JP2006281198A - 浸漬型濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 多段に配置された中空糸膜モジュールを高密度充填した状態でも、下段の中空糸膜モジュールに供給された中空糸膜洗浄用エアを回収して上段の中空糸膜モジュールに再供給でき、さらに中空糸膜モジュールに懸濁物質が堆積することを抑制できる浸漬型濾過装置を提供する。
【解決手段】 懸濁物質を含む水を濾過処理する処理水槽内に中空糸膜モジュールが上下方向に多段で配置された浸漬型濾過装置であって、下方に配置された中空糸膜モジュール１２の集水キャップ５と一体に形成された構成部材として、中空糸膜洗浄用エアを回収して隣接する上方に位置する中空糸膜モジュールに再供給する機能を有する部材が設けられている。また、上方から見たときに少なくとも隣接する上下に位置する中空糸膜モジュールどうしが互いにすべて重なり合わないように配置されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は中空糸膜モジュールを用いた浸漬型濾過装置に関し、さらに詳しくは、中空糸膜洗浄用のエアの流量を減らし、ランニングコストを低減した浸漬型濾過装置に関する。

一般に中空糸膜モジュールを用いる浸漬型濾過装置は、処理水槽内に中空糸膜モジュールを配置して懸濁物質を含む原水を吸引濾過し透過水を得る。

ここで、単位敷地面積あたりの造水量を増やすには、水槽内に中空糸膜モジュールを高密充填できるように配置することが好ましいが、特許文献１に開示されているように、水槽の深さに合わせて中空糸膜モジュールを多段に配置できる構成になっていれば好都合である。

さらに、特許文献１に開示しているように、下段の中空糸膜モジュールに供給された中空糸膜洗浄用エアを回収し、上段の中空糸膜モジュールに再供給できれば、エア供給量が減少してランニングコストが削減できるという効果がある。

しかしながら、例えば特許文献１に開示しているように上段の中空糸膜モジュールの下部にフード状のエア導入筒を設ける場合、下段の中空糸膜モジュールに供給したエアのほとんどすべてを回収するためには図１９に示すようにエア導入筒６の直径（Ｆ）を大きくする必要があった。これは、下段の中空糸膜モジュール１２に供給したエアはすべて中空糸膜間を上方に移動するものではなく、図１９の矢印Ｇで示すように中空糸膜束の外周部付近を移動するエアの一部は下段の中空糸膜モジュール１２の上部に達する前に中空糸膜モジュールの系外に流出して散逸していくからである。特に、中空糸膜モジュールの比較的下方の位置から系外に流出したエアは上方に移動していくにつれて、中空糸膜モジュールからどんどん遠ざかっていく可能性がある。

その結果、下段の中空糸膜モジュール１２に供給したエアのほとんどすべてを回収するためには前記エア導入筒６を大きくする必要が生じ、隣り合う中空糸膜モジュールどうしの距離が大きくなって、処理水槽内に中空糸膜モジュールを高密度充填できなくなり、前述の中空糸膜モジュールを多段に配置して高密度に充填できるというメリットがなくなってしまう。

また、特許文献１に開示されているように、上方から見たときに各段の中空糸膜モジュールが互いにすべて重なり合うように配置されていると、上段の中空糸膜モジュール１１から排出された懸濁物質が、真下にある下段の中空糸膜モジュール１２上に落下して堆積し、さらに堆積した懸濁物質は濾過工程時に原水とともに吸引されて再び上段や下段の中空糸膜モジュール内に取り込まれて濾過性能を低下させる可能性があった。
特開２００４−２９０７３５号公報

本発明の目的は、上述した従来の問題を解消し、隣り合う中空糸膜モジュールどうしの距離を小さく保って処理水槽内に中空糸膜モジュールを高密度充填した状態でも、下段の中空糸膜モジュールに供給された中空糸膜洗浄用エアを回収して上段の中空糸膜モジュールに再供給でき、さらに中空糸膜モジュールに懸濁物質が堆積することを抑制できる浸漬型濾過装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成する本発明の中空糸膜モジュールは、下記の構成を特徴とするものである。

（１）複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束、該中空糸膜束の両端部を接着収束させた樹脂板、該樹脂板のうちの一方の樹脂板部分に設けられた集水キャップ、該樹脂板のうちの他方の樹脂板部分の片側に配されたエア供給部、および該エア供給部に設けられたエア導入筒を有してなる中空糸膜モジュールを用いて懸濁物質を含む水を濾過する浸漬型濾過装置であって、懸濁物質を含む水を濾過処理する処理水槽内に前記中空糸膜モジュールが上下方向に多段で配置されていて、下方に配置された中空糸膜モジュールの構成部材が中空糸膜洗浄用のエアを回収して隣接する上方に配置された中空糸膜モジュールに再供給する機能を有することを特徴とする浸漬型濾過装置。

（２）前記構成部材が集水キャップと一体に形成されてなることを特徴とする上記（１）に記載の浸漬型濾過装置。

（３）上方から見たときに少なくとも隣接する上下に位置する前記中空糸膜モジュールどうしが互いにすべて重なり合わないように配置されることを特徴とする上記（１）または（２）のいずれかに記載の浸漬型濾過装置。

（４）前記中空糸膜モジュールは、前記エア供給部側の樹脂板に貫通孔が設置され、かつ、前記エア供給部の横断面積をＳとした際に前記エア供給部の中央部の０．５Ｓにあたる領域にのみ前記貫通孔が設置されていることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の浸漬型濾過装置。

（５）前記の上下方向に多段で配置された中空糸膜モジュールのうち、少なくとも最下段の中空糸膜モジュール以外は、前記エア供給部側の樹脂板の中央部付近に唯一の貫通孔が設けられている中空糸膜モジュールであることを特徴とする上記（３）または（４）に記載の浸漬型濾過装置。

（６）前記の上下方向に多段で配置された中空糸膜モジュールのうち、少なくとも最下段の中空糸膜モジュール以外は、前記エア供給部側の樹脂板の中央部付近に他の貫通孔より大きな開口面積を有する貫通孔が設けられている中空糸膜モジュールであることを特徴とする上記（３）または（４）に記載の浸漬型濾過装置。

（７）複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束、中空糸膜端面を開口した状態で接着収束させた接着部Ａ、中空糸膜端面を小束単位でまとめて閉塞させた接着部Ｂ、接着部Ａに設けられた集水キャップ、接着部Ｂの周りに設けられたエア導入筒を有してなる中空糸膜モジュールを用いて懸濁物質を含む水を濾過する浸漬型濾過装置であって、懸濁物質を含む水を濾過処理する処理水槽内に前記中空糸膜モジュールが上下方向に多段で配置されていて、下方に配置された中空糸膜モジュールの構成部材が中空糸膜洗浄用のエアを回収して隣接する上方に配置された中空糸膜モジュールに再供給する機能を有することを特徴とする浸漬型濾過装置。

（８）前記構成部材が集水キャップと一体に形成されてなることを特徴とする（７）に記載の浸漬型濾過装置。

（９）上方から見たときに少なくとも隣接する上下に位置する前記中空糸膜モジュールどうしが互いにすべて重なり合わないように配置されることを特徴とする（７）または（８）のいずれかに記載の浸漬型濾過装置。

（１０）前記浸漬型濾過装置を構成する中空糸膜モジュールが上下方向に２〜４段配置されてなることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の浸漬型濾過装置。

本発明によれば、中空糸膜モジュールを上下方向に多段に配置する浸漬型濾過装置において、中空糸膜モジュールを高密度充填した状態で下段の中空糸膜モジュールに供給された中空糸膜洗浄用エアを回収し、上段の中空糸膜モジュールに再供給できるため、単位敷地面積あたりの造水量の増加とエア供給量減少によるランニングコストの削減の両者を同時に達成できる。さらに、中空糸膜モジュールに懸濁物質が堆積することも抑制できる。

本発明の最良の実施形態を、上水の浸漬型濾過装置として適用される場合を例にとって、図面を参照しながら以下に説明する。図１及び図２はそれぞれ、本発明に係る浸漬型濾過装置を構成する中空糸膜モジュール１の実施態様を示す概略断面図である。この中空糸膜モジュールは、数百本〜数万本の中空糸膜が束ねられ一定長に揃えられた中空糸膜束２が、筒状ケース３内に収容され、両端部が樹脂板４ａ、４ｂで接着集束されて筒状ケースに固定されていることが好ましい。そして、接着集束部間の樹脂板４ａ、４ｂによって接着集束されていない部分が濾過領域部となる。ここで、筒状ケース３は例えば網状になっていて、通水可能な状態にあることが好ましい。これは、筒状ケース３の全面から処理水槽内の原水を中空糸膜モジュール１内に取り込めることで、吸引濾過の抵抗を大幅に小さくできることが１つの理由である。また、中空糸膜洗浄時においては逆に、中空糸膜表面に付着した懸濁物質を、通水可能な筒状ケース３の全面を通じて中空糸膜モジュール１の外部に排出できるため、懸濁物質の排出効率が向上する。

中空糸膜束２を構成する中空糸膜の素材は特に限定されず、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレンなどや、これらの複合素材を例示することができる。

中空糸膜は、外径が０．３〜３ｍｍの範囲であることが好ましい。これは、中空糸膜の外径が小さすぎると、中空糸膜モジュールを製作する際の中空糸膜取り扱い時や、中空糸膜モジュールを使用する際の濾過、洗浄時などに中空糸膜が折れて損傷するなどの問題があり、逆に外径が大きすぎると同じサイズの筒状ケース内に挿入できる中空糸膜の本数が減って濾過面積が減少するなどの問題があるからである。また、中空糸膜は、膜厚が０．１〜１ｍｍの範囲であることが好ましい。これは、膜厚が小さすぎると、圧力で膜が折れるなどの問題があり、逆に膜厚が大きいと圧損や原料代の増加につながるなどの問題がある。

中空糸膜は、集水キャップ５側では、樹脂板４ａによって中空糸膜相互間のみが接着集束されており、中空糸膜の端面は開口された状態となっている。一方、エア導入筒６側では、樹脂板４ｂが中空糸膜の内部にまで浸入し、中空糸膜の相互間が接着集束されるとともに中空糸膜の端面も封止されている。また、エア導入筒６側では、接着固化した樹脂板４ｂに、中空糸膜モジュールの軸方向に貫通した複数個の貫通孔８が設けられている。貫通孔８の横断面形状は円形、楕円形や多角形など任意でかまわない。

中空糸膜束を接着集束する樹脂板４ａ、４ｂについては、汎用品で安価であり、水質にも影響を与えないエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂などの高分子材料を用いることが好ましい。

次に、両端の樹脂板４ａ、４ｂ部分にはそれぞれ集水キャップ５とエア導入筒６が装着されている。本発明によれば、図２に示すように中空糸膜モジュール１に、中空糸膜洗浄用のエアを回収して隣接する上方に配置された中空糸膜モジュールに再供給する機能を有する構成部材２０を別途取り付けるとよいが、さらに好ましくは図１に示す実施形態のように、前記構成部材が集水キャップ５と一体に形成されていれば、部材数の削減による製造コストの削減や、中空糸膜モジュールの小型化などが実現できる。図１に示す本実施形態では集水キャップ５には、濾過水出口７の他に、エア回収口９、エア供給口１０が設けられている。ここで、集水キャップ５のＡ矢視平面図を図３に示すが、エア供給口１０は後述の理由により特定の位置に設けられている。

筒状ケース３、集水キャップ５、エア導入筒６の材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィンや、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・三フッ化塩化エチレン（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、そしてポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素樹脂、さらにポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリル-スチレン共重合体樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが単独または混合して用いられる。また、樹脂以外ではアルミニウム、ステンレス鋼などが好ましく、さらに、樹脂と金属の複合体や、ガラス繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂などの複合材料を使用してもかまわない。また、筒状ケース３、集水キャップ５、エア導入筒６は同一の材質でもそれぞれ異なる材質でもかまわない。

次に、中空糸膜モジュールを上下方向に２段に配置して浸漬型濾過装置としたときの原水の処理方法の一例を、図４を用いて説明する。図４は図１に示す中空糸膜モジュール１を２段に配置した形態をなす。

まず、中空糸膜モジュールを水槽（図示しない）内に浸漬させる。水槽には懸濁物質を含む原水が入れられており、中空糸膜モジュールの濾過水出口７側からポンプなどで吸引して、懸濁物質を含む原水を通水可能な筒状ケース３外部から中空糸膜モジュール内に取り込み、中空糸膜束２を用いて濾過した後、濾過水出口７から図示しない集水管に送る。このとき、原水中の懸濁物質は中空糸膜の表面に付着する。また、原水を吸引して濾過水を水槽外に取り出すと、水槽の水位が低下するため、必要に応じて水槽内に原水を供給する。これらの一定時間の濾過工程が終了すると、今度は濾過水または圧縮性気体を濾過水出口７側から原水側へ流す逆洗や、下段の中空糸膜モジュール１２の下方に設置した散気管（図示しない）から、中空糸膜モジュール１２下部の貫通孔８を通じて、圧縮性気体を中空糸膜モジュール内に供給し、中空糸膜モジュール内に蓄積した懸濁物質を系外に排出するエアスクラビングを行う。まず、逆洗では、濾過水または圧縮性気体が中空糸膜の内部から外部に向かって流れるため、中空糸膜の表面に付着していた懸濁物質が中空糸膜の表面から剥離する。そして次のエアスクラビングにおいて、まず下段の中空糸膜モジュール１２に供給されたエアによって下段の中空糸膜モジュール１２内部の微小な懸濁物質は通水可能な筒状ケース３を通って系外に排出される。そして、下段の中空糸膜モジュール１２で使用した中空糸膜洗浄用のエアは、矢印Ｃで示すように集水キャップ５に設けられたエア回収口９に流入し、次に矢印Ｄで示すようにエア供給口１０から上段の中空糸膜モジュール１１のエア導入筒６に供給され、上段の中空糸膜モジュール１１内部の微小な懸濁物質を通水可能な筒状ケース３を通じて系外に排出する。

排出された懸濁物質は水槽内を浮遊した後、ある程度時間が経つと水槽の底面方向へと落下していく。一方、中空糸膜モジュール内に堆積して固化したような比較的質量の大きな懸濁物質はエアスクラビング後に貫通孔８を通って水槽の底面方向へと落下していく。そして、水槽内の原水は定期的に排水され、底面に堆積している懸濁物質は水槽外に放出される。

これらの工程を繰り返しながら長時間にわたり原水の処理を継続していく。

そして、本発明によれば、前記エアスクラビングにおいて、下段の中空糸膜モジュール１２から流出したエアは、図４の矢印Ｃで示すように、散逸する前に下段の中空糸膜モジュール１２の構成部材である集水キャップ５に設けられたエア回収口９で回収され、エア供給口１０から直上にある上段の中空糸膜モジュール１１に供給されるため、上段の中空糸膜モジュール１１のエア導入筒６の直径は図１９に示す従来技術におけるものよりも大幅に小さくできる。その結果、隣り合う中空糸膜モジュールどうしの距離も小さくできるので、中空糸膜モジュールの高密度充填が可能となるのである。

ここで、エアが中空糸膜モジュールの全周から流出することを考慮すると、エア回収口９は集水キャップ５の全周に設けることが好ましい。エア供給口１０については、後述のように特定の位置に設けることが好ましい。さらに、ここでは中空糸膜モジュールの構成部材である集水キャップ５を用いて中空糸膜洗浄用エアを回収し再供給しているため、中空糸膜洗浄用エアを回収し再供給する機能を有する部材を別途製作して中空糸膜モジュールに取り付けた場合と比べて、製作コストの低減や中空糸膜モジュールの小型化が可能となり好ましいが、本発明の効果が達成されるのであれば、中空糸膜洗浄用エアを回収し再供給する機能を有する部材を別途製作して中空糸膜モジュールに取り付けてもかまわない。

また、図４のＢ矢視底面図を図５に示す。図５においてエア供給部１８である樹脂板４ｂ部分の横断面積をＳ（貫通孔の横断面積も含む）とすると、中空糸膜洗浄用エアを供給する貫通孔８は樹脂板４ｂ部分の中央部付近の０．５Ｓの領域（一点鎖線で囲んだ領域）にのみ設けるとよい。ここで、Ｓの領域と０．５Ｓの領域の形状は互いに実質的に相似形である。ここで、実質的に相似であるとは、領域Ｓの境界と領域０．５Ｓの境界において、対応する任意の２点間の距離（Ｌ_Ｓ，Ｌ_０．５Ｓ）の比（Ｌ_Ｓ／Ｌ_０．５Ｓ）の最大値（η_ＭＡＸ＝（Ｌ_Ｓ／Ｌ_０．５Ｓ）_ＭＡＸ）と最小値（η_ＭＩＮ＝（Ｌ_Ｓ／Ｌ_０．５Ｓ）_ＭＩＮ）の比（η_ＭＩＮ／η_ＭＡＸ）が０．９以上である場合を指す。

前述の従来技術では、貫通孔８から供給した中空糸膜洗浄用エアのうち、中空糸膜束２の外周部付近を移動するエアの一部は中空糸膜モジュールの上部に達する前に中空糸膜モジュールの系外に流出したためエアの利用効率が悪い。しかし、本発明の中空糸膜モジュール１においては、貫通孔８から供給されるエアは中空糸膜束２の中心部付近に集中しているため、供給されたエアは樹脂板４ａに達するまで、通水可能な通常ケース３から流出することなく、中空糸膜束２の中を移動し、樹脂板４ａに達して初めて通水可能な筒状ケース３を通じて流出し、図４の矢印Ｃで示すように、流出するとすぐにエア回収口９に流入する。このため、下段の中空糸膜モジュール１２に供給された中空糸膜洗浄用エアはほぼすべて回収されて上段の中空糸膜モジュール１１に供給されるため、エアの使用効率が大幅に向上するのである。

ここで、上記の中空糸膜モジュールの横断面形状は円形であったが、楕円形や三角形、四角形、五角形などの多角形でもかまわない。また、例えば四角形の場合の貫通孔の配置を図６に示すが、この場合もエア供給部の横断面積をＳ（貫通孔の横断面積も含む）とするとエア供給部１８の中央部付近の０．５Ｓの領域（一点鎖線で囲んだ領域）に設けるとよい。このとき、前記の０．５Ｓの領域とは、図６に示したエア供給部の中心１９を起点にして、エア供給部１８の外形（実線部分）を回転させることなく、相似形に保った状態で断面積が０．５Ｓになるまで縮小した範囲（波線部分）であることが好ましい。

また、中空糸膜モジュールを２段に設置する方法は、図７に示すようにガイド１４を設けたモジュールラック１３に設置したり、図８に示すように中空糸膜モジュールの上部に取り付けたフック１５を、モジュールラック１３の各段の上部に設置したレール１６に挿入するなど例示できるが、他の方法をとってもかまわない。さらに、中空糸膜モジュールを上下方向に３段以上に設置してもかまわない。その場合も上記と同様に、少なくとも最上段の中空糸膜モジュール以外は、中空糸膜洗浄用エアを回収できる機能を有することが好ましく、貫通孔はエア供給部の中央部のみに設けることが好ましい。

そしてさらに、本発明のより好ましい形態は、図９に示すように、隣接する段としてある上段の中空糸膜モジュール１１と下段の中空糸膜モジュール１２が、上方から見たときに互いにすべて重なり合わないように配置されることである。ここで、重なり合わないように配置されるとは、中空糸膜モジュールの中心軸が、別な中空糸膜モジュールの横断面に重ならないように配置されることを意味する。上方から見たときの中空糸膜モジュールの配置の概略図を図１０に示す。波線で表したのが下段の中空糸膜モジュール１２の外形図で、実線で示したのが上段の中空糸膜モジュール１１の外形図であるが、図に示すように、下段の中空糸膜モジュール１２のエア供給口１０は、上段の中空糸膜モジュール１１と重なる部分に設置することが好ましい。これにより、エア供給口１０から流出するエアはすべて上段の中空糸膜モジュール１１のエア導入筒６に供給される。また、上方から見たときに隣接する上段の中空糸膜モジュール１１と下段の中空糸膜モジュール１２が互いにすべて重なり合わないように配置されることで、図９に矢印Ｅで示すように、上段の中空糸膜モジュール１１の貫通孔８から排出された比較的質量の大きな懸濁物質の大半は、下段の中空糸膜モジュール１２の間隙に落下するため、懸濁物質が下段の中空糸膜モジュール１２の集水キャップなどに堆積することを抑制できる。

さらに、図９において、上段の中空糸膜モジュール１１の樹脂板４ｂ部分における貫通孔は、例えば図１１や図１２のように配置されていることが好ましい。図１１及び図１２は樹脂板４ｂ部分を斜め下方から見た模式図（斜視図）である。図１１に示すように、少なくとも上段の中空糸膜モジュール１１では樹脂板４ｂ部分の中央部にのみ貫通孔１７が設けられていることが好ましい。これは、中央部の貫通孔１７の真下には下方に隣接する中空糸膜モジュール１２が設置されていないため、貫通孔１７から排出される比較的質量の大きな懸濁物質は、すべて水槽の底面まで落下し、下段の中空糸膜モジュールの集水キャップ５などに堆積することをさらに抑制することができるためである。

またさらに、貫通孔が懸濁物質の排出口であると同時にエアスクラビング時の散気口でもあることを考慮すると、例えば図１２の模式図に示すように、樹脂板４ｂ部のほぼ全面にほぼ同一の開口面積を有する貫通孔８を設けて中空糸膜束２の全面に散気できるようにした上で、中央部には例えば他より開口面積が２倍以上大きな中央貫通孔１７を設け、比較的質量の大きな懸濁物質の排出は中央部に集中させても好都合である。

これらの場合も、中空糸膜モジュールを２段に設置する方法は、図９に示すようにガイド１４を設けたモジュールラック１３に設置したり、図１３に示すように中空糸膜モジュールの上部に取り付けたフック１５を、モジュールラック１３の各段の上部に設置したレール１６に挿入するなど例示できるが、他の方法をとってもかまわない。

上記の形態は中空糸膜モジュールを上下方向に２段に配置したが、同様に上下方向に３段に配置するときの模式図を図１４に、上方から見たときの中空糸膜モジュールの配置の概略図を図１５にそれぞれ示す。図１５において、波線で表したのが最下段に配置された中空糸膜モジュールの外形図で、実線で示したのが下から２段目に配置された中空糸膜モジュールの外形図、そして一点鎖線で示したのが下から３段目に配置された中空糸膜モジュールの外形図である。この場合も、隣接する上下に位置する中空糸膜モジュールどうし、すなわち、最下段の中空糸膜モジュールと下から２段目の中空糸膜モジュールおよび、下から２段目の中空糸膜モジュールと下から３段目の中空糸膜モジュールどうしは、それぞれ互いにすべて重なり合わないように配置する。また、図１５に示すように、最下段の中空糸膜モジュール、下から２段目の中空糸膜モジュールそして下から３段目の中空糸膜モジュールの３者が互いにすべて重なり合わないようにするとさらに好ましい。

さらに、最下段の中空糸膜モジュールのエア供給口は下から２段目の中空糸膜モジュールと重なる部分に設置し、下から２段目の中空糸膜モジュールのエア供給口は下から３段目の中空糸膜モジュールと重なる部分に設置することが好ましい。

次に、同様に中空糸膜モジュールを上下方向に４段に配置するときの模式図を図１６に、上方から見たときの中空糸膜モジュールの配置の概略図を図１７にそれぞれ示す。図１７において、波線で表したのが最下段に配置された中空糸膜モジュールの外形図で、実線で示したのが下から２段目に配置された中空糸膜モジュールの外形図である。さらに、一点鎖線で示したのが下から３段目に配置された中空糸膜モジュールの外形図で、二点鎖線で示したのが下から４段目に配置された中空糸膜モジュールの外形図である。この場合も同様に、隣接する上下に位置する中空糸膜モジュールどうし、すなわち、最下段の中空糸膜モジュールと下から２段目の中空糸膜モジュール、下から２段目の中空糸膜モジュールと下から３段目の中空糸膜モジュールおよび下から３段目の中空糸膜モジュールと下から４段目の中空糸膜モジュールどうしは、それぞれ互いにすべて重なり合わないように配置する。また、図１７に示すように、最下段の中空糸膜モジュール、下から２段目の中空糸膜モジュール、下から３段目の中空糸膜モジュールおよび下から４段目の中空糸膜モジュールの４者が互いにすべて重なり合わないようにするとさらに好ましい。さらに、最下段の中空糸膜モジュールのエア供給口は下から２段目の中空糸膜モジュールと重なる部分に設置し、下から２段目の中空糸膜モジュールのエア供給口は下から３段目の中空糸膜モジュールと重なる部分に設置し、そして下から３段目の中空糸膜モジュールのエア供給口は下から４段目の中空糸膜モジュールと重なる部分に設置することが好ましい。

上記のように中空糸膜モジュールを上下方向に３段または４段に配置した場合も、隣接する上下に位置する中空糸膜モジュールどうしが互いにすべて重なり合わないので、隣接する中空糸膜モジュールのうち上方に位置する中空糸膜モジュールから排出された比較的質量の大きな懸濁物質の大半は、隣接する下方に位置する中空糸膜モジュールの間隙に落下するため、懸濁物質が隣接する下方の中空糸膜モジュールの集水キャップなどに堆積することを抑制できる。さらに、各段の中空糸膜モジュールが互いにすべて重なり合わない場合は、上方に位置する中空糸膜モジュールから排出された比較的質量の大きな懸濁物質の大半が、下方に位置する全段の中空糸膜モジュールの間隙を落下して水槽の底面まで達するため、懸濁物質が集水キャップなどに堆積することを抑制する効果はさらに大きい。

前述のように、中空糸膜モジュールを２〜４段に設置する場合は、各段の中空糸膜モジュールが互いにすべて重なり合わない構成をとることが容易であるのでより好ましいが、中空糸膜モジュールを上下方向に５段以上に配置した場合も、上下方向に隣接する中空糸膜モジュールどうしが互いにすべて重なり合わないように配置することにより本発明による効果を得ることができる。

そして、中空糸膜モジュールを上下方向に３段や４段に設置する場合も、図１４と図１６に示した以外に前述と同様に中空糸膜モジュールの上部に取り付けたフックを、モジュールラックの各段の上部に設置したレールに挿入するなどの設置方法をとってもかまわない。

さらに、上記中空糸膜モジュール１は通水可能な筒状ケース３によって樹脂板４ａと樹脂板４ｂの距離を一定に保っている。これは、両者の距離が可変であると中空糸膜が伸ばされたり、曲げられたりして損傷する可能性があるからであるが、中空糸膜の強度が高い場合などは、筒状ケース３が無くてもかまわない。また、筒状ケース３の代わりに、棒状物などの両端を樹脂板４ａと樹脂板４ｂに接着して、樹脂板４ａと樹脂板４ｂの距離を一定に保ってもかまわない。

そしてさらに、上記の説明は、中空糸膜束の両端部が樹脂板４ａ、４ｂで接着集束されて筒状ケース３に固定されている中空糸膜モジュールについて行ったが、本発明で用いる中空糸膜モジュールは、図１８に示すように、上方の接着部Ａ２１ａは上記と同様に中空糸膜の端面が開口した状態で接着集束されて筒状ケース３に固定されていて、下方の接着部Ｂ２１ｂは中空糸膜が小束２２の単位で複数個に分割されて、中空糸膜端面が閉塞された状態で接着されており、筒状ケース３には固定されていない形態であってもかまわない。この場合、逆洗やエアスクラビング時に中空糸膜外表面から剥離した懸濁物質が、自由に動く複数の接着部Ｂ２１ｂの間隙を通ってエア導入筒６から中空糸膜モジュール１下方へと排出され易いので、中空糸膜モジュール１内に懸濁物質が堆積しにくく、長期間にわたって濾過性能が低下せずに原水の処理ができて好ましい。

本発明の中空糸膜モジュールを多段に配置した浸漬型濾過装置は、上水用途に好ましく適用されるが、下水用途や産業用水用途などにも適用することができ、また、これらに限られるものではない。

本発明で用いる中空糸膜モジュールの一例を示す概略縦断面図である。 本発明で用いる中空糸膜モジュールの他の一例を示す概略縦断面図である。 図１におけるＡ矢視平面図である。 本発明に係る浸漬型濾過装置の一例を示す概略縦断面図である。 図４におけるＢ矢視底面図である。 中空糸膜モジュールの横断面形状が四角形である場合の貫通孔の配置の例を示す概略図（平面図）である。 本発明に係る浸漬型濾過装置における中空糸膜モジュール配置の一例を示す概略縦断面図である。 本発明に係る浸漬型濾過装置の他の一例を示す概略縦断面図である。 本発明に係る浸漬型濾過装置における中空糸膜モジュール配置の他の一例を示す模式図（斜視図）である。 図９における中空糸膜モジュールの配置を説明する概略図（平面図）である。 下方の樹脂板部分における貫通孔の配置の一例を示す模式図（斜視図）である。 下方の樹脂板部分における貫通孔の配置の他の一例を示す模式図（斜視図）である。 本発明に係る浸漬型濾過装置における中空糸膜モジュール配置のさらに他の一例を示す概略縦断面図である。 本発明に係る浸漬型濾過装置における中空糸膜モジュール配置のさらに他の一例を示す模式図である。 図１４における中空糸膜モジュールの配置を説明する概略図（平面図）である。 本発明に係る浸漬型濾過装置における中空糸膜モジュール配置のさらに他の一例を示す模式図である。 図１６における中空糸膜モジュールの配置を説明する概略図（平面図）である。 本発明で用いる中空糸膜モジュールのさらに他の一例を示す概略縦断面図である。 従来の浸漬型濾過装置を示す概略縦断面図である。

符号の説明

１ 中空糸膜モジュール
２ 中空糸膜束
３ 筒状ケース
４ａ、４ｂ 樹脂板
５ 集水キャップ
６ エア導入筒
７ 濾過水出口
８ 貫通孔
９ エア回収口
１０ エア供給口
１１ 上段の中空糸膜モジュール
１２ 下段の中空糸膜モジュール
１３ モジュールラック
１４ ガイド
１５ フック
１６ レール
１７ 貫通孔（中央貫通孔）
１８ エア供給部
１９ エア供給部の中心
２０ 構成部材
２１ａ 接着部Ａ
２１ｂ 接着部Ｂ
２２ 小束

Claims (10)

1. 複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束、該中空糸膜束の両端部を接着収束させた樹脂板、該樹脂板のうちの一方の樹脂板部分に設けられた集水キャップ、該樹脂板のうちの他方の樹脂板部分の片側に配されたエア供給部、および該エア供給部に設けられたエア導入筒を有してなる中空糸膜モジュールを用いて懸濁物質を含む水を濾過する浸漬型濾過装置であって、懸濁物質を含む水を濾過処理する処理水槽内に前記中空糸膜モジュールが上下方向に多段で配置されていて、下方に配置された中空糸膜モジュールの構成部材が中空糸膜洗浄用のエアを回収して隣接する上方に配置された中空糸膜モジュールに再供給する機能を有することを特徴とする浸漬型濾過装置。
2. 前記構成部材が集水キャップと一体に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の浸漬型濾過装置。
3. 上方から見たときに少なくとも隣接する上下に位置する前記中空糸膜モジュールどうしが互いにすべて重なり合わないように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の浸漬型濾過装置。
4. 前記中空糸膜モジュールは、前記エア供給部側の樹脂板に貫通孔が設置され、かつ、前記エア供給部の横断面積をＳとした際に前記エア供給部の中央部の０．５Ｓにあたる領域にのみ前記貫通孔が設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の浸漬型濾過装置。
5. 前記の上下方向に多段で配置された中空糸膜モジュールのうち、少なくとも最下段の中空糸膜モジュール以外は、前記エア供給部側の樹脂板の中央部付近に唯一の貫通孔が設けられている中空糸膜モジュールであることを特徴とする請求項３または４に記載の浸漬型濾過装置。
6. 前記の上下方向に多段で配置された中空糸膜モジュールのうち、少なくとも最下段の中空糸膜モジュール以外は、前記エア供給部側の樹脂板の中央部付近に他の貫通孔より大きな開口面積を有する貫通孔が設けられている中空糸膜モジュールであることを特徴とする請求項３または４に記載の浸漬型濾過装置。
7. 複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束、中空糸膜端面を開口した状態で接着収束させた接着部Ａ、中空糸膜端面を小束単位でまとめて閉塞させた接着部Ｂ、接着部Ａに設けられた集水キャップ、接着部Ｂの周りに設けられたエア導入筒を有してなる中空糸膜モジュールを用いて懸濁物質を含む水を濾過する浸漬型濾過装置であって、懸濁物質を含む水を濾過処理する処理水槽内に前記中空糸膜モジュールが上下方向に多段で配置されていて、下方に配置された中空糸膜モジュールの構成部材が中空糸膜洗浄用のエアを回収して隣接する上方に配置された中空糸膜モジュールに再供給する機能を有することを特徴とする浸漬型濾過装置。
8. 前記構成部材が集水キャップと一体に形成されてなることを特徴とする請求項７に記載の浸漬型濾過装置。
9. 上方から見たときに少なくとも隣接する上下に位置する前記中空糸膜モジュールどうしが互いにすべて重なり合わないように配置されることを特徴とする請求項７または８に記載の浸漬型濾過装置。
10. 前記浸漬型濾過装置を構成する中空糸膜モジュールが上下方向に２〜４段配置されてなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の浸漬型濾過装置。

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