WO2016181803A1 - 濾過装置 - Google Patents

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知行 米田
博子 三木
森田　徹
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Definitions

  • the hollow fiber membrane is preferably composed mainly of polytetrafluoroethylene.
  • the hollow fiber membrane has polytetrafluoroethylene as a main component, the hollow fiber membrane has sufficient mechanical strength to withstand peristalsis, and the cleaning efficiency by bubbles can be further improved.
  • the filtration tank W 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 W.
  • 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 material of the filtration tank W for example, resin, metal, concrete, or the like can be used.
  • the existence region of the hollow fiber membrane 6 in the alignment direction (Z direction) and the vertical direction (XY direction) in the upper holding member 7 (and the lower holding member 8) of each filtration module 2 A 0 includes a plurality of densely arranged regions A 1 arranged in a row in the longitudinal direction of the upper holding member 7 (the Y direction in the upper and lower directions in the figure) and spaced from each other.
  • 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 lower limit of the arrangement pitch P of the filtration module 2 is preferably 1.1 times the horizontal average width W of the lower holding member 8 and more preferably 1.2 times.
  • the upper limit of the arrangement pitch P of the filtration modules 2 is preferably 5 times the average width W of the lower holding member 8 and more preferably 2 times.
  • the arrangement pitch P of the filtration module 2 is less than the lower limit, the amount of bubbles B that can be supplied to the hollow fiber membrane 6 from between the lower holding members 8 may be insufficient.
  • the arrangement pitch P of the filtration module 2 exceeds the upper limit, the filtration device 1 may be unnecessarily enlarged.
  • the bubbles B can easily enter the dense bundle of the hollow fiber membrane 6, and the hollow fiber membrane 6 can be oscillated to promote the cleaning effect by vibration thereof. Can do.
  • the cleaning module 4 is disposed below the plurality of filtration modules 2.
  • the cleaning module 4 is disposed between the filtration modules 2 in a plan view and has a plurality of air supply pipes 9 for supplying air.
  • the plurality of supply pipes 9, is formed with a plurality of bubble discharging port 9a for discharging bubbles at a position corresponding to the dense arrangement area A 1 in the longitudinal direction of the lower retaining member 8 in a plan view (Y-direction) .
  • the bubble discharging port 9a as shown in FIG. 3, and is open between the dense arrangement area A 1 of the filtration module 2 adjacent in the X direction in a plan view.
  • 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 lower limit of the ratio of the average pitch of the arrangement in the short direction (X 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 ratio of the average pitch of the arrangement in the short direction to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 is less than the lower limit, the hollow fiber membrane 6 is disposed in a state of being crushed in the radial direction, so that filtration is performed.
  • the module 2 may be difficult to manufacture.
  • the ratio of the average pitch of the short direction array to the average outer diameter of the hollow fiber membrane 6 exceeds the upper limit, the density of the hollow fiber membrane 6 in the short direction is reduced, so that sufficient filtration efficiency is achieved. May not be obtained.
  • 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 with the bubbles B become insufficient.
  • the gap between the yarn membranes 6 may be widened to guide the bubbles B to the center of the dense bundle of the hollow fiber membranes 6, and the ratio of the surface area to the cross-sectional area of the hollow fiber membranes 6 is reduced, resulting in a reduction in filtration efficiency. There is a risk.
  • the upper limit of the ratio of the average width in plan view of the upper holding member 7 to the average width of the region A 0 where the hollow fiber membrane 6 exists is preferably 1.3, and more preferably 1.2.
  • 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 in the X direction in plan view of the lower holding member 8 can be the same as that of the upper holding member 7.
  • the filtration device 1 Since the filtration device 1 has a space between the dense bundles of the hollow fiber membranes 6 and the dense bundles of the hollow fiber membranes 6 can freely vibrate, the vibration on the surface of the hollow fiber membranes is shaken off.
  • the bubbles B supplied from the cleaning module 4 can be guided into the dense bundle of the hollow fiber membrane 6 to promote the scrubbing effect by the bubbles B. Therefore, the said filtration apparatus 1 is excellent in the cleaning efficiency of the surface of the hollow fiber membrane 6, and can maintain high filtration efficiency.
  • the filtration modules may not be arranged in parallel, and the intervals between the filtration modules may be non-uniform.
  • the cleaning module may supply bubbles from a position that does not correspond to the densely arranged region.
  • the cleaning module may be one in which bubble discharge ports are formed in the air supply pipe at a constant pitch irrespective of the densely arranged region.
  • the cleaning module may supply bubbles from a bubble discharge port that opens directly below the densely arranged region.
  • 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 which mixes and injects a bubble into a water flow
  • a jet nozzle or the like may be used.
  • the filtration device may include a plurality of cleaning modules.
  • the cleaning module accumulates air supplied from the air supply pipe and air supplied from the air supply pipe, and generates a plurality of intermittent bubbles that release the air accumulated in a certain amount at a time. May also be included.
  • the intermittent bubble generator for example, an air discharge mechanism used for an intermittent air pumping cylinder described in JP-A-58-70895 can be used. Such a plurality of intermittent bubble generators may be arranged at positions corresponding to the densely arranged regions in the longitudinal direction of the lower holding member in plan view. Coarse bubbles discharged from the intermittent bubble generator serve as a comb that dissolves a dense bundle of hollow fiber membranes so as to move the slack of the hollow fiber membranes upward. Accordingly, the coarse bubbles discharged from the intermittent bubble generator can efficiently scrape the surface of the hollow fiber membrane, and can vibrate the hollow fiber membranes of the dense bundle at the same time. Deposits such as sludge can be removed efficiently.
  • 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.

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Abstract

本発明の一態様に係る濾過装置は、一方向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両端部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、上記保持部材が、長手方向に上記複数本の中空糸膜が稠密に配設される複数の領域を間隔を空けて有している。上記稠密配設領域の平均間隔としては、上記稠密配設領域の長手方向平均長さの１／１００以上１以下が好ましい。

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、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
　本発明の一態様に係る濾過装置は、一方向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両端部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、上記保持部材が、長手方向に上記複数本の中空糸膜が稠密に配設される複数の領域を間隔を空けて有している。
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及び洗浄モジュールを示す模式的斜視図である。 図３は、図２の濾過モジュールの模式的水平方向断面図である。
［本開示が解決しようとする課題］
　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、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。
　本発明の濾過装置は、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。
［本開示の効果］
　本発明の濾過装置は、中空糸膜表面の洗浄効率に優れる。
　［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、一方向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両端部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、上記保持部材が、長手方向に上記複数本の中空糸膜が稠密に配設される複数の領域を間隔を開けて有している。
　当該濾過装置は、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する濾過モジュールを備え、上記保持部材が、長手方向に上記複数本の中空糸膜が稠密に配設される複数の領域を間隔を開けて有していることによって、中空糸膜の複数の稠密束を間隔を空けて形成する。このため、当該濾過装置では、中空糸膜の隣り合う稠密束との間に中空糸膜が配設されていない空間を有し、中空糸膜の稠密束が全方向に自由に振動することができる。その結果、この振動によって中空糸膜表面の付着物を振り落とすことができると共に、洗浄モジュールから供給される気泡を中空糸膜の稠密束の内部に誘導して気泡によるスクラビング効果を促進することができる。従って、当該濾過装置は、中空糸膜表面の洗浄効率に優れ、高い濾過効率を維持することができる。
　上記稠密配設領域の平均間隔としては、上記稠密配設領域の長手方向平均長さの１／１００以上１以下が好ましい。このように、上記稠密配設領域の平均間隔が上記範囲内であることによって、中空糸膜の搖動によって洗浄効果を促進できると共に、当該濾過装置の不必要な大型化を防止することができる。
　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いるとよい。このように、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いることによって、中空糸膜の稠密束の濾過モジュール配列方向両側にも均等に空間が形成され、中空糸膜の搖動による洗浄効果をより促進することができる。
　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、中空糸膜をより確実に揺動させて洗浄効果を促進できる。
　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、中空糸膜が搖動に耐える十分な機械的強度を有し、気泡による洗浄効率をより向上することができる。
　ここで、「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、「平行」とは、両者のなす角度が５°以下、好ましくは３°以下であることを意味する。また、「等間隔」とは、それぞれの間隔と平均間隔との差が１０％以下、好ましくは５％以下であることを意味する。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。また、「主成分」とは、質量含有率が５０％以上、好ましくは８０％以上である成分を意味する。
［本発明の実施形態の詳細］
　以下、本発明に係る濾過装置１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Ｗと、この濾過槽Ｗ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Ｗ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Ｗ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Ｂを供給する１の洗浄モジュール４と、複数の濾過モジュール２によって被処理液を濾過した処理済液を濾過モジュール２から排出する排出機構５とを備える。
＜濾過モジュール＞
　濾過モジュール２は、図１及び図２に示すように、上下（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。
　当該濾過装置１において、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がＹ方向に細長い棒状に形成され、複数本の中空糸膜６が上側保持部材７及び下側保持部材８の長手方向（Ｙ方向）に沿うカーテン状に列設される。このように中空糸膜６がカーテン状に列設されることによって、気泡Ｂが中空糸膜６のカーテンの厚さ方向（Ｘ方向）にその中心部まで比較的容易に入り込むことができるので、後述する洗浄モジュール４による洗浄効果を促進することができる。
　さらに、図２に示すように、上記複数本の中空糸膜６は、稠密に配設される複数の稠密束に分割して配設され、この複数の中空糸膜６の束が上側保持部材７及び下側保持部材８の長手方向（Ｙ方向）に沿って、間隔を空けて配列されている。つまり、上側保持部材７及び下側保持部材８は、長手方向に複数本の中空糸膜６が稠密に配設される複数の領域を間隔を空けて有する。このように、中空糸膜６を複数の稠密束に分割し、中空糸膜６の稠密束の間に間隙を設けることによって、中空糸膜６の稠密束が上側保持部材７及び下側保持部材８の長手方向に振動することができる。その結果、この振動によって中空糸膜６の表面の付着物を効率よく振り落とすことができる。また、中空糸膜６の稠密束の間に間隙が存在することによって、気泡Ｂが上側保持部材７及び下側保持部材８の長手方向に中空糸膜６の稠密束の内部に比較的容易に入り込むことができる。これによって、後述する洗浄モジュール４による洗浄効果をさらに促進することができる。
　図３に示すように、各濾過モジュール２の上側保持部材７（及び下側保持部材８）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Ａ０は、上側保持部材７の長手方向（図中上下のＹ方向）に一列に、互いに間隔を空けて並んだ複数の稠密配設領域Ａ１を含む。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。各稠密配設領域Ａ１において、中空糸膜６は、上側保持部材７及び下側保持部材８の長手方向及びこれに垂直な短手方向（図中左右のＸ方向）に行列状に配列されることが好ましい。複数の稠密配設領域Ａ１を含む存在領域Ａ０は、長手方向の長さＬ１が短手方向の長さ（幅）Ｌ２よりも大きい長方形状であることが好ましい。
　上記存在領域Ａ０における稠密配設領域Ａ１の長手方向の平均長さＬ３の存在領域Ａ０の短手方向の平均長さＬ２に対する比（Ｌ３／Ｌ２）の下限としては、１／２が好ましく、３／４がより好ましい。一方、稠密配設領域Ａ１の長手方向の平均長さＬ３の存在領域Ａ０の短手方向の平均長さＬ２に対する比（Ｌ３／Ｌ２）の上限としては、１０が好ましく、５がより好ましい。稠密配設領域Ａ１の長手方向の平均長さＬ３の存在領域Ａ０の短手方向の平均長さＬ２に対する比（Ｌ３／Ｌ２）が上記下限に満たない場合、濾過面積不十分となるおそれや、当該濾過装置１がその濾過能力に比して不必要に大型化するおそれがある。逆に、稠密配設領域Ａ１の長手方向の平均長さＬ３の存在領域Ａ０の短手方向の平均長さＬ２に対する比（Ｌ３／Ｌ２）が上記上限を超える場合、中空糸膜６の洗浄を十分に促進できないおそれがある。
　上記存在領域Ａ０における稠密配設領域Ａ１の長手方向の平均長さＬ３に対する稠密配設領域Ａ１の平均間隔Ｄの比（Ｄ／Ｌ３）の下限としては、１／１００が好ましく、１／８０がより好ましい。一方、稠密配設領域Ａ１の長手方向の平均長さＬ３に対する稠密配設領域Ａ１の平均間隔Ｄの比（Ｄ／Ｌ３）の上限としては、１が好ましく、１／１５がより好ましく、１／２０がさらに好ましい。稠密配設領域Ａ１の長手方向の平均長さＬ３に対する稠密配設領域Ａ１の平均間隔Ｄの比（Ｄ／Ｌ３）が上記下限に満たない場合、中空糸膜６の洗浄を十分に促進できないおそれがある。逆に、稠密配設領域Ａ１の長手方向の平均長さＬ３に対する稠密配設領域Ａ１の平均間隔Ｄの比（Ｄ／Ｌ３）が上記上限を超える場合、濾過面積不十分となるおそれや、当該濾過装置１がその濾過能力に比して不必要に大型化するおそれがある。
　上記存在領域Ａ０の長手方向の平均長さＬ１の下限としては、３００ｍｍが好ましく、５００ｍｍがより好ましい。一方、上記平均長さＬ１の上限としては、１２００ｍｍが好ましく、１０００ｍｍがより好ましい。上記平均長さ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、上記平均長さ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。
　上記存在領域Ａ０の短手方向の平均長さＬ２の下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、上記平均長さＬ２の上限としては、１００ｍｍが好ましく、７５ｍｍがより好ましい。上記平均長さ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、上記平均長さ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Ｂを中空糸膜６の稠密束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。
　上記存在領域Ａ０の長手方向の平均長さＬ１に対する短手方向の平均長さ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、上記平均長さＬ１に対する平均長さ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。上記平均長さＬ１に対する平均長さ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、上記平均長さＬ１に対する平均長さ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Ｂを中空糸膜６の稠密束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。
　隣接する濾過モジュール２の存在領域Ａ０間の平均間隔Ｇの下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、上記存在領域Ａ０間の平均間隔Ｇの上限としては、３０ｍｍが好ましく、２５ｍｍがより好ましい。上記存在領域Ａ０間の平均間隔Ｇが上記下限に満たない場合、後述する洗浄モジュール４から吐出される気泡Ｂを濾過モジュール２間に的確に導入することが困難になるおそれがある。逆に、上記存在領域Ａ０間の平均間隔Ｇが上記上限を超える場合、当該濾過装置１がその濾過能力に比して不必要に大型化するおそれがある。
　上記稠密配設領域Ａ１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、稠密配設領域Ａ１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Ｂを中空糸膜６の稠密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Ａ０において上記短手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、上記短手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。上記短手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、上記短手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Ｂを中空糸膜６の稠密束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。
　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、平行かつ等間隔に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の平面形状における長手方向中心軸Ｃがそれぞれ平行かつ等間隔になるよう、フレーム３に保持されるとよい。これによって、中空糸膜６の稠密束の濾過モジュール配列方向両側にも均等に空間が形成され、中空糸膜６の稠密束の搖動による洗浄効果をより促進することができる。
　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の水平方向の平均幅Ｗの１．１倍が好ましく、１．２倍がより好ましい。一方、濾過モジュール２の配設ピッチ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Ｂ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。
　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７，８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（中空糸膜６の中心軸に沿う長さ）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、気泡Ｂが中空糸膜６の稠密束の内部に進入し易くなると共に、中空糸膜６が搖動してその振動により洗浄効果を促進することができる。
　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Ｂ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及び図２に示すように、複数の濾過モジュール２の下方に配設される。洗浄モジュール４は、平面視で濾過モジュール２の間に配置され、空気を供給する複数の給気管９を有する。この複数の給気管９は、平面視で下側保持部材８の長手方向（Ｙ方向）の稠密配設領域Ａ１に対応する位置に気泡を吐出する複数の気泡吐出口９ａが形成されている。より具体的には、気泡吐出口９ａは、図３に示すように、平面視でＸ方向に隣接する濾過モジュール２の稠密配設領域Ａ１の間に開口している。このように気泡吐出口９ａを配置することにより、気泡が下側保持部材８の隙間を通過し、効率よく中空糸膜６に当接するので、中空糸膜６の洗浄効果を促進することができる。なお、この気泡吐出口９ａの径としては、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
＜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、中空糸膜６によって被処理液を濾過し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＞
　上記濾過モジュール２の中空糸膜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。
　中空糸膜６の平均外径に対する上記短手方向（Ｘ方向）の配列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手方向の配列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手方向の配列の平均ピッチの比が上記上限を超える場合、上記短手方向の中空糸膜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Ｂ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Ｂを中空糸膜６の稠密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Ｂ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Ｂを中空糸膜６の稠密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のたわ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Ｂ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Ｂを中空糸膜６の稠密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の存在領域Ａ０のＸ方向の平均幅に対する上側保持部材７の平面視でのＸ方向の平均幅（鉛直方向の投影形状における短手方向の平均幅）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の存在領域Ａ０の平均幅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の存在領域Ａ０の平均幅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の存在領域Ａ０の平均幅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Ｂ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の稠密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Ｘ方向の平均幅としては、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Ｗ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Ｗ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、中空糸膜６の稠密束の間に空間を有し、中空糸膜６の稠密束が自由に振動することができるので、この振動によって中空糸膜表面の付着物を振り落とすことができると共に、洗浄モジュール４から供給される気泡Ｂを中空糸膜６の稠密束の内部に誘導して気泡Ｂによるスクラビング効果を促進することができる。従って、当該濾過装置１は、中空糸膜６の表面の洗浄効率に優れ、高い濾過効率を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、請求の範囲によって示され、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、濾過モジュールが平行に配置されなくてもよく、濾過モジュール間の間隔が不均一であってもよい。
　また、当該濾過装置において、洗浄モジュールは、稠密配設領域に対応しない位置から気泡を供給するものであってもよい。例として、洗浄モジュールは、給気管に稠密配設領域とは無関係な一定のピッチで気泡吐出口が形成されたものであってもよい。また、洗浄モジュールは、稠密配設領域の直下に開口する気泡吐出口から気泡を供給するものであってもよい。
　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を供給できればよく、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、当該濾過装置は、複数の洗浄モジュールを備えてもよい。
　また、当該濾過装置において、洗浄モジュールは、空気を供給する給気管と、この給気管から供給される空気を蓄積し、一定量以上に蓄積された空気を一度に放出する複数の間欠的気泡発生器とを有してもよい。間欠的気泡発生器としては、例えば特開昭５８－７０８９５号公報に記載の間欠式空気揚水筒等に用いられる空気放出機構を用いることができる。このような複数の間欠的気泡発生器は、平面視で下側保持部材の長手方向の稠密配設領域に対応する位置に配置されるとよい。間欠的気泡発生器から吐出される粗大気泡は、中空糸膜の弛みを上方に移動させるよう中空糸膜の稠密束をとかす櫛のような役目を果たす。従って、間欠的気泡発生器から吐出される粗大気泡は、中空糸膜の表面を効率よく擦過できると共に、稠密束の中空糸膜を一斉に振動させられるので、中空糸膜の表面に付着した活性汚泥等の付着物を効率よく取り除くことができる。
　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。
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　給気管
９ａ　気泡吐出口
１１　集水配管
１２　吸引ポンプ
Ａ０　存在領域
Ａ１　稠密配設領域
Ｂ　気泡
Ｃ　長手方向中心軸
Ｄ　稠密配設領域の間隔
Ｇ　下側保持部材の間隔
Ｌ１　存在領域の長手方向の長さ
Ｌ２　存在領域の短手方向の長さ
Ｌ３　稠密配設領域の長手方向の長さ
Ｐ　濾過モジュールの配設ピッチ
Ｗ　濾過槽

Claims (6)

  1. 　一方向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両端部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、
    　上記保持部材が、長手方向に上記複数本の中空糸膜が稠密に配設される複数の領域を間隔を空けて有している濾過装置。
  2. 　上記稠密配設領域の平均間隔が上記稠密配設領域の長手方向平均長さの１／１００以上１以下である請求項１に記載の濾過装置。
  3. 　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いる請求項１又は請求項２に記載の濾過装置。
  4. 　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、請求項２又は請求項３に記載の濾過装置。
  5. 　上記中空糸膜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は、１．０１以上１．２以下である、請求項４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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