JP2002346343A

JP2002346343A - 集水ヘッダー及び膜モジュールユニット

Info

Publication number: JP2002346343A
Application number: JP2001152330A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okazaki; 博行岡崎; Masumi Kobayashi; 真澄小林; Kenji Honjo; 賢治本城; Katsuyuki Yanone; 勝行矢ノ根; Manabu Yanou; 学矢能
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-12-03
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: JP4716599B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量、コンパクトで、加工性に優れると共
に、分離膜による固液分離処理を長期間にわたって安定
して行うことのできる集水ヘッダーを提供すること【解決手段】複数本の膜モジュールを接続し、各膜モ
ジュールからの濾液を集め取り出すための集水ヘッダー
において、膜モジュールを接続する接続部と処理水の流
れる集水部材が接合されてなる集水ヘッダーであって、
膜モジュール接続部材と集水部材とが異種部材からなる
と共に、該集水部材と該接続部材の接合部に温度変化に
よる寸法変化吸収部を設けてなることを特徴とする集水
ヘッダー。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜モジュールが接
続され、濾過水を集めて流す集水ヘッダー及び膜モジュ
ールユニットに関する。

【0002】

【従来の技術】浄水処理、下排水処理等の水処理におい
て、精密濾過膜、限外濾過膜等の分離膜を配設した膜モ
ジュールを用いて被処理水の固液分離を行う方法が種々
検討されている。分離膜を用いて被処理水の濾過処理を
行うと、水質の高い処理水を得ることができる。

【0003】分離膜を用いて被処理水の固液分離を行う場
合、濾過処理を継続するに従って懸濁物質（ＳＳ分）に
よる分離膜の目詰まりが進行するため、濾過流量の低
下、あるいは膜間差圧の上昇が生じる。このような状態
から回復させるため、膜分離装置の下部に散気装置を設
け、濾過を実施中もしくは濾過を停止中に散気を行って
洗浄を行う技術が知られている。

【0004】特開平５−２６１２５３号公報、特開平６−３
４２号公報、特開平６−３４０号公報等には、矩形のハ
ウジングにシート状の中空糸膜を樹脂固定した中空糸膜
モジュールを用いて、隣接する膜モジュールとの間隔を
一定に保ち、散気装置による被処理水の流れを均一とし
て安定した固液分離を行う方法が開示されている。

【0005】多数本の膜モジュールを、隣接する膜モジュー
ルと均一な間隔に配設するために、膜モジュール接続用
の穴が形成された管状の集水ヘッダーに多数本の膜モジ
ュールを液密に接続し、濾過液を集合させて取り出す方
法が知られている。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】集水ヘッダーの部材
は、一体成型された部材を用いると安価に製作すること
ができ、中でも樹脂の一体成型品は安価かつ加工が容易
であるが、強度が弱いため、集水ヘッダーとして必要な
強度を確保するためには、大型化せざるを得ず、コンパ
クトな構造にできないという問題点がある。

【0007】一方、金属部材等の強度の高い材料を用いる場
合、部材に連続して多数のモジュール接続用の穴を開け
る加工が非常に困難であり、成形コストが高くなるとい
う問題がある。また、集水ヘッダ―部材のすべてを金属
の厚板で形成すると、重量が重くなるという問題があ
る。

【0008】ここで、モジュール接続用の穴をあける部材に
加工性に優れる部材の平板を用い、他の部材を強度に優
れる部材の薄板とすれば、軽量、コンパクトでかつ強度
の高い集水ヘッダーとすることができる。しかしなが
ら、異なる部材は熱膨張率が異なるため、集水ヘッダー
の形成時と使用時の温度が異なる場合に、接合部分にお
いて膨張収縮により寸法差が発生し、その結果液密が保
たれず、リークが生じる懸念がある。

【0009】本発明は上記問題点を解決するためになされた
ものであって、軽量、コンパクトで、加工性に優れると
共に、膜モジュール接続部材と集水部材とに異なる部材
を使用しても、分離膜による固液分離処理を長期間にわ
たって安定して行うことのできる集水ヘッダーを提供す
ることを目的とする。

【0010】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の第一の
要旨は、複数本の膜モジュールを接続し、各膜モジュー
ルからの濾液を集め取り出すための集水ヘッダーにおい
て、膜モジュールを接続する接続部と処理水の流れる集
水部材が接合されてなる集水ヘッダーであって、膜モジ
ュール接続部材と集水部材とが異種部材からなると共
に、該集水部材と該接続部材の接合部に温度変化による
寸法変化吸収部を設けてなることを特徴とする集水ヘッ
ダーにある。

【0011】また、前記膜モジュール接続部材が樹脂からな
り、前記集水部材が金属からなると、軽量かつ強度の高
い集水ヘッダーを得ることができる。また、膜モジュー
ル接続部材を、弾性を有する部材を介して前記集水部材
に接合すると、温度変化による寸法変化を確実に吸収で
きる。さらに前記樹脂の弾性率が１０００〜２５０００
ｋｇ／ｃｍ^２であるとより好ましい。また、膜モジュー
ル接続部材、寸法変化吸収部材、集水部材とを棒状部材
により貫通接合すると、各部材を確実に接合できる。

【0012】また、本発明の第二の要旨は、平板状の膜モジ
ュールが、前述の集水ヘッダーに複数本接続されてなる
ことを特徴とする膜モジュールユニットにある。また、
膜モジュールが、矩形のハウジング内部にシート状の中
空糸膜束端部を収容し固定用部材で液密に固定されてな
る中空糸膜モジュールであると、単位体積あたりの膜面
積を高く取ることができる。

【0013】

【発明の実施の形態】以下本発明の形態例を説明する。

【0014】図１は本発明の集水ヘッダーの一例を示す斜視
図であり、集水部材１と、膜モジュール接続部材３が接
合されてなる。膜モジュールから取り出された濾液は集
水ヘッダー中を流れ、取出し口９から取り出される。集
水部材１の材質は強度が高いものを用いることができ、
金属、セラミック、ガラス繊維強化プラスチック、炭素
繊維強化プラスチック、エンジニアリングプラスチック
等を用いることができるが、金属を用いると、安価かつ
強度が高いため好ましく、ステンレス鋼を用いると耐食
性に優れ溶接が容易なためより好ましい。また、形状は
特に限定されないが、断面形状を多角形状とするのが強
度を高くできるため好ましく、また四角形状とすると、
膜モジュール接続部材３と接合し易くコンパクトな集水
ヘッダーにできるためより好ましい。

【0015】集水部材１の、膜モジュール接続部材３と接合
する面には、濾液が通るための穴４を形成する。濾液が
通るための穴は、膜モジュールに対応する位置に一つづ
つ開けても構わないし、各々が連通する長穴としても構
わない。穴４の大きさや形は、濾液が通過できれば特に
限定はされない。

【0016】膜モジュール接続部材３の材質は例えば樹脂、
木材、軽金属等の、加工が容易な部材を用いる。中でも
樹脂は安価で成型性、加工性に優れるため好ましい。樹
脂の種類としては、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂
等を使用することができる。樹脂を用いた場合膜モジュ
ール接続部材３は射出成形により容易に高精度のものが
製作できるが、平板より切削加工で製作しても構わな
い。膜モジュール接続部材３は、樹脂製の平板からな
り、膜モジュール６が接続される位置に対応して膜モジ
ュールの濾液取出し口７と概略同じ径の穴５が複数個開
けられている。また、一つの集水ヘッダーについて、一
つの膜モジュール接続部材を用いても構わないが、図４
のように、複数の膜モジュール接続部材に分割すると、
一つの部材における温度変化による伸縮幅を小さくでき
るため好ましい。複数に分割する場合、膜モジュール接
続部材の長さとして５〜６０ｃｍとすることが好まし
く、１０〜４５ｃｍとすることがより好ましい。また、
一つの膜モジュール接続部材に対し、膜モジュールの数
として５〜５０個が接続できるようにすることが好まし
く、１０〜２５個が接続できるようにするとより好まし
い。

【0017】図２は、図１に示した集水ヘッダーのＡ−Ａ’
面における断面図である。集水部材１と、膜モジュール
接続部材３の間には、温度変化による寸法変化吸収部２
を設けると、集水ヘッダーの製作時と使用時に温度変化
があり、各々の部材が熱膨張率の違いに起因する伸縮に
よって寸法の変化が生じた際も、接合部分でこの寸法変
化を吸収できるため、接合部分における液密不良による
リークを防止することができる。

【0018】寸法変化吸収部２は、弾性部材が好ましく、可
撓性樹脂が好適に用いられる。この際、弾性部材が柔ら
かすぎると変形しすぎて部材の液密を保つことが困難に
なり、一方硬すぎると寸法変化を吸収する効果が低くな
ることから、弾性部材の弾性率は１０００〜２５０００
ｋｇ／ｃｍ^２の範囲が好ましい。なお、弾性率はＡＳＴ
ＭＤ７４７に従って測定することができる。

【0019】また、寸法変化吸収部２の熱膨張率が、集水部
材１と膜モジュール接続部材３のそれぞれの熱膨張率の
間になるような部材を用いることによっても、集水部材
１と膜モジュール接続部材３の接合不良を防止すること
ができる。

【0020】寸法変化吸収部２と、集水部材１及び膜モジュ
ール接続部材３とは、それぞれが液密に接合されるので
あれば、接合方法は特に限定はされない。例えば、寸法
変化吸収部２と、集水部材１及び膜モジュール接続部材
３それぞれとを接着剤を用いて接着することもできる
し、寸法変化吸収部２を挟んだ状態で集水部材１及び膜
モジュール接続部材３の上から紐や針金で縛って固定す
ることもできる。

【0021】また、図３に示すように、寸法変化吸収部２
と、集水部材１及び膜モジュール接続部材３に穴をあ
け、これに棒状部材８を貫通させて固定すると、より強
固に固定できるため好ましい。棒状部材８の周囲の液密
を保つ方法としては、例えば各部材に設ける穴を棒状部
材８の径よりもやや小さくし、棒状部材８を強制的に押
し込む方法、棒状部材８の周囲に接着剤、シールテー
プ、パッキン等を配して隙間をふさぐ方法等を用いるこ
とができる。棒状部材８としては、ネジを用いると、確
実に部材を固定できると共に、取付が簡便であるため好
ましい。

【0022】寸法変化吸収部２は、硬化後に可撓性を有する
接着剤を、集水部材１及び膜モジュール接続部材３に塗
布することによって形成することもできる。この場合部
品点数を少なくできかつ加工も容易であるため好まし
い。使用する接着剤は、作業性を考慮すると一液硬化型
が好ましい。ただし溶剤揮発型接着剤は硬化後に体積が
不均一に減少して液密を保ちにくくなりやすいことか
ら、湿気硬化型、酸素硬化型、熱硬化型等の、硬化後に
体積が大きく変化しない接着剤を用いることが好まし
い。また、接着剤の種類は硬化後に可撓性を有している
ものであれば特に限定はされず、例えばウレタン系接着
剤、シリコーン系接着剤等を用いることができる。特に
シリコーン系接着剤は適度な弾力性と耐久性を有するた
めより好ましい。

【0023】寸法変化吸収部２に接着剤を用いる場合、集水
部材１及び膜モジュール接続部材３とを、前述した棒状
部材５で固定すると、より確実に固定できるため好まし
い。この場合、集水部材１にネジ穴を設け、膜モジュー
ル接続部材３の対応する場所にもネジの通る穴を設け、
両部材の接合面に接着剤を塗布して接合した後、ネジで
固定すると、簡便かつ確実に液密固定でき、温度変化に
より伸縮した際も両部材の液密が確保できるためより好
ましい。

【0024】本発明の集水ヘッダーに複数個の膜モジュール
を接続してなる膜モジュールユニットは、温度変化の生
じるような場所に設置されても、液密不良によるリーク
を発生させず、長期間安定して濾過処理を行うことがで
きる。膜モジュールユニットを作成するにあたって、接
続する膜モジュールは特に限定はされないが、平板状の
膜モジュールを用いると、洗浄性が良好で閉塞しにく
く、長期間安定濾過可能なため好ましい。中でも、図５
に示すような平型に展開した中空糸膜モジュールを用い
ると、良好な洗浄性を保ちつつ集積効率を高めることが
できるためより好ましい。

【0025】膜モジュールを集水ヘッダーに接続する方法
は、液密に接続できれば特に限定はされないが、膜モジ
ュールの濾過液取り出し口にＯ−リングを配し、集水ヘ
ッダーに形成された穴に濾過液取り出し口を差し込むこ
とによって固定すると、簡便な構造ながら液密に固定で
き、しかも膜モジュールの抜き差しが可能となるため好
ましい。

【0026】集水ヘッダーは膜モジュールの形状や濾液取出
し口の数等に応じて任意の数とすることができるが、各
々の膜モジュールから集水ヘッダーへの濾液の流れがで
きるだけ均等に流れるように設けることが好ましい。例
えば図５に示す中空糸膜モジュールのように、中空糸膜
の両端に濾液取出し口７がある場合は、一つの膜モジュ
ールユニットあたり、集水ヘッダーは２つ設けるとよ
い。また、図５では中空糸膜両端部の集水管の一方の端
部に濾液取出し口７があるが、集水管の両端部に濾液取
出し口７を設けても構わない。その場合、集水ヘッダー
は一つの膜モジュールユニットあたり４つ設けると良
い。

【0027】さらに、図６に示すように、膜モジュール６を
千鳥状態で配置することもできる。この場合、図６のよ
うに一本の集水ヘッダー４に膜モジュール接続用の穴を
千鳥状態にあけたものを用いることもできるし、２つの
集水ヘッダーをずらして並べることもできる。

【0028】なお、平型に展開したシート状中空糸膜モジュ
ールを用いて膜モジュールユニットとする場合、シート
面が鉛直方向を向くように配置することが洗浄効率の点
で好ましい。この際、中空糸膜の繊維軸方向は水平方向
若しくは鉛直方向を向くように配置する。

【0029】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。＜実施例1＞１．集水ヘッダーの作成高さ４ｃｍ、巾４ｃｍ、厚さ１．５ｍｍ、長さ９０ｃｍ
のステンレス角パイプの両端に、濾過水流出口１２の溶
接された、厚さ３ｍｍのステンレス板が溶接されてなる
集水部材を作成した。また、膜モジュール接続部材とし
て、厚さ１．２ｃｍ、巾４ｃｍ、長さ２８ｃｍのＡＢＳ
樹脂を用い、φ１．２ｃｍの穴を隣り合う穴の中心間距
離が２ｃｍとなるように一列に１４個開け、さらに周辺
角部の４カ所に、φ５ｍｍのネジ穴を設けた。集水部材
には、φ９ｍｍの穴を、膜モジュール接続部材の膜モジ
ュール接続口に対応する位置に、一列に合計４２個空
け、さらに膜モジュール接続部材の取り付け用ネジ穴に
対応する位置に４ｍｍのネジ穴を設けた。膜モジュール
接続部材は６枚作成し、１本の集水部材に３枚の膜モジ
ュール接続部材を、隣接する膜モジュール接続部材と２
ｍｍの間隔を空けて取り付けた。取付は、集水部材と膜
モジュール接続部材との接合面に、セメダイン（株）製
セメダインスーパーＸホワイトを適量塗布して接合さ
せ、さらにＭ４ネジにて固定することにより、集水ヘッ
ダーを２本形成した。本実施例で製作した集水ヘッダー
の長さ方向中心線に対する水平、垂直方向の歪みは、水
平、垂直方向共に２ｍｍ以下であった。

【0030】２．膜モジュールユニットの作成精密濾過用ポリエチレン中空糸膜がスクリーン状に展開
され、その両端部が集水管に固定された三菱レイヨン
（株）製中空糸膜モジュール（商品名：ステラポアＳＵ
Ｒ、ハウジング長：１ｍ、中空糸膜の弛みがないように
広げた際の相対するハウジングの濾液取出し口の中心同
士の距離：３８．５ｃｍ）４２枚を、向かい合うように
並べた２つの集水ヘッダーに接続した。中空糸膜モジュ
ールは、スクリーンが垂直方向を向き、向かい合うハウ
ジングの濾液取出し口の中心同士の距離が３７．７ｃｍ
となるように接続した。そして、長さ９５ｃｍ、幅４５
ｃｍ、高さ１１３ｃｍの上下方向を解放したケーシング
に納めて膜分離装置とした。

【0031】３．濾過試験前記膜分離装置を活性汚泥槽に浸漬させ、その下方に
は、膜モジュール下端部より４５ｃｍの距離に散気装置
を設けた。散気装置は、長さ４０ｃｍ、内径２ｃｍの塩
化ビニル製パイプ５本を、パイプの中心間距離１５ｃｍ
間隔で中空糸膜の長手方向に平行となるように並べ、そ
れぞれのパイプ下面には、長さ方向の中心と、中心の穴
より長さの両方向に各１５ｃｍの位置に、φ４ｍｍの穴
を合計３箇所開けて、両端を内径５ｃｍ、長さ８０ｃｍ
の塩化ビニル製パイプからなるヘッダー管１６に接続さ
せたものを用いた。

【0032】そして、ブロワーを用いて空気をケーシングの
水平方向の断面積あたり１００Ｎｍ^３／ｍ^２／ｈｒの強
度で供給しながら、吸引ポンプを用いて膜濾過流速ＬＶ
＝０．４ｍ^３／ｍ^２／ｄ、吸引／停止間隔１３分／２分
の間欠運転にて６ヶ月間吸引濾過を実施した。運転期間
中の活性汚泥槽内のＳＳ濃度は８０００〜１２０００ｍ
ｇ／Ｌの範囲にあり、活性汚泥の温度は２１℃〜３４℃
の範囲であった。

【0033】６ヶ月間濾過を実施したところ、運転期間中に
濾液中にＳＳ分が混入することは無く、良好に濾過を行
うことができた。また、膜の差圧は運転開始時から＋８
ｋＰａの上昇にとどまり、良好に安定運転する事ができ
た。

【0034】

【発明の効果】本発明の集水ヘッダーによれば、処理水
槽中の水の温度が変動した場合でも集水ヘッダーの液密
性を維持でき、水処理を安定に行うことができる。また
高強度、軽量で取り扱いが容易であり安価であるうえ、
簡単に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集水ヘッダーの一例を示す斜視図であ
る。

【図２】本発明の集水ヘッダーの一例を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の集水ヘッダーの一例を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の集水ヘッダーの一例を示す斜視図であ
る。

【図５】本発明の膜モジュールユニットに使用する膜モ
ジュールの一例を示す斜視図である。

【図６】本発明の膜モジュールユニットの一例を示す模
式図である。

【符号の説明】

１集水部材２寸法変化吸収部材３膜モジュール接続部材４穴５穴６膜モジュール７濾液取出し口８棒状部材９濾液取出し口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢ノ根勝行愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者矢能学東京都港区港南一丁目６番41号三菱レイヨン株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA02 HA12 HA93 JA16A JA16C JA16Z JA18C JA19A JA19C JA19Z JA25Z JB06 MC22 PB08 PC62

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の膜モジュールを接続し、各膜モ
ジュールからの濾液を集め取り出すための集水ヘッダー
において、膜モジュールを接続する接続部と処理水の流
れる集水部材が接合されてなる集水ヘッダーであって、
膜モジュール接続部材と集水部材とが異種部材からなる
と共に、該集水部材と該接続部材の接合部に温度変化に
よる寸法変化吸収部を設けてなることを特徴とする集水
ヘッダー。
【請求項２】前記膜モジュール接続部材が樹脂からな
り、前記集水部材が金属からなることを特徴とする請求
項１記載の集水ヘッダー。
【請求項３】前記寸法変化吸収部が、弾性を有する樹
脂からなることを特徴とする請求項1または２に記載の
集水ヘッダー。
【請求項４】前記樹脂の弾性率が１０００〜２５００
０ｋｇ／ｃｍ^２であることを特徴とする請求項２又は３
に記載の集水ヘッダー。
【請求項５】前記膜モジュール接続部材、前記集水部
材、前記寸法変化吸収部が、棒状部材により貫通接合さ
れていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載
の集水ヘッダー。
【請求項６】平板状の膜モジュールが、請求項１〜５
いずれか一項に記載の集水ヘッダーに複数本接続されて
なることを特徴とする膜モジュールユニット。
【請求項７】前記膜モジュールが、矩形のハウジング
内部にシート状の中空糸膜束端部を収容し固定用部材で
液密に固定されてなる中空糸膜モジュールであることを
特徴とする請求項６記載の膜モジュールユニット。