JP2002113338A - 分離膜エレメントとこれを用いた分離膜モジュール - Google Patents
分離膜エレメントとこれを用いた分離膜モジュールInfo
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構造であって、大きな水流を受けた場
合などでも形状を安定に維持でき、効率的に濾過処理を
行える、取り扱いやすい分離膜エレメントと、これを用
いた分離膜モジュールを提供する。 【解決手段】 固体を含む流体を濾過する平膜11が、
この平膜11を支持する支持板12の少なくとも一方の
面に設けられた分離膜エレメント10であり、支持板1
2は、平膜11を通過した流体が特定の方向に流れる複
数の凹状の流路13と、この流路13以外の凸状部14
とを有し、凸状部14は、平膜11に接合されている分
離膜エレメント10である。また、この分離膜エレメン
ト10に、各流路13を流れる流体を集める集合部を設
けた分離膜モジュールである。
合などでも形状を安定に維持でき、効率的に濾過処理を
行える、取り扱いやすい分離膜エレメントと、これを用
いた分離膜モジュールを提供する。 【解決手段】 固体を含む流体を濾過する平膜11が、
この平膜11を支持する支持板12の少なくとも一方の
面に設けられた分離膜エレメント10であり、支持板1
2は、平膜11を通過した流体が特定の方向に流れる複
数の凹状の流路13と、この流路13以外の凸状部14
とを有し、凸状部14は、平膜11に接合されている分
離膜エレメント10である。また、この分離膜エレメン
ト10に、各流路13を流れる流体を集める集合部を設
けた分離膜モジュールである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は分離膜を備えた分離
膜エレメントと、これを用いた分離膜モジュールに関す
る。
膜エレメントと、これを用いた分離膜モジュールに関す
る。
【0002】
【従来の技術】分離膜を利用した液体や気体からの固体
除去は、様々な形態で幅広い分野で行われている。例え
ば、浄水場における徐濁、工業廃水あるいは生活排水の
処理などの水処理においては、分離膜による濾過装置が
使用されている。これらの濾過装置としては従来、中空
糸膜を円柱状に束ね、その一端または両端を固定して集
水部を形成した円柱型中空糸膜フィルター、多孔性フィ
ルムをスペーサーと共に巻き込んでその端部を固定した
簀巻き状フィルターの他、糸巻きフィルター等の円柱形
のフィルターを耐圧型缶体内に装着し、加圧濾過する方
式が一般に使用されてきた。一方、近年濾過すべき原液
中に濾過フィルターを入れ、吸引、サイフォン効果、原
液の重力等によって濾過分離する浸漬吸引濾過が、高濁
水あるいは有機排水を活性汚泥で分解処理する際の活性
汚泥からの固液分離に広く使用されるようになってき
た。ここで使用される分離膜としては多くの種類があ
り、例えば、セラミック管状膜、中空糸膜、合成高分子
重合体からなる多孔性フィルム状膜、多孔性フィルム状
膜とスペーサーを組み合わせた袋状複合体などが挙げら
れる。特に多孔性フィルムをベースとするいわゆる平膜
はその使い勝手から重用されつつある。
除去は、様々な形態で幅広い分野で行われている。例え
ば、浄水場における徐濁、工業廃水あるいは生活排水の
処理などの水処理においては、分離膜による濾過装置が
使用されている。これらの濾過装置としては従来、中空
糸膜を円柱状に束ね、その一端または両端を固定して集
水部を形成した円柱型中空糸膜フィルター、多孔性フィ
ルムをスペーサーと共に巻き込んでその端部を固定した
簀巻き状フィルターの他、糸巻きフィルター等の円柱形
のフィルターを耐圧型缶体内に装着し、加圧濾過する方
式が一般に使用されてきた。一方、近年濾過すべき原液
中に濾過フィルターを入れ、吸引、サイフォン効果、原
液の重力等によって濾過分離する浸漬吸引濾過が、高濁
水あるいは有機排水を活性汚泥で分解処理する際の活性
汚泥からの固液分離に広く使用されるようになってき
た。ここで使用される分離膜としては多くの種類があ
り、例えば、セラミック管状膜、中空糸膜、合成高分子
重合体からなる多孔性フィルム状膜、多孔性フィルム状
膜とスペーサーを組み合わせた袋状複合体などが挙げら
れる。特に多孔性フィルムをベースとするいわゆる平膜
はその使い勝手から重用されつつある。
【0003】平膜を水処理に使用する場合には、通常、
図14に示すような分離膜モジュール100の形態で膜
分離槽内に浸漬され、使用される。この例の分離膜モジ
ュール100は、不織布101の周囲を平膜102で覆
った分離膜エレメント103の両端に、集水部104が
設けられた形態となっていて、平膜102で濾過処理さ
れた濾過水は不織布101を通過した後、集水部104
に集まるようになっている。この例の分離膜モジュール
100を膜分離槽内に浸漬した後、集水部104に形成
された取水口105から吸引することにより、平膜10
2の膜面で固液分離された濾過水を、取水できるように
なっている。
図14に示すような分離膜モジュール100の形態で膜
分離槽内に浸漬され、使用される。この例の分離膜モジ
ュール100は、不織布101の周囲を平膜102で覆
った分離膜エレメント103の両端に、集水部104が
設けられた形態となっていて、平膜102で濾過処理さ
れた濾過水は不織布101を通過した後、集水部104
に集まるようになっている。この例の分離膜モジュール
100を膜分離槽内に浸漬した後、集水部104に形成
された取水口105から吸引することにより、平膜10
2の膜面で固液分離された濾過水を、取水できるように
なっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな形態の分離膜モジュールは、平膜および不織布とも
に柔軟な素材からなり自立性がないため、取り扱いにく
いという問題があった。また、これを膜分離槽内などに
浸漬すると、水流を受けた場合などに平板形状を維持で
きず、折れ曲がったり捻れたりする場合があった。平板
形状を維持できないと、濾過処理に有効な膜面積を確保
できなくなる場合があり、濾過効率が低下してしまうと
いう問題も発生した。そのため、このような形態の分離
膜モジュールには、通常、さらに支持枠などを設けて、
形状を安定に維持しながら使用する必要があった。
うな形態の分離膜モジュールは、平膜および不織布とも
に柔軟な素材からなり自立性がないため、取り扱いにく
いという問題があった。また、これを膜分離槽内などに
浸漬すると、水流を受けた場合などに平板形状を維持で
きず、折れ曲がったり捻れたりする場合があった。平板
形状を維持できないと、濾過処理に有効な膜面積を確保
できなくなる場合があり、濾過効率が低下してしまうと
いう問題も発生した。そのため、このような形態の分離
膜モジュールには、通常、さらに支持枠などを設けて、
形状を安定に維持しながら使用する必要があった。
【0005】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構造であって、大きな水流を受けた場合など
でも形状を安定に維持でき、効率的に濾過処理を行え
る、取り扱いやすい分離膜エレメントと、これを用いた
分離膜モジュールを提供することを目的とする。
で、簡単な構造であって、大きな水流を受けた場合など
でも形状を安定に維持でき、効率的に濾過処理を行え
る、取り扱いやすい分離膜エレメントと、これを用いた
分離膜モジュールを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の分離膜エレメン
トは、固体を含む流体を濾過する平膜が、この平膜を支
持する支持板の少なくとも一方の面に設けられた分離膜
エレメントであり、支持板は、平膜を通過した流体が特
定の方向に流れる複数の凹状の流路と、この流路以外の
凸状部とを有し、凸状部は、平膜に接合されていること
を特徴とする。隣り合う凸状部の距離Lと流路の深さD
との比L/Dが、0.5〜2であることが好ましい。上
記平膜は、膜厚が30〜300μmで、空隙率が60%
以上で、阻止孔径が0.01〜10μmであることが好
ましい。上記平膜は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリ
デン系、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合
体、ポリクロロトリフルオロエチレン系から選ばれたい
ずれかの樹脂からなることが好ましい。上記平膜には、
この平膜よりも通水抵抗の小さいシート状多孔体が一体
化されていることが好ましい。また、上記シート状多孔
体は、繊維集合体であることが好ましい。上記支持板
は、波板状に形成されていることが好ましい。上記流路
間には、流体が互いに流通可能な連通口が設けられてる
ことが好ましい。上記支持板の両面に平膜が設けられて
いてもよい。上記2枚の平膜の距離は、1〜5mmであ
ることが好ましい。
トは、固体を含む流体を濾過する平膜が、この平膜を支
持する支持板の少なくとも一方の面に設けられた分離膜
エレメントであり、支持板は、平膜を通過した流体が特
定の方向に流れる複数の凹状の流路と、この流路以外の
凸状部とを有し、凸状部は、平膜に接合されていること
を特徴とする。隣り合う凸状部の距離Lと流路の深さD
との比L/Dが、0.5〜2であることが好ましい。上
記平膜は、膜厚が30〜300μmで、空隙率が60%
以上で、阻止孔径が0.01〜10μmであることが好
ましい。上記平膜は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリ
デン系、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合
体、ポリクロロトリフルオロエチレン系から選ばれたい
ずれかの樹脂からなることが好ましい。上記平膜には、
この平膜よりも通水抵抗の小さいシート状多孔体が一体
化されていることが好ましい。また、上記シート状多孔
体は、繊維集合体であることが好ましい。上記支持板
は、波板状に形成されていることが好ましい。上記流路
間には、流体が互いに流通可能な連通口が設けられてる
ことが好ましい。上記支持板の両面に平膜が設けられて
いてもよい。上記2枚の平膜の距離は、1〜5mmであ
ることが好ましい。
【0007】本発明の分離膜モジュールは、各流路を流
れる流体を集める集合部が、上記分離膜エレメントに設
けられていることを特徴とする。上記集合部は、流路の
少なくとも一方の端部に設けられていることが好まし
い。
れる流体を集める集合部が、上記分離膜エレメントに設
けられていることを特徴とする。上記集合部は、流路の
少なくとも一方の端部に設けられていることが好まし
い。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図1および図2は、本発明の分離膜エレメント10の一
形態であり、斜視図と、この斜視図のA−A’線に沿う
断面図である。分離膜エレメント10は、2枚の平膜1
1と、これらを支持する支持板12とから概略構成され
ていて、この例においては、平膜11は支持板12の両
側に設けられている。この2枚の平膜11の距離L’
は、特に制限はないが、通常1〜5mmである。なお、
平膜11は、図3に示すように、支持板12の一方の面
に設けられた形態でもよい。
図1および図2は、本発明の分離膜エレメント10の一
形態であり、斜視図と、この斜視図のA−A’線に沿う
断面図である。分離膜エレメント10は、2枚の平膜1
1と、これらを支持する支持板12とから概略構成され
ていて、この例においては、平膜11は支持板12の両
側に設けられている。この2枚の平膜11の距離L’
は、特に制限はないが、通常1〜5mmである。なお、
平膜11は、図3に示すように、支持板12の一方の面
に設けられた形態でもよい。
【0009】平膜11は、ポリフッ化ビニリデン系、エ
チレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、ポリクロ
ロトリフルオロエチレン系、ポリオレフィン系、ポリス
ルフォン系、ポリ塩化ビニル系、ポリビニルアルコール
系、ポリアマイド系、セルロース系などの樹脂など、各
種材料からなるものが使用できるが、これらの中では、
ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン系、エチレン−テ
トラフルオロエチレン系共重合体、ポリクロロトリフル
オロエチレン系の樹脂が好ましい。これらの樹脂は、耐
薬品性に優れるため、例えば、酸性またはアルカリ性の
溶液なども安定に処理することができる。平膜11の膜
厚、空隙率、阻止孔径などは、目的に応じて適宜設定で
きるが、膜厚は30〜300μmが好ましく、空隙率は
60%以上、阻止孔径は0.01〜10μmが好まし
い。なお、本発明で言う阻止孔径とは、分離を行った
際、90%以上の数の粒子を阻止できる最小粒子径であ
る。
チレン−テトラフルオロエチレン系共重合体、ポリクロ
ロトリフルオロエチレン系、ポリオレフィン系、ポリス
ルフォン系、ポリ塩化ビニル系、ポリビニルアルコール
系、ポリアマイド系、セルロース系などの樹脂など、各
種材料からなるものが使用できるが、これらの中では、
ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン系、エチレン−テ
トラフルオロエチレン系共重合体、ポリクロロトリフル
オロエチレン系の樹脂が好ましい。これらの樹脂は、耐
薬品性に優れるため、例えば、酸性またはアルカリ性の
溶液なども安定に処理することができる。平膜11の膜
厚、空隙率、阻止孔径などは、目的に応じて適宜設定で
きるが、膜厚は30〜300μmが好ましく、空隙率は
60%以上、阻止孔径は0.01〜10μmが好まし
い。なお、本発明で言う阻止孔径とは、分離を行った
際、90%以上の数の粒子を阻止できる最小粒子径であ
る。
【0010】膜厚が30μm未満では、膜の強度が不十
分となる場合があり、300μmを超えると、膜面での
圧力損失が大きくなりすぎて、濾過効率が低下する場合
がある。また空隙率が60%以下では、流体の透過能が
小さく、フィルターとしての効率が極端に悪くなる。ま
た、阻止孔径が0.01μm未満では、膜が閉塞しやす
くなる。阻止孔径の好適な上限は、微生物などの固形物
を確実に除去することが要求される場合は0.5μm以
下とすることが好ましい。なお、分離能の要求が比較的
低い場合、すなわち、例えば濁度の要求が低く、多少の
固形物が濾過処理された流体側に混入しても構わない場
合は、阻止孔径0.5〜10μmのものを使用して分離
処理することも可能である。この場合、濾過開始直後は
10μm以下の粒子は膜を通過するが、濾過の進行に伴
い、膜面に粒子によるダイナミックメンブレンが形成さ
れるため、使用する膜の阻止孔径より細かい粒子の分離
が可能になる。阻止孔径0.5〜10μmの平膜11と
しては、上記に例示した樹脂材料からなる平膜11の
他、不織布、高密度織物、紙等の繊維集合体、および流
体透過性のある連続発泡型の高分子発泡シート等、いか
なる形態であってもよいが、支持体12への接着性等の
加工性を考慮すると繊維集合体が好ましく、中でも不織
布がより好ましい。
分となる場合があり、300μmを超えると、膜面での
圧力損失が大きくなりすぎて、濾過効率が低下する場合
がある。また空隙率が60%以下では、流体の透過能が
小さく、フィルターとしての効率が極端に悪くなる。ま
た、阻止孔径が0.01μm未満では、膜が閉塞しやす
くなる。阻止孔径の好適な上限は、微生物などの固形物
を確実に除去することが要求される場合は0.5μm以
下とすることが好ましい。なお、分離能の要求が比較的
低い場合、すなわち、例えば濁度の要求が低く、多少の
固形物が濾過処理された流体側に混入しても構わない場
合は、阻止孔径0.5〜10μmのものを使用して分離
処理することも可能である。この場合、濾過開始直後は
10μm以下の粒子は膜を通過するが、濾過の進行に伴
い、膜面に粒子によるダイナミックメンブレンが形成さ
れるため、使用する膜の阻止孔径より細かい粒子の分離
が可能になる。阻止孔径0.5〜10μmの平膜11と
しては、上記に例示した樹脂材料からなる平膜11の
他、不織布、高密度織物、紙等の繊維集合体、および流
体透過性のある連続発泡型の高分子発泡シート等、いか
なる形態であってもよいが、支持体12への接着性等の
加工性を考慮すると繊維集合体が好ましく、中でも不織
布がより好ましい。
【0011】また、平膜11には、この平膜11よりも
通水抵抗の小さいシート状多孔体を積層し、一体化させ
て使用しても良い。なお、一体化する手段としては特に
限定はされない。このように平膜11にシート状多孔体
が一体化した複合体を使用することによって、平膜11
と支持体12との接着性、平膜11自体の物理的性能、
特に耐擦過性、破損に対する修復性が優れる。平膜11
と一体化されるシート状多孔体としては、不織布、高密
度織物、紙等の繊維集合体、および流体透過性のある連
続発泡型の高分子発泡シート等が挙げられ、いかなる形
態であってもよい。平膜11が樹脂材料である場合に
は、平膜11との一体化、支持体12への接着性等の加
工性を考慮すると繊維集合体が好ましく、中でも不織布
がより好ましい。
通水抵抗の小さいシート状多孔体を積層し、一体化させ
て使用しても良い。なお、一体化する手段としては特に
限定はされない。このように平膜11にシート状多孔体
が一体化した複合体を使用することによって、平膜11
と支持体12との接着性、平膜11自体の物理的性能、
特に耐擦過性、破損に対する修復性が優れる。平膜11
と一体化されるシート状多孔体としては、不織布、高密
度織物、紙等の繊維集合体、および流体透過性のある連
続発泡型の高分子発泡シート等が挙げられ、いかなる形
態であってもよい。平膜11が樹脂材料である場合に
は、平膜11との一体化、支持体12への接着性等の加
工性を考慮すると繊維集合体が好ましく、中でも不織布
がより好ましい。
【0012】支持板12は、平膜11を支持するととも
に、平膜11の膜面で固体が除去され濾過された液体、
気体などの流体を、特定の方向に集めるために設けられ
ている。この図示例の支持板12は波板状に形成されて
いて、その各凹状部は平膜11で濾過された流体が流れ
る流路13になっている。支持板12としては、平膜1
1を支持できる程度の剛性や強度を有し、耐久性に優れ
るものであれば特に制限はなく、ステンレス、アルミニ
ウム、ジュラルミンなどの金属や、ポリオレフィン、ナ
イロン、ポリエステル、ポリカーボネートなどの樹脂か
らなるものを、分離膜エレメント10の用途に応じて適
宜使用できる。例えば、この分離膜エレメント10を水
処理に使用する場合には、耐水性の他、耐薬品性が必要
であるため、支持板12にはポリオレフィン、ポリ塩化
ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどの材料を使用するこ
とが好ましい。
に、平膜11の膜面で固体が除去され濾過された液体、
気体などの流体を、特定の方向に集めるために設けられ
ている。この図示例の支持板12は波板状に形成されて
いて、その各凹状部は平膜11で濾過された流体が流れ
る流路13になっている。支持板12としては、平膜1
1を支持できる程度の剛性や強度を有し、耐久性に優れ
るものであれば特に制限はなく、ステンレス、アルミニ
ウム、ジュラルミンなどの金属や、ポリオレフィン、ナ
イロン、ポリエステル、ポリカーボネートなどの樹脂か
らなるものを、分離膜エレメント10の用途に応じて適
宜使用できる。例えば、この分離膜エレメント10を水
処理に使用する場合には、耐水性の他、耐薬品性が必要
であるため、支持板12にはポリオレフィン、ポリ塩化
ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどの材料を使用するこ
とが好ましい。
【0013】この分離膜エレメント10においては、流
路13以外の凸状部14は平膜11と接合されている。
そのため、取り扱いやすいだけでなく、例えば、この分
離膜エレメント10を膜分離槽に浸漬して使用して水流
を受けた場合にも、支持板12と平膜11とが別々に揺
動せず、安定に濾過処理が行えるようになっている。ま
た、平膜11の膜面のエアースクラビング処理や、薬液
を使用した逆洗も、安定に行える。また、分離膜エレメ
ント10を任意の箇所で裁断しても、支持板12と平膜
11とがばらばらにならないため、所望の大きさや形の
分離膜エレメント10をその用途に応じて切り出すこと
もできる。隣り合う凸状部14の距離Lや流路13の深
さDには特に制限はなく適宜設定できるが、通常、距離
Lは1〜5mmであり、深さDは1〜3mmである。さ
らに、隣り合う凸状部14の距離Lと流路13の深さD
との比L/Dは、0.5〜2であることが好ましい。L
/Dをこのような範囲とすることによって、流路13に
おける圧損が少なく効率的に濾過処理を行うことができ
る。
路13以外の凸状部14は平膜11と接合されている。
そのため、取り扱いやすいだけでなく、例えば、この分
離膜エレメント10を膜分離槽に浸漬して使用して水流
を受けた場合にも、支持板12と平膜11とが別々に揺
動せず、安定に濾過処理が行えるようになっている。ま
た、平膜11の膜面のエアースクラビング処理や、薬液
を使用した逆洗も、安定に行える。また、分離膜エレメ
ント10を任意の箇所で裁断しても、支持板12と平膜
11とがばらばらにならないため、所望の大きさや形の
分離膜エレメント10をその用途に応じて切り出すこと
もできる。隣り合う凸状部14の距離Lや流路13の深
さDには特に制限はなく適宜設定できるが、通常、距離
Lは1〜5mmであり、深さDは1〜3mmである。さ
らに、隣り合う凸状部14の距離Lと流路13の深さD
との比L/Dは、0.5〜2であることが好ましい。L
/Dをこのような範囲とすることによって、流路13に
おける圧損が少なく効率的に濾過処理を行うことができ
る。
【0014】支持板12の凸状部14と平膜11とは、
接着剤を使用した接着法の他、高周波を利用した接着法
や超音波を利用した接着法などの方法で接合される。ま
た、その他に、熱接着で接合されていてもよい。接着剤
を使用する場合は、支持板12の素材と平膜11の素材
を勘案して接着剤の組成が決められるが、接着剤はエマ
ルジョン型、溶剤型、溶融型などいかなるものであって
も良い。また接着剤の塗工方法はロール、ノズル、刷毛
等であり、支持板12の凸状部14に、均一に確実に塗
工できる方法であればいかなる方法によっても良い。高
周波を利用した接着法は、特に支持板12および平膜1
1として、誘電損失の大きな熱可塑性プラスチックなど
を使用した場合に有効である。例えば、支持板12およ
び平膜11に、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン
などの材料を使用し、高周波発信器に接続した2枚の電
極の間に接着すべき支持板12および平膜11を配置
し、誘電加熱して接着する。
接着剤を使用した接着法の他、高周波を利用した接着法
や超音波を利用した接着法などの方法で接合される。ま
た、その他に、熱接着で接合されていてもよい。接着剤
を使用する場合は、支持板12の素材と平膜11の素材
を勘案して接着剤の組成が決められるが、接着剤はエマ
ルジョン型、溶剤型、溶融型などいかなるものであって
も良い。また接着剤の塗工方法はロール、ノズル、刷毛
等であり、支持板12の凸状部14に、均一に確実に塗
工できる方法であればいかなる方法によっても良い。高
周波を利用した接着法は、特に支持板12および平膜1
1として、誘電損失の大きな熱可塑性プラスチックなど
を使用した場合に有効である。例えば、支持板12およ
び平膜11に、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン
などの材料を使用し、高周波発信器に接続した2枚の電
極の間に接着すべき支持板12および平膜11を配置
し、誘電加熱して接着する。
【0015】超音波を利用した接着法は、特に支持板1
2および平膜11として、比較的低融点である熱可塑性
樹脂などを使用した場合に有効である。例えば、支持板
12および平膜11に、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニ
ルなどの材料を使用して、超音波振動を与えて樹脂材料
を溶融させる。超音波を当てて溶融させる場合は、硬度
を有する部材でないと溶融が困難であることから、硬度
を有する別の平板上に平膜11を広げ、その上に支持板
12を乗せてから、支持板12側に超音波振動を与えて
融着することが好ましい。また、できるだけ超音波振動
エネルギーを集中させることが好ましいため、支持板1
2の凸状部14を細くするなどして、平膜11との溶融
面積を小さくして行うことが好ましい。熱接着は接着可
能な樹脂の種類が多い。その方法としては、シリコン、
テフロン(登録商標)等のシートを介して、接着すべき
部材を加熱板の間に挟んで加圧加熱するヒートシール
法、金属加圧板間に接着すべき部材を挟み、リボンヒー
ターに急速に電流を流して加熱するインパルスシーリン
グ法、加熱されたヒーターに空気を送って接着すべき部
材に熱風を吹きかける熱風溶接法等が挙げられる。
2および平膜11として、比較的低融点である熱可塑性
樹脂などを使用した場合に有効である。例えば、支持板
12および平膜11に、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニ
ルなどの材料を使用して、超音波振動を与えて樹脂材料
を溶融させる。超音波を当てて溶融させる場合は、硬度
を有する部材でないと溶融が困難であることから、硬度
を有する別の平板上に平膜11を広げ、その上に支持板
12を乗せてから、支持板12側に超音波振動を与えて
融着することが好ましい。また、できるだけ超音波振動
エネルギーを集中させることが好ましいため、支持板1
2の凸状部14を細くするなどして、平膜11との溶融
面積を小さくして行うことが好ましい。熱接着は接着可
能な樹脂の種類が多い。その方法としては、シリコン、
テフロン(登録商標)等のシートを介して、接着すべき
部材を加熱板の間に挟んで加圧加熱するヒートシール
法、金属加圧板間に接着すべき部材を挟み、リボンヒー
ターに急速に電流を流して加熱するインパルスシーリン
グ法、加熱されたヒーターに空気を送って接着すべき部
材に熱風を吹きかける熱風溶接法等が挙げられる。
【0016】分離膜エレメント10の支持板12として
は、このような波板状に形成されたものに限定されず、
例えば、図4に示すように、平膜11に対して略平行に
配された1枚の平板15aと、この平板15aに対して
略垂直で、かつ、互いに間隔を開けて配列された複数枚
のスペーサー15bとから構成された形態のものを例示
できる。図4(a)は、平膜11がこの支持板12の一
方の面に設けられた形態であり、図4(b)は、2枚の
平膜11が支持板12の両面に設けられた形態である。
また、さらに、図5に示すようなハニカム構造からなる
支持板12を備えた形態であってもよい。
は、このような波板状に形成されたものに限定されず、
例えば、図4に示すように、平膜11に対して略平行に
配された1枚の平板15aと、この平板15aに対して
略垂直で、かつ、互いに間隔を開けて配列された複数枚
のスペーサー15bとから構成された形態のものを例示
できる。図4(a)は、平膜11がこの支持板12の一
方の面に設けられた形態であり、図4(b)は、2枚の
平膜11が支持板12の両面に設けられた形態である。
また、さらに、図5に示すようなハニカム構造からなる
支持板12を備えた形態であってもよい。
【0017】また、分離膜エレメント10の支持板12
の各流路13間には、図6に示すように、流体が互いに
流通可能な連通口16が形成されていることが好まし
い。この連通口16によって各流路13が通じると、特
定の流路13のみに流体による大きな圧力がかかった場
合にも、連通口16を通じて流体が特定の流路13から
他の流路13へと流れるため、各流路13における流体
の圧力をほぼ均一とすることができる。そのため、特定
の流路13に流体の圧力が過剰にかかることによる濾過
効率の低下や、分離膜エレメント10の変形、破損など
を抑制できる。連通口16は、各流路13間を流体が互
いに流通できるように設けられる限り、その形状に制限
はない。例えば、流路13間の隔壁に形成された孔であ
ってもよい。また、大きさ、数、位置などにも制限はな
いが、支持板12の総表面積に対する連通口16の総面
積が5〜70%となるように設けられることが好まし
い。5%未満では、連通口16による濾過効率の向上
や、分離膜エレメント10の破損防止効果が不十分とな
る場合がある。一方、70%を超えると、支持板12の
強度が不十分となったり、連通口16の周縁部分と平膜
11との接触が増加し、平膜11が破損しやすくなる場
合がある。連通口16を設けた分離膜エレメント10の
他の形態としては、図7〜10に示す例が挙げられる。
の各流路13間には、図6に示すように、流体が互いに
流通可能な連通口16が形成されていることが好まし
い。この連通口16によって各流路13が通じると、特
定の流路13のみに流体による大きな圧力がかかった場
合にも、連通口16を通じて流体が特定の流路13から
他の流路13へと流れるため、各流路13における流体
の圧力をほぼ均一とすることができる。そのため、特定
の流路13に流体の圧力が過剰にかかることによる濾過
効率の低下や、分離膜エレメント10の変形、破損など
を抑制できる。連通口16は、各流路13間を流体が互
いに流通できるように設けられる限り、その形状に制限
はない。例えば、流路13間の隔壁に形成された孔であ
ってもよい。また、大きさ、数、位置などにも制限はな
いが、支持板12の総表面積に対する連通口16の総面
積が5〜70%となるように設けられることが好まし
い。5%未満では、連通口16による濾過効率の向上
や、分離膜エレメント10の破損防止効果が不十分とな
る場合がある。一方、70%を超えると、支持板12の
強度が不十分となったり、連通口16の周縁部分と平膜
11との接触が増加し、平膜11が破損しやすくなる場
合がある。連通口16を設けた分離膜エレメント10の
他の形態としては、図7〜10に示す例が挙げられる。
【0018】このような分離膜エレメント10は、通
常、図11および図12に示すように、各流路13を流
れる流体を集めるための集合部21が設けられた分離膜
モジュール20の形態で使用される。この例において、
集合部21はその内部が中空部21aとなっていて、各
流路13の両端部とこの中空部21aとが開口を維持し
た状態で接合されている。また、この集合部21には流
体取出口22が形成されていて、ここから平膜11で濾
過された流体を取り出せるようになっている。なお、こ
の例においては、集合部21は流路13の両端部に設け
られているが、どちらか一方の端部にのみ設けられてい
ても良い。その場合には、流路13の他方の端部を封止
して、平膜11で処理されていない流体が、流路13内
に流入しないようにしておく必要がある。なお、連通口
16を設けた形態の分離膜エレメント10を備えた分離
膜モジュール20の場合には、流路13の端部ではな
く、流路13と並列に集合部21を配置し、流路13と
開口を維持して接続してもよい。本発明において集合部
21は、濾過された流体を集合させて取り出す部分であ
るが、同時に分離膜エレメント10の端部方向の物理的
安定性を維持する役割を持っており、集水部21を形成
する材料は剛性を持つ樹脂、あるいは金属が用いられ
る。
常、図11および図12に示すように、各流路13を流
れる流体を集めるための集合部21が設けられた分離膜
モジュール20の形態で使用される。この例において、
集合部21はその内部が中空部21aとなっていて、各
流路13の両端部とこの中空部21aとが開口を維持し
た状態で接合されている。また、この集合部21には流
体取出口22が形成されていて、ここから平膜11で濾
過された流体を取り出せるようになっている。なお、こ
の例においては、集合部21は流路13の両端部に設け
られているが、どちらか一方の端部にのみ設けられてい
ても良い。その場合には、流路13の他方の端部を封止
して、平膜11で処理されていない流体が、流路13内
に流入しないようにしておく必要がある。なお、連通口
16を設けた形態の分離膜エレメント10を備えた分離
膜モジュール20の場合には、流路13の端部ではな
く、流路13と並列に集合部21を配置し、流路13と
開口を維持して接続してもよい。本発明において集合部
21は、濾過された流体を集合させて取り出す部分であ
るが、同時に分離膜エレメント10の端部方向の物理的
安定性を維持する役割を持っており、集水部21を形成
する材料は剛性を持つ樹脂、あるいは金属が用いられ
る。
【0019】このように分離膜エレメント10に集合部
21が設けられた分離膜モジュール20を、例えば、膜
分離槽内に浸漬して使用することによって、河川水、活
性汚泥などの高濁度の原水を安定に濾過処理することが
できる。図13は分離膜モジュール20が膜分離槽30
内に浸漬された浸漬型膜分離装置の一形態であり、原水
を貯水する膜分離槽30と、膜分離槽30内に浸漬され
た分離膜モジュール20とから概略構成されている。分
離膜モジュール20の集合部21に形成された流体取出
口22には、吸引ポンプ40が接続されていて、この吸
引ポンプ40を作動させることによって、膜分離槽30
内の原水を平膜11で濾過できるようになっている。な
お、吸引ポンプ40の手前には、気液分離槽41が設け
られていて、吸引ポンプ40で吸引した濾過水から気泡
を分離できるようになっている。また、膜分離槽30内
の、分離膜モジュール20の下方には、側面に散気孔を
有する散気管50が配置されていて、ポンプ51から圧
縮空気などの気体を送ることによって散気孔から気体を
発生して、平膜11の膜面をエアースクラビング処理
し、膜面洗浄できるようになっている。
21が設けられた分離膜モジュール20を、例えば、膜
分離槽内に浸漬して使用することによって、河川水、活
性汚泥などの高濁度の原水を安定に濾過処理することが
できる。図13は分離膜モジュール20が膜分離槽30
内に浸漬された浸漬型膜分離装置の一形態であり、原水
を貯水する膜分離槽30と、膜分離槽30内に浸漬され
た分離膜モジュール20とから概略構成されている。分
離膜モジュール20の集合部21に形成された流体取出
口22には、吸引ポンプ40が接続されていて、この吸
引ポンプ40を作動させることによって、膜分離槽30
内の原水を平膜11で濾過できるようになっている。な
お、吸引ポンプ40の手前には、気液分離槽41が設け
られていて、吸引ポンプ40で吸引した濾過水から気泡
を分離できるようになっている。また、膜分離槽30内
の、分離膜モジュール20の下方には、側面に散気孔を
有する散気管50が配置されていて、ポンプ51から圧
縮空気などの気体を送ることによって散気孔から気体を
発生して、平膜11の膜面をエアースクラビング処理
し、膜面洗浄できるようになっている。
【0020】このような浸漬型膜分離装置で原水を濾過
処理する際には、まず、原水を膜分離槽30に導入し、
ついで、分離膜モジュール20に接続している吸引ポン
プ40を作動させる。すると、膜分離槽30中の原水は
平膜11で濾過され、原水中の濁質成分が平膜11上に
捕らえられる。一方、平膜11を通過した濾過水は、分
離膜エレメント10内の流路13を流れ、集合部21に
集められた後、処理水槽に送られる。なお、この際、必
要に応じて定期的に散気管50から気体を発生させて、
平膜11をエアースクラビング処理してもよい。
処理する際には、まず、原水を膜分離槽30に導入し、
ついで、分離膜モジュール20に接続している吸引ポン
プ40を作動させる。すると、膜分離槽30中の原水は
平膜11で濾過され、原水中の濁質成分が平膜11上に
捕らえられる。一方、平膜11を通過した濾過水は、分
離膜エレメント10内の流路13を流れ、集合部21に
集められた後、処理水槽に送られる。なお、この際、必
要に応じて定期的に散気管50から気体を発生させて、
平膜11をエアースクラビング処理してもよい。
【0021】このような浸漬型膜分離装置においては、
平膜11と、これを支持する支持板12とから構成され
た分離膜モジュール20を使用している。よって、この
分離膜モジュール20は形状が安定であり、枠などの形
状固定具を設けなくても容易に取り扱える。また、この
例のように、膜分離槽30内に浸漬して使用し、水流を
受けた場合でも、平膜11が折れ曲がったり捻れたりせ
ず、平板形状を維持でき、濾過処理に有効な膜面積を安
定に確保できる。さらに、この分離膜エレメント10
は、支持板12上に形成されている各流路13間の凸状
部14と、平膜11とが接合されている。そのため、水
流を受けた場合などでも、支持板12と平膜11とがば
らばらに揺動せず、より安定に濾過処理を行える。ま
た、エアースクラビング処理や逆洗も同様に安定して行
うことができる。また、強度、剛性に優れ、耐久性も良
好となる。したがって、このような分離膜エレメント1
0を備えた分離膜モジュール20を使用することによっ
て、安定、かつ、効率的に濾過処理を行うことができ
る。
平膜11と、これを支持する支持板12とから構成され
た分離膜モジュール20を使用している。よって、この
分離膜モジュール20は形状が安定であり、枠などの形
状固定具を設けなくても容易に取り扱える。また、この
例のように、膜分離槽30内に浸漬して使用し、水流を
受けた場合でも、平膜11が折れ曲がったり捻れたりせ
ず、平板形状を維持でき、濾過処理に有効な膜面積を安
定に確保できる。さらに、この分離膜エレメント10
は、支持板12上に形成されている各流路13間の凸状
部14と、平膜11とが接合されている。そのため、水
流を受けた場合などでも、支持板12と平膜11とがば
らばらに揺動せず、より安定に濾過処理を行える。ま
た、エアースクラビング処理や逆洗も同様に安定して行
うことができる。また、強度、剛性に優れ、耐久性も良
好となる。したがって、このような分離膜エレメント1
0を備えた分離膜モジュール20を使用することによっ
て、安定、かつ、効率的に濾過処理を行うことができ
る。
【0022】また、さらに、支持板12の各流路13間
の隔壁に流体が互いに流通可能な連通口16が形成され
た分離膜モジュール20を使用することによって、平膜
11の一部が閉塞して平膜11の膜面にかかる圧力にむ
らが生じ、その結果、一部の流路13にのみ濾過水が流
れ込んだ場合でも、連通口16を通じて各流路13間を
濾過水が流れ、流路13にかかる濾過水の圧力をほぼ均
一とし、濾過効率の低下や、分離膜エレメント10の破
損などを抑制できる。
の隔壁に流体が互いに流通可能な連通口16が形成され
た分離膜モジュール20を使用することによって、平膜
11の一部が閉塞して平膜11の膜面にかかる圧力にむ
らが生じ、その結果、一部の流路13にのみ濾過水が流
れ込んだ場合でも、連通口16を通じて各流路13間を
濾過水が流れ、流路13にかかる濾過水の圧力をほぼ均
一とし、濾過効率の低下や、分離膜エレメント10の破
損などを抑制できる。
【0023】また、図3、図4(a)、図8に例示した
ような支持板12の一方の面に平膜11が設けられた形
態の分離膜エレメント10を備えた分離膜モジュール2
0は、例えば、固体含有量が多い原水を、エアースクラ
ビング処理で膜面洗浄しながら濾過処理する場合などに
特に有効である。このような場合には分離膜モジュール
20を、平膜11が設けられた面側が下方になるように
傾けて膜分離槽30内に配置して、散気管50からの気
泡が平膜11の膜面に当たりやすいようにする。こうす
ることによって、固体含有量が多い原水を濾過処理する
場合でも、膜面の閉塞を抑制しながら、安定、かつ、効
率的に濾過処理を行える。
ような支持板12の一方の面に平膜11が設けられた形
態の分離膜エレメント10を備えた分離膜モジュール2
0は、例えば、固体含有量が多い原水を、エアースクラ
ビング処理で膜面洗浄しながら濾過処理する場合などに
特に有効である。このような場合には分離膜モジュール
20を、平膜11が設けられた面側が下方になるように
傾けて膜分離槽30内に配置して、散気管50からの気
泡が平膜11の膜面に当たりやすいようにする。こうす
ることによって、固体含有量が多い原水を濾過処理する
場合でも、膜面の閉塞を抑制しながら、安定、かつ、効
率的に濾過処理を行える。
【0024】このような分離膜エレメント10を備えた
分離膜モジュール20は、河川などからの水を浄化する
浄水処理のほか、下水処理、産業廃水処理などの水処理
にも使用できる。また、各家庭などに配水する前の飲料
水を処理して、原虫などの微生物を除去するような高度
な浄化処理にも使用できる。また、無菌海水の製造や海
水淡水化処理などの海水処理にも使用でき、その用途に
は制限はない。なお、上記では、分離膜モジュール20
に吸引ポンプ40を接続した吸引濾過法について例示し
たが、密閉容器内に分離膜モジュール20を配置して、
この容器内に原水を加圧して導入することにより、濾過
水を得る加圧濾過法を採用してもよい。さらに、このよ
うな分離膜モジュール20は、空気清浄などの気体の浄
化処理にも応用可能である。
分離膜モジュール20は、河川などからの水を浄化する
浄水処理のほか、下水処理、産業廃水処理などの水処理
にも使用できる。また、各家庭などに配水する前の飲料
水を処理して、原虫などの微生物を除去するような高度
な浄化処理にも使用できる。また、無菌海水の製造や海
水淡水化処理などの海水処理にも使用でき、その用途に
は制限はない。なお、上記では、分離膜モジュール20
に吸引ポンプ40を接続した吸引濾過法について例示し
たが、密閉容器内に分離膜モジュール20を配置して、
この容器内に原水を加圧して導入することにより、濾過
水を得る加圧濾過法を採用してもよい。さらに、このよ
うな分離膜モジュール20は、空気清浄などの気体の浄
化処理にも応用可能である。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明の分離膜エレ
メントは、簡単な構造であって、大きな水流を受けた場
合などでも形状を安定に維持でき、効率的に濾過処理を
行える。よって、この分離膜エレメントを用いた分離膜
モジュールは、水処理をはじめ、幅広い分野における使
用に適している。
メントは、簡単な構造であって、大きな水流を受けた場
合などでも形状を安定に維持でき、効率的に濾過処理を
行える。よって、この分離膜エレメントを用いた分離膜
モジュールは、水処理をはじめ、幅広い分野における使
用に適している。
【図1】 分離膜エレメントの一形態を示す斜視図であ
る。
る。
【図2】 図1の分離膜エレメントのA−A’線に沿う
断面図である。
断面図である。
【図3】 分離膜エレメントの他の形態を示す斜視図で
ある。
ある。
【図4】 分離膜エレメントの他の形態を示す断面図で
あり、(a)支持体の片面に平膜を設けた形態と、
(b)支持体の両面に平膜を設けた形態である。
あり、(a)支持体の片面に平膜を設けた形態と、
(b)支持体の両面に平膜を設けた形態である。
【図5】 分離膜エレメントの他の形態を示す断面図で
ある。
ある。
【図6】 支持体の一形態を示す斜視図である。
【図7】 分離膜エレメントの他の形態を示す断面図で
ある。
ある。
【図8】 分離膜エレメントの他の形態を示す断面図で
ある。
ある。
【図9】 分離膜エレメントの他の形態を示す断面図で
ある。
ある。
【図10】 分離膜エレメントの他の形態を示す断面図
である。
である。
【図11】 分離膜モジュールの一形態を示す平面図で
ある。
ある。
【図12】 図11のB−B’線に沿う部分を断面とし
た斜視図である。
た斜視図である。
【図13】 分離膜モジュールが膜分離槽内に浸漬され
た浸漬型膜分離装置の一形態である。
た浸漬型膜分離装置の一形態である。
【図14】従来の分離膜モジュールの一形態を示す
(a)平面図と、(b)(a)C−C’線に沿う断面図
である。
(a)平面図と、(b)(a)C−C’線に沿う断面図
である。
10…分離膜エレメント、11…平膜、12…支持板、
13…流路、14…凸状部、16…連通口、20…分離
膜モジュール、21…集合部
13…流路、14…凸状部、16…連通口、20…分離
膜モジュール、21…集合部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 71/34 B01D 71/34 71/36 71/36 Fターム(参考) 4D006 HA45 HA46 HA93 JA02A JA02B JA07A JA07B JA07C JB04 KA12 KA43 MA03 MA06 MA22 MA24 MA31 MB11 MC22 MC28 MC29 PA02 PB03 PB04 PB06 PB08 PB17 PB24 PC64
Claims (12)
- 【請求項1】 固体を含む流体を濾過する平膜が、この
平膜を支持する支持板の少なくとも一方の面に設けられ
た分離膜エレメントであり、 支持板は、平膜を通過した流体が特定の方向に流れる複
数の凹状の流路と、この流路以外の凸状部とを有し、 凸状部は、平膜に接合されていることを特徴とする分離
膜エレメント。 - 【請求項2】 隣り合う凸状部の距離Lと流路の深さD
との比L/Dが、0.5〜2であることを特徴とする請
求項1に記載の分離膜エレメント。 - 【請求項3】 平膜は、膜厚が30〜300μmで、空
隙率が60%以上で、阻止孔径が0.01〜10μmで
あることを特徴とする請求項1または2に記載の分離膜
エレメント。 - 【請求項4】 平膜は、ポリエチレン、ポリフッ化ビニ
リデン系、エチレン−テトラフルオロエチレン系共重合
体、ポリクロロトリフルオロエチレン系から選ばれたい
ずれかの樹脂からなることを特徴とする請求項1ないし
3のいずれかに記載の分離膜エレメント。 - 【請求項5】 平膜には、この平膜よりも通水抵抗の小
さいシート状多孔体が一体化されていることを特徴とす
る請求項1ないし4のいずれかに記載の分離膜エレメン
ト。 - 【請求項6】 シート状多孔体が繊維集合体であること
を特徴とする請求項5に記載の分離膜エレメント。 - 【請求項7】 支持板は、波板状に形成されていること
を特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の分離
膜エレメント。 - 【請求項8】 流路間には、流体が互いに流通可能な連
通口が設けられてることを特徴とする請求項1ないし7
のいずれかに記載の分離膜エレメント。 - 【請求項9】 支持板の両面に平膜が設けられているこ
とを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の分
離膜エレメント。 - 【請求項10】 2枚の平膜の距離が、1〜5mmであ
ることを特徴とする請求項9に記載の分離膜エレメン
ト。 - 【請求項11】 各流路を流れる流体を集める集合部
が、請求項1ないし10のいずれかに記載の分離膜エレ
メントに設けられていることを特徴とする分離膜モジュ
ール。 - 【請求項12】 集合部は、流路の少なくとも一方の端
部に設けられていることを特徴とする請求項11に記載
の分離膜モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305314A JP2002113338A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 分離膜エレメントとこれを用いた分離膜モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305314A JP2002113338A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 分離膜エレメントとこれを用いた分離膜モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002113338A true JP2002113338A (ja) | 2002-04-16 |
Family
ID=18786201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000305314A Withdrawn JP2002113338A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 分離膜エレメントとこれを用いた分離膜モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002113338A (ja) |
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-
2000
- 2000-10-04 JP JP2000305314A patent/JP2002113338A/ja not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20071204 |