JP4183160B2 - Hollow fiber membrane module - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に汚濁性の高い液体を濾過するのに好適な中空糸膜モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
中空糸膜モジュールは、無菌水、飲料水、高純度水等の製造や、空気の浄化等の所謂精密濾過の分野において多用されてきたが、近年、下水処理場における二次処理や三次処理、又は浄化槽の固液分離等の高汚濁性の水処理用途への検討が様々な形で行われている。
【0003】
このような用途に適用される中空糸膜モジュールは、濾過処理時における中空糸膜の目詰まりが大きいために、中空糸膜モジュールの下方に散気管を配置し、この散気管から供給する気泡によって曝気を兼ねた中空糸膜の洗浄を行っている。
【0004】
又、高汚濁性水(例えば、SS≧50ppm、TOC≧100ppm)の濾過処理を行なうと、濾過処理の進行に伴なって中空糸膜表面又は中空糸膜間等に多量のSSや有機物が付着し、これが中空糸膜の閉塞の原因となり、中空糸膜モジュールの濾過寿命の低下を招いている。このために、水流、エアー、振動、超音波等によって、中空糸膜表面や中空糸膜間の堆積物を剥離させるための洗浄を行なう必要がある。
【0005】
更に、前記中空糸膜モジュールによる高汚濁性水の濾過処理を行なうと、有機物等の堆積物を介して中空糸膜同士が固着(接着)して一体化してしまうことにより、中空糸膜モジュールの中空糸膜の有効膜面積が減少し、濾過流量の急激な低下が生じるという問題もある。
【0006】
これらの諸種の問題を解決する手段として、特開平8−215548号公報には、中空糸膜の端部に連結させた集水管自体に散気構造を持たせた中空糸膜モジュールが提案されている。又、特開平11−5023号公報には、積層体にしたシート状中空糸膜同士の間に散気ノズルを配設した中空糸膜モジュールが提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特開平8−215548号公報による中空糸膜モジュールによる濾過処理では、散気構造を持たせた集水管から噴出する殆どの気体が、中空糸膜束の外表面に沿って上昇するために、上部集水部材近傍の中空糸膜間に繊維状物や毛髪等のし渣が絡み付き易く、これによって中空糸膜の有効膜面積が減少し、濾過流量の低下を生じるという欠点がある。
【0008】
又、前記上部集水部材近傍の中空糸膜間に付着した繊維状物や毛髪等のし渣が時間の経過と共に成長するために、散気管から噴出する気体による上昇流の流路が閉塞されて上昇流の速度が低下するために、中空糸膜面の洗浄効果が減少してしまう。
【0009】
又、特開平11−5023号公報による中空糸膜モジュールは、多数枚のシート状中空糸膜によって積層体を形成し、この積層体をなしているシート状中空糸膜同士の間に散気ノズルが配設したものであるから、この中空糸膜モジュールによる濾過処理の際には、シート状中空糸膜の上部において隣り合うシート状中空糸膜同士の間の上昇流が干渉し合うために、上昇流の大半がシート状中空糸膜の幅方向に流れ出てしまう。このために、上部集水部材近傍の中空糸膜間にし渣が絡み付き易く、これによって中空糸膜の有効膜面積が減少し、濾過流量の低下を生じてしまう。
【0010】
これに対して本発明は、濾過処理の際のし渣がシート状中空糸膜に絡み付くのを効果的に防止することができ、特に高汚濁性水の濾過処理に供しても、効率のよい濾過処理を行なうことのできる中空糸膜モジュールを提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、下記の構成を備えてなる本発明の中空糸膜モジュールによって解決することができる。
【0012】
すなわち本発明は、中空糸膜の長さ方向を略垂直にして配設したシート状中空糸膜の少なくとも上端部が上部集水部材に連結させてあるとともに、被処理液が、前記シート状中空糸膜の下部から該シート状中空糸膜に沿って上昇する流れを生じ、該シート状中空糸膜の上部にて略水平方向の流れに変わり、続いてシート状中空糸膜の中空糸膜間を流れるようにするための手段を備えている中空糸膜モジュールにおいて、被処理液がシート状中空糸膜の上部にて略水平方向の流れに変わるための手段が、シート状中空糸膜の上端部に連結させてある上部集水部材の長さ方向に沿って配設した水平方向の遮蔽板である中空糸膜モジュールからなる。
【0014】
又、前記構成による本発明の中空糸膜モジュールにおいては、更に、シート状中空糸膜の幅方向の左,右の両端部に、該シート状中空糸膜の長さ方向に沿う垂直方向の遮蔽板を配設してあることが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の中空糸膜モジュールの実施の形態を、各図面に基づいて説明する。
【0016】
[図1]は、中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図であり、[図2]は、その側面断面図である。
【0017】
前記[図1]及び[図2]に示される中空糸膜モジュールの実施の形態は、多数の中空糸膜3,3,・・・・・・・・によって形成したシート状中空糸膜4と、同じく多数の中空糸膜3,3,・・・・・・・・によって形成したシート状中空糸膜5とを、各中空糸膜3,3,・・・・・・・・の長さ方向が略垂直をなすようにして、間隔を置いて配設し、かつ前記シート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5のそれぞれの上端部を、上部固定用樹脂6を利用して上部集水部材1に連結させ、又、前記シート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5のそれぞれの下端部を、同じく下部固定用樹脂7を利用して下部集水部材2に連結させてなり、かつ前記シート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との間の下方部に、気体吐出穴9を有する散気装置8を配設して構成したものである。
【0018】
尚、この[図1]及び[図2]に示される中空糸膜モジュールの実施の形態において、シート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の下部から、該シート状中空糸膜4、5に沿って上昇する被処理液の流れを生じさせるための手段は、前記気体吐出穴9を有する散気装置8であるが、この散気装置8に代えて、ポンプや攪拌翼等を使用することもできる。
【0019】
又、この[図1]及び[図2]に示される中空糸膜モジュールの実施の形態において、被処理液の流れがシート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の上部にて略水平方向に変わり、続いてシート状中空糸膜の中空糸膜間を流れるようにするための手段は、上部集水部材1の下面である。
【0020】
前記構成による中空糸膜モジュールに用いられるシート状中空糸膜4や5は、その上端部や下端部が、上部集水部材1の下面や下部集水部材2の上面に形成してある細長いほぼ矩形の開口部に収納できるものであればよく、例えば中空糸膜3,3,・・・・・・・・を単に引き揃えたものであってもよいが、中空糸膜モジュールにするための加工性の点から、中空糸膜3,3,・・・・・・・・による中空糸膜束を枷状に多条に巻き取った巻状物、中空糸膜3,3,・・・・・・・・を緯糸とした編地、又はこの編地の複数枚を積層した積層体等からなるものが好適である。
【0021】
又、前記複数枚の編地を積層した積層体からなるシート状中空糸膜の形態としては、編地を切断せずに適当な長さに折り畳み重ねたものであってもよい。尚、この編地の折り畳み重ねによるシート状中空糸膜としては、編地の厚さ、すなわち中空糸膜の太さや編地を編成する際の中空糸膜の合糸本数によっても変わるが、編地の積層(折り畳み)枚数が、通常10枚程度までのものを使用することが好ましい。
【0022】
シート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との間の間隔は、この間隔があまり狭いと、これらの両者の間に散気装置8を配設することが困難になり、又あまり広いと、中空糸膜モジュールの投影面積が大きくなるために好ましくない。従って、シート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との間の間隔は、一般的には10〜100mm、好ましくは15〜70mmにするのがよい。
【0023】
シート状中空糸膜4やシート状中空糸膜5を形成する中空糸膜3,3,・・・・・・・・の材質は特に限定されるものではないが、ポリスルフォン系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデンやポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート等が挙げられる。又、これらの樹脂の共重合体や1部に置換基を導入したものであってもよく、更には2種以上の樹脂を混合樹脂であってもよい。
【0024】
尚、中空糸膜3,3,・・・・・・・・は、濾過膜として使用可能なものであれば、その孔径、空孔率、膜厚、外径等は、特に限定されるものではなく、例えば、外径20〜2000μm、孔径0.001〜1μm、空孔率20〜90%、膜厚5〜300μm程度のものが好適である。
【0025】
中空糸膜3,3,・・・・・・・・は、その長さがあまり短いと、得られる中空糸膜モジュールにおける濾過膜としての中空糸膜の面積が小さくなり、又あまり長いと、中空糸膜モジュールの製造が困難になる。このために、一般的には、上部集水部材1と下部集水部材2との間の距離をなす中空糸膜中空糸膜3,3,・・・・・・・・の長さが、300〜2500mm程度であることが好ましく、より好ましくは400〜2000mmである。
【0026】
上部集水部材1は、その側面に上部処理液取出口12を有しており、その下面には、シート状中空糸膜4、5の上端部を収容するための細長いほぼ矩形の開口部を有している。又、下部集水部材2は、その側面に下部処理液取出口13を有しており、その上面には、シート状中空糸膜4、5の下端部を収容するための細長いほぼ矩形の開口部を有している。そして、これらの上部集水部材1と下部集水部材2とが、基本的には、中空糸膜モジュール全体を保形する部材としての機能を果たす。
【0027】
前記上部集水部材1や下部集水部材2の材質は、機械的強度や耐久性を有するものであればよく、例えば、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、PVC(ポリ塩化ビニル)、アクリル樹脂、ABS樹脂、変性PPE(ポリフェニレンエーテル)等によるものを用いることができる。尚、中空糸膜モジュールの使用後にこれを焼却処理することが必要な場合には、燃焼時に有毒ガスを出すことなく、しかも完全燃焼させることのできるポリオレフィン等の炭化水素系の樹脂による集水部材にすることが好ましい。
【0028】
又、上部集水部材1の下面及び下部集水部材2の上面にそれぞれ形成してある開口部は、これらの各開口部内にシート状中空糸膜4やシート状中空糸膜5を伴って、それぞれ上部固定用樹脂6及び下部固定用樹脂7により、該シート状中空糸膜4やシート状中空糸膜5の上端部や下端部を固定させるためのもので、中空糸膜3,3,・・・・・・・・に対しての垂直方向の断面形状が細長いほぼ矩形をなすものであり、好ましくは集水部材の長さ方向と直交する短辺の長さが150mm以下、より好ましくは100mm以下のほぼ矩形をなすものである。
【0029】
尚、前記細長いほぼ矩形をなす開口部の長辺の長さ、つまり集水部材の長さ方向と一致する辺の長さは特に限定されるものではないが、これがあまり短いと、1個の中空糸膜モジュール内に配設できる中空糸膜の本数が減少して好ましくなく、又、あまり長いと、中空糸膜膜モジュールの製造が困難になる。このために、一般的には、長辺の長さは150〜2500mm程度であることが好ましく、200〜2000mmであることがより好ましい。
【0030】
上部集水部材1や下部集水部材2の開口部内にシート状中空糸膜4、5を伴って、該シート状中空糸膜4、5の上端部や下端部を固定させるための上部固定用樹脂6及び下部固定用樹脂7は、これが上部集水部材1や下部集水部材2の開口部に充填、固定されて、シート状中空糸膜4やシート状中空糸膜5を形成している多数の中空糸膜3,3,・・・・・・・・の端部の開口状態を保ったまま、該中空糸膜3,3,・・・・・・・・を収束して、その端部を固定すると共に、この中空糸膜3,3,・・・・・・・・が濾過膜として機能するように、被処理液と処理液を液密に仕切る部材としての機能を果たすものでのある。
【0031】
これらの上部固定用樹脂6及び下部固定用樹脂7には、通常、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、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等を用いることができる。又、固化前の固定用樹脂の粘度は特に限定されるものではないが、固定用樹脂が多数の中空糸膜同士の間に含浸しやすくなることから、固化前の固定用樹脂の粘度は500〜5000mPa・sであるが好ましく、2000〜3000mPa・sであることがより好ましい。又、該上部固定用樹脂6や下部固定用樹脂7の注入量は、用いられるハウジングの形状により適宜決定される。
【0032】
シート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との間の下方部に配設する散気装置8としては、その片端部が気体供給口14になっている樹脂又は金属等の管状部材に気体吐出穴9,9,・・・・・・・・を設けた散気管を利用するのがよく、前記気体供給口14から、ブロワーによって空気を供給するタイプの散気装置が好適である。
【0033】
散気装置8に利用する樹脂又は金属等の管状部材に設ける気体吐出穴9,9,・・・・・・・・の形状、位置及びピッチ等は、該気体吐出穴9,9,・・・・・・・・からの気体が中空糸膜3,3,・・・・・・・・に沿って一様に分散し、かつこれによる洗浄効果が得られるようなものであれば特に制限はない。例えば、シート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の各シート面に対して平行をなす管状部材に、直径0.5〜3mm程度の気体吐出穴を20〜50mmピッチで設けたものであって、シート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の各シート面の全体に、気体を送ることのできる構造のものであることが望ましい。
【0034】
散気装置8に利用する樹脂又は金属等の管状部材に設けた気体吐出穴9,9,・・・・・・・・からの散気による気泡は、[図2]に示すように、シート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との間の被処理液中を上昇して、上部集水部材1の下面、すなわちシート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の上部に到達し、そこでその流れを略水平方向に変え、続いてシート状中空糸膜4をなす中空糸膜3,3,・・・・・・・・同士の間や、シート状中空糸膜5をなす中空糸膜3,3,・・・・・・・・同士の間を通過し、更にシート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の外側へと抜けていく。
【0035】
かくして、被処理液と気泡との流れが、シート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との間から、つまりシート状中空糸膜4やシート状中空糸膜5の内面側から、シート状中空糸膜4やシート状中空糸膜5の外面側に向かうために、上部集水部材1の下面近傍の中空糸膜3,3,・・・・・・・・間への繊維状物や毛髪等のし渣の絡み付きを効果的に防止し得る。
【0036】
[図3]の側面断面図に示される本発明の中空糸膜モジュールの実施の形態は、2個の上部集水部材1、1同士の間に、該上部集水部材1、1の長さ方向に沿って配設してある水平方向の遮蔽板10を有するものであり、該遮蔽板10の配設によって、シート状中空糸膜4やシート状中空糸膜5に沿って上昇する流れを生じている被処理液が、これらのシート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の上部にて、略水平方向の流れに効果的に変わり、続いてシート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5を形成している各中空糸膜3,3,・・・・・・・・間を流れて、モジュールの外側へと流れるようになる。
【0037】
[図4]の正面断面図にて示される中空糸膜モジュールの実施の形態は、前記[図1]及び[図2]に示した中空糸膜モジュールに対して、更にシート状中空糸膜4(図示せず)及びシート状中空糸膜5の幅方向の左,右の両端部のそれぞれに、該シート状中空糸膜4(図示せず)及びシート状中空糸膜5の長さ方向に沿う2個の垂直方向の遮蔽板11、11を配置したものである。
【0038】
そして、該遮蔽板11、11の配設により、上部集水部材1の下面に到達した気泡の一部が、シート状中空糸膜4(図示せず)とシート状中空糸膜5との間からその幅方向端部へと移動してシート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の幅方向の左,右の両端部から中空糸膜モジュールの外側へ抜けるのを防止することができ、これによって、被処理液が中空糸膜3,3,・・・・・・・・を通ってからモジュールの外側へと、より効果的に流れるようになる。
【0039】
尚、垂直方向の遮蔽板11、11は、上部集水部材1と下部集水部材2との間にて、シート状中空糸膜4(図示せず)及びシート状中空糸膜5の幅方向の左,右の両端部にできるだけ近接して配設することが好ましい。
【0040】
前記水平方向の遮蔽板10や垂直方向の遮蔽板11は、それぞれ樹脂や金属等からなる板状部材によって構成される。
【0041】
本発明による中空糸膜モジュールの運転は、[図5]に示すように、例えば活性汚泥槽や、沈殿槽等の被処理液槽16中に、ブロワー18に連設した散気装置8を備えた中空糸膜モジュール15を配設し、中空糸膜を透過した処理液19を回収する側を吸引ポンプ17等によって吸引する吸引濾過法によって行なうことが好ましい。
【0042】
処理液19を回収する側を吸引するときの吸引方法としては、例えば一般的な自給式吸引ポンプによる方法、真空ポンプによる方法、水頭差を利用するサイフォン方式等が挙げられる。特に、周期的に所定時間だけの吸引−停止を繰り返して行なういわゆる間欠吸引運転を行なうことにより、中空糸膜の膜面の堆積物が中空糸膜内部の細孔に入り込むのを、より効率的に防止することができる。
【0043】
【実施例】
以下、本発明の中空糸膜モジュールの具体的な構成を、実施例を以って説明する。
【0044】
参考例
[図1]〜[図2]に示すタイプの中空糸膜モジュールを、以下の通りにして作製した。
【0045】
先ず、三菱レイヨン (株) 製のポリエチレン中空糸膜(外径540μm、内径360μm)3,3,・・・・・・・・を利用したシート状中空糸膜(膜面積1m2 )4、及び該シート状中空糸膜4と同じ構成によるシート状中空糸膜5を、それぞれ作製した。
【0046】
次いで、前記シート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との両者を30mmの間隔を置いて配置すると共に、該シート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の上端部を、上部集水部材1に2列に形成してある開口部にそれぞれ挿入し、又、該シート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5の下端部を、下部集水部材2に2列に形成してある開口部にそれぞれ挿入し、更に、上部固定用樹脂6を上部集水部材1の樹脂注入部に注入、固化すると共に、下部固定用樹脂7を下部集水部材2の樹脂注入部に注入、固化することによって、中空糸膜モジュールを得た。
【0047】
尚、この中空糸膜モジュールは、シート状中空糸膜4及びシート状中空糸膜5を形成している中空糸膜3,3,・・・・・・・・の有効長が350mmであり、上部集水部材1及び下部集水部材2のそれぞれの長さが600mmである。
【0048】
続いて、直径3mmの気体吐出穴9,9,・・・・・・・・を30mmのピッチで設けてある外径22mmのPVC製パイプを使用した散気装置8を、前記中空糸膜モジュールのシート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との間の下方で、下部集水部材2、2のやや上方に、気体吐出穴9,9,・・・・・・・・を下方に向けて固定した。
【0049】
更に、[図5]に示すように、上部集水部材1に設けてある上部処理液取出口12と、下部集水部材2に設けてある下部処理液取出口13とを、それぞれ吸引ポンプ17に接続し、又、散気装置8をブロワー18に接続して、処理液槽16内に配置した。
【0050】
続いて、処理液槽16内に、固形分濃度SSが10000ppmの廃水を貯め、散気装置8から100m3 /m2 ・hrの割合の散気を行ないながら、廃水中のSS及び吸引圧力を一定に保った状態で、濾過流速0.4m3 /m2 ・日の濾過処理を開始した。尚、SSの量は、廃水をサンプリングして、これを乾燥し、固形分の重量を秤量することによって求めた。
【0051】
14日間に亙る濾過処理を終了した時点での濾過流速は、0.38m3 /m2 ・日であった。又、濾過処理終了後の中空糸膜モジュールを廃水中から引き上げて観察したところ、上部集水部材1の下面近傍での中空糸膜3,3,・・・・・・・・間に、し渣の絡み付きは殆ど見られなかった。
【0052】
実施例1
[図3]に示すタイプの中空糸膜モジュールを、以下の通りにして作製した。
【0053】
先ず、三菱レイヨン (株) 製のポリエチレン中空糸膜(外径540μm、内径360μm)3,3,・・・・・・・・を利用したシート状中空糸膜(膜面積1m2 )4、及び該シート状中空糸膜4と同じ構成によるシート状中空糸膜5を作製した。
【0054】
次いで、前記シート状中空糸膜4の上端部を上部集水部材1の開口部に挿入、配置し、又、該シート状中空糸膜4の下端部を下部集水部材2の開口部に挿入、配置した後、上部固定用樹脂6を上部集水部材1の樹脂注入部に注入、固化すると共に、同じく下部固定用樹脂7を下部集水部材2の樹脂注入部に注入、固化することによって、第1の中空糸膜モジュールを得た。
【0055】
尚、この第1の中空糸膜モジュールは、シート状中空糸膜4を形成している中空糸膜3,3,・・・・・・・・の有効長が350mmであり、上部集水部材1及び下部集水部材2のそれぞれの長さが600mmである。
【0056】
更に、シート状中空糸膜5を使用して、前記第1の中空糸膜モジュールの製法と同様にして、もう1つの第2の中空糸膜モジュールを得た。
【0057】
然る後に、前記第1の中空糸膜モジュールと第2の中空糸膜モジュールとを、これらの各中空糸膜モジュールのシート状中空糸膜4とシート状中空糸膜5との間隔が30mmになるようにして固定した。
【0058】
続いて、第1の中空糸膜モジュールの上部集水部材1と、第2の中空糸膜モジュールの上部集水部材1との間に、厚さ1mmのステンレススチール製の遮蔽板10を、上部集水部材1の長さ方向に沿って、その全長に亙って水平方向に固定、配置した。
【0059】
更に、直径3mmの気体吐出穴9,9,・・・・・・・・を30mmのピッチで設けてある外径22mmのPVC製パイプを使用した散気装置8を、前記第1の中空糸膜モジュールの下部集水部材2と第2の中空糸膜モジュールの下部集水部材2との間の下方位置に、気体吐出穴9,9,・・・・・・・・を下方に向けて固定した。
【0060】
次いで、[図5]に示すように、上部集水部材1に設けてある上部処理液取出口12と、下部集水部材2に設けてある下部処理液取出口13とを、それぞれ吸引ポンプ17に接続し、又、散気装置8をブロワー18に接続して、処理液槽16内に配置して、前記参考例と同様の条件での廃水の濾過処理を14日間に亙って行なった。この濾過処理が終了した時点での濾過流速は0.39m3/m2・日であった。
【0061】
又、濾過処理終了後の中空糸膜モジュールを廃水中から引き上げて観察したところ、上部集水部材1の下面近傍での中空糸膜3,3,・・・・・・・・間に、し渣の絡み付きは殆ど見られなかった。
【0062】
比較例1
前記実施例1において、第1の中空糸膜モジュールの上部集水部材1と第2の中空糸膜モジュールの上部集水部材1との間の遮蔽板10の設置を省略する以外は、全て前記実施例1と同様にして中空糸膜モジュールを作製し、前記実施例1におけるのと同様の条件での廃水の濾過処理を14日間に亙って行なった。
濾過処理を終了した時点の濾過流速は、0.23m3/m2・日であった。
【0063】
又、濾過処理終了後の中空糸膜モジュールを廃水中から引き上げて観察したところ、上部集水部材1の下面近傍での中空糸膜3,3,・・・・・・・・間に、し渣が絡み付いているのが確認された。
【0064】
【発明の効果】
本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜の長さ方向を略垂直にして配設したシート状中空糸膜の少なくとも上端部を上部集水部材に連結させてある中空糸膜モジュールであって、被処理液が、シート状中空糸膜の下部から該シート状中空糸膜に沿って上昇する流れを生じ、該シート状中空糸膜の上部にて略水平方向の流れに変わり、続いてシート状中空糸膜の中空糸膜間を流れるようにするための手段を備えているものである。
【0065】
従って、本発明の中空糸膜モジュールによれば、被処理液が、シート状中空糸膜を形成している各中空糸膜同士の間を通ってから、中空糸膜モジュールの外側へと流れ出るので、上部集水部材の下面近傍の中空糸膜間に、繊維状物や毛髪等のし渣が絡み付くことを効果的に防止することができ、これによって、特に高汚濁性の液体の濾過を行なっても、長期間に亙って高い濾過効率を保つことができる。
【0066】
又、本発明の中空糸膜モジュールは、多数の中空糸膜の配設状態を平坦なシート状に展開してあり、このシート状をなす中空糸膜の濾過機能を利用するものであるために、中空糸膜の全体が1本の棒状に固着して一体化するようなことがなく、従って中空糸膜の有効膜面積の急激な低下を生じることがなく、これによって長期間に亙っての高い濾過効率を保持する機能が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 中空糸膜モジュールの1例を示す斜視図である。
【図2】 図1の中空糸膜モジュールの側面断面図である。
【図3】 本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す側面断面図である。
【図4】 本発明の中空糸膜モジュールの別の例を示す正面断面図である。
【図5】 本発明の中空糸膜モジュールの運転例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1・・・・上部集水部材
2・・・・下部集水部材
3・・・・中空糸膜
4・・・・シート状中空糸膜
5・・・・シート状中空糸膜
6・・・・上部固定用樹脂
7・・・・下部固定用樹脂
8・・・・散気装置
9・・・・気体吐出穴
10・・・・水平方向の遮蔽板
11・・・・垂直方向の遮蔽板
12・・・・上部処理液取出口
13・・・・下部処理液取出口
14・・・・気体供給口
15・・・・中空糸膜モジュール
16・・・・処理液槽
17・・・・吸引ポンプ
18・・・・ブロワー
19・・・・処理液[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hollow fiber membrane module suitable for filtering a particularly highly polluting liquid.
[0002]
[Prior art]
Hollow fiber membrane modules have been widely used in the field of so-called microfiltration, such as the production of aseptic water, drinking water, high-purity water, etc., and purification of air, but in recent years, secondary treatment and tertiary treatment in sewage treatment plants, Or examination to the highly polluted water treatment uses, such as solid-liquid separation of a septic tank, is performed in various forms.
[0003]
The hollow fiber membrane module applied to such an application has a large amount of clogging of the hollow fiber membrane at the time of filtration treatment. Therefore, an air diffuser is arranged below the hollow fiber membrane module, and air bubbles supplied from the air diffuser The hollow fiber membrane that also serves as aeration is washed.
[0004]
In addition, when high-pollution water (for example, SS ≧ 50 ppm, TOC ≧ 100 ppm) is filtered, a large amount of SS or organic matter adheres to the surface of the hollow fiber membrane or between the hollow fiber membranes as the filtration process proceeds. However, this causes a blockage of the hollow fiber membrane, leading to a decrease in the filtration life of the hollow fiber membrane module. For this purpose, it is necessary to perform cleaning for separating the hollow fiber membrane surface and the deposits between the hollow fiber membranes by water flow, air, vibration, ultrasonic waves, and the like.
[0005]
Furthermore, when the highly-polluting water is filtered by the hollow fiber membrane module, the hollow fiber membranes are fixed (adhered) and integrated with each other through a deposit such as an organic matter. There is also a problem that the effective membrane area of the hollow fiber membrane is reduced and the filtration flow rate is drastically reduced.
[0006]
As means for solving these various problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-215548 proposes a hollow fiber membrane module in which a water collecting pipe connected to the end of the hollow fiber membrane has a diffuse structure. Yes. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-5023 proposes a hollow fiber membrane module in which a diffuser nozzle is disposed between sheet-like hollow fiber membranes in a laminate.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the filtration treatment by the hollow fiber membrane module according to the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 8-215548, most of the gas ejected from the water collecting pipe having the diffused structure rises along the outer surface of the hollow fiber membrane bundle. In addition, there is a drawback in that a residue such as a fibrous material or hair is easily entangled between the hollow fiber membranes in the vicinity of the upper water collecting member, thereby reducing the effective membrane area of the hollow fiber membranes and reducing the filtration flow rate.
[0008]
Further, since residue such as fibrous matter and hair attached between the hollow fiber membranes in the vicinity of the upper water collecting member grows with the passage of time, the flow path of the upward flow due to the gas ejected from the air diffuser is blocked. As a result, the speed of the upward flow is reduced, and the cleaning effect of the hollow fiber membrane surface is reduced.
[0009]
In addition, a hollow fiber membrane module according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-5023 forms a laminated body with a large number of sheet-like hollow fiber membranes, and an air diffuser nozzle between the sheet-like hollow fiber membranes constituting this laminated body. Therefore, during the filtration process by this hollow fiber membrane module, the upward flow between adjacent sheet-like hollow fiber membranes interferes with each other at the upper part of the sheet-like hollow fiber membrane, Most of the upward flow flows out in the width direction of the sheet-like hollow fiber membrane. For this reason, the residue is easily entangled between the hollow fiber membranes in the vicinity of the upper water collecting member, thereby reducing the effective membrane area of the hollow fiber membranes and reducing the filtration flow rate.
[0010]
On the other hand, the present invention can effectively prevent the residue during the filtration process from being entangled with the sheet-like hollow fiber membrane, and is particularly efficient even when subjected to the filtration process of highly polluted water. A hollow fiber membrane module capable of performing a filtration treatment is provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The said subject can be solved by the hollow fiber membrane module of this invention provided with the following structure.
[0012]
That is, the present invention provides at least an upper end portion of a sheet-like hollow fiber membrane disposed with the length direction of the hollow fiber membrane being substantially vertical.ButConnected to the upper water collecting memberWithThe liquid to be treated generates a flow that rises from the lower part of the sheet-like hollow fiber membrane along the sheet-like hollow fiber membrane, and changes to a substantially horizontal flow at the upper part of the sheet-like hollow fiber membrane. Means are provided for flowing between the hollow fiber membranes of the sheet-like hollow fiber membrane.During ~Empty fiber membrane moduleThe means for changing the liquid to be treated into a substantially horizontal flow at the upper part of the sheet-like hollow fiber membrane is along the length direction of the upper water collecting member connected to the upper end of the sheet-like hollow fiber membrane. Hollow fiber membrane module which is a horizontal shielding plateConsists of.
[0014]
Further, in the hollow fiber membrane module of the present invention having the above-described configuration, the shield in the vertical direction along the length direction of the sheet-like hollow fiber membrane is further provided at both left and right ends in the width direction of the sheet-like hollow fiber membrane. A plate is preferably provided.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the hollow fiber membrane module of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
[Fig. 1]During ~It is a perspective view which shows an example of a hollow fiber membrane module, [FIG. 2] is the side surface sectional drawing.
[0017]
Shown in [FIG. 1] and [FIG. 2]During ~The embodiment of the hollow fiber membrane module includes a sheet-like hollow fiber membrane 4 formed by a large number of
[0018]
In the embodiment of the hollow fiber membrane module shown in [FIG. 1] and [FIG. 2], the sheet-like hollow fiber membrane 4, from the lower part of the sheet-like hollow fiber membrane 4 and the sheet-like
[0019]
In the embodiment of the hollow fiber membrane module shown in FIG. 1 and FIG. 2, the flow of the liquid to be treated is substantially horizontal above the sheet-like hollow fiber membrane 4 and the sheet-like
[0020]
The sheet-like
[0021]
Moreover, as a form of the sheet-like hollow fiber membrane composed of a laminated body in which a plurality of knitted fabrics are laminated, the knitted fabric may be folded and laminated to an appropriate length without cutting. Note that the sheet-like hollow fiber membrane obtained by folding and knitting the knitted fabric varies depending on the thickness of the knitted fabric, that is, the thickness of the hollow fiber membrane and the number of hollow fiber membranes combined when knitting the knitted fabric. It is preferable to use a ground layer (folding) number of up to about 10 normally.
[0022]
If the distance between the sheet-like hollow fiber membrane 4 and the sheet-like
[0023]
The material of the
[0024]
As long as the
[0025]
If the length of the
[0026]
The upper water collecting member 1 has an upper processing liquid outlet 12 on its side surface, and an elongated, substantially rectangular opening for accommodating the upper ends of the sheet-like
[0027]
The material of the upper water collecting member 1 and the lower
[0028]
Further, the openings formed on the lower surface of the upper water collecting member 1 and the upper surface of the lower
[0029]
Note that the length of the long side of the elongated rectangular opening, that is, the length of the side that coincides with the length direction of the water collecting member is not particularly limited. The number of hollow fiber membranes that can be disposed in the hollow fiber membrane module is reduced, which is not preferable. If it is too long, it becomes difficult to produce the hollow fiber membrane module. For this reason, generally, the length of the long side is preferably about 150 to 2500 mm, and more preferably 200 to 2000 mm.
[0030]
For fixing the upper part for fixing the upper and lower ends of the sheet-like
[0031]
As the upper fixing
[0032]
As the
[0033]
The shape, position, pitch, etc. of the gas discharge holes 9, 9,... Provided in the tubular member such as resin or metal used for the
[0034]
The air bubbles from the gas discharge holes 9, 9,... Provided in the tubular member such as resin or metal used for the
[0035]
Thus, the flow of the liquid to be treated and the bubbles flows from between the sheet-like hollow fiber membrane 4 and the sheet-like
[0036]
The embodiment of the hollow fiber membrane module of the present invention shown in the side sectional view of FIG. 3 is the length of the upper water collecting member 1, 1 between the two upper water collecting members 1, 1. The
[0037]
The embodiment of the hollow fiber membrane module shown in the front sectional view of FIG. 4 is a sheet-like hollow fiber membrane 4 in addition to the hollow fiber membrane module shown in FIG. 1 and FIG. (Not shown) and the left and right ends in the width direction of the sheet-like
[0038]
And by arrangement | positioning of this shielding
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
As shown in FIG. 5, the operation of the hollow fiber membrane module according to the present invention includes an
[0042]
Examples of the suction method for sucking the side for collecting the
[0043]
【Example】
Hereinafter, a specific configuration of the hollow fiber membrane module of the present invention will be described by way of examples.
[0044]
Reference example
A hollow fiber membrane module of the type shown in [FIG. 1] to [FIG. 2] was produced as follows.
[0045]
First, a sheet-like hollow fiber membrane (membrane area 1 m) using polyethylene hollow fiber membranes (outer diameter 540 μm, inner diameter 360 μm) 3, 3,..., Manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.2 4) and a sheet-like
[0046]
Next, both the sheet-like hollow fiber membrane 4 and the sheet-like
[0047]
In this hollow fiber membrane module, the effective length of the
[0048]
Subsequently, the
[0049]
Furthermore, as shown in FIG. 5, a
[0050]
Subsequently, waste water having a solid content concentration SS of 10,000 ppm is stored in the
[0051]
The filtration flow rate at the end of the filtration process over 14 days is 0.38 m.Three / M2 ・ It was a day. Further, when the hollow fiber membrane module after the filtration treatment is pulled up from the wastewater and observed, the
[0052]
Example1
A hollow fiber membrane module of the type shown in FIG. 3 was produced as follows.
[0053]
First, a sheet-like hollow fiber membrane (membrane area 1 m) using polyethylene hollow fiber membranes (outer diameter 540 μm, inner diameter 360 μm) 3, 3,... Manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.2 4) and a sheet-like
[0054]
Next, the upper end of the sheet-like hollow fiber membrane 4 is inserted and arranged in the opening of the upper water collecting member 1, and the lower end of the sheet-like hollow fiber membrane 4 is inserted in the opening of the lower
[0055]
In this first hollow fiber membrane module, the effective length of the
[0056]
Furthermore, another second hollow fiber membrane module was obtained using the sheet-like
[0057]
Thereafter, the first hollow fiber membrane module and the second hollow fiber membrane module are separated from each other so that the distance between the sheet-like hollow fiber membrane 4 and the sheet-like
[0058]
Subsequently, a stainless
[0059]
Further, the
[0060]
Next, as shown in FIG. 5, suction pumps 17 respectively connect the upper processing liquid outlet 12 provided in the upper water collecting member 1 and the lower
[0061]
Further, when the hollow fiber membrane module after the filtration treatment is pulled up from the wastewater and observed, the
[0062]
Comparative Example 1
Example1In Example 1, except that the installation of the shielding
The filtration flow rate at the end of the filtration process is 0.23 m.3/ M2・ It was a day.
[0063]
Further, when the hollow fiber membrane module after the filtration treatment is pulled up from the waste water and observed, the
[0064]
【The invention's effect】
The hollow fiber membrane module of the present invention is a hollow fiber membrane module in which at least an upper end portion of a sheet-like hollow fiber membrane disposed with the length direction of the hollow fiber membrane being substantially vertical is connected to an upper water collecting member. The liquid to be treated generates a flow that rises from the lower part of the sheet-like hollow fiber membrane along the sheet-like hollow fiber membrane, and changes to a substantially horizontal flow at the upper part of the sheet-like hollow fiber membrane. Means for allowing flow between the hollow fiber membranes of the hollow fiber membrane.
[0065]
Therefore, according to the hollow fiber membrane module of the present invention, the liquid to be treated flows between the hollow fiber membranes forming the sheet-like hollow fiber membrane and then flows out of the hollow fiber membrane module. In addition, it is possible to effectively prevent the residue of fibrous matter and hair from getting entangled between the hollow fiber membranes near the lower surface of the upper water collecting member, thereby performing particularly high-contamination liquid filtration. However, high filtration efficiency can be maintained over a long period of time.
[0066]
In addition, the hollow fiber membrane module of the present invention has a large number of hollow fiber membranes arranged in a flat sheet shape and utilizes the filtration function of the hollow fiber membrane that forms this sheet shape. The entire hollow fiber membrane is not fixed and integrated into a single rod, and therefore the effective membrane area of the hollow fiber membrane is not drastically reduced, and this allows for a long period of time. The function of maintaining a high filtration efficiency is further improved.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]During ~It is a perspective view which shows an example of an empty fiber membrane module.
FIG. 2 is a side sectional view of the hollow fiber membrane module of FIG.
FIG. 3 shows the hollow fiber membrane module of the present invention.oneIt is side surface sectional drawing which shows an example.
FIG. 4 shows the hollow fiber membrane module of the present invention.AnotherIt is a front sectional view showing an example.
FIG. 5 is a flowchart showing an operation example of the hollow fiber membrane module of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Upper water collecting member
2 ... Lower water collecting member
3. Hollow fiber membrane
4. Sheet-like hollow fiber membrane
5. Sheet-like hollow fiber membrane
6 ・ ・ ・ ・ Resin for fixing the upper part
7 ··· Lower part fixing resin
8 .... Air diffuser
9. Gas discharge hole
10 .... Horizontal shielding plate
11 ··· Vertical shield
12 .... Upper processing liquid outlet
13 .... Lower processing liquid outlet
14 .... Gas supply port
15. Hollow fiber membrane module
16 .... Processing liquid tank
17 .... Suction pump
18 ... Blower
19 ... Processing solution
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