JP2009183847A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ方向およびＹ方向に密に配置した中空糸同士の接触を防止する濾過装置を提供する。
【解決手段】Ｕ字形状に二つ折りした中空糸を並列した方向をＸ方向とし、該Ｘ方向と直交方向をＹ方向とし、前記Ｘ方向に並列した中空糸群を直交するＹ方向に間隔をあけて配置して処理槽内の懸濁成分を含む被処理液中に浸漬し、前記各中空糸の両側部上端の開口端部は固定部材に固定して集水ヘッダーに連通させる一方、前記折り返した中空糸群の下方に前記気体噴射手段を配置している濾過装置において、前記Ｘ方向に延在する矩形状または円形の折り返しロッドを備え、該折り返しロッドの外面に沿って前記中空糸を折り返してＵ字状に屈曲させ、前記折り返しロッドで屈曲された中空糸の上部側で、前記Ｙ方向の間隔を保持する第一間隔保持手段と、前記Ｘ方向に隣接する中空糸の折り返した両側部間に隙間をあける第二間隔保持手段とのいずれか一方の手段または両方の手段を、前記折り返しロッドと一体または該折り返しロッドと別体で備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、多数の並列した中空糸を懸濁成分を含む被処理液中に浸漬して、該被処理液の固液分離を行って処理液を透過させる浸漬型吸引または外圧式の濾過装置に関するものである。

この種の複数本の中空糸を用いた膜分離式水浄化装置用の膜モジュールとして、本出願人は特開２００７−２０３２５４号公報（特許文献１）を提供している。
該膜モジュールは図１６（Ａ）に示すように、多数本の中空糸１をＵ形状に屈曲して並列させ、両側の両端を濾過後の清浄水を集中ヘッダとなる固定部２に固定して濾過槽３内に吊り下げている。また、中空糸１の屈曲側下端の保持部材として散気管４を挿通し、該散気管４よりエアーを中空糸１の隙間に向けて噴射し、バブリングを発生させることにより、中空糸１の表面の汚れや中空糸１の目詰まりを低減している。

さらに、この種の濾過装置では、特許文献１にも開示した図１６（Ｂ）にも示すように、多数本の中空糸１を並列した列をＸ方向とすると、該Ｘ方向の列をＹ方向に平行に多数組配置して、１つの濾過槽内に中空糸１をＸ−Ｙ方向に多数配置して濾過処理能力を高めている。

特開２００７−２０３２５４号公報

特許文献１の膜モジュールでは、１本の中空糸１をＵ字状に屈曲して使用することにより、各中空糸１の両側の両端を１つの集水ヘッダーに取り付けることができ、各中空糸１の両端を固定する必要は無いため、構造が簡単になる等の利点がある。
しかしながら、各中空糸１は上端を固定しているだけで、下端は散気管４を内周に配置して支持材とし、中空糸１の下端屈曲部を散気管４の外周に巻き付けているだけであり、上下両端を固定していないため、各中空糸を上下方向に直線状に保持する機能はない。
よって、散気管の上面には、使用経過に応じて、次第に懸濁成分が堆積していき、懸濁成分が堆積すると二つ折りした中空糸の両側部が互いに離反する方向に拡がり、隙間をあけて配置した隣接の中空糸の側部との隙間が狭くなり、ついには、互いに接触する場合もある。このように隣接する中空糸間の隙間が微小または無くなると、中空糸に水が入りにくくなり、濾過性能が低下する。
また、可撓性を有する中空糸１は被処理液の流れや下方からのバブリングにより、処理液中で揺れや撓みが発生して、下端屈曲部から両側に開きやすい。

中空糸１は、前記のようにＸ方向に密に並列していると共に、Ｙ方向にも配列しており、かつ、濾過槽内での中空糸の配置密度を高めるために、Ｙ方向の隙間も小さくなっている。よって、下端が固定されていない中空糸１が撓んだり、揺れたりすることで、図１７（Ａ）に示すように、下端屈曲部から両側部が開いて、Ｙ方向に隣接する中空糸１Ａと１Ｂとが当接して隙間Ｃ１が無くなりやすくなる。この隙間Ｃ１がなくなると、被処理液や散気管からのバブリングエアがＹ方向に隣接する中空糸１の間を流通できなくなり、濾過性能が低下する。
また、Ｘ方向に密に並列した中空糸１同士も、図１７（Ｂ）に示すように、揺れや撓みで当接して隙間Ｃ２が無くなる場合があり、この場合も被処理液や散気管からのバブリングエアがＸ方向に隣接する中空糸１の間を流通できなくなり、濾過性能が低下する。

本発明は前記問題を解消せんとするもので、可撓性を有する中空糸の下端を屈曲させてＵ形状に二つ折りし、その両側の上端を集水ヘッダーで固定した濾過装置において、下端屈曲部から両側部が開き、前記Ｙ方向に隣接する中空糸と接触して隙間がなくなったり、密に並列する前記Ｘ方向で隣接する中空糸と接触して隙間が無くなることを防止、低減することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、Ｕ字形状に二つ折りした中空糸を並列した方向をＸ方向とし、該Ｘ方向と直交方向をＹ方向とし、前記Ｘ方向に並列した中空糸群を直交するＹ方向に間隔をあけて配置して処理槽内の懸濁成分を含む被処理液中に浸漬し、前記各中空糸の両側部上端の開口端部は固定部材に固定して集水ヘッダーに連通させる一方、前記折り返した中空糸群の下方に前記気体噴射手段を配置している濾過装置において、
前記Ｘ方向に延在する矩形状または円形の折り返しロッドを備え、該折り返しロッドの外面に沿って前記中空糸を折り返してＵ字状に屈曲させ、
前記折り返しロッドで屈曲された中空糸の上部側で、前記Ｙ方向の間隔を保持する第一間隔保持手段と、前記Ｘ方向に隣接する中空糸の折り返した両側部間に隙間をあける第二間隔保持手段とのいずれか一方の手段または両方の手段を、前記折り返しロッドと一体または該折り返しロッドと別体で備えていることを特徴とする濾過装置を提供している。

本願明細書において、折り返しロッドの軸線方向を「Ｘ方向」、Ｘ方向の直交方向で折り返しロッドの並列方向を「Ｙ方向」と定義しており、前記折り返しロッドにＸ方向に並列する中空糸は０ｍｍ〜５ｍｍで並列し、前記Ｙ方向に配列する中空糸間は、隣接する中空糸の側部間に０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度の隙間をあけている。
前記のように、Ｙ方向の間隔を保持する第一間隔保持手段を設けると、Ｙ方向に隣接する中空糸の開きを強制的に防止し、Ｙ方向における中空糸間に被処理液およびバブリングエアーの通路となる空隙を確保することができる。
また、Ｘ方向に隣接する中空糸の折り返し部の間に隙間をあける第二間隔保持手段を設けると、前記折り返しロッドに巻き付けて並設したＸ方向に隣接する中空糸同士が、撓みや揺れで接触することを防止し、Ｘ方向における中空糸間に被処理液およびバブリングエアーの通路となる空隙を確保することができる。
このように、Ｙ方向およびＸ方向に隣接する中空糸同士が接触して、被処理液およびバブリングエアーの通路を塞ぐことを防止または低減できるため、長期運転でも濾過性能の低下を抑えることができる。

また、特許文献１では散気管を二つ折りした中空糸の保持材としているが、本発明では、折り返しロッドを設け、該折り返しロッドを二つ折りした中空糸を並列した状態で、各両側部に挟まれた中央空間に貫通させて配置している。
該構成とすると、折り返しロッドの下方に配置する散気管等の気体噴射手段により、中空糸の下端の屈曲部にも散気することができる。

前記Ｙ方向の間隔を保持する第一間隔保持手段は、前記折り返しロッドとは別体の線材または細長い板材からなり、該折り返しロッドの上部側に配置して、前記中空糸群のＵ字形状の両側部を外側から挟み込む構成としている。
即ち、折り返しロッドに巻き付けてＵ形状に二つ折りした中空糸は、下端屈曲部を支点として両側部が離反する方向に拡がりやすいため、折り返しロッドの上部側に前記線材や板材からなる第一間隔保持手段を設けると、中空糸の両側の拡がりを効果的に防止でき、隣接する中空糸との間に空隙を確保することができる。

前記第一間隔保持手段は、例えば、前記Ｘ方向の中空糸群の両側外面に沿って延在するＸ方向部を前記Ｙ方向の間隔をあけて一端側の連結部から突設している針金からなり、他端側を紐またはワイヤーで連結して開口を閉じている。
第一間隔保持手段は、前記形状に限らず、Ｘ方向部とＹ方向部と連続して設けている蛇行形状としてもよいし、一端側に連結部を設け、該連結部からＸ方向に並列する中空糸の両側に沿った一対の棒を、複数組突出させてもよい。

前記Ｘ方向に隣接する中空糸間に隙間をあける第二間隔保持手段は、前記折り返しロッドの上側部において隣接する中空糸を互い違いに角度を変えて上向き傾斜させるものとしている。なお、折り返しロッドの外周に巻き付ける中空糸の間隔は０ｍｍ〜５ｍｍ程度とし、折り返しロッドへの巻き付け部分で隣接する中空糸間を０ｍｍとして接触させても、両側部では、Ｘ方向に隣接する中空糸の両側部との間に前記第二間隔保持手段で隙間を確保している。該第二間隔保持手段は、折り返しロッドに巻き付けて屈曲する下端から上方に延在する両側部の延在方向を同一方向とせずに、右傾斜方向と左傾斜方向とに相違させることにより、中空糸がＸ方向に撓んだり、揺れたりしても、隣接する中空糸とは接触を防止または低減することができる。

前記第二間隔保持手段として、例えば、前記折り返しロッドの上部側でＸ方向に隣接する中空糸に交互に貫通させる右傾斜保持棒と左傾斜保持棒とを設け、前記右傾斜保持棒は前記折り返しロッドの右側面より右側外方に位置させ、左傾斜保持棒は折り返しロッドの左側面より左側外方に位置させている。
前記右傾斜保持棒を中空糸の両側部間に貫通させた中空糸を右傾斜させて上方へ延在させ、左傾斜保持棒を中空部の両側部間に貫通させた中空糸を左傾斜させ上方へ延在させ、
Ｘ方向に並列する中空糸を交互に傾斜方向を変えて、隣接する中空糸の両側部の間隔を保持している。

該構成とすると、Ｘ方向の各列に、２本の左右傾斜保持棒を貫通させるだけの簡単な構成で、Ｘ方向に隣接する中空糸同士の接触を防止することができる。前記第１、第２棒は樹脂製の棒でも良いし、針金でもよい。

または、前記第二間隔保持手段として、前記折り返しロッドの形状を、Ｘ方向に沿って前記中空糸１本の太さに対応した幅の右傾斜部と左傾斜部とを交互に設けたジグザク形状とし、Ｘ方向に並列する中空糸を交互に傾斜方向を変えて、隣接する中空糸の両側部の間隔を保持している。
該ジグザク形状とした折り返しロッドは、折り返しロッドとは別体とし、角柱形状の折り返しロッドの上面に固着してもよい。
また、該ジクザグ形状の折り返しロッドと前記左右傾斜保持棒とを組み合わせることが好ましいが、それぞれ単独で設けてもよい。

さらに、前記第二間隔保持手段とし、折り返しロッドで支持する中空糸の下端屈曲部を、該折り返しロッドの外周面に傾斜方向に固着して、隣接する中空糸の傾斜方向を交互に右傾斜方向、左傾斜方向に位置決めしてもよい。
さらにまた、中空糸の両側部の上端を固定部材に対して、傾斜させて固定し、隣接する中空糸の傾斜方向を交互に右傾斜方向、左傾斜方向に位置決めしてもよい。

前記Ｘ方向に並設する中空糸の下端を巻き付ける折り返しロッドは、Ｙ方向で隣接する折り返しロッドの上下高さを相違させてもよい。
該構成とすると、前記ロッドの上部に懸濁成分が堆積して両側の中空糸が拡がっても、隣接位置の中空糸の拡がり位置が相違するため、隣接する中空糸間に隙間が無くなったり、接触することを防止することができる。

前記Ｘ方向に並列に設ける中空糸群は、２本〜８本、好ましくは３本〜６本の中空糸を一群として隙間なく並設すると共に、該群の間に所要の隙間を設けていることが好ましい。
即ち、濾過性能を高めるには中空糸は密に配置することが好ましいが、前記噴射する気体の通路を確保して各中空糸を確実に揺らし、各中空糸の表面に液体の流れを作ることで中空糸の膜面に付着する懸濁成分を剥離除去することができる空間を確保する必要がある。よって、２本〜８本程度の中空糸を１つのブロックとして比較的小さい隙間をあけて並列し、各ブロック間では大きな気体通路を確保できるように２．０〜１０ｍｍの隙間をあけることが好ましい。

前記折り返しロッドの下面に、前記群と対応する間隔であけて、横ずれ防止リブを下向きに突設していることが好ましい。
または、前記折り返しロッドの下方に、中空糸の太さ分だけ隙間をあけて、前記群と対応する間隔であけて横ずれ防止リブを上向きに突設したズレ防止板を備えた構成としてもよい。

前記気体噴射手段は、折り返しロッドの下方に配置され、気体を中空糸の上端に向けて噴射しており、本発明ではＹ方向およびＸ方向に並列する中空糸の間に強制的に空隙を確保しているため、該空隙を通して確実に各中空糸の膜面に沿って流して、バブリングを発生させることができる。そのため、効率良く中空糸表面の懸濁成分を剥離除去することができ、気体噴射に要するコストを抑えることができる。前記気体噴射手段は、折り返しロッドより１００ｍｍ〜５００ｍｍ程度の下方に設けておくことが好ましい。

前記清浄用として導入する気体としては空気を用い、該空気の圧力は１０〜７０ｋＰａの範囲、より好ましくは２０〜５０ｋＰａの加圧空気が好適に用いられる。加圧空気はブロアを用いて供給してもよいし、コンプレッサーでもよいが、コンプレッサーは空気圧力が強くなり過ぎると共に、コスト的にもブロアの方が有利であるため、ブロアが好適に用いられる。

本発明で用いる中空糸は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）多孔質材料を含むフッ素系樹脂からなることが好ましい。ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の多孔質材料を含むフッ素系樹脂で形成されていてもよい。特に延伸ＰＴＦＥから構成することが好ましく、延伸ＰＴＦＥとすることにより、酸、アルカリ、酸化・還元剤、溶剤に対して安定で、かつ、素材の有する優れた非粘着性のため懸濁成分を付着しにくくすることができるだけでなく、柔軟性にも優れているため二つ折り形状とするような加工にも適している。
特に、中空糸の抗張力を３０Ｎ以上とし、強い抗張力を付与しておくことにより、バブリングによる加圧空気の流れやそれに伴う被処理液の流れによる激しい振動にも十分に耐え、中空糸に撓みや損傷を発生させない。これを実現する意味でもＰＴＦＥ膜が望ましい。
なお、中空糸の素材は前記に限定されず、ポリスルフォン系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、多孔質アルミナ、多孔質窒化ケイ素等のセラミック等の各種の材料からなるものが使用できる。また、これらの樹脂の共重合体や一部に置換基を導入したものであってもよく、二種以上の樹脂を混合した樹脂であってもよい。さらに、他の高分子固定、置換基導入、金属めっきなどの各種複合化されたものであってもよい。

中空糸は、その内径０．３〜１２ｍｍ、外径０．８〜１４ｍｍ、超微細孔径１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、膜厚０．２〜１ｍｍ、気孔率５０〜９０％、膜間差圧０．１〜１．０ＭＰａの耐圧性を備えたものとすることが好ましい。
前記した中空糸を用いると多様な懸濁成分を含む被処理液の濾過に適用することができる。

上述したように、Ｘ方向に配置する折り返しロッドの外周に巻き付けて、Ｕ字状に二つ折りした中空糸を密にＸ方向に並列すると共に、該列をＹ方向にも平行に配置し、これらＸ−Ｙ方向に密に配列した中空糸群の上端を固定している本発明の濾過装置において、
Ｙ方向の中空糸間の間隔を保持する第一間隔保持手段、Ｘ方向の中空糸間の間隔を保持する第二間隔保持手段を設けていることにより、各中空糸の下端の屈曲部から両側部が拡がることを抑制し、隣接する中空糸との接触を低減または防止することができる。
よって、該接触により被処理液の通路が塞がれることを低減でき、かつ、下方からの噴射されるバブリングエアの通路が塞がれることはなく、中空糸の表面の汚れや中空糸の目詰まり発生を低減できる。その結果、濾過装置の長期運転が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図６に、本発明を濾過装置の第一実施形態を示す。
濾過装置の全体は、図１に示すように、複数本の中空糸膜モジュール１０（１０Ａ、１０Ｂ，１０Ｃ）を被処理液Ｑが入った浸漬槽３内に吊り下げ、浸漬して用いている。本実施形態では、下水処理水からなる活性汚泥槽内に浸漬し、膜分離活性汚泥法により濾過処理を行なうものとしている。なお、図１では３個の中空糸膜モジュールを簡略的に示しているが、中空糸膜モジュールの個数は３個に限定されず、複数個であればよい。
前記３つの中空糸膜モジュール１０を、所要間隔をあけて集水管６に並列に連結している。

各中空糸膜モジュール１０の基本的な構成は、図２、図３に概略的に示すように、複数本（本実施形態では９４５本）の中空糸１１をそれぞれ二つ折りしＵ字状とし、下端屈曲部１１ａの内周にＸ方向に設置する折り返しロッド１２を通して、下端屈曲部１１ａを支持している。この折り返しロッド１２で支持する並列する中空糸１１はＸ方向に間隔Ｌ１を空けてすだれ状に整列配置している。このＸ方向の列を、Ｙ方向に間隔をあけて並列に配置し、Ｘ−Ｙ方向に多数本の中空糸１１を配列して１つのモジュールとしている。

前記Ｘ方向に延在させて、Ｙ方向に間隔Ｌ２をあけて同一ピッチで配置する折り返しロッド１２の両端は、矩形枠状フレームからなる保持枠１４に固定している。
また、各中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃの上端は、樹脂製の固定部材９にモールド固定して、固定部材９で保持した状態で、前記各中空糸１１の上端の両端開口は集水ヘッダー１６の内部に連通させ、該集水ヘッダー１６を集水管６の接続管１６ａに連通している。

前記折り返しロッド１２を固定する保持枠１４の対向する両側面に設けた開口１４ａを通して、気体噴射手段となる散気管１７を貫通させ、該散気管１７の上面に設けた噴射口１７ａよりエアーを上向きに噴射している。即ち、保持枠１４は中空糸１１側に向けて集中的にエアーを噴射させるためのスカート部として機能させている。散気管１７は空気導入用ヘッダー１８と連続させ、空気導入管を介してブロア１９と接続し、２０〜５０ｋＰａの加圧空気を導入している。
なお、保持枠１４には水の透過面積を増やし、流速を大きくするために、後述する図７に示すような切欠き部１４ｂを設けてもよい。

本実施形態の各中空糸膜モジュール１０では、前記Ｙ方向に並列する中空糸１１間の間隔Ｌ２を保持する第一間隔保持手段を備えている。
該第一間隔保持手段は、図４および図５に示すように、折り返しロッド１２で保持してＸ方向に整列している中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃの外面に添わせる第１棒部２０ａと第２棒部２０ｂと、該第１、２棒部２０ａ、２０ｂの一端を連結する連結部２０ｃを有し、平面視でＵ形状とした針金で形成した固定材２０からなる。該固定材２０を各Ｘ方向の列毎（図４では５列毎）に、折り返しロッド１２より上方位置に取り付けている。
前記固定材２０の第１、第２棒部２０ａ、２０ｂにより、中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃを押さえることにより、両側部１１ｂ、１１ｃが開いて、Ｙ方向に隣接する中空糸１１の側部１１ｂ、１１ｃと接触しないようにしている。

前記各固定材２０はＸ方向列の一端に位置する中空糸１１−１側からの中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃを挟み込むようにして取り付け、連結部２０ｃが一端に位置する中空糸１１−１と当接位置にくると、第１、第２棒部２０ａ、２０ｂの先端の開口がＸ方向列の他端に位置する中空糸１１−２に達する形状としている。この第１、第２棒部２０ａ、２０ｂの先端開口は、図４（Ａ）に示すように、Ｙ方向に隣接する固定材２０の第１、第２棒部２０ａ、２０ｂの先端同士をワイヤーからなる連結材２１で連結し、Ｙ方向両端の連結材２１を前記保持枠１４に固定している。

さらに、前記Ｘ方向に延在する固定材２０の長さ方向の中央位置では、図４（Ｃ）（Ｄ）に示すように、固定材２０の延在方向と直交方向（Ｙ方向）に延在する中間固定材２２をＹ方向に並列配置する固定材２０に架け渡し、折り返しロッド１２からの固定材２０の位置を保持している。なお、本実施形態では中間固定材２２は固定材２０の長さ方向の中央位置に設けているが、中央位置でなくてもよく、複数個設けてもよい。
該中間固定材２２は、上棒部２２ａと下棒部２２ｂの一端を連結部２２ｃで連結した針金または樹脂板からなり、前記固定材２０を９０度回転させた形状としている。下棒部２２ｂはＹ方向に並列した折り返しロッド１２の下端に架け渡すように位置する一方、上棒部２２ａは固定材２０の第１、第２棒部２０ａ、２０ｂの上面側に位置させ、連結部２２ｃはＹ方向の一端側の折り返しロッド１２−１側に位置させている。Ｙ方向の他端側の折り返しロッド１２−２より突出する上下棒部２２ａと２２ｂはワイヤーからなる連結材２３で連結し、中間固定材２２の上下棒部２２ａと２２ｂとが開かないようにしている。

前記した固定材２０と中間固定材２２とをＹ方向の隙間Ｌ２を保持する第一間隔保持材として設けていることにより、図５に示すように、中空糸１１は、折り返しロッド１２で支持された下端屈曲部１１ａから両側部１１ｂ、１１ｃが左右両側に広がるのを規制できる。よって、Ｙ方向に隣接する中空糸１１同士の接触が防止でき、該接触による被処理液およびバブリングエアの流路が塞がれることを防止できる。

本実施形態で用いる中空糸１１はＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の多孔質材料から形成している。該ＰＴＦＥからなる多孔質材料は柔軟性を有し、かつ強度も優れているので、折り返しロッド１２で二つ折りにしても損傷されることはない。
該中空糸１０は、詳細には、内径が０．３〜１２ｍｍ、外径が０．８〜１４ｍｍ、膜厚が０．２〜１．０ｍｍ、有効長さが約２００〜３０００ｍｍ、超微細孔径が１０ｎｍ〜１０００ｎｍ、気孔率が５０〜８０％、抗張力が３０Ｎ以上、膜間差圧０．１〜１．０ＭＰａの耐圧性を備えるものを使用している。

前記Ｙ方向の隙間Ｌ２を保持する第一間隔保持手段は前記固定材２０と中間固定材２２とに限定されず、例えば、図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す構成としてもよい。
図６（Ａ）では、固定材２０は、前記第１、２棒部に相当する直線状の一対の長尺な樹脂板からなる第１棒部２０Ａと第２棒部２０Ｂとで形成している。これら一対の第１、第２棒部２０Ａ、２０Ｂの両端に係止環２０ｄを設け、保持枠１４の内面に突設したフック２６に夫々係止している。
図６（Ｂ）では、固定材２０を各Ｘ列毎に設けるのではなく、１つのＸ列に沿って配置した後にＹ方向に隣接するＸ列に添わせるように蛇行形状に形成している。該固定材２０は第１実施形態と同様に針金を折り曲げて形成している。
図６（Ｃ）では、固定材２０は櫛形状とした樹脂成形品とし、Ｙ方向に延在する連結部２０ｈから一対の第１、第２棒部２０ａと２０ｂを突設すると共に、該第１、第２棒部２０ａと２０ｂからなる組をＹ方向に配置する折り返しロッドの個数と間隔に対応させて突設している。
いずれの形状としても、第１、第２棒部は中空糸１１の両側部１１ｂと１１ｃの外面に位置させている。

図７に、第２実施形態を示す。
第２実施形態では、折り返しロッド１２の設置高さを、Ｙ方向で交互に変えている。
即ち、１列目、３列目〜の奇数列目の折り返しロッド１２−Ｌの設置高さは低くし、２列目、４列目〜の偶数列目の折り返しロッド１２−Ｈの設置高さは高くしている。
この高低差は、下方の折り返しロッド１２−Ｌの上面に堆積する付着物Ｍにより、中空糸１１の両側部１１ｂと１１ｃとが開く位置よりも、上方の折り返しロッド１２−Ｈの位置を高くしている。

前記のように、Ｙ方向に平行配置する折り返しロッド１２の配置高さに高低差を設けることで、下端屈曲部１１ａが下方に位置する中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃがＹ方向に隣接する中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃと接触するのを防止できる。

上方に配置する折り返しロッド１２−Ｈで支持した中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃの開きを防止するために、第１実施形態と同様に、該折り返しロッド１２−Ｈより上方に第１、第２棒部２０ａ、２０ｂを備えた固定材２０を配置している。
これにより、折り返しロッド１２−Ｈで支持した中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃが、Ｙ方向に隣接する折り返しロッド１２−Ｌで支持された中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃと接触するのを防止することができる。

図８および図９に第３実施形態を示す。
第３実施形態の濾過装置では、折り返しロッド３０で下端屈曲部１１ａを支持してＸ方向に並列する中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃが互いに接触しない間隔を保持する第二間隔保持手段を備えている。

第１、第２実施形態では折り返しロッドを丸棒状としていたが、第３実施形態では、図８に示す形状を変えていると共に、該折り返しロッド１２の下方に配置するズレ防止板４０を配置している。
他の構成は第１実施形態と同様であり、Ｙ方向の間隔Ｌ２を保持する第一間隔保持手段を備えたものとしているが、該第一間隔保持手段を図６等に示す別の構成としたものでもよい。

折り返しロッド３０は、断面略矩形状とした樹脂棒からなり、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｘ方向に沿った長さ方向に沿った右側面３０ａと左側面３０ｂとに、各側面３０ａ、３０ｂの下端より上端に向けて傾斜する右傾斜部３０ｃと左傾斜部３０ｄとを長さ方向に交互に設けている。
前記右傾斜部３０ｃでは右側面３０ａが突出し、左側面３０ｂが窪む一方、前記左傾斜部３０ｄでは右側面３０ａが窪み、左側面３０ｂが突出する。即ち、右側面３０ａ、左側面３０ｂには長さ方向に沿って交互に凹凸のあるジグザク形状としている。
前記交互に設ける右傾斜部３０ｃと左傾斜部３０ｄの幅Ｗは同一とし、該幅Ｗは１本の中空糸１１の太さに対応させている。

折り返しロッド３０に長さ方向に沿って交互に右傾斜部３０ｃと左傾斜部３０ｄとを設けることにより、中空糸１１は、折り返しロッド３０の下端面３０ｆの外周に沿った下端屈曲部１１ａより上方へと延在する両側部１１ｂ、１１ｃは、右傾斜部３０ａの位置では、図８（Ｃ）に示すように、右傾斜して上方へと延在する。該右傾斜する中空糸１１−Ｒに隣接する中空糸１１−Ｌは左傾斜部３０ｄに位置し、左傾斜して上方へと延在する。
このように、Ｘ方向に隣接する中空糸１１−Ｒの両側部１１ｂ、１１ｃは中空糸１１−Ｌの両側部１１ｂ、１１ｃとＸ方向に直線状に整列させずに逆方向に延在させ、隣接する中空糸１１−Ｒの右側部１１ｂと中空糸１１−Ｌの左側部１１ｃとの間に角度θを空けている。このように角度θを空けることにより、Ｘ方向に隣接する中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃの間に互いに接触しない間隔を保持している。
前記構成とすると、中空糸１１がＸ方向に撓んだり、散気管からのバブリングエアにより揺れても隣接する中空糸１１の側面１１ｂ、１１ｃとの接触を防止することができる。

さらに、折り返しロッド３０の長さ方向に交互に設ける右傾斜部３０ｃと左傾斜部３０ｄとは３〜６個を連続させた後に、同一幅Ｗの非傾斜部３０ｇを設けている。該非傾斜部３０ｇの左右両側面は下端面３０ｆの左右両端から直角方向に突出させている。
本実施形態では左右傾斜部３０ｃと３０ｄが連続する個数は４個とし、各２個の右傾斜部３０ｃと左傾斜部３０ｄとを連続して設けた後に非傾斜部３０ｇを設けている。
即ち、４本を一群とした中空糸１１を密にＸ方向に配列した後に、中空糸１１の１本分の隙間を非傾斜部３０ｇであけて、折り返しロッド３０に中空糸１１を整列状態で支持している。
この非傾斜部３０ｇの位置でＸ方向に空隙を設けて、該空隙部分をバブリングエアの通路としている。

また、前記のように、折り返しロッド３０の下部に、該折り返しロッド３０の下方に配置するズレ防止板４０を配置している。該ズレ防止板４０は、折り返しロッド３０の下端面３０ｆに沿った帯状の平板４０ａの上面にリブ４０ｂを突出した樹脂成形品からなる。
該ズレ防止板４０の平板４０ａは、図９に示すように、折り返しロッド３０の下端面３０ｆから略１本分の中空糸１１の厚みに相当する空隙をあけて配置し、折り返しロッド３０の下端面３０ｆとズレ防止板４０の平板４０ａとの間に中空糸１１の下端屈曲部１１ａが挿通する設定としている。
また、平板４０ａの上面に突設する前記リブ４０ｂは折り返しロッド３０の前記非傾斜部３０ｇと対応する位置に間隔をあけて突設し、該リブ４０ｂの上端が折り返しロッド３０の下端面３０ｆに当接するようにしている。

前記ズレ防止板４０にＸ方向に間隔をあけて突設するリブ４０ｂにより、密に並列する一群（本実施形態では４本の中空糸）を両側のリブ４０ｂで挟むことにより、中空糸１１の横ずれを防止している。
このように、折り返しロッド３０に並列に取り付け、群毎に隙間をあけた中空糸１１の横ずれをリブ４０ｂで阻止することにより、中空糸が横ずれして接触し、バブリングエアの通路や被処理液通路を塞ぐことを防止することができる。
また、折り返しロッド３０の下端面３０ｆとズレ防止板４０の平板４０ａの隙間に中空糸１１の下端屈曲部１１ａを通すことにより、下端屈曲部１１ａを上下から挟持して位置決め保持を行うことができる。

Ｘ方向の間隔Ｌ１を保持する第二間隔保持手段の折り返しロッドおよびズレ防止板は、第２実施形態に限定されず、図１０（Ａ）（Ｂ）に示す構成としてもよい。
図１０（Ａ）に示す変形例では、角柱状の折り返しロッド１２の上面に、前記図８に示すロッド３０を接着固定している。
図１０（Ｂ）に示す変形例では、前記ズレ防止板４０を設けずに、図８に示す折り返しロッド３０の下端面３０ｆからリブ３０ｋを突設している。該構成とすると、別部材となるズレ防止板を不要とすることができる。

図１１および図１２に第４実施形態を示す。
第４実施形態は、第二間隔保持手段を第３実施形態と相違させている。
第４実施形態では、第１実施形態と同様な丸棒状の折り返しロッド１２を用いる一方、該折り返しロッド１２で下端屈曲部１１ａを保持した中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃの上端を固定する前記固定部材９への固定位置をＸ方向に隣接する中空糸１１−Ｒ、１１−Ｌ毎に交互に変えている。

これにより、第２実施形態と同様に、図１１（Ａ）に示すように、中空糸１１−Ｒの両側部１１ｂ、１１ｃは中空糸１１−Ｌの両側部１１ｂ、１１ｃとＸ方向に直線状に整列させずに逆方向に延在させている。
即ち、固定部材９への固定位置を図１１（Ｂ）に示すように、Ｘ方向に並列する各中空糸１１毎に交互に右位置、左位置とし、中空糸１１−Ｒは右位置Ｐ１、中空糸１１−Ｌでは左位置Ｐ２としている。

さらに、中空糸１１の傾斜方向を保持するため、折り返しロッド１２の上面に沿って左右一対の右傾斜保持棒４５と左傾斜保持棒４６を配置している。
右傾斜保持棒４５は、Ｘ方向に並列する一つおきの中空糸１１の両側部１１ｂと１１ｃに挟まれた中空部に貫通している。他方の左傾斜保持棒４６は、右傾斜保持棒４５を貫通させていない一つおきの中空糸１１の両側部１１ｂと１１ｃに挟まれた中空部に貫通している。即ち、Ｘ方向に並列する中空糸１１に対して、交互に右傾斜保持棒４５と左傾斜保持棒４６とを貫通させている。
右側の傾斜保持棒４５は折り返しロッド１２の右側面より右側外方位置に配置し、左側の傾斜保持棒４６は折り返しロッド１２の左側面より左側外方位置に配置している。

図１２に示すように、前記右傾斜保持棒４５を貫通させた中空糸１１は、その両側部１１ｂと１１ｃとが右側に傾斜して上方へと延在させた中空糸１１−Ｒであり、該中空糸１１−Ｒの右側部１１ｂを右傾斜保持棒４５で右側へと保持している。一方、左傾斜保持棒４５を貫通させた中空糸１１は、その両側部１１ｂと１１ｃとが左側に傾斜して上方へと延在させた中空糸１１−Ｌであり、その左側部１１ｃを左傾斜保持棒４６で左側へと保持している。

前記第４実施形態とすると、折り返しロッドを丸棒状のロッドにできるため、構成が簡単になると共に、Ｘ方向に隣接する中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃの延在方向を左右逆方向に確実に保持することができる。

また、前記第１実施形態のＹ方向の隙間Ｌ２を保持する第１、第２棒部２０ａ、２０ｂを有する固定材２０との関係は、図１３に示すように、傾斜保持棒４５、４６より上部位置に固定材２０の第１、第２棒部２０ａ、２０ｂを位置させて取り付けてもよい。
該構成とすることにより、Ｘ方向の間隔Ｌ１、Ｙ方向の間隔Ｌ２の両方を保持でき、中空糸１１がＸ方向に撓んだり、散気管からのバブリングエアにより揺れたり、折り返しロッド１２上に堆積する付着物により中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃが開いても、Ｘ方向、Ｙ方向のいずれの方向においても、隣接する中空糸１１の側面１１ｂ、１１ｃとの接触を防止することができる。

なお、中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃの方向を交互に右傾斜および左傾斜させるように固定部材９に固定せずに、前記左右傾斜保持棒４５、４６のみを用いても、隣接する中空糸を交互に１本ずつ右傾斜、左傾斜して隙間を保持してもよい。

さらに、第４実施形態は、図１４に示すように固定部材９への中空糸１１−Ｒ，１１−Ｌの固定位置Ｐ１、Ｐ２を変更してもよい。
即ち、図１１、１２では中空糸１１の両側部１１ｂと１１ｃは折り返しロッド１２の外径に対応させた間隔をあけて固定部材９に固定し、互いに略平行となるように保持していたが、中空糸１１の両側部１１ｂと１１ｃを折り返しロッド１２の外径より大きな間隔をあけて固定部材９に固定し、上端が拡いた状態で固定してもよい。
本構成とすれば、二つ折りされた１本の中空糸１１により形成される空間を拡げることができるので、折り返しロッド１２の上面に付着物を堆積しにくくすることができる。

図１５に第５実施形態を示す。
第５実施形態では、中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃの上端位置を固定部材９で規定して右傾斜と左傾斜とするのではなく、折り返しロッド１２に固着することにより実現している。
即ち、折り返しロッド１２に沿ってＸ方向に隣接する中空糸１１−Ｌと１１−Ｒとを、折り返しロッド１２の下半周部に、交互に右傾斜、左傾斜となるように接着剤４８で固着している。
具体的には、折り返しロッド１２に下端屈曲部１１ａを巻き付けて中空糸１１を整列させた後に、中空糸１１−Ｒの両側部１１ｂ、１１ｃを右傾斜させて引張し、中空糸１１−Ｌを左傾斜させて引張し、この引張状態を保持して、接着樹脂の貯留槽に浸漬している。浸漬後に引き上げて接着樹脂を硬化すると、中空糸１１は折り返しロッド１２の外周面に傾斜して固着される。

前記第５実施形態も第４実施形態で用いる左右傾斜保持棒４５、４６を用いてもよいが、第４実施形態と同様に、第５実施形態においても左右傾斜保持棒４５、４６を用いなくとも、中空糸１１を１本毎に交互に右傾斜、左傾斜させて間隔を保持することができる。

また、本発明の第１〜第５実施形態は、いずれも、Ｙ方向に隣接する中空糸１１間の間隔Ｌ２を保持する第一間隔保持手段と、Ｘ方向に隣接する中空糸１１間の間隔Ｌ１を保持する第二間隔保持手段とを備えているが、いずれか一方を備えたものでもよい。

前記第１〜第５実施形態の濾過装置の濾過作用は同様であり、以下に説明する。
浸漬槽３内に導入されて満たされた被処理液Ｑは、吸引ポンプ７の駆動により各中空糸膜モジュール１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）の中空糸１１を透過させて固液分離を行い、集水管６により処理済み液（処理液）として回収している。

膜濾過を安定して継続させるため、中空糸１１の表面又は膜間に堆積した懸濁成分を剥離除去しており、その際、前記ブロア１９を作動させて空気導入管及び空気導入用ヘッダー１８から散気管１７に加圧空気を導入し、散気管１７の気体噴射穴１７ａより加圧空気を噴射している。噴射された加圧空気はスカート部を構成する保持枠１４により各中空糸膜モジュール１０の下部領域内に集められ、気体噴射穴１７ａから上向きに噴出し、Ｘ方向およびＹ方向に隣接する中空糸１１の隙間を通り、中空糸１１の表面に接しながら軸線方向に上昇し、中空糸１１の表面に付着堆積する懸濁成分を強力に剥離除去する。
前記加圧空気を噴出して行なう懸濁成分の剥離除去は、常時行っても良いし、定期的に行ってもよい。

本発明の第１〜第５実施形態では、いずれも、折り返し用ロッド１２（３０）で支持してＸ方向に並列した中空糸１１を１本毎に第二間隔保持手段で両側部１１ｂ、１１ｃの間に隙間を確保して接触させないと共に、該Ｘ列を平行配置したＹ列においても、その隙間Ｌ２を第一間隔保持手段で確保して、Ｙ方向に隣接する中空糸同士を接触させない。
このように、Ｘ方向およびＹ方向に隣接する中空糸１１の両側部１１ｂ、１１ｃを接触させないことにより、前記噴射したバブリングエアの通り道を塞がず、中空糸１１の表面に付着堆積する懸濁成分を強力に剥離除去することができる。

本発明の濾過装置は、中空糸表面に気体噴射手段により供給した空気を付与して、中空糸の表面又は中空糸間に堆積した懸濁成分を効率よく剥離除去することができることから、浄水分野に限らず、膜分離活性汚泥法が対象とする下水分野に用いて最適である。また、産業排水、畜産排水等の処理分野にも適用可能である。

本発明の濾過装置の全体図である。 （Ａ）は中空糸膜モジュールの斜視図、（Ｂ）（Ｃ）は要部拡大図である。 （Ｂ）は中空糸をＸ−Ｙ方向に並列している状態を示す説明図、（Ｂ）（Ｃ）はＹ方向およびＸ方向の隙間を示す拡大図である。 （Ａ）は第１実施形態の第一間隔保持手段を取り付けた状態の平面図、（Ｂ）は固定材の平面図、（Ｃ）は（Ａ）の側面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 Ｙ方向に並列する中空糸を第一間隔保持手段で保持している状態を示す説明図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ第一間隔保持手段の変形例を示す概略図である。 第２実施形態を示し、（Ａ）は要部斜視図、（Ｂ）は概略説明図である。 第３実施形態の第二間隔保持手段を示し、（Ａ）は折り返しロッドの斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｃ）は折り返しロッドに添わせた中空糸の上方傾斜方向を示す説明図、（Ｄ）は（Ａ）の要部拡大図である。 第３実施形態の折り返しロッドに中空糸を巻き付けた状態を示し、（Ａ）は一部側面図、（Ｂ）は一部斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）はそれぞれ第３実施形態の変形例を示す概略図である。 第４実施形態を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は固定部材における中空糸の固定位置を示す図面である。 第４実施形態の斜視図である。 第４実施形態の変形例を示す図面である。 第４実施形態の他の変形例を示す図面であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は固定部材における中空糸の固定位置を示す図面である。 第５実施形態の要部を示す正面図である。 （Ａ）（Ｂ）は従来例を示す図面である。 （Ａ）（Ｂ）は問題点を示す図面である。

符号の説明

１０ 濾過装置
１１ 中空糸
１１ａ 下端屈曲部
１１ｂ、１１ｃ 両側部
１２、３０ 折り返しロッド
１４ 保持枠
２０ 固定材
２２ 中間固定材

Claims (10)

1. Ｕ字形状に二つ折りした中空糸を並列した方向をＸ方向とし、該Ｘ方向と直交方向をＹ方向とし、前記Ｘ方向に並列した中空糸群を直交するＹ方向に間隔をあけて配置して処理槽内の懸濁成分を含む被処理液中に浸漬し、前記各中空糸の両側部上端の開口端部は固定部材に固定して集水ヘッダーに連通させる一方、前記折り返した中空糸群の下方に前記気体噴射手段を配置している濾過装置において、
   前記Ｘ方向に延在する矩形状または円形の折り返しロッドを備え、該折り返しロッドの外面に沿って前記中空糸を折り返してＵ字状に屈曲させ、
   前記折り返しロッドで屈曲された中空糸の上部側で、前記Ｙ方向の間隔を保持する第一間隔保持手段と、前記Ｘ方向に隣接する中空糸の折り返した両側部間に隙間をあける第二間隔保持手段とのいずれか一方の手段または両方の手段を、前記折り返しロッドと一体または該折り返しロッドと別体で備えていることを特徴とする濾過装置。
2. 前記第一間隔保持手段は、前記折り返しロッドとは別体の線材または細長い板材からなり、該折り返しロッドの上部側に配置して、前記中空糸群のＵ字形状の両側部を外側から挟み込んでいる請求項１に記載の濾過装置。
3. 前記第一間隔保持材は、前記Ｘ方向の中空糸群の両側外面に沿って延在するＸ方向部を前記Ｙ方向の間隔をあけて一端側の連結部から突設している針金からなり、他端側を紐またはワイヤーで連結して開口を閉じている請求項２に記載の濾過装置。
4. 前記第二間隔保持手段は、前記折り返しロッドの上側部において隣接する中空糸の折り返した両側部を互い違いに角度を変えて上向き傾斜させて、前記Ｘ方向の間隔を保持している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の濾過装置。
5. 前記第二間隔保持材は、前記折り返しロッドの上部側でＸ方向に隣接する中空糸に交互に貫通させる右傾斜保持棒と左傾斜保持棒とからなり、前記右傾斜保持棒は前記折り返しロッドの右側面より右側外方に位置させ、左傾斜保持棒は折り返しロッドの左側面より左側外方に位置させ、
   前記右傾斜保持棒を中空糸の両側部間に貫通させた中空糸を右傾斜させて上方へ延在させ、左傾斜保持棒を中空部の両側部間に貫通させた中空糸を左傾斜させ上方へ延在させ、
   Ｘ方向に並列する中空糸を交互に傾斜方向を変えて、隣接する中空糸の両側部の間隔を保持している請求項４に記載の濾過装置。
6. 前記第二間隔保持材は、前記折り返しロッドをＸ方向に沿って前記中空糸１本の太さに対応した幅の右傾斜部と左傾斜部とを交互に設けたジグザク形状とし、Ｘ方向に並列する中空糸を交互に傾斜方向を変えて、隣接する中空糸の両側部の間隔を保持している請求項４に記載の濾過装置。
7. 前記Ｘ方向に並設する中空糸の下端を巻き付ける折り返しロッドは、Ｙ方向で隣接する折り返しロッドの上下高さを相違させている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の濾過装置。
8. 前記Ｘ方向に並列に設ける中空糸群は、２本〜８本の中空糸を一群として隙間なく並設すると共に、該群の間に所要の隙間を設けている請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の濾過装置。
9. 前記折り返しロッドの下方に、中空糸の太さ分だけ隙間をあけて、前記群と対応する間隔であけて横ずれ防止リブを上向きに突設したズレ防止板を備えている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の濾過装置。
10. 前記中空糸は、ＰＴＦＥ多孔質材料を含むフッ素系樹脂からなる請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の濾過装置。

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