Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7643125B2 - Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7643125B2 - Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method - Google Patents

Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method Download PDF

Info

Publication number
JP7643125B2
JP7643125B2 JP2021048380A JP2021048380A JP7643125B2 JP 7643125 B2 JP7643125 B2 JP 7643125B2 JP 2021048380 A JP2021048380 A JP 2021048380A JP 2021048380 A JP2021048380 A JP 2021048380A JP 7643125 B2 JP7643125 B2 JP 7643125B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hollow fiber
fiber membrane
layer
wastewater
wastewater treatment
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.)
Active
Application number
JP2021048380A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022147224A (en
Inventor
胤制 李
貴永 安保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2021048380A priority Critical patent/JP7643125B2/en
Publication of JP2022147224A publication Critical patent/JP2022147224A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7643125B2 publication Critical patent/JP7643125B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Description

本発明は、中空糸膜、中空糸膜モジュール、廃水処理装置及び廃水処理方法に関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane, a hollow fiber membrane module, a wastewater treatment device, and a wastewater treatment method.

工業廃水や生活廃水は、廃水中に含まれる有機物等を取り除く処理が施されてから、工業用水として再利用されるか、もしくは河川等に放流される。工業廃水等の処理方法としては、一般的に、被処理水を曝気して好気的な微生物に有機物等を分解させる活性汚泥処理法等が挙げられる。このような、活性汚泥処理法等に代表される生物学的水処理方法では、好気性微生物や、硝酸性窒素を除去するための脱窒細菌等が利用されている。また、近年では、活性汚泥処理法による処理と、分離膜モジュールによる膜ろ過とを組み合わせた膜分離活性汚泥(MBR)法による処理が行われるようになっている。 Industrial wastewater and domestic wastewater are treated to remove organic matter contained in the wastewater, and then either reused as industrial water or discharged into rivers, etc. Typical methods for treating industrial wastewater include activated sludge treatment, in which the water to be treated is aerated and organic matter is decomposed by aerobic microorganisms. Such biological water treatment methods, such as activated sludge treatment, use aerobic microorganisms and denitrifying bacteria to remove nitrate nitrogen. In recent years, treatment has also been carried out using the membrane separation activated sludge (MBR) method, which combines activated sludge treatment with membrane filtration using a separation membrane module.

好気性微生物を利用して廃水を処理する場合、微生物の活性維持と処理能力向上のため、被処理水を空気もしくは酸素で曝気する必要がある。このように、被処理水を効率よく曝気する方法として、中空糸膜を用いた方法が採用されている。この中空糸膜は、廃水処理等の他、例えば、飲料水製造又は浄水処理等の様々な分野で利用されている。 When using aerobic microorganisms to treat wastewater, it is necessary to aerate the water being treated with air or oxygen in order to maintain the activity of the microorganisms and improve the treatment capacity. Thus, a method using hollow fiber membranes is adopted as a method for efficiently aerating the water being treated. This hollow fiber membrane is used in various fields, such as wastewater treatment, drinking water production, water purification, etc.

さらに、最近では、中空糸膜を用いて廃水処理を行うにあたり、中空糸膜の外表面に、廃水中の微生物等に由来する微生物層(バイオフィルム)を形成させ、この状態で廃水処理を行う方法も提案されている。中空糸膜の外表面に微生物層を形成し、中空糸膜の内面側から酸素を供給するバイオリアクター、いわゆるメンブレンエアレーション型バイオフィルムリアクター(MABR)では、微生物層の膜厚方向で酸素勾配が形成される。これにより、微生物層の内層側において好気処理(BOD酸化、アンモニアの硝酸化)が進行するとともに、微生物層の外層側において硝酸の嫌気処理(BOD酸化、脱窒処理)が進行するので、ワンプロセスで各種の汚染物質を除去することが可能になる。従って、従来の膜分離活性汚泥法のような、好気処理と嫌気処理とを別々の処理槽で行う方法に比べて省スペースの設備が実現できる。 Recently, a method has been proposed for treating wastewater using a hollow fiber membrane, in which a microbial layer (biofilm) derived from microorganisms in wastewater is formed on the outer surface of the hollow fiber membrane and wastewater treatment is performed in this state. In a bioreactor that forms a microbial layer on the outer surface of the hollow fiber membrane and supplies oxygen from the inner side of the hollow fiber membrane, a so-called membrane aeration biofilm reactor (MABR), an oxygen gradient is formed in the thickness direction of the microbial layer. As a result, aerobic treatment (BOD oxidation, nitrification of ammonia) progresses on the inner layer side of the microbial layer, while anaerobic treatment of nitrate (BOD oxidation, denitrification) progresses on the outer layer side of the microbial layer, making it possible to remove various pollutants in a single process. Therefore, compared to the conventional membrane separation activated sludge method, in which aerobic treatment and anaerobic treatment are performed in separate treatment tanks, equipment that requires less space can be realized.

また、MABRは、微生物層を備えることで従来に比べて酸素溶解効率を高められることから、酸素を供給するブロワの稼働負荷を抑制できるとともに、スラッジの発生も低減できるので、設備全体のランニングコストを低減することが可能になる。さらに、微生物層の形成により、中空糸膜の膜表面積を大きく確保できるので、廃水の流入負荷変動に対して安定的に処理を行うことが可能になる。よって、MABRは、各種の廃水処理装置等において広く導入検討が進められている。
例えば特許文献1には、中空糸膜の外表面を糸でカバーリングすることで、微生物層の付着性や保持性を高める方法が開示されている。
In addition, the inclusion of a microbial layer in the MABR increases the oxygen dissolution efficiency compared to conventional systems, which reduces the operating load of the blower that supplies oxygen and reduces the generation of sludge, making it possible to reduce the running costs of the entire facility. Furthermore, the formation of a microbial layer ensures a large membrane surface area for the hollow fiber membrane, making it possible to perform stable treatment even with fluctuations in the inflow load of wastewater. Therefore, the introduction of the MABR is being considered in a wide range of wastewater treatment equipment.
For example, Patent Document 1 discloses a method for increasing the adhesion and retention of a microbial layer by covering the outer surface of a hollow fiber membrane with fibers.

国際公開第2014/130043号International Publication No. 2014/130043

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、必ずしも微生物層の付着性を満足できない。
本発明は、微生物層が形成されやすい中空糸膜、中空糸膜モジュール、廃水処理装置及び廃水処理方法を提供することを目的とする。
However, the method described in Patent Document 1 does not necessarily provide a satisfactory adhesion property for the microbial layer.
An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane, a hollow fiber membrane module, a wastewater treatment device, and a wastewater treatment method in which a microbial layer is easily formed.

本発明は、下記の態様を有する。
[1] 廃水処理中に、廃水中の微生物又は菌に由来する微生物層が外表面に形成される、廃水処理用の中空糸膜であって、
前記中空糸膜は、中空状の膜本体とカバーリング糸とを備え、
前記カバーリング糸は、前記膜本体の外表面に巻きついており、
前記カバーリング糸は、紡績糸を含む、中空糸膜。
[2] 前記カバーリング糸は、前記膜本体1m当たり100回以上巻きついている、前記[1]の中空糸膜。
[3] 前記カバーリング糸の繊度が0.01~30texである、前記[1]又は[2]の中空糸膜。
[4] 前記膜本体は、1層以上の多孔質層と1層以上の非多孔質層とを有する複層構造を有し、最外層に前記多孔質層が配置されている、前記[1]~[3]のいずれかの中空糸膜。
[5] 前記多孔質層が、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びフッ素系樹脂から選ばれる1種以上を含む材料からなる、前記[4]の中空糸膜。
[6] 前記非多孔質層が、スチレン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂から選ばれる1種以上を含む材料からなる、前記[4]又は[5]の中空糸膜。
[7] 前記[1]~[6]のいずれかの中空糸膜を含む、中空糸膜モジュール。
[8] 前記[7]の中空糸膜モジュールを含む、廃水処理装置。
[9] 前記[7]の中空糸膜モジュール、又は、前記[8]の廃水処理装置を用いて廃水を処理する廃水処理方法であって、
前記中空糸膜の外表面に、廃水中の微生物又は菌に由来する前記微生物層を形成させた後、前記中空糸膜の中空部に酸素を含む気体を供給する、廃水処理方法。
The present invention has the following aspects.
[1] A hollow fiber membrane for wastewater treatment, in which a microbial layer derived from microorganisms or bacteria in the wastewater is formed on the outer surface during the wastewater treatment,
The hollow fiber membrane comprises a hollow membrane body and a covering fiber,
The covering yarn is wound around the outer surface of the membrane body,
The covering yarn comprises a spun yarn.
[2] The hollow fiber membrane according to [1], wherein the covering yarn is wound 100 times or more per 1 m of the membrane body.
[3] The hollow fiber membrane according to [1] or [2], wherein the covering yarn has a fineness of 0.01 to 30 tex.
[4] The hollow fiber membrane according to any one of [1] to [3], wherein the membrane body has a multilayer structure including one or more porous layers and one or more non-porous layers, and the porous layers are disposed as outermost layers.
[5] The hollow fiber membrane according to [4] above, wherein the porous layer is made of a material containing one or more selected from a polyolefin-based resin, a polyurethane-based resin, and a fluorine-based resin.
[6] The hollow fiber membrane according to [4] or [5], wherein the non-porous layer is made of a material containing one or more selected from a styrene-based resin and a polyolefin-based resin.
[7] A hollow fiber membrane module comprising the hollow fiber membrane according to any one of [1] to [6].
[8] A wastewater treatment device comprising the hollow fiber membrane module according to [7].
[9] A wastewater treatment method for treating wastewater using the hollow fiber membrane module of [7] or the wastewater treatment device of [8], comprising the steps of:
The wastewater treatment method comprises forming the microbial layer derived from microorganisms or bacteria in the wastewater on the outer surface of the hollow fiber membrane, and then supplying an oxygen-containing gas into the hollow portion of the hollow fiber membrane.

本発明によれば、微生物層が形成されやすい中空糸膜、中空糸膜モジュール、廃水処理装置及び廃水処理方法を提供できる。 The present invention provides a hollow fiber membrane, a hollow fiber membrane module, a wastewater treatment device, and a wastewater treatment method that are easy to form a microbial layer.

本発明に係る中空糸膜の一実施形態を模式的に説明するための、中空糸膜の複層構造を示す部分斜視図である。FIG. 1 is a partial perspective view showing a multi-layer structure of a hollow fiber membrane for typically explaining one embodiment of the hollow fiber membrane according to the present invention. 本発明に係る中空糸膜の一実施形態を模式的に説明するための、中空糸膜に備えられる膜本体の外表面及びカバーリング糸の表面に微生物層が形成された状態を示す部分斜視図である。FIG. 1 is a partial perspective view showing a state in which a microbial layer has been formed on the outer surface of a membrane body and the surface of a covering fiber provided in a hollow fiber membrane, for illustrating one embodiment of the hollow fiber membrane according to the present invention. 本発明に係る中空糸膜の一実施形態を模式的に説明するための、微生物層における好気処理領域及び嫌気処理領域を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an aerobic treatment region and an anaerobic treatment region in a microbial layer, for illustrating one embodiment of a hollow fiber membrane according to the present invention. 本発明に係る中空糸膜の他の実施形態を模式的に説明するための部分側面図である。FIG. 2 is a partial side view for illustrating a schematic diagram of another embodiment of the hollow fiber membrane according to the present invention. 本発明に係る中空糸膜の他の実施形態を模式的に説明するための部分側面図である。FIG. 2 is a partial side view for illustrating a schematic diagram of another embodiment of the hollow fiber membrane according to the present invention. 本発明に係る中空糸膜モジュール、廃水処理装置、及び廃水処理方法の一実施形態を模式的に説明するための、廃水の処理槽を含む装置全体の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an apparatus including a wastewater treatment tank, for typically explaining one embodiment of a hollow fiber membrane module, a wastewater treatment apparatus, and a wastewater treatment method according to the present invention. 本発明に係る中空糸膜モジュールの他の実施形態を模式的に説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for illustrating another embodiment of the hollow fiber membrane module according to the present invention. 微生物層の付着量の測定方法を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method for measuring the adhesion amount of a microbial layer.

以下、本発明に係る中空糸膜、中空糸膜モジュール、廃水処理装置及び廃水処理方法の一実施形態を挙げ、図1~7を適宜参照しながら詳述する。
なお、以下の説明で用いる各図面は、その特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
Hereinafter, an embodiment of the hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method according to the present invention will be described in detail with reference to Figs. 1 to 7 as appropriate.
In addition, in each drawing used in the following description, characteristic parts may be enlarged for convenience in order to make the features easier to understand, and the dimensional ratios of each component may differ from the actual ones. Furthermore, the materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and can be appropriately changed and implemented within the scope of the present invention.

図1~7に示すような、本実施形態の中空糸膜1、この中空糸膜1を備えた中空糸膜モジュール10、この中空糸膜モジュール10を複数備えた廃水処理装置100、及び、中空糸膜モジュール10又は廃水処理装置100を用いた廃水処理方法は、例えば、工業廃水や生活廃水等に含まれる有機物等を取り除く処理(廃水処理)に用いられるものである。 As shown in Figures 1 to 7, the hollow fiber membrane 1 of this embodiment, the hollow fiber membrane module 10 including this hollow fiber membrane 1, the wastewater treatment device 100 including a plurality of these hollow fiber membrane modules 10, and the wastewater treatment method using the hollow fiber membrane module 10 or the wastewater treatment device 100 are used for treatment (wastewater treatment) to remove organic matter and the like contained in industrial wastewater, domestic wastewater, etc.

[中空糸膜]
以下、本発明の中空糸膜の一実施形態について詳述する。
図1、2に示すように、本実施形態の中空糸膜1は、廃水処理中において、廃水中の微生物又は菌に由来する微生物層6が外表面に形成されるものである。
図示例の中空糸膜1は、中空状の膜本体7と、膜本体7の外表面に巻きつけられたカバーリング糸8とを備える。
[Hollow fiber membrane]
Hereinafter, one embodiment of the hollow fiber membrane of the present invention will be described in detail.
As shown in Figs. 1 and 2, the hollow fiber membrane 1 of this embodiment has a microbial layer 6 derived from microorganisms or bacteria in the wastewater formed on its outer surface during wastewater treatment.
The hollow fiber membrane 1 in the illustrated example comprises a hollow membrane body 7 and a covering yarn 8 wound around the outer surface of the membrane body 7 .

<膜本体>
図示例の膜本体7は、2層の多孔質層2,4と1層の非多孔質層3を含む複層構造とされているとともに、最外層に多孔質層4が配置されている。図示例においては、2層の多孔質層2,4の間に非多孔質層3が配置された3層構造とされている。以下の明細書において、最内層に配置された多孔質層2を「第1多孔質層2」ともいい、最外層に配置された多孔質層4を「第2多孔質層4」ともいう。
<Membrane body>
The membrane body 7 in the illustrated example has a multi-layer structure including two porous layers 2 and 4 and one non-porous layer 3, with the porous layer 4 disposed as the outermost layer. In the illustrated example, it has a three-layer structure in which the non-porous layer 3 is disposed between the two porous layers 2 and 4. In the following specification, the porous layer 2 disposed as the innermost layer is also referred to as the "first porous layer 2," and the porous layer 4 disposed as the outermost layer is also referred to as the "second porous layer 4."

また、図示例の膜本体7は、最内層である第1多孔質層2の内面(非多孔質層3と接する側とは反対側の面)2b側が中空部5とされている。この中空部5に酸素を供給することで、内面2b側から外層側の第2多孔質層4の表面4aに向けて酸素を透過させることが可能に構成されている。 The membrane body 7 in the illustrated example has a hollow portion 5 on the inner surface 2b side (the surface opposite to the side in contact with the non-porous layer 3) of the first porous layer 2, which is the innermost layer. By supplying oxygen to this hollow portion 5, oxygen can be transmitted from the inner surface 2b side toward the surface 4a of the second porous layer 4 on the outer layer side.

(多孔質層)
本実施形態の膜本体7において、第1多孔質層2及び第2多孔質層4の2層の多孔質層は、非多孔質層3を介して同心状に配置されている。また、図示を省略するが、第1多孔質層2及び第2多孔質層4は、それぞれ、複数の細孔を有する膜から構成されており、これら多孔質層2,4の全周にわたって細孔が形成されている。
(Porous Layer)
In the membrane body 7 of this embodiment, the two porous layers, the first porous layer 2 and the second porous layer 4, are concentrically arranged via the non-porous layer 3. Although not shown in the figure, the first porous layer 2 and the second porous layer 4 are each composed of a membrane having a plurality of pores, and the pores are formed over the entire circumference of these porous layers 2, 4.

本実施形態において、第1多孔質層2及び第2多孔質層4に形成される細孔とは、少なくとも内表面側から外表面までの連通孔を意味する。例えば図3に示すように、第1多孔質層2においては、内面2b側から外面(非多孔質層3と接する側の面)2a側までの連通孔を意味し、第2多孔質層4においては、内面(非多孔質層3と接する側の面)4b側から表面4a側までの連通孔を意味する。
また、本実施形態で説明する「細孔」とは、三次元的な構造を形成している膜基材の隙間の空間を表し、内面側から表面(外面)側に向けて酸素が透過する際の、酸素の通り道となる部分を意味する。
In this embodiment, the pores formed in the first porous layer 2 and the second porous layer 4 refer to holes that communicate at least from the inner surface side to the outer surface. For example, as shown in Fig. 3, in the first porous layer 2, the pores refer to holes that communicate from the inner surface 2b side to the outer surface (the surface in contact with the non-porous layer 3) 2a side, and in the second porous layer 4, the pores refer to holes that communicate from the inner surface (the surface in contact with the non-porous layer 3) 4b side to the surface 4a side.
Furthermore, the "pores" described in this embodiment refer to the gaps in the membrane substrate that form a three-dimensional structure, and refer to the portions that serve as paths through which oxygen passes when it permeates from the inner surface side to the surface (outer surface) side.

多孔質層2,4は、例えば、溶融延伸法により形成される。溶融延伸法とは、まず、多孔質層の材料となる樹脂を融点以上の流動状態に加熱し、これを筒状に吐出する。次いで、吐出された流動状態にある樹脂を冷却することで非流動状態にし、形状を固定する。その後、形状が固定された樹脂に対して最適条件で延伸加工を施すことで、多孔質構造が形成される。 The porous layers 2 and 4 are formed, for example, by the melt-drawing method. In the melt-drawing method, the resin that is to be the material for the porous layers is first heated to a fluid state above its melting point and then extruded into a cylindrical shape. The extruded resin in a fluid state is then cooled to make it non-fluid and fix the shape. The resin with the fixed shape is then stretched under optimal conditions to form the porous structure.

多孔質層2,4は、例えばポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びフッ素系樹脂から選ばれる1種以上を含む材料からなることが、酸素透過性をより高める観点から好ましい。多孔質層が上記の樹脂の1つ以上を含む材料からなることで、上記のような多孔質構造に制御しながら形成することが可能になり、酸素透過性がより高められるとともに、耐酸化劣化性、耐薬品性、耐熱性及び機械的耐久性を付与できる。また、製膜原液を調整する際の溶剤への溶解性も良好となる。
第1多孔質層2及び第2多孔質層4は、同じ材料からなるものでもよいし、異なる材料からなるものでもよい。特に、第1多孔質層2及び第2多孔質層4は、それぞれポリオレフィン系樹脂を含む材料からなることが好ましい。
The porous layers 2, 4 are preferably made of a material containing one or more selected from polyolefin resins, polyurethane resins, and fluorine resins, for example, from the viewpoint of further increasing oxygen permeability. By making the porous layers from a material containing one or more of the above resins, it becomes possible to form the porous structure as described above while controlling it, and oxygen permeability is further increased, and oxidation resistance, chemical resistance, heat resistance, and mechanical durability can be imparted. In addition, solubility in a solvent when preparing the film-forming solution is also improved.
The first porous layer 2 and the second porous layer 4 may be made of the same material or different materials. In particular, the first porous layer 2 and the second porous layer 4 are preferably made of a material containing a polyolefin resin.

第1多孔質層2及び第2多孔質層4の各膜厚は、多孔質層全体の合計膜厚、すなわち、図示例における第1多孔質層2と第2多孔質層4との合計の平均膜厚Dpが10~100μmとなるような膜厚であることが好ましい。各多孔質層の合計の平均膜厚Dpが10μm以上であれば、中空糸膜1全体における十分な機械的強度の確保に寄与できる。一方、各多孔質層の合計の平均膜厚Dpが100μm以下であれば、必要以上に膜の外径が大きくなることがないので、中空糸膜1をモジュール化する際の膜の充填量が小さくなるのを防止できる。
また、上記の観点からは、各多孔質層の合計の平均膜厚Dpは、15~90μmがより好ましく、20~80μmがさらに好ましい。
The thickness of each of the first porous layer 2 and the second porous layer 4 is preferably such that the total thickness of the entire porous layer, i.e., the average thickness Dp of the total of the first porous layer 2 and the second porous layer 4 in the illustrated example, is 10 to 100 μm. If the average thickness Dp of the total of the porous layers is 10 μm or more, this contributes to ensuring sufficient mechanical strength in the entire hollow fiber membrane 1. On the other hand, if the average thickness Dp of the total of the porous layers is 100 μm or less, the outer diameter of the membrane does not become larger than necessary, and therefore it is possible to prevent the membrane packing amount from becoming small when the hollow fiber membrane 1 is modularized.
From the above viewpoint, the average total thickness Dp of all the porous layers is more preferably 15 to 90 μm, and further preferably 20 to 80 μm.

多孔質層2,4の平均膜厚は、中空糸膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、この画像を解析して多孔質層2,4の膜厚を複数箇所(5箇所)で測定し、その平均値を求めたものである。 The average thickness of the porous layers 2 and 4 was determined by observing the cross section of the hollow fiber membrane with a scanning electron microscope (SEM), analyzing the image, measuring the thickness of the porous layers 2 and 4 at multiple locations (5 locations), and calculating the average value.

本実施形態の膜本体7においては、最外層に多孔質層が配置されている。このように、最外層に多孔質層が配置されることで、十分な酸素透過性を確保することができる。 In the membrane body 7 of this embodiment, a porous layer is disposed in the outermost layer. In this way, by disposing a porous layer in the outermost layer, sufficient oxygen permeability can be ensured.

多孔質層2,4に形成される複数の細孔の平均細孔径は、それぞれ0.01~5μmであることが好ましい。多孔質層2,4における細孔の平均細孔径が0.01μm以上であれば、酸素透過に対して影響のある抵抗とはなりにくい。また、多孔質層2,4における細孔の平均細孔径が5μm以下であれば、十分な膜強度が得られる。
また、上記の観点からは、多孔質層2,4における細孔の平均細孔径は、それぞれ0.03~4μmがより好ましく、0.05~3μmがさらに好ましい。
The average pore diameter of the pores formed in the porous layers 2 and 4 is preferably 0.01 to 5 μm. If the average pore diameter of the pores in the porous layers 2 and 4 is 0.01 μm or more, they are unlikely to act as a resistance that affects oxygen permeation. Furthermore, if the average pore diameter of the pores in the porous layers 2 and 4 is 5 μm or less, sufficient membrane strength can be obtained.
From the above viewpoint, the average pore size of the pores in the porous layers 2 and 4 is more preferably 0.03 to 4 μm, and further preferably 0.05 to 3 μm.

多孔質層2,4に形成される複数の細孔の平均細孔径は、SEMを用いて多孔質層の外表面部分を観察し、30個の細孔を無作為に選び、各細孔の最長径を測定して、これら30個の細孔の最長径を平均して求めた値である。 The average pore diameter of the multiple pores formed in the porous layers 2 and 4 was determined by observing the outer surface of the porous layers using a SEM, randomly selecting 30 pores, measuring the longest diameter of each pore, and averaging the longest diameters of these 30 pores.

(非多孔質層)
本実施形態の膜本体7において、非多孔質層3は、第1多孔質層2と第2多孔質層4との間に単層で設けられている。
(Non-porous layer)
In the membrane body 7 of the present embodiment, the non-porous layer 3 is provided as a single layer between the first porous layer 2 and the second porous layer 4 .

非多孔質層3は、例えばスチレン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂から選ばれる1種以上を含む材料からなることが好ましい。非多孔質層3が上記の樹脂の1つ以上を含む材料からなることで、十分な酸素透過性を確保しながら、中空糸膜1全体の機械的強度をより高めることが可能になる。上記の樹脂の中でも、酸素透過性がより高まる観点から、非多孔質層3はスチレン系樹脂を含む材料からなることがより好ましい。 The non-porous layer 3 is preferably made of a material containing one or more selected from, for example, a styrene-based resin and a polyolefin-based resin. By making the non-porous layer 3 out of a material containing one or more of the above resins, it is possible to further increase the mechanical strength of the entire hollow fiber membrane 1 while ensuring sufficient oxygen permeability. Among the above resins, it is more preferable that the non-porous layer 3 be made of a material containing a styrene-based resin from the viewpoint of further increasing oxygen permeability.

スチレン系樹脂は、スチレン系モノマーを重合してなる重合体、又はスチレン系モノマー及び他のモノマーを重合してなる重合体である。
スチレン系モノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、1,3-ジメチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンなどが挙げられる。
他のモノマーとしては、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、アクリロニトリル等が挙げられる。
The styrene-based resin is a polymer obtained by polymerizing a styrene-based monomer, or a polymer obtained by polymerizing a styrene-based monomer and another monomer.
Examples of the styrene monomer include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, 1,3-dimethylstyrene, vinylnaphthalene, and vinylanthracene.
Examples of other monomers include maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, and acrylonitrile.

スチレン系樹脂は、スチレン系樹脂を構成するモノマー単位の総質量に対して、スチレン系モノマー単位を50~100質量%有するものが好ましく、70~100質量%有するものがより好ましく、90~100質量%有するものがさらに好ましい。特に、スチレン系樹脂を構成するモノマー単位の総質量に対して、スチレン単位を50~100質量%有するものが好ましく、70~100質量%有するものがより好ましく、90~100質量%有するものがさらに好ましい。 The styrene resin preferably contains 50 to 100% by mass of styrene monomer units relative to the total mass of the monomer units constituting the styrene resin, more preferably 70 to 100% by mass, and even more preferably 90 to 100% by mass. In particular, the styrene resin preferably contains 50 to 100% by mass of styrene units relative to the total mass of the monomer units constituting the styrene resin, more preferably 70 to 100% by mass, and even more preferably 90 to 100% by mass.

非多孔質層3の平均膜厚は、0.3~10μmであることが好ましい。非多孔質層3の平均膜厚が0.3μm以上であれば、製造時に欠陥が発生することなく、安定的に生産することが可能になる。また、非多孔質層3の平均膜厚が10μm以下であれば、実使用において影響があるような酸素透過性の低下を抑制できる。
また、上記の観点から、非多孔質層3の平均膜厚は、0.5~8μmがより好ましく、1~6μmがさらに好ましい。
The average thickness of the non-porous layer 3 is preferably 0.3 to 10 μm. If the average thickness of the non-porous layer 3 is 0.3 μm or more, no defects are generated during manufacturing, and stable production becomes possible. Furthermore, if the average thickness of the non-porous layer 3 is 10 μm or less, a decrease in oxygen permeability that would affect practical use can be suppressed.
From the above viewpoints, the average thickness of the non-porous layer 3 is more preferably from 0.5 to 8 μm, and further preferably from 1 to 6 μm.

非多孔質層3の平均膜厚は、中空糸膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、この画像を解析して非多孔質層3の膜厚を複数箇所(5箇所以上)で測定し、その平均値を求めたものである。 The average thickness of the non-porous layer 3 was determined by observing the cross section of the hollow fiber membrane with a scanning electron microscope (SEM), analyzing the image, measuring the thickness of the non-porous layer 3 at multiple locations (five or more), and calculating the average value.

図3に示すように、非多孔質層3の合計の平均膜厚Dn、すなわち、単層とされた非多孔質層3の平均膜厚Dnと、多孔質層2,4の合計の平均膜厚Dp、すなわち、第1多孔質層2と第2多孔質層4との合計の平均膜厚Dpとは、次式{0.005≦Dn/Dp≦1.0}で表される関係を満たすことが好ましい。
非多孔質層3の平均膜厚Dnと多孔質層2,4の平均膜厚Dpとの関係が上記式で表される関係を満たすことで、多孔質層2,4及び非多孔質層3の全体膜厚に対する非多孔質層3の膜厚の割合が小さくなる。したがって、実使用に適した十分な機械的強度を確保しながら非多孔質層を薄膜化できるので、酸素透過性をより高められる。
また、上記の観点からは、非多孔質層3の合計の平均膜厚Dnと多孔質層2,4の合計の平均膜厚Dpとの関係は、次式{0.007≦Dn/Dp≦0.9}で表される関係がより好ましく、次式{0.01≦Dn/Dp≦0.8}で表される関係がさらに好ましい。
As shown in FIG. 3, it is preferable that the total average thickness Dn of the non-porous layer 3, i.e., the average thickness Dn of the non-porous layer 3 formed as a single layer, and the total average thickness Dp of the porous layers 2 and 4, i.e., the total average thickness Dp of the first porous layer 2 and the second porous layer 4, satisfy the relationship expressed by the following equation: {0.005≦Dn/Dp≦1.0}.
When the relationship between the average thickness Dn of the non-porous layer 3 and the average thickness Dp of the porous layers 2 and 4 satisfies the relationship expressed by the above formula, the ratio of the thickness of the non-porous layer 3 to the total thickness of the porous layers 2 and 4 and the non-porous layer 3 becomes small. Therefore, the non-porous layer can be made thinner while ensuring sufficient mechanical strength suitable for practical use, thereby further improving oxygen permeability.
From the above viewpoint, the relationship between the total average film thickness Dn of the non-porous layer 3 and the total average film thickness Dp of the porous layers 2 and 4 is preferably expressed by the following formula: {0.007≦Dn/Dp≦0.9}, and more preferably expressed by the following formula: {0.01≦Dn/Dp≦0.8}.

(膜本体の外形状及び平均外径D)
膜本体7の外形状としては特に限定されないが、例えば略円筒状などが挙げられる。
ここで、本実施形態で説明する「略円筒状」とは、長手方向に垂直な任意の断面の形状が、例えば、真円形、卵形、長円形、楕円形等のオーバル形である立体形状を意味する。
(Outer shape and average outer diameter D of the membrane body)
The outer shape of the membrane body 7 is not particularly limited, but may be, for example, substantially cylindrical.
Here, the term "approximately cylindrical" as used in this embodiment refers to a three-dimensional shape in which the shape of any cross section perpendicular to the longitudinal direction is, for example, a perfect circle, egg, oval, ellipse, or other oval shape.

なお、図1~3に示すように、第1多孔質層2と第2多孔質層4との間に非多孔質層3が配置されている場合、これらの界面においては、多孔質層2,4からなる領域と、非多孔質層3からなる領域とが、互いに若干入り込んでいても構わない。 When a non-porous layer 3 is disposed between the first porous layer 2 and the second porous layer 4 as shown in Figures 1 to 3, the area consisting of the porous layers 2 and 4 and the area consisting of the non-porous layer 3 may slightly intersect at the interface between them.

膜本体7の外径は特に限定されないが、平均外径Dで0.01~3.0mmであることが好ましい。膜本体7の平均外径Dが3.0mm以下であることで、膜モジュール化する際に膜の充填量が小さくなるのを防止できる。また、膜本体7の平均外径Dが0.01mm以上であることで、中空部5の内径を十分に確保できるので、中空部5を流れる酸素の流量が圧力損失等によって低下する影響を軽減できる。
また、膜本体7の平均外径Dは、第2多孔質層4の表面4a及びカバーリング糸8の表面に形成される微生物層6が剥がれ落ちない程度の表面積を確保できる寸法であることがより好ましい。
The outer diameter of the membrane body 7 is not particularly limited, but the average outer diameter D is preferably 0.01 to 3.0 mm. By making the average outer diameter D of the membrane body 7 3.0 mm or less, it is possible to prevent the membrane packing amount from becoming small when forming a membrane module. Furthermore, by making the average outer diameter D of the membrane body 7 0.01 mm or more, it is possible to ensure a sufficient inner diameter of the hollow portion 5, thereby reducing the effect of a decrease in the flow rate of oxygen flowing through the hollow portion 5 due to pressure loss, etc.
Furthermore, it is more preferable that the average outer diameter D of the membrane body 7 is a dimension that ensures a surface area sufficient to prevent the microbial layer 6 formed on the surface 4a of the second porous layer 4 and the surface of the covering yarn 8 from peeling off.

なお、本実施形態で説明する「膜本体7の平均外径D」とは、カバーリング糸8が巻きつけられる前の膜本体7を長手方向に対して垂直な任意の面で切断したとき、その切断面の外縁を内接する最少の円の直径を意味する。また、この膜本体7の平均外径Dは、上記の切断面における任意の3箇所以上、10箇所以下測定し、その平均値として求めることができる。 The "average outer diameter D of the membrane body 7" described in this embodiment means the diameter of the smallest circle that inscribes the outer edge of the cut surface when the membrane body 7 before the covering thread 8 is wound is cut on any plane perpendicular to the longitudinal direction. The average outer diameter D of the membrane body 7 can be calculated by measuring any three or more and ten or less points on the cut surface and averaging the measurements.

<カバーリング糸>
カバーリング糸8は、紡績糸を含み、膜本体7の外表面(本実施形態では第2多孔質層4の表面4a)に巻きついている。
紡績糸を含むカバーリング糸8が膜本体7の外表面に巻きついていることで、微生物層6がカバーリング糸8に沿うように付着し、短期間で微生物層6が形成されやすくなる。加えて、微生物層6の保持性も高まる。
なお、廃水処理が進むに連れて微生物層6は肥大化するため、肥大化した微生物層6を定期的に剥離する必要がある。紡績糸を含むカバーリング糸8が膜本体7の外表面に巻きついていることで、一旦、剥離した微生物層6がカバーリング糸8に沿うように短時間で再付着する。
<Covering yarn>
The covering yarn 8 includes a spun yarn, and is wound around the outer surface of the membrane body 7 (the surface 4a of the second porous layer 4 in this embodiment).
Since the covering yarn 8 including the spun yarn is wound around the outer surface of the membrane body 7, the microbial layer 6 adheres to the covering yarn 8 so as to be aligned therewith, and the microbial layer 6 is easily formed in a short period of time. In addition, the retention of the microbial layer 6 is also improved.
As the wastewater treatment progresses, the microbial layer 6 swells, and it is therefore necessary to periodically peel off the microbial layer 6. Since the covering yarn 8 including the spun yarn is wound around the outer surface of the membrane body 7, the microbial layer 6 that has been peeled off once reattaches to the covering yarn 8 in a short time.

紡績糸としては、例えば羊毛、絹、綿、麻等の天然繊維;レーヨン、キュプラ、精製セルロース繊維等の再生繊維;アセテート繊維、プロミックス繊維等の半合成繊維;ナイロン繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリオレフィン繊維(例えばポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など)等の合成繊維などが挙げられる。これらの中でもコストの観点から、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維、アクリル繊維が好ましい。
これら紡績糸は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用、すなわち混紡されたものでもよい。
Examples of spun yarns include natural fibers such as wool, silk, cotton, and hemp, regenerated fibers such as rayon, cupra, and refined cellulose fibers, semi-synthetic fibers such as acetate fibers and promix fibers, and synthetic fibers such as nylon fibers, polyethylene terephthalate (PET) fibers, acrylic fibers, aramid fibers, and polyolefin fibers (e.g., polyethylene fibers, polypropylene fibers, etc.). Among these, polyethylene terephthalate (PET) fibers and acrylic fibers are preferred from the viewpoint of cost.
These spun yarns may be used alone or in combination of two or more kinds, that is, in a blended form.

カバーリング糸8の総質量に対する紡績糸の割合は、20質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、100質量%が特に好ましい。紡績糸の割合が20質量%以上であれば、微生物層6がより短期間で形成される。 The ratio of the spun yarn to the total mass of the covering yarn 8 is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, even more preferably 60% by mass or more, and particularly preferably 100% by mass. If the ratio of the spun yarn is 20% by mass or more, the microbial layer 6 is formed in a shorter period of time.

カバーリング糸8は、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、紡績糸以外の糸(以下、「他の糸」ともいう。)を含んでいてもよい。
他の糸としては、フィラメント糸などが挙げられる。
カバーリング糸8の総質量に対する他の糸の割合は、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましく、他の糸を実質的に含まないことが特に好ましい。ここで、「実質的に含まない」とは、意図せずして含有するものを除き、積極的に他の糸を配合しないことを意味する。
The covering yarn 8 may contain yarns other than spun yarns (hereinafter also referred to as "other yarns") as long as the effects of the present invention are not impaired.
Other yarns include filament yarns.
The ratio of the other yarns to the total mass of the covering yarn 8 is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, even more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably does not substantially contain other yarns. Here, "substantially does not contain" means that other yarns are not intentionally blended, except for those that are unintentionally contained.

カバーリング糸8の繊度は0.01~30texが好ましく、0.05~25texがより好ましく、0.05~20texがさらに好ましい。カバーリング糸8の繊度が0.01tex以上であれば、カバーリング糸の十分な機械的強度が確保できる。また、カバーリング糸8の繊度が30tex以下であれば、中空糸膜1をモジュール化する際の膜の充填量が小さくなるのを防止できる。 The fineness of the covering yarn 8 is preferably 0.01 to 30 tex, more preferably 0.05 to 25 tex, and even more preferably 0.05 to 20 tex. If the fineness of the covering yarn 8 is 0.01 tex or more, sufficient mechanical strength of the covering yarn can be ensured. Furthermore, if the fineness of the covering yarn 8 is 30 tex or less, it is possible to prevent the membrane filling amount from becoming small when the hollow fiber membrane 1 is modularized.

図示例のカバーリング糸8は、螺旋状に膜本体7の外表面に巻きついている。
カバーリング糸8は、膜本体7の1m当たり50回以上巻きついていることが好ましく、より好ましくは100回以上であり、さらに好ましくは200回以上であり、特に好ましくは300回以上である。膜本体7の1m当たりのカバーリング糸8の巻きつけ回数が50回以上であれば、微生物層6の付着量がより高まる。
巻きつけ回数が増えるほど微生物層6の付着量は高まる傾向にあるが、巻きつけ回数が増えすぎてもその効果は頭打ちとなるだけである。よって、膜本体7の1m当たりのカバーリング糸8の巻きつけ回数は、800回以下が好ましく、600回以下がより好ましく、500回以下がさらに好ましい。
The covering thread 8 in the illustrated example is wound helically around the outer surface of the membrane body 7 .
The covering yarn 8 is preferably wound 50 times or more per meter of the membrane body 7, more preferably 100 times or more, even more preferably 200 times or more, and particularly preferably 300 times or more. If the number of windings of the covering yarn 8 per meter of the membrane body 7 is 50 times or more, the amount of the microbial layer 6 attached thereto is further increased.
The amount of the microbial layer 6 attached tends to increase as the number of windings increases, but if the number of windings increases too much, the effect will plateau. Therefore, the number of windings of the covering yarn 8 per meter of the membrane body 7 is preferably 800 times or less, more preferably 600 times or less, and even more preferably 500 times or less.

カバーリング糸8は、膜本体7の一端から他端にかけて均等に巻きついていることが好ましい。巻きつき間隔(ピッチ)Pは、1~20mmが好ましく、1~10mmがより好ましく、2~8mmがさらに好ましく、3~5mmが特に好ましい。巻きつき間隔(ピッチ)Pが上記範囲内であれば、微生物層6の付着量と膜本体7の酸素透過性のバランスに優れる。 The covering yarn 8 is preferably evenly wound around the membrane body 7 from one end to the other. The winding interval (pitch) P is preferably 1 to 20 mm, more preferably 1 to 10 mm, even more preferably 2 to 8 mm, and particularly preferably 3 to 5 mm. If the winding interval (pitch) P is within the above range, an excellent balance between the amount of adhesion of the microbial layer 6 and the oxygen permeability of the membrane body 7 is achieved.

<微生物層>
微生物層6は、例えば中空糸膜1を後述する中空糸膜モジュールとして廃水処理に使用する際に、別の廃水処理場等で既に使用している活性汚泥を種として微生物又は菌を増殖処理し、所定濃度としたものに中空糸膜モジュールを浸漬させることで、微生物又は菌に由来して、中空糸膜1の外表面に形成されるものである。本実施形態の場合、微生物層6はカバーリング糸8に沿うように形成される。カバーリング糸8に沿うように形成された微生物層6は、廃水処理が進むに連れて肥大化し、あたかも中空糸膜1の外表面に形成されているかのようになる。
<Microbial layer>
For example, when the hollow fiber membrane 1 is used as a hollow fiber membrane module described later for wastewater treatment, activated sludge already used in another wastewater treatment plant or the like is used as a seed to grow microorganisms or bacteria, and the hollow fiber membrane module is immersed in the solution at a predetermined concentration, whereby the microbial layer 6 is formed on the outer surface of the hollow fiber membrane 1, originating from the microorganisms or bacteria. In the case of this embodiment, the microbial layer 6 is formed along the covering yarn 8. The microbial layer 6 formed along the covering yarn 8 swells as the wastewater treatment progresses, and appears as if it were formed on the outer surface of the hollow fiber membrane 1.

上記の活性汚泥は、廃水の種類によって様々な成分構成・割合が存在するが、廃水中に含まれるBOD(有機物)成分や栄養分(窒素、りん等)を食物とし、増殖を行ったものを用いることができる。そして、これに含まれる微生物や菌に由来する層として、カバーリング糸8に沿うように微生物層6が形成される。 The activated sludge mentioned above has various component compositions and ratios depending on the type of wastewater, but it is possible to use activated sludge that has multiplied by feeding on the BOD (organic matter) components and nutrients (nitrogen, phosphorus, etc.) contained in the wastewater. Then, a microbial layer 6 is formed along the covering thread 8 as a layer derived from the microorganisms and bacteria contained in it.

図3は、微生物層6における好気処理領域及び嫌気処理領域を模式的に示す概略図である(図2も参照)。図3に示すように、本実施形態の中空糸膜1は、上記の微生物層6が形成されることで、中空糸膜1の中空部5から第1多孔質層2、非多孔質層3及び第2多孔質層4を順に透過した酸素が微生物層6内で溶解拡散し、微生物層6の膜厚方向において酸素勾配(濃度)が形成され、内層側においては酸素に富んだ好気状態となる一方、外層側は酸素が減少した嫌気状態となる。これにより、微生物層6は、内層側に好気処理領域6Aが形成され、外層側に嫌気処理領域6Bが形成された状態となる。 Figure 3 is a schematic diagram showing the aerobic treatment area and the anaerobic treatment area in the microbial layer 6 (see also Figure 2). As shown in Figure 3, in the hollow fiber membrane 1 of this embodiment, by forming the above-mentioned microbial layer 6, oxygen that has permeated from the hollow part 5 of the hollow fiber membrane 1 through the first porous layer 2, the non-porous layer 3, and the second porous layer 4 in order is dissolved and diffused in the microbial layer 6, forming an oxygen gradient (concentration) in the thickness direction of the microbial layer 6, and the inner layer side is in an oxygen-rich aerobic state, while the outer layer side is in an oxygen-reduced anaerobic state. As a result, the microbial layer 6 is in a state in which an aerobic treatment area 6A is formed on the inner layer side and an anaerobic treatment area 6B is formed on the outer layer side.

そして、好気処理領域6Aにおいては、好気処理(BOD酸化)によって廃水中に含まれるアンモニアの酸化が進行し、硝酸化される。さらに、嫌気処理領域6Bにおいては、嫌気処理(BOD酸化)によって、好気処理領域6Aで生じた硝酸が、嫌気バクテリアによって窒素として処理され、脱窒される。これにより、好気処理及び嫌気処理の両方をワンプロセスで行うことができるので、従来、好気処理と嫌気処理とを別々の処理槽で行っていた場合に比べ、省スペースの設備が実現できるとともに、処理効率も向上する。 In the aerobic treatment area 6A, the ammonia contained in the wastewater is oxidized to nitrate through aerobic treatment (BOD oxidation). Furthermore, in the anaerobic treatment area 6B, the nitrate produced in the aerobic treatment area 6A is converted to nitrogen by anaerobic bacteria through anaerobic treatment (BOD oxidation), and is denitrified. This allows both aerobic and anaerobic treatment to be carried out in a single process, which allows for space-saving equipment and improved treatment efficiency compared to the conventional system in which aerobic and anaerobic treatment were carried out in separate treatment tanks.

なお、微生物層6の膜厚としては特に限定されず、所定以上の厚み、又は所定の処理時間に達したところで空気によるバブリング洗浄等の操作を行い、最適な好気処理及び嫌気処理を行うことが可能な膜厚に調整すればよい。 The thickness of the microbial layer 6 is not particularly limited, and when it reaches a certain thickness or a certain treatment time, operations such as air bubbling cleaning can be performed to adjust the thickness to a thickness that allows optimal aerobic and anaerobic treatment.

<中空糸膜の製造方法>
以下、中空糸膜1の製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態の中空糸膜1の製造方法は、紡糸工程と延伸工程と巻きつけ工程とを有する。紡糸工程と延伸工程との間に、アニール工程を有することが好ましい。
<Method of manufacturing hollow fiber membrane>
Hereinafter, one embodiment of a method for producing the hollow fiber membrane 1 will be described.
The method for producing the hollow fiber membrane 1 of this embodiment includes a spinning step, a stretching step, and a winding step. It is preferable to include an annealing step between the spinning step and the stretching step.

(紡糸工程)
紡糸工程は、溶融した樹脂を紡糸して中空糸膜前駆体を得る工程である。
図示例のように、1層の非多孔質層3を2層の多孔質層2,4で挟みこんだ3層構造である膜本体7を製造する場合、最内層ノズル部、中間層ノズル部、最外層ノズル部が同心円状に配された複合ノズル口金を用い、紡糸工程を行う。具体的には、最内層ノズル部には、第1多孔質層2を形成する材料を溶融状態で供給する。中間層ノズル部には、非多孔質層3を形成する材料を溶融状態で供給する。最外層ノズル部には、第2多孔質層4を形成する材料を溶融状態で供給する。ついで、各材料を各ノズル部から押し出し、巻き取る。
各材料押し出す際の吐出温度は、各材料がそれぞれ十分に溶融し、紡糸可能な温度であればよい。
押出速度と巻取速度を適宜調節しつつ、未延伸状態で冷却固化することにより、中空糸膜前駆体が得られる。中空糸膜前駆体は、1層の未延伸の非多孔質層前駆体が、非多孔質状態である2層の多孔質層前駆体で挟まれた3層構造を有する。
(Spinning process)
The spinning step is a step in which a molten resin is spun to obtain a hollow fiber membrane precursor.
As shown in the figure, when manufacturing a three-layered membrane body 7 in which one non-porous layer 3 is sandwiched between two porous layers 2 and 4, a composite nozzle die in which an innermost layer nozzle part, a middle layer nozzle part, and an outermost layer nozzle part are arranged concentrically is used to perform the spinning process. Specifically, the material for forming the first porous layer 2 is supplied in a molten state to the innermost layer nozzle part. The material for forming the non-porous layer 3 is supplied in a molten state to the middle layer nozzle part. The material for forming the second porous layer 4 is supplied in a molten state to the outermost layer nozzle part. Next, each material is extruded from each nozzle part and wound up.
The discharge temperature when each material is extruded may be any temperature at which each material is sufficiently melted and can be spun.
The extrusion speed and winding speed are appropriately adjusted, and the unstretched non-porous layer precursor is cooled and solidified to obtain a hollow fiber membrane precursor. The hollow fiber membrane precursor has a three-layer structure in which one unstretched non-porous layer precursor is sandwiched between two porous layer precursors in a non-porous state.

(アニール工程)
アニール工程は、紡糸工程で得られた中空糸膜前駆体をアニール処理(定長熱処理)する工程である。
紡糸工程で得られた中空糸膜前駆体は、延伸工程の前に各材料の融点以下で、定長熱処理(アニール処理)することが好ましい。定長熱処理は、多孔質層2,4を形成する材料としてポリエチレンを用いた場合には、105~130℃で、8~16時間行うことが好ましい。定長熱処理の温度が105℃以上であれば、品質の良好な中空糸膜1が得られやすい。定長熱処理の温度が130℃以下であれば、十分な伸度が得られやすく、延伸時の安定性が向上し、高倍率での延伸が容易になる。また、処理時聞が8時間以上であれば、品質の良好な中空糸膜1が得られやすい。
(Annealing process)
The annealing step is a step of annealing (fixed length heat treatment) the hollow fiber membrane precursor obtained in the spinning step.
The hollow fiber membrane precursor obtained in the spinning step is preferably subjected to a fixed length heat treatment (annealing treatment) at a temperature equal to or lower than the melting point of each material before the stretching step. When polyethylene is used as the material for forming the porous layers 2, 4, the fixed length heat treatment is preferably performed at 105 to 130°C for 8 to 16 hours. If the temperature of the fixed length heat treatment is 105°C or higher, a hollow fiber membrane 1 with good quality is likely to be obtained. If the temperature of the fixed length heat treatment is 130°C or lower, sufficient elongation is likely to be obtained, stability during stretching is improved, and stretching at a high ratio is facilitated. In addition, if the treatment time is 8 hours or more, a hollow fiber membrane 1 with good quality is likely to be obtained.

(延伸工程)
延伸工程は、紡糸工程で得られた中空糸膜前駆体又はアニール処理された中空糸膜前駆体を延伸し、膜本体7を得る工程である。
延伸工程では、紡糸工程で得られた中空糸膜前駆体又はアニール処理された中空糸膜前駆体を、多孔質層2,4を形成する材料のビカット軟化点以下の延伸温度Tで延伸することが好ましい。延伸温度Tが多孔質層2,4を形成する材料のビカット軟化点以下であれば、膜本体7の孔径を拡大できる。延伸温度Tがビカット軟化点を超えると、結晶ラメラ構造が崩れやすくなり、逆に一旦開孔された多孔質部が閉塞する場合がある。
(Stretching process)
The stretching step is a step in which the hollow fiber membrane precursor obtained in the spinning step or the annealed hollow fiber membrane precursor is stretched to obtain the membrane body 7 .
In the stretching step, it is preferable to stretch the hollow fiber membrane precursor obtained in the spinning step or the annealed hollow fiber membrane precursor at a stretching temperature T that is equal to or lower than the Vicat softening point of the material forming the porous layers 2, 4. If the stretching temperature T is equal to or lower than the Vicat softening point of the material forming the porous layers 2, 4, the pore size of the membrane body 7 can be enlarged. If the stretching temperature T exceeds the Vicat softening point, the crystalline lamellar structure becomes easily broken, and conversely, the porous portion that was once opened may become blocked.

延伸工程では、必要に応じて上述のアニール工程を行った後、延伸温度Tで行う延伸(熱延伸)の前に、冷延伸を行うことが好ましい。具体的には、冷延伸に引き続いて熱延伸を行う2段延伸、又は、冷延伸に引き続いて熱延伸を2段以上の多段に分割して行う多段延伸が好ましい。
冷延伸は、比較的低い温度下で膜の構造破壊を起きせ、ミクロなクラッキングを発生させる延伸である。冷延伸の温度は、0℃から、ビカット軟化点-20(℃)よりも低い温度までの範囲内が好ましい。
In the stretching step, it is preferable to carry out the above-mentioned annealing step as necessary and then cold stretching before stretching (hot stretching) at a stretching temperature T. Specifically, it is preferable to carry out two-stage stretching in which cold stretching is followed by hot stretching, or multi-stage stretching in which cold stretching is followed by hot stretching divided into two or more stages.
Cold stretching is a stretching method that causes destruction of the membrane structure and generates micro cracks at a relatively low temperature. The cold stretching temperature is preferably within a range from 0° C. to a temperature lower than the Vicat softening point −20° C.

延伸倍率は、非多孔質層3を形成する材料や、多孔質層2,4を形成する材料に応じて適宜設定できるが、未延伸の中空糸膜前駆体に対する最終的な倍率(総延伸倍率)を2~5倍とすることが好ましい。総延伸倍率が2倍以上であれば、多孔質層2,4の空孔率が高くなりやすく、優れた酸素透過性が得られやすい。総延伸倍率が5倍以下であれば、中空糸膜1の破断伸度が高くなりやすい。 The stretching ratio can be set appropriately depending on the material forming the non-porous layer 3 and the material forming the porous layers 2 and 4, but it is preferable to set the final ratio (total stretching ratio) for the unstretched hollow fiber membrane precursor to 2 to 5 times. If the total stretching ratio is 2 times or more, the porosity of the porous layers 2 and 4 is likely to be high, and excellent oxygen permeability is likely to be obtained. If the total stretching ratio is 5 times or less, the breaking elongation of the hollow fiber membrane 1 is likely to be high.

延伸後の膜本体7に対しては、中空糸膜の寸法安定性を向上させるため、膜本体7を定長の状態、又は、定長に対して70%以下の範囲内で少し弛緩させた状態で、緩和熱セットを行うことが好ましい。緩和熱セットを効果的に行うためには、緩和熱セット温度は、延伸温度T以上が好ましい。また、緩和熱セット温度は、非多孔質層3を形成する材料及び多孔質層2,4を形成する材料のいずれか低い方の融点以下が好ましい。 In order to improve the dimensional stability of the hollow fiber membrane, it is preferable to perform relaxation heat setting on the membrane body 7 after stretching while the membrane body 7 is in a fixed length state or in a state where it is slightly relaxed within a range of 70% or less of the fixed length. To perform the relaxation heat setting effectively, the relaxation heat setting temperature is preferably equal to or higher than the stretching temperature T. In addition, the relaxation heat setting temperature is preferably equal to or lower than the melting point of the lower of the material forming the non-porous layer 3 and the material forming the porous layers 2 and 4.

(巻きつけ工程)
巻きつけ工程は、膜本体7の外表面にカバーリング糸8を巻きつけて、中空糸膜1を得る工程である。
膜本体7の外表面にカバーリング糸8を巻きつける方法は特に限定されないが、例えば、接着剤を用いてカバーリング糸8の巻き始めの部分を膜本体7の外表面に固定し、所定の回数又はピッチで螺旋状にカバーリング糸8を膜本体7の外表面に巻きつけ、接着剤を用いてカバーリング糸8の巻き終わりの部分を膜本体7の外表面に固定することが好ましい。
接着剤としては、例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
(Winding process)
The winding step is a step of winding the covering yarn 8 around the outer surface of the membrane body 7 to obtain the hollow fiber membrane 1 .
The method of winding the covering thread 8 on the outer surface of the membrane body 7 is not particularly limited, but it is preferable to, for example, fix the beginning of the winding of the covering thread 8 to the outer surface of the membrane body 7 using an adhesive, wind the covering thread 8 spirally on the outer surface of the membrane body 7 at a predetermined number of times or pitch, and then fix the end of the winding of the covering thread 8 to the outer surface of the membrane body 7 using an adhesive.
The adhesive may be, for example, a urethane resin or an epoxy resin.

<作用効果>
以上説明したように、本実施形態の中空糸膜1は、膜本体7の外表面にカバーリング糸8が巻きついていることから、カバーリング糸8に沿うように微生物層6が付着し、短期間で微生物層6が形成される。加えて、微生物層6の保持性も高まる。この微生物層6の膜厚方向で酸素が効果的に拡散溶解し、さらに、酸素が豊富な好気処理領域6Aと、酸素が少ない嫌気処理領域6Bとが形成されるので、好気処理と嫌気処理とをワンプロセスで行うことが可能になる。
また、肥大化した微生物層6を剥離しても、カバーリング糸8に沿うように微生物層6が短時間で再付着する。
さらに、本実施形態の中空糸膜1は多孔質層2,4及び非多孔質層3を含む複層構造を採用しているので、多孔質層2,4による高い酸素透過性、及び、非多孔質層3による高い膜強度を両立でき、優れた水処理効率及び機械的特性が得られる。
<Action and effect>
As described above, in the hollow fiber membrane 1 of this embodiment, the covering yarn 8 is wound around the outer surface of the membrane body 7, so that the microbial layer 6 adheres along the covering yarn 8, and the microbial layer 6 is formed in a short period of time. In addition, the retention of the microbial layer 6 is also improved. Oxygen is effectively diffused and dissolved in the thickness direction of the microbial layer 6, and further, an aerobic treatment region 6A rich in oxygen and an anaerobic treatment region 6B little in oxygen are formed, so that aerobic treatment and anaerobic treatment can be performed in a single process.
Furthermore, even if the enlarged microbial layer 6 is peeled off, the microbial layer 6 reattaches along the covering thread 8 in a short period of time.
Furthermore, since the hollow fiber membrane 1 of this embodiment adopts a multilayer structure including the porous layers 2, 4 and the non-porous layer 3, it is possible to achieve both high oxygen permeability due to the porous layers 2, 4 and high membrane strength due to the non-porous layer 3, thereby obtaining excellent water treatment efficiency and mechanical properties.

<他の実施形態>
本発明の中空糸膜は上述したものに限定されない。
例えば、膜本体は1層の多孔質層を含むものでもよいし、3層以上の多孔質層を含むものでもよい。ただし、いずれの場合も最外層に多孔質層が配置されることが好ましい。
また、膜本体は2層以上の非多孔質層を含むものでもよい。
さらに、中空糸膜は、多孔質層、非多孔質層及び微生物層に加えて、これら以外の層(他の層)を含んでいてもよい。他の層を備える構成を採用する場合には、他の層を高い酸素透過性を有する層とすることが、中空糸膜全体の酸素透過性をより高める観点から好ましい。
<Other embodiments>
The hollow fiber membrane of the present invention is not limited to the above.
For example, the membrane body may include one porous layer, or may include three or more porous layers, although in either case, it is preferable that the porous layer is disposed as the outermost layer.
The membrane body may also include two or more non-porous layers.
Furthermore, the hollow fiber membrane may include layers other than the porous layer, the non-porous layer, and the microbial layer. When adopting a configuration including other layers, it is preferable that the other layers have high oxygen permeability from the viewpoint of further increasing the oxygen permeability of the entire hollow fiber membrane.

また、上述した中空糸膜では、1本の膜本体の外表面に1本のカバーリング糸が巻きついているが、例えば図4に示す中空糸膜1Aのように、複数の膜本体7が束ねられた膜束9の外表面にカバーリング糸8が巻きついていてもよい。 In addition, in the hollow fiber membrane described above, one covering thread is wound around the outer surface of one membrane body, but for example, as in the hollow fiber membrane 1A shown in Figure 4, a covering thread 8 may be wound around the outer surface of a membrane bundle 9 in which multiple membrane bodies 7 are bundled together.

また、例えば図5に示す中空糸膜1Bのように、膜本体7の外表面に2本以上のカバーリング糸8が巻きついていてもよい。図5に示す中空糸膜1Bでは、2本のカバーリング糸8が互いに交差するように、複数の膜本体7が束ねられた膜束9の外表面に螺旋状に巻きついている。なお、図5に示す中空糸膜1Bにおいて、1本の膜本体7の外表面に2本以上のカバーリング糸8が巻きついていてもよい。
膜本体7の外表面に2本以上のカバーリング糸8が巻きついている場合、各カバーリング糸8は同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。また、紡績糸を少なくとも1本のカバーリング糸8として用い、他の糸を残りのカバーリング糸8として用いてもよい。
Also, for example, as in the hollow fiber membrane 1B shown in Fig. 5, two or more covering yarns 8 may be wound around the outer surface of the membrane body 7. In the hollow fiber membrane 1B shown in Fig. 5, two covering yarns 8 are wound in a spiral shape around the outer surface of a membrane bundle 9 in which a plurality of membrane bodies 7 are bundled together, so as to cross each other. Note that, in the hollow fiber membrane 1B shown in Fig. 5, two or more covering yarns 8 may be wound around the outer surface of one membrane body 7.
When two or more covering yarns 8 are wound around the outer surface of the membrane body 7, the covering yarns 8 may be of the same type or different types. Also, a spun yarn may be used as at least one covering yarn 8, and other yarns may be used as the remaining covering yarns 8.

[中空糸膜モジュール及び廃水処理装置]
図6に示す本実施形態の中空糸膜モジュール10は、本実施形態の中空糸膜1を含むものである。
また、本実施形態の廃水処理装置100は、中空糸膜モジュール10を含んで構成されるものである。
以下、本実施形態の中空糸膜モジュール10及び廃水処理装置100について詳述する。
[Hollow fiber membrane module and wastewater treatment device]
The hollow fiber membrane module 10 of this embodiment shown in FIG. 6 includes the hollow fiber membrane 1 of this embodiment.
The wastewater treatment device 100 of this embodiment is configured to include a hollow fiber membrane module 10 .
The hollow fiber membrane module 10 and the wastewater treatment device 100 of this embodiment will be described in detail below.

<中空糸膜モジュール>
図6に示すように、本実施形態の中空糸膜モジュール10は、ハウジング12(上部ハウジング12A及び下部ハウジング12B)、複数の中空糸膜1をシート状とした中空糸膜シート状物11から概略構成されている。
<Hollow fiber membrane module>
As shown in FIG. 6, the hollow fiber membrane module 10 of this embodiment is generally composed of a housing 12 (an upper housing 12A and a lower housing 12B) and a hollow fiber membrane sheet 11 in which a plurality of hollow fiber membranes 1 are formed into a sheet shape.

中空糸膜シート状物11は、上述したような本実施形態の中空糸膜1が複数束ねられてなるものである。中空糸膜シート状物11は、その両端部が詳細を後述するハウジング12内に挿入されて開口されており、全体として平型のシート状に構成される。 The hollow fiber membrane sheet 11 is formed by bundling together a plurality of hollow fiber membranes 1 according to the present embodiment as described above. Both ends of the hollow fiber membrane sheet 11 are inserted into the housing 12, the details of which will be described later, and are open, and the hollow fiber membrane sheet 11 is configured as a flat sheet overall.

ハウジング12は、中空糸膜シート状物11の両端部が挿入、固定される略中空状の部材であり、図示例では、上部ハウジング12A及び下部ハウジング12Bから構成される。すなわち、上記の中空糸膜シート状物11は、上部ハウジング12Aと下部ハウジング12Bとの間でシート状に保持される。
また、図示例では上部ハウジング12Aに気体供給ライン120が接続され、酸素又は空気が上部ハウジング12Aの内部に供給されるように構成されている。
The housing 12 is a substantially hollow member into which both ends of the hollow fiber membrane sheet 11 are inserted and fixed, and in the illustrated example, is composed of an upper housing 12A and a lower housing 12B. That is, the hollow fiber membrane sheet 11 is held in a sheet-like form between the upper housing 12A and the lower housing 12B.
In the illustrated example, a gas supply line 120 is connected to the upper housing 12A so that oxygen or air is supplied to the inside of the upper housing 12A.

中空糸膜モジュール10は、図示略のブロワから供給される酸素又は空気が、ハウジング12を介して複数の中空糸膜1の中空部内に送り込まれ、例えば図2,3に示すように、第1多孔質層2、非多孔質層3及び第2多孔質層4を透過し、さらに微生物層6内を膜厚方向で溶解拡散するように構成される。 The hollow fiber membrane module 10 is configured such that oxygen or air supplied from a blower (not shown) is sent through the housing 12 into the hollow portions of the multiple hollow fiber membranes 1, and as shown in Figures 2 and 3, for example, the oxygen or air permeates the first porous layer 2, the non-porous layer 3, and the second porous layer 4, and is further dissolved and diffused in the microbial layer 6 in the membrane thickness direction.

なお、図6中では図示を省略しているが、例えば、上部ハウジング12Aと下部ハウジング12Bとの間に、該上部ハウジング12A及び下部ハウジング12Bの両端部同士を接続するように、棒状部材等からなる一対の支柱を設けることがより好ましい。このような一対の支柱を設け、上部ハウジング12Aと下部ハウジング12Bとが一定の間隔を保持することで、中空糸膜シート状物11の面形態を維持して平型の中空糸膜モジュール10を構成できる。 Although not shown in FIG. 6, it is more preferable to provide a pair of supports made of rod-shaped members or the like between the upper housing 12A and the lower housing 12B so as to connect both ends of the upper housing 12A and the lower housing 12B. By providing such a pair of supports and maintaining a constant distance between the upper housing 12A and the lower housing 12B, the surface shape of the hollow fiber membrane sheet 11 can be maintained to form a flat hollow fiber membrane module 10.

また、図示例においては、平型のシート状とされた中空糸膜モジュール10を示しているが、これには限定されず、例えば、中空糸膜モジュールを円筒形や角筒形等に構成することも可能である。 In addition, in the illustrated example, the hollow fiber membrane module 10 is shown in the form of a flat sheet, but this is not limited to this, and for example, the hollow fiber membrane module can also be configured in a cylindrical or rectangular tube shape, etc.

また、例えば図7に示す中空糸膜モジュール10Aのように、複数の前記中空糸膜1A又は複数の前記中空糸膜1Bの両端が、ハウジング12(上部ハウジング12A及び下部ハウジング12B)に挿入され、固定されていてもよい。 Also, for example, as in the hollow fiber membrane module 10A shown in FIG. 7, both ends of the plurality of hollow fiber membranes 1A or the plurality of hollow fiber membranes 1B may be inserted into and fixed in the housing 12 (upper housing 12A and lower housing 12B).

<廃水処理装置>
本実施形態の廃水処理装置100は、本実施形態の中空糸膜モジュール10を単体もしくは複数のユニットの状態で含んで概略構成される。図示例の廃水処理装置100は、処理槽110の内部に中空糸膜モジュール10が収容されてなる。
なお、複数の中空糸膜モジュールの集合体を「中空糸膜モジュールユニット」ともいう。
<Wastewater treatment equipment>
The wastewater treatment device 100 of this embodiment is generally configured to include the hollow fiber membrane module 10 of this embodiment in the form of a single unit or a plurality of units. The wastewater treatment device 100 of the illustrated example is configured such that the hollow fiber membrane module 10 is accommodated inside a treatment tank 110.
An assembly of multiple hollow fiber membrane modules is also called a "hollow fiber membrane module unit."

処理槽110は、被処理水である廃水Wを収容するものである。処理槽110としては、例えば、金属製の大型容器状とされた処理槽等、従来から当該分野で用いられているものを何ら制限無く採用できる。また、図6においては詳細な図示を省略しているが、処理槽110には、被処理水である廃水を内部に収容するための廃水導入管と、処理が完了した処理水を槽外に排出するための排出管が接続される。 The treatment tank 110 contains wastewater W, which is the water to be treated. As the treatment tank 110, any tank that has been conventionally used in this field, such as a large metal container-shaped treatment tank, can be used without any restrictions. In addition, although detailed illustration is omitted in FIG. 6, the treatment tank 110 is connected to a wastewater inlet pipe for containing the wastewater, which is the water to be treated, and a discharge pipe for discharging the treated water out of the tank after treatment is completed.

処理槽110内には中空糸膜モジュール10が収容され、この中空糸膜モジュール10が廃水Wに浸漬するように配置されている。中空糸膜モジュール10は、中空糸膜1の長手方向が鉛直方向となるように、処理槽110内に収容されることが好ましい。中空糸膜1の長手方向が鉛直方向となるように中空糸膜モジュール10が処理槽110内に収容されれば、中空糸膜1の内部に凝縮水(酸素、空気等に含まれる水分や廃水中の水分が膜の中で水として凝縮したもの)が蓄積されにくくなり、廃水の処理能力をより良好に維持できる。
また、上述したように、中空糸膜モジュール10の上部ハウジング12Aには気体供給ライン120が接続され、酸素、空気、又は、空気を分離又は濃縮する処理によって成分構成比を変更した気体が供給される。
A hollow fiber membrane module 10 is accommodated in the treatment tank 110, and the hollow fiber membrane module 10 is arranged so as to be immersed in the wastewater W. The hollow fiber membrane module 10 is preferably accommodated in the treatment tank 110 so that the longitudinal direction of the hollow fiber membrane 1 is vertical. If the hollow fiber membrane module 10 is accommodated in the treatment tank 110 so that the longitudinal direction of the hollow fiber membrane 1 is vertical, condensed water (water condensed as water in the membrane from moisture contained in oxygen, air, etc., and moisture in the wastewater) is less likely to accumulate inside the hollow fiber membrane 1, and the wastewater treatment capacity can be maintained better.
As described above, the gas supply line 120 is connected to the upper housing 12A of the hollow fiber membrane module 10, and oxygen, air, or a gas whose component ratio has been changed by a process of separating or concentrating air is supplied.

上記構成により、本実施形態の廃水処理装置100は、処理槽110内の廃水Wに対し、中空糸膜モジュール10を構成する中空糸膜1による好気処理及び嫌気処理を同時に進行させ、ワンプロセスで廃水処理を行うことができる。これにより、従来のような好気処理と嫌気処理を別々の処理槽で行っていた場合に比べ、装置が小型化され、省スペース性に優れたものとなる。 With the above configuration, the wastewater treatment device 100 of this embodiment can simultaneously carry out aerobic and anaerobic treatments on the wastewater W in the treatment tank 110 using the hollow fiber membranes 1 that make up the hollow fiber membrane module 10, and can treat the wastewater in a single process. This allows the device to be made smaller and more space-saving than conventional devices in which aerobic and anaerobic treatments are carried out in separate treatment tanks.

なお、処理槽110内において、中空糸膜モジュール10は、例えば、廃水Wの流れを邪魔しないように配置される図示略のフレーム部材等により、処理槽110の開口部111側から収容されていればよい。この場合、処理槽110の開口部111近傍にフレーム部材の一端側を固定し、このフレーム部材の他端側に、中空糸膜モジュール10に備えられる上部ハウジング12Aを固定すればよい。
また、中空糸膜モジュール10の代わりに、図7に示す中空糸膜モジュール10Aを処理槽110内に収容してもよい。
In the treatment tank 110, the hollow fiber membrane module 10 may be housed from the opening 111 side of the treatment tank 110 by, for example, a frame member (not shown) or the like that is arranged so as not to interfere with the flow of the wastewater W. In this case, one end of the frame member may be fixed near the opening 111 of the treatment tank 110, and the upper housing 12A provided on the hollow fiber membrane module 10 may be fixed to the other end of the frame member.
Moreover, instead of the hollow fiber membrane module 10, a hollow fiber membrane module 10A shown in FIG.

<作用効果>
本実施形態の中空糸膜モジュール10は、上述した本発明の中空糸膜1を含むものなので、上記同様、微生物層6が形成されやすい。加えて、多孔質層による高い酸素透過性、及び、非多孔質層による高い膜強度を両立でき、優れた水処理効率及び機械的特性が得られるとともに、好気処理と嫌気処理とをワンプロセスで行うことが可能になる。しかも、従来のMABRよりもさらに小型化及び省エネルギー化が可能である。
<Action and effect>
The hollow fiber membrane module 10 of this embodiment includes the hollow fiber membrane 1 of the present invention described above, and thus, similarly to the above, the microbial layer 6 is easily formed. In addition, high oxygen permeability due to the porous layer and high membrane strength due to the non-porous layer can be achieved at the same time, and excellent water treatment efficiency and mechanical properties can be obtained, and aerobic treatment and anaerobic treatment can be performed in a single process. Moreover, it is possible to make the module even more compact and energy-efficient than conventional MABRs.

また、本実施形態の廃水処理装置100によれば、上述した本発明の中空糸膜モジュール10が備えられたものなので、上記同様、微生物層6が形成されやすい。加えて、優れた水処理効率及び機械的特性が得られるとともに、従来は個別の装置で行っていた好気処理及び嫌気処理の両方を微生物層のみで実施でき、省スペース性を備えたものとなる。また、本発明によれば装置全体を小型化できるので、例えば、廃水の簡易処理が必要な用途や、狭いスペースでの廃水処理が必要な用途においても非常に好適な廃水処理装置100を提供できる。 The wastewater treatment device 100 of this embodiment is equipped with the hollow fiber membrane module 10 of the present invention described above, and thus, as described above, the microbial layer 6 is easily formed. In addition, excellent water treatment efficiency and mechanical properties are obtained, and both aerobic treatment and anaerobic treatment, which were previously performed in separate devices, can be performed in the microbial layer alone, resulting in space saving. Furthermore, since the entire device can be made smaller according to the present invention, a wastewater treatment device 100 can be provided that is extremely suitable for applications requiring simple wastewater treatment or applications requiring wastewater treatment in a small space, for example.

[廃水処理方法]
本実施形態の廃水処理方法は、図6に示すような、本実施形態の中空糸膜モジュール10、又は、本実施形態の廃水処理装置100を用いて廃水を処理する方法である。
[Wastewater treatment method]
The wastewater treatment method of the present embodiment is a method of treating wastewater using a hollow fiber membrane module 10 of the present embodiment or a wastewater treatment device 100 of the present embodiment as shown in FIG.

具体的には、本実施形態の廃水処理方法は、まず、処理槽110内に被処理水となる廃水Wを導入する。この際、処理槽110内に配置された中空糸膜モジュール10が廃水W中に浸漬されるように、処理槽110内を廃水Wで満たす。 Specifically, in the wastewater treatment method of this embodiment, first, wastewater W, which is the water to be treated, is introduced into the treatment tank 110. At this time, the treatment tank 110 is filled with wastewater W so that the hollow fiber membrane module 10 arranged in the treatment tank 110 is immersed in the wastewater W.

次いで、図示略のブロワから気体供給ライン120を介して中空糸膜モジュール10に酸素又は空気を供給することにより、例えば図2,3に示すように、中空糸膜1の中空部5から、第1多孔質層2、非多孔質層3及び第2多孔質層4に向けて酸素又は空気を透過させる。本実施形態では、このような廃水処理の初期段階において、カバーリング糸8に沿うように、廃水W中に存在する微生物や菌等を付着させ、これに由来する微生物層6を形成させる。 Next, oxygen or air is supplied to the hollow fiber membrane module 10 from a blower (not shown) via a gas supply line 120, so that oxygen or air is transmitted from the hollow portion 5 of the hollow fiber membrane 1 to the first porous layer 2, the non-porous layer 3, and the second porous layer 4, as shown in Figs. 2 and 3, for example. In this embodiment, in such an initial stage of wastewater treatment, microorganisms, bacteria, etc. present in the wastewater W are attached along the covering yarn 8, and a microbial layer 6 derived from them is formed.

その後、中空糸膜モジュール10への酸素又は空気の供給を継続することにより、上述したように、微生物層6の膜厚方向における酸素の溶解拡散が進行し、図3に示すような、好気処理領域6A及び嫌気処理領域6Bが形成される。 Thereafter, by continuing to supply oxygen or air to the hollow fiber membrane module 10, the dissolution and diffusion of oxygen in the thickness direction of the microbial layer 6 proceeds as described above, and an aerobic treatment area 6A and an anaerobic treatment area 6B are formed as shown in FIG. 3.

そして、好気処理領域6Aにおいて、好気処理により、廃水中に含まれるアンモニアが硝酸化される。また、嫌気処理領域6Bにおいて、嫌気処理により、好気処理領域6Aで生じた硝酸が窒素として処理され、脱窒される。このように、好気処理及び嫌気処理の両方をワンプロセスで行うことで、これらを別々の処理槽で行っていた場合に比べ、処理効率が向上する。 Then, in the aerobic treatment area 6A, ammonia contained in the wastewater is converted to nitrate through aerobic treatment. In addition, in the anaerobic treatment area 6B, the nitrate produced in the aerobic treatment area 6A is converted to nitrogen through anaerobic treatment, and is denitrified. In this way, by carrying out both aerobic treatment and anaerobic treatment in a single process, treatment efficiency is improved compared to when these are carried out in separate treatment tanks.

次いで、所定の時間で上記の生物処理を行った後、例えば、中空糸膜モジュール10の下方に配置された散気装置(図示略)等を用いたバブリング処理により、中空糸膜1から微生物層6を剥離させる。
その後、図示略の分離膜等による固液分離法を用いることで、微生物層の剥離分を含むスラッジを回収し、廃水処理が完了する。
Next, after carrying out the above biological treatment for a predetermined period of time, the microbial layer 6 is detached from the hollow fiber membrane 1, for example, by a bubbling process using an air diffuser (not shown) arranged below the hollow fiber membrane module 10.
Thereafter, sludge containing the detached microbial layer is collected by using a solid-liquid separation method using a separation membrane (not shown) or the like, completing the wastewater treatment.

なお、第1多孔質層2の内面2b側、すなわち中空部5から供給する気体(酸素又は空気)の圧力は特に限定されないが、200kPa以下の圧力であることが好ましい。気体の圧力が200kPa以下であれば、廃水処理効果に与しない気体の過供給を防止できるとともに、この過供給によって部材が損傷するのを防止できる。なお、上記の気体の圧力下限は、実使用に十分な廃水処理効果が得られる観点から、例えば、5kPa以上とすればよい。 The pressure of the gas (oxygen or air) supplied from the inner surface 2b side of the first porous layer 2, i.e., the hollow portion 5, is not particularly limited, but is preferably 200 kPa or less. If the gas pressure is 200 kPa or less, it is possible to prevent oversupply of gas that does not contribute to the wastewater treatment effect, and to prevent damage to components due to this oversupply. The lower limit of the gas pressure may be, for example, 5 kPa or more, from the viewpoint of obtaining a wastewater treatment effect sufficient for practical use.

また、中空糸膜モジュール10に向けて供給する、酸素を含む気体としては、例えば、純酸素であることが好ましい。このように、純度の高い酸素を中空糸膜モジュール10に供給することで、微生物層6に溶解拡散する酸素濃度が十分なものとなり、上述した好気処理及び嫌気処理を効率的に進行させ、より効果的な廃水処理が可能になる。 The oxygen-containing gas supplied to the hollow fiber membrane module 10 is preferably, for example, pure oxygen. In this way, by supplying highly pure oxygen to the hollow fiber membrane module 10, the concentration of oxygen dissolved and diffused in the microbial layer 6 becomes sufficient, allowing the above-mentioned aerobic and anaerobic treatments to proceed efficiently, enabling more effective wastewater treatment.

また、中空糸膜モジュール10に向けて酸素を含む空気を供給する場合、この空気は大気中の空気であればよい。このように、廃水処理に大気中の空気を用いる場合には、酸素を用いる場合に比べ、ランニングコストが低減されるメリットがある。 When supplying air containing oxygen to the hollow fiber membrane module 10, this air may be air from the atmosphere. In this way, using air from the atmosphere for wastewater treatment has the advantage of reducing running costs compared to using oxygen.

さらに、中空糸膜モジュール10に向けて供給する、酸素を含む気体としては、例えば、大気中の空気を分離又は濃縮する処理により、成分構成比を変更したものであってもよい。このように、廃水処理に、大気中の空気の成分構成比を変更したものを用いた場合には、上記同様、酸素を用いる場合に比べてランニングコストが低減されるとともに、処理する廃水の特性に合わせた処理を行うことが可能になる。 Furthermore, the oxygen-containing gas supplied to the hollow fiber membrane module 10 may be, for example, atmospheric air with a changed component ratio, which has been subjected to a process of separating or concentrating the air. In this way, when atmospheric air with a changed component ratio is used for wastewater treatment, as described above, the running costs are reduced compared to the case where oxygen is used, and treatment can be performed in accordance with the characteristics of the wastewater to be treated.

また、中空糸膜モジュール10の下方に散気装置(図示略)を配置し、散気装置から窒素を高濃度で含む気体(高窒素濃度気体)を供給し、廃水Wを曝気してもよい。高窒素濃度気体の気泡は、中空糸膜1の外表面に形成された微生物層6と接触して、嫌気処理領域6Bの酸素濃度をさらに低下させる。これにより、嫌気処理領域6Bはより嫌気的になる。また、散気装置から発生する気泡により廃水Wが撹拌され、廃水Wが全体的に嫌気性環境となることにより、廃水W中を浮遊するフロックの微生物叢は、嫌気性細菌が優勢となる。
また、中空糸膜モジュール10の代わりに、図7に示す中空糸膜モジュール10Aを用いて廃水を処理してもよい。
Also, an aeration device (not shown) may be disposed below the hollow fiber membrane module 10, and a gas containing a high concentration of nitrogen (high-nitrogen concentration gas) may be supplied from the aeration device to aerate the wastewater W. Bubbles of the high-nitrogen concentration gas come into contact with the microbial layer 6 formed on the outer surface of the hollow fiber membrane 1, further reducing the oxygen concentration in the anaerobic treatment area 6B. This makes the anaerobic treatment area 6B more anaerobic. In addition, the wastewater W is agitated by the bubbles generated from the aeration device, and the wastewater W becomes an anaerobic environment overall, so that anaerobic bacteria become predominant in the microbial flora of the flocs floating in the wastewater W.
Moreover, instead of the hollow fiber membrane module 10, a hollow fiber membrane module 10A shown in FIG. 7 may be used to treat wastewater.

<作用効果>
本実施形態の廃水処理方法によれば、上述した本発明の中空糸膜モジュール10又は廃水処理装置100を用い、中空糸膜1の外表面に微生物層6を形成させた後、中空糸膜1の内面2b側の中空部5から酸素を含む気体を供給することによって廃水Wを処理する方法を採用している。これにより、上記同様、従来は別のプロセスで行っていた好気処理及び嫌気処理の両方をワンプロセスで実施できるので、処理効率に優れるとともに、装置を小型化することも可能になる。
<Action and effect>
According to the wastewater treatment method of this embodiment, a method is adopted in which the hollow fiber membrane module 10 or wastewater treatment device 100 of the present invention described above is used to form a microbial layer 6 on the outer surface of the hollow fiber membrane 1, and then an oxygen-containing gas is supplied from the hollow portion 5 on the inner surface 2b side of the hollow fiber membrane 1 to treat the wastewater W. As a result, as with the above, both aerobic treatment and anaerobic treatment, which have conventionally been performed in separate processes, can be performed in one process, resulting in excellent treatment efficiency and enabling the device to be made smaller.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
各種測定は以下の通りである。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
The various measurements are as follows:

[測定方法]
<多孔質層及び非多孔質層の平均膜厚の測定>
中空糸膜の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、この画像を解析して多孔質層及び非多孔質層の膜厚をそれぞれ5箇所で測定し、その平均値を求めた。
[Measurement method]
<Measurement of Average Thickness of Porous Layer and Non-Porous Layer>
The cross section of the hollow fiber membrane was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the image was analyzed to measure the thickness of the porous layer and the non-porous layer at five points, and the average values were calculated.

<多孔質層の細孔の平均細孔径の測定>
SEMを用いて多孔質層の外表面部分を観察し、30個の細孔を無作為に選び、各細孔の最長径を測定し、その平均値を求めた。
<Measurement of the average pore size of the pores in the porous layer>
The outer surface portion of the porous layer was observed using an SEM, 30 pores were randomly selected, the longest diameter of each pore was measured, and the average value was calculated.

<中空糸膜の平均外径の測定>
微生物層が形成される前の中空糸膜を長手方向に対して垂直な任意の5箇所の面で切断し、投影機を用いて各切断面の外縁を内接する最少の円の直径を測定し、その平均値を求めた。
<Measurement of the average outer diameter of hollow fiber membrane>
Before the formation of a microbial layer, the hollow fiber membrane was cut at five random planes perpendicular to the longitudinal direction, and the diameter of the smallest circle inscribed on the outer edge of each cut plane was measured using a projector, and the average value was calculated.

<微生物層の付着量の測定>
図8に示すように、中空糸膜モジュール10を水槽210に収容し、廃水Wを廃水タンク220に貯留した。水槽210と廃水タンク220、廃水タンク220とポンプ230、ポンプ230と水槽210をそれぞれチューブ240で接続し、ポンプ230を稼働させて、以下に示す条件で廃水Wを水槽210と廃水タンク220との間で循環させ、中空糸膜モジュール10を廃水に曝露して中空糸膜1の外表面に微生物層を形成した。
・廃水W:MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids:活性汚泥浮遊物)が1000mg/Lである活性汚泥。
・循環流:上昇流(下から上)。
・循環時間:2時間。
・膜面積:140cm
・膜の有効長:200mm。
・活性汚泥の体積:2L。
<Measurement of adhesion amount of microbial layer>
8, the hollow fiber membrane module 10 was housed in a water tank 210, and wastewater W was stored in a wastewater tank 220. The water tank 210 and the wastewater tank 220, the wastewater tank 220 and the pump 230, and the pump 230 and the water tank 210 were each connected with a tube 240, and the pump 230 was operated to circulate the wastewater W between the water tank 210 and the wastewater tank 220 under the conditions shown below, exposing the hollow fiber membrane module 10 to the wastewater and forming a microbial layer on the outer surface of the hollow fiber membrane 1.
Wastewater W: Activated sludge having MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) of 1000 mg / L.
・Circulation flow: Upward flow (from bottom to top).
Circulation time: 2 hours.
- Membrane area: 140cm 2 .
- Effective length of membrane: 200 mm.
- Activated sludge volume: 2L.

廃水Wを2時間、循環させた後のMLSSを測定した。
別途、水槽210に中空糸膜モジュール10を収容しない状態で、廃水Wを水槽210と廃水タンク220との間で2時間、循環させ、循環前後のMLSSを測定し、その差(循環前のMLSS-循環後のMLSS)を求め、これをブランク試験のMLSS変化とした。
下記式(1)より、中空糸膜の単位膜面積当たりの汚泥付着量(mg/m)を求め、これを微生物層の付着量(mg/m)とした。
a={(c-c+c)×b}/d ・・・(1)
式(1)中、「a」は中空糸膜の単位膜面積当たりの汚泥付着量(微生物層の付着量)であり、「c」は循環前のMLSS(1000mg/L)であり、「c」はt時間(2時間)循環させた後のMLSSであり、「c」はブランク試験のMLSS変化であり、「b」は活性汚泥の体積(2L)であり、「d」は膜面積(140cm)である。
The wastewater W was circulated for 2 hours, after which the MLSS was measured.
Separately, without containing the hollow fiber membrane module 10 in the water tank 210, the wastewater W was circulated between the water tank 210 and the wastewater tank 220 for 2 hours, and the MLSS before and after the circulation was measured, and the difference therebetween (MLSS before circulation - MLSS after circulation) was calculated and used as the MLSS change in the blank test.
The amount of sludge attached per unit membrane area of the hollow fiber membrane (mg/m 2 ) was calculated from the following formula (1), and this was taken as the amount of attached microbial layer (mg/m 2 ).
a={(c 0 -c t +c b )×b}/d...(1)
In formula (1), "a" is the amount of sludge attached (amount of microbial layer attached) per unit membrane area of the hollow fiber membrane, " c0 " is the MLSS before circulation (1000 mg/L), " ct " is the MLSS after circulation for t hours (2 hours), " cb " is the MLSS change in the blank test, "b" is the volume of activated sludge (2 L), and "d" is the membrane area (140 cm2 ).

[実施例1]
最内層ノズル部、中間層ノズル部、最外層ノズル部が同心円状に配された複合ノズル口金を用い、以下のようにして紡糸工程を行った。
最内層ノズル部と最外層ノズル部には、多孔質層を形成するための樹脂として、チーグラーナッタ一系触媒を用いて単独重合により製造された高密度ポリエチレン(旭化成株式会社製、商品名「サンテック(登録商標)B161」)を供給した。
一方、中間層ノズル部には、非多孔質層を形成するための樹脂として、ポリエチレン(日本ポリエチレン株式会社製、商品名「Harmolex NF324A」)を供給した。
そして、吐出口温度190℃、巻取り速度100m/分で溶融紡糸し、得られた中空糸膜前駆体をボビンに巻き取った(紡糸工程)。
紡糸工程で得られた中空糸膜前駆体をボビンに巻いた状態で、108℃、12時間の条件で定長熱処理(アニール処理)を行った(アニール工程)。
アニール工程の後、連続して、常温(20℃)下で総延伸倍率が150%の冷延伸を行い、引き続き106℃に加熱された加熱炉中で総延伸倍率が620%になるまで熱延伸を行った。さらに、115℃に加熱された加熱炉中で総延伸倍率が400%になるように緩和熱セットを行い(延伸工程)、膜本体を得た。
得られた膜本体の平均外径Dは0.28mm(280μm)であった。また、多孔質層の合計の平均膜厚Dpは279μmであり、非多孔質層の平均膜厚Dnは1μmであり、Dn/Dp=0.003であった。また、第1多孔質層の細孔の平均細孔径は0.1μmであり、第2多孔質層の細孔の平均細孔径は0.1μmであった。
[Example 1]
A composite nozzle die having an innermost layer nozzle part, a middle layer nozzle part, and an outermost layer nozzle part arranged concentrically was used to carry out the spinning process as described below.
The innermost layer nozzle portion and the outermost layer nozzle portion were supplied with high-density polyethylene (manufactured by Asahi Kasei Corporation, product name "Suntech (registered trademark) B161") produced by homopolymerization using a Ziegler-Natta catalyst as a resin for forming the porous layer.
On the other hand, polyethylene (manufactured by Japan Polyethylene Corporation, product name "Harmolex NF324A") was supplied to the intermediate layer nozzle portion as a resin for forming the non-porous layer.
Then, melt spinning was performed at a discharge port temperature of 190° C. and a take-up speed of 100 m/min, and the obtained hollow fiber membrane precursor was taken up on a bobbin (spinning step).
The hollow fiber membrane precursor obtained in the spinning step was wound around a bobbin and subjected to a fixed length heat treatment (annealing treatment) at 108° C. for 12 hours (annealing step).
After the annealing step, the film was continuously cold-stretched at room temperature (20° C.) to a total stretch ratio of 150%, and then hot-stretched in a heating furnace heated to 106° C. until a total stretch ratio of 620% was reached. Further, relaxation heat setting was performed in a heating furnace heated to 115° C. so that a total stretch ratio of 400% was reached (stretching step), and a film body was obtained.
The average outer diameter D of the obtained membrane body was 0.28 mm (280 μm). The average total thickness Dp of the porous layers was 279 μm, the average thickness Dn of the non-porous layers was 1 μm, and Dn/Dp=0.003. The average pore diameter of the pores of the first porous layer was 0.1 μm, and the average pore diameter of the pores of the second porous layer was 0.1 μm.

得られた膜本体を16本束ねて膜束とし、この膜束の外周面にカバーリング糸を螺旋状に巻きつけ、中空糸膜を得た。カバーリング糸としてアクリル繊維(繊度0.06tex)からなる紡績糸を用いた。膜本体の1m当たりのカバーリング糸の巻きつけ回数は50回とし、巻きつき間隔(ピッチ)は20mmとした。
こうして得られた中空糸膜を8本用意して円形に配置し、これら8本の中空糸膜の両端部を水槽210に固定した。得られた中空糸膜モジュールを用いて微生物層の付着量を測定した。結果を表1に示す。
Sixteen of the obtained membrane bodies were bundled together to form a membrane bundle, and a covering yarn was spirally wound around the outer periphery of the membrane bundle to obtain a hollow fiber membrane. A spun yarn made of acrylic fiber (fineness 0.06 tex) was used as the covering yarn. The number of times the covering yarn was wound per 1 m of the membrane body was 50 times, and the winding interval (pitch) was 20 mm.
Eight hollow fiber membranes thus obtained were prepared and arranged in a circle, and both ends of the eight hollow fiber membranes were fixed to the water tank 210. The amount of attached microbial layer was measured using the obtained hollow fiber membrane module. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
カバーリング糸としてポリエチレンテレフタレート(PET)繊維(繊度19.7tex)からなる紡績糸を用い、膜本体の1m当たりのカバーリング糸の巻きつけ回数を400回とし、巻きつき間隔(ピッチ)を2.5mmとした以外は、実施例1と同様にして中空糸膜モジュールを製造し、微生物層の付着量を測定した。結果を表1に示す。
[Example 2]
A hollow fiber membrane module was produced in the same manner as in Example 1, except that a spun yarn made of polyethylene terephthalate (PET) fiber (fineness 19.7 tex) was used as the covering yarn, the number of times the covering yarn was wound around 1 m of the membrane body was 400, and the winding interval (pitch) was 2.5 mm, and the amount of adhesion of the microbial layer was measured. The results are shown in Table 1.

[実施例3]
カバーリング糸としてポリエチレンテレフタレート(PET)繊維(繊度14.7tex)からなる紡績糸を用い、膜本体の1m当たりのカバーリング糸の巻きつけ回数を400回とし、巻きつき間隔(ピッチ)を2.5mmとした以外は、実施例1と同様にして中空糸膜モジュールを製造し、微生物層の付着量を測定した。結果を表1に示す。
なお、実施例1~3は参考例である。
[Example 3]
A hollow fiber membrane module was produced in the same manner as in Example 1, except that a spun yarn made of polyethylene terephthalate (PET) fiber (fineness 14.7 tex) was used as the covering yarn, the number of times the covering yarn was wound around 1 m of the membrane body was 400, and the winding interval (pitch) was 2.5 mm, and the amount of adhesion of the microbial layer was measured. The results are shown in Table 1.
It should be noted that Examples 1 to 3 are reference examples.

[実施例4]
膜本体の1m当たりのカバーリング糸の巻きつけ回数を320回とし、巻きつき間隔(ピッチ)を3.1mmとした以外は、実施例1と同様にして中空糸膜モジュールを製造し、微生物層の付着量を測定した。結果を表1に示す。
[Example 4]
A hollow fiber membrane module was produced in the same manner as in Example 1, except that the number of windings of the covering yarn per meter of the membrane body was 320 times and the winding interval (pitch) was 3.1 mm, and the amount of adhesion of the microbial layer was measured. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
膜束の外表面にカバーリング糸を巻きつけなかった以外は、実施例1と同様にして中空糸膜モジュールを製造し、微生物層の付着量を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A hollow fiber membrane module was produced in the same manner as in Example 1, except that no covering yarn was wound around the outer surface of the membrane bundle, and the amount of the microbial layer attached was measured. The results are shown in Table 1.

[比較例2]
カバーリング糸としてポリエチレン繊維からなるフィラメント糸を用い、膜本体の1m当たりのカバーリング糸の巻きつけ回数を400回とし、巻きつき間隔(ピッチ)を2.5mmとした以外は、実施例1と同様にして中空糸膜モジュールを製造し、微生物層の付着量を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
A hollow fiber membrane module was produced in the same manner as in Example 1, except that a filament yarn made of polyethylene fiber was used as the covering yarn, the number of times the covering yarn was wound around 1 m of the membrane body was 400, and the winding interval (pitch) was 2.5 mm, and the amount of adhesion of the microbial layer was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0007643125000001
Figure 0007643125000001

表1中の「PET」はポリエチレンテレフタレートである。
表1から明らかなように、実施例1~4で得られた中空糸膜は、表面に微生物層が形成されやすかった。
一方、膜束の外表面にカバーリング糸を巻きつけなかった比較例1の中空糸膜、及びカバーリング糸としてフィラメント糸を用いた比較例2の中空糸膜は、各実施例で得られた中空糸膜に比べて、表面に微生物層が形成されにくかった。
"PET" in Table 1 stands for polyethylene terephthalate.
As is clear from Table 1, the hollow fiber membranes obtained in Examples 1 to 4 were prone to the formation of a microbial layer on the surface.
On the other hand, the hollow fiber membrane of Comparative Example 1, in which no covering yarn was wrapped around the outer surface of the membrane bundle, and the hollow fiber membrane of Comparative Example 2, in which filament yarn was used as the covering yarn, were less likely to form a microbial layer on their surfaces than the hollow fiber membranes obtained in each Example.

本発明の中空糸膜、中空糸膜モジュール、廃水処理装置及び廃水処理方法は、微生物層が形成されやすく、小型化及び省エネルギー化が可能であるため、例えば、生活廃水や工業廃水の処理に好適である。 The hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method of the present invention are suitable for treating, for example, domestic wastewater and industrial wastewater because they facilitate the formation of a microbial layer and enable miniaturization and energy saving.

1 中空糸膜
2 第1多孔質層(多孔質層)
2a 外面
2b 内面
3 非多孔質層
4 第2多孔質層(多孔質層)
4a 表面
4b 内面
5 中空部
6 微生物層
6A 好気処理領域
6B 嫌気処理領域
7 膜本体
8 カバーリング糸
9 膜束
10 中空糸膜モジュール
11 中空糸膜シート状物
12 ハウジング
12A 上部ハウジング
12B 下部ハウジング
100 廃水処理装置
110 処理槽
111 開口部
210 水槽
220 廃水タンク
230 ポンプ
240 チューブ
1 Hollow fiber membrane 2 First porous layer (porous layer)
2a outer surface 2b inner surface 3 non-porous layer 4 second porous layer (porous layer)
Reference Signs List 4a Surface 4b Inner surface 5 Hollow portion 6 Microbial layer 6A Aerobic treatment area 6B Anaerobic treatment area 7 Membrane body 8 Covering fiber 9 Membrane bundle 10 Hollow fiber membrane module 11 Hollow fiber membrane sheet 12 Housing 12A Upper housing 12B Lower housing 100 Wastewater treatment device 110 Treatment tank 111 Opening 210 Water tank 220 Wastewater tank 230 Pump 240 Tube

Claims (10)

廃水処理中に、廃水中の微生物又は菌に由来する微生物層が外表面に形成される、廃水処理用の中空糸膜であって、
前記中空糸膜は、中空状の膜本体とカバーリング糸とを備え、
前記膜本体は、1層以上の多孔質層と1層以上の非多孔質層とを有する複層構造を有し、かつ最外層に前記多孔質層が配置され、
前記カバーリング糸は、前記膜本体の外表面に前記膜本体1m当たり100回以上巻きついており、
前記カバーリング糸は、アクリル繊維を含む、中空糸膜。
A hollow fiber membrane for wastewater treatment, in which a microbial layer derived from microorganisms or bacteria in the wastewater is formed on the outer surface during the wastewater treatment,
The hollow fiber membrane comprises a hollow membrane body and a covering fiber,
The membrane body has a multilayer structure having one or more porous layers and one or more non-porous layers, and the porous layer is disposed as an outermost layer;
The covering yarn is wound around the outer surface of the membrane body 100 times or more per 1 m of the membrane body ,
The covering yarn comprises an acrylic fiber .
前記のカバーリング糸は、螺旋状に前記膜本体の外表面に巻きついている、請求項1に記載の中空糸膜。2. The hollow fiber membrane according to claim 1, wherein the covering yarn is spirally wound around the outer surface of the membrane body. 前記カバーリング糸は、前記膜本体の一端から他端にかけて均等に巻きついており、巻きつき間隔Pは、1~20mmである、請求項2に記載の中空糸膜。3. The hollow fiber membrane according to claim 2, wherein the covering yarn is evenly wound around the membrane body from one end to the other end, and the winding interval P is 1 to 20 mm. 前記カバーリング糸の繊度が0.01~30texである、請求項1~3のいずれか一項に記載の中空糸膜。 The hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 3 , wherein the covering yarn has a fineness of 0.01 to 30 tex. 前記多孔質層が、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びフッ素系樹脂から選ばれる1種以上を含む材料からなる、請求項1~4のいずれか一項に記載の中空糸膜。 The hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the porous layer is made of a material containing at least one selected from the group consisting of polyolefin-based resins, polyurethane-based resins, and fluorine-based resins. 前記非多孔質層が、スチレン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂から選ばれる1種以上を含む材料からなる、請求項1~5のいずれか一項に記載の中空糸膜。 The hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 5, wherein the non-porous layer is made of a material containing at least one selected from a styrene-based resin and a polyolefin-based resin. 請求項1~6のいずれか一項に記載の中空糸膜を含む、中空糸膜モジュール。 A hollow fiber membrane module comprising the hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 6. 請求項7に記載の中空糸膜モジュールを含む、廃水処理装置。 A wastewater treatment device comprising the hollow fiber membrane module according to claim 7. 請求項7に記載の中空糸膜モジュール、又は、請求項8に記載の廃水処理装置を用いて廃水を処理する廃水処理方法であって、
前記中空糸膜の外表面に、廃水中の微生物又は菌に由来する前記微生物層を形成させた後、前記中空糸膜の中空部に酸素を含む気体を供給する、廃水処理方法。
A wastewater treatment method for treating wastewater using the hollow fiber membrane module according to claim 7 or the wastewater treatment device according to claim 8, comprising the steps of:
The wastewater treatment method comprises forming the microbial layer derived from microorganisms or bacteria in the wastewater on the outer surface of the hollow fiber membrane, and then supplying an oxygen-containing gas into the hollow portion of the hollow fiber membrane.
請求項1~6のいずれか一項に記載の中空糸膜の製造方法であって、A method for producing the hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 6,
接着剤を用いて前記カバーリング糸の巻き始めの部分を前記膜本体の外表面に固定し、所定の回数又はピッチで螺旋状に前記カバーリング糸を前記膜本体の外表面に巻きつけ、前記接着剤を用いて前記カバーリング糸の巻き終わりの部分を前記膜本体の外表面に固定する巻きつけ工程を含む、中空糸膜の製造方法。A method for manufacturing a hollow fiber membrane, comprising a winding step of fixing a start portion of the covering yarn to the outer surface of the membrane body using an adhesive, winding the covering yarn spirally onto the outer surface of the membrane body at a predetermined number of times or pitch, and fixing an end portion of the covering yarn to the outer surface of the membrane body using the adhesive.
JP2021048380A 2021-03-23 2021-03-23 Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method Active JP7643125B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021048380A JP7643125B2 (en) 2021-03-23 2021-03-23 Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021048380A JP7643125B2 (en) 2021-03-23 2021-03-23 Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022147224A JP2022147224A (en) 2022-10-06
JP7643125B2 true JP7643125B2 (en) 2025-03-11

Family

ID=83463842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021048380A Active JP7643125B2 (en) 2021-03-23 2021-03-23 Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7643125B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116236920A (en) * 2023-02-07 2023-06-09 陈亚妮 A kind of MABR composite membrane with high oxygen selective permeability and preparation method thereof
KR102788122B1 (en) * 2024-04-24 2025-03-28 김현중 Septic tank for water treatment with pipe type filter media installed
CN118702271A (en) * 2024-06-14 2024-09-27 北京交通大学 A low-carbon device and method based on anaerobic ammonium oxidation and coordinated deamination and denitrification

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008237463A (en) 2007-03-27 2008-10-09 Toray Ind Inc Ring tube and spacer yarn winding device
WO2013147186A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 三菱レイヨン株式会社 Composite hollow fiber membrane and hollow fiber membrane module
US20160009578A1 (en) 2013-02-22 2016-01-14 General Electric Company Membrane assembly for supporting a biofilm
JP2019076893A (en) 2017-10-20 2019-05-23 三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社 Membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5918084B2 (en) * 1976-09-16 1984-04-25 東レ株式会社 fluid separation device
JPS5766137A (en) * 1980-10-09 1982-04-22 Asahi Medical Co Hoolow fiber
EP0732141B1 (en) * 1995-03-11 2000-03-22 Akzo Nobel N.V. Hollow filament bundle and mass and/or heat exchanger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008237463A (en) 2007-03-27 2008-10-09 Toray Ind Inc Ring tube and spacer yarn winding device
WO2013147186A1 (en) 2012-03-30 2013-10-03 三菱レイヨン株式会社 Composite hollow fiber membrane and hollow fiber membrane module
US20160009578A1 (en) 2013-02-22 2016-01-14 General Electric Company Membrane assembly for supporting a biofilm
JP2019076893A (en) 2017-10-20 2019-05-23 三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社 Membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022147224A (en) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7643125B2 (en) Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method
US7303677B2 (en) Supported biofilm process
US8758619B2 (en) Process of treating water using a gas permeable membrane-supported biofilm apparatus
US7303676B2 (en) Supported biofilm apparatus and process
JP2019076893A (en) Membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method
KR20050102115A (en) Supported biofilm apparatus and process
JP7359382B2 (en) Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment equipment and wastewater treatment method
TW200902455A (en) Immersion membrane separation apparatus and operation method thereof
JP2021133349A (en) Wastewater treatment equipment and wastewater treatment method
JP7338503B2 (en) water treatment equipment
WO2003043941A1 (en) Apparatus and method for treating organic waste water
WO2005016826A2 (en) Supported biofilm apparatus and process
JP7643123B2 (en) Hollow fiber membrane and its manufacturing method, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method
JP2021133342A (en) Hollow fiber membrane element, hollow fiber membrane module, wastewater treatment equipment and wastewater treatment method
JP7735787B2 (en) Wastewater treatment device and wastewater treatment method
WO2018100841A1 (en) Biologically activated carbon processing device
JP2008253994A (en) Biological treatment method for organic drainage
JP7844829B2 (en) Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method
CN114950152A (en) A kind of fiber tube reinforced hollow fiber membrane and preparation method thereof
JP6938876B2 (en) Biological processing equipment
KR20080111843A (en) Immersion Membrane Bioreactor
CN113329808A (en) Membrane, membrane contactor, apparatus and method for removing dissolved oxygen from a fluid
JP7310643B2 (en) MEMBRANE MODULE FOR WASTEWATER TREATMENT, WASTEWATER TREATMENT APPARATUS, AND WASTEWATER TREATMENT METHOD
JP2006255534A (en) Filtration membrane cleaning method
WO2024116342A1 (en) Hollow fiber membrane, hollow fiber membrane module, wastewater treatment device, and wastewater treatment method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240729

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240820

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250128

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250210

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7643125

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150