(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の中空糸膜の両端に膜固定部材を備えてなる複数の中空糸膜モジュールを概して平行に並べて中空糸膜モジュール部とし、該中空糸膜モジュール部を挟むように前記中空糸膜モジュールに平行な一対の剛性を有する遮蔽壁を設け、これら遮蔽壁は、棒形状を有する１本以上の棒状構造体が貫通されて固定され、
各膜固定部材は、前記棒状構造体に液密に直接接続され、
前記棒状構造体は、中空構造で、前記各中空糸膜モジュールからの濾液を集める濾液集水管を兼ねていることを特徴とする中空糸膜モジュールユニット。
【請求項２】
請求項１記載の中空糸膜モジュールユニットにおいて、
前記遮蔽壁間には、鉛直面の側壁を形成するシート状部材が設けられていることを特徴とする中空糸膜モジュールユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の中空糸膜モジュールユニットにおいて、
前記各中空糸膜モジュールは、中空糸膜を緯糸とする編織物からなる中空糸をその端部の開口が保たれた状態で合成樹脂により固定されてなり、該合成樹脂の前記中空糸膜に垂直な断面の形状がほぼ矩形とされ、前記合成樹脂が膜固定部材の開口部に取り付けられてなることを特徴とする中空糸膜モジュールユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理にて、固液分離を行う中空糸膜モジュールユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、浄水処理、下排水処理、或いは産業排水の処理等、濁度の高い被処理水の固液分離を行う方法として、砂濾過や重力沈殿等が行われている。しかしながら、これらの方法による固液分離は、得られる処理水の水質が不充分となる場合が生じることや、固液分離のために広大な用地を必要とするといった不都合を有している。
【０００３】
この様な不都合を解決する方法として、近年、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水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水の濾過処理を行うと、水質の高い処理水を得ることができる。
【０００４】
こうした分野で用いられる中空糸膜モジュールは、従来から精密濾過で多用されている中空糸膜を円筒形に集積した円筒タイプの他に、中空糸膜をシート状になるように配列し、中空糸膜の両端を開口状態で固定したシート状タイプの中空糸膜モジュールが用いられている。このタイプは、エアースクラビング洗浄により、低下した膜機能の回復を容易に行うことができる。
【０００５】
このような中空糸膜モジュールを用いてより大量の原水を処理する場合には、中空糸膜モジュールが有する中空糸の膜面積を増加させる必要があるが、中空糸膜モジュール単体の膜面積を増加させた中空糸膜モジュールは、その製造や取り扱いが困難であるばかりでなく、エアースクラビング洗浄を均一に行い難いことから、中空糸膜モジュール単体を複数集積して配置した中空糸膜モジュールユニット（以下、単にユニットという）が用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ユニットを使用する際には、スクラビング用のエアーを効率的に当てるために、ユニットの周囲に壁を配置することが好ましく、また、取扱性の簡便さを考慮すると、この壁はユニットと一体となっていることが好ましい。
【０００７】
例えば特開平９−２７６６６９号公報には、図１６に示すようなユニットが開示されているが、これに示されるユニットにおいては、箱状のケーシング１を設け、これにモジュール２を固定するようにしている。ユニットを使用する場合、通常は槽に設置して使用するが、設置する際、あるいは取り出す際に、クレーン、チェーンブロック等を用いて吊り上げることが多い。また濾過運転の際には、膜モジュールに対しエアースクラビング等を行うことから、ユニットに対し振動等の力がかかる。このため、ユニットはこのような外部応力に対する抵抗力を有する必要があり、頑丈な構造とする必要があるものの、ケーシング１にこのような頑丈さを与えるためにはケーシング１を厚手なものにする必要があり、その結果、重量増加を招くことから、取扱性が悪くなるという問題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、組立作業が容易で、かつ強度的に優れていると同時に軽量、低コストで使用時の取扱性に優れた中空糸膜モジュールユニットの提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の中空糸膜モジュールユニットは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち請求項１記載の中空糸膜モジュールユニットは、シート状の中空糸膜の両端に膜固定部材を備えてなる複数の中空糸膜モジュールを概して平行に並べて中空糸膜モジュール部とし、該中空糸膜モジュール部を挟むように前記中空糸膜モジュールに平行な一対の剛性を有する遮蔽壁を設け、これら遮蔽壁は、棒形状を有する１本以上の棒状構造体によって固定されていることを特徴とする。
上記請求項１記載の中空糸膜モジュールユニットによれば、一対の遮蔽壁は、棒状構造体で固定されているので、同様の壁面形状部材を用いて、ユニットとしての強度を発揮させる場合と比較して軽量化することができる。
【００１０】
本発明の中空糸膜モジュールユニットは、前記棒形状構造体が、前記一対の遮蔽壁を貫通した状態でこれらの遮蔽壁を固定していることを特徴とする。
上記中空糸膜モジュールユニットによれば、加工が容易であり、かつ固定強度の高い固定方法となる。
【００１１】
請求項２記載の中空糸膜モジュールユニットは、請求項１記載の中空糸膜モジュールユニットにおいて、前記遮蔽壁間には、鉛直面の側壁を形成するシート状部材が設けられていることを特徴とする。
上記請求項２記載の中空糸膜モジュールユニットによれば、シート状部材を設けることで、軽量化を保ったまま、遮蔽壁間の側部を完全に遮蔽できる。
【００１２】
本発明の中空糸膜モジュールユニットは、前記各膜固定部材が、前記棒状構造体に液密に直接接続されていることを特徴とする。上記中空糸膜モジュールユニットによれば、構成部材が少なくなるので、製作の手間及びコストを抑えるとともに、軽量化することができる。
【００１３】
本発明の中空糸膜モジュールユニットは、前記棒状構造体が、前記各中空糸膜モジュールの濾液集水管を兼ねていることを特徴とする。上記中空糸膜モジュールユニットによれば、さらに構成部材を減らすことができるので、さらに製作の手間及びコストを抑えるとともに、軽量化することができる。
【００１４】
本発明の中空糸膜モジュールユニットは、前記各遮蔽壁の材質として、合成樹脂を採用することによって、その加工を容易とし、かつ安価で軽量な遮蔽壁とすることができる。
【００１５】
本発明の中空糸膜モジュールユニットは、前記棒状構造体が、中空構造とされていることを特徴とする。
上記中空糸膜モジュールユニットによれば、中空構造とすることで、さらに軽量化することができる。
【００１６】
本発明の中空糸膜モジュールユニットは、前記中空糸膜の素材として、強伸度の高いポリオレフィン系の素材を採用することによって、この中空糸膜をシート状に加工することが容易となる。
【００１７】
請求項３記載の中空糸膜モジュールユニットは、請求項１または２に記載の中空糸膜モジュールユニットにおいて、前記各膜モジュールが、中空糸膜を緯糸とする編織物からなる中空糸をその端部の開口が保たれた状態で合成樹脂により固定されてなり、該合成樹脂の前記中空糸膜に垂直な断面の形状がほぼ矩形とされ、前記合成樹脂が棒状構造体の開口部に取り付けられてなることを特徴とする。
上記請求項３記載の中空糸膜モジュールユニットによれば、中空糸膜が汚泥等により集束固着一体化し難く、散気装置によるスクラビングを効果的に実施することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を図面を参照しながら説明するが、本発明がそれらに限定解釈されるものではないことはもちろんである。
図１に示すように、本発明の中空糸膜モジュールユニットには、シート状の中空糸膜３の両端に膜固定部材４を備えてなる複数の中空糸膜モジュール５を、概して平行に並べた中空糸膜モジュール部６が備えられている。
このような中空糸膜モジュール５の一例として、図２に膜分離装置に用いて好適なものを例示する。この中空糸膜モジュール５は、中空糸を緯糸とする編織物からなる中空糸膜３を、その端部を開口状態に保ちつつ合成樹脂で固定されてなり、この合成樹脂の中空糸膜３に垂直な断面の形状が細長いほぼ矩形であり、この合成樹脂が膜固定部材４の開口部に取り付けられた構成とされている。
【００１９】
このような構成の中空糸膜モジュール５では、中空糸膜３が汚泥等により集束固着一体化し難く、散気装置によるスクラビングが効果的に実施できる。
なお、中空糸膜３の材質としては、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系等を適用することができるが、シート状物への加工性等の観点から、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系素材を採用するのが好ましい。
また、中空糸膜３を構成する濾過壁の孔径は、特に限定されるものではなく、一般に限外濾過膜と呼ばれる孔径０．００１〜０．１μｍのもの、または一般に精密濾過膜と呼ばれる孔径０．１〜１μｍのもの、あるいはそれ以上の孔径のものを用いることが可能であり、固液分離の対象となる物質の粒径に応じて選択され、例えば活性汚泥の固液分離に用いるならば、０．５μｍ以下とするのが好ましく、また、浄水の濾過のように、除菌が必要な場合は０．１μｍ以下とするのが好ましい。
【００２０】
図１に示すように、本発明の中空糸膜モジュールユニットには、中空糸膜モジュール部６を挟むように、中空糸膜モジュール５に平行な一対の剛性を有する遮蔽壁７が設けられており、これら遮蔽壁７間は、棒形状を有する４本の棒状構造体８によって固定されている。
ここで、各遮蔽壁７は、スクラビングエアーを中空糸膜モジュール部６に集中させる目的で配置したものであるが、棒状構造体８によって、全体が概略立方体形状をとなるように固定する事により、取扱性に優れた中空糸膜モジュールユニットを形成することができる。
なお、使用する棒状構造体８の本数は、各遮蔽壁７をしっかりと固定する事ができれば特に限定されるものではなく、１から３本としても構わないが、各遮蔽壁７の角の部分を固定するように、４本以上とすることが好ましい。
【００２１】
また、各遮蔽壁７と棒状構造体８との固定方法に関しては、特に限定されるものではなく、接着剤を用いて接着してもよいし、ネジを用いて固定してもよいが、加工が簡便なこと、および固定強度が高いことを考慮すると、各遮蔽壁７に孔９をあけ、棒状構造体８がこれを貫通するようにして固定することが好ましい。この場合の固定方法としては、上述したような、棒状構造体８の太さと同じ大きさの孔９を各遮蔽壁７にあけて棒状構造体８を貫通させる方法や、各遮蔽壁７および棒状構造体８にネジを切ってねじ込み固定する方法や、棒状構造体８の先端を細くし、これに合う大きさの孔を各遮蔽壁７にあけて貫通させ、前記先端を別の固定部材で固定する方法や、あるいはこれらを組み合わせた方法など、様々な固定方法を用いることができる。
【００２２】
各遮蔽壁７の材質としては、使用時の外力に対し破壊されることのない剛性を有するものであれば特に限定されず、金属、陶器、磁器、合成樹脂等、任意のものを用いることができるが、安価なこと、加工性に優れること、軽量で取扱性に優れることより、合成樹脂を用いることが好ましい。合成樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂等を用いることができる。また、形状も特に限定されるものではないが、概略四角形状とすることが配置の際の安定性の見地より好ましい。
【００２３】
また、棒状構造体８の材質に関しても、使用時の外力により破壊されることのない強度を有する素材であれば特に限定されず、金属、陶器、磁器、合成樹脂等、任意のものを用いることができるが、安価なこと、加工性に優れること、軽量で取扱性に優れることより、合成樹脂を用いることが好ましい。さらに、中空構造の合成樹脂製とすると、さらに軽量化できて取扱性が向上するので、より好ましいものとなる。合成樹脂としては、例えばポリカーボネート、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂等を用いることができる。また、形状に関しても、棒形状であれば特に限定はされず、その断面が、円形状、楕円形状、多角形状等、任意の形状のものとして良い。
【００２４】
中空糸膜モジュール５の固定は、図示されない別の固定部材を用いて各遮蔽壁７もしくは棒状構造体８に固定する構成としても構わないが、図１に示すように、棒状構造体８に中空糸膜モジュール５の膜固定部材４を接続する構成とした方が、構成部材数を減らせるので、製作の手間およびコストを省けること、また、軽量化が図れることより好ましいものとなる。
なお、膜固定部材４の棒状構造体８への固定にあたっては、複数の棒状構造体８の内の１本だけに固定するようにしても、複数本に固定するようにしても良い。
【００２５】
また、棒状構造体８として、例えば樹脂製パイプのような中空のものを用い、これに中空糸膜モジュール５の濾液集水部を有する各膜固定部材４を液密に連結し、棒状構造体８に濾液を集め、これを通して濾液を取り出すような濾液集水管を兼ねる構成とすることで、さらに構成部材の削減を図ることができ、より好ましいものとなる。
なお、棒状構造体８への各膜固定部材４の固定にあたっては、複数の棒状構造体８の内の１本だけに固定するようにしても、複数本に固定するようにしても良い。
【００２６】
各遮蔽壁７間には、これらに平行な各中空糸膜モジュール５が配置された構成となっているが、各中空糸膜モジュール５の各膜固定部材４が、各遮蔽壁７間に鉛直面の側壁を形成する図示されない更なる遮蔽壁を設けたと同様の機能を果たすため、スクラビングエアーの外側への逃げは最小限となるので、更なる遮蔽壁を設けなくともよい。
【００２７】
各膜固定部材４の形状は棒形状であるが、その断面形状は、図３〜８に示すように円形、楕円形、三角形、四角形、あるいは多角形等、特に限定されるものではなく、また、図９〜１４に示すように、突起１０を設けて隣り合う中空糸膜モジュール５同士の隙間を減らすような構成としても良い。
【００２８】
棒状構造体８と各遮蔽壁７とが交差する方向である側部を完全に遮蔽したい場合には、各遮蔽壁７と交差するように、鉛直面を形成する図示されない更なる一対の遮蔽壁を設けることができる。この場合、本発明における軽量化のメリットを活かし、かつコストダウンをはかるためには、更なる遮蔽壁として、シート状部材を用いることが好ましい。この場合、このシート状部材の厚さとしては、使用中に破断しない程度の強伸度を有する必要があることから、下限としては０．５ｍｍ以上が好ましく、１ｍｍ以上とすることがより好ましい。また、加工時の簡便性と軽量性を考慮すると、上限としては５ｍｍ以下とすることが好ましく、３ｍｍ以下とすることが更に好ましい。また、前記シート状部材の材質としては、被処理液に対し浸食されず、使用中に破断しない程度の強伸度を有するものであれば特に限定されるものではないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の素材からなる合成樹脂が好ましい。
【００２９】
このシート状部材を配設する方法は、特に限定されるものではなく、各遮蔽壁７もしくは棒状構造体８に確実に固定できれば良く、融着、接着、ネジ固定、釘固定等、いかなる方法を用いても構わない。
【００３０】
なお、棒状構造体８への各中空糸膜モジュール５の固定方法としては、図１５に示すように、各中空糸膜モジュール５の各膜固定部材４が水平となるように配置して固定する構成としても良い。
【００３１】
本発明の中空糸膜モジュールユニットによれば、シート状の中空糸膜３の両端に膜固定部材４を備えてなる複数の中空糸膜モジュール５を概して平行に並べて中空糸膜モジュール部６とし、該中空糸膜モジュール部６を挟むように前記中空糸膜モジュール５に平行な一対の剛性を有する遮蔽壁７を設け、これら遮蔽壁７間は、棒形状を有する少なくとも１本以上の棒状構造体８によって固定されている構成とすることで、組立作業が容易であり、かつ強度的に優れていると同時に軽量、低コストで使用時の取扱性に優れた中空糸膜モジュールユニットを提供することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の中空糸膜モジュールユニットによれば、前記一対の遮蔽壁は、前記棒状構造体で固定されているので、同様の壁面形状部材を用いて、ユニットとしての強度を発揮させる場合と比較して軽量化されている。これらにより、組立作業が容易であり、かつ強度的に優れていると同時に軽量、低コストで使用時の取扱性に優れた中空糸膜モジュールユニットを提供することが可能となる。
【００３３】
また、本発明の中空糸膜モジュールユニットによれば、前記棒形状構造体と前記一対の遮蔽壁との固定方法は、前記棒状構造体がこれらの遮蔽壁を貫通する固定方法とすることで、加工が容易で、かつ固定強度の高い固定方法とすることが可能となる。
【００３４】
また、請求項２記載の中空糸膜モジュールユニットによれば、これらの遮蔽壁間に、側壁を形成するシート状部材を設ける構成とすることで、軽量化を保ったまま、前記各遮蔽壁間の側部を完全に遮蔽することが可能となる。
【００３５】
また、本発明の中空糸膜モジュールユニットによれば、前記各膜固定部材を、前記棒状構造体に液密に直接接続する構成とすることで、構成部材が少なくなるので、製作の手間及びコストを抑えるとともに、軽量化することが可能となる。
【００３６】
また、本発明の中空糸膜モジュールユニットによれば、前記棒状構造体が、前記各中空糸膜モジュールの濾液集水管を兼ねた構成とすることで、さらに構成部材を減らすことができるので、さらに製作の手間及びコストを抑えるとともに、軽量化することが可能となる。
【００３７】
また、本発明の中空糸膜モジュールユニットによれば、前記の遮蔽壁を、合成樹脂製とすることで、その加工を容易とし、かつ安価で軽量とすることが可能となる。
【００３８】
また、本発明の中空糸膜モジュールユニットによれば、前記棒状構造体を中空構造とすることで、さらに軽量化することが可能となる。
【００３９】
また、本発明の中空糸膜モジュールユニットによれば、前記中空糸膜として強伸度の高いポリオレフィン系の素材を採用することで、シート状に加工することが容易となる。
【００４０】
また、請求項３記載の中空糸膜モジュールユニットによれば、前記各中空糸膜モジュールが、前記中空糸膜を緯糸とする編織物からなる中空糸をその端部の開口が保たれた状態で合成樹脂により固定されてなり、該合成樹脂の前記中空糸膜に垂直な断面の形状がほぼ矩形とされ、前記合成樹脂が棒状構造体の開口部に取り付けられてなる構成とすることで、前記中空糸膜が汚泥等により集束固着一体化し難くなり、散気装置によるスクラビングを効果的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の中空糸膜モジュールユニットの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】  本発明の中空糸膜モジュールユニットに使用される中空糸膜モジュールを示す図であって、斜視図である。
【図３】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図である。
【図４】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、変形例である。
【図５】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図６】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図７】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図８】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図９】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図１０】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図１１】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図１２】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図１３】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図１４】  同中空糸膜モジュールユニットの膜固定部材の、軸線に垂直な平面での断面図を示す図であって、他の変形例である。
【図１５】  本発明の中空糸膜モジュールユニットの実施形態の変形例を示す図であって、斜視図である。
【図１６】  従来の中空糸膜モジュールユニットを示す図であって、斜視図である。
【符号の説明】
３・・・中空糸膜
４・・・膜固定部材
５・・・中空糸膜モジュール
６・・・中空糸膜モジュール部
７・・・遮蔽壁
８・・・棒状構造体
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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