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WO2016171011A1 - 濾過装置 - Google Patents

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Publication number
WO2016171011A1
WO2016171011A1 PCT/JP2016/061528 JP2016061528W WO2016171011A1 WO 2016171011 A1 WO2016171011 A1 WO 2016171011A1 JP 2016061528 W JP2016061528 W JP 2016061528W WO 2016171011 A1 WO2016171011 A1 WO 2016171011A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hollow fiber
fiber membrane
filtration
holding member
average
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/061528
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
育 田中
博子 三木
知行 米田
森田　徹
Original Assignee
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友電気工業株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
Publication of WO2016171011A1 publication Critical patent/WO2016171011A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36—Polytetrafluoroethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis

Definitions

  • the present invention relates to a filtration device.
  • Filtration devices having filtration modules in which a plurality of hollow fiber membranes are converged are used as solid-liquid separation treatment devices in sewage treatment and pharmaceutical manufacturing processes.
  • the outer peripheral surface side of the hollow fiber membrane is set to a high pressure, and the liquid to be processed is passed through the inner peripheral surface side of the hollow fiber membrane by an external pressure type, osmotic pressure or negative pressure on the inner peripheral surface side.
  • an immersion type that permeates to the inner peripheral surface side
  • an internal pressure type that allows the liquid to be treated to permeate the outer peripheral surface side of the hollow fiber membrane with a high pressure on the inner peripheral surface side of the hollow fiber membrane.
  • the external pressure type and the immersion type are contaminated with the use of substances contained in the liquid to be treated as the surface of each hollow fiber membrane is contaminated. Therefore, a cleaning method (air scrubbing) has been conventionally used in which bubbles are sent from below the filtration module, the bubbles scrape the surface of each hollow fiber membrane, and further vibrate each hollow fiber membrane to remove deposits. (See JP2010-42329).
  • the air bubbles for cleaning the hollow fiber membrane surface are generally supplied continuously in order to keep the hollow fiber membrane surface clean. Therefore, if the cleaning efficiency of the surface of the hollow fiber membrane due to the bubbles decreases, the energy required for supplying the cleaning bubbles for maintaining the filtration capability increases, which may increase the filtration cost. As a measure for reducing the filtration cost, there is means for vertically connecting a plurality of filtration modules. However, bubbles diffuse in the hollow fiber membrane holding member (the connection portion of the filtration module), and the bubbles are formed on the upper hollow fiber membrane surface. There is a possibility that the cleaning efficiency may be lowered as a result.
  • This invention is made
  • a filtration device made to solve the above problems includes a plurality of hollow fiber membranes that are aligned vertically and a pair of holding members that fix upper and lower ends of the plurality of hollow fiber membranes. 1 or a plurality of filtration modules, and one or a plurality of cleaning modules for supplying air bubbles from below the filtration module, wherein the lower holding member is an upper holding member in plan view Are arranged in a shifted manner.
  • the filtration device according to one embodiment of the present invention is excellent in the cleaning efficiency of the hollow fiber membrane surface.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a filtration system having a filtration device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing the filtration module held by the filtration device of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the filtration module of FIG.
  • a filtration device includes a plurality of hollow fiber membranes that are aligned vertically, and one or a plurality of filtration modules having a pair of holding members that fix upper and lower ends of the plurality of hollow fiber membranes. And a filtration device comprising one or more cleaning modules for supplying air bubbles from below the filtration module, wherein the lower holding member is arranged to be shifted with respect to the upper holding member in plan view. ing.
  • the lower holding member is arranged so as to be shifted with respect to the upper holding member in plan view, so that bubbles rising vertically around the lower holding member collide with the hollow fiber membrane. It is easy to do and is excellent in the washing efficiency of the hollow fiber membrane by air bubbles. For this reason, the said filtration apparatus can maintain the filtration capability comparatively easily.
  • the filtration module has a structure in which a plurality of hollow fiber membranes are arranged in a curtain shape on a rod-shaped holding member, and the plurality of filtration modules are arranged in parallel and at equal intervals.
  • the lower holding member of the module may be shifted by a certain distance in the direction perpendicular to the axial direction in plan view.
  • the lower holding members of the plurality of filtration modules are shifted by a certain distance in the axial direction and the vertical direction with respect to the upper holding member in plan view, without increasing the arrangement pitch of the filtration modules.
  • the length of the hollow fiber membrane that is behind the lower holding member as viewed from below can be reduced. Thereby, it is possible to reduce the amount of air necessary for cleaning the hollow fiber membrane and improve the cleaning efficiency while suppressing the enlargement of the apparatus.
  • the shift amount is preferably 50% to 200% of the arrangement pitch of the plurality of filtration modules.
  • the bubble discharge port of the cleaning module may be disposed in the gap between the lower holding members in plan view. As described above, since the bubble discharge port of the cleaning module is disposed in the gap of the lower holding member in a plan view, the bubbles rising from the bubble discharge port of the cleaning module are held on the lower side. It can efficiently collide with the hollow fiber membrane through the gap between the members. For this reason, the washing efficiency of the hollow fiber membrane can be improved more reliably.
  • a plurality of hollow fiber membranes disposed between the pair of holding members have slack.
  • the hollow fiber membranes swing, so that bubbles are formed inside the bundle of hollow fiber membranes.
  • the hollow fiber membrane inside can be easily cleaned by entering, and the cleaning effect can be promoted by the vibration of the hollow fiber membrane.
  • the hollow fiber membrane is preferably composed mainly of polytetrafluoroethylene.
  • the hollow fiber membrane since the hollow fiber membrane has polytetrafluoroethylene as a main component, the hollow fiber membrane has sufficient mechanical strength and can withstand strong abrasion due to air bubbles. It can be optimized to promote the cleaning effect.
  • plan view means a state viewed from above and below.
  • “Shifting” means shifting the position of the center of gravity.
  • the “bar shape” means an elongated shape, and specifically means that the length in the longitudinal direction is at least four times the maximum width (maximum diameter) in the direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • a plurality of hollow fiber membranes arranged in a curtain shape means that the plurality of hollow fiber membranes are arranged like a wall separating one direction from the other.
  • the hollow fiber membrane has a slack” means that the hollow fiber membrane fixed to the pair of holding members is not in a tension state, specifically, the hollow between the pair of holding members.
  • the filtration system of FIG. 1 includes a filtration tank T that stores a liquid to be treated and a filtration device 1 according to an embodiment of the present invention that is disposed in the filtration tank T.
  • the vertical direction is the Z direction
  • the horizontal direction is the X direction
  • the depth direction on the paper is the Y direction.
  • the filtration tank T stores the liquid to be treated so that the filtration device 1 is immersed therein.
  • a material of the filtration tank T for example, resin, metal, concrete, or the like can be used.
  • the filtration device 1 includes a plurality of filtration modules 2, a frame 3 that holds the plurality of filtration modules 2, a cleaning module 4 that supplies air bubbles from below the filtration module 2, and a filtered product that has been filtered by the filtration module 2. And a discharge mechanism 5 for discharging the liquid.
  • the filtration module 2 includes a plurality of hollow fiber membranes 6 aligned in the vertical direction (Z direction or substantially Z direction), an upper holding member 7 that fixes the upper ends of the plurality of hollow fiber membranes 6, and the upper holding member.
  • a lower holding member 8 that forms a pair with the member 7 and fixes the lower ends of the plurality of hollow fiber membranes 6 is provided.
  • the lower holding member 8 is arranged to be shifted with respect to the upper holding member 7 in plan view. That is, the filtration module 2, when viewed from the vertical direction, so that the center of gravity C 2 of the projection shape of the projected shape of the center of gravity C 1 and the lower holding member 8 of the upper retaining member 7 is positioned shifted in the X or Y direction distribution Established.
  • the extending direction of the plurality of hollow fiber membranes 6 does not completely coincide with the Z direction and can be at least partially inclined in the X direction or the Y direction.
  • the lower holding member 8 is disposed so as to be shifted with respect to the upper holding member 7 in plan view, so that the periphery of the lower holding member 8 is vertically arranged as shown in FIG.
  • the rising bubbles are likely to collide with the hollow fiber membrane 6, and the cleaning efficiency of the hollow fiber membrane 6 by the bubbles is excellent. For this reason, the said filtration apparatus 1 can maintain the filtration capability comparatively easily.
  • the plurality of filtration modules 2 for example, as shown in FIG. 3, the upper holding member 7 and the lower holding member 8 are formed in a bar shape elongated in the Y direction, and along the axial direction (longitudinal direction) thereof.
  • the plurality of hollow fiber membranes 6 are preferably arranged in a curtain shape.
  • a plurality of hollow fiber membranes 6 of each filtration module 2 may be held in an arrangement different from the curtain shape.
  • the planar shape of the upper holding member 7 and the lower holding member 8, and the sectional shape of the bundle of hollow fiber membranes 6 held by the upper holding member 7 and the lower holding member 8 in the XY plane is It is good also as a rectangular shape where the width
  • the several filtration module 2 is arrange
  • the plurality of filtration modules 2 are preferably held by the frame 3 side by side in the X direction so that the axes of the upper holding member 7 and the lower holding member 8 are parallel and equally spaced.
  • the lower holding member 8 is in the same direction (X) perpendicular to the axial direction (Y direction) of the lower holding member 8 by the same distance (shift amount S) with respect to the upper holding member 7. It is preferable to be arranged shifted in the direction). As shown in FIG. 2, by making the shift amount S constant, the lower holding members 8 can be prevented from interfering with each other even if the arrangement pitch P of the plurality of filtration modules 2 is reduced.
  • the lower limit of the arrangement pitch P of the filtration module 2 is preferably 1.1 times the average width W of the lower holding member 8 in plan view, and more preferably 1.2 times.
  • the upper limit of the arrangement pitch P is preferably 5 times the average width W of the lower holding member 8 and more preferably 2 times.
  • the lower limit of the shift amount S of the lower holding member 8 is preferably 30% of the arrangement pitch P of the filtration module 2, and more preferably 50%.
  • the upper limit of the shift amount S of the lower holding member 8 is preferably 200% of the arrangement pitch P of the filtration module 2, and more preferably 150%.
  • the plurality of hollow fiber membranes 6 disposed between the pair of holding members have slack in a state where the filtration module 2 is held by the frame 3.
  • the average effective length of the hollow fiber membrane 6 is the average distance between both ends of the effective portion (the center of the lower surface of the portion holding the hollow fiber membrane 6 of the upper holding member 7 and the hollow fiber of the lower holding member 8 It is preferable that an upward force due to the tension of the hollow fiber membrane 6 does not act on the lower holding member 8, which is larger than the distance from the center of the upper surface of the portion holding the membrane 6.
  • the hollow fiber membrane 6 Since the hollow fiber membrane 6 has slackness as described above, the hollow fiber membrane 6 can be easily moved, so that air bubbles can easily enter the bundle of the hollow fiber membranes 6 and the hollow fiber membrane 6 can be moved. The cleaning effect can be promoted by the vibration of. Moreover, since the hollow fiber membrane 6 has slack, the upper part of the hollow fiber membrane 6 is suspended in a substantially vertical direction, and the lower part of the hollow fiber membrane 6 is held in a state of being largely inclined. For this reason, bubbles rising through the gap between the lower holding members 8 can collide with a portion of the hollow fiber membrane 6 closer to the lower holding member 8, and the bubbles colliding with the hollow fiber membrane 6 can be hollow fibers. It tends to rise along the upper part of the film 6.
  • the effective portion of the hollow fiber membrane 6 (the portion between the upper holding member 7 and the lower holding member 8) extends substantially linearly.
  • the hollow fiber membrane 6 has a slack, the hollow fiber membrane 6 is bent and deviated from a straight line connecting both ends of the effective portion. Accordingly, the amount of looseness of the hollow fiber membrane 6 is determined by the ratio of the effective length of the hollow fiber membrane 6 to the linear distance between both ends of the effective portion of the hollow fiber membrane 6 (as an easy-to-understand example, the effective portion of the hollow fiber membrane 6 Can be expressed as the ratio of the length of the arc to the length of the chord when the arc is bent in an arc.
  • the lower limit of the average effective length ratio with respect to the average linear distance between both ends of the effective portion of the hollow fiber membrane 6 is preferably 1.01 and more preferably 1.02.
  • the upper limit of the ratio of the average effective length to the average linear distance between both ends of the effective portion of the hollow fiber membrane 6 is preferably 1.2 and more preferably 1.1.
  • the ratio of the average effective length to the average linear distance between both ends of the effective portion of the hollow fiber membrane 6 is less than the lower limit, the amount of the hollow fiber membrane 6 that can be swung is small, and the bubbles inside the bundle of the hollow fiber membranes 6 are small. There is a possibility that the cleaning promoting effect due to the intrusion or vibration of the hollow fiber membrane 6 may not be sufficiently obtained.
  • the ratio of the average effective length to the average linear distance between both ends of the effective portion of the hollow fiber membrane 6 exceeds the above upper limit, the hollow fiber membranes 6 may be entangled with each other to inhibit cleaning.
  • the cleaning module 4 is preferably disposed below the filtration module 2 and has a plurality of bubble discharge ports 9 that discharge bubbles at positions corresponding to the filtration modules 2.
  • the plurality of bubble discharge ports 9 are arranged in parallel to the axial direction of the upper holding member 7 and the lower holding member 8 of the filtration module 2 and correspond to each filtration module 2. It may be provided so as to form a row.
  • the row of the bubble discharge ports 9 is preferably arranged on the opposite side of the lower holding member 8 of the corresponding filtration module 2 from the shift direction of the lower holding member 8 with respect to the upper holding member 7 in plan view. .
  • These rows of the bubble discharge ports 9 are preferably arranged so as to be shifted by a certain distance with respect to the corresponding lower holding member 8 in plan view.
  • it is more preferable that the rows of the bubble discharge ports 9 are shifted and arranged so as to be arranged between the upper holding member 7 and the lower holding member 8 of the corresponding filtration module 2 in plan view. More specifically, the row of bubble discharge ports 9 is arranged in the gap between the lower holding members 8 in a plan view.
  • the bubbles discharged from the bubble discharge port 9 efficiently pass between the lower holding members 8 and collide with the hollow fiber membrane 6 and rub against the hollow fiber membrane 6, whereby the outer periphery of the hollow fiber membrane 6 is Remove turbidity adhering to the surface.
  • the structure of the cleaning module 4 may be anything as long as it can discharge bubbles from the plurality of bubble discharge ports 9.
  • the filter module 2 corresponds one-to-one and is not shown. It can be assumed that a plurality of pipes 10 to which air is supplied from an air source are provided, and the bubble discharge ports 9 are formed in a row in each of the plurality of pipes 10.
  • the bubble discharge port 9 of the cleaning module 4 may not be shifted in the X direction (left side in the figure) with respect to the lower holding member 8, and the shift direction is the upper side of the lower holding member 8.
  • the same direction as the shift direction (right side in the drawing) with respect to the holding member 7 (the side opposite to the side where the corresponding upper holding member 7 is present with respect to the lower holding member 8) may be used.
  • the lower limit of the average diameter of the bubble discharge ports 9 is preferably 1 mm, and more preferably 2 mm.
  • the upper limit of the average diameter of the bubble discharge ports 9 is preferably 10 mm, more preferably 8 mm.
  • the average diameter of the bubble discharge ports 9 is less than the lower limit, there is a possibility that the bubble discharge amount cannot be sufficiently obtained.
  • the average diameter of the bubble discharge ports 9 exceeds the above upper limit, there is a possibility that the supply amount of bubbles becomes non-uniform due to an increase in the discharge amount of bubbles from the bubble discharge port 9 close to the gas supply source. .
  • the lower limit of the average diameter (average outer diameter) of the pipe 10 is preferably 10 mm, and more preferably 15 mm.
  • the upper limit of the average diameter of the pipe 10 is preferably 80 mm, and more preferably 60 mm.
  • the average diameter of the pipe 10 is less than the lower limit, there is a possibility that a sufficient amount of bubbles cannot be discharged.
  • the average diameter of the cleaning module 4 exceeds the upper limit, it may be difficult to dispose the bubble discharge ports 9 of the cleaning module 4 corresponding to the gaps between the adjacent filtration modules 2 in each row.
  • the discharge mechanism 5 includes a water collection pipe 11 that is connected to the drain nozzles 7 a of the plurality of filtration modules 2 and collects the filtered processed liquid, and a suction pump 12 that sucks the processed liquid from the water collection pipe 11. .
  • the hollow fiber membrane 6 is formed by forming a porous membrane into a tubular shape that allows the liquid to permeate while blocking the permeation of impurities contained in the liquid to be treated.
  • thermoplastic resin examples include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyamide, polyimide, polyetherimide, polystyrene, polysulfone, polyvinyl alcohol, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, cellulose acetate, and polyacrylonitrile.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PTFE which is excellent in mechanical strength, chemical resistance, heat resistance, weather resistance, nonflammability and the like and is porous is preferable, and uniaxially or biaxially stretched PTFE is more preferable.
  • other polymers, additives, such as a lubricant, etc. may be suitably mix
  • the average width L 1 in the longitudinal direction (Y direction) in the upper holding member 7 and the lower holding member 8 of the bundle of the plurality of hollow fiber membranes 6 of each filtration module 2 is the average width L in the short direction (X direction). Larger than 2 is preferable. That is, the region where the hollow fiber membrane 6 exists in the alignment direction (Z direction) and the vertical direction (XY direction) in the upper holding member 7 and the lower holding member 8 is preferably rectangular.
  • the hollow fiber membranes 6 are preferably arranged in a matrix in the long side direction (Y direction) and the short side direction (X direction) of the existence region.
  • the “existing region” means a virtual convex polygon including all the hollow fiber membranes (a polygon having all inner angles of less than 180 °) having the smallest area.
  • the longitudinal lower limit of the average width L 1 of the bundle of the hollow fiber membrane 6, 300 mm is preferable, 500 mm is more preferable.
  • the lower limit of the average width L 2 in the transverse direction of the bundle of the hollow fiber membranes 6, 10 mm is preferable, 15 mm is more preferable.
  • the upper limit of the average width L 2 in the transverse direction of the bundle of the hollow fiber membrane 6, 100 mm is preferable, 75 mm is more preferable. If the average width L 2 in the transverse direction of the bundle of the hollow fiber membrane 6 is less than the above lower limit, there is a possibility that sufficient filtration efficiency. Conversely, if the average width L 2 in the transverse direction of the bundle of the hollow fiber membrane 6 is more than the upper limit, appropriately supply the bubbles discharged from the cleaning module 4 to be described later to the center of the bundle of hollow fiber membranes 6 It may not be possible.
  • the lower limit of the ratio (L 2 / L 1 ) of the average width L 2 in the short direction of the bundle of hollow fiber membranes 6 to the average width L 1 in the longitudinal direction of the bundle of hollow fiber membranes 6 is preferably 1/80. 1/50 is more preferable.
  • the upper limit of the ratio (L 2 / L 1 ) of the average width L 2 in the short direction to the average width L 1 in the longitudinal direction is preferably 1/3, and more preferably 1/10.
  • the average pitch in the long side direction of the hollow fiber membrane 6 is preferably larger than the average pitch in the short side direction.
  • the lower limit of the ratio of the average pitch in the short side direction to the average pitch in the long side direction of the hollow fiber membrane 6 is preferably 2/5, and more preferably 1/2.
  • the upper limit of the ratio of the average pitch in the short side direction to the average pitch in the long side direction of the hollow fiber membrane 6 is preferably 4/5, and more preferably 2/3.
  • the ratio exceeds the upper limit, bubbles discharged from the cleaning module 4 may not be sufficiently introduced between the hollow fiber membranes 6 from one end side in the short side direction.
  • the lower limit of the filling area ratio of the hollow fiber membrane 6 in the existing region is preferably 20%, more preferably 30%.
  • the upper limit of the filling area ratio of the hollow fiber membrane 6 in the existing region is preferably 60%, and more preferably 55%.
  • the filling area ratio of the hollow fiber membrane 6 is less than the lower limit, the number of the hollow fiber membranes 6 per unit area decreases, and there is a possibility that sufficient filtration efficiency cannot be obtained.
  • the filling area ratio of the hollow fiber membrane 6 exceeds the upper limit, the gap between the hollow fiber membranes 6 becomes excessively small, and the bubbles discharged from the cleaning module 4 are allowed to enter the central portion of the bundle of the hollow fiber membranes 6. May not be able to supply enough.
  • the lower limit of the number (arrangement number) of the hollow fiber membranes 6 arranged in the short side direction in the existence region 8 is preferable and 12 is more preferable.
  • the upper limit of the number of the hollow fiber membranes 6 arranged in the short side direction is preferably 50 and more preferably 40.
  • the number of the hollow fiber membranes 6 arranged in the short side direction is less than the lower limit, the filtration efficiency per unit area may not be sufficiently ensured.
  • the number of the hollow fiber membranes 6 arranged in the short side direction exceeds the upper limit, there is a possibility that the air bubbles discharged from the cleaning module 4 cannot be accurately supplied to the center of the bundle of the hollow fiber membranes 6. .
  • the lower limit of the ratio of the average pitch in the short side direction to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 is preferably 1.
  • the upper limit of the ratio of the average pitch in the short side direction to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 is preferably 3/2, and more preferably 7/5.
  • the lower limit of the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 is preferably 1 mm, more preferably 1.5 mm, and even more preferably 2 mm.
  • the upper limit of the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 is preferably 6 mm, more preferably 5 mm, and even more preferably 4 mm.
  • the mechanical strength of the hollow fiber membrane 6 may be insufficient.
  • the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 exceeds the above upper limit, the hollow fiber membrane 6 becomes insufficient in flexibility and vibration and peristalsis of the hollow fiber membrane 6 due to the contact of bubbles become insufficient.
  • the gap between the membranes 6 may be expanded to guide the bubbles to the center of the bundle of hollow fiber membranes 6, or the ratio of the surface area to the cross-sectional area of the hollow fiber membranes 6 may be reduced, leading to a reduction in filtration efficiency. is there.
  • the lower limit of the average inner diameter of the hollow fiber membrane 6 is preferably 0.3 mm, more preferably 0.5 mm, and even more preferably 0.9 mm.
  • the upper limit of the average inner diameter of the hollow fiber membrane 6 is preferably 4 mm, and more preferably 3 mm.
  • the lower limit of the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 is preferably 3/10, and more preferably 2/5.
  • the upper limit of the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 is preferably 4/5, and more preferably 3/5.
  • the ratio of the average inner diameter to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 exceeds the upper limit, the thickness of the hollow fiber membrane 6 may be reduced, and the mechanical strength and the impurity permeation preventing effect may be insufficient. is there.
  • the lower limit of the average effective length along the central axis of the hollow fiber membrane 6 is preferably 1 m, and more preferably 2 m.
  • the upper limit of the average effective length of the hollow fiber membrane 6 is preferably 6 m, and more preferably 5 m.
  • the average effective length of the hollow fiber membrane 6 is less than the lower limit, the perforation of the hollow fiber membrane 6 due to the rubbing of bubbles becomes insufficient, and the gap between the hollow fiber membranes 6 is widened so that the bubbles are bundled in the hollow fiber membrane 6. There is a possibility that it cannot be guided to the center of the.
  • the average effective length of the hollow fiber membrane 6 exceeds the above upper limit, the hollow fiber membrane 6 may be excessively bent due to its own weight, or the handling property at the time of installing the filtration module 2 may be increased. May decrease.
  • the lower limit of the ratio of the average effective length to the average outer diameter (aspect ratio) of the hollow fiber membrane 6 is preferably 150, more preferably 1000.
  • the upper limit of the aspect ratio of the hollow fiber membrane 6 is preferably 6000, and more preferably 5000.
  • the aspect ratio of the hollow fiber membrane 6 is less than the above lower limit, the hollow fiber membrane 6 is not sufficiently perturbed due to the rubbing of the bubbles, and the gap between the hollow fiber membranes 6 is widened so that the bubbles are centered in the bundle of the hollow fiber membranes 6. May not be able to guide to the department.
  • the aspect ratio of the hollow fiber membrane 6 exceeds the above upper limit, the hollow fiber membrane 6 becomes extremely elongated, so that the mechanical strength when stretched up and down may be lowered.
  • the upper holding member 7 forms an internal space communicating with the lumen of the hollow fiber membrane 6 to be held, and has a drain nozzle 7a for discharging treated water filtered by the hollow fiber membrane 6 from this internal space.
  • the lower holding member 8 holds the lower end of the hollow fiber membrane 6.
  • the lower holding member 8 may form an internal space in the same manner as the upper holding member 7, and may hold the lower end of the hollow fiber membrane 6 in such a manner as to close the opening of the hollow fiber membrane 6.
  • the average width W of the lower holding member 8 in plan view can be the same as that of the upper holding member 7.
  • the frame 3 holds the upper holding member 7 and the lower holding member 8 of the plurality of filtration modules 2 to immerse the plurality of filtration modules 2 in the liquid to be treated stored in the filtration tank T. Arrange in the state.
  • the frame 3 is preferably configured to be removed from the filtration tank T while holding the filtration module 2. Moreover, it is preferable that the frame 3 is configured to hold a cleaning module 4 described later below the filtration module 2.
  • the filtration device 1 since the lower holding member is arranged so as to be shifted with respect to the upper holding member in plan view, the bubbles rising vertically around the lower holding member collide with the hollow fiber membrane. It is possible, and it is excellent in the washing efficiency of the hollow fiber membrane by air bubbles. For this reason, the said filtration apparatus 1 can maintain the filtration capability comparatively easily.
  • the plurality of arrangement pitches may not be constant. Further, the shift amount of the lower holding member with respect to the upper holding member and the shift amount with respect to the lower holding member of the bubble discharge port are not constant, and may be different for each filtration module.
  • the lower holding member may be provided with a drain nozzle to discharge the treated liquid.
  • positioning and quantity of the drain nozzle in a holding member can be changed arbitrarily.
  • cleaning module should just be able to supply a bubble from the lower part of a filtration module, for example, the jet type diffuser which injects a bubble from a diffuser, a sparger, etc., the bubbling jet which mixes a bubble with a water flow, and injects A nozzle or the like may be used.
  • a plurality of cleaning modules may be provided.
  • the filtration device has an external pressure type that allows the liquid to be treated to pass through the inner peripheral surface side of the hollow fiber membrane with a high pressure on the outer peripheral surface side of the hollow fiber membrane.
  • the filtration module of the filtration device may be configured such that the upper holding member holds both ends of the hollow fiber membrane and the lower holding member bends the hollow fiber membrane by bending it into a U shape.

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Abstract

本発明の一態様に係る濾過装置は、上下に引き揃えられる複数本の中空糸膜及びこれらの複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の保持部材を有する１又は複数の濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の洗浄モジュールとを備える濾過装置であって、上記下側の保持部材が、平面視で上側の保持部材に対してシフトして配設されている。

Description

濾過装置
　本発明は、濾過装置に関する。
　汚水処理や医薬等の製造工程における固液分離処理装置として、複数本の中空糸膜を集束した濾過モジュールを有する濾過装置が用いられている。この濾過モジュールとしては、中空糸膜の外周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の内周面側に透過する外圧式、浸透圧又は内周面側の負圧により被処理液を内周面側に透過する浸漬式、及び中空糸膜の内周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の外周面側に透過する内圧式がある。
　上記濾過モジュールのうち外圧式及び浸漬式は、使用に伴い各中空糸膜の表面が被処理液に含まれる物質の付着等によって汚染されるため、そのままでは濾過能力が低下する。そこで、濾過モジュールの下方から気泡を送り、気泡が各中空糸膜の表面を擦過し、さらに各中空糸膜を振動させて付着物を除去する洗浄方法（エアースクラビング）が従来から用いられている（特開２０１０－４２３２９号公報参照）。
特開２０１０－４２３２９号公報
　上記中空糸膜表面洗浄用の気泡は、中空糸膜表面を清浄に保つため連続的に供給されることが一般的である。そのため、気泡による中空糸膜表面の洗浄効率が低下すると、濾過能力を維持するための洗浄用気泡の供給に必要なエネルギーが増大し、濾過コストの増大を招来するおそれがある。この濾過コスト低減策として、複数の濾過モジュールを縦に連設する手段があるが、中空糸膜の保持部材（濾過モジュールの連接部）において気泡が拡散し、上部の中空糸膜表面に気泡が接触せず、結果として洗浄効率が低くなるおそれがある。
　本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、中空糸膜表面の洗浄効率に優れる濾過装置を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る濾過装置は、上下に引き揃えられる複数本の中空糸膜及びこれらの複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の保持部材を有する１又は複数の濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の洗浄モジュールとを備える濾過装置であって、上記下側の保持部材が、平面視で上側の保持部材に対してシフトして配設されている。
　本発明の一態様に係る濾過装置は、中空糸膜表面の洗浄効率に優れる。
図１は、本発明の一実施形態の濾過装置を有する濾過システムを示す模式図である。 図２は、図１の濾過装置で保持されている状態の濾過モジュールを示す模式的平面図である。 図３は、図２の濾過モジュールの模式的斜視図である。
１　濾過装置　　２　濾過モジュール　　３　フレーム　　４　洗浄モジュール
５　排出機構　　６　中空糸膜　　７　上側保持部材　　７ａ　排水ノズル
８　下側保持部材　　９　気泡吐出口　　１０　パイプ　　１１　集水配管
１２　吸引ポンプ　　Ｃ１，Ｃ２　重心　　Ｌ１　中空糸膜の束のY方向の幅
Ｌ２　中空糸膜の束のX方向の幅　　Ｐ　配設ピッチ
Ｓ　シフト量　　Ｔ　濾過槽　　Ｗ　幅
［本発明の実施形態の説明］
　本発明の一態様に係る濾過装置は、上下に引き揃えられる複数本の中空糸膜及びこれらの複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の保持部材を有する１又は複数の濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の洗浄モジュールとを備える濾過装置であって、上記下側の保持部材が、平面視で上側の保持部材に対してシフトして配設されている。
　当該濾過装置は、下側の保持部材が、平面視で上側の保持部材に対してシフトして配設されているので、下側の保持部材周囲を鉛直に上昇する気泡が中空糸膜に衝突し易く、気泡による中空糸膜の洗浄効率に優れる。このため、当該濾過装置は、濾過能力を比較的容易に維持することができる。
　上記濾過モジュールが、棒状の保持部材に複数本の中空糸膜がカーテン状に列設された構造を有し、複数の上記濾過モジュールが平行かつ等間隔に配設されており、上記複数の濾過モジュールの下側保持部材が平面視で軸方向と垂直方向に一定距離シフトしているとよい。このように、上記複数の濾過モジュールの下側保持部材が平面視で上側保持部材に対して軸方向と垂直方向に一定距離シフトしていることによって、濾過モジュールの配設ピッチを大きくすることなく、中空糸膜のうち下方から見て下側の保持部材の陰になる部分の長さを低減できる。これにより、装置の大型化を抑制しながら、中空糸膜の洗浄に必要な空気量を低減して洗浄効率を向上することができる。
　上記シフト量は、複数の濾過モジュールの配設ピッチの５０％以上２００％以下が好ましい。このように、上記シフト量を上記範囲内とすることによって、体積効率の低下をより確実に防止しつつ、中空糸膜の洗浄効率を向上できる。
　上記洗浄モジュールの気泡吐出口が、平面視で下側の保持部材の隙間に配設されているとよい。このように、上記洗浄モジュールの気泡吐出口が、平面視で下側の保持部材の隙間に配設されていることによって、洗浄モジュールの気泡吐出口から供給されて上昇する気泡が下側の保持部材の隙間を通過して効率よく中空糸膜に衝突することができる。このため、中空糸膜の洗浄効率をより確実に向上できる。
　上記一対の保持部材間に配設される複数本の中空糸膜が弛みを有しているとよい。このように、上記一対の保持部材間に配設される複数本の中空糸膜が弛みを有していることによって、中空糸膜が搖動することで、中空糸膜の束の内部に気泡が進入して内部の中空糸膜を容易に洗浄することができ、かつ中空糸膜の振動によって洗浄効果を促進することができる。
　上記中空糸膜がポリテトラフルオロエチレンを主成分とするとよい。このように、上記中空糸膜がポリテトラフルオロエチレンを主成分とすることによって、中空糸膜が十分な機械的強度を有し、気泡による強い擦過に耐えることができるので、気泡の供給量を最適化して洗浄効果を促進することができる。
　ここで、「平面視」とは、上下方向から見た状態を意味する。「シフト」するとは、重心位置をずらすことを意味する。また、「棒状」とは、細長い形状を意味し、具体的には長手方向の長さが長手方向に垂直な方向の最大幅（最大径）の４倍以上であることを意味する。また、「複数本の中空糸膜がカーテン状に列設」とは、複数本の中空糸膜が一方向と他方向とを仕切る壁のように配設されることを意味する。また、「中空糸膜が弛みを有している」とは、一対の保持部材に固定される中空糸膜が緊張状態にないことを意味し、具体的には、一対の保持部材間の中空糸膜の部分を有効部分としたとき、上記一対の保持部材の間隔よりも上記有効部分の長さ（中空糸膜の軸方向に沿った長さ）の方が大きいことを意味する。
［本発明の実施形態の詳細］
　以下、本発明に係る濾過装置の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
　図１の濾過システムは、濾過すべき被処理液を貯留する濾過槽Ｔと、この濾過槽Ｔの中に配置される本発明の一実施形態に係る濾過装置１とを備える。以下、図１において、上下方向をＺ方向、左右方向をＸ方向、紙面奥行方向をＹ方向として説明する。
〔濾過槽〕
　濾過槽Ｔは、当該濾過装置１が浸漬されるよう、被処理液を貯留する。濾過槽Ｔの材質としては、例えば樹脂、金属、コンクリート等を用いることができる。
〔濾過装置〕
　当該濾過装置１は、複数の濾過モジュール２と、この複数の濾過モジュール２を保持するフレーム３と、濾過モジュール２の下方から気泡を供給する洗浄モジュール４と、濾過モジュール２によって濾過された処理済液を排出する排出機構５とを備える。
＜濾過モジュール＞
　濾過モジュール２は、上下（Ｚ方向または略Ｚ方向）に引き揃えられる複数本の中空糸膜６と、これらの複数本の中空糸膜６の上端を固定する上側保持部材７と、この上側保持部材７と対をなし、上記複数本の中空糸膜６の下端を固定する下側保持部材８とをそれぞれ有する。
　例えば図２に示すように、濾過モジュール２がフレーム３によって保持されている状態で、下側保持部材８は平面視で上側保持部材７に対してシフトして配設される。つまり、濾過モジュール２は、上下方向から見て、上側保持部材７の投影形状の重心Ｃ１と下側保持部材８の投影形状の重心Ｃ２とがＸ方向又はＹ方向に位置ずれするよう配設される。これにより、例えば図１に示すように、複数本の中空糸膜６の延在方向は、Ｚ方向と完全には一致せず、少なくとも部分的にＸ方向又はＹ方向に傾斜し得る。
　当該濾過装置１は、下側保持部材８が、平面視で上側保持部材７に対してシフトして配設されているので、図１に示すように、下側保持部材８の周囲を鉛直に上昇する気泡が中空糸膜６に衝突し易く、気泡による中空糸膜６の洗浄効率に優れる。このため、当該濾過装置１は、濾過能力を比較的容易に維持することができる。
　当該濾過装置１において、複数の濾過モジュール２は、例えば図３に示すように、上側保持部材７及び下側保持部材８がＹ方向に細長い棒状に形成され、その軸方向（長手方向）に沿って複数本の中空糸膜６がカーテン状に列設されることが好ましい。このように、複数本の中空糸膜６がカーテン状に配列されることによって、気泡が中空糸膜６の束の厚さが小さくなるＸ方向に、中空糸膜６の束の中心部まで比較的容易に入り込むことができるので、洗浄モジュール４による洗浄効率に優れる。
　当該濾過装置１において、各濾過モジュール２の複数本の中空糸膜６をカーテン状とは異なる配列で保持してもよい。具体例として、上側保持部材７及び下側保持部材８の平面形状、ひいては上側保持部材７及び下側保持部材８に保持される中空糸膜６の束のＸ－Ｙ平面での断面形状は、Ｘ方向の幅とＹ方向の幅とが近い方形状としてもよい。
　また、当該濾過装置１において、複数の濾過モジュール２は、図２に示すように、平行かつ等間隔に一定の配設ピッチＰ（上側保持部材７の中心間距離）で配設されることが好ましい。つまり、複数の濾過モジュール２は、上側保持部材７及び下側保持部材８の軸がそれぞれ平行かつ等間隔になるよう、Ｘ方向に並んで、フレーム３に保持されるとよい。　
　さらに、当該濾過装置１において、下側保持部材８は、上側保持部材７に対して同じ距離（シフト量Ｓ）ずつ、下側保持部材８の軸方向（Ｙ方向）に垂直な同一方向（Ｘ方向）にシフトして配設されることが好ましい。図２に示すように、シフト量Ｓを一定にすることによって、複数の濾過モジュール２の配設ピッチＰを小さくしても、下側保持部材８が互いに干渉することを避けられる。
　上記濾過モジュール２の配設ピッチＰの下限としては、下側保持部材８の平面視での平均幅Ｗの１．１倍が好ましく、１．２倍がより好ましい。一方、配設ピッチＰの上限としては、下側保持部材８の平均幅Ｗの５倍が好ましく、２倍がより好ましい。濾過モジュール２の配設ピッチＰが上記下限に満たない場合、下側保持部材８の間から中空糸膜６に供給可能な気泡の量が不十分となるおそれがある。逆に、濾過モジュール２の配設ピッチＰが上記上限を超える場合、当該濾過装置１が不必要に大型化するおそれがある。
　上記下側保持部材８のシフト量Ｓの下限としては、濾過モジュール２の配設ピッチＰの３０％が好ましく、５０％がより好ましい。一方、下側保持部材８のシフト量Ｓの上限としては、濾過モジュール２の配設ピッチＰの２００％が好ましく、１５０％がより好ましい。下側保持部材８のシフト量Ｓが上記下限に満たない場合、下側保持部材８の間から供給される気泡が中空糸膜６に十分衝突せずに濾過モジュール２の間を通過するおそれがある。逆に、下側保持部材８のシフト量Ｓが上記上限を超える場合、中空糸膜６の傾斜が大きくなり過ぎることで気泡が中空糸膜６の束に沿って上昇せず、中空糸膜６の長さ方向一部分に気泡を供給できないおそれがある。
　また、濾過モジュール２がフレーム３によって保持されている状態で、上記一対の保持部材間に配設される複数本の中空糸膜６が弛みを有していることが好ましい。具体的には、中空糸膜６の平均有効長さが有効部分の両端間の平均距離（上側保持部材７の中空糸膜６を把持する部分の下面の中心と下側保持部材８の中空糸膜６を把持する部分の上面の中心との距離）よりも大きく、下側保持部材８に中空糸膜６の張力による上向きの力が作用しないことが好ましい。
　このように中空糸膜６が弛みを有することにより、中空糸膜６の搖動が容易となるので、気泡が中空糸膜６の束の内部に進入し易くなると共に、中空糸膜６の搖動時の振動により洗浄効果を促進することができる。また、中空糸膜６が弛みを有することにより、中空糸膜６の上部が略鉛直方向に垂下され、中空糸膜６の下部が大きく傾斜する状態で保持される。このため、下側保持部材８の間隙を通って上昇する気泡が中空糸膜６のより下側保持部材８に近い部分に衝突することができ、かつ中空糸膜６に衝突した気泡が中空糸膜６の上部に沿って上昇し易くなる。
　中空糸膜６が緊張状態にある場合、中空糸膜６の有効部分（上側保持部材７と下側保持部材８との間の部分）は、略直線的に延在する。一方、中空糸膜６が弛みを有する場合、中空糸膜６は、その有効部分の両端間を結ぶ直線から外れて撓んだ状態となる。従って、中空糸膜６の弛みの大きさは、中空糸膜６の有効部分の両端間の直線距離に対する中空糸膜６の有効長さの比（分かり易い例として、中空糸膜６の有効部分が円弧状に撓んでいる場合における円弧の長さと弦の長さとの比）として表わすことができる。この中空糸膜６の有効部分両端間の平均直線距離に対する平均有効長さ比の下限としては、１．０１が好ましく、１．０２がより好ましい。一方、中空糸膜６の有効部分両端間の平均直線距離に対する平均有効長さの比の上限としては、１．２が好ましく、１．１がより好ましい。中空糸膜６の有効部分両端間の平均直線距離に対する平均有効長さの比が上記下限に満たない場合、中空糸膜６の搖動可能量が小さく、中空糸膜６の束の内部への気泡の進入や中空糸膜６の振動による洗浄促進効果が十分に得られないおそれがある。逆に、中空糸膜６の有効部分両端間の平均直線距離に対する平均有効長さの比が上記上限を超える場合、中空糸膜６同士が絡み合って洗浄を阻害するおそれがある。
＜洗浄モジュール＞
　洗浄モジュール４は、図１に示すように、濾過モジュール２の下方に配設され、各濾過モジュール２に対応する位置に、気泡を吐出する複数の気泡吐出口９を有することが好ましい。この場合、これらの複数の気泡吐出口９は、図３に示すように、濾過モジュール２の上側保持部材７及び下側保持部材８の軸方向と平行に配列し、かつ各濾過モジュール２に対応する列を形成するよう設けられるとよい。
　この気泡吐出口９の列は、対応する濾過モジュール２の下側保持部材８に対して、平面視で下側保持部材８の上側保持部材７に対するシフト方向と反対側に配置されることが好ましい。これらの気泡吐出口９の列は、平面視で対応する下側保持部材８に対して一定距離ずつシフトして配置されることが好ましい。また、気泡吐出口９の列は、平面視で対応する濾過モジュール２の上側保持部材７と下側保持部材８との間に配置されるようシフトして配置されることがより好ましい。より詳しくは、気泡吐出口９の列は、平面視で下側保持部材８の隙間に配置される。従って、気泡吐出口９から放出される気泡は、下側保持部材８の間を効率よく通過して中空糸膜６に衝突し、中空糸膜６を擦過することによって、中空糸膜６の外周面に付着している濁質等を除去する。
　洗浄モジュール４の構成としては、複数の気泡吐出口９から気泡を吐出できるものであればよいが、例えば図１及び図３に示すように、濾過モジュール２に一対一に対応し、不図示の空気源から空気が供給される複数本のパイプ１０を有し、この複数のパイプ１０にそれぞれ気泡吐出口９が一列に並んで形成されたものとすることができる。
　なお、当該濾過装置において、洗浄モジュール４の気泡吐出口９が下側保持部材８に対してＸ方向（図中左側）にシフトされていなくてもよく、シフト方向が下側保持部材８の上側保持部材７に対するシフト方向（図中右側）と同じ方向（下側保持部材８に対して、対応する上側保持部材７が存在する側と反対側）であってもよい。
　気泡吐出口９の平均径の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、気泡吐出口９の平均径の上限としては、１０ｍｍが好ましく、８ｍｍがより好ましい。気泡吐出口９の平均径が上記下限に満たない場合、気泡の吐出量が十分に得られないおそれがある。逆に、気泡吐出口９の平均径が上記上限を超える場合、気体の供給源に近い気泡吐出口９からの気泡の吐出量が多くなることで気泡の供給量が不均一になるおそれがある。
　パイプ１０の平均径（平均外径）の下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、パイプ１０の平均径の上限としては、８０ｍｍが好ましく、６０ｍｍがより好ましい。パイプ１０の平均径が上記下限に満たない場合、十分な量の気泡を吐出できないおそれがある。逆に、洗浄モジュール４の平均径が上記上限を超える場合、各列において隣接する濾過モジュール２間の隙間に対応して洗浄モジュール４の気泡吐出口９を配設し難くなるおそれがある。
＜排出機構＞
　排出機構５は、複数の濾過モジュール２の排水ノズル７ａに接続され、濾過された処理済液を集める集水配管１１と、この集水配管１１から処理済液を吸引する吸引ポンプ１２とを備える。
＜中空糸膜＞
　中空糸膜６は、液を透過させる一方、被処理液に含まれる不純物の透過を阻止する多孔性の膜を管状に成形したものである。
　中空糸膜６としては、熱可塑性樹脂を主成分とするものを用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン－ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。これらの中でも機械的強度、耐薬品性、耐熱性、耐候性、不燃性等に優れ、多孔質性であるＰＴＦＥが好ましく、１軸又は２軸延伸したＰＴＦＥがより好ましい。なお、中空糸膜６の形成材料には、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等が適宜配合されていてもよい。
　各濾過モジュール２の複数本の中空糸膜６の束の上側保持部材７及び下側保持部材８における長手方向（Ｙ方向）の平均幅Ｌ１は、短手方向（Ｘ方向）の平均幅Ｌ２に対して大きいことが好ましい。つまり、上側保持部材７及び下側保持部材８での引き揃え方向（Ｚ方向）と垂直方向（Ｘ－Ｙ方向）における中空糸膜６の存在領域が長方形状であるとよい。中空糸膜６は、好ましくは、この存在領域の長辺方向（Ｙ方向）及び短辺方向（Ｘ方向）に行列状に配列される。なお、「存在領域」とは、全ての中空糸膜を包含する仮想凸多角形（全ての内角が１８０°未満である多角形）のうち最も面積の小さいものを意味する。
　上記中空糸膜６の束の長手方向の平均幅Ｌ１の下限としては、３００ｍｍが好ましく、５００ｍｍがより好ましい。一方、上記中空糸膜６の束の長手方向の平均幅Ｌ１の上限としては、１２００ｍｍが好ましく、１０００ｍｍがより好ましい。上記中空糸膜６の束の長手方向の平均幅Ｌ１が上記下限に満たない場合、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上記中空糸膜６の束の長手方向の平均幅Ｌ１が上記上限を超える場合、濾過モジュール２の取り扱いが困難になるおそれがある。
　上記中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２の下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、上記中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２の上限としては、１００ｍｍが好ましく、７５ｍｍがより好ましい。上記中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２が上記下限に満たない場合、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上記中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２が上記上限を超える場合、後述する洗浄モジュール４から吐出される気泡を中空糸膜６の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。
　上記中空糸膜６の束の長手方向の平均幅Ｌ１に対する中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）の下限としては、１／８０が好ましく、１／５０がより好ましい。一方、上記長手方向の平均幅Ｌ１に対する短手方向の平均幅Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）の上限としては、１／３が好ましく、１／１０がより好ましい。上記長手方向の平均幅Ｌ１に対する短手方向の平均幅Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が上記下限に満たない場合、濾過モジュール２の取り扱いが困難になるおそれがある。逆に、上記長手方向の平均幅Ｌ１に対する短手方向の平均幅Ｌ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が上記上限を超える場合、洗浄モジュール４から吐出される気泡を中空糸膜６の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。　
　中空糸膜６の上記長辺方向の平均ピッチは、上記短辺方向の平均ピッチよりも大きいことが好ましい。中空糸膜６の上記長辺方向の平均ピッチに対する上記短辺方向の平均ピッチの比の下限としては、２／５が好ましく、１／２がより好ましい。一方、中空糸膜６の上記長辺方向の平均ピッチに対する上記短辺方向の平均ピッチの比の上限としては、４／５が好ましく、２／３がより好ましい。上記比が上記下限に満たない場合、上記長辺方向の中空糸膜６の密度が小さくなり、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上記比が上記上限を超える場合、洗浄モジュール４から吐出される気泡を上記短辺方向の一端側から中空糸膜６間に十分に導入できないおそれがある。
　上記存在領域における中空糸膜６の充填面積率の下限としては、２０％が好ましく、３０％がより好ましい。一方、上記存在領域における中空糸膜６の充填面積率の上限としては、６０％が好ましく、５５％がより好ましい。中空糸膜６の上記充填面積率が上記下限に満たない場合、単位面積あたりの中空糸膜６の本数が少なくなり、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、中空糸膜６の上記充填面積率が上記上限を超える場合、中空糸膜６間の隙間が過度に小さくなり、洗浄モジュール４から吐出される気泡を中空糸膜６の束の中心部まで十分に供給できないおそれがある。
　上記存在領域において上記短辺方向に配列される中空糸膜６の本数（配列数）の下限としては、８本が好ましく、１２本がより好ましい。一方、上記短辺方向に配列される中空糸膜６の本数の上限としては、５０本が好ましく、４０本がより好ましい。上記短辺方向に配列される中空糸膜６の本数が上記下限に満たない場合、単位面積当たりの濾過効率を十分確保できないおそれがある。逆に、上記短辺方向に配列される中空糸膜６の本数が上記上限を超える場合、洗浄モジュール４から吐出される気泡を中空糸膜６の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。
　中空糸膜６の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチの比の下限としては、１が好ましい。一方、中空糸膜６の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチの比の上限としては、３／２が好ましく、７／５がより好ましい。中空糸膜６の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチの比が上記下限に満たない場合、中空糸膜６が径方向に押し潰された状態で配置されることになるので濾過モジュール２の製造が困難となるおそれがある。逆に、中空糸膜６の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチの比が上記上限を超える場合、上記短辺方向の中空糸膜６の密度が小さくなることによって十分な濾過効率が得られないおそれがある。
　中空糸膜６の平均外径の下限としては、１ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましく、２ｍｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜６の平均外径の上限としては、６ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましく、４ｍｍがさらに好ましい。中空糸膜６の平均外径が上記下限に満たない場合、中空糸膜６の機械的強度が不十分となるおそれがある。逆に、中空糸膜６の平均外径が上記上限を超える場合、中空糸膜６の可撓性が不足することにより気泡の接触による中空糸膜６の振動及び搖動が不十分となり、中空糸膜６間の隙間を拡げて気泡を中空糸膜６の束の中心部まで案内することができないおそれや、中空糸膜６の断面積に対する表面積の比が小さくなって濾過効率が低下するおそれがある。
　中空糸膜６の平均内径の下限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましく、０．９ｍｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜６の平均内径の上限としては、４ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。中空糸膜６の平均内径が上記下限に満たない場合、中空糸膜６内の処理済液を排出するときの圧損が大きくなるおそれがある。逆に、中空糸膜６の平均内径が上記上限を超える場合、中空糸膜６の厚さが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。
　中空糸膜６の平均外径に対する平均内径の比の下限としては、３／１０が好ましく、２／５がより好ましい。一方、中空糸膜６の平均外径に対する平均内径の比の上限としては、４／５が好ましく、３／５がより好ましい。中空糸膜６の平均外径に対する平均内径の比が上記下限に満たない場合、中空糸膜６の厚さが必要以上に大きくなって中空糸膜６の透水性が低下するおそれがある。逆に、中空糸膜６の平均外径に対する平均内径の比が上記上限を超える場合、中空糸膜６の厚さが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。
　中空糸膜６の中心軸に沿う平均有効長さの下限としては、１ｍが好ましく、２ｍがより好ましい。一方、中空糸膜６の平均有効長さの上限としては、６ｍが好ましく、５ｍがより好ましい。中空糸膜６の平均有効長さが上記下限に満たない場合、気泡の擦過による中空糸膜６の搖動が不十分となり、中空糸膜６間の隙間を拡げて気泡を中空糸膜６の束の中心部まで案内することができないおそれがある。逆に、中空糸膜６の平均有効長さが上記上限を超える場合、中空糸膜６の自重によって中空糸膜６の撓みが大きくなり過ぎるおそれや、濾過モジュール２の設置時等における取り扱い性が低下するおそれがある。
　中空糸膜６の平均外径に対する平均有効長さの比（アスペクト比）の下限としては、１５０が好ましく、１０００がより好ましい。一方、中空糸膜６のアスペクト比の上限としては、６０００が好ましく、５０００がより好ましい。中空糸膜６のアスペクト比が上記下限に満たない場合、気泡の擦過による中空糸膜６の搖動が不十分となり、中空糸膜６間の隙間を拡げて気泡を中空糸膜６の束の中心部まで案内することができないおそれがある。逆に、中空糸膜６のアスペクト比が上記上限を超える場合、中空糸膜６が極度に細長となるため上下に張った際の機械的強度が低下するおそれがある。
＜上側保持部材＞
　上側保持部材７は、保持する中空糸膜６の内腔と連通する内部空間を形成し、この内部空間から中空糸膜６によって濾過された処理済水を排出する排水ノズル７ａを有する。
　中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２に対する上側保持部材７の平面視での平均幅の比の下限としては、１．０５が好ましく、１．１がより好ましい。一方、中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２に対する上側保持部材７の平面視での平均幅の比の上限としては、１．３が好ましく、１．２がより好ましい。中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２に対する上側保持部材７の平面視での平均幅の比が上記下限に満たない場合、上側保持部材７の強度が不十分となるおそれがある。逆に、中空糸膜６の束の短手方向の平均幅Ｌ２に対する上側保持部材７の平面視での平均幅の比が上記上限を超える場合、上側保持部材７間の隙間が小さくなることで中空糸膜６を洗浄した気泡を上方にスムーズに排出できないおそれや、カーテン状の中空糸膜６の束の間隔を小さくすることができず当該濾過装置１が不必要に大型化するおそれがある。
（下側保持部材）
　下側保持部材８は、中空糸膜６の下端を保持する。下側保持部材８は、上記上側保持部材７と同様に内部空間を形成してもよく、中空糸膜６の開口を閉塞するような方法で中空糸膜６の下端を保持してもよい。また、下側保持部材８の平面視での平均幅Ｗとしては、上記上側保持部材７と同様とすることができる。
＜フレーム＞
　フレーム３は、上述のように、複数の濾過モジュール２の上側保持部材７及び下側保持部材８を保持することにより、複数の濾過モジュール２を濾過槽Ｔに貯留される被処理液中に浸漬状態に配設する。
　このフレーム３は、濾過モジュール２を保持した状態で濾過槽Ｔから取り出せるよう構成されることが好ましい。また、フレーム３は、後述する洗浄モジュール４を濾過モジュール２の下方に保持するよう構成されることが好ましい。
［利点］
　当該濾過装置１は、下側保持部材が、平面視で上側保持部材に対してシフトして配設されているので、下側保持部材の周囲を鉛直に上昇する気泡が中空糸膜に衝突することが可能であり、気泡による中空糸膜の洗浄効率に優れる。このため、当該濾過装置１は、濾過能力を比較的容易に維持することができる。
［その他の実施形態］
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　当該濾過装置において、濾過モジュールが複数ある場合、複数の配設ピッチはそれぞれ一定でなくてもよい。また、下側保持部材の上側保持部材に対するシフト量、及び気泡吐出口の下側保持部材に対するシフト量は、それぞれ一定でなく、濾過モジュール毎に異なってもよい。
　また、当該濾過装置において、下側保持部材にも排水ノズルを設けて処理済液を排出するようにしてもよい。また、保持部材における排水ノズルの配置及び数量は任意に変更できる。
　また、当該濾過装置において、洗浄モジュールは、濾過モジュールの下方から気泡供給できればよく、例えばディフューザー、スパージャー等から気泡を噴射する噴射流式散気装置、水流に気泡を混合して噴射するバブリングジェットノズル等を用いてもよい。また、洗浄モジュールから供給される気泡を、下側保持部材の間隙に案内するガイド機構を備えてもよい。また、洗浄モジュールは、複数配設されてもよい。
　当該濾過装置は、中空糸膜の外周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の内周面側に透過する外圧式、浸透圧又は内周面側の負圧により被処理液を内周面側に透過する浸漬式、及び中空糸膜の内周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の外周面側に透過する内圧式等種々の濾過装置として使用してもよい。
　当該濾過装置の濾過モジュールは、上側保持部材が中空糸膜の両端を保持し、下側保持部材が中空糸膜をＵ字状に湾曲させて折り返す構成としてもよい。

Claims (6)

  1. 　上下に引き揃えられる複数本の中空糸膜及びこれらの複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の保持部材を有する１又は複数の濾過モジュールと、
    　この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の洗浄モジュールと
    　を備える濾過装置であって、
    　上記下側の保持部材が、平面視で上側の保持部材に対してシフトして配設されている濾過装置。
  2. 　上記濾過モジュールが、棒状の保持部材に複数本の中空糸膜がカーテン状に列設された構造を有し、
    　複数の上記濾過モジュールが平行かつ等間隔に配設されており、
    　上記複数の濾過モジュールの下側保持部材が平面視で軸方向と垂直方向に一定距離シフトしている請求項１に記載の濾過装置。
  3. 　上記シフト量が、複数の濾過モジュールの配設ピッチの３０％以上２００％以下である請求項２に記載の濾過装置。
  4. 　上記洗浄モジュールの気泡吐出口が、平面視で下側の保持部材の隙間に配設されている請求項２又は請求項３に記載の濾過装置。
  5. 　上記一対の保持部材間に配設される複数本の中空糸膜が弛みを有している請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の濾過装置。
  6. 　上記中空糸膜がポリテトラフルオロエチレンを主成分とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の濾過装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018092342A1 (ja) * 2016-11-15 2018-05-24 住友電気工業株式会社 濾過モジュール及び濾過装置
CN109758919A (zh) * 2018-12-27 2019-05-17 天津膜天膜科技股份有限公司 帘式膜组件

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6897586B2 (ja) * 2018-01-25 2021-06-30 住友電気工業株式会社 加圧式濾過装置
JP7310643B2 (ja) * 2020-02-21 2023-07-19 三菱ケミカル株式会社 廃水処理用膜モジュール、廃水処理装置及び廃水処理方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0975687A (ja) * 1995-09-14 1997-03-25 Kurita Water Ind Ltd 中空糸膜による膜分離装置
JPH11342321A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Toray Ind Inc 中空糸膜処理装置
WO2012008115A1 (ja) * 2010-07-13 2012-01-19 川崎重工業株式会社 浸漬型膜濾過ユニット及び浸漬型膜濾過装置
WO2013085318A1 (ko) * 2011-12-09 2013-06-13 제일모직 주식회사 중공사막 모듈 및 수처리 장치
JP2014511275A (ja) * 2011-03-16 2014-05-15 コーロン インダストリーズ インク ろ過装置及びそのための中空糸膜モジュール
JP2015006653A (ja) * 2013-05-30 2015-01-15 住友電気工業株式会社 濾過モジュール及び濾過装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0975687A (ja) * 1995-09-14 1997-03-25 Kurita Water Ind Ltd 中空糸膜による膜分離装置
JPH11342321A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Toray Ind Inc 中空糸膜処理装置
WO2012008115A1 (ja) * 2010-07-13 2012-01-19 川崎重工業株式会社 浸漬型膜濾過ユニット及び浸漬型膜濾過装置
JP2014511275A (ja) * 2011-03-16 2014-05-15 コーロン インダストリーズ インク ろ過装置及びそのための中空糸膜モジュール
WO2013085318A1 (ko) * 2011-12-09 2013-06-13 제일모직 주식회사 중공사막 모듈 및 수처리 장치
JP2015006653A (ja) * 2013-05-30 2015-01-15 住友電気工業株式会社 濾過モジュール及び濾過装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018092342A1 (ja) * 2016-11-15 2018-05-24 住友電気工業株式会社 濾過モジュール及び濾過装置
CN109758919A (zh) * 2018-12-27 2019-05-17 天津膜天膜科技股份有限公司 帘式膜组件

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