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JP2008119680A - Membrane separation element and membrane separation module - Google Patents

Membrane separation element and membrane separation module Download PDF

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Publication number
JP2008119680A
JP2008119680A JP2007236346A JP2007236346A JP2008119680A JP 2008119680 A JP2008119680 A JP 2008119680A JP 2007236346 A JP2007236346 A JP 2007236346A JP 2007236346 A JP2007236346 A JP 2007236346A JP 2008119680 A JP2008119680 A JP 2008119680A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
membrane
separation
base material
separation membrane
material layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007236346A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuji Furuno
修治 古野
Toshiyuki Ishizaki
利之 石崎
Sukeyuki Tanaka
祐之 田中
Shinichi Minegishi
進一 峯岸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP2007236346A priority Critical patent/JP2008119680A/en
Publication of JP2008119680A publication Critical patent/JP2008119680A/en
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a membrane separation element having excellent durability in use constituted of a separation membrane of remarkably improved durability including strength and resistance to bending in the vicinity of its fixed part without sacrificing its excellent characteristics such as its excellent separation function. <P>SOLUTION: The membrane separation element is constituted of a pair of flat separation membranes 1 each disposed on either side of a holder 7 with each of the flat separation membranes 1 attached to the holder 7 on its outer peripheral edge. A composite separation membrane constituted of a base layer 2 and a porous layer 4 having a separation function is employed in the above flat separation membranes 1. The base layer 2 of the composite separation membrane is comprised of a peripheral thick-walled part 2A having a thickness 1.1 to 3 times greater than that of its central part with the peripheral thick-walled part 2A disposed in the vicinity of and attached to the outer peripheral edge of the holder 7 and the ratio of the surface area of the peripheral thick-walled part 2A of the base layer 2 relative to the permeation surface area of the separation membrane 1 being not lower than 1% and not higher than 30%. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、下水(炊事、洗濯、風呂、トイレ、その他の生活環境から生ずる生活排水)の浄化や、生産工場、レストラン、水産加工工場、食品加工場などから生ずる廃水の浄化に特に適した膜分離エレメント及び膜分離モジュールに関する。   The present invention is a membrane particularly suitable for purification of sewage (cooking, washing, baths, toilets, other domestic wastewater generated from other living environments) and wastewater generated from production factories, restaurants, fishery processing factories, food processing plants, etc. The present invention relates to a separation element and a membrane separation module.

近年、下水や廃水の浄化に使われるようになってきている平膜状や中空糸膜状の分離膜は、分離膜を配設した膜分離エレメントや、該エレメントの複数を配置した膜分離モジュールの装置で水浄化処理に使用されている。   In recent years, separation membranes in the form of flat membranes and hollow fiber membranes that have come to be used for purification of sewage and wastewater include membrane separation elements in which separation membranes are arranged, and membrane separation modules in which a plurality of the elements are arranged Used for water purification treatment.

そのような膜分離エレメントに配設される分離膜として、いろいろな種類、形態のものがあるが、界面活性剤を含むポリフッ化ビニリデン樹脂溶液を、織布や不織布のような基材の表面に塗布したり、基材に含浸した後、ポリフッ化ビニリデン樹脂を凝固させ、基材層の表面に多孔質ポリフッ化ビニリデン樹脂層を形成してなる、いわゆる精密ろ過膜と称される平板状の複合分離膜が知られている(特許文献1参照)。   There are various types and forms of separation membranes disposed in such membrane separation elements, but a polyvinylidene fluoride resin solution containing a surfactant is applied to the surface of a substrate such as a woven fabric or a non-woven fabric. After applying or impregnating the base material, the polyvinylidene fluoride resin is solidified, and a porous polyvinylidene fluoride resin layer is formed on the surface of the base material layer. A separation membrane is known (see Patent Document 1).

この複合分離膜において、多孔質ポリフッ化ビニリデン樹脂層は分離機能層として作用するが、そのような平膜においては、他の形態の分離膜、たとえば中空糸膜にくらべて単体体積あたりの有効膜面積を大きくとることが困難であるため、ろ過対象に応じた細孔径を保ちつつ透水量を多くすることが要求されている。しかるに、透水量を大きくしようとして空隙率を高くすると、細孔径が大きくなりすぎたり、表面に亀裂が入ったりして阻止率が低下する。一方、阻止率を上げようとして細孔を小さくすると、今度は透水性が低下してしまう。すなわち、阻止率の向上と透水性の向上とは相反する関係にあり、両者のバランスよく整えることはなかなか難しい。   In this composite separation membrane, the porous polyvinylidene fluoride resin layer acts as a separation functional layer, but in such a flat membrane, an effective membrane per unit volume compared to other forms of separation membrane, for example, a hollow fiber membrane. Since it is difficult to increase the area, it is required to increase the water permeation amount while maintaining the pore diameter according to the filtration target. However, if the porosity is increased to increase the water permeation amount, the pore size becomes too large or the surface cracks and the blocking rate decreases. On the other hand, if the pores are made small in order to increase the blocking rate, the water permeability will be lowered this time. In other words, the improvement in the rejection rate and the improvement in water permeability are in a contradictory relationship, and it is difficult to make a good balance between the two.

加えて、下廃水用分離膜においては、使用中に砂のような無機物や汚泥、その他の固形物が膜面に激しく衝突したり、活性汚泥への酸素の供給や目詰まり防止のために行うエアレーション操作による気泡が膜面に激しく衝突したりするので、そのような衝撃にも十分に耐える膜強度を備えていることが要求される。この膜強度は主として基材層が負担し、基材層には一般に不織布が使用されているが、それでも基材層の強度は十分ではなく、さらに高めることが要求されている。特に分離膜の強度を強くしようとして基材の密度を高くすると、分離機能層の樹脂と基材が絡まなくなり、膜ろ過運転中に基材層と分離機能層とが剥がれるトラブルが生じ易くなる。   In addition, in the separation membrane for sewage wastewater, it is used to prevent inorganic substances such as sand, sludge, and other solids from violently colliding with the membrane surface, supplying oxygen to activated sludge, and preventing clogging. Since bubbles caused by aeration operations collide violently with the film surface, it is required to have a film strength that can sufficiently withstand such an impact. This film strength is mainly borne by the base material layer, and a nonwoven fabric is generally used for the base material layer. However, the strength of the base material layer is still not sufficient, and further enhancement is required. In particular, when the density of the base material is increased in order to increase the strength of the separation membrane, the resin of the separation functional layer and the base material are not entangled, and a trouble that the base material layer and the separation functional layer are separated during the membrane filtration operation is likely to occur.

また、膜分離エレメントでは、分離膜の外周縁を支持基材枠にホットメルト接着剤等で接着させて固定しているので、著しい衝撃や振動が膜面に加わるような環境下で使用すると、ろ過操作中に分離膜の固着部の近傍が疲労によって破れ易くなる。例えば、膜ろ過運転中に、被処理水に含まれる砂のような無機物や汚泥、その他の固形物が膜面に激しく衝突したり、活性汚泥への酸素の供給や目詰まり防止のために行うエアレーション操作による気泡が激しく膜面に衝突したりすることによって、著しい衝撃や振動が膜面に加わると、支持基材枠と分離膜との固着部分の近傍において分離膜が局部的疲労して破れ易くなり、膜の破損、液のリークが生じ易くなる。特に、分離機能層と基材層との剥離防止のために基材の密度を下げた場合に、この固着部近傍での分離膜の局部的疲労が大きくなり易い。   In addition, in the membrane separation element, the outer peripheral edge of the separation membrane is fixed to the support base frame with a hot melt adhesive or the like, so when used in an environment where significant impact or vibration is applied to the membrane surface, During the filtration operation, the vicinity of the fixed portion of the separation membrane is easily broken by fatigue. For example, during membrane filtration operation, inorganic substances such as sand, sludge, and other solids in the water to be treated collide with the membrane surface violently, or supply oxygen to activated sludge and clogging prevention. When a significant impact or vibration is applied to the membrane surface due to the aerating operation of air bubbles and the membrane surface, the separation membrane is locally fatigued and broken in the vicinity of the fixed part between the support base frame and the separation membrane. It becomes easy to cause breakage of the film and leakage of the liquid. In particular, when the density of the base material is lowered in order to prevent separation between the separation functional layer and the base material layer, local fatigue of the separation membrane in the vicinity of the fixing portion tends to increase.

また、特許文献2には、分離膜と支持基材枠との物理的接合方法として、重ね合わせた接合部に対して局部加熱や超音波又は高周波の照射を行い、接合界面の樹脂材を溶融させて溶着させる方法が提案されており、また、特許文献3には、浸漬型膜カートリッジ及び製造方法として、ろ板の周縁部にそって樹脂製のろ板とろ板の表面を覆って配置したろ過膜とを有し、ろ板の表面から突出し、かつろ板の周縁部に沿って成型した高さの異なる複数の溶融代においてろ過膜を融着して止水部および固定部を形成してなり、止水部でろ過膜の周縁をろ板に断続的に固定する方法が提案されている。この物理的接合方法で採用している局部加熱や超音波又は高周波の照射は、その加熱や照射により生じる熱や振動によって接着箇所が損傷し易く、その損傷箇所が起点となり、また、局部的疲労により破れリークが起こる可能性が高いという問題点がある。
特開2003−135939号公報 特開平7−24271号公報 特開2006−7222号公報
Further, in Patent Document 2, as a physical joining method between the separation membrane and the supporting base frame, local heating or ultrasonic wave or high frequency irradiation is performed on the overlapped joining portion to melt the resin material at the joining interface. In addition, Patent Document 3 discloses a submerged membrane cartridge and a manufacturing method in which a resin filter plate and a surface of the filter plate are disposed along the peripheral edge of the filter plate. A filtration membrane is fused to form a water-stopping portion and a fixed portion at a plurality of melting margins that protrude from the surface of the filter plate and are molded along the peripheral edge of the filter plate. Thus, a method of intermittently fixing the periphery of the filtration membrane to the filter plate at the water stop portion has been proposed. The local heating and ultrasonic or high-frequency irradiation used in this physical bonding method are liable to damage the bonded part due to the heat or vibration generated by the heating or irradiation, and the damaged part is the starting point. There is a problem that there is a high possibility of tearing and leaking.
JP 2003-135939 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-24271 JP 2006-7222 A

本発明は、従来の技術の上述した問題点を解決し、優れた分離膜機能を有する分離膜の特性を阻害することなく、分離膜の固着部近傍での耐折性や強度等の膜耐久性を格段に向上させるとともに、分離膜とエレメント支持体が剥がれにくくして、使用時耐久性に優れた膜分離エレメントを提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and does not hinder the characteristics of the separation membrane having an excellent separation membrane function, and the membrane durability such as folding resistance and strength in the vicinity of the fixing portion of the separation membrane. It is an object of the present invention to provide a membrane separation element that is remarkably improved in performance and that makes it difficult for the separation membrane and the element support to peel off and has excellent durability during use.

(1)支持体の両面側に平板状の分離膜が配置され、支持体と分離膜とが外周縁において固着された膜分離エレメントであって、前記分離膜として、基材層と多孔質分離機能層とからなる複合分離膜が用いられ、固着された外周縁の近傍の周縁側には、分離膜の中央部の基材層厚みの1.1倍〜3倍の基材層厚みをもつ基材層厚肉部が設けられ、かつ、基材層厚肉部の面積割合が、分離膜の透過面積に対し1%以上30%以下であることを特徴とする膜分離エレメント。
(2)複合分離膜の基材層と多孔質分離機能層との間に、多孔質分離機能層を構成する樹脂と基材とが混在する層が介在する複合分離膜が、分離膜として用いられ、かつ、基材層が不織布または織編物からなる上記(1)記載の膜分離エレメント。
(3)支持体の接着部に溝が設けられ、その接着部に対する溝の割合が10%以上50以下であり、かつ、溝の深さが支持版に厚みの1%以上40%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の膜分離エレメント
(4) 分離膜を透過した透過液のエレメント内での流路形成のために、支持体表面に凹凸が形成され、かつ、エレメント内での透過液の流路と連通する透過液出口が設けられている上記(1)〜(3)に記載の膜分離エレメント。
(5) 上記(1)〜(4)のいずれかに記載の膜分離エレメントの複数個が、ハウジング内に収容され、もしくは、配列状態で固定されてなる膜分離モジュール。
(1) A membrane separation element in which flat separation membranes are arranged on both sides of a support, and the support and the separation membrane are fixed at the outer periphery, and the substrate layer and porous separation are used as the separation membrane. A composite separation membrane composed of a functional layer is used, and on the periphery side in the vicinity of the fixed outer periphery, the substrate layer thickness is 1.1 to 3 times the substrate layer thickness at the center of the separation membrane. A membrane separation element, wherein a base layer thick portion is provided, and an area ratio of the base layer thick portion is 1% or more and 30% or less with respect to a permeation area of the separation membrane.
(2) A composite separation membrane in which a layer in which a resin and a substrate constituting the porous separation functional layer are mixed is used as a separation membrane between the base material layer and the porous separation functional layer of the composite separation membrane. The membrane separation element according to (1), wherein the base material layer is made of a nonwoven fabric or a woven or knitted fabric.
(3) Grooves are provided in the bonding part of the support, the ratio of the groove to the bonding part is 10% or more and 50 or less, and the depth of the groove is 1% or more and 40% or less of the thickness of the support plate. The membrane separation element (4) according to claim 1 or 2, wherein the permeate that has permeated through the separation membrane is formed with a concavo-convex on the surface of the support, and the element is formed. The membrane separation element according to any one of (1) to (3), wherein a permeate outlet communicating with the permeate flow path is provided.
(5) A membrane separation module in which a plurality of the membrane separation elements according to any one of (1) to (4) are housed in a housing or fixed in an arrayed state.

本発明の膜分離エレメントでは、分離膜を支持体に固着した近傍での膜強度を十分に高めることができるので、この膜分離エレメントや膜分離モジュールを使用して浸漬型で膜分離処理を行うと、膜面に被処理水に含まれる砂のような無機物や汚泥、その他の固形物が激しく衝突したり、活性汚泥への酸素の供給や目詰まり防止のために行うエアレーション操作による気泡が激しく衝突したりしても、支持基材枠と分離膜との固着部近傍での分離膜の局部的疲労を十分に抑制することができ、分離膜の強度が十分に高いので、固着部近傍の膜破れを大幅に抑制することができる。従って、膜分離エレメントにおける分離膜の使用時耐久性が向上し、長期運転を図ることが容易となる。   In the membrane separation element of the present invention, the membrane strength in the vicinity where the separation membrane is fixed to the support can be sufficiently increased. Therefore, the membrane separation treatment is performed by the immersion type using the membrane separation element and the membrane separation module. In addition, minerals such as sand, sludge, and other solids contained in the water to be treated collide violently with the membrane surface, and air bubbles caused by aeration operations to prevent oxygen supply to the activated sludge and clogging are severe. Even if it collides, local fatigue of the separation membrane in the vicinity of the fixing portion between the support base frame and the separation membrane can be sufficiently suppressed, and the strength of the separation membrane is sufficiently high. Film tearing can be greatly suppressed. Therefore, durability at the time of use of the separation membrane in the membrane separation element is improved, and long-term operation is facilitated.

本発明の膜分離エレメントで用いる分離膜は、基材層と多孔質分離機能層とからなる複合分離膜であり、特に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂からなる多孔質分離機能層が形成された複合分離膜を用いることが好ましい。ここで、基材層と多孔質分離機能層との間には、当該多孔質分離機能層を構成する樹脂と基材とが混在する層が介在していることが好ましく、この混在層の介在によりMIT耐折度で10,000回以上という高い耐剥離性を得ることができる。このようなMIT耐折度水準であれば分離膜の破れを十分抑制することができる。   The separation membrane used in the membrane separation element of the present invention is a composite separation membrane comprising a base material layer and a porous separation functional layer, and in particular, a composite separation in which a porous separation functional layer comprising a polyvinylidene fluoride resin is formed. It is preferable to use a membrane. Here, between the base material layer and the porous separation functional layer, it is preferable that a layer in which the resin constituting the porous separation functional layer and the base material are mixed is interposed. As a result, a high peel resistance of 10,000 or more in MIT folding resistance can be obtained. Such a MIT folding resistance level can sufficiently prevent the separation membrane from being broken.

多孔質分離機能層が基材層の上に形成された複合分離膜において、基材層は、多孔質分離機能層を支持して分離膜に強度を与える機能をもつ。基材層を構成する材質としては、有機基材、無機基材等、特に限定されないが、軽量化しやすい点から、有機基材が好ましい。有機基材としては、セルロース繊維、セルローストリアセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維からなる織編物や不織布があげられる。なかでも、密度の制御が比較的容易な不織布が特に好ましい。   In the composite separation membrane in which the porous separation functional layer is formed on the base material layer, the base material layer has a function of supporting the porous separation functional layer and giving strength to the separation membrane. The material constituting the base material layer is not particularly limited, such as an organic base material and an inorganic base material, but an organic base material is preferable from the viewpoint of easy weight reduction. Examples of the organic substrate include woven and knitted fabrics and nonwoven fabrics made of organic fibers such as cellulose fibers, cellulose triacetate fibers, polyester fibers, polypropylene fibers, and polyethylene fibers. Among these, a nonwoven fabric whose density is relatively easy to control is particularly preferable.

本発明の膜分離エレメントに配設された分離膜は、固着された外周縁の近傍の周縁側に、分離膜の中央部の基材層厚みの1.1倍〜3倍の基材層厚みをもつ基材層厚肉部が設けられたものであり、かつ、基材層厚肉部の面積割合が、分離膜の透過面積に対し1%以上30%以下である。この分離膜を支持体の両面側に配設し、外周縁を固着してなる膜分離エレメントの一実施態様の断面を図1に示す。また、図2は、図1における線I−Iで矢視した分離膜の平面形状を示す。図3は、図1の膜分離エレメントに透過液流出口9を設け、分離膜を一部破断した状態を示す膜分離エレメントの斜視図である。   The separation membrane disposed in the membrane separation element of the present invention has a base material layer thickness 1.1 to 3 times the base material layer thickness of the central portion of the separation membrane on the peripheral side in the vicinity of the fixed outer peripheral edge. The base material layer thick part having a thickness is provided, and the area ratio of the base material layer thick part is 1% or more and 30% or less with respect to the permeation area of the separation membrane. FIG. 1 shows a cross section of an embodiment of the membrane separation element in which the separation membrane is disposed on both sides of the support and the outer peripheral edge is fixed. FIG. 2 shows the planar shape of the separation membrane as viewed from the line II in FIG. FIG. 3 is a perspective view of the membrane separation element showing a state in which the permeate outlet 9 is provided in the membrane separation element of FIG. 1 and the separation membrane is partially broken.

本発明の膜分離エレメントについて、その一実施形態を示す図1等を参考にしながら説明する。この図において、複合分離膜1は、基材層2、多孔質分離機能層4、その間に介在する混在層3とから構成されている。基材層2の周縁側は基材層厚肉部2Aとなっている。   The membrane separation element of the present invention will be described with reference to FIG. 1 showing one embodiment thereof. In this figure, the composite separation membrane 1 is composed of a base material layer 2, a porous separation functional layer 4, and a mixed layer 3 interposed therebetween. The peripheral side of the base material layer 2 is a base material layer thick portion 2A.

ここで、基材層中央部2Cの厚みは、複合分離膜における基材層の通常の厚みと同等であればよい。この基材層中央部2Cの厚みが薄すぎると分離膜としての強度を保ちにくくなり、極端に厚いと透水性が低下するので、一般的に0.01mm〜1mmの範囲が好ましい。最も好ましくは0.05mm〜0.5mmで範囲である。   Here, the thickness of the base layer central portion 2C may be equal to the normal thickness of the base layer in the composite separation membrane. If the thickness of the central part 2C of the base material layer is too thin, it will be difficult to maintain the strength as a separation membrane, and if it is extremely thick, the water permeability will be lowered, so a range of 0.01 mm to 1 mm is generally preferred. Most preferably, the range is 0.05 mm to 0.5 mm.

また、基材の周縁側の基材層厚肉部2Aの厚みを、中央部2Cよりも厚くするためには、基材を貼り付ける等の手段をとればよく、特に制限されない。貼り付ける基材は中央部2Cの基材よりも密度の高い基材を貼り付けると透水性が低下する恐れがあるので、中央部2Cの基材と同じかもしくは低い密度の基材を貼り付けることが好ましい。基材を貼り付ける面は特に制限していないが、エレメントの支持体側の方が好ましい。   Moreover, in order to make the thickness of the base material layer thick part 2A on the peripheral side of the base material thicker than the center part 2C, a means such as attaching the base material may be taken, and there is no particular limitation. Since the base material to be pasted may have a lower water permeability when a base material having a higher density than that of the central part 2C is pasted, a base material having the same or lower density as that of the central part 2C is pasted. It is preferable. The surface on which the substrate is attached is not particularly limited, but the element side of the support is preferred.

基材層の周縁側の基材層厚肉部2Aの厚みは、基材層中央部2Cの厚みよりも厚いことが必要であり、基材層中央部2Cの厚みよりも0.01mm以上厚いことが好ましい。この基材層厚肉部2Aが薄すぎると局部的疲労による破れを十分に防止することが困難である。逆に、極端に厚いと接着しにくくなる。一般的には、0.02mm〜3mmの範囲が好ましい。最も好ましくは0.07mm〜2mmの範囲である。   The thickness of the base material layer thick portion 2A on the peripheral side of the base material layer needs to be thicker than the thickness of the base material layer central portion 2C, and is 0.01 mm or more thicker than the thickness of the base material layer central portion 2C. It is preferable. If the base material layer thick portion 2A is too thin, it is difficult to sufficiently prevent the tear due to local fatigue. Conversely, if it is extremely thick, it becomes difficult to bond. Generally, a range of 0.02 mm to 3 mm is preferable. Most preferably, it is the range of 0.07 mm-2 mm.

また、基材層の周縁側の基材層厚肉部2Aの面積割合は、分離膜の透過面積に対し1%以上から30%以下の範囲とする。好ましくは5%以上から26%以下の範囲である。ここでいう基材層厚肉部2Aの面積割合とは、分離膜の透過面の総膜面積、基材層厚肉部の膜面積から次式により求められる値である。   In addition, the area ratio of the base layer thick portion 2A on the peripheral side of the base layer is in the range of 1% to 30% with respect to the permeation area of the separation membrane. Preferably, it is in the range of 5% to 26%. The area ratio of the base material layer thick part 2A here is a value obtained from the following formula from the total membrane area of the permeation surface of the separation membrane and the membrane area of the base material layer thick part.

基材層厚肉部の面積割合=((透過面の総膜面積−基材層厚肉部の膜面積)÷透過面の総膜面積)×100(%)
なお、分離膜の透過面の総膜面積は、外周縁における固着部分を除き、それよりも内側であって、液体の透過可能な膜の総面積である。
Area ratio of base material layer thick part = ((total film area of transmission surface−film area of base material layer thick part) ÷ total film area of transmission surface) × 100 (%)
Note that the total membrane area of the permeation surface of the separation membrane is the total area of the membrane that is on the inner side of the membrane excluding the fixed portion at the outer peripheral edge and is permeable to liquid.

また、固着された外周縁の近傍の周縁側の基材層肉厚部2Aと、基材層中央部2Cとは、その厚み比が、中央部の1.1倍〜3倍の範囲とする。好ましくは1.2倍〜2.5倍の範囲である。ここでいう厚み比は、基材層肉厚部2Aの厚み、中央部2Cの厚みから次式によりもとめられる値である。
厚み比=基材層肉厚部の厚み÷基材層中央部の厚み
また、基材層の密度は、0.7g/cm以下、好ましくは0.6g/cm以下であることが好ましい。この密度の範囲は後述する製造工程において、製膜原液を受け入れ、基材層と多孔質層との複合層を形成するのに適している。しかしながら、極端に低密度になると分離膜としての強度が低下するので、0.3g/cm以上であるのが好ましい。ここでいう密度とは、見かけ密度であり、基材の面積、厚さと重量から、次式により求める事ができる。
Further, the base material layer thick part 2A on the peripheral side in the vicinity of the fixed outer peripheral edge and the base material layer central part 2C have a thickness ratio in a range of 1.1 to 3 times that of the central part. . Preferably it is the range of 1.2 times-2.5 times. The thickness ratio here is a value obtained from the thickness of the base layer thick part 2A and the thickness of the center part 2C by the following equation.
Thickness ratio = thickness of base material layer thick part ÷ thickness of base material layer center The density of the base material layer is 0.7 g / cm 3 or less, preferably 0.6 g / cm 3 or less. . This density range is suitable for accepting a film-forming stock solution and forming a composite layer of a base material layer and a porous layer in the manufacturing process described later. However, when the density is extremely low, the strength as a separation membrane is lowered, and thus it is preferably 0.3 g / cm 3 or more. The density here is an apparent density, which can be obtained from the area, thickness and weight of the substrate by the following formula.

見かけ密度=基材の重量/(基材の面積×厚さ)
一方、多孔質分離機能層の厚みは、薄すぎるとひび割れなどの欠陥が生じ、ろ過性能が落ちる場合があり、厚すぎると透水量が低下することがあるので、通常0.001〜0.5mm、好ましくは0.05〜0.2mmの範囲で選定することが好ましい。
Apparent density = weight of substrate / (area of substrate × thickness)
On the other hand, if the thickness of the porous separation functional layer is too thin, defects such as cracks may occur, and the filtration performance may deteriorate. If the thickness is too thick, the water permeability may decrease, so it is usually 0.001 to 0.5 mm. The thickness is preferably selected in the range of 0.05 to 0.2 mm.

さらに、多孔質分離機能層が基材層の上に形成された複合分離膜において、多孔質分離機能層を構成するポリフッ化ビニリデン系樹脂組成物の一部が基材中に入り込み、多孔質分離機能層を構成する樹脂と基材とが混在する層が、多孔質分離機能層と基材層との間に介在することが好ましい。基材表面側の内部にポリフッ化ビニリデン系ブレンド樹脂が入り込むことで、いわゆるアンカー効果によって多孔質分離機能層が基材層に堅固に定着され、多孔質分離機能層が基材層から剥がれるのを防止できるようになる。多孔質分離機能層は、基材層に対して、片面に偏って存在しても構わないし、また、両面に存在しても構わない。多孔質分離機能層は、基材層に対して、対称構造であっても、非対称構造であっても構わない。また、多孔質分離機能層が基材層に対して両面に存在している場合には、両側の多孔質分離機能層が、基材層を介して連続的であっても構わないし、不連続であっても構わない。   Furthermore, in the composite separation membrane in which the porous separation functional layer is formed on the base material layer, a part of the polyvinylidene fluoride resin composition constituting the porous separation functional layer enters the base material, and the porous separation It is preferable that the layer in which the resin constituting the functional layer and the base material are mixed is interposed between the porous separation functional layer and the base material layer. By inserting the polyvinylidene fluoride-based blend resin inside the base material surface side, the porous separation functional layer is firmly fixed to the base material layer by the so-called anchor effect, and the porous separation functional layer is peeled off from the base material layer. Can be prevented. The porous separation functional layer may be present on one side with respect to the base material layer, or may be present on both sides. The porous separation functional layer may have a symmetric structure or an asymmetric structure with respect to the base material layer. Further, when the porous separation functional layer is present on both sides with respect to the base material layer, the porous separation functional layers on both sides may be continuous through the base material layer, or discontinuous It does not matter.

次に、本発明において用いる分離膜を製造する方法について説明する。この分離膜は、たとえば、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び開孔剤などを含む製膜原液を、基材の片表面若しくは両表面に付着させ、非溶媒を含む凝固液中で凝固させ多孔質分離機能層を形成することにより製造することができる。このとき、基材の表面に製膜原液を付着させる手段は、製膜原液の塗布でもよく、また、基材を製膜原液に浸漬でもよい。基材に製膜原液を塗布する場合には、基材の片面に塗布しても構わないし、両面に塗布しても構わない。基材とは別に多孔質分離機能層のみを形成した後に両層を接合することでもよい。   Next, a method for producing a separation membrane used in the present invention will be described. This separation membrane has, for example, a porous separation function in which a membrane-forming stock solution containing, for example, a polyvinylidene fluoride resin and a pore-opening agent is adhered to one or both surfaces of a substrate and solidified in a coagulating solution containing a non-solvent. It can be manufactured by forming a layer. At this time, the means for attaching the film-forming stock solution to the surface of the substrate may be application of the film-forming stock solution, or the substrate may be immersed in the film-forming stock solution. When applying the film-forming stock solution to the substrate, it may be applied on one side of the substrate or on both sides. It is also possible to join both layers after forming only the porous separation functional layer separately from the substrate.

そして、製膜原液を凝固させるにあたっては、基材上の多孔質分離機能層形成用製膜原液被膜のみを凝固液に接触させるのでもよいし、また、多孔質分離機能層形成用製膜原液被膜を基材ごと凝固液に浸漬するのでもよい。多孔質分離機能層形成用製膜原液被膜のみを凝固液に接触させるためには、例えば、基材上に形成された製膜原液被膜が下側に来るようにして凝固浴表面と接触させる方法や、ガラス板、金属板などの平滑な板の上に基材を接触させて、凝固浴が基材側に回り込まないように貼り付け、製膜原液被膜を有する基材を板ごと凝固浴に浸漬する方法などがある。後者の方法では、基材を板に貼り付けてから製膜原液の被膜を形成しても構わないし、基材に製膜原液の被膜を形成してから板に貼り付けても構わない。   In coagulating the membrane-forming stock solution, only the membrane-forming stock solution for forming a porous separation functional layer on the substrate may be brought into contact with the coagulating solution, or the membrane-forming stock solution for forming a porous separation functional layer. The film may be immersed in the coagulating liquid together with the base material. In order to bring only the membrane-forming solution film for forming the porous separation functional layer into contact with the coagulation liquid, for example, a method of bringing the membrane-forming solution film formed on the substrate into contact with the surface of the coagulation bath so that it is on the lower side. Also, the substrate is brought into contact with a smooth plate such as a glass plate or a metal plate and pasted so that the coagulation bath does not wrap around the substrate side. There is a method of immersion. In the latter method, the base material may be attached to the plate and then the film of the film forming stock solution may be formed, or the film of the film forming raw solution may be formed on the base material and then attached to the plate.

そして、製膜原液には、前記したポリフッ化ビニリデン系樹脂の他に、必要に応じて開孔剤やそれらを溶解する溶媒等を添加してもよい。   In addition to the polyvinylidene fluoride resin described above, a pore-opening agent or a solvent for dissolving them may be added to the film-forming stock solution as necessary.

製膜原液に多孔質形成を促進する作用を持つ開孔剤を加える場合、その開孔剤は、凝固液によって抽出可能なものであればよく、凝固液への溶解性の高いものが好ましい。たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリオキシアルキレン類や、ポリビニールアルコール、ポリビニールブチラール、ポルアクリル酸などの水溶液高分子やグリセリンを用いることもできる。   In the case of adding a pore-opening agent having an action of promoting porous formation to the film-forming stock solution, the pore-opening agent may be any one that can be extracted by the coagulation liquid, and preferably has high solubility in the coagulation liquid. For example, polyoxyalkylenes such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, aqueous polymer such as polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and poracrylic acid, and glycerin can be used.

また、本発明において、開孔剤としては、ポリオキシアルキレン構造又は、脂肪酸エステル構造又は水酸基を含有している界面活性剤を用いることができる。界面活性剤の使用により、目的とする細孔構造を得ることが容易になる。   In the present invention, as the pore opening agent, a surfactant containing a polyoxyalkylene structure, a fatty acid ester structure or a hydroxyl group can be used. Use of a surfactant makes it easy to obtain the target pore structure.

ポリオキシアルキレン構造としては、−(CHCHO)−、−(CHCH(CH)O)−、−(CHCHCHO)−、−(CHCHCHCHO)−などを挙げることができるが、特に親水性の観点から、−(CHCHO)−いわゆるポリオキシエチレンが好ましい。 The polyoxyalkylene structure, - (CH 2 CH 2 O ) n -, - (CH 2 CH 2 (CH 3) O) n -, - (CH 2 CH 2 CH 2 O) n -, - (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) n — and the like can be mentioned, but — (CH 2 CH 2 O) n — so-called polyoxyethylene is particularly preferable from the viewpoint of hydrophilicity.

脂肪酸エステル構造としては、長鎖脂肪族基を有する脂肪酸が挙げられる。長鎖脂肪族基としては、直鎖状、分岐状いずれでも良いが、脂肪酸としては、ステアリン酸、オレイン酸、ラウリン酸、パルミチン酸などが挙げられる。また、油脂由来の脂肪酸エステル、例えば牛脂、パーム油、ヤシ油等も挙げられる。   Examples of the fatty acid ester structure include fatty acids having a long-chain aliphatic group. The long-chain aliphatic group may be linear or branched, and examples of the fatty acid include stearic acid, oleic acid, lauric acid, and palmitic acid. Moreover, fatty acid ester derived from fats and oils, such as beef tallow, palm oil, coconut oil, etc. are also mentioned.

水酸基を有する界面活性剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、グリセリン、ソルビトール、ブドウ糖、ショ糖などを挙げることができる。   Examples of the surfactant having a hydroxyl group include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, glycerin, sorbitol, glucose, and sucrose.

本発明において開孔剤として用いる界面活性剤は、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造、水酸基のうち2つ以上を含むものが好ましい。   The surfactant used as the pore-opening agent in the present invention preferably contains two or more of a polyoxyalkylene structure, a fatty acid ester structure and a hydroxyl group.

中でも、ポリオキシアルキレン構造、脂肪酸エステル構造及び水酸基の全てを含有している界面活性剤が特に好ましく用いられ、たとえば、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとして、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノパルミチン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルとして、モノステアリン酸ポリエチレングリコール、モノオレイン酸ポリエチレングリコール、モノラウリン酸ポリエチレングリコールを挙げることができる。これらの界面活性剤は特に無機微粒子の分散性をよくするだけでなく、多孔質層に残存し乾燥させても透水性、阻止性が低下しないという特徴を併せ持つので好ましい。   Of these, surfactants containing all of the polyoxyalkylene structure, fatty acid ester structure and hydroxyl group are particularly preferably used. For example, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester includes polyoxyethylene sorbitan monostearate, polyoxyethylene palm Oil fatty acid sorbitan, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene fatty acid ester, polyethylene glycol monostearate, polyethylene glycol monooleate, polyethylene glycol monolaurate Can be mentioned. These surfactants are particularly preferable because they not only improve the dispersibility of the inorganic fine particles, but also have the characteristics that even if they remain in the porous layer and are dried, the water permeability and blocking properties are not lowered.

また、製膜原液中に、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、他の有機樹脂及び開孔剤などを溶解させるための溶媒を用いる場合、その溶媒としては、N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトン、メチルエチルケトンなどを用いる事ができる。中でもポリフッ化ビニリデン系樹脂に対する溶解性の高いNMP、DMAc、DMF、DMSOを好ましく用いることができる。   When a solvent for dissolving a polyvinylidene fluoride resin, other organic resin, a pore-opening agent, or the like is used in the film forming stock solution, N-methylpyrrolidone (NMP), N, N- Dimethylacetamide (DMAc), N, N-dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), acetone, methyl ethyl ketone and the like can be used. Of these, NMP, DMAc, DMF, and DMSO, which are highly soluble in polyvinylidene fluoride resins, can be preferably used.

製膜原液には、その他、非溶媒を添加することもできる。非溶媒は、ポリフッ化ビニリデン系樹脂や他の有機樹脂を溶解しないものであり、ポリフッ化ビニリデン系樹脂及び他の有機樹脂の凝固の速度を制御して細孔の大きさを制御するように作用する。非溶媒としては、水や、メタノール、エタノールなどのアルコール類を用いることができる。なかでも廃水処理の容易さや価格の点から水、メタノールが好ましい。これらの混合であってもよい。   In addition, a non-solvent can also be added to the film-forming stock solution. The non-solvent does not dissolve the polyvinylidene fluoride resin or other organic resins, and acts to control the size of the pores by controlling the solidification rate of the polyvinylidene fluoride resin and other organic resins. To do. As the non-solvent, water and alcohols such as methanol and ethanol can be used. Of these, water and methanol are preferred from the viewpoint of ease of wastewater treatment and price. These may be mixed.

製膜原液の組成において、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は5重量%〜30重量%、開孔剤は0.1重量%〜15重量%、溶媒は45重量%〜94.8重量%、非溶媒は0.1重量%〜10重量%範囲内であることが好ましい。中でも、ポリフッ化ビニリデン系樹脂は、極端に少ないと多孔質層の強度が低くなり、多すぎると透水性が低下することがあるので、8重量%〜20重量%の範囲がより好ましい。開孔剤は、少なすぎると透水性が低下し、多すぎると多孔質層の強度が低下することがある。また、極端に多いとポリフッ化ビニリデン系樹脂中に過剰に残存して使用中に溶出し、透過水の水質が悪化したり、透水性変動をしたりすることがある。したがって、より好ましい範囲は、0.5重量%〜10重量%である。さらに、溶媒は少なすぎると原液がゲル化しやすくなり、多すぎると多孔質層の強度が低下することので、より好ましくは60重量%〜90重量%の範囲である。また、非溶媒は、あまり多いと原液のゲル化が起こりやすくなり、極端に少ないと細孔やマクロボイドの大きさの制御が難しくなる。したがって、より好ましくは0.5重量%〜5重量%である。   In the composition of the film-forming stock solution, the polyvinylidene fluoride resin is 5 to 30% by weight, the pore-opening agent is 0.1 to 15% by weight, the solvent is 45 to 94.8% by weight, and the non-solvent is It is preferably within the range of 0.1% by weight to 10% by weight. Among them, when the amount of the polyvinylidene fluoride-based resin is extremely small, the strength of the porous layer is lowered, and when it is too large, the water permeability may be lowered. Therefore, the range of 8% by weight to 20% by weight is more preferable. If the amount of the pore-opening agent is too small, the water permeability may decrease, and if the amount is too large, the strength of the porous layer may decrease. In addition, if it is extremely large, it may remain excessively in the polyvinylidene fluoride resin and elute during use, and the quality of the permeated water may deteriorate or the water permeability may change. Therefore, a more preferable range is 0.5 wt% to 10 wt%. Furthermore, if the amount of the solvent is too small, the stock solution is likely to be gelled, and if the amount is too large, the strength of the porous layer is lowered. If the amount of non-solvent is too large, gelation of the stock solution tends to occur, and if it is extremely small, control of the size of pores and macrovoids becomes difficult. Therefore, it is more preferably 0.5 wt% to 5 wt%.

一方、凝固浴としては、非溶媒、または非溶媒と溶媒とを含む混合溶液を用いることができる。製膜原液にも非溶媒を用いる場合、凝固浴における非溶媒は、凝固浴の少なくとも80重量%とするのが好ましい。少なすぎるとポリフッ化ビニリデン系樹脂の凝固速度が遅くなり細孔径が大きくなったりする。より好ましくは、85重量%〜100重量%の範囲である。一方、製膜原液に非溶媒を用いない場合、製膜原液にも非溶媒を用いる場合よりも、凝固浴における非溶媒の含有量を少なくすることが好ましいが、少なくとも60重量%とするのが好ましい。非溶媒が多いと、ポリフッ化ビニリデン系樹脂の凝固速度が速くなって多孔質層の表面は緻密となり透水性が低下することがある。より好ましくは60重量%〜99重量%の範囲がよい。凝固浴中の非溶媒の含有量を調整することにより、多孔質層表面の孔径やマクロボイドの大きさを制御することができる。なお、凝固浴の温度は、あまり高いと凝固速度が速すぎるようになり、逆に、あまり低いと凝固速度が遅すぎるようになるので、通常、15℃〜80℃の範囲で選定するのが好ましい。より好ましくは20℃〜60℃の範囲である。   On the other hand, as the coagulation bath, a non-solvent or a mixed solution containing a non-solvent and a solvent can be used. When a non-solvent is used for the film-forming stock solution, the non-solvent in the coagulation bath is preferably at least 80% by weight of the coagulation bath. If the amount is too small, the solidification rate of the polyvinylidene fluoride-based resin is slowed and the pore diameter is increased. More preferably, it is in the range of 85% by weight to 100% by weight. On the other hand, when a non-solvent is not used for the film-forming stock solution, it is preferable to reduce the content of the non-solvent in the coagulation bath, compared to the case where a non-solvent is also used for the film-forming stock solution. preferable. When the amount of the non-solvent is large, the solidification rate of the polyvinylidene fluoride resin increases, and the surface of the porous layer becomes dense and the water permeability may decrease. More preferably, the range is from 60% to 99% by weight. By adjusting the content of the non-solvent in the coagulation bath, the pore size on the surface of the porous layer and the size of the macrovoids can be controlled. If the temperature of the coagulation bath is too high, the coagulation rate will be too fast. Conversely, if the temperature is too low, the coagulation rate will be too slow, so it is usually selected in the range of 15 ° C to 80 ° C. preferable. More preferably, it is the range of 20 to 60 degreeC.

また、本発明において用いる分離膜は、ナノろ過膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜とのいずれであってもよく、分離対称物質の大きさに応じて適当な一種以上の膜を選択、組み合わせればよいが、下廃水処理用としては特に限外ろ過膜、精密ろ過膜が好ましい。そして、平均粒径0.088μmの微粒子の阻止率が90%以上であることがさらに好ましい。この阻止率を満足しないときは、下廃水処理にあたって、菌体や汚泥などがリークしたり菌体や汚泥による目詰まりが起こったり、ろ過差圧の上昇が起こったり、寿命が極端に短くなったりする。   In addition, the separation membrane used in the present invention may be any of a nanofiltration membrane, an ultrafiltration membrane, and a microfiltration membrane, and one or more appropriate membranes are selected and combined depending on the size of the separation symmetric substance. However, an ultrafiltration membrane and a microfiltration membrane are particularly preferable for treating sewage wastewater. Further, it is more preferable that the rejection of fine particles having an average particle size of 0.088 μm is 90% or more. If this rejection rate is not satisfied, in the treatment of sewage wastewater, bacterial cells and sludge may leak, clogging by bacterial cells and sludge may occur, filtration differential pressure may increase, and the service life may become extremely short. To do.

ここで、阻止率は、逆浸透膜透過水にセラダイン社製ポリスチレンラテックス微粒子(公称粒径0.088μm、標準偏差0.0062μm)を10ppmの濃度になるように分散させた原水を、温度25℃、圧力10kPaの条件下で分離膜を透過させ、原水と透過水についてそれぞれ求めた波長202nmの紫外線の吸光度から、次式によって求める。   Here, the blocking rate is the temperature of 25 ° C. of raw water in which polystyrene latex fine particles (nominal particle size 0.088 μm, standard deviation 0.0062 μm) manufactured by Ceradyne are dispersed in reverse osmosis membrane permeated water to a concentration of 10 ppm. From the absorbance of ultraviolet light having a wavelength of 202 nm obtained by allowing the separation membrane to permeate under a pressure of 10 kPa and obtaining the raw water and the permeated water, respectively, the following equation is used.

阻止率(%)=[(原液の吸光度−透過水の吸光度)/原水の吸光度]×100
また、分離膜のMIT耐折度試験は、JIS P8115MIT耐折度試験に準じて、MIT耐折度試験装置((株)東洋精機製作所 No.530−S形)を用いて測定する。
分離膜を15mm幅×110mm長の大きさに切り出し、2kgの荷重をかけ、折曲げ角度左右135±2°、回転早さ、175cpmの条件で折曲げを行い破断するまでの回数の測定を行なう。
Blocking rate (%) = [(absorbance of stock solution−absorbance of permeated water) / absorbance of raw water] × 100
Further, the MIT folding resistance test of the separation membrane is measured using an MIT folding resistance test apparatus (No. 530-S, Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) according to the JIS P8115 MIT folding resistance test.
The separation membrane is cut into a size of 15 mm wide × 110 mm long, a load of 2 kg is applied, the bending angle is 135 ± 2 °, the rotation speed is 175 cpm, and the number of times until it breaks is measured. .

そして、分離膜とエレメント支持板の固着強さは、JIS K6854 180度剥離試験に準じて、“テンシロン”(TENSILON/UTM−4L TOYOMEASURING INSTRUMENTS CO., LTD)を用いて測定する。エレメント支持板にホットメルト固着剤で分離膜を張り合わせた幅25mmの分離膜サンプルとし、剥離速度200mm/minの速度で剥離強度の測定を行なう。   The adhesion strength between the separation membrane and the element support plate is measured using “TENSILON” (TENSILON / UTM-4L TOYOMSURING INSTRUMENTS CO., LTD) according to JIS K6854 180 degree peel test. A separation membrane sample having a width of 25 mm obtained by laminating a separation membrane with an element support plate with a hot melt fixing agent is used to measure the peel strength at a peel rate of 200 mm / min.

そして、本発明の膜分離エレメントでは、平膜状の複合分離膜を、支持体の両面側に配置し、支持体と分離膜とが外周縁において固着し、支持体と分離膜とで囲まれる空間内に膜透過液が流動する流路が形成されている。透過液は、流路から透過液出口へと流れ、エレメント外へと取り出される。支持体と分離膜とで囲まれる空間内の流路を所定の向きに形成するために、支持体表面に凹凸を形成することが好ましい。例えば、図1及び図4で示す支持体7では、流路形成用の突起6が設けられている。   In the membrane separation element of the present invention, the flat membrane-like composite separation membrane is disposed on both sides of the support, and the support and the separation membrane are fixed at the outer periphery, and are surrounded by the support and the separation membrane. A flow path through which the membrane permeate flows is formed in the space. The permeate flows from the flow path to the permeate outlet and is taken out of the element. In order to form the flow path in the space surrounded by the support and the separation membrane in a predetermined direction, it is preferable to form irregularities on the support surface. For example, in the support body 7 shown in FIGS. 1 and 4, a projection 6 for forming a flow path is provided.

この膜分離エレメントは、その複数個をハウジング内に収容した構造の膜分離モジュールや、または、膜分離エレメントの複数個を配列状態で固定させた構造の膜分離モジュールにして、廃水等の被処理液が貯留された槽内に浸漬され、膜ろ過に使用される。これら膜分離エレメントや膜分離モジュールには、分離膜を透過した透過液を集液する集液手段が付設され、液体処理装置として下廃水の処理等に用いられる。   This membrane separation element is a membrane separation module having a structure in which a plurality of the membrane separation elements are housed in a housing, or a membrane separation module having a structure in which a plurality of membrane separation elements are fixed in an arrayed state. It is immersed in the tank in which the liquid is stored and used for membrane filtration. These membrane separation elements and membrane separation modules are provided with a liquid collecting means for collecting the permeated liquid that has permeated through the separation membrane, and used as a liquid processing apparatus for the treatment of sewage wastewater.

本発明の膜分離エレメントの形態は特に限定されないが、下廃水処理用途等に好適に用いることができる膜分離エレメントの形態の一例を図1〜4に示した。これら図を用いて以下説明する。   Although the form of the membrane separation element of this invention is not specifically limited, An example of the form of the membrane separation element which can be used suitably for a sewage wastewater use etc. was shown to FIGS. This will be described below with reference to these drawings.

図1〜4に示す膜分離エレメントは、剛性を有する支持体(外周の基材枠部とその中の流路板部とからなる)7の両面側に、平膜状の分離膜1を配してなる。平膜状の分離膜1は、多孔質分離機能層を構成する樹脂と基材とが混在する層3が多孔質分離機能層4と基材層2との間に介在する層構造の複合分離膜である。   The membrane separation element shown in FIGS. 1 to 4 has a flat membrane-like separation membrane 1 arranged on both sides of a rigid support body (consisting of an outer peripheral base material frame portion and a flow path plate portion therein) 7. Do it. The flat membrane-like separation membrane 1 is a composite separation having a layer structure in which a layer 3 in which a resin constituting a porous separation functional layer and a base material are mixed is interposed between the porous separation functional layer 4 and the base material layer 2. It is a membrane.

この形態の膜分離エレメントは、透水量を大きくするために、支持体7の両面側に分離膜11を配している。支持体7は、中央側の流路板部の両面に突起6が形成されている。また、複合分離膜とエレメント支持体の固着部の固着強さを強くするために、支持体7の分離膜固着部面に溝7Aが形成されている。   In this form of membrane separation element, the separation membrane 11 is disposed on both sides of the support 7 in order to increase the amount of water permeation. The support 7 has protrusions 6 formed on both surfaces of the flow path plate portion on the center side. Further, a groove 7A is formed on the separation membrane fixing portion surface of the support 7 in order to increase the fixing strength of the fixing portion between the composite separation membrane and the element support.

複合分離膜1は、浸漬された槽内に貯留されている液体(被処理液)中の不純物を、膜ろ過時に透過させずに排除する。複合分離膜1をエレメントの外側から内側へと透過した透過液は、支持体と複合分離膜1との間を流動する。支持体表面の突起6は、分離膜1でろ過された透過水が効率よく所定方向に流動するためのものである。支持体7と複合分離膜との間を流れた透過水は、エレメントの上側面に設けられた透過液流出口9へ向かって流れ、外部に取り出される。エレメント内の流路を透過液流出口9へと連通させるために、支持体の基材枠の裏表両面に連通用の開口部10を、透過液流出口9近傍に設けている。   The composite separation membrane 1 eliminates impurities in the liquid (liquid to be treated) stored in the immersed bath without allowing permeation during membrane filtration. The permeate passing through the composite separation membrane 1 from the outside to the inside of the element flows between the support and the composite separation membrane 1. The protrusions 6 on the surface of the support are for allowing the permeated water filtered by the separation membrane 1 to flow efficiently in a predetermined direction. The permeate flowing between the support 7 and the composite separation membrane flows toward the permeate outlet 9 provided on the upper side surface of the element, and is taken out to the outside. In order to connect the flow path in the element to the permeate outlet 9, communication openings 10 are provided in the vicinity of the permeate outlet 9 on both the front and back surfaces of the base material frame of the support.

支持体7は、外周の基材枠部とその中の流路板部とからなり、流路板部の両面に、流路形成用の複数の凹凸(突起6等)が形成された構造のものである。透過液流出口9までの距離、流路抵抗を均一化して被処理水が膜面に対して均等に流れるように、突起6は一定間隔で並列配置された複数個の溝が形成されるように設けることが好ましい。   The support body 7 is composed of an outer peripheral base frame portion and a flow path plate portion therein, and has a structure in which a plurality of irregularities (projections 6 and the like) for forming a flow path are formed on both surfaces of the flow path plate portion. Is. The protrusions 6 are formed with a plurality of grooves arranged in parallel at regular intervals so that the distance to the permeate outlet 9 and the channel resistance are made uniform and the water to be treated flows evenly with respect to the membrane surface. It is preferable to provide in.

このとき、突起6は、突起の面積の総和と濾過膜の面積との比が0.15〜0.35の範囲内となるように設けられることが好ましい。この比が0.15を下回ると、濾過膜に対する突起の密着面積が小さくなり、その結果、突起1個当たりの、濾過膜と突起との摩擦力が高まり、濾過膜が摩耗によって破損する恐れがある。また、0.35を上回ると、濾過膜と突起とが密着している部分では濾過膜からの液体の透過性が阻害される影響が大きくなる。さらに好ましくは0.2〜0.3の範囲である。   At this time, the protrusions 6 are preferably provided so that the ratio of the total area of the protrusions to the area of the filtration membrane is in the range of 0.15 to 0.35. When this ratio is less than 0.15, the contact area of the projections with respect to the filtration membrane is reduced, and as a result, the frictional force between the filtration membrane and the projection per projection increases, and the filtration membrane may be damaged due to wear. is there. On the other hand, if it exceeds 0.35, the influence of impeding the permeability of the liquid from the filtration membrane becomes large at the portion where the filtration membrane and the protrusion are in close contact. More preferably, it is the range of 0.2-0.3.

また、突起の高さが低すぎると、使用時の原液側と透過側との圧力差によって支持体と濾過膜との間に十分な空間を形成することができなくなる。したがって、突起の高さは少なくとも0.35mmであることが好ましい。一方、濾過膜エレメントの厚さをコンパクトにし、膜分離装置としての充填濾過膜面積を増大させることに鑑みれば、突起の高さは低い方が好ましい。   On the other hand, if the height of the protrusion is too low, a sufficient space cannot be formed between the support and the filtration membrane due to a pressure difference between the stock solution side and the permeation side during use. Accordingly, the height of the protrusion is preferably at least 0.35 mm. On the other hand, in view of making the thickness of the filtration membrane element compact and increasing the area of the packed filtration membrane as the membrane separation device, it is preferable that the height of the protrusion is low.

さらに、エレメントはエレメント支持体と分離膜とが外周部において固着する固着面に溝を設けることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the element is provided with a groove on a fixing surface where the element support and the separation membrane are fixed at the outer peripheral portion.

エレメント支持体の固着面において、支持体7の分離膜固着部面の溝7Aは、固着部に対する溝の割合が10%〜40%の範囲内になるように設けるのが好ましい。この割合が小さすぎると固着効果が溝を設けていないもとと変わらなくなってしまう可能性がある。好ましくは20%〜30%の範囲である。   In the fixing surface of the element support, the groove 7A on the surface of the separation membrane fixing portion of the support 7 is preferably provided so that the ratio of the groove to the fixing portion is in the range of 10% to 40%. If this ratio is too small, there is a possibility that the fixing effect is not changed from the case where the groove is not provided. Preferably, it is in the range of 20% to 30%.

一方、溝の深さは深すぎると支持板の強度が著しく低下し、破損の原因になる。従って、溝の深さは支持板の厚みの25%であることが好ましい。   On the other hand, when the depth of the groove is too deep, the strength of the support plate is remarkably lowered, causing damage. Therefore, the depth of the groove is preferably 25% of the thickness of the support plate.

なお、溝の形状は特に限定されないが、例えば垂直に角張った溝、傾斜の付いたV形の溝、半円型の溝、多角形の凹みの賦形、円形の凹みの賦形などがあげられる。   The shape of the groove is not particularly limited, but examples thereof include a vertically square groove, an inclined V-shaped groove, a semicircular groove, a polygonal concave shape, and a circular concave shape. It is done.

また、溝の数は1個〜10個が好ましい。溝の数が多すぎると、エレメント支持部材の強度が低くなる。より好ましくは2個である。   The number of grooves is preferably 1 to 10. If the number of grooves is too large, the strength of the element support member is lowered. More preferably, it is two.

溝の位置はエレメント支持部材の両面の固着面において同じ位置にあってもよいし、互違いにあってもよい。周縁部に連続的に配置していてもよいし、不連続的に配置していてもよいし、組み合わせてもよい。
なお、多角形の凹みの賦形もしくは円形の凹みの賦形の大きさは固着面の幅の1%〜50%の大きさがよい。好ましくは15%の大きさがよい。
賦形の位置は、エレメント支持部材の両面の固着面において同じ位置にあってもよいし、互違いにあってもよい。
The position of the groove may be the same position on the fixing surfaces on both sides of the element support member, or may be different. You may arrange | position continuously in a peripheral part, may arrange | position discontinuously, and may combine.
In addition, the size of the shape of the polygonal dent or the shape of the circular dent is preferably 1% to 50% of the width of the fixing surface. A size of 15% is preferable.
The shaping positions may be the same or different in the fixing surfaces on both sides of the element support member.

また、支持体7の材質としては、ASTM試験法のD638における引張り強さが15MPa程度以上の剛性を持つ材質が好ましい。例えば、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂(FRP)などの複合材料、その他の材質などを好ましく使用することができる。   Moreover, as a material of the support body 7, the material with the rigidity whose tensile strength in D638 of ASTM test method is about 15 MPa or more is preferable. For example, metals such as stainless steel, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin), resins such as polyethylene, polypropylene and polyvinyl chloride, composite materials such as fiber reinforced resin (FRP), and other materials are preferably used. can do.

また、本発明の膜分離エレメントにおいては、図1に示すように支持体7の周縁部(基材枠)と分離膜1とを、ホットメルト接着剤を用いた接着により固着させることが好ましい。ここで、「固着」とは、両部材を接触させた状態で固定させることをいい、別途樹脂などを用いて接着することが好ましいが、分離膜そのものを溶着しても、さらにはその他種々の方法で固着させてもいい。   Moreover, in the membrane separation element of this invention, as shown in FIG. 1, it is preferable to adhere the peripheral part (base material frame) of the support body 7 and the separation membrane 1 by adhesion | attachment using a hot-melt-adhesive. Here, “adhering” means fixing both members in contact with each other, and it is preferable to bond them separately using a resin or the like, but even if the separation membrane itself is welded, various other types are also possible. It may be fixed by a method.

上述のように構成された膜分離エレメントにおいては、分離膜1によってろ過された透過水が、支持体の基材枠の裏表両面を透過液が通過するための開口部10を通って、基材枠の側面に設けられた透過液流出口9を通って、エレメント外部に取り出される。この透過液取り出しのために、透過液流出口9には吸引配管が連設されている。   In the membrane separation element configured as described above, the permeated water filtered by the separation membrane 1 passes through the opening 10 for the permeate to pass through both sides of the base material frame of the support, and the base material It passes through the permeate outlet 9 provided on the side of the frame and is taken out of the element. In order to take out the permeate, a suction pipe is connected to the permeate outlet 9.

続いて、上記膜分離エレメントの複数枚をハウジング内に収容して膜分離モジュールとし、この膜分離モジュールを被処理水中に浸漬して水処理する方法について図4に基づいて説明する。複数枚の膜分離エレメントが、互いに平行に、かつ、分離膜1の膜面間に空間ができるようにハウジング内に収納され、膜分離モジュールが組み立てられる。この膜分離モジュールは、被処理水槽14内に貯えられた有機性廃水などの被処理水に浸漬するようにして使用される。膜分離モジュール13の内部には鉛直方向に装填された複数枚の膜分離エレメントがあり、その下方には、ブロア12からの気体を分離膜の膜面に供給する散気装置15が設けられ、また、膜分離モジュール13よりも下流側には透過水を吸引するためのポンプ16が設けられている。   Subsequently, a method of housing a plurality of the membrane separation elements in a housing to form a membrane separation module and immersing the membrane separation module in water to be treated for water treatment will be described with reference to FIG. A plurality of membrane separation elements are housed in a housing so as to be parallel to each other and between the membrane surfaces of the separation membrane 1, and a membrane separation module is assembled. This membrane separation module is used so as to be immersed in water to be treated such as organic waste water stored in the water tank 14 to be treated. Inside the membrane separation module 13, there are a plurality of membrane separation elements loaded in the vertical direction, and below that there is provided an air diffuser 15 for supplying the gas from the blower 12 to the membrane surface of the separation membrane, In addition, a pump 16 for sucking permeate is provided downstream of the membrane separation module 13.

このように構成された水処理装置において、下廃水などの被処理水は、ポンプ16の吸引力により膜分離エレメントの分離膜1を通過する。この際、被処理水中に含まれる微生物粒子、無機物粒子などの懸濁物質がろ過除去される。そして、分離膜1を通過した透過水は、支持体の突起6によって形成された流路を流れ、基材枠の裏表両面を連通する開口部10を通って、基材枠にもうけられた透過液流出口9を通って被処理水槽14の外部に取り出される。一方、ろ過と並行して散気装置15が気泡を発生し、その気泡のエアリフト作用によって生じる上昇流が、膜分離エレメント8の膜面に平行に上昇して流れ、膜面に堆積したろ過物を離脱させるように作用する。   In the water treatment apparatus configured as described above, water to be treated such as sewage wastewater passes through the separation membrane 1 of the membrane separation element by the suction force of the pump 16. At this time, suspended substances such as microbial particles and inorganic particles contained in the water to be treated are removed by filtration. Then, the permeated water that has passed through the separation membrane 1 flows through the flow path formed by the protrusion 6 of the support, passes through the opening 10 that communicates the back and front surfaces of the base material frame, and is permeated in the base material frame. The solution is taken out of the water tank 14 through the liquid outlet 9. On the other hand, the air diffuser 15 generates air bubbles in parallel with the filtration, and the upward flow generated by the air lift action of the air bubbles flows in parallel to the membrane surface of the membrane separation element 8 and is deposited on the membrane surface. Acts to disengage.

被処理液としては、下廃水に限られるのではなく、水処理分野であれば、浄水処理、上水処理、排水処理、工業用水製造などで利用することができ、河川水、湖沼水、地下水、海水、下水、排水などを被処理水とすることができる。   The liquid to be treated is not limited to sewage wastewater, but can be used for water purification, clean water treatment, wastewater treatment, industrial water production, etc. in the water treatment field, river water, lake water, groundwater Seawater, sewage, drainage, etc. can be treated water.

実施例、比較例における分離膜の透水量と阻止率は、次のように測定した。   The water permeability and blocking rate of the separation membranes in the examples and comparative examples were measured as follows.

[分離膜の透水量]
分離膜を直径50mmの円形に切り出し、円筒型のろ過ホルダーにセットし、逆浸透膜透過水を25℃で、水頭高さ1mで5分間予備透過させた後、続けて透過させて透過水を5分間採取することにより透水量を測定する。
[Water permeability of separation membrane]
The separation membrane is cut into a circle with a diameter of 50 mm, set in a cylindrical filter holder, and the reverse osmosis membrane permeated water is preliminarily permeated for 5 minutes at a head height of 1 m at 25 ° C. The water permeability is measured by collecting for 5 minutes.

[分離膜の阻止率]
ラテックス粒子(セラダイン社製ポリスチレンラテックス微粒子、公称粒径0.088μm、標準偏差0.0062μm)を用いて濃度の検量線を求める。すなわち、微粒子阻止率測定用のホルダー(UHP−43K、アドバンテック東洋(株)製)に分離膜(直径43mmの円形)をセットし、ラテックス粒子濃度約10ppmに調製した原水を入れ、評価圧力10kPaの窒素圧で、原水を攪拌しながら、25cc予備透過をした後、25ccの透過水を採取する。原水と透過水のそれぞれのラテックス粒子濃度を、分光光度計(日立製作所製、U−3200)で波長202nmの紫外線の吸光度の値で測定する。その吸光度の比(濃度比)から次の式により阻止率を求める。
阻止率(%)=[(原水の吸光度−透過水の吸光度)/原水の吸光度]×100
[分離膜のMIT耐折度試験]
JIS P8115MIT耐折度試験に準じて、MIT耐折度試験装置((株)東洋精機製作所 No.530−S形)を用いて測定を行なう。即ち、分離膜を15mm幅×110mm長の大きさに切り出し、2kgの荷重をかけ、折曲げ角度左右135±2°、回転早さ175cpmの条件で折曲げを行い、破断するまでの回数を求めた。
[Separation rate of separation membrane]
A calibration curve of the concentration is obtained using latex particles (polystyrene latex fine particles manufactured by Ceradyne, nominal particle size 0.088 μm, standard deviation 0.0062 μm). That is, a separation membrane (circular with a diameter of 43 mm) is set in a holder for measuring a fine particle rejection rate (UHP-43K, manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.), raw water prepared to have a latex particle concentration of about 10 ppm, and an evaluation pressure of 10 kPa is added. 25 cc of permeated water is collected after preliminary permeation of 25 cc while stirring the raw water at a nitrogen pressure. The latex particle concentration of each of the raw water and the permeated water is measured with a spectrophotometer (U-3200, manufactured by Hitachi, Ltd.) as an absorbance value of ultraviolet rays having a wavelength of 202 nm. From the absorbance ratio (concentration ratio), the rejection rate is obtained by the following formula.
Blocking rate (%) = [(absorbance of raw water−absorbance of permeated water) / absorbance of raw water] × 100
[MIT folding resistance test of separation membrane]
In accordance with the JIS P8115 MIT folding resistance test, the measurement is performed using an MIT folding resistance test apparatus (Toyo Seiki Seisakusho No. 530-S type). That is, the separation membrane is cut into a size of 15 mm width × 110 mm length, a load of 2 kg is applied, bending is performed under the conditions of a bending angle of 135 ± 2 ° on the left and right, and a rotational speed of 175 cpm, and the number of times until it breaks is obtained. It was.

[固着強さ試験]
JIS K6854 180度剥離試験に準じて、“テンシロン”(TENSILON/UTM−4L TOYOMEASURING INSTRUMENTS CO., LTD)を用いて測定を行なう。即ち、エレメント支持板にホットメルト固着剤で分離膜を張り合わせた幅25mmの分離膜サンプルとし、剥離速度200mm/minの速度で引張り、剥がれるまでの強さを求めた。
[Fixing strength test]
According to JIS K6854 180 degree peel test, measurement is performed using “TENSILON” (TENSILON / UTM-4L TOYOMSURING INSTRUMENTS CO., LTD). That is, a separation membrane sample having a width of 25 mm, in which a separation membrane was bonded to the element support plate with a hot melt adhesive, was pulled at a peeling rate of 200 mm / min, and the strength until peeling was determined.

<実施例1>
製膜原液用の樹脂成分としてポリフッ化ビニリデン(PVDF/呉羽化学工業株式会社製、KF#850)を用いた。また、開孔剤としてモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、溶媒としてN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、非溶媒としてHOをそれぞれ用いた。これらを95℃の温度下で十分に攪拌し、次の組成を有する製膜原液を作製した。
<Example 1>
Polyvinylidene fluoride (PVDF / Kureha Chemical Co., Ltd., KF # 850) was used as a resin component for the film-forming stock solution. Moreover, monostearic acid polyoxyethylene sorbitan was used as a pore opening agent, N, N-dimethylformamide (DMF) was used as a solvent, and H 2 O was used as a non-solvent. These were sufficiently stirred at a temperature of 95 ° C. to prepare a film-forming stock solution having the following composition.

ポリフッ化ビニリデン(PVDF) :17.0重量%
モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン : 8.0重量%
N,N−ジメチルホルムアミド(DMF) :72.0重量%
O : 3.0重量%
基材として、密度0.42g/cm3、サイズ50cm幅×150cm長の長方形のポリエステル繊維製不織布と、サイズ50cm幅×150cm長の長方形のポリエステル繊維製不織布の中央部の40cm幅×140cm長(長方形)をくりぬいた形状の不織布とを重ね合わせ、180℃に熱したヒーターロールに通してニップ圧180kg/cmで2枚の不織布を貼り付け、中央部が薄く、厚み格差のある基材を作製した。
Polyvinylidene fluoride (PVDF): 17.0% by weight
Polyoxyethylene sorbitan monostearate: 8.0% by weight
N, N-dimethylformamide (DMF): 72.0% by weight
H 2 O: 3.0% by weight
As a substrate, a rectangular polyester fiber nonwoven fabric having a density of 0.42 g / cm 3 and a size of 50 cm width × 150 cm length and a central portion of a rectangular polyester fiber nonwoven fabric of size 50 cm width × 150 cm length 40 cm width × 140 cm length ( A non-woven fabric with a rectangular shape is stacked on top of each other, passed through a heater roll heated to 180 ° C., and two non-woven fabrics are attached at a nip pressure of 180 kg / cm to produce a base material with a thin central part and a thickness difference. did.

次に、上記製膜原液を30℃に冷却した後、厚み格差のある基材の平滑な面側に塗布し、塗布後、直ちに20℃の純水中に5分間浸漬し、さらに90℃の熱水に2分間浸漬して溶媒であるN,N−ジメチルホルムアミドおよび開孔剤であるモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタンを洗い流し、複合分離膜を製造した。   Next, after the film-forming stock solution is cooled to 30 ° C., it is applied to the smooth surface side of the substrate having a thickness difference, and immediately after the application, it is immersed in pure water at 20 ° C. for 5 minutes. The composite separation membrane was manufactured by immersing in hot water for 2 minutes to wash away N, N-dimethylformamide as a solvent and polyoxyethylene sorbitan monostearate as a pore-opening agent.

次に、上記複合分離膜について、基材の周縁側の基材層肉厚部で平均粒径0.088μmラテックス微粒子の阻止率を測定したところ、99.4%と高い値であった。また、透水量は40.1×10−9/m・s・Paであった。分離膜の中央部の0.088μmラテックス微粒子の阻止率は、99.1%と周縁部と同レベルであった。また、透水量は周縁側の基材層肉厚部より高い44.5×10−9/m・s・Paであった。 Next, with respect to the composite separation membrane, when the blocking rate of latex fine particles having an average particle size of 0.088 μm was measured at the thick part of the base material layer on the peripheral side of the base material, it was a high value of 99.4%. The water permeability was 40.1 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa. The rejection of 0.088 μm latex fine particles in the center of the separation membrane was 99.1%, which was the same level as the peripheral edge. Moreover, the amount of water permeation was 44.5 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa, which was higher than the thickness of the base layer on the peripheral side.

また、分離膜をMIT耐折度試験装置で、破断までの回数を測定したところ、中央部では30,500回に対し、周縁側の基材層肉厚部での破断回数は130,981回と中央部よりも格段に高く、耐折性の所望水準を満足するものであった。   Further, when the number of times until the rupture of the separation membrane was measured with an MIT folding resistance test apparatus, the number of ruptures at the thickened portion of the base material layer on the peripheral side was 130,981 times compared to 30,500 at the center portion. It was much higher than the central part and satisfied the desired level of folding resistance.

さらに、得られた複合分離膜を、図1(ただし支持体の溝7Aは含まない)及び図4に示す膜分離エレメントを作製した。得られた膜分離エレメントにおいて、周縁側の基材層肉厚部の面積割合は、25.3%であった。また、引張り試験器で剥がれるまでの強さを測定したところ、1520N/5mmと耐剥がれ性の所望水準を満足するものであった。この膜分離エレメントを、図5に示すような浸漬型膜分離方法に用いて3ヶ月間の活性汚泥による実液テストを行ったところ、接着部近傍にも分離膜の損傷がみられなかった。なお、それら結果を表1に示す。   Further, from the obtained composite separation membrane, the membrane separation element shown in FIG. 1 (excluding the support groove 7A) and FIG. 4 was produced. In the obtained membrane separation element, the area ratio of the thick part of the base material layer on the peripheral side was 25.3%. Moreover, when the strength until peeling with a tensile tester was measured, it was 1520 N / 5 mm, which satisfies the desired level of peeling resistance. When this membrane separation element was used in a submerged membrane separation method as shown in FIG. 5 and tested for 3 months with activated sludge, no damage to the separation membrane was observed in the vicinity of the bonded portion. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
実施例1と同様にして得られた複合分離膜を、エレメント支持部材の固着部に対する溝の割合が28%で溝の深さが1.5mmの溝を設けたエレメントに固着させ、図1及び図4に示す膜分離エレメントを作製した。得られた膜分離エレメントにおいて、周縁側の基材層肉厚部の面積割合は、25.3%であった。また、引張り試験器で剥がれるまでの強さを測定したところ、エレメント支持部材から分離膜が剥がれず分離膜が破断し、非常に満足するものであった。この膜分離エレメントを、図5に示すような浸漬型膜分離方法に用いて3ヶ月間の活性汚泥による実液テストを行ったところ、接着部近傍にも分離膜の損傷がみられなかった。なお、それら結果を表1に示す。
<Example 2>
The composite separation membrane obtained in the same manner as in Example 1 was fixed to an element provided with a groove having a groove ratio of 28% and a groove depth of 1.5 mm with respect to the fixing portion of the element support member. The membrane separation element shown in FIG. 4 was produced. In the obtained membrane separation element, the area ratio of the thick part of the base material layer on the peripheral side was 25.3%. Further, when the strength until peeling with a tensile tester was measured, the separation membrane was not peeled off from the element support member, and the separation membrane was broken, which was very satisfactory. When this membrane separation element was used in a submerged membrane separation method as shown in FIG. 5 and tested for 3 months with activated sludge, no damage to the separation membrane was observed in the vicinity of the bonded portion. The results are shown in Table 1.

<比較例>
従来の膜分離エレメントの場合と同様に、厚みが略均一で周縁部と中央部の厚み格差のない基材(密度0.42g/cm、サイズ50cm幅×150cm長、厚み0.3mm、ポリエステル繊維製不織布)を用いて、上記の実施例1と同様にして複合分離膜を製造した。
<Comparative example>
As in the case of the conventional membrane separation element, the base material (density 0.42 g / cm 3 , size 50 cm width × 150 cm length, thickness 0.3 mm, polyester, thickness is substantially uniform, and there is no thickness difference between the peripheral portion and the central portion. A composite separation membrane was produced in the same manner as in Example 1 using a fiber nonwoven fabric.

得られた複合分離膜の平均粒径0.088μmラテックス微粒子の阻止率を測定したところ、99.3%と高い値であった。また、透水量は43.8×10−9/m・s・Paであった。また、分離膜をMIT耐折度試験装置で、破断までの回数を測定したところ、31,221回で、実施例1の中央部と同レベルであった。 When the blocking rate of latex fine particles having an average particle size of 0.088 μm of the obtained composite separation membrane was measured, it was a high value of 99.3%. Further, the water permeability was 43.8 × 10 −9 m 3 / m 2 · s · Pa. Moreover, when the number of times until the rupture of the separation membrane was measured with an MIT folding resistance test apparatus, it was 31,221 times, which was the same level as the central portion of Example 1.

さらに、実施例1と同様にして膜分離エレメントを作製した。引張り試験機で固着強さを測定したところ440N/5mmで、実施例1の半分以下であった。活性汚泥による実液テストを行ったところ、接着部近傍の分離膜に亀裂がみられた。   Further, a membrane separation element was produced in the same manner as in Example 1. When the fixing strength was measured with a tensile tester, it was 440 N / 5 mm, which was less than half that of Example 1. When an actual liquid test using activated sludge was performed, cracks were found in the separation membrane near the bonded area.

Figure 2008119680
Figure 2008119680

本発明にかかる膜分離エレメントの一実施態様を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically one embodiment of the membrane separation element concerning this invention. 図1の線I−Iで矢視した分離膜の平面形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the planar shape of the separation membrane which was seen by the line II of FIG. 図1の線D−Dで矢視した膜分離エレメントの平面形状を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the planar shape of the membrane separation element seen by the arrow of line DD of FIG. 本発明に係る膜分離エレメントの一実施態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one embodiment of the membrane separation element which concerns on this invention. 本発明に係る膜分離モジュールを用いて廃液処理する方法の概略フローを示す図である。It is a figure which shows the general | schematic flow of the method of performing a waste liquid process using the membrane separation module which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:複合分離膜
2:基材層
2A:周縁側の基材層厚肉部
2C:基材層中央部
3:混在層
4:多孔質分離機能層
5:接着剤の層
6:突起
7:支持体
7A:支持体の溝
8:膜分離エレメント
9:透過液流出口
10:連通用の開口部
11:分離膜
12:ブロア
13:膜分離モジュール
14:被処理水槽
15:散気装置
16:ポンプ
1: Composite separation membrane 2: Base material layer 2A: Peripheral base material layer thick part 2C: Base material layer central part 3: Mixed layer 4: Porous separation functional layer 5: Adhesive layer 6: Protrusion 7: Support 7A: Support groove 8: Membrane separation element 9: Permeate outlet 10: Opening for communication 11: Separation membrane 12: Blower 13: Membrane separation module 14: Water tank 15: Air diffuser 16: pump

Claims (5)

支持体の両面側に平板状の分離膜が配置され、支持体と分離膜とが外周縁において固着された膜分離エレメントであって、前記分離膜として、基材層と多孔質分離機能層とからなる複合分離膜が用いられ、固着された外周縁の近傍の周縁側には、分離膜の中央部の基材層厚みの1.1倍〜3倍の基材層厚みをもつ基材層厚肉部が設けられ、かつ、基材層厚肉部の面積割合が、分離膜の透過面積に対し1%以上30%以下であることを特徴とする膜分離エレメント。   A membrane separation element in which flat separation membranes are disposed on both sides of a support, and the support and the separation membrane are fixed at the outer periphery, and as the separation membrane, a base material layer and a porous separation functional layer, A base material layer having a base material layer thickness 1.1 to 3 times the base material layer thickness of the central part of the separation membrane is provided on the peripheral side in the vicinity of the fixed outer peripheral edge. A membrane separation element, characterized in that a thick portion is provided and an area ratio of the base layer thick portion is 1% or more and 30% or less with respect to a permeation area of the separation membrane. 複合分離膜の基材層と多孔質分離機能層との間に、多孔質分離機能層を構成する樹脂と基材とが混在する層が介在する複合分離膜が、分離膜として用いられ、かつ、基材層が不織布または織編物からなる請求項1記載の膜分離エレメント。   A composite separation membrane in which a layer in which a resin and a substrate constituting the porous separation functional layer are intervened between the base material layer and the porous separation functional layer of the composite separation membrane is used as a separation membrane, and The membrane separation element according to claim 1, wherein the base material layer comprises a nonwoven fabric or a woven or knitted fabric. 支持体の固着部に溝が設けられ、その固着部に対する溝の割合が1%以上50%以下であり、かつ、溝の深さが支持板の厚みの1%以上40%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の膜分離エレメント   A groove is provided in the fixing portion of the support, the ratio of the groove to the fixing portion is 1% or more and 50% or less, and the depth of the groove is 1% or more and 40% or less of the thickness of the support plate. The membrane separation element according to claim 1 or 2, characterized in that 分離膜を透過した透過液のエレメント内での流路形成のために、支持体表面に凹凸が形成され、かつ、エレメント内での透過液の流路と連通する透過液出口が設けられている請求項1〜3に記載の膜分離エレメント。   In order to form a flow path of the permeate that has passed through the separation membrane, an unevenness is formed on the surface of the support, and a permeate outlet that communicates with the flow path of the permeate in the element is provided. The membrane separation element according to claim 1. 請求項1〜4のいずれかに記載の膜分離エレメントの複数個が、ハウジング内に収容され、もしくは、配列状態で固定されてなる膜分離モジュール。   A membrane separation module in which a plurality of membrane separation elements according to any one of claims 1 to 4 are accommodated in a housing or fixed in an arrayed state.
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