JP2009090223A - Manufacturing method of filter membrane element, filter membrane element and membrane filtration module - Google Patents
Manufacturing method of filter membrane element, filter membrane element and membrane filtration module Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009090223A JP2009090223A JP2007264097A JP2007264097A JP2009090223A JP 2009090223 A JP2009090223 A JP 2009090223A JP 2007264097 A JP2007264097 A JP 2007264097A JP 2007264097 A JP2007264097 A JP 2007264097A JP 2009090223 A JP2009090223 A JP 2009090223A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adhesive
- resin
- support plate
- base material
- membrane element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 140
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 title claims description 21
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 52
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 50
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 44
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 56
- 239000004840 adhesive resin Substances 0.000 claims description 37
- 229920006223 adhesive resin Polymers 0.000 claims description 37
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 15
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 11
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 9
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 14
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract description 12
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 4
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001893 acrylonitrile styrene Polymers 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N prop-2-enenitrile;styrene Chemical compound C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 SCUZVMOVTVSBLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical group 0.000 description 2
- FDPIMTJIUBPUKL-UHFFFAOYSA-N pentan-3-one Chemical compound CCC(=O)CC FDPIMTJIUBPUKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 1
- 239000004709 Chlorinated polyethylene Substances 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、活性汚泥液や微生物培養液などの固形分含有液を固液分離するためのろ過膜として用いられるろ過膜エレメントを製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a filtration membrane element used as a filtration membrane for solid-liquid separation of a solid-containing liquid such as an activated sludge solution or a microorganism culture solution.
膜分離法は、省エネルギー、省スペース、省力化および製品の品質向上などの特徴を有するため、適用分野を拡大しながら普及している。膜分離法には、逆浸透、限外ろ過、精密ろ過などの方法があり、中空糸膜、平膜、管状膜などの形態をしたろ過膜が使用されている。適用分野としては、従来から海水淡水化、浄水処理、ガス分離、血液浄化などで使用されてきたが、最近では、環境保全の観点から、廃水処理にも膜分離が適用されている。 The membrane separation method has features such as energy saving, space saving, labor saving, and product quality improvement, and is therefore widespread while expanding its application field. Membrane separation methods include methods such as reverse osmosis, ultrafiltration, and microfiltration, and filtration membranes in the form of hollow fiber membranes, flat membranes, tubular membranes, etc. are used. As an application field, it has been used for seawater desalination, water purification, gas separation, blood purification, etc., but recently, membrane separation has also been applied to wastewater treatment from the viewpoint of environmental conservation.
膜分離技術を廃水処理に適用する場合、活性汚泥などを収容した生物処理槽内に膜ろ過装置を浸漬させ、透過側をポンプで吸引、あるいはサイホンなどのように水位差を利用して処理水を得る方法などが知られている。このとき、通常、生物処理槽内では、微生物が廃水中の有機物を酸化するために酸素を要求するので、曝気による酸素供給がなされている。この曝気を利用し、曝気用散気管の上部にろ過膜エレメントを配置することによって、前記酸素供給の目的と同時に、膜表面を洗浄しながら膜ろ過(固液分離)することが可能となるので、全体的に、非常に低コストでの運転が可能となる。特に、平膜タイプのろ過膜エレメントを用いた場合、膜表面洗浄性が高く、効率的なプロセスを構築し易い。 When membrane separation technology is applied to wastewater treatment, treat the treated water by immersing the membrane filtration device in a biological treatment tank containing activated sludge and sucking the permeate side with a pump, or using a water level difference such as siphon. The method of obtaining is known. At this time, normally, in the biological treatment tank, since microorganisms require oxygen in order to oxidize organic substances in the wastewater, oxygen is supplied by aeration. By using this aeration and placing a filtration membrane element on the upper part of the aeration diffuser, membrane filtration (solid-liquid separation) can be performed while washing the membrane surface simultaneously with the purpose of supplying oxygen. Overall, very low cost operation is possible. In particular, when a flat membrane type filtration membrane element is used, the membrane surface is highly cleanable and it is easy to construct an efficient process.
このような平膜タイプのろ過膜エレメントは、通常、平板状の支持板に分離膜を固定して作製する。例えば、特許文献1に記載のろ過膜エレメントは、支持板と分離膜を挟み込む枠体を用いて固定するろ過膜エレメントである。また、特許文献2に記載のろ過膜エレメントは、軟質接着剤を利用して支持板と分離膜を接着したろ過膜エレメントである。また、特許文献3に記載のろ過膜エレメントは、分離膜を支持板に溶着させた後、軟質接着剤にて周縁部を補強したろ過膜エレメントである。
Such a flat membrane type filtration membrane element is usually produced by fixing a separation membrane to a flat support plate. For example, the filtration membrane element described in
これらのろ過膜エレメントを用いることにより、上記のように活性汚泥を固液分離することができ、基本的な機能は発揮される。
上記のように、活性汚泥中にろ過膜エレメントを浸漬させて、その下方部から曝気することにより膜表面を洗浄しながら固液分離を行う場合、曝気によって生起された気液混合上向流のエネルギーにより、膜面洗浄が行われるのであるが、このエネルギーにより、接着部が疲労破壊してしまう危険性がある。そのため、ろ過膜エレメントにおける支持板と分離膜との接着強度をより一層高めることが望まれている。 As described above, when solid-liquid separation is performed while immersing the filtration membrane element in activated sludge and aeration from the lower part to clean the membrane surface, the upward flow of gas-liquid mixing caused by aeration The film surface cleaning is performed by energy, but there is a risk that the bonded portion is fatigued and destroyed by this energy. Therefore, it is desired to further increase the adhesive strength between the support plate and the separation membrane in the filtration membrane element.
また、継続した膜ろ過により、膜細孔が閉塞してしまった場合、通常、次亜塩素酸ナトリウム水溶液や酸により膜を洗浄するが、このような薬品洗浄にも物理的・化学的に耐えられる接着強度をもつ膜ろ過エレメントが求められる。また、1枚あたりのろ過膜エレメントが膜ろ過できる水量は限られているので、通常、数多くのろ過膜エレメントを作成することが必要であり、製作に必要な部材および労力は、最低限としておくことが望まれる。 In addition, when the membrane pores are blocked by continuous membrane filtration, the membrane is usually washed with a sodium hypochlorite aqueous solution or acid, but it is physically and chemically resistant to such chemical cleaning. There is a need for a membrane filtration element having the desired adhesive strength. In addition, since the amount of water that can be filtered by a filtration membrane element per sheet is limited, it is usually necessary to create a large number of filtration membrane elements, and the members and labor required for production are kept to a minimum. It is desirable.
特許文献1に記載のろ過膜エレメントは、接着強度上特に問題ないが、枠体を必要とするため、製作に必要なコスト・労力が多くなるという問題があった。特許文献2および3は、支持板とは異種の接着剤を利用するため、接着力が不十分であり接着力が次第に低下する現象が見られるという問題点があった。
The filtration membrane element described in
かかる課題を解決するための本発明は、以下の構成からなる。
(1)表裏両面が周縁に凸部を設け該凸部で囲まれる内側に凹部を設けた形状である樹脂製支持板の両面にそれぞれ、基材上に多孔質分離機能層を形成してなるシート状分離膜を貼り合わせてろ過膜エレメントを製造する際、前記分離膜の基材と前記支持板の凸部とを接着させる接着剤が、接着用樹脂として、前記支持板の樹脂素材を構成するモノマーのうちの1種の化合物をモノマーとして含み重合された樹脂を含むものであり、前記基材及び/又は凸部に前記接着剤を塗布した後、前記分離膜の基材と前記支持板の凸部との接着面に接着剤を介在させた状態で重ね合わせて接着させることを特徴とするろ過膜エレメントの製造方法。
(2)前記接着剤が、接着用樹脂を濃度10〜50重量%で有機溶剤に溶解もしくは分散させた液状体であり、前記凸部および/または前記基材に接着剤を塗布した後、前記凸部と前記基材とが、塗布された前記接着剤を介して接触するように重ね合わせ、前記接着剤中の溶剤の少なくとも一部を蒸発させることにより接着させる
ことを特徴とする(1)に記載のろ過膜エレメント。
(3)前記接着用樹脂の前記有機溶剤に対する溶解度が、前記支持板を構成する樹脂の前記有機溶剤に対する溶解度よりも高いことを特徴とする(2)に記載のろ過膜エレメントの製造方法。
(4)前記支持板を構成する樹脂が、n種(nは2以上の整数)のモノマーから重合された共重合体であり、かつ、前記接着用樹脂が、前記n種のうちのいずれか1種以上を含む(n−1)種以下のモノマーから重合された(共)重合体であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のろ過膜エレメントの製造方法。
The present invention for solving this problem has the following configuration.
(1) Both sides of the front and back are formed with a porous separation functional layer on the base material on both sides of a resin support plate in which a convex portion is provided on the periphery and a concave portion is provided on the inner side surrounded by the convex portion. When manufacturing a filtration membrane element by laminating a sheet-like separation membrane, an adhesive that bonds the base material of the separation membrane and the convex portion of the support plate constitutes the resin material of the support plate as an adhesive resin Including a polymerized resin containing one kind of compound as a monomer, and after applying the adhesive to the base and / or the protrusion, the base of the separation membrane and the support plate A method of manufacturing a filtration membrane element, wherein the adhesive is overlapped and adhered to an adhesive surface with a convex portion of the material in a state where the adhesive is interposed.
(2) The adhesive is a liquid material in which an adhesive resin is dissolved or dispersed in an organic solvent at a concentration of 10 to 50% by weight, and after the adhesive is applied to the convex portions and / or the base material, The convex part and the base material are overlapped so as to be in contact with each other via the applied adhesive, and are adhered by evaporating at least a part of the solvent in the adhesive (1) A filtration membrane element according to 1.
(3) The method for producing a filtration membrane element according to (2), wherein the solubility of the adhesive resin in the organic solvent is higher than the solubility of the resin constituting the support plate in the organic solvent.
(4) The resin constituting the support plate is a copolymer polymerized from n types (n is an integer of 2 or more) of monomers, and the adhesive resin is any of the n types The method for producing a filtration membrane element according to any one of (1) to (3), which is a (co) polymer polymerized from (n-1) or less types of monomers including one or more types.
(5)前記有機溶剤が、ケトン系、エステル系、エーテル系、芳香族炭化水素系の有機溶剤であることを特徴とする(2)〜(4)のいずれかに記載のろ過膜エレメントの製造方法。
(6)前記基材が、有機繊維から構成される不織布であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のろ過膜エレメントの製造方法。
(7)(1)〜(6)のいずれかに記載の製造方法によって製造されたろ過膜エレメントであって、前記支持板の凸部と前記分離膜の基材とが接着用樹脂を介して接着され、前記支持板の凸部と前記接着用樹脂とは溶着により固定され、かつ、前記接着用樹脂と前記基材とは、前記接着用樹脂が基材内部に含浸されたことにより固定されていることを特徴とするろ過膜エレメント。
(5) The filter membrane element according to any one of (2) to (4), wherein the organic solvent is a ketone-based, ester-based, ether-based, or aromatic hydrocarbon-based organic solvent. Method.
(6) The method for producing a filtration membrane element according to any one of (1) to (5), wherein the base material is a nonwoven fabric composed of organic fibers.
(7) A filtration membrane element produced by the production method according to any one of (1) to (6), wherein the convex portion of the support plate and the base material of the separation membrane are interposed via an adhesive resin. The convex part of the support plate and the adhesive resin are fixed by welding, and the adhesive resin and the base material are fixed by impregnating the adhesive resin inside the base material. A filtration membrane element characterized by
本発明の方法により製造されるろ過膜エレメントは、製作が容易であり、かつ、膜ろ過中の曝気エネルギーや膜の薬品洗浄に対しても接着力が劣化することが少なく、物理的・化学的に耐久性が高い。 The filtration membrane element produced by the method of the present invention is easy to manufacture, and the adhesive strength is less likely to deteriorate even with aeration energy during membrane filtration and chemical washing of the membrane. High durability.
本発明で製造しようとするろ過膜エレメント1は、図1および図2に示すように、表裏両面が周縁に凸部を設け該凸部で囲まれる内側に凹部を設けた形状である樹脂製支持板3と、該支持板3の両面にそれぞれ貼り合わされた、基材上に多孔質分離機能層を形成してなるシート状分離膜2とから構成され、分離膜の基材が前記凸部に接着されている。このエレメントにおいて、前記凹部と分離膜との間隙は、ろ過水が移動するための流路として機能しており、ろ過水は、ろ過水出口4より、ろ過膜エレメントの外部に排出される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
樹脂製支持板3を構成する樹脂は、ASTM試験法のD638における引っ張り強さが15MPa以上の剛性を有するポリマーであることが好ましく、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS)で代表される共重合体の汎用性樹脂、ポリエチレン、塩化ビニルなどの単一重合体の汎用性樹脂や、複合材料である繊維強化樹脂などが例示される。また、本発明においては、分離膜と接着される部分である凸部の素材が、上記のような樹脂製であればよく、その他の凹部が他の剛性を有する素材(金属など)であっても構わない。
The resin constituting the
樹脂製支持板3の形状としては、板状体の表裏両面が、周縁を凸部としその内側に凹部を設けた構造であれば、特に限定されるものではない。図1のように、凸部で囲まれる内側の全体を凹部としてもよいが、ろ過水口までの距離、流路抵抗を均一化して膜ろ過水が膜面に対して均一に流れるように、凹部は一定間隔で並列配置された複数個の溝を形成するように設けることが特に好ましい。このとき、各凹部の幅は、ろ過水量を高く保ちつつ厳しい曝気条件下での分離膜2の落ち込みを防止するために、1〜20mmの範囲内とすることが好ましく、更に好ましくは、1.5〜5mmである。凹部の深さは、エレメントとしての厚みを抑えつつろ過水流路を確保するために、1〜10mmの範囲内で選択することが好ましい。さらに、支持板の強度を保ちつつ、ろ過水流路を十分に確保しろ過水が流動する際の流動抵抗を抑えるために、凹部による支持板の空隙率は、15〜85%の範囲内であることが好ましい。これは、中実の直方体の支持板を100%としたときに凹部によって形成される空隙の容積比率を示すもので、空隙率が15%を下回ると流動抵抗が高くなり、ろ過水を効率よく取水できず、85%を上回ると支持板の強度が著しく低下する。
The shape of the
上記のような形状の樹脂製支持板3は、平板に凸部を接着して形成したり、平板を削ることによって凹部を形成したりして作製してもよいが、押出成形や射出成形による一体成形による製作が、製作コストの低減、構造精度の向上の観点から、最も好ましい。
The
また、分離膜2は、基材2bの上面に多孔質分離機能層2aを形成させることにより製造されるシート状の分離膜である。
The
ここで、基材2bは、内部に空隙を有する多孔質基材であれば、有機材料でも無機材料でも、特に限定されるものではないが、軽量化しやすい点から、有機繊維からなることが好ましい。さらに好ましくは、セルロース繊維、セルローストリアセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維からなる織編物や不織布である。中でも、密度の制御が比較的容易であり、製造も容易で安価な不織布が好ましい。
Here, the
多孔質分離機能層2aは、多孔質であって膜分離機能があれば特に限定するものではないが、特に活性汚泥の固液分離を行う場合には、その膜表面の細孔径が0.01〜20μm程度の範囲内であることが好ましい。また、その素材としては特に限定するものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、セルロースアセテート、ポリアクリロニトリル、塩素化ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルフルオライド、その他の材質を適宜選択して使用することができる。特に、物理的・化学的耐久性の高いポリオレフィン系やフッ素系の材質を特に好ましく使用することができる。
The porous separation
本発明では、前記基材2bと前記凸部3aとを接着させる接着剤として、前記支持板の樹脂素材を構成するモノマーのうちの1種の化合物をモノマーとして含み重合された樹脂を接着用樹脂とする接着剤を用いる。例えば、前記支持板の樹脂素材が、モノマーA、BおよびCから重合された共重合体である場合、接着用樹脂が、モノマーA、BおよびCのうちのいずれか1種以上のモノマーを含んで重合された(共)重合体である。これにより、接着用樹脂と樹脂製支持板との親和性が高くなり、強固な接着とすることができる。
In the present invention, as an adhesive for adhering the
また、本発明法により製造されるろ過膜エレメントでは、樹脂製支持板と接着用樹脂とは、溶着により固定され、接着用樹脂と基材とは、前記接着用樹脂が基材内部に含浸することにより固定されている。 In the filtration membrane element manufactured by the method of the present invention, the resin support plate and the adhesive resin are fixed by welding, and the adhesive resin and the base material are impregnated in the base material with the adhesive resin. It is fixed by.
ここで、溶着とは、一時的に樹脂製支持板を構成する樹脂が溶解され、接着剤の溶剤中で接着用樹脂と混合された後に固化することにより、互いの成分が混合した状態で固化することにより、接着することを指す。従って、溶着された接着部分において、樹脂製支持板と接着用樹脂のそれぞれの成分がともに10%以上の比率で混在することになる。このような接着は、非常に強固であり、活性汚泥中の曝気エネルギーによる接着部の疲労破壊が発生しにくい。 Here, the welding means that the resin constituting the resin support plate is temporarily dissolved and then solidified after being mixed with the adhesive resin in an adhesive solvent, thereby solidifying the components in a mixed state. By doing, it refers to bonding. Therefore, the components of the resin support plate and the adhesive resin are both mixed at a ratio of 10% or more in the welded bonded portion. Such adhesion is very strong, and fatigue failure of the bonded portion due to aeration energy in the activated sludge hardly occurs.
また、接着用樹脂が、分離膜の基材の内部に含浸することにより固定されるとは、基材そのものは化学的に変化せずに、基材内部に侵入して固まった接着用樹脂と基材とが絡み合うことによって、接着することを指す。いわゆるアンカー効果による接着である。 In addition, the fact that the adhesive resin is fixed by impregnating the inside of the base material of the separation membrane means that the base material itself does not change chemically and the adhesive resin that has entered and hardened inside the base material. It refers to adhering when the substrate is intertwined. This is adhesion by a so-called anchor effect.
このような接着を実現するために、前記接着用樹脂を10〜50重量%の濃度で溶剤に溶解もしくは分散させた液状接着剤を、前記支持板の凸部の接着される部分、および/または前記分離膜の基材の接着される部分に塗布し、前記凸部と前記基材とが、塗布された前記接着剤を介して接触するように重ね合わせ、密着状態を保持することにより接着させる。この密着状態を保持する間に、前記接着剤中に含まれていた溶剤の少なくとも一部を蒸発させる。 In order to realize such adhesion, a liquid adhesive in which the adhesive resin is dissolved or dispersed in a solvent at a concentration of 10 to 50% by weight, a portion to which the convex portion of the support plate is bonded, and / or It is applied to the part of the separation membrane where the base material is adhered, and the convex portion and the base material are overlapped so as to be in contact with each other via the applied adhesive, and are adhered by maintaining a close contact state. . While maintaining this close contact state, at least a part of the solvent contained in the adhesive is evaporated.
ここで、有機溶剤は、接着用樹脂と樹脂製支持板の樹脂がともに可溶である有機溶剤であれば、特に限定しないが、ケトン系、エステル系、エーテル系、芳香族炭化水素系などが好ましい。このような有機溶剤としては、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、酢酸エチル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、スチレン、ベンゼン、トルエンなどが好ましく利用できる。 Here, the organic solvent is not particularly limited as long as both the adhesive resin and the resin of the resin support plate are soluble, but ketone type, ester type, ether type, aromatic hydrocarbon type, etc. preferable. As such an organic solvent, dimethyl ketone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, ethyl acetate, dimethyl ether, diethyl ether, styrene, benzene, toluene and the like can be preferably used.
また、前記接着用樹脂の前記有機溶剤に対する溶解度が、前記支持板を構成する樹脂の有機溶剤に対する溶解度よりも高いことが好ましい。このような組合せの素材を選択することによって、樹脂製支持板の形状変化を抑制しつつ、接着用樹脂を溶解させた液状接着剤を塗布し、塗布した液状接着剤を基材内部に含浸させることができる。 Moreover, it is preferable that the solubility with respect to the said organic solvent of the said adhesive resin is higher than the solubility with respect to the organic solvent of resin which comprises the said support plate. By selecting the material of such a combination, while suppressing the shape change of the resin support plate, the liquid adhesive in which the adhesive resin is dissolved is applied, and the applied liquid adhesive is impregnated inside the substrate. be able to.
このような素材の組合せとしては、樹脂製支持板がn種(nは2以上の整数)のモノマーから重合された共重合体で構成されている場合、接着用樹脂として、前記n種のうちのいずれか1種以上を含む(n−1)種以下のモノマーから重合された(共)重合体であることが好ましい。例えば、樹脂製支持板が、A・B・Cの3種のモノマーから重合された共重合体である場合、接着用樹脂として、A及びBの2種のモノマーで構成される共重合体とすることが挙げられる。一般的に、重合体中のモノマーの種類が少ない方が、溶剤に対する溶解度が高くなり、塗布した際の樹脂製支持板の形状変化を抑制することができる。 As a combination of such materials, when the resin support plate is composed of a copolymer polymerized from n types (n is an integer of 2 or more) of monomers, It is preferable that it is a (co) polymer polymerized from (n-1) or less monomers including any one or more of the above. For example, when the resin support plate is a copolymer polymerized from three types of monomers A, B, and C, as the adhesive resin, a copolymer composed of two types of monomers A and B; To do. Generally, the smaller the number of monomers in the polymer, the higher the solubility in the solvent, and the shape change of the resin support plate when applied can be suppressed.
また、前記接着用樹脂を10〜50重量%の濃度で有機溶剤に溶解させた液状接着剤を、前記凸部の接着しようとする部分、および/または、前記基材の接着しようとする部分に塗布するが、単位接着面積あたりの接着用樹脂の塗布量は、0.1〜40mg/cm2の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは、1〜15mg/cm2の範囲内である。接着用樹脂の塗布量がこの範囲を超えるほどに多すぎると、接着強度の一層の向上は望めずコストが高くなるだけであり、しかも、接着用樹脂が、分離膜と樹脂製支持板の間隙からはみ出してしまい、ろ過膜エレメントの設置が困難となったり、ろ過膜エレメント間の被膜ろ過液(例えば活性汚泥)の流路が狭くなるなどの弊害が発生する。また、接着用樹脂量が少なすぎると、接着が不十分となり、十分なシール性が得られず、被膜ろ過液が、膜透過水の流路である分離膜と凹部との間隙に混入する可能性が高くなる。 Further, a liquid adhesive in which the adhesive resin is dissolved in an organic solvent at a concentration of 10 to 50% by weight is applied to the part to be bonded to the convex part and / or the part to be bonded to the base material. Although applied, the application amount of the adhesive resin per unit adhesion area is preferably in the range of 0.1 to 40 mg / cm 2 , more preferably in the range of 1 to 15 mg / cm 2 . If the amount of the adhesive resin applied is too large to exceed this range, no further improvement of the adhesive strength can be expected and the cost will only be high, and the adhesive resin will not be in the gap between the separation membrane and the resin support plate. Such a problem occurs that the filter membrane element protrudes and it becomes difficult to install the filter membrane element, and the flow path of the membrane filtrate (for example, activated sludge) between the filter membrane elements becomes narrow. In addition, if the amount of resin for adhesion is too small, adhesion is insufficient and sufficient sealing performance cannot be obtained, and the membrane filtrate can be mixed into the gap between the separation membrane and the recess, which is the flow path of the membrane permeate. Increases nature.
また、前記凸部の接着しようとする部分と前記基材の接着しようとする部分とが、塗布された前記接着剤を間に介して接触するように重ね合わせて密着させる際には、接着しようとする部分同士が押しつけられるように、接着面積当たり、0.01kg/cm2以上の圧力を加えることが好ましく、0.015kg/cm2以上の圧力を加えることがさらに好ましい。これにより、接着が強固となる。圧力の加え方としては、分離膜上面から樹脂製支持板に対し、垂直に均等に圧力を加えることが好ましい。そのための手段として、板状の部材等を載せ、その自重を利用して圧力を均等に分散させる方法が例示される。圧力としては、前述の板状部材の自重を利用する方法や、エア圧力、油圧等を利用する方法がある。 In addition, when the portion to be bonded of the convex portion and the portion to be bonded of the base material are overlapped and brought into close contact with each other with the applied adhesive interposed therebetween, adhesion should be performed. It is preferable to apply a pressure of 0.01 kg / cm 2 or more, and more preferable to apply a pressure of 0.015 kg / cm 2 or more per bonding area so that the parts to be pressed are pressed. Thereby, adhesion becomes strong. As a method of applying the pressure, it is preferable to apply the pressure evenly and vertically from the upper surface of the separation membrane to the resin support plate. As a means for that purpose, there is exemplified a method in which a plate-like member or the like is placed and the pressure is evenly distributed using its own weight. As the pressure, there are a method using the weight of the plate-shaped member described above and a method using air pressure, hydraulic pressure, and the like.
また、前記接着中の溶剤の少なくとも一部を蒸発させる際には、10〜30℃の環境下において、好ましくは1時間以上、さらに好ましくは24時間以上乾燥蒸発させる。これにより、接着が強固となる。 Further, when evaporating at least a part of the solvent during the adhesion, it is preferably dried and evaporated in an environment of 10 to 30 ° C. for 1 hour or longer, more preferably 24 hours or longer. Thereby, adhesion becomes strong.
上述のようにして製造されたろ過膜エレメントにおいては、分離膜2によってろ過された透過水が、樹脂製支持板3の凹部3bへと流動し、最終的にろ過水出口4からろ過膜エレメント外部へと排出される。そのような機能を実現するための膜ろ過装置として、例えば図3のような浸漬型膜ろ過装置がある。
In the filtration membrane element manufactured as described above, the permeated water filtered by the
この膜ろ過装置6では、ハウジング7内に、ろ過膜エレメント1の複数枚が互いに並行し、ろ過膜エレメントの膜面間距離Aが4〜10mmの範囲内になるように設置されていることが好ましい。膜面間距離Aがこの範囲より大きくなると、設置面積当たりの膜面積が小さくなり、非効率的な膜ろ過装置となり、この範囲より小さくなると、膜面の洗浄が困難となり、安定運転困難な膜ろ過装置となる。ろ過膜エレメント1の下方には、散気装置8が設置されていることが好ましい。
In this
このような膜ろ過装置は、例えば、図4に示すように、被膜ろ過液収容槽10内に、被膜ろ過液11に浸漬するように設けて使用される。被膜ろ過液は、懸濁物質を含む液体であり、廃水処理に利用される活性汚泥を含む液体などが例示される。膜ろ過装置の内部には、鉛直方向に装填された複数枚のろ過膜エレメント1と、その鉛直下方部に、ガス供給装置9からのガスを膜面に供給する散気装置8とを設け、また、ろ過膜エレメント1より下流部には、透過水を吸引する吸引ポンプ12を設けている。
For example, as shown in FIG. 4, such a membrane filtration device is used by being immersed in the
ここでは、活性汚泥などの被膜ろ過液11は、吸引ポンプ12の吸引力により分離膜でろ過される。この際、被膜ろ過液11に含まれる微生物、無機物粒子などの懸濁物質は分離膜を通過できずに溶解成分のみが通過される。いわゆる、固液分離がなされる。そして、分離膜を通過した透過水は、樹脂製支持板3の凹部3bからろ過水出口4を通って、被膜ろ過液収容槽10の外部に取り出される。一方、ろ過と平行して散気装置8が気泡を発生し、その気泡のエアリフト作用によって生起される気液混合上向流が、分離膜表面に堆積した懸濁物質を分離膜の表面から剥離させる。これにより、高い透水性を確保しながら、膜ろ過装置の所定の機能を継続して発現することが可能となる。
Here, the
次のような手順で、ろ過膜エレメントを作製した。
まず、ABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)樹脂で、射出成形により樹脂製支持板を作製した。この樹脂製支持板の表裏両面の形状は、次のとおりにした。
A filtration membrane element was produced by the following procedure.
First, a resin support plate was produced by injection molding with ABS (acrylonitrile butadiene styrene) resin. The shape of both front and back surfaces of the resin support plate was as follows.
高さ1000mm×幅500mm×厚み7mmの板状直方体であり、その両面に、面の内側部分に空隙率が70%となるように、深さ2mm×幅2mmの凹部溝をピッチ5mmで設けられ、凸部として、前記凹部の周囲を囲むように幅20mm、高さ1mmで設けられた形状である。 It is a plate-shaped rectangular parallelepiped having a height of 1000 mm, a width of 500 mm, and a thickness of 7 mm, and recessed grooves having a depth of 2 mm and a width of 2 mm are provided at a pitch of 5 mm on both sides so that the porosity is 70% in the inner part of the surface The convex portion has a shape provided with a width of 20 mm and a height of 1 mm so as to surround the periphery of the concave portion.
分離膜としては、ポリフッ化ビニリデンを素材とした平均孔径0.08μmの孔径を有する多孔質分離機能層が、ポリエステル製不織布の基材上に形成されている平膜状分離膜を用いた。また、接着用樹脂としてはAS(アクリロニトリルスチレン)樹脂を用い、このAS樹脂を溶剤であるMEK(メチルエチルケトン)に30重量%の濃度で攪拌溶解させ、液状接着剤を調製した。 As the separation membrane, a flat membrane-like separation membrane was used in which a porous separation functional layer having an average pore size of 0.08 μm made of polyvinylidene fluoride was formed on a polyester nonwoven fabric substrate. Further, AS (acrylonitrile styrene) resin was used as the adhesive resin, and this AS resin was stirred and dissolved in MEK (methyl ethyl ketone) as a solvent at a concentration of 30% by weight to prepare a liquid adhesive.
まず、前記接着剤10gを凸部全面に均等に塗布した。その後速やかに分離膜を、その基材(不織布)と、塗布した接着剤が接触するように、樹脂製支持板上に載せ、さらにその上に10kgの重り(重力が接着面に均等に加わるように、板材を使用した)を載せ、2時間室温(28℃)で乾燥させた。反対側の面についても同様にして分離膜を接着したのち、送風機によって、ろ過膜エレメント周囲に空気の流れを発生させながら、48時間乾燥させた。 First, 10 g of the adhesive was applied evenly over the entire convex portion. Immediately after that, the separation membrane is placed on a resin support plate so that the base material (nonwoven fabric) and the applied adhesive come into contact with each other, and a 10 kg weight (gravity is evenly applied to the adhesive surface). The plate material was used) and dried at room temperature (28 ° C.) for 2 hours. Similarly, after the separation membrane was adhered to the opposite surface, it was dried for 48 hours while generating a flow of air around the filtration membrane element by a blower.
このように作製したろ過膜エレメント20枚を用いて、図3と同様な膜ろ過装置を製作した。このとき、膜面間距離は、7.5ミリとした。この膜ろ過装置を、活性汚泥槽に浸漬させ、曝気風量500L/分、膜面ろ過流束0.6m/dで2週間活性汚泥の膜ろ過を行ったが、膜間差圧が急上昇することなく安定的に推移し、透過水濁度は0.1NTU以下であった。また、分離膜の接着およびエレメントの形状に特に問題はなかった。 A membrane filtration device similar to that shown in FIG. 3 was produced using the 20 membrane membrane elements thus produced. At this time, the distance between the film surfaces was 7.5 mm. This membrane filtration device was immersed in an activated sludge tank, and membrane filtration of activated sludge was conducted for 2 weeks with an aeration air volume of 500 L / min and a membrane surface filtration flux of 0.6 m / d. The turbidity of the permeated water was 0.1 NTU or less. Further, there was no particular problem with the adhesion of the separation membrane and the shape of the element.
1:ろ過膜エレメント
2:分離膜
2a:多孔質分離機能層
2b:基材
3:樹脂製支持板
3a:凸部
3b:凹部
4:ろ過水出口
5:接着用樹脂
6:膜ろ過装置
7:ハウジング
8:散気装置
9:ガス供給装置
10:被膜ろ過液収容槽
11:被膜ろ過液
12:吸引ポンプ
1: Filtration membrane element 2:
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007264097A JP2009090223A (en) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | Manufacturing method of filter membrane element, filter membrane element and membrane filtration module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007264097A JP2009090223A (en) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | Manufacturing method of filter membrane element, filter membrane element and membrane filtration module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009090223A true JP2009090223A (en) | 2009-04-30 |
Family
ID=40662754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007264097A Pending JP2009090223A (en) | 2007-10-10 | 2007-10-10 | Manufacturing method of filter membrane element, filter membrane element and membrane filtration module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009090223A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011006681A (en) * | 2009-05-29 | 2011-01-13 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Method for producing flame-resistant acrylonitrile polymer |
JP2013501652A (en) * | 2009-08-14 | 2013-01-17 | ネーデルランドセ・オルガニサティ・フォール・トゥーヘパスト−ナトゥールウェテンスハッペライク・オンデルズーク・テーエヌオー | Fabrication of planar thin film module |
-
2007
- 2007-10-10 JP JP2007264097A patent/JP2009090223A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011006681A (en) * | 2009-05-29 | 2011-01-13 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Method for producing flame-resistant acrylonitrile polymer |
JP2013501652A (en) * | 2009-08-14 | 2013-01-17 | ネーデルランドセ・オルガニサティ・フォール・トゥーヘパスト−ナトゥールウェテンスハッペライク・オンデルズーク・テーエヌオー | Fabrication of planar thin film module |
US9314949B2 (en) | 2009-08-14 | 2016-04-19 | Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno | Planar membrane module preparation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1371409B1 (en) | Separating film, separating film element, separating film module, sewage and waste water treatment device, and separating film manufacturing method | |
Saren et al. | Synthesis and characterization of novel forward osmosis membranes based on layer-by-layer assembly | |
AU2010291267B2 (en) | Frame for supporting a filter membrane | |
US20120285874A1 (en) | Immersion type membrane module unit and membrane separation activated sludge process equipment | |
JP6728171B2 (en) | Membrane cartridge with integrated functions | |
CA2686924A1 (en) | Submerged membrane separation apparatus with improved diffuser tube structure | |
JP2014124579A (en) | Processing apparatus of organic wastewater | |
JP2013237016A (en) | Hole diffusion type or f flow guide sorting type membrane separation apparatus and a method using the same | |
Salman et al. | Recent developments in membrane filtration for wastewater treatment | |
Zuo et al. | A study on submerged rotating MBR for wastewater treatment and membrane cleaning | |
JP2009090223A (en) | Manufacturing method of filter membrane element, filter membrane element and membrane filtration module | |
WO2017150531A1 (en) | Flat-sheet separation membrane element, element unit, flat-sheet separation membrane module, and operation method for flat-sheet separation membrane module | |
CN109071291B (en) | Wastewater treatment method using membrane separation activated sludge method | |
Ng et al. | Fundamentals of aerobic membrane bioreactors | |
TWI321487B (en) | ||
JP2002273177A (en) | Filter film element and water making method | |
JP2003190746A (en) | Film element and fresh water generation method | |
WO2015064495A1 (en) | Flat membrane cartridge for waste water processing | |
JP3137811B2 (en) | Hollow fiber membrane module and method of supporting the same | |
JP2002326020A (en) | Filtration membrane module and method for generating fresh water | |
JP4853454B2 (en) | Removal method of filtration membrane element | |
KR100378292B1 (en) | Hollow fiber membrane module for treating waste water containing highly concentrated suspended solids | |
JP2003175319A (en) | Membrane element, membrane module, water making apparatus and water making method | |
JP4853453B2 (en) | Removal method of filtration membrane element | |
JP2023080452A (en) | Flat membrane-type separation membrane element unit and flat membrane-type separation membrane module |