JPH03254822A - 中空糸濾過モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被処理流体の流れる直管内に、中空糸を直管
とほぼ平行に配設した中空糸濾過モジュールに関し、よ
り詳しくは、モジュール内の中空糸束への通液性を良好
とする直管内壁面構造を有する中空糸濾過モジュールに
関する。

〔従来の技術］ 中空糸濾過膜は、優れた濾過機能を有し、かつ単位容積
内に収納できる濾過膜の膜面積が大きいため、種々の用
途に広く用いられている。

濾過膜を用いた濾過方式には、被処理流体の全量を濾過
モジュールで処理して浄化流体として回収する全量濾過
方式と、クロスフロ一方式により、被処理流体を部分的
に濾過モジュールで処理し、残りの大部分の被処理流体
については循環させる部分濾過方式がある０部分製過方
式は、被処理流体中の懸濁物質の濃度が高い場合等にお
いても高速で濾過できるという利点があるため、最近、
この方式での使用に適した中空糸濾過膜を利用した各種
の中空糸濾過モジュールが提案されている。

例えば特開昭６２−１３２５０３号公報には、被処理水
の流れる直管内にＵ字状等に集束した中空糸を被処理水
の流れとほぼ平行となるように配設し、浄化水の出口と
なる中空糸の開口端を固定する固定部材が配された曲管
の一端を直管内に直管と同心円状に位置させ、曲管の他
端はこの直管の管壁を貫いて直管の外部位置する中空糸
濾過モジュールが提案されている。このモジュールによ
れば、被処理水の圧力損失が小さく、中空糸の損傷が防
止され、またモジュールを所望の数だけ直列に接続して
使用することができる。

［発明が解決しようとする課題〕 しかし、このタイプの中空糸濾過モジュールを部分濾過
方式での処理に用いると、被処理水が不純物を比較的高
濃度で含有する場合には、中空糸の外表面に付着した不
純物により、中空糸どうしが容易に付着しあってモジュ
ール内に配設された中空糸全体がひとまとまりの棒状の
束を形成しやすいという問題点があった。このような束
が形成されると、束の中央部には被処理水は侵入し難い
ため、中空糸濾過モジュールの有効膜面積が減少して濾
過機能の低下が生じた。また、−旦ひとまとまりの束が
形成されると、中空糸の目詰まり解消の機能回復処理の
実施も困難になった。

本発明の目的は、中空糸濾過モジュール内の中空糸をで
きるだけ長期間ばらけた膜表面積の大きな状態に保つこ
とができる中空糸濾過モジュールを提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明の中空糸濾過モジュールは、直管と、
その一端が直管内で直管と同心円状に配置され他端が直
管の外部に位置する曲管と、直管内に配設されたＵ字状
に束ねた中空糸および／または一端を封鎖した中空糸の
束と、中空糸の開口端を曲管内に向けつつ曲管の端部に
液密に固定する固定部材とを有してなる中空糸濾過モジ
ュールにおいて、直管の内径を曲管の端部領域から中空
糸配設領域にかけて減少させることによって、中空糸方
向へ向けて曲管端部領域からの流体の流れを横切る直管
内壁面を設けたことを特徴とする。

［作用］ 以下、本発明の中空糸濾過モジュールにつき図面を参照
しつつより詳細に説明する。

第１図は本発明の中空糸濾過モジュールの一態様例を示
す模式断面図であり、第２図は、このモジュールのＡ−
Ａ線での切断端面図である。

本発明の中空糸濾過モジュールは、基本的には直管１と
、曲管２と、中空糸束３と、固定部材４とを有しており
、例えば図示したように中空糸束３を小束３ａの複数に
分割し、中空糸の均一分散性を高めるための小管５を設
けるなど、所望によりこれら部材に加え、各種の補助部
材が付設されてもよい。

曲管２は、その一端は直管１内でほぼ直管１と同心円状
に位置して中空糸で濾過された浄化水の取出し口となり
、他端は直管の管壁を貫いて直管１の外部に位置して浄
化水の出口となる。第１図には、曲管２が９０度曲げら
れて直管１の外に出る例がホされているが、直管ｌと曲
管２のなす角度は自由に選択される。また、曲管２の内
径は、図示されるように部分的に異っていてもよい０曲
管２は、直管１にしっかりと固定されていることが好ま
しく、第１図では直管ｌがフランジ６により接合された
複数の直管からなり、曲管２がこのフランジ６により固
定されているが、固定手段はこの態様に限定されるもの
ではない。このフランジ６には、被処理流体が自由に流
動できるよう十分な面積の流路が設けられていることが
好ましい。

第３図は、このような流路の形状の一例を示す固定部材
４側のフランジの底面図であり、曲管端部が嵌入される
部分６−１の周りに流路６−２となる貫通孔が設けられ
ている。

なお、この曲管２の端部が配設された部分における直管
内での流路面積と非流路面積との比は、本発明の効果を
得る上で、はぼ等しくされるのが好ましい。

直管１には、曲管２の端部が配設された領域（曲管端部
領域）から中空糸束３の配設された領域（中空糸領域）
にかけて、中空糸束３方向へ流体の流れを横切る内壁面
１ａが設けられている。

この内壁面１ａが設けられていることにより、曲管端部
領域の大きな内径の部分の流体の流速が内径の減少にと
もなって速められ、かつ内壁面１ａによって流れの変化
や乱れが起きることで、中空糸３内への良好な通液性が
得られる。

内壁面１ａの形状及び配設位置は、このような効果が得
られるものであれば、種々の形状とすることができ、特
に限定されない。

例えば、内壁面１ａを図示したように直線的に内径が減
少する先細り形状とする場合、その傾斜角αは、１０°
〜６０°、好ましくは３０°〜４５°とすることができ
る。

また、内壁面１ａにおける直管内径の減少は、図示した
ように直線的な減少であってもよいし、曲線的な減少、
あるいは非連続的な減少であってもよい。

また、曲管端部領域の上流部の構造は特に限定されない
が、例えば図示したように中空糸領域と同一の内径を曲
管端部領域へ向けて拡大した構造とすることができる。

なお、直管ｌとして、曲管端部領域以外において内径が
等しいものが例示されているが、圧損をそれ程大きくし
ない範囲で、絞りや邪魔板等を付設する等、内径の異る
部分があってもよい。

中空糸束３は直管１内に直管１とほぼ平行に配設される
が、該中空糸束３を構成する中空糸の形状としては、０
字状に束ねたものを使用することが好ましいが、もちろ
ん一端を封鎖した線状のものも使用できる。また、中空
糸の材質としては柔軟性を有しかつ中空糸濾過膜の目詰
まりに対する機能回復操作時の外力や薬品に耐えられる
ようなものが好ましく、このような中空糸の例としてポ
リオレフィン、弗素化ポリオレフィン、ポリスルフォン
、ポリアクリロニトリル等の素材からなる限外濾過用ま
たは精密製適用の中空糸膜を挙げることができる。

この中空糸束３は、中空糸の開口端を開口状態に保った
ままポリウレタン、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、シリコン樹脂等のボッティング剤を固化させてな
る固定部材４によりその間口端を有する面が曲管２の端
部と液密になるよう固定保持される。中空糸束３は曲管
２の端部（フランジ等の固定手段を用いた場合は曲管２
の開口部につながる固定手段の開口部、以下総合して曲
管の端部という）に直接固定してもよいが、曲管２の端
部の中に挿入できる管状の部材７に予め中空糸束３を固
定し、これを曲管２の端に挿入固定するのがモジュール
製作上便利であり好ましい。

必要に応じて設けられる小管５としては、中空糸を複数
の小束３ａに固定部材４側の根本で結束し、結束された
中空糸の露出部を直管１内に直管ｌと平行に位置させ、
かつ第２図に示されるように直管１の横断面に関して均
一に分散させる機能を有する構成のものが適宜選択され
て用いられる。

小管５の長さ℃としては中空糸の有効膜面積の観点から
はできるだけ短いことが好ましいが、中空糸束３ａの良
好な結束状態及び分散状態を維持するためにはある程度
の長さが必要である。中空糸の材質等にもよるが、小管
５の長さβとしては、例えば３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度と
することができる。

また、中空糸の有効長（小管５からの露出部分の長さ）
と小管５の長さの比は、１：１０〜１：３゜とすること
ができる。

なお小管５を設けた場合の内壁面１ａは、小管５から露
出した中空糸への通液性を良好とする位置に設けられる
。

小管５の配設数は、多ければ多いほど中空糸束を直管１
内に均一に分散することができるが、逆にモジュールの
製作が困難ななるので、５〜２００、より好ましくは１
４〜５０程度である。

小管５の断面形状は、円形とするのが製作上便宜である
が、特に限定されるものではない。

小管５によって結束される中空糸の数は、小管５の配置
等によっても異なるが、例えば、小管内径における中空
糸の充填率が２０〜６０％程度となるようにすることが
できる。

小管５の直管１の横断面における配置は、例えば格子状
または千鳥状に均一な間隔で配置されることが好ましい
、その際の各小管の中心間の間隔は、例えば１２＋ｎｍ
〜３０開程度とすることができる。

小管５は、中空糸小束３ａの位置を固定できるだけの剛
性を有するものであればよく、硬質塩化ビニル、ポリカ
ーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン等のプラス
チックで簡便に製作できるが、耐蝕性に優れた金属も使
用できる。

このように小管５が設けられていることによって、中空
糸配設領域へのより良好な通液性が得られ、汚濁物によ
る中空糸束の付着一体化が防止され、有効膜面積の大き
な状態の期間を延長させることができる。

なお、第１図の例では、小管５は固定部材４内に埋め込
まれているが、例えば第４図に示すように小管５を曲管
２の端部に挿入された管状部材７に嵌合した板材８に固
定した構成のように、少なくとも固定部材下流部に設け
られていれば良い。

直管１内での中空糸の存在しない部分の長さは、スペー
ス効率の点からはできるだけ短いことが好ましい。

本発明の中空糸濾過モジュールにおいては、直管１の左
方から被処理水を導入し、中空糸濾過膜で濾過された浄
化水は中空糸の内部を通って曲管２の端から取出される
。一方、大部分の濾過されなかった被処理水は直管１の
右方から取出され、直列に接続された次の中空糸濾過モ
ジュールに供給されたり、循環させて処理される。この
ように、被処理水の大部分は直管に沿って流れるため、
モジュール内での被処理水の圧力損失は極めて小さい。

また、薬液処理、気泡接触処理等の各種のモジュールの
濾過機能の回復処理に際しても、モジュール内の中空糸
全体が一体化しにいので、薬液や気泡を各中空糸に対し
て接触させやすい、したがって、より短時間、かつ効率
的に機能回復処理を実施することができる。

本発明の中空糸濾過モジュールは、飲料水、工業用水、
医療用水、超純水、パイロジエンフリー水等の各種用水
の濾過、研磨廃水、含油排水、凝集処理水、キレート反
応処理水、生物処理水、濁水、含金属粉廃水、脱脂液、
含ＳＳ溶剤等の濾過、金、銀等の有価金属粉末、フロッ
ク等の濾過回収、食品や製薬工業における有価液の回収
等に好適に用いることができる。

［発明の効果］ 本発明の中空糸濾過モジュールにおいては、直管内に、
流体の流れを中空糸方向に横切る内壁面を有し、該内壁
面によって生じる流れの変化や乱れにより中空糸全体へ
の良好な通液性が得らる。

その結果、安定した濾過性能が得られ、モジュールの目
詰まり解消の機能回復処理も効率に実施しやすくなった
。

更に、必要に応じて、中空糸束を中空糸の根本に配設し
た小管よって小束に分割することによって、中空糸を直
管の横断面に均一に散在させることができる。

従って、比較的汚濁物濃度の高い被処理水に対して用い
ても、モジュール内の中空糸全体が一本の棒状に一体化
しにくく、比較的長期間にわたってモジュール内の中空
糸がばらけた有効膜面積の大きな状態に保たれ、モジュ
ールの有効使用期間を延長することが可能となった。

また、均一に散在された中空糸間に被処理流体が通液性
良く流れるので、より安定した濾過性能が得られ、中空
糸に懸濁物等が付着堆積しにくく、懸濁物等の付着堆積
による中空糸の一体化が防止できる。

更に、モジュール内の中空糸全体が一体化しにくく、か
つ更に良好な通液性が得られるので、モジュールの目詰
まり解消の機能回復処理もより一層効率に実施しやすく
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の中空糸濾過モジュールの一態様例を
示す模式断面図、第２図は、第１図のモジュールのＡ−
Ａ線での切断端面図、第３図はフランジの底面図、第４
図は小管の配設状態の他の態様を示す図である。 ｌ：直管 ２：曲管 ３ａ：中空糸小束 ５：小管 ７：管状部材 １ａ：内壁面 ３：中空糸束 ４；固定部材 ６：フランジ ８：板材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）直管と、その一端が直管内で直管と同心円状に配置
   され他端が直管の外部に位置する曲管と、直管内に配設
   されたＵ字状に束ねた中空糸および／または一端を封鎖
   した中空糸の束と、中空糸の開口端を曲管内に向けつつ
   曲管の端部に液密に固定する固定部材とを有してなる中
   空糸濾過モジュールにおいて、直管の内径を曲管の端部
   領域から中空糸配設領域にかけて減少させることによっ
   て、中空糸方向へ向けて曲管端部領域からの流体の流れ
   を横切る直管内壁面を設けたことを特徴とする中空糸濾
   過モジュール。