(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶体容器内に中空糸膜編織物の積層体を濾過膜として配設してなる中空糸膜濾過装置において、該積層体の上下両端に積層体を固定し中空糸膜の開口端を形成する固定部材が配設され、上部固定部材は缶体容器に固着され、下部固定部材は処理水出口に連通する集水セルに接合され、該集水セルは濾滓が通過する通路を缶体容器の内壁面との間に形成しつつ缶体容器に対して係着され、かつ下部固定部材の上面近傍の各積層体間に、被処理水供給ノズルおよび／または散気ノズルをそれぞれの流出孔が下方に向けて開口するように配設したことを特徴とする中空糸膜濾過装置。
【請求項２】
積層体の外周に、積層体を包囲し缶体容器内を二重筒状に仕切る案内筒を付設したことを特徴とする請求項１記載の中空糸膜濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸膜濾過装置に関し、特に高汚濁性・高粘性の流体を濾過する際に用いられる中空糸膜濾過装置に関する。本装置の具体的な利用分野としては、染料濾過、酒類の濾過、河川水・湖沼水の濾過、工業用水濾過、排水処理等が挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
高汚濁性、高粘性の流体を中空糸膜を用いて濾過する装置の濾過方式としては、中空糸膜の外側に被処理水を流動させ、その剪断作用により膜面への汚濁物質の沈着を防ぎながら被処理水の一部を濾過するクロスフロー方式と、間欠的にエアスクラビング、逆通水、逆通気等により膜面の洗浄を行いながら被処理水のすべてを濾過する全量濾過方式とが用いられている。
【０００３】
前者は操作が簡便であるものの、被処理水の流動のために処理水量当たりのエネルギー消費が大きい。一方、後者はエネルギー消費はそれ程大きくないものの、膜面の汚染防止や汚泥除去にモジュール構造上に特別の工夫が必要である。その具体例として、中空糸膜を平型に展開して開放水槽に浸漬し処理水を吸引濾過する特開平７−２３６８１７号や特開平７−１００４８６号記載のモジュールや、容器の中に中空糸編織物をジグザグ状に折り畳んだり、積層して積層体として被処理水に圧力をかけて濾過する特開平５−２６１２５４号や特願平７−３２５２７４号に記載のモジュールを使った濾過装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、処理水量当たりのエネルギー消費の小さい全量濾過方式の濾過装置においても、浸漬して吸引濾過する構造のモジュールを使った濾過装置は、濾過差圧を基本的に大気圧以上に大きくできないことや、さらに逆通水や逆通気洗浄時の圧力が構造設計上大きくとれないために、処理水量を大きくするにはかなり大きな中空糸膜面積を組み込まざるを得なかった。
【０００５】
一方、容器に収納し加圧して濾過する構造のモジュールを使った濾過装置は、濾過差圧を大きくでき、また逆通水や逆通気洗浄時の圧力も構造設計上大きくすることができる。その反面、エアスクラビングによる洗浄性および汚濁物質の沈積の点から、配設された中空糸膜の下方端は、中空糸膜に開口端部を形成する固定部材を設けず自由端とし、上側の端部にしか固定部材を成型できないという制約があった。そのため、中空糸内流路の圧損により中空糸膜編織物の積層体の長さを長くすると膜の利用効率が小さくなるため、結果としてモジュール長さを大きくすることができず、装置設置面積当たりの処理水量を大きくとり得なかった。
【０００６】
本発明の目的は、中空糸膜を用いた処理水当たりのエネルギーコストの小さい全量濾過方式の濾過装置であって、膜利用効率が高く、膜の洗浄性に優れ、汚濁物質の除去性に問題がなく、かつ設置面積が小さい性能を有する濾過装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、缶体容器内に中空糸膜編織物の積層体を濾過膜として配設してなる中空糸膜濾過装置において、該積層体の上下両端に積層体を固定し中空糸膜の開口端を形成する固定部材が配設され、上部固定部材は缶体容器に固着され、下部固定部材は処理水出口に連通する集水セルに接合され、該集水セルは濾滓が通過する通路を缶体容器の内壁面との間に形成しつつ缶体容器に対して係着され、かつ下部固定部材の上面近傍の各積層体間に、被処理水供給ノズルおよび／または散気ノズルをそれぞれの流出孔が下方に向けて開口するように配設したことを特徴とする中空糸膜濾過装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に従って詳細に説明する。図１は、本発明の中空糸膜濾過装置の一例を示す縦断面図であり、図２は、図１の矢視の位置方向の横断面図である。
【０００９】
図１において、濾過装置本体を構成する缶体容器１には、上部集水蓋２と底部斗３が取り付けられ、その内部には濾過膜である中空糸膜編織物の積層体４が配設されている。積層体４は、図に示すように中空糸膜編織物が互いに平行に配列されてなるものであり、各編織物は相互に密着するのではなく、ある程度の間隔を有していることが好ましく、配列の間隔は等しくするのが装置設計上並びに運転上からも好ましい。各中空糸膜編織物は、上部固定部材５と下部固定部材６によって配設位置が固定されている。配列の間隔は等しくするのが装置設計上並びに運転上からも好ましい。上部固定部材５は缶体容器に固着され、下部固定部材６は集水セルに接合されている。
【００１０】
積層体４に用いる中空糸膜編織物は、通常は、中空糸膜が緯糸として用いられて編織された編物または織物であり、例えば特公平４−２６８８６号、特開昭６３ほ９１６７３号に記載された方法により製造される。この編織物に用いる中空糸膜としては、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ポリ（メタ）アクリル系、セルロース系、フッ素系等各種のものが使用できる。上部固定部材５と下部固定部材６には、例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂あるいはこれらに熱可塑樹脂をブレンドしたものが使用できる。
【００１１】
中空糸膜の開口端は、上部固定部材５および下部固定部材６の両方に形成され、中空糸膜で濾過された処理水は、上部開口端より出たものは上部集水蓋２中に集水され、下部開口端より出たものは集水セル７中に集水される。集水セル７は、下部固定部材６とはＯリングなどのシール部材を介して液密にされて固設されている。上部集水蓋２の中の処理水は上部吐出口１１から流出し、集水セル７中の処理水は、フレキシブルホースを介して缶体容器１に配設された下部吐出口１０から流出する。
【００１２】
集水セル７は、缶体容器１の内壁面から突出した支持部材８に取り付けられている調整ピン９により、その上下方向の位置を中空糸膜編織物の張力の状態が適正となるように調整して支持部材８に係着されている。支持部材８は、通常４個乃至８個取り付けられ（図２には４個の場合を示す）、集水セル７の周り、すなわちこれらの支持部材８の間を、濾過膜から脱落沈降する濾滓が通過する。支持部材８の間の通路を通過した濾滓は底部斗３に一旦集められ、随時排泥口１５より排出される。
【００１３】
被処理水は、図２に示したノズル取り付け口１６に取り付けられた管体の先端部分に複数設けられた被処理水供給ノズル１２より缶体容器内へ供給される。また、濾過膜面を洗浄するエアスクラビング用空気は、同じくノズル取り付け口１６に取り付けられた管体の先端部分に複数設けられた散気ノズル１３より放出される。被処理水供給ノズル１２と散気ノズル１３は、ともに積層体４の間に配置されているが、下部固定部材６の上面近傍に位置させることが重要であり、ノズルの先端が下部固定部材６の上面から１０ｃｍ以内、好ましくは５ｃｍ以内に設置する。この例では被処理水ノズル１２と散気ノズル１３は上下二段に配設されているが、これらの上下位置関係はいずれでもよく、それぞれのノズルの流出孔は下方に向けて開口させる。被処理水の流出時の流動作用と空気の攪乱作用により下部固定部材６の上面は汚泥の沈積がなくなり、長期に亙っての正常な運転が可能となる。被処理水ノズル１２と散気ノズル１３は、積層体の両外側に追加して配設することもできる。
【００１４】
濾過膜面をエアスクラビングして上昇した空気は、缶体容器１に配設された空気排出口１４より流出する。上方に位置する濾過膜面迄充分に洗浄するために、上部固定部材５の積層体４との接合下面の位置は、空気排出口１４の位置よりも低くするのが好ましい。
【００１５】
第３図は、図１の中空糸膜濾過装置に案内筒を付設した中空糸膜濾過装置の他の例である。缶体容器と同軸の円筒状の案内筒１７が、積層体４の周囲に付設されている。案内筒１７を設けて缶体容器内が二重（円）筒状に仕切られることにより、エアスクラビング用の空気の上昇移動によって案内筒１７の下端開口部１８より被処理液が流入し、上端開口部１９から流出し、更に案内筒１７の外側を下降する随伴循環流が形成される。これによって濾過膜表面での被処理液の線流速が高くなり、一層効果的に濾過膜表面の洗浄を発現させることができる。案内筒の材質としては合成樹脂製のパイプを利用できるが、これは中空糸編織物の積層体を運搬する際の保護や缶体容器に収納装着する際の保護の目的をも果たすことができる。この例では、案内筒１７は上部固定部材５に接合され、下部固定部材６との間には隙間を開けて接続固定されていないが、特にこの態様に限定されるものではない。
【００１６】
図４は本発明の中空糸膜濾過装置を用いた汚泥水等の濾過の装置囲りのフローシートである。被処理原水ａはポンプで加圧されバルブＶ1 を経て被処理水供給ノズル１２から缶体容器内へ供給され、本濾過装置により濾過されて下部吐出口１０および上部吐出口１１よりバルブＶ2 を経て処理水ｂとして取り出される。膜の目づまりが進行し、濾過圧力が所定値以上になると、バルブＶ1 、Ｖ2 を閉じ放流用のバルブＶ7 を開き次いでバルブＶ5 とＶ4 を開いて散気ノズル１３より加圧空気ｄを供給し、エアスクラビングによる膜面洗浄を所定時間行う。排出空気ｅはバルブＶ5 を経て系外に排出される。その後バルブＶ4 、Ｖ5 を閉じバルブＶ2 、Ｖ1 を開いて再び濾過を行う。エアスクラビングによる膜面洗浄の繰り返し回数のある時期においては、逆通水ｆをバルブＶ6 を開け上部吐出口１１を経て供給し膜面の洗浄回復を行うことができる。更にまたある時期においては汚泥ｃをバルブＶ3 を開き排泥口１５より排出する。
【００１７】
以上の操作により膜面の濾滓は除去され系外に排出され中空糸膜濾過装置内に蓄積することなく長期に亙って安定した運転が可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明では、中空糸膜編織物の積層体の濾過膜を缶体容器に収納して使用するので濾過差圧を大きくでき、しかも積層体の上下両端部に固定部材を配設しているので中空糸内流路の圧損を小さくできるため、大きい透水量を確保することができる。また、被処理水ノズルと散気ノズルの少なくとも一方を下部固定部材の近傍の各積層体間にそれらの流出孔が下方に向けて開口するように配設したことにより、エアスクラビングによる中空糸膜の膜面洗浄を行っても下部固定部材上に濾滓汚泥の沈積が発生せず、かつ構造上逆通水も可能なので長期に亙って安定して運転することができる。また、案内筒を付設することによってエアスクラビングによる膜面洗浄をさらに効果的に行うこともできる。この中空糸膜濾過装置を複数基設置すれば間断なく連続して処理水を得ることができ、また透水量が大きいため設置面積当たりの処理水量が大きく水処理プラントとしての工業的有用性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中空糸膜濾過装置の一例を示した縦断面図である。
【図２】図１の矢視の位置方向の横断面図である。
【図３】案内筒を固定部材に付設した本発明の中空糸膜濾過装置の一例を示した縦断面図である。
【図４】本発明の中空糸膜濾過装置を使用して汚濁水を濾過する場合の該装置囲りのフローの説明図である。
【符号の説明】
１    缶体容器
２    上部集水蓋
３    底部斗
４    積層体
５    上部固定部材
６    下部固定部材
７    集水セル
８    支持部材
９    調整ピン
１０    下部吐出口
１１    上部吐出口
１２    被処理水ノズル
１３    散気ノズル
１４    空気排出口
１５    排泥口
１６    ノズル取り付け口
１７    案内筒
１８    下端開口部
１９    上端開口部
ａ      被処理原水
ｂ      処理水
ｃ      汚泥
ｄ      加圧空気
ｅ      排出空気
ｆ      逆通水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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