JPH07236817A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】【目的】 任意に積層して、大膜面積のモジュールを容易
に製造する。 【構成】 本発明は、中空糸膜を緯糸とする編織物と該編
織物の一端を収納する板状部材とから成り、中空糸膜編
織物の端部が開口状態を保ちつつ、中空糸膜に垂直な断
面の形状が細長いほぼ矩形であるように、板状部材に合
成樹脂で固定されている中空糸膜モジュールに於て、中
空糸膜編織物が、板状部材の板厚面から板状部材に設け
られた穴の内側に達するまで貫通して樹脂固定されてお
り、穴の内側に中空糸編織物の開口部があって、該板状
部材を積層して、集水部を構成できる中空糸膜モジュー
ルに関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、河川水、屎尿、下水、
排水等の高汚濁水中に含まれる懸濁物質を濾過するため
の中空糸膜モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、中空糸膜モジュールは、無菌水、
飲料水、高純度水の製造、空気の浄化といった所謂精密
濾過の分野に多く使用されてきたが、近年、下水処理場
における二次処理、三次処理、浄化槽における個液分
離、産業排水中の浮遊懸濁物質の個液分離、浄水場にお
ける河川水の直接濾過、工業用水道水の濾過、プール水
の濾過等の高汚濁水処理用途に用いる検討が様々な形で
行われている。

【０００３】そして、これらの分野で用いられる中空糸
膜モジュールには、従来の精密濾過の分野に用いられて
きた円形状や同心円状に中空糸膜を集束して配置した円
筒形タイプのものの他に、最近、特開平５−２２０３５
６号公報に示されている様な中空糸膜の開口端部の形状
がほぼ矩形であることを特徴とする中空糸膜モジュール
が用いられるようになってきた。

【０００４】このようなモジュールで吸引濾過する場合
には、中空糸膜が疎な状態で濾過対象水の中に浮遊する
ことになり、断続的若しくは連続的にエアースクラビン
グで膜面洗浄を行ないつつ、濾過を行うことにより、従
来の円筒タイプの精密濾過モジュールのように中空糸膜
表面に有機物等が堆積し、中空糸膜同士が固着して一体
化して、有効膜面積が減少し、濾過流量の急激な低下が
おこることはなく、また膜機能の回復処理も非常に容易
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、中空糸膜の開
口端部の形状がほぼ矩形であることを特徴とするこの様
な中空糸膜モジュールは、中空糸膜の集水管への合成樹
脂固定が難しく、この部分からの濾過水の漏れが発生す
ることが多く、この解決策は未だに見出されていない。
また現在用いられている構造も、製造工程に多くの時間
と手間を要し、工業的に量産するまでには至っていな
い。

【０００６】更に、このようなモジュールの使用にあた
って、大量の水を処理する場合には膜面積を増やす必要
があるが、一個のモジュール単体の膜面積を増やと、取
り扱いが困難で、しかも製造工程での歩留まりを低下さ
せるばかりでなく、エアースクラビング洗浄が全体に均
一に効率よく行なわれず、メンテナンスの面でも問題が
あり、現実的でない。

【０００７】しかし、膜面積の小さい一個ずつのモジュ
ールを多数配置し、更にそれぞれの集水管に配管を接続
することは、作業性が悪いだけでなく、モジュール設置
スペースを小さくして、モジュールの容積効率を上げる
ことにも限界があった。

【０００８】本発明は、このような問題がなく、任意な
膜面積の大膜面積モジュールを容易にしかも効率よく構
成でき、生産性の高い中空糸膜に垂直な断面が細長いほ
ぼ矩形であることを特徴とする中空糸膜モジュールを提
供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、中空糸
膜を緯糸とする編織物と該編織物の一端を収納する板状
部材とから成り、中空糸膜編織物の端部が開口状態を保
ちつつ、中空糸膜に垂直な断面の形状が細長いほぼ矩形
であるように、板状部材に合成樹脂で固定されている中
空糸膜モジュールに於て、中空糸膜編織物が、板状部材
の板厚面から板状部材に設けられた穴の内側に達するま
で貫通して樹脂固定されており、穴の内側に中空糸編織
物の開口部があって、該板状部材を積層して、集水部を
構成できることを特徴とする中空糸膜モジュールにあ
る。

【００１０】以下、本発明を図面に従い詳細に説明す
る。図１は、本発明の中空糸膜モジュールの板状部材の
合成樹脂固定部分の一例を示す斜視図、図２は本発明に
よる大膜面積中空糸膜モジュールの一例を示す斜視図で
ある。

【００１１】図３は、本発明による中空糸モジュールを
製造する為の治具の断面の一例を示す斜視図である。１
は中空糸膜、２は合成樹脂、３は中空糸開口部、４は板
状部材、５は板状部材のボルト穴、６は締め付けボル
ト、７は集水部蓋、８は側面中子型枠、９は側面型枠
蓋、１０は締め付けボルト穴、１１は配管口を示してい
る。

【００１２】図１は、本発明の中空糸膜モジュールの板
状部材の合成樹脂固定部分の一例を示す斜視図である。
図１で中空糸膜１は合成樹脂２によって板状部材４の板
厚面のスリット部分に接着固定されている。

【００１３】合成樹脂２で固定された中空糸膜１の端部
は、板状部材４の穴部の内側まで達していて、合成樹脂
２はこの板状部材４の穴の内側の部分で、その一部が接
着固定した中空糸膜１を垂直に切る面で中空糸ごと切断
され、中空糸膜の開口部３を形成している。

【００１４】図２は、本発明による中空糸膜モジュール
により、大膜面積モジュールを構成した場合の一例を示
す斜視図である。中空糸膜１の端部を合成樹脂２により
接着固定した板状部材４は、中空糸膜の開口部３その穴
部の内側に取り込んだまま、所定の膜面積に必要な枚数
だけ積層されている。

【００１５】板状部材４の積層の最初と最後の位置には
蓋７を配置し、最後に締め付けボルト６で板状部材４の
積層体全体を締め付け固定することによって、中空糸開
口部を板状部材４の積層体の中に取り込んだ集水部を構
成している。蓋７には、必要に応じて適当な配管口を設
けておき、中空糸膜で濾過された液体は、この部分から
集水され、吸引系に導入される。

【００１６】板状部材４の積層固定にあたって、積層部
からの漏れが懸念される場合には、接着剤を併用して積
層を行なったり、板状部材の側面にパッキン等のシール
部材を挟み込んだ形にして積層を行う等適当なシール手
段を用いればよい。図１、２、３には、中空糸膜を合成
樹脂で固定し開口部を設ける板状部材が、中空糸膜の片
側にしか図示していないが、中空糸膜の両端にこれを設
け、両側から集水することも可能である。

【００１７】本発明に用いられる中空糸膜としては、種
々のものが使用でき、例えばセルロース系、ポリオレフ
ィン系、ポリビニルアルコール系、ＰＭＭＡ系、ポリス
ルフォン系等の各種材料からなるものが使用できる。こ
こで、編地への加工のし易さなどを考えるとポリエチレ
ン、ポリプロピレン等の強伸度の高い材質もののが好ま
しい。

【００１８】また、濾過膜として使用可能のものであれ
ば、孔径、空孔率、膜厚、外径等には特に制限はない
が、濾過の対象となる物によって適宜選択される。更
に、有機物やウイルスの除去を目的とする場合には、分
画分子量数万から数十万の限外濾過膜を用いる場合もあ
る。

【００１９】中空糸膜の表面特性としては、表面に親水
基等を持つ所謂恒久親水化膜であることが望ましい。恒
久親水化膜の製法としては、ポリビニルアルコ−ル系の
ような親水性高分子で中空糸膜を製造する方法、または
疎水性高分子膜の表面を親水化するなど公知の方法が使
用できる。

【００２０】例えば親水性高分子を膜面に付与し疎水性
中空糸膜を親水化する際の親水性高分子の例としては、
エチレン−酢酸ビニル共重合体のケン化物、ポリビニル
ピロリドン等を挙げることが出来る。この事により、有
機物と中空糸膜表面との疎水性相互作用を減少させるこ
とができ、有機物の吸着を抑えることができる。

【００２１】中空糸膜１は、中空糸膜を例えば緯糸とし
て編地としたものを数枚積層したものであれば、ほぼ矩
形の状態で合成樹脂２に接着固定し、ほぼ矩形の中空糸
開口部を形成するのに好適である。編地の製造方法は、
例えば特開昭６２−５７９６５号公報、特開平１−２６
６２５８号公報に開示されている。

【００２２】ここで、合成樹脂２は中空糸膜の端面を取
り込んで接着固定されているので、中空糸膜１を保持
し、中空糸膜の開口部を構成するだけでなく、中空糸膜
のシール、固定部として機能する。合成樹脂２として
は、通常エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリ
ウレタン樹脂等の液状樹脂を用いる。

【００２３】本発明による中空糸膜モジュールのよう
に、中空糸膜１を合成樹脂２によって板状部材４のスリ
ット部分に接着固定し、合成樹脂２で固定された中空糸
膜１の端部が、板状部材４の穴部の内側で、中空糸膜の
開口部３を形成しているモジュールは、例えば次の方法
で製造される。

【００２４】図３に示す様に、まず内側に中空糸開口部
を設ける穴部を持ち、板厚の側面の一面の一部に、中空
糸膜を通す事のできるスリットを設けた板状部材４を、
ポッティング型枠である側面中子型枠８と側面型枠蓋９
で挟み込む。板状部材４ならびに型枠にはそれぞれ、締
め付け用ボルト穴１０が設けられていて、ポッティング
時の合成樹脂の漏れがないようにシールできるようにな
っている。

【００２５】側面中子型枠８には、板状部材４の穴の内
側に嵌合し、しかも中空糸膜の開口部を形成するための
樹脂溜まりが形成できるような中子部が設けられてい
る。一方、側面型枠蓋９は、側面中子型枠８とともに、
板状部材４を挟み込んでポッティング型枠を形成できる
ようなものである。

【００２６】このような状態で、合成樹脂２を板状部材
４のスリット部から流し込んでポッティング型枠を満た
し、続いて中空糸膜１を同じく板状部材４のスリット部
から型枠の底に当たるまで挿入する。合成樹脂の粘度
は、１０００〜２５００センチポイズ程度の粘度である
ことが好ましく、ポッティング型枠の内面は、合成樹脂
が接着しないように、例えば表面に離型剤を塗布したも
のであったり、材質自体を離型性の高いものにすること
がより好ましい。

【００２７】中空糸膜モジュールの製造に於て、液状の
合成樹脂を中空糸膜間に隙間なく充填する方法として
は、一般に遠心力を利用する方法が採用されている。し
かし、本発明による中空糸膜モジュールのように、中空
糸編織物を用いるものに関しては、樹脂固定部分の中空
糸密度が編織組織によって規定されていて偏りがないの
で、振動を利用した方法や、更に重力のみによる方法も
可能である。

【００２８】振動法による中空糸膜の樹脂固定方法（ポ
ッティング方法）の詳細は、特開平３−１１４５１５号
公報に開示されている。このようにして、合成樹脂２が
硬化しポッティングが完了したら、側面中子型枠８と側
面型枠蓋９による型枠を分解し、続いて、板状部材４の
穴の内側の部分に突出している合成樹脂２が形成したほ
ぼ矩形状の中空糸端部をカッターにより切断し、中空糸
端面の開口部３を作る。

【００２９】ここで、切断する方法は様々な方法が可能
である。ギロチンカッターによって板状部材の内側の穴
部にカッター刃をいれて切断するのが比較的容易であ
る。以上、図にはそれぞれ、中空糸膜の片端だけに合成
樹脂からなる中空糸膜の固定部を設けるモジュールを示
したが、これを中空糸膜の両端に設けることも勿論可能
である。この場合、中空糸膜内抵抗による制限が半減す
る為、中空糸膜の長さを２倍とすることが出来る。

【００３０】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。 ［実施例１］ポリエチレン多孔質中空糸膜（商品名：Ｅ
ＨＦ２７０Ｔ 内径２７０μｍ、外径３８０μｍ 三菱
レイヨン（株）製）を１６本合糸し、表面にエチレン−
酢酸ビニル共重合体のケン化物を被覆し膜面に恒久親水
性を付与して中空糸膜を緯糸とし、幅４００ｍｍで編み
長さ２８０ｍｍで編地を編成した。

【００３１】板状部材として、長さ３２０ｍｍ×高さ５
０×厚さ１０ｍｍの塩ビの板面をくり貫いて穴部を形成
し、板厚面の一面に、幅５ｍｍのスリットを、前期の穴
部内側に到達するまでの深さで長さ２９０ｍｍにわたっ
て加工した。側面中子型枠と、側面型枠蓋をそれぞれ金
属により製作して、表面にテフロンコーティングを行っ
た。

【００３２】板状部材を型枠で挟み込むようにしてポッ
ティング型枠をセットし、次いで板状部材のスリット部
からウレタン樹脂を注入し、先に準備した中空糸膜編成
物を側面中子型枠に当たるまで挿入し硬化固定した。充
分に硬化した後、型枠を解体して板状部材を取り出し
て、カッターで、板状部材の穴部の内側に形成されてい
る中空糸膜端部を合成樹脂ごと切断した。

【００３３】以上のようにして、板状部材の穴部の内側
に中空糸膜の矩形開口部を持つ、図１のような中空糸膜
モジュールを得た。このモジュールの有効膜面積は、約
２ｍ²であった。

【００３４】この中空糸膜モジュールの板状部材部分を
接着剤を塗布しつつ２５枚積層し、積層の最初と最後に
は、板状部材と同じ寸法の蓋を同様にして接着積層し
て、膜面積が５０ｍ²の大膜面積モジュールを得た。こ
のモジュールは、中空糸膜編み地が１０ｍｍの均一ピッ
チで積層され、中空糸の開口部がほぼ矩形状の従来のモ
ジュールに比べ、非常に容積効率の高いものであった。

【００３５】

【発明の効果】本発明による、中空糸膜モジュールで
は、モジュールの構成部材が少なく、製造が容易で大幅
なコストダウンが図れるばかりでなく、特に大膜面積モ
ジュールを、必要な膜面積に応じて任意に積層により容
易に構成できるので、従来のように膜面積に応じてモジ
ュールを個別に製作する必要が無い。

【００３６】また膜面積の小さい多数のモジュールを設
置する場合と比較して、それぞれに配管施工する手間が
省るばかりでなく、さらに単位設置面積当たりの膜面積
を容易に大きくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールの端部の合成樹脂
固定部分の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明による大面積中空糸膜モジュールの一例
を示す斜視図である。

【図３】本発明による中空糸モジュールを製造する為の
治具の断面の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜 ２ 合成樹脂 ３ 中空糸膜開口部 ４ 板状部材 ５ 締め付けボルト穴 ６ 締め付けボルト ７ 蓋 ８ 側面中子型枠 ９ 側面型枠蓋 １０ 型枠締め付けボルト穴 １１ 配管口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸膜を緯糸とする編織物と該編織物
   の一端を収納する板状部材とから成り、中空糸膜編織物
   の端部が開口状態を保ちつつ、中空糸膜に垂直な断面の
   形状が細長いほぼ矩形であるように、板状部材に合成樹
   脂で固定されている中空糸膜モジュールに於て、中空糸
   膜編織物が、板状部材の板厚面から板状部材に設けられ
   た穴の内側に達するまで貫通して樹脂固定されており、
   穴の内側に中空糸編織物の開口部があって、該板状部材
   を積層して、集水部を構成できることを特徴とする中空
   糸膜モジュール。