JPH0924251A - 濾過装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】中空糸膜モジュールを用いた濾過装置におい
て、バブリングによる中空糸膜モジュールの洗浄処理
と、濾過処理とを同時に、長期間安定的に行うこと。 【構成】親水性中空糸膜と、親水性中空糸膜と連通した
集水部とを備えた中空糸膜モジュールを濾過槽内に設け
るとともに中空糸膜モジュールの下端部にバブリングを
行う散気装置を設け、濾過槽内に導入した原液の中空糸
膜モジュールによる濾過処理と、バブリングによる中空
糸膜モジュールの洗浄処理とを同時に行う。

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、湖沼水、屎
尿、下水、用水、廃水等の濾過処理を効率よく行いうる
中空糸膜モジュールを用いた濾過装置に関するものであ
り、特に中空糸膜モジュールのバブリングによる洗浄処
理と、原液の濾過処理とを同時に、安定的に長期間行い
うる濾過装置及びその運転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、中空糸膜モジュールを濾過槽
内に配設した濾過装置による濾過処理は、河川水、湖沼
水の浄化、原子力発電所や火力発電所における復水処
理、屎尿処理工程における汚泥との分離等広い分野で用
いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の濾過装置に用い
られてきた中空糸膜モジュールは、中空糸膜と、中空糸
膜に連通し、濾過された濾液を集水する集水管よりなっ
ており、中空糸膜を構成する素材としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスルホン
等のポリマーが用いられている。

【０００４】これらポリマーから構成される中空糸膜は
疎水性であり、そのままの状態では透水性を有さないた
め、中空糸膜モジュールを水処理に用いる際は、あらか
じめ中空糸膜が有する微細孔内を、中空糸膜と親和性の
良いエタノール等の親和性溶剤で充填した後、これを水
で置換した中空糸膜モジュールを濾過装置の槽内に浸漬
して用いるという煩雑な方法が取られている。

【０００５】また、この様な濾過装置においては、中空
糸膜モジュールの下部に散気装置を設け、散気装置から
エアーをバブリングさせることにより、中空糸膜表面に
付着した汚濁物質が除去し、汚濁物質による透水量の低
下を防ぐことができる。しかしながら、バブリングに使
用したエアーが中空糸膜の微細孔内に侵入すると、エア
ーと接触した中空糸膜表面は再び疎水性となるため、こ
の部分は透水性が低下するという難点を有している。

【０００６】そのため、バブリングによる中空糸膜モジ
ュールの洗浄処理と、中空糸膜モジュールによる濾過処
理とを同時に行うと、バブリングに用いたエアーが大量
に微細孔内に充填され、中空糸膜モジュールの透水性が
低下するという難点があり、そのため原液の濾過処理
と、バブリングによる洗浄処理とを別の工程で行わざる
を得ず、濾過効率が悪いという難点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、バ
ブリングによる中空糸膜モジュールの洗浄処理と、濾過
処理とを同時に長期間安定的に行いうる濾過装置を開発
することを目的として検討を行った結果、良好な透水速
度を有する親水性中空糸膜モジュールを用いることによ
り、その目的を達成しうることを見出したものである。

【０００８】即ち、本発明の要旨とするところは、親水
性中空糸膜と該親水性中空糸膜と連通した集水管とを備
えた中空糸膜モジュールを濾過槽内に設けるとともに中
空糸膜モジュールの下部に散気装置を設けたことを特徴
とする濾過装置及びその運転方法にある。

【０００９】

【作用】本発明において用いる親水性中空糸膜とは、中
空糸膜をエタノール等の親和性溶剤によって処理した後
水置換を行うことなく、そのままの状態で水の透過性を
有する中空糸膜である。中空糸膜モジュールに親水性中
空糸膜を用いると、本発明の濾過装置の運転において、
バブリングによる洗浄処理と、濾過処理とを同時に行
い、親水性中空糸膜中にエアーが侵入しても、中空糸膜
が親水性であるため、容易にエアーが水で置換された
め、透水量が低下することはない。

【００１０】また、上記親水性中空糸膜は、その表面
が、２３℃にて測定した水との接触角が８０°以下であ
る親水性ポリマーで構成されていることが好ましい。表
面がこの様なポリマーにて構成されていると、中空糸膜
に十分な親水性が付与され、エアーによる透水性の低下
のより少ない濾過装置を得ることができる。

【００１１】この様な親水性中空糸膜としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを溶融延伸
開孔法により多孔化した多孔質中空糸膜表面に、ポリビ
ニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合
体、アクリルアミド系共重合体等の親水性重合体を被
覆、或いはグラフト重合させた多孔質中空糸膜を用いる
ことができる。好ましくは、前記ポリオレフィンからな
る多孔質中空糸膜が、緻密層と支持層からなる複合構造
を有した多孔質中空糸膜であると、より高い透過性能を
有する中空糸膜モジュールとすることができる。また、
親水性中空糸膜として、ポリアリルスルホン／ポリエー
テルスルホン混合物を湿式賦形法により製膜した中空糸
膜を用いると、より耐熱性に優れる中空糸膜モジュール
とすることができる。

【００１２】また、本発明に用いる親水性中空糸膜とし
ては、差圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ²で測定した透水量が
０．５ｌ／ｍ²・ｈｒ・ｍｍＨｇ以上であることが好ま
しい。透水量０．５ｌ／ｍ²・ｈｒ・ｍｍＨｇ以上の透
水性を備えた親水性中空糸膜では汚濁物質による透水能
力の低下が小さく、実用的な濾過処理を行うことができ
る。

【００１３】本発明に用いる中空糸膜モジュールの形態
は、特に限定されるものではないが、中空糸膜の片端部
を集水管に結合したもの、中空糸膜をＵ字状に折り畳
み、１つの集水管に結合したもの、或いは中空糸膜の両
端部を別々の集水管に結合させたもの等を用いることが
できる。

【００１４】また、中空糸膜モジュールの形態は、中空
糸膜がシート状に配列された平型モジュールを用いるこ
とが好ましい。中空糸膜がシート状に配列された構成と
なっていると、汚濁物質の堆積による中空糸膜の固化が
起こりにくい中空糸膜モジュールとすることができる。

【００１５】平型モジュールを使用するに当たっては、
親水性中空糸膜の配置方向が水平方向となるように、中
空糸膜モジュールを濾過槽内に配設して使用することが
好ましい。中空糸膜の配置方向が水平方向となるようよ
うに中空糸膜モジュールを配設すると、その配置方向が
垂直方向となるように中空糸膜モジュールを配設した場
合に比べて、バブリングによる洗浄効率を向上させるこ
とができる。

【００１６】この型の中空糸膜モジュールでは、図１に
示す如く、親水性中空糸膜の配置方向が水平方向とな
り、かつシートの方向も水平方向となるように濾過槽内
に配設してもよいし、図２に示すように、親水性中空糸
膜の配置方向が水平方向となり、かつシートの方向が垂
直方向となるように中空糸膜モジュールを槽内に配設し
てもよい。

【００１７】中空糸膜モジュールの下部にはバブリング
を行う散気装置を設ける。散気装置からエアーをバブリ
ングすることにより、そこから上昇する気泡で、親水性
中空糸膜を揺らすとともに、上昇流によるクロスフロー
効果により、膜面に付着した汚濁物質の洗浄を行うこと
ができる。

【００１８】本発明の濾過装置は、水系の固液分離手段
として用いられるものであれば、種々の装置に応用する
ことが可能である。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２０】［実施例１］ポリエチレン製多孔質中空糸
膜表面をエチレンビニルアルコール共重合体により被覆
した、三菱レイヨン（株）製親水性多孔質中空糸膜（登
録商標名ＥＸ４１０Ｔ、内径２７０μｍ、外径４１０μ
ｍ、孔径０．１μｍ、差圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ²で測定
した透水量３．５ｌ／ｍ²・ｈｒ・ｍｍＨｇ）を用い
て、膜面積が２ｍ²の、親水性中空糸膜がシート状に配
列されるとともに、親水性中空糸膜の一端が集水管に連
通し、他端が中空糸膜固定部により固定された平型中空
糸膜モジュールを作成した。なお、膜表面に被覆された
エチレンビニルアルコール共重合体の水との接触角は、
温度２３℃、湿度６５％の条件下で、５２°であった。

【００２１】図１に示す如く、濾過槽内に、バブリング
を行う散気装置４を配設し、その上部に、上記中空糸膜
モジュールを、親水性中空糸膜２が水平方向に配置さ
れ、かつそのシート面が水平方向となるように配設す
る。ＭＬＳＳ（Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅ
ｎｄｉｄ Ｓｏｌｉｄ）５０００ｐｐｍの活性汚泥水原
液を原液ポンプ５により連続的に濾過槽内に導入し、上
記中空糸膜モジュール内部を吸引ポンプ８により減圧す
ることにより、３３０ｍｌ／ｍｉｎの速度で原液の固液
分離を行った。なお、濾過処理は５分間濾過、５分間濾
過停止を１サイクルとして運転を行った。

【００２２】また、この濾過処理と並行して、中空糸膜
モジュールの下端部に配設された散気装置からは、連続
的に３５ｍｌ／ｍｉｎの速度でエアーをバブリングして
中空糸膜モジュールの洗浄処理を行った。

【００２３】親水性中空糸膜を透過した液体は、中空糸
膜の開口部から集水管１に集水され、濾過槽外へと排出
した。この濾過装置を用いて濾過処理を行った際の、中
空糸膜外部と内部の差圧を測定した。濾過処理中の吸引
圧力の変化を図３に示す。

【００２４】［比較例１］疎水性多孔質中空糸膜であ
る、三菱レイヨン（株）社製ポリエチレン製多孔質中空
糸膜（登録商標名ＥＨＦ４１０Ｔ、内径２７０μｍ、外
径４１０μｍ、孔径０．１μｍ、差圧０．５ｋｇｆ／ｃ
ｍ²の条件下では透水性を有しない）を用いて、実施例
１と同様の中空糸膜モジュールを作成した。

【００２５】なお、膜素材であるポリエチレンの水との
接触角は、実施例１と同一条件下での測定で、１００°
であった。この疎水性中空糸膜をエタノールに浸漬した
後、これを水に置換して、実施例１と同様の条件下で、
測定を行った。濾過処理中の吸引圧力の変化を図３に示
す。

【００２６】これら吸引圧力変化の比較からわかるよう
に、親水性多孔質中空糸膜を用いた実施例１の濾過装置
は、濾過処理を７０日行っても、差圧はほとんど変化し
ないのに対して、疎水性中空糸膜を用いた濾過装置にお
いては２０日を経過した後に差圧が上昇し始めており、
透水能力の低下が認められる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の濾過装置においては、濾過槽内
において中空糸膜モジュールの下部に散気装置を備え、
中空糸膜モジュールによる濾過処理と、散気装置による
洗浄処理とを同時に行う濾過装置であり、中空糸膜モジ
ュールを構成する中空糸膜に親水性中空糸膜を用いたの
で、散気装置からバブリングされたエアーが中空糸膜の
微細孔内に侵入しても、透水性の低下が起こらないの
で、濾過処理と洗浄処理とを同時に、長期間安定的に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施例１に用いた濾過装置の説明図であ
る。

【図２】図２は、本発明の濾過装置を構成する中空糸膜
モジュール及び散気装置の一態様を示す説明図である。

【図３】図３は、実施例１及び比較例１により得られた
差圧変化図である。

【符号の説明】

１：集水管 ２：親水性中空糸膜 ３：中空糸膜固定部 ４：散気装置 ５：原液ポンプ ６：濾過槽 ７：ブロア ８：吸引ポンプ ９：濾液

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】親水性中空糸膜と該親水性中空糸膜と連通
   した集水管とを備えた中空糸膜モジュールを濾過槽内に
   設けるとともに、中空糸膜モジュールの下部に散気装置
   を設けたことを特徴とする濾過装置。
2. 【請求項２】親水性中空糸膜の表面を構成するポリマー
   の水との接触角が、８０゜以下であることを特徴とする
   請求項１記載の濾過装置。
3. 【請求項３】差圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ²で測定した透水
   量が０．５ｌ／ｍ²・ｈｒ・ｍｍＨｇ以上の親水性中空
   糸膜を用いることを特徴とする請求項１または２記載の
   濾過装置。
4. 【請求項４】中空糸膜モジュールとして、多数本の親水
   性中空糸膜をシート状に配列した平型モジュールを用
   い、該親水性中空糸膜の配置方向が水平方向となるよう
   に濾過槽内に配設したことを特徴とする請求項１〜請求
   項３記載の濾過装置。
5. 【請求項５】請求項１〜請求項４記載の濾過装置におい
   て、親水性中空糸膜モジュールの濾過処理と、散気装置
   からのバブリングによる洗浄処理とを同時に行うことを
   特徴とする濾過装置の運転方法。