を取り出せるようにするとともに、第１の縦部材２２によって中空糸膜エレメント１１を保持できるようにするものである。また、第１の上部集合ブロック２７は、吐水ノズル３３に集水ホース（図示略）を接続することによって、集水流路３５から集水ホースを通って集水ヘッダ（図示略）に液体を取り出せるようにするものである。
第１の縦部材２２における第１の下部集合ブロック２８は、差込孔３６に中空糸膜エレメント１１の第１のハウジング１５の第２の取水口１８を嵌合した後、ボルトで縦部材本体２６に固定されることによって、第１の縦部材２２によって中空糸膜エレメント１１を保持できるようにするものである。
【００３８】
第２の縦部材２３における第２の上部集合ブロック３０は、縦部材本体２９に形成された貫通孔（図示略）を介して差込孔３７に中空糸膜エレメント１１の第２のハウジング１６の第１の取水口１９を嵌合した後、ボルトで縦部材本体２９に固定されることによって、第２の縦部材２３によって中空糸膜エレメント１１を保持できるようにするものである。
第２の縦部材２３における第２の下部集合ブロック３１は、差込孔３８に中空糸膜エレメント１１の第２のハウジング１６の第２の取水口２０を嵌合した後、ボルトで縦部材本体２９に固定されることによって、第２の縦部材２３によって中空糸膜エレメント１１を保持できるようにするものである。
【００３９】
縦部材本体２６および縦部材本体２９の材質としては、例えば、金属（ステンレス鋼、チタン等）、樹脂（ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等）が挙げられる。
第１の上部集合ブロック２７のブロック本体３２および他の集合ブロックの材質としては、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変成ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。
【００４０】
（散気管）
散気管２４は、第１の端部側が、第１の縦部材２２の縦部材本体２６を貫通し、第２の端部側が、第２の縦部材２３の縦部材本体２９を貫通したパイプ状の散気管本体３９と；散気管本体３９の第１の端部を封止するキャップ４０と；上方に屈曲した散気管本体３９の第２の端部に設けられた給気ノズル４１とを有する。
給気ノズル４１は、給気ホース（図示略）を接続することによって、ブロア（図示略）から散気管２４に空気を供給できるようにするものである。
【００４１】
散気管本体３９には、複数の散気穴４２が形成されている。
散気穴４２は、例えば、すべてが真下に開口したものであってもよく；真下から周方向に沿って前方に４５度傾いて開口したものと、真下から周方向に沿って後方に４５度傾いて開口したものとが交互に形成されたものであってもよい。
【００４２】
散気穴４２の開口径は、１〜８ｍｍが好ましく、２〜６ｍｍがより好ましい。散気穴４２の開口径が前記範囲の下限値以上であれば、散気穴４２が閉塞しにくい。また、散気穴４２を形成しやすい。散気穴４２の開口径が前記範囲の上限値以下であれば、散気管２４からの空気を均一に散気できる。
【００４３】
散気穴４２のピッチ（中心間距離）は、１０〜３００ｍｍが好ましく、４０〜１５０ｍｍがより好ましい。散気穴４２のピッチが前記範囲の下限値以上であれば、散気穴４２の数が多くなりすぎず、空気を均一に散気できる。散気穴４２のピッチが前記範囲の上限値以下であれば、シート状の中空糸膜束１４において空気が当たりにくい箇所が減り、中空糸膜１３の洗浄効率が向上する。
【００４４】
散気管本体３９の材質としては、例えば、金属（ステンレス鋼、チタン等）、樹脂（ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等）が挙げられる。
【００４５】
（上部横部材）
上部横部材２５は、中空糸膜カセット１０を水槽から人力で出し入れする際に、持ち手となる部材である。
上部横部材２５は、溶接、接着、嵌合等によって第１の端部が第１の縦部材２２に固定され、第２の端部が第２の縦部材２３に固定される。
上部横部材２５の材質としては、例えば、金属（ステンレス鋼、チタン等）、樹脂（ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等）が挙げられ、機械的強度が高い点から、金属が好ましい。
【００４６】
（中空糸膜カセットの設置）
以下、水槽への中空糸膜カセット１０の設置について説明する。
散気管２４の給気ノズル４１に給気ホース（図示略）が接続された中空糸膜カセット１０を、水槽内に挿入し、水槽内に配置する。この際、持ち手となるフレーム２１の上部横部材２５を作業者が把持し、人力で中空糸膜カセット１０を水槽内に挿入してもよい。
【００４７】
水槽内にすべての中空糸膜カセット１０を挿入し、配置した後、集水ホース（図示略）によって、中空糸膜カセット１０のフレーム２１の第１の縦部材２２の吐水ノズル３３と、集水ヘッダ（図示略）とを接続する。
【００４８】
水槽内の中空糸膜カセット１０は、中空糸膜エレメント１１における中空糸膜１３の長さ方向が略水平方向となるように水槽内に配置される。中空糸膜１３の長さ方向が略水平方向ととなっていれば、中空糸膜カセット１０が鉛直方向に長くなりすぎないため、水槽が深くなりすぎない。そのため、中空糸膜カセット１０を水槽から出し入れしやすい。
【００４９】
水槽内の中空糸膜カセット１０は、中空糸膜エレメント１１の表面が鉛直方向に沿うように水槽内に配置される。中空糸膜エレメント１１の表面が鉛直方向に沿っていれば、中空糸膜カセット１０において隣り合う中空糸膜エレメント１１間に散気管２４からの空気を十分に供給でき、中空糸膜１３の洗浄効率が向上する。
水槽内に、中空糸膜カセット１０を挿入可能なケーシング等を設置し、中空糸膜カセット１０をケーシング等に収容するようにしてもよい。
【００５０】
（水処理方法）
水槽内に被処理水を貯め、被処理水を供給しながら、集水ヘッダ（図示略）に接続された吸引ポンプ（図示略）を作動させることによって、中空糸膜エレメント１１の中空糸膜１３でろ過され、第１のハウジング１５内の集水空間に集められた液体を、中空糸膜エレメント１１からフレーム２１の第１の縦部材２２における第１の上部集合ブロック２７に取り出し、さらに吐水ノズル３３に接続された集水ホース（図示略）を介して第１の上部集合ブロック２７内の集水流路３５から集水ヘッダに取り出す。
【００５１】
ろ過と同時に、またはろ過を一旦中断して、給気ホース（図示略）を介して散気管２４の給気ノズル４１に接続されたブロア（図示略）を作動させることによって、ブロアから散気管２４に空気を供給する。散気管２４に供給された空気は、散気管本体３９の散気穴４２から散気され、中空糸膜エレメント１１に向かって上昇し、中空糸膜１３の表面を洗浄する。
【００５２】
（メンテナンス）
定期的なメンテナンス、または膜閉塞または膜破断、散気管の閉塞等が発生して臨時にメンテナンスする場合、吸引ポンプ（図示略）およびブロア（図示略）を停止し、引き上げ対象の中空糸膜カセット１０の吐水ノズル３３から集水ホース（図示略）を取り外す。
【００５３】
引き上げ対象の中空糸膜カセット１０を水槽内から引き上げ、散気管２４の給気ノズル４１から給気ホース（図示略）を取り外し、メンテナンスを行う。この際、持ち手となる上部横部材２５を作業者が把持し、人力で中空糸膜カセット１０を水槽内から引き上げてもよい。
【００５４】
（作用機序）
以上説明した中空糸膜カセット１０にあっては、下記の（ｉ）〜（ｉｖ）の理由から、コンパクトかつ軽量にすることが可能であり、水槽から容易に引き上げることができる。その結果、中空糸膜エレメント１１および散気管２４のメンテナンスを容易に行うことができる。
（ｉ）中空糸膜エレメント１１の中空糸膜１３の長さ方向の両端部のハウジングを、フレーム２１の縦部材に固定することによって、中空糸膜１３の長さ方向が略水平方向となるように中空糸膜エレメント１１が固定されている。そのため、中空糸膜カセット１０の縦方向の長さを短くすることができ、水槽を深くする必要がない。そのため、中空糸膜カセット１０を水槽から容易に引き上げることができる。
（ｉｉ）また、中空糸膜１３の長さ方向が略水平方向となるように中空糸膜エレメント１１が固定されているため、散気管２４から散気された空気の上昇がハウジングによって阻害されない。そのため、隣り合う中空糸膜エレメント１１の間隔を狭くすることができるため、中空糸膜カセット１０をコンパクトかつ軽量にすることが可能であり、かつ人力で持ち運びが可能である。そのため、中空糸膜カセット１０を水槽から容易に引き上げることができる。
（ｉｉｉ）中空糸膜カセット１０のフレーム２１を構成する部材のうち、中空糸膜エレメント１１の下側にある中空糸膜１３と平行な部材が散気管２４を兼ね、中空糸膜エレメント１１の上側にある中空糸膜１３と平行な部材が、持ち手を兼ねた上部横部材２５であるため、中空糸膜カセット１０を構成する部材の数を削減できる。そのため、中空糸膜カセット１０をコンパクトかつ軽量にすることが可能であり、かつ人力で持ち運びが可能である。そのため、中空糸膜カセット１０を水槽から容易に引き上げることができる。
（ｉｖ）膜エレメントが、中空糸膜エレメント１１であるため、平膜エレメントに比べ単位容積あたりの膜面積を大きく取ることができる。そのため、中空糸膜カセット１０をコンパクトかつ軽量にすることが可能であり、かつ人力で持ち運びが可能である。そのため、中空糸膜カセット１０を水槽から容易に引き上げることができる。
【００５５】
（他の実施形態）
本発明の中空糸膜カセットは複数の中空糸膜エレメントと、中空糸膜エレメントを保持するフレームとを備えた中空糸膜カセットであり；中空糸膜エレメントが、複数の中空糸膜が一方向に引き揃えられた中空糸膜束と、中空糸膜束の中空糸膜の長さ方向の第１の端部が固定された第１のハウジングと、中空糸膜束の中空糸膜の長さ方向の第２の端部が固定された第２のハウジングとを有し；フレームが、中空糸膜エレメントの第１のハウジングが固定される第１の縦部材と、中空糸膜エレメントの第２のハウジングが固定される第２の縦部材と、第１の縦部材および第２の縦部材の下部同士を接続する散気管と、第１の縦部材および第２の縦部材の上部同士を接続する上部横部材とを有するものであればよく、図示例の中空糸膜カセット１０に限定されない。
【００５６】
例えば、中空糸膜エレメントは、矩形の中空糸膜エレメントに限定されず、複数の中空糸膜が一方向に引き揃えられた円筒状の中空糸膜束を備えた円筒形の中空糸膜エレメントであってもよい。散気管から散気された空気による中空糸膜の洗浄効率が高い点から、矩形の中空糸膜エレメントが好ましい。
中空糸膜カセットにおける中空糸膜エレメントの数は、図示例の５個に限定されず、２〜４個であってもよく、６個以上であってもよい。
中空糸膜カセットにおける散気管の数は、複数であってもよい。中空糸膜カセットの軽量化の点からは、１本が好ましい。
中空糸膜カセットにおける持ち手である上部横部材の数は、複数であってもよい。中空糸膜カセットの軽量化の点からは、１本が好ましい。
【００５７】
中空糸膜カセットは、フレーム２１における、第１の縦部材２２の縦部材本体２６および第２の縦部材２３の縦部材本体２９が、図４に示すように、断面コの字形の部材であるものであってもよく、図５に示すように、単なる板状の部材であるものであってもよい。また、縦部材本体２６および縦部材本体２９が、丸棒、角棒、丸パイプ、角パイプ、アングル（Ｌ字形）等であってもよい。
中空糸膜カセットにおける中空糸膜エレメントの固定手段は、図示例の集合ブロックに限定されない。固定手段を単純な構造にでき、その結果、中空糸膜カセットをコンパクトかつ軽量にできる点からは、集合ブロックが好ましい。
図示例の中空糸膜カセット１０においては、第２の上部集合ブロック３０は集水機能を有していないが、第１の上部集合ブロック２７と同様、集水機能を有する集水ブロックであってもよい。第１の上部集合ブロック２７ならびに第２の上部集合ブロック３０を集水ブロックとすることによって、中空糸膜カセット１０の質量はわずかに増加するが、膜ろ過に要するエネルギーを抑制する効果が高い。
フレームにおける上部横部材は、湿潤状態の中空糸膜カセットの自重を支持可能な強度があり、かつ手で掴むことが可能な形状であればよい。上部横部材は、図示例の丸パイプに限定されず、平板、丸棒、角棒、角パイプ、アングル（Ｌ字形）、チャンネル（コの字形）、Ｈ形等であってもよい。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
（実施例１）
図３に示す中空糸膜エレメント１１を作製した。中空糸膜エレメント１１のサイズは、中空糸膜１３の長さ方向の長さが約１０００ｍｍ、ハウジングの長さ方向の長さが約６００ｍｍ、厚さが最大１８ｍｍであった。中空糸膜１３表面の合計膜面積は、５ｍ２であった。
【００６０】
５個の中空糸膜エレメント１１を用い、図１および図２に示すような、中空糸膜１３の長さ方向が略水平方向となるように中空糸膜エレメント１１がフレーム２１に固定された矩形の中空糸膜カセット１０を作製した。
散気管本体３９としては、２０Ａのステンレス鋼製のパイプに複数の散気穴４２を形成したものを用いた。
上部横部材２５としては、ステンレス鋼製の平板を用いた。
縦部材本体２６および縦部材本体２９としては、ステンレス鋼製の断面Ｈ形の部材を用いた。
集合ブロックとしては、ＡＢＳ樹脂のブロックに差込孔を形成したものを用いた。第１の上部集合ブロック２７のブロック本体３２には、さらに集水流路３５を形成し、吐水ノズル３３を取り付けた。
【００６１】
中空糸膜カセット１０において隣り合う中空糸膜エレメント１１の間隔は、最も接近した箇所で０ｍｍであった。中空糸膜カセット１０のサイズは、横方向の長さが１１２８ｍｍ、縦方向の長さが７８５ｍｍ、厚さが１００ｍｍであった。中空糸膜カセット１０の乾燥質量は、１７ｋｇであった。
【００６２】
散気管２４の給気ノズル４１に給気ホース６が接続された４つの中空糸膜カセット１０を、ステンレス鋼製の水槽内に挿入し、配置した。
集水ホース（図示略）によって、フレーム２１の第１の縦部材２２の吐水ノズル３３と、集水ヘッダ（図示略）とを接続した。
【００６３】
濁質成分として１５ｍｇ／Ｌのカオリンを含む被処理水を調製した。水槽内に濁質を含んだ被処理水を入れた。
吸引ポンプ（図示略）を作動させ、膜ろ過運転を行い、ろ過水を得た。ろ過流量は１４０Ｌ／分であった。同時に、ろ過流量と同じ流量の濁質を含んだ被処理水を給水ホース（図示略）から水槽内に供給した。膜ろ過運転を３０分間行った。
吸引ポンプ（図示略）を停止し、同時に被処理水の供給を停止した。６０秒間にわたってブロアを作動させ、散気運転を行った。ブロアから供給された空気の風量は５５ｍ３／時間であった。
以上の膜ろ過運転と散気運転とを１サイクルとし、合計１０サイクルになるまで運転を繰り返した。
【００６４】
水槽内の濃縮水を抜液した。水槽の横に作業ステップを配置し、その上に立って中空糸膜カセット１０の１つを取り出した。このときホイストクレーン等の引き上げ設備を用いることなく、中空糸膜カセット１０を人力で引き上げることができた。中空糸膜カセット１０の湿潤状態での質量は、２４．５ｋｇであった。
【００６５】
（比較例１）
中空糸膜エレメント１１としては、実施例１と同じものを用意した。
５個の中空糸膜エレメント１１を用い、中空糸膜１３の長さ方向が略鉛直方向となるように中空糸膜エレメント１１がフレームに固定された矩形の中空糸膜カセットを作製した。
【００６６】
中空糸膜カセットのサイズは、横方向の長さが７８５ｍｍ、縦方向の長さが１２２８ｍｍであった。
なお、中空糸膜１３の長さ方向が略鉛直方向となるように中空糸膜エレメント１１をフレームに固定した場合、ハウジングが散気管２４から散気された空気の上昇を阻害する。散気された空気による中空糸膜１３の洗浄を有効にするために、中空糸膜カセットにおいて隣り合う中空糸膜エレメント１１の間隔は、最も接近した箇所で３ｍｍとした。そのため、中空糸膜カセットの厚さが１２０ｍｍとなり、中空糸膜カセットの乾燥質量は、２３ｋｇとなった。
【００６７】
実施例１と同様にして水槽内に中空糸膜カセットを設置した。実施例１と同じ条件にて膜ろ過運転と散気運転とを繰り返した。
水槽内の濃縮水を抜液した。水槽の横に作業ステップを配置し、その上に立って中空糸膜カセットの１つを取り出した。中空糸膜カセットが縦長であり、かつ重いため、中空糸膜カセットを人力で引き上げることができず、ホイストクレーンを用いる必要があった。中空糸膜カセットの湿潤状態での質量は、３０．５ｋｇであった。
【００６８】
（比較例２）
中空糸膜カセットにおいて隣り合う中空糸膜エレメント１１の間隔を、最も接近した箇所で０ｍｍとした以外は、比較例１と同様にして中空糸膜１３の長さ方向が略鉛直方向となるように中空糸膜エレメント１１がフレームに固定された矩形の中空糸膜カセットを作製した。
【００６９】
中空糸膜カセットにおいて隣り合う中空糸膜エレメント１１の間隔は、最も接近した箇所で０ｍｍであった。中空糸膜カセット１０のサイズは、横方向の長さが７８５ｍｍ、縦方向の長さが１０７５ｍｍ、厚さが１００ｍｍであった。中空糸膜カセット１０の乾燥質量は、２２ｋｇであった。
【００７０】
実施例１と同様にして水槽内に中空糸膜カセットを設置した。実施例１と同じ条件にて膜ろ過運転と散気運転とを繰り返した。隣り合う中空糸膜エレメント１１のハウジング同士が接触しているため、散気管２４から散気された空気の上昇がハウジングによって阻害され、散気された空気による中空糸膜１３の洗浄が行われなかった。そのため、早期に膜間差圧が上昇した。
【００７１】
水槽内の濃縮水を抜液した。水槽の横に作業ステップを配置し、その上に立って中空糸膜カセットの１つを取り出した。中空糸膜カセットが縦長であるため、中空糸膜カセットを人力で引き上げることができず、ホイストクレーンを用いる必要があった。中空糸膜カセットの湿潤状態での質量は、３０ｋｇであった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の中空糸膜カセットは、各種排水（工業排水、生活排水等）の処理、地下水や河川水の処理、海水の淡水化処理等の用途に有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  中空糸膜カセット、１１  中空糸膜エレメント、１３  中空糸膜、１４  中空糸膜束、１５  第１のハウジング、１６  第２のハウジング、１７  第１の取水口、１８  第２の取水口、１９  第１の取水口、２０  第２の取水口、２１  フレーム、２２  第１の縦部材、２３  第２の縦部材、２４  散気管、２５  上部横部材、２６  縦部材本体、２７  第１の上部集合ブロック、２８  第１の下部集合ブロック、２９  縦部材本体、３０  第２の上部集合ブロック、３１  第２の下部集合ブロック、３２  ブロック本体、３３  吐水ノズル、３４  差込孔、３５  集水流路、３６  差込孔、３７  差込孔、３８  差込孔、３９  散気管本体、４０  キャップ、４１  給気ノズル、４２  散気穴。
【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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