JP5742041B2 - 廃水処理用平膜カートリッジ - Google Patents
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Description
(1)中央部に比べて周縁部が高くなるように表裏両面に段差を設けた樹脂製の膜支持板の表裏両面に対して膜支持板の中央部を覆うように周縁部に沿ってそれぞれ分離膜を接着してなる廃水処理用平膜カートリッジであって、膜支持板の中央部と分離膜の間に膜支持板側から流路材と緩衝材が順に配置されていること、膜支持板に流路材が接着され、流路材に緩衝材が接着され、緩衝材が分離膜に接着されないこと、流路材として用いる樹脂メッシュが縦横共に0.5〜3.2mmの目開き、縦横共に0.4〜1.0mmの線径、0.6〜2.0mmの厚み、及び20〜60%の空間率を有すること、並びに緩衝材として用いる不織布が10〜110g/m2の目付及び0.1〜0.5mmの厚みを有することを特徴とする廃水処理用平膜カートリッジ。
(2)透過水が分離膜の外側から緩衝材、流路材、膜支持板の端部に設けられた透過水取出口の順で流れることを特徴とする(1)に記載の廃水処理用平膜カートリッジ。
(3)流路材が平織タイプの樹脂メッシュであることを特徴とする(1)または(2)に記載の廃水処理用平膜カートリッジ。
(4)膜支持板の周縁部が中央部より1〜2mm高く、流路材及び緩衝材を配置した中央部と周縁部の高さの差が0.5mm以下であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の廃水処理用平膜カートリッジ。
空間率 =(目開き)2/[(目開き)+(線径)]2×100
流路材2の縦方向の目開きと線径から算出された空間率と、流路材2の横方向の目開きと線径から算出された空間率の平均値を流路材2の空間率とした。空間率20〜60%の範囲を外れた流路材2を用いると、流路内の吸引圧力の分布のバラツキが大きくなり、膜面上の吸引圧力に差が生じることで膜面全体を有効に機能させることができなくなる。流路材2の空間率が大き過ぎると吸引時に分離膜1が流路材2の目開き部にへばりつき、流路を狭めてしまう。また、空間率が小さいと流路材2中の膜透過水の圧力損失が大きくなる。
純水FRは以下に記載する方法で測定した。分離膜をφ90mmの円形にカットし、ろ過用ホルダーにセットした後、水圧0.5barをかけてホルダー出口より1分間に採取される透水量より、下記式から純水FRを求めた。なお、ろ過に使用する水は25℃のRO水(逆浸透膜を用いて濾過した水)とし、水圧をかけてから30秒経過後を採取開始時間とした。また、膜面からの水面高さは、3cm±1cmとなるように調整した。
(純水FR[mL/cm2/min/bar])
=(Q[mL/min])/(A[cm2])/(P[bar])
(Q:1分間の透水量、A:有効膜面積=48cm2、P:水圧=0.5bar)
線径(mm)、目開き(mm)、空間率(%)は以下に記載する方法で測定した。線径は、流路材2に用いる樹脂メッシュを構成する線材の直径をノギスにて測定した。また、目開きは線材10本当たりの長さをノギスにて測定し、その区間にある線材の本数分、線径を差し引き、目開き数で割り振ることで算出した。また、空間率は下記の式より算出した。
空間率 =(目開き)2/[(目開き)+(線径)]2×100
流路材2の縦方向の目開きと線径から算出された空間率と、流路材2の横方向の目開きと線径から算出された空間率の平均値を流路材2の空間率とした。
膜透過水量、及び吸引圧力は以下に記載する方法で測定した。高さ0.9m、幅0.4m、奥行き0.2mのプラスチック容器の底面から高さ0.2mの位置に、平膜カートリッジを垂直に固定した。底面からの高さ0.8mまで純水を供給し、平膜カートリッジを浸漬させた。平膜カートリッジの透過水取水口を定量送液ポンプ(ローラーポンプ)と接続し、回転数を50rpmに設定して吸引ろ過を行った。圧力計は、平膜カートリッジと送液ポンプの中間に接続した。吸引ろ過中は水位を一定に維持し、また容器内の水温は25℃に維持した。送液ポンプの吐出口から膜透過水を採取した。膜透過水重量(kg/min)は電子天秤にて測定した。膜透過水重量は、下記式で25℃の膜透過水量に換算した。
透過水量(L/min)=透過水重量(kg/min)/0.99704(kg/L)
また、膜透過水採取時の圧力計の指示値から吸引圧力を確認し、平膜カートリッジの圧力損失(Pa)とした。
不織布の目付は、10cm角に切り取った不織布の重量を電子天秤にて秤量し、その結果から1m2あたりの重量を算出し、不織布の目付を求めた[g/m2]。
不織布の厚みは、厚み計を用いて任意の5点の厚みを計測し、その平均値とした。
以下の構成で、膜カートリッジを製作し、廃水処理用平膜カートリッジとした。
塩化ビニル樹脂製の膜支持板(高さ315mm、幅225mm)の表裏面ともに、各々厚みの異なる塩化ビニル樹脂製の周縁部(幅12.5mm)を隙間無く接着することにより、周縁部の厚みが6mmであり、中央部より周縁部が1mm高い膜支持板を作成した。また、膜支持板の一部に矩形の貫通部を設け、貫通部と連通して処理水を取出し可能であり、断面積8mm2の透過水取水口用のノズルを取り付けた。
この膜支持板の中心部に、流路材として表1に示す樹脂メッシュ:日本フィルコン(株)DOP−18K(高さ290mm、幅200mm)をセットし、耐水接着剤にて膜支持板と接着し、膜透過水流路を形成した。樹脂メッシュの詳細は表1に示す通りである。
膜支持板と樹脂メッシュを接着し、樹脂メッシュの上面に緩衝材としてポリエチレンテレフタレート製の不織布:廣瀬製紙(株)05TH−60(高さ285mm、幅195mm)をセットした。不織布の厚みと目付の詳細は表1に示す通りである。さらに、不織布上部から分離膜(高さ305mm、幅215mm、厚さ0.13mm)を膜支持板の周縁部と隙間無く接着した。裏面も同様に分離膜の接着までを行い、平膜カートリッジとした。
分離膜は、膜構成成分が塩素化ポリ塩化ビニルであり、厚み130μm、平均孔径0.3μm、純水FRが30mL/cm2/min/barのものを用いた。
実施例1の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
平膜カートリッジの周縁部を中央部より1.2mm高くし、空間率:26.3%の樹脂メッシュ:日本フィルコン(株)DOP−15Kを使用したこと以外は実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。実施例2の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
平膜カートリッジの周縁部を中央部より2.0mm高くし、空間率:52.7%の樹脂メッシュ:くればあ(株)を使用したこと以外は実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。実施例3の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
平膜カートリッジの周縁部を中央部より1.0mm高くし、空間率:22.7%、目開き:0.55mm(縦)、0.55mm(横)の樹脂メッシュ:日本フィルコン(株)DOP−15Kを使用したこと以外は実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。実施例4の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
目付15g/m2、厚み0.12mmの不織布:東洋紡(株)エクーレ3151A(実施例5)、及び目付100g/m2、厚み0.39mmの不織布:東洋紡(株)エクーレ3A01A(実施例6)を緩衝材にそれぞれ用いたこと以外は、実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。実施例5,6の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
平膜カートリッジの周縁部を中央部より2.0mm高くし、空間率:26.1%の樹脂メッシュ:日本フィルコン(株)OP−16Kを使用したこと以外は実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。実施例7の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
平膜カートリッジの周縁部を中央部より0.5mm高くし、空間率:18.2%の樹脂メッシュ:日本フィルコン(株)DOP−50を使用したこと以外は実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。比較例1の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
平膜カートリッジの周縁部を中央部より2.0mm高くし、空間率:71.8%の樹脂メッシュ:くればあ(株)を使用したこと以外は実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。比較例2の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
平膜カートリッジの周縁部を中央部より1.0mm高くし、空間率:27.3%、目開き:0.42mm(縦)、0.45mm(横)の樹脂メッシュ:日本フィルコン(株)DOP−25F使用したこと以外は実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。比較例3の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
平膜カートリッジの周縁部を中央部より2.0mm高くし、空間率:64.0%、目開き:目開き:4.00mm(縦)、4.00mm(横)の樹脂メッシュ:くればあ(株)を使用したこと以外は実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。比較例4の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
目付5g/m2、厚み0.07mmの不織布(比較例5)、目付120g/m2、厚み0.68mmの不織布:東洋紡(株)ボランス7121P(比較例6)を緩衝材に用いたこと以外は、実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。また、同様の構成で緩衝材に不織布を用いない(比較例7)平膜カートリッジも作成した。比較例5,6,7の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
樹脂メッシュをなくして膜支持体の表面に溝状の流路を形成したこと以外は、実施例1と同様の構成の平膜カートリッジを作成した。溝状流路を持つ平膜カートリッジとしては、特開平8−281264に示されるものが挙げられる(図2参照)。比較例8の平膜カートリッジの詳細は表1に示す通りである。
比較例1では樹脂メッシュの空間率を低くした結果、流路内の吸引圧力の分布のバラツキが大きくなり、また流路空間が狭い為、膜透過水量が低下した。比較例2では空間率を高くした結果、流路内の吸引圧力の分布のバラツキが大きくなり、膜透過水量が低下した。比較例3では、目開きが小さい樹脂メッシュを用いた結果、流路が狭まることで圧力損失が高くなり、膜透過水量が低下した。また比較例4では、樹脂メッシュの目開きが大きいため、樹脂メッシュに分離膜が貼りつき、膜透過水量が低下した。比較例5では、目付が小さく、また厚みが小さい不織布を用いた結果、樹脂メッシュに分離膜が貼り付き、膜透過水流量が低下した。比較例6では、目付が大きく、厚みが大きい不織布を用いた結果、圧力損失が大きくなり、膜透過水量が低下した。比較例7では、不織布を用いないため、樹脂メッシュに分離膜が貼りつき、流路が狭まることで、膜透過水量が低下した。比較例8では、流路形状が溝状のカートリッジであり、流路空間が狭いため、膜透過水量が低下した。
2 流路材
3 膜支持板
4 周縁部
5 中央部
6 緩衝材
7 透過水取水口
11 浸漬型膜カートリッジ
12 ろ板
13 集水部
14 吸引ノズル
15 スリット
Claims (4)
- 中央部に比べて周縁部が高くなるように表裏両面に段差を設けた樹脂製の膜支持板の表裏両面に対して膜支持板の中央部を覆うように周縁部に沿ってそれぞれ分離膜を接着してなる廃水処理用平膜カートリッジであって、膜支持板の中央部と分離膜の間に膜支持板側から流路材と緩衝材が順に配置されていること、膜支持板に流路材が接着され、流路材に緩衝材が接着され、緩衝材が分離膜に接着されないこと、流路材として用いる樹脂メッシュが縦横共に0.5〜3.2mmの目開き、縦横共に0.4〜1.0mmの線径、0.6〜2.0mmの厚み、及び20〜60%の空間率を有すること、並びに緩衝材として用いる不織布が10〜110g/m2の目付及び0.1〜0.5mmの厚みを有することを特徴とする廃水処理用平膜カートリッジ。
- 透過水が分離膜の外側から緩衝材、流路材、膜支持板の端部に設けられた透過水取出口の順で流れることを特徴とする請求項1に記載の廃水処理用平膜カートリッジ。
- 流路材が平織タイプの樹脂メッシュであることを特徴とする請求項1または2に記載の廃水処理用平膜カートリッジ。
- 膜支持板の周縁部が中央部より1〜2mm高く、流路材及び緩衝材を配置した中央部と周縁部の高さの差が0.5mm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の廃水処理用平膜カートリッジ。
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