中空纤维膜束的制造方法

专利名称：中空纤维膜束的制造方法
中空纤维膜束的制造方法
技术区域
本发明涉及中空纤维膜过滤元件等所使用的中空纤维膜束 的制造方法、由该方法所得到的中空纤维膜束、以及具有该中 空纤维膜束的过滤元件的制造方法、由该制造方法所得到的过 滤元件。
背景技术：
作为废水处理方法之一，有如下膜分离活性污泥法在活 性污泥槽中浸渍膜过滤元件，通过过滤分离活性污泥。该方法 可将活性污泥浓度(MLSS:Mixed Liquor Suspended Solid,混 合液悬浮固体物)提高成5000到20000mg/l而进行过滤处理。因 此，具有能减小活性污泥槽的容积、或能缩短在活性污泥槽内 的反应时间这样的优点。此外，由于利用膜进行过滤，因此不 需要用于从处理水中除去浮游物质(SS:Suspended Solid,悬浮 固体)的最终沉淀槽。并且，不管活性污泥的沉降性的好坏都 可以过滤，因此活性污泥的沉降性不佳的状态也不必采取特别 的对策。这样，膜分离法与沉淀法相比，具有很多优点，近年 来正迅速普及。

发明内容
发明要解决的问题
中空纤维膜的膜本身的强度很高，因此原水中的夹杂物与 膜接触对膜表面的损坏很小，能经得住长期的使用。还具有使 处理水等沿与过滤方向相反的方向喷出而除去(逆洗)膜表面 的附着物这样的优点。但是，活性污泥及其凝聚物、夹杂物蓄积在中空纤维膜表面、膜间，因此将其排除的同时不进行过滤 的话，有效的膜面积就降低。其结果，存在过滤性能降低、无 法长期稳定的过滤这样的问题。
为了避免这样的污泥等向中空纤维膜的蓄积，从膜过滤元 件的下部进行曝气，使膜摇动，另外使气泡向上方移动，由此 对透过膜间的水进行搅拌。例如，专利文献l中列举出使用过滤 元件的方法，该过滤元件在中空纤维膜过滤元件的下部i殳有下 部环，而且在下部环侧固定部上设有多个贯穿孔。从该过滤元 件的下部进行曝气，在下部环端部内形成气体滞留，由多个贯 穿孔均匀地产生气泡，由此容易地剥离污泥等。即使这样的膜， 在更长时间的过滤处理中也为了减少污物的附着，也期望减少 中空纤维膜的根数直到适当的填充率。
在制造低的膜填充率的中空纤维膜过滤元件时，中空纤维 膜束不均，难以均匀地分散配置在中空纤维膜的端部固定部(以 下称为端部固定部)上。在中空纤维膜不均的部分容易蓄积污 泥等。此外，在上述下部环侧固定层上设有贯穿孔的类型的过 滤元件中，该贯穿孔露出中空纤维膜束外，过滤处理时曝气的 空气流出中空纤维膜外，因此不能充分发挥将活性污泥凝聚物 和夹杂物排出到中空纤维膜束外的效果，作为结果，存在污泥 堆积物、夹杂物更加蓄积在中空纤维膜过滤元件的中空纤维膜 束内，中空纤维膜表面堵塞的问题。
作为制造低的膜填充率的中空纤维膜过滤元件的方法，提 出了将多个中空纤维膜薄薄地并列而与网状的插入物一起巻成
巻席状，将端部连同该插入物固定的方法(参照专利文献2)。
还提出了以防止原水在中空纤维膜中偏流为目的，将间隔纱等
插入物放入中空纤维膜间(专利文献3)。不过在这些方法中存 在如下问题该插入物存在于发挥过滤功能的中空纤维膜之间，因此对因气泡的上升流所产生的膜的摇动带来阻碍，显著地损 害将活性污泥凝聚物和夹杂物排出到中空纤维膜束外的效果。
专利文献1:日本特开2000-157846号公报
专利文献2:日本特开平06-55083号7>才艮
专利文献3:日本特开平06-327905号公报
本发明的目的在于提供一种中空纤维膜束的制造方法，其
即使是低的膜填充率也能均匀地配置中空纤维膜的端部，进而
将其固定。
用于解决问题的方法
技术领域：
本发明人等进行了深入的研究，结果发现，将插入物插入 中空纤维膜束内，固定该中空纤维膜端部，之后，将该插入物 从中空纤维膜束内部除去，由此能解决上述问题，得到本发明。 即，本发明如下所述。
(1 )一种端部被固定的中空纤维膜束的制造方法，其特征 在于，该方法制造端部被固定的中空纤维膜束，其中，将插入 物插入到比被固定的区域更靠近中央的中空纤维膜束内部，固 定该中空纤维膜端部，之后，将该插入物从中空纤维膜束内部 除去。
(2) 根据上述(1)所述的中空纤维膜束的制造方法，其 特征在于，插入物的表观密度为lg/cmS以下。
(3) 根据上述(1)所述的中空纤雉膜束的制造方法，其 特征在于，插入物的表观密度为0.1g/cn^以下。
(4) 根据上述(1) ~ (3)所述的中空纤维膜束的制造方 法，其特征在于，插入物为中空状物。
(5) 根据上述(4)所述的中空纤维膜束的制造方法，其 特征在于，插入物为发泡体。
(6) 根据上述4所述的中空纤维膜束的制造方法，其特征在于，插入物为在内部包含有气体和/或液体的^求嚢状物。
(7) 根据上述(1) ~ (6)所述的中空纤维膜束的制造方 法，其特征在于，插入物具有球状、圆柱状、多棱柱状的任一 形态。
(8) 根据上述(1) ~ (6)所述的中空纤维膜束的制造方 法，其特征在于，插入物的与长轴垂直的截面为圆、椭圆、多 边形的任一形状，该截面的当量圆径沿着长轴从中央向一边或 两边的顶端缩小。
(9) 根据上述(1) ~ ( 8)所述的中空纤维膜束的制造方 法，其特征在于，插入物由热塑性树脂或橡胶制成。
(10) 根据上述(I) ~ (9)所述的中空纤维膜束的制造 方法，其特征在于，在端部被固定的区域的一侧设有贯穿孔。
(11) 根据上述(l) ~ ( 10)所述的中空纤维膜束的制造 方法，其特征在于，端部的固定部的靠近中空纤维膜的中央的 界面的膜填充率为5 ~ 40%的范围。
(12) 根据上述(1) ~ ( 11 )所述的端部被固定的中空纤 维膜束的制造方法，其特征在于，将表观密度为0.1g/cii^以下 的插入物插入比被固定的区域更靠近中央的中空纤维膜束内 部，利用离心力将铸塑剂注入该中空纤维膜端部并使该铸塑剂 固化，由此固定该中空纤维膜端部，之后，将该插入物从中空 纤维膜束内部除去。
(13 )由上述(1 ) ~ (12)的制造方法所得到的端部被固 定的中空纤维膜束。
(14) 一种中空纤维膜过滤元件的制造方法，其具有在上 述(l) ~ (9)的端部被固定的中空纤维膜束的制造方法中， 将中空纤维膜束收容在端部固定部围绕构件或外筒内的工序。
(15 )通过上述(14)的方法所得到的中空纤维膜过滤元件。
发明效果
根据本发明的方法，可以得到一种即使低的膜填充率，端 部固定部的中空纤维膜也被均匀地分散配置的中空纤维膜束。 即使为在膜的一端设有贯穿孔的中空纤维膜束时，贯穿孔也不 会露出膜束外。因此，即使用于膜分离活性污泥法，也能有效 地将污泥等排出中空纤维膜束外。由此，可进行长期稳定的过 滤运行。


图l是表示中空纤维膜过滤元件的实施方式的一个例子的 说明图。
图2是表示插入物的形态例子的说明图。
图3是表示中空纤维膜过滤元件束的固定部的形成方法的 一个例子的说明图。
图4是表示中空纤维膜过滤元件束的固定部的形成方法的 另 一个例子的说明图。
图5是表示中空纤维膜过滤元件的曝气试验时的气体导入 管的配置的说明图。
图6是表示用于评价端部固定部的中空纤维膜的分散状态 的方法的说明图。
符号说明
1、中空纤维膜束；2、上部盖；2，、铸塑剂杯部(或者， 铸塑剂杯)；3、下部环；4、上部盖侧端部固定层部；5、下部 环侧端部固定层部；6、贯穿孔；7、支柱；8、贯穿孔形成销； 9、多孔板；10、插入物；11、铸塑剂筒；12、注入软管；13、 铸塑剂；14、外筒；15、树脂棒；16、螺母；17、曝气用气体导入管；18、曝气用气体排出口； 19、集水帽；20、端部固定 部的靠近中空纤维膜的中央的界面；O、中心线；Pl、 P2:中 心线与端部固定部边皇彖交叉的点；Yl、 Y2、 Zl、 Z2:正交于中 心线的线与端部固定部边缘交叉的点；Ql、 Q2:与正交于中心 线的线交叉的点。
具体实施例方式
以本发明的制造方法所得到的中空纤维膜束是多根中空纤 维膜的一侧或两侧的端部被固定的中空纤维膜束。该中空纤维 膜束在至少一侧中空纤维膜端面开口有中空部。
该中空纤维膜束作为用于在该开口端面与过滤装置的配管
连接来抽出原水的构件所连接的过滤元件，可用于外压过滤法
等的过滤处理。图l所示的是外压过滤法所使用的中空纤维膜过
滤元件的一个例子。该中空纤维膜过滤元件包括由多根中空
纤维膜构成的中空纤维膜束l、在中空纤维膜束l的两端具有端
部固定部围绕构件的一种即上部盖2和下部环3，通过上部盖侧
端部固定部4和下部环侧端部固定部5固定中空纤维膜。上部盖2
和下部环3由支柱7连结。下部环3的中央部被具有多个贯穿孔6
的隔板隔开，在该部分形成有端部固定部5。作为其他形状，也 可以用作具有与中空纤维膜束大致同等长度的圓筒中收容有中
空纤维膜束的中空纤维膜过滤元件。
在本发明的中空纤维膜束的制造方法中，必须将多根中空 纤维膜集束而构成中空纤维膜束，将插入物插入到比由铸塑剂 等形成端部固定部的区域(后面简称为端部固定部形成区域) 更靠近膜的长度方向的中央的中空纤维膜束的内部。通过将该 插入物插入比端部固定部形成区域更靠近中央的 一 侧，可将中下通过铸塑剂等固定该中空纤维膜端部，能得到中空纤维膜均 匀地分散在端部固定部的中空纤维膜束。
作为所使用的中空纤维膜，可使用反渗透膜、超滤膜、微 滤膜等。中空纤维膜的材料不进行特别地限定，能使用公知的 材料。例如，可使用聚砜、聚醚砜、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚 醚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚乙烯、聚丙烯、聚
4-曱基戊烯、纤维素、乙酸纤维素、聚偏二氟乙烯、聚乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯等和它们的复合材料膜。此外， 可适当地4吏用内径50pm 3000pm、且内/外径比处于0.3 ~ 0.8 的范围的膜。
端部固定部，例如，由铸塑剂等固定用的材料固定。在此 所谓铸塑剂是指用于将中空纤维膜彼此粘接和/或固定而形成 固定部的树脂，通常，可使用2液混合型固化性树脂、热塑性树 脂。2液混合型固化性树脂是通过混合具有反应性的多个化合物 而固化的树脂， 一般而言也称为2液型粘4妻剂(two-component adhesive)、 2'液型4寿塑剂 (two-component casting resin )， 因it匕 是将称为主剂和固化剂的2液在使用时混合并使其固化的树脂。 在本发明中，可适当地使用以下树脂由含有作为反应性基团 的异氰酸酯的主剂和含有含活泼氢的有机化合物的固化剂组成 的聚氨酯树脂；由含有作为反应性基团的环氧基的主剂和含有 含活泼氢的有机化合物、有机酸酐的固化剂组成的环氧树脂； 由含乙烯基的聚有机硅氧烷和含硅氢基的聚有机硅氧烷组成的 硅树脂等。此外，作为热塑性树脂，最好是该树脂的熔点低于 构成中空纤维膜的聚合物的熔点，且物理和化学性质相对于过 滤对象原水稳定的树脂。具体来说，可列举出聚氨酯、聚酯、 聚乙烯、聚丙烯等热塑性树脂、石腊类等。
在制造中空纤维膜束时使用插入物。所谓插入物，即在中空纤维膜束制造过程中预先在膜间部分地设有间隙，为了使各 膜端部均匀地分散所放入的隔离物。优选该插入物的表观密度
为1.0g/cm3以下，更伊乙选为0.4g/cm3以下，还伊乙选0.1g/cm3以下。 此外，在实用上优选为0.04g/cm3。
通过表观密度为l.Og/cm3"下，将插入物横向放置于中空 纤维膜束内来制造出中空纤维膜束时，成为插入物的下面的中 空纤维膜也不会变形。此外，通过后述的离心粘接法注入铸塑 剂而形成端部固定部时，由于离心力有时会导致插入物的位置 移动，但表观密度为0.4g/cmS以下的插入物移动的趋势变少， 只要是0.1g/cn^以下，几乎不移动。
另外，所谓插入物的表观密度是指用该插入物的质量除以 容积的数值。在此所谓的容积是指与插入物的最外表面连接的 平面所围成的三维结构体的内容积。
优选插入物为中空状物。所谓中空状物是指在内部具有空 间的物质的总称。具体来说，是由固体部分以及空间构成的三 维结构体，是固体部分所形成的结构体内部具有上述空间的物 质。该空间可以^C封闭也可以与外部的空间连通。该空间也可 以被分为多个。该空间充满气体和/或液体。
中空状物的形状不进行特别地限定，例如，可列举出管状、 笼状、球嚢状、发泡体、多孔质结构、泡沫结构等。图2所示的 是管状、笼状的中空状物的例子。这些中空状物中，更优选内 部包含有气体和/或液体而膨胀的球嚢状物或发泡体的表观密 度为0.1g/cmS以下的。此外，球嚢状物在除去之前通过抽出内 部的气体和/或液体可以减小体积，因此可容易从中空纤维膜束 内部除去。作为装在内部的液体，可列举出乙醇、氯化钙溶液、 水等。
作为发泡体，可以列举出如下合适的例子将作为包装用材料而在市场上销售的发泡聚乙烯片材、气泡片材巻绕成形的
发泡体；将空气封入管中的发泡体；通过模具等将发泡体、发 泡性微珠等成形的发泡体等。
插入物的形状虽不进行特别地限定，但优选球体、椭圓体、 圆柱状、多棱柱状。形成像球体、椭圆体、圆柱这样的棱角部 分较少的形状的插入物损伤中空纤维膜的可能性较少，因此优 选。此外，也优选插入物的一部分与长轴垂直的截面为圆、椭 圓、多边形等任一形状，且其当量圆径为从中央向一边或向两 边的顶端缩小的形状，即，圆锥、棱锥、圓锥台、棱台的形状、 具有该形状和圆柱、棱柱部分的形状。作为这样的形状，特别 优选例如图2- g所示，在圓柱的一端存在圆锥形部分的形状。 另外也列举出在棱柱的一端具有棱锥部分的形状等。这样，通 过将顶端收窄的一侧朝着端部固定部侧放置在中空纤维膜束 内，更容易使中空纤维膜分散。另外，所谓当量圆径是指截面 积相等的圆的直径。
构成插入物的材料不进行特别地限定。例如，可使用不锈 钢、铝等金属材料，玻璃、陶瓷器等陶瓷材料，热塑性树脂、 橡胶等有机高分子材料。在这些材料中也优选使用热塑性树脂、 橡胶等具有挠性的材料。作为这样的材料的拉伸模量可列举出 为1 ~ 3000MPa以下的材料。
另 一方面，本发明的插入物也可以是使用水溶性的材料而 赋形的物质。例如可列举出氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、 硝酸钠、硝酸钾、硝酸钾、硝酸镁、硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、 磷酸钠、磷酸钾、硅酸钠等碱金属、碱土金属的水溶性无机盐， 聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮等水溶性有机高分子、可溶性淀 粉、羧曱基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等水溶性有 机化合物等。这些既可以单独使用也可使用多个的混合物。其中是可溶性淀粉和水溶性有机高分子的组合，或者，是可溶性 淀粉和水溶性有机化合物的组合时，能得到表观密度低且机械 强度较高的插入物，因此合适。此外，是水溶性的插入物时， 具有制造中空纤维膜束之后，用水等溶解除去插入物这样的优 点。特别是用于中空纤维膜束收容在外筒等中而难以取出插入 物的情况下是有用的。
插入物的大小可根据膜束的长度、膜束的直径、填充率、 贯穿孔的位置等决定。例如，欲得到中空纤维膜的长度是
1000mm ~ 2500mm、直径是1 OOmm ~ 200mm的情况下，插入物 的直径是50mm 100mm、长度是400mm ~ 2000mm左右即可。 此外，插入物的直径是欲得到的中空纤维膜束的直径的粗细的 1/4 ~ 2/3即可。
本发明的制造方法中，将多根中空纤维膜集束而通过铸塑 剂等固定端部之际，必须比端部固定部形成区域更靠近中空纤 维膜的中央地将插入物插入。首先，准备构成中空纤维膜束的 中空纤维膜。本发明的效果在中空纤维膜束的端部固定部的靠 近中空纤维膜的中央的界面20的膜填充率为5 ~ 40%时，起到特 别显著的效果。因此，满足该膜填充率地使用中空纤维膜即可。 膜填充率更优选的范围为10~ 30%。
另外，中空纤维膜束的优选直径为30mm ~ 800mm，更优选 为100mm~ 800mm。因此，必须也考虑到这一点来选才,膜填充 率，准备中空纤维膜。另外，端部被固定后的中空纤维膜束的 优选长度为300mm 3000mm的范围。
在此，所谓膜填充率是指中空纤维膜截面积的总面积相对 于固定部的中空纤维膜束中央侧截面积的比率。即，通过(中 空纤维膜外径)2x (兀/4) x (膜根数)/ (固定部的中空纤维膜 束中央侧的截面积)所计算的数值。另外，通过制成上述的膜填充率，中空纤维膜不易不均，可得到中空纤维膜彼此的间隔 适度的中空纤维膜束。优选在将插入物插入到中空纤维膜束之 前，在中空纤维膜束的一端通过粘接剂等封闭后，事先集束一 些。
接着将插入物插入。该插入物在设有贯穿孔时也可以插入 所设一侧的端部附近。插入中空纤维膜束插入物的位置是，比 设置端部固定部的区域(端部固定部形成区域)更靠近膜的中 央地插入。从端部固定部区域隔开一定程度的距离而靠近中央 地插入可根据该插入物的大小、欲得到的中空纤维膜束的直径 的大小、长度、填充率等决定。具体来说，优选设定成插入物
的端部位于距离该插入物的端部固定部形成区域的端为10 ~ 200mm范围内。优选为30mm 100mm,更优选为40mm 70mm。 为该范围时，铸塑剂等不易附着在插入物上，在端部固定部可 使中空纤维膜更加均匀地分散。此外，直径越粗，插入位置距 端部固定区域的距离越大的是优选的。并且，直径为50 ~ 100mm 时，该3巨离为30~ 100mm的范围即可。4尤选为40 70mm。
放入插入物的数量根据端部固定部的大小、端部固定部界 面的膜填充率任意地设定。例如，若端部固定部界面的膜填充 率为20%以上且端部固定部为直径200mm以下，l个或2个都可 以。此外，膜填充率为20。/。以上且直径超过200mm时，优选使 用2 4个。膜填充率为5%以上且不足20%时，若端部固定部的 直径为200mm以下，2个或3个都可以。此外，膜填充率为5%以 上且不足20%、直径超过200mm时，优选^f吏用3 6个。
插入物为l个时，优选以尽可能收纳在束的中心的方式插 入，使用多个时，优选均匀地插入膜束的周向。也可以在膜的 长度方向将插入物连成一排地;汰入。
将贯穿孔设在中空纤维膜束上时，将插入物插入到至少设有贯穿孔一侧的端部固定部形成区域。并且，也可以在没有贯 穿孔的端部固定部形成区域中插入插入物后形成固定部。此时， 能得到在该固定部分也使中空纤维膜均匀地分散的效果。其结
果，具有如下优点从贯穿孔曝气的空气上升到膜束的上部， 因此该部分污泥也更有效地剥离。
另外，将上述插入物插入到中空纤维膜的作业在铸塑夹具 上进行即可。此时，将接收后述的铸塑剂等而制成端部固定部 用的构件等也预先放置在夹具上时，作业效率进一步提高，可 利用中空纤维膜束形成更令人满意的端部固定部。
并且，将贯穿孔设在中空纤维膜束上时，插入了插入物的 中空纤维膜束端部当中，设有贯穿孔的一侧的端部插入有贯穿 孔形成销。在设有贯穿孔的一侧的端部设有下部环等构件，该 构件上预先设置有贯穿孔时，借助该孔，插入贯穿孔形成销。 优选贯穿孔形成销的最佳长度与所形成的端部固定部的长度相 同，或为5 ~ 20mm长。
贯穿孔的最佳大小优选当量直径为2 ~ 30mm,更优选为5 ~ 25mm。通过处于该范围，即使在孔附近附着有原水中的悬浮物 质，也可以将足量的气泡均匀地送进中空纤维膜束内。在此， 所谓的当量直径被定义为4x (流路截面积)/ (周长)。贯穿孔 的形状是三角形、四边形、六边形等多边形、圆形、椭圆形、 扇型、C字型或星形等任意的形状。
另外，贯穿孔的数量虽取决于端部固定部的截面积、贯穿 孔的当量直径，但优选为2 ~ 300个左右，更优选为5 100个， 最优选为10 60个的范围。最好根据贯穿孔的总开口面积，即， (贯穿孔当量直径)、兀/4x (贯穿孔数)和导入的空气量，调 整贯穿孔的当量直径和数量。
贯穿孔形成销之外，优选在端部固定部形成区域上预先插入树脂棒。该树脂棒使用通常以铸塑剂量的降低等目的被采用 的树脂棒即可。通过预先插入该树脂棒，可期待如下的效果。 即，(1)可微调插入贯穿孔形成用销、铸塑剂量降低用的树脂 棒等的位置，因此能使中空纤维膜的分散状态更加均匀，(2) 由于贯穿孔形成用销、树脂棒存在于中空纤维膜间，所以具有 各中空纤维膜的相对位置被保持这样的效果。因此，由于铸塑 剂流入中空纤维膜束内时产生的流动而不会导致中空纤维膜移 动，因此可均匀地保持中空纤维膜的分散性。
作为上述结果，将贯穿孔形成用销、树脂棒插入端部固定 部形成区域内的中空纤维膜束内时，能更显著地提高均匀分散 效果。该销、树脂棒的长度可由端部固定部区域的长度决定， 但该销、树脂棒的长度优选为端部固定部区域的长度的3 0 ~
95%,更优选为50~90%。此外，优选直径为5 30mm。另夕卜， 被插入的树脂棒的数量可由中空纤维膜束的长度、直径、树脂 棒的直径等决定，但优选为5 100根。树脂棒沿中空纤维膜束 的周向平均地插入。
之后，适当地用布、薄膜等覆盖中空纤维膜束的周围而将 端部固定。此外，在膜束的上下端设有铸塑剂杯等用于接收铸 塑剂等而制成端部固定部的构件，通过注入软管将其和铸塑剂 筒连接。该铸塑构件也可以借助上部盖、下部环这样的端部固 定部围绕构件等成为过滤元件的一部分的构件，或将这些构件 作为铸塑构件进行设置。此外，将插入物所插入的中空纤维膜 束一端插入到外筒后再安装铸塑构件时，可得到以中空纤维膜 束收纳在外筒内的状态被端部固定的中空纤维膜过滤元件。作 为固定中空纤维膜端部的方法，有在端部将铸塑剂等注入中空 纤维膜束内而固定的方法。作为注入铸塑剂的方法，可列举出 利用离心力注入铸塑剂等的离心成形法、利用水位差(waterhead difference),泵压力注入铸塑剂等的静置成形法。其中离 心成形法可均匀地注入中空纤维膜间，因此更优选。在利用离 心成形法形成固定部时，更优选采用表观密度为0.1g/cmn乂下 的插入物。表观密度为0.1g/cn^以下时，插入物就难以向固定 部形成区域侧移动，中空纤维膜容易更均匀地分散到端部固定 部的中心部分。
固定了端部之后，使其固化。之后，将插入物从中空纤维 膜束内除去。插入物残留在膜内时，有可能在过滤处理中对污 泥等的排出性带来影响。除去插入物既可以用手拿起而取出中 空纤维膜，也可以从一端拔出插入物中的内置物之后，拔出插 入物等，或也可以通过水和热量等使插入物本身溶解。之后， 恰当地拔出贯穿孔销、树脂棒，得到中空纤维膜束。
通过这样将插入物放入中空纤维膜间，中空纤维膜从插入 部分朝着端部沿束的中心方向适度地弯曲。其结果，中空纤维 膜均匀地分散在端部固定部形成区域。通过在该状态下固定中 空纤维膜的端部，能得到中空纤维膜均匀地分散在端部固定部 的中空纤维膜束。并且，将贯穿孔形成销、铸塑剂量降低用的 树脂棒等插入端部固定部形成区域内的中空纤维膜束内时，易 于保持中空纤维膜的均匀分散状态。此外，可利用这些插入的 做法来微调中空纤维膜的分散状态而更加均匀。
由上述的方法所得到的中空纤维膜束的中空纤维膜均匀地 分散在端部固定部。具体地将其分散状态表示如下。
首先，其特征在于端部固定部的横截面的膜填充率比为一 定范围内。即，在与端部固定部的膜的长度方向垂直的截面中， 通过与截面的直径正交的直线将直径分为3等份的方式划分该 截面时，任意的2个部分的膜填充率比为0.4 ~ 2.5,优选为0.8~ 1.3，更优选为0.9~1.2,还优选为1.0~1.1。使用图6来说明各部分的膜填充率比的求出方法时，如下所
述。图6表示端部固定部的中空纤维膜束中央侧界面的一个例
子。首先，画一条通过该面的中心o的中心线。中心线以在该 界面上尽可能多地通过膜数最稀疏的部分的方式进行画线。通
过与该中心线正交的直线(垂直线)将中心线分为3等份，由此 将该截面分割成3份。这些垂直线与端部固定部边缘交叉的点分 别为Y1、 Zl、 Y2、 Z2,还有，中心线与端部固定部边缘交叉的 点为P1、 P2。由通过P1的端部固定部边缘和直线Y1、 Zl所围成 的区域为区域A，由Y1、 Y2、 Zl、 Z2以及存在于其间的端部固 定部边缘所围成的区域为区域B。由通过P2的端部固定部边續^ 和直线Y2、 Z2所围成的区域为区域C。通过计算区域A、 B、 C 各自的面积所求出的值分别为SA、 SB、 SC。存在于各区域的 贯穿孔的部分的面积排除在该面积之外。此外，对存在于各区 域A、 B、 C的中空纤维膜的数量进行计数，该数值分别为MA、 MB、 MC。另外，贯穿孔、中空纤维膜横跨2个区域而存在时， 按在各自区域存在的部分的面积比值进行分配。该MA/SA、 MB/SB、 MC/SC为各区域的膜填充率。通过从3个区域中选择任 意的2个区域，求出该比值，可得到该区域间的膜填充率比。
接着，其特征在于在中空纤维膜束的端部固定部，各中空 纤维膜大致平行配置。即，沿着中心轴线将端部固定部切断来 观察该切断面时，中空纤维膜的90%以上与中心轴线方向成 0°~ 20°的角度大致平行固定，优选为0°~15°,更优选为0。-10。的角度。
上述那样端部被固定的中空纤维膜束在中空纤维膜间适度 地确保间隙，因此污泥等不易蓄积，可通过对附着的污泥等进 行反洗等而容易地剥离。
实施例下面说明本发明的实施例，但不能据此对本发明进行限定。 [实施例1]
制造 一 种具有中空纤维膜束的过滤元件，该中空纤维膜束 使用发泡聚乙烯制的圓柱状的插入物，并通过离心粘接法固定
端部。该插入物将厚度为lmm的发泡聚乙烯片材巻曲而成形为 外径75mm、全长800mm。测量该插入物的重量和体积而求出的 表观密度为0.04g/cm3。
另外，插入物的体积通过以下的方法进行测量。将插入物 放入5 0 pi m的聚乙烯制袋中并浸渍在水中。浸渍时使得该袋中不 产生空气积存。测量插入物完全地浸渍在水中时受到的浮力， 从该测量值和浸渍水的密度求出体积A。另外，同样地求出浸 渍时的聚乙烯制袋的体积B 。从体积A减去体积B的数值为插入 物的体积。
制造 一 种具有中空纤维膜束的过滤元件，该中空纤维膜束 使用上述的插入物，并如以下那样固定端部。图3是表示固定部 的形成方法的示意图。作为中空纤维膜l,使用3300根外径 1.2mm、内径0.6mm、聚偏二氟乙烯制的细孔直径O.liim的精密 过滤膜。此外，作为固定中空纤维膜束而形成的过滤元件的构 件，使用通过2根直径13mm、长度2080mm的管(未图示)将内 径155mm、高度70mm的上部盖2和内径140mm、高度88mm的下 部环3连接固定而成的构件。另外，上部盖2的一侧面上一体地 设有内径140mm、高度40mm的铸塑剂杯2'。在下部环内，通过 具有24个直径llmm的贯穿孔的分隔板将高度88mm中的高度 38mm处与高度方向垂直地隔开，由此设置用于形成端部固定部 用的区域。
首先，将过滤元件的结构构件放置在铸塑夹具中。铸塑夹 具包括将中空纤维膜束收纳在中央部用的截面呈U字状且长度为1800mm的束7lU妻部；将上部盖2固定在该一边端侧用的盖 固定部；将下部环3固定在另一边端侧用的环固定部。束承接部 和盖固定部、环固定部通过基板一体化。
首先，封闭距上部盖2侧的中空纤维膜端5mm大小的中空部 后，使各膜以零散的状态每1100根为l束而分成3束。将各束插 入具有3个直径55mm的孔的直径150mm的多孑L板9内，该多孔板 9收容在上部盖2内。
接着，将下部环侧的中空纤维膜每1650根为l束分成2束。 首先将1束水平地放置在下部环3内之后，在其上》文置上述插入 物10。此时该插入物10配置成该插入物的顶端如图3所示那样位 于从下部环3端部离开中空纤维膜束1的中央侧5 0 m m的位置。在 其上已放置l束中空纤维膜束，为了插入物10不从外部直接露 出，在插入的周围同样地配置了中空纤维膜。之后，下部环侧 中空纤维膜端收容在下部环内。并且，将24根直径llmm、长度 70mm的贯穿孔形成销如图3所示那样通过设置在下部环上(仅 图示一部分)的贯穿孔而插入该中空纤维膜束内，该贯穿孔形 成销的一端具有直径15mm的圆板。另外，贯穿孔形成销从水平 地设置的中空纤维膜束的下侧朝着上侧依次一根一根地插入。
之后，放置在上部盖2、下部环3内的中空纤维膜束固定于 铸塑夹具(未图示)。此时，用布覆盖处于插入物周围的中空纤 维膜的周围，从该布上通过带固定于铸塑夹具。然后，将该铸 塑夹具放置在离心粘接用架台(未图示)上。
设置在上述离心粘接用架台的铸塑剂筒11、设置在上部盖2 上的铸塑剂杯2，以及下部环3通过注入软管12连接。向该铸塑剂 筒11内投入2液混合型聚氨酯树脂的混合物。接着，以177rpm 的速度使离心粘接用架台旋转，端部固定部形成区域受到35G 的离心力。开始旋转90分后停止旋转，将铸塑夹具从离心粘接用架台取下。将铸塑剂杯部2，和注入软管的连接部分、注入软
管和下部环的连接部分切离。将其在50。C的千燥机内加热24小 时。接着，将铸塑剂杯部2，和上部盖2的分界线切断而使中空纤 维膜开口 。
之后，松开带而从铸塑夹具取出中空纤维膜束以及过滤元 件的结构构件，取下覆盖中空纤维膜整体的布。接着用手轻轻 拿起中空纤维膜，拔掉被插入中空纤维膜束l内的插入物。拔 出了被插入下部环的贯穿孔形成销8。在下部环侧固定部5上形 成了直径llmm的贯穿孔6。
其结果，得到两端用铸塑剂固定、并且中空纤维膜束的一 侧的端部外周固定于上部盖2，另 一侧的端部外周固定于下部环 3的过滤元件。上部盖侧端部固定部4和下部环侧端部固定部5 的过滤部界面间的有效长为2000mm、膜面积为25m2,下部环 侧的端部固定部的中空纤维膜填充率为24%。
详细地观察该中空纤维膜束，拔掉插入物之后的中空纤维 膜未发生创伤等。而且，也没有插入物陷入端部固定部的痕迹。
将上述中空纤维膜过滤元件浸渍在水中之后进行曝气，观 察膜的状态。首先，将中空纤维膜过滤元件以垂直状态浸渍在 容积8 m3透明水槽中。图5表示过滤元件与曝气用的配管之间的 关系。即，距下部环侧端部固定部5为20cm的下部且下部环侧 固定部5的大致中心部设置有直径2cm的曝气用气体导入管17， 该曝气用气体导入管17具有朝上的曝气用气体排出口 18。此外， 上部盖上安装有与过滤水配管相连接用的集水帽19。该集水帽 19与过滤水配管(未图示)连接，固定于水槽上。
从曝气用气体导入管17曝气6NmVhr的空气，并通过与过滤 水配管连接的抽吸泵，以膜过滤通量为0.6mV膜面积m"天的方 式进行了抽吸过滤。被曝气的空气不从下部环侧端部固定部5附近散逸而使各中空纤维膜摇动，向中空纤维膜束的上方移动。 确认了被曝气的空气充分地搅拌中空纤维膜周围的水。
并且，将该中空纤维膜过滤元件浸渍在活性污泥槽中，进
行了过滤试验。活性污泥的原水使用了平均BOD浓度为 150mg/l、 SS浓度为160mg/l的城市下水。从曝气用气体导入管 17曝气6NmVhr的空气，并通过抽吸泵，以膜过滤通量为0.6m3/ 膜面积m:天的方式进行了抽吸过滤。此时，膜间压力差为-15 ~ —20kPa且3个月稳定。此外在试验中，活性污泥槽的MLSS浓度 平均为10000mg/l，平均温度为25。C。
过滤后，附着在中空纤维膜上的污泥、夹杂物的重量是 3.2kg。另外，污泥、夹杂物的重量是从过滤实验后的湿润状态 的中空纤维膜过滤元件的重量减去过滤实验前的湿润状态的中 空纤维膜过滤元件的重量而求出的数值。
并且，如下述那样观察中空纤维膜束的端部固定部截面。 首先，沿轴方向将中空纤维膜束的上部盖侧端部固定部4切断而 成4等分，观察切断面，看在端部固定部4内在各中空纤维膜间 是否存在铸塑剂。在任一切断面都存在铸塑剂，没有缺陷部分。
接着，将下部环附近的中空纤维膜和支柱切断，取出下部 环，拔除被固定在下部环上的中空纤维膜的自由端部分，观察 端部固定部的中空纤维膜的分散状态。首先，目视观察贯穿孔 和中空纤维膜之间的位置关系。贯穿孔6存在于全部中空纤维膜 束的内侧。并且，所有的贯穿孔6和贯穿孔6之间存在中空纤维 膜端部。
并且，确认了下部环侧端部固定部的界面的中空纤维膜的 配置。首先，对该端部固定部的中空纤维膜开口的一侧的整个 面拍摄照片，将该照片放大到大约2倍，将固定区域如下所述那 样分割成3份，测量各区域的膜填充率的比率。图6表示的其说明图。
首先，画一条通过在离心粘接时成为下方的下部环固定部 的点Pl和下部环的中心0的中心线，该中心线和下部环固定部
的边缘交叉的点为P2。再画一条通过距Pl为47mm的点Ql的、与 中心线垂直的线，该垂直线与下部环固定部的边缘交叉的点为 Yl、 Zl。画一条通过距P2为47mm的点Q2的、与中心线垂直的 线，该垂直线与下部环固定部的边纟彖交叉的点为Y2、 Z2。通过 Pl的下部环固定部的边缘与直线Y1、 Zl围成的区域为区域A。 通过Y1、 Y2的下部环固定部的边^^、通过Z1、 Z2的下部环固定 部的边缘、直线Y1、 Zl、直线Y2、 Z2所围成的区域为区域B。 通过P2的下部环固定部的边缘与直线Y2、 Z2所围成的区域为区 域C。计算区域A、 B、 C各自的面积所求出的数值分别为SA、 SB、 SC。另外，存在于各区域的贯穿孔的部分的面积排除在该 面积之外。对存在于各区域A、 B、 C的中空纤维膜的数量进行 计数，其数值分别为MA、 MB、 MC。另外，贯穿孔和中空纤 维膜横跨2个区域存在时，按在各区域存在的部分的面积比进行 分配。由以下的计算公式计算区域A、 B、 C的膜填充率比 〔FA/FB〕和〔FA/FC〕。
〔FA/FB 〕 = ( MA/SA)/(MB/SB) 〔FA/FC〕 = ( MA/SA)/(MC/SC) 其结果，〔FA/FB〕为1.0, 〔FA/FC〕为1.1。
其次，沿着中心轴线切断中空纤维膜束的下部环侧的端部 固定部，观察该切断面。结果，中空纤维膜的90%以上以与中 心轴线方向成0。 10。的角度大致平行地固定。
使用将空气封入了市场销售的橡胶球嚢的插入物，利用离 心粘接法制造出具有中空纤维膜束的过滤元件。该插入物为外径70mm、全长800mm、封端部的相反侧端呈外径70mm的半J求 状的圓柱状。该插入的表观密度为0.02g/cm3。另外，除该表观
密度是没有使用聚乙烯制袋而直接将该插入物浸渍在水中来测 量了体积之外，与实施例l同样地求出。
使用该插入物，与实施例l同样地制造出具有中空纤维膜束 的过滤元件。从中空纤维膜束内取出上,迷插入物时，抽空插入 物内的空气来缩小体积后取出，极易进行取出作业。详细观察 了该中空纤维膜束，取出插入物后的中空纤维膜没有发生创伤 等。此外也没有插入物陷入端部固定部的痕迹。
接着对所得到的过滤元件进行了与实施例l同样地在水中 曝气时的膜的状态的观察。其结果，曝气的空气不从下部环侧 端部固定部附近散逸而使各中空纤维膜摇动，空气向中空纤维 膜束的上方移动。可确认曝气的空气充分地搅拌了中空纤维膜 束周围的水。
并且，如下述那样观察了中空纤维膜束的端部固定部截面。 首先，沿轴方向将中空纤维膜束的上部盖侧端部固定部4切断而 成4等分，观察了切断面，看在端部固定部4内在各中空纤维膜 间是否存在铸塑剂。在任一切断面都存在铸塑剂，没有缺陷部 分。
接着，与实施例l同样地观察端部固定部的中空纤维膜的分 散状态。首先，目视观察贯穿孔和中空纤维膜的位置关系。贯 穿孔6存在于全部中空纤维膜束的内侧。并且，所有的贯穿孔6 和贯穿孔6之间存在中空纤维膜端部。
接着，计算与实施例1同样地分割成3份的端部固定部的各 区域的膜填充率的比率。其结果，〔FA/FB〕为l.l， 〔FA/FC〕 为1.0。
并且，沿着中心轴线切断中空纤维膜束下部环侧的端部固定部，观察该界面。结果，中空纤维膜的90%以上以与轴方向 成0。~ 10。的角度大致平行地固定。 [实施例3]
使用图2-g所示形状的聚氯乙烯制的插入物，利用静置粘 接法制造出具有中空纤维膜束的过滤元件。
该插入物是厚度5 m m的聚氯乙烯制的板的加工成形物，各 面#:封闭而没有开口部。顶端的截面形状是外径20mm的圆，圆 柱状部分的外径为75mm、长度为700mm，全长为800mm。该插 入物的表观密度为0.35g/cm3。另外，除该表观密度是没有使用 聚乙烯制袋而直接将该插入物浸渍在水中来测量了体积之外， 与实施例l同样地求出。
使用该插入物，与实施例1同样地将中空纤维膜过滤元件的 结构构件放置在铸塑夹具上。接着，将该铸塑夹具以上部盖成 为下侧而垂直地竖立，上部盖上所设有的铸塑剂杯部和铸塑剂 筒11通过注入软管连接。向该铸塑剂筒11内投入了 2液混合型聚 氨酯树脂的混合物。之后，通过空气对铸塑剂筒ll进行加压， 用5分钟将该树脂混合物注入上部盖内，静置120分钟。之后， 与实施例l同样地制造出具有端部被固定的中空纤维膜束的过 滤元件。
接着，连同铸塑夹具上下翻转，粘接下部环侧。铸塑剂筒 和下部环通过注入软管连接。然后，向该铸塑剂筒11内投入了2 液混合型聚氨酯树脂的混合物。之后，通过空气对铸塑剂筒ll 进行加压之后，用5分钟将该树脂混合物注入下部环的固定部形 成区域，静置120分钟。
详细地观察该中空纤维膜束，拔掉插入物后的中空纤维膜 没有发生创伤等。也没有插入物陷入端部固定部的痕迹。
接着对所得到的过滤元件观察与实施例1同样地在水中曝气时的膜的状态。其结果，曝气的空气不从下部环侧端部固定 部附近散逸而使各中空纤维膜摇动，空气向中空纤维膜束的上 方移动。可确认曝气的空气充分地搅拌了中空纤维膜束周围的 水。
并且，如下述那样进行了中空纤维膜束的端部固定部截面 的观察。
首先，沿轴方向将中空纤维膜束的上部盖侧端部固定部4
切断而成4等分，观察了切断面，看在端部固定部4内在各中空
纤维膜间是否存在铸塑剂。在过滤元件中央侧的切断面中，虽
在中空纤维膜小束内存在2处没有铸塑剂的缺陷部分，但其他部
分存在铸塑剂，没有缺陷部分。
接着，与实施例l同样地观察了端部固定部的中空纤维膜的 分散状态。首先，目视观察了贯穿孔和中空纤维膜的位置关系。
贯穿孔6存在于全部中空纤维膜束的内侧。并且，所有的贯穿孔 6和贯穿孔6之间存在中空纤维膜端部。
接着，将中空纤维过滤膜元件的结构构件放置在铸塑夹具 上时成为下方侧的下部环固定部的点为Pl，除此之外与实施例1 同样地将固定区域分割3份，计算了各区域的膜填充率的比率。 其结果，〔FA/FB〕为l.l, 〔FA/FC〕为l.l。
并且，沿着中心轴线切断中空纤维膜束下部环侧的端部固 定部，观察了该界面。结果，中空纤维膜的90%以上以与轴向 成0°~ 10。的角度大致平行地固定。
使用图2-g所示形状的插入物，利用离心粘接法制造出具 有中空纤维膜束的过滤元件。
该插入物是厚度5mm的聚乙烯制的板的加工成形物，与实 施例3的插入物为同 一形状。该插入物的表观密度为0.10g/cm3。另外，除该表观密度是没有使用聚乙烯制袋而直接将该插入物 浸渍在水中来测量了体积之外，与实施例l同样地求出。
使用该插入物，与实施例1同样地制造出具有中空纤维膜束 的过滤元件，对该过滤元件进4亍了评1介。耳又出插入物之后的中 空纤维膜没有发生创伤等。也没有插入物陷入端部固定部的痕
迹。还观察了下部环的下面，结果其贯穿孔6存在于全部中空纤 维膜束的内侧。
接着对所得到的过滤元件进行了与实施例l同样地在水中 曝气时的膜的状态的观察。其结果，曝气的空气不从下部环侧 端部固定部附近散逸而使各中空纤维膜摇动，空气向中空纤维 膜束的上方移动。可确认曝气的空气充分地搅拌了中空纤维膜 束周围的水。
并且，与实施例l同样地进行了过滤试验。其结果，膜间压 力差为-15 ~ -20kPa且3个月稳定。3个月后，附着在中空纤维 膜上的污泥或夹杂物的重量为3.2 k g 。
接着，如下述那样观察了中空纤维膜束的端部固定部截面。 首先，沿膜的长度方向将中空纤维膜束的上部盖侧端部固定部4 分为4等份，观察了各切断面，看在各中空纤维膜间是否存在铸 塑剂。结果，在任一切断面都存在铸塑剂，没有缺陷部分。
接着，与实施例1同样地观察端部固定部的中空纤维膜的分 散状态。首先，目视观察了贯穿孔和中空纤维膜的位置关系。 贯穿孔6存在于全部中空纤维膜束的内侧。并且，所有的贯穿孔 6和贯穿孔6之间存在中空纤维膜端部。
接着，计算与实施例1同样地分割成3份的固定区域的各区 域的膜填充率的比率。其结果，〔FA/FB〕为l.l， 〔FA/FC〕为 1.0。
并且，沿着中心轴线切断中空纤维膜束下部环侧的端部固定部，观察了该界面。结果，中空纤维膜的90。/。以上以与轴向
成0°~ 10。的角度大致平行地固定。 [实施例5]
使用图2-g所示形状的插入物，利用离心粘接法制造出具 有中空纤维膜束的过滤元件。
该插入物是厚度3mm的聚氯乙烯制的板的加工成形物，与 实施例3的插入物为同 一 形状，该插入物的表观密度为 0.22g/cm3。另外，除该表观密度是没有使用聚乙烯制袋而直接 将该插入物浸渍在水中来测量了体积之外，与实施例1同样地求 出。
使用该插入物，与实施例1同样地制造出具有中空纤维膜束 的过滤元件，对该过滤元件进行了评价。首先，拔掉插入物后 的中空纤维膜没有发生创伤等。此外，插入物虽向上部盖侧端 部固定部4侧移动了 30mm左右，j旦没有陷入端部固定部的痕迹。
接着对所得到的过滤元件进行了与实施例l同样地在水中 曝气时的膜的状态的观察。其结果，曝气的空气不从下部环侧 端部固定部附近散逸而使各中空纤维膜摇动，空气向中空纤维 膜束的上方移动。可确认曝气的空气充分地搅拌了中空纤维膜 束周围的水。但观察到从中空纤维膜束的中心部上升了较大的 气泡群。
并且，与实施例l同样地进行了过滤试验。其结果，膜间压 力差为-15 ~-40kPa且3个月稳定。3个月后，附着在中空纤维 膜上的污泥或夹杂物的重量为4.2kg。
接着，如下述那样观察中空纤维膜束的端部固定部截面。 首先，沿膜的长度方向将中空纤维膜束的上部盖侧端部固定部4 分为4等份，观察了各切断面，看在各中空纤维膜间是否存在铸 塑剂。其结果，在任一切断面都存在铸塑剂，没有缺陷部分。接着，与实施例1同样地观察了端部固定部的中空纤维膜的 分散状态。首先，目视观察了贯穿孔和中空纤维膜的位置关系。 贯穿孔6存在于全部中空纤维膜束的内侧。但在中空纤维膜束端 中央有几乎不存在中空纤维膜的部分，在该部分存在3个贯穿孔6。
接着，计算与实施例1同样地分割成3份的固定区域的各区 域的膜填充率的比率。其结果，〔FA/FB〕为1.8， 〔FA/FC〕为 1.1。
并且，沿着中心轴线切断中空纤维膜束下部环侧的端部固 定部，观察了该界面。结果，中空纤维膜的90%以上以与轴向 成0。~ 10。的角度大致平行地固定。
使用与实施例2相同形状的硫化橡胶制的插入物，利用静 置粘接法制造出具有中空纤维膜束的过滤元件。插入物内放入 35重量％乙醇水溶液并进行密封。该插入物的表观密度为 0.95g/cm3。
使用该插入物，与实施例3同样地制造出具有中空纤维膜束 的过滤元件，对该过滤元件进行了评价。首先，拔掉插入物后 的中空纤维膜没有发生创伤等。此外，插入物虽向上部盖侧端 部固定部4侧移动了 20mm左右，^f旦没有陷入端部固定部的痕迹。
接着对所得到的过滤元件进行了与实施例l同样地在水中 曝气时的膜的状态的观察。其结果，曝气的空气不从下部环侧 端部固定部附近散逸而使各中空纤维膜摇动，空气向中空纤维 膜束的上方移动。可确认曝气的空气充分地搅拌了中空纤维膜 束周围的水。但观察到从中空纤维膜束的中心部上升了较大的 气泡群。
并且，与实施例l同样地进行了过滤试验。其结果，膜间压力差为-15 ~ -45kPa且3个月稳定。3个月后，附着在中空纤维 膜上的污泥或夹杂物的重量为4.4kg。
接着，如下述那样观察了中空纤维膜束的端部固定部截面。 首先，沿膜的长度方向将中空纤维膜束的上部盖侧端部固定部4 分为4等份，观察了各切断面，看在各中空纤维膜间是否存在铸 塑剂。其结果，在任一切断面都存在铸塑剂，没有缺陷部分。
接着，与实施例l同样地观察了端部固定部的中空纤维膜的 分散状态。首先，目视观察了贯穿孔和中空纤维膜的位置关系。 贯穿孔6存在于全部中空纤维膜束的内侧。但在中空纤维膜束端 中央有几乎不存在中空纤维膜的部分，在该部分存在3个贯穿孔 6。
另外，计算与实施例1同样地分割成3份的固定区域的各区 域的膜填充率的比率。其结果，〔FA/FB〕为2.1, 〔FA/FC〕为 1.2。
并且，沿着中心轴线切断中空纤维膜束下部环侧的端部固 定部，观察了该界面。结果，中空纤维膜的90%以上以与轴向 成0°~ 10。的角度大致平行地固定。
使用截面形状为椭圆环状的水溶性的2个插入物，利用离心 粘接法制造出具有固定了端部的中空纤维膜束的过滤元件。该 插入物是使在可溶性淀粉中加入了羧甲基纤维素的水溶液而呈 糊状的物质流入模具中进行干燥而成形的插入物，是空隙率为 70%的多孑^体。截面形状为短轴外径40mm、短轴内径30mm、 长轴外径100mm、长轴内径90mm的椭圆环，全长为850mm。该 插入物的表观密度为0.09g/cm3。另外，表观密度与实施例l同 样地求出。
使用上述插入物，如下所述那样制造出具有固定了端部的
30中空纤维膜束的过滤元件。图4是表示固定部的形成方法的示意 图。
使用了 1560根聚偏二氟乙烯制的细孔直径0.1pm的精密过 滤膜且外径1.2mm、内径O. 6mm、长度1180mm的中空纤维膜。
首先，从一边的中空纤维膜端进行5mm左右的填料后，使 各膜以零散的状态通过橡胶圏以每520根为l束分为3束。将l束 该中空纤维膜束水平放置于高密度聚乙烯薄膜上，在该中空纤 维膜束之上放置l个上述插入物。接着，再在上述插入物上放置
l束中空纤维膜束，再在该中空纤维膜束上放置l个上述插入物。 还在上述插入物放置l束中空纤维膜束。另外，2个插入物配置 在中空纤维膜的长度方向的中央。即，插入物的顶端配置在端 部固定部形成区域，即配置在距图4的X-X，线70mm的位置上。 此外，将中空纤维膜一样地配置在插入物的周围，以使插入物 从外部不露出。
接着，通过高密度聚乙烯薄膜包裹已放入了上述插入物的 中空纤维膜束，通过带固定两端。将该包装体收纳在ABS制的 直径152mm、长度1120mm的外筒内之后，除去两端的带，拔出 高密度聚乙烯薄膜。
之后，将48根外径14mm、长度80mm的聚氨酯制树脂棒插 入封闭了中空部的一侧的端部，将带缠绕在该端侧附近的外周 上加以固定。树脂棒均匀间隔地配置在中空纤维膜束中。
另一方面，将24根外径llmm、长度120mm的聚乙烯制的贯 穿孔形成销和32根上述树脂棒插入中空部开口 一侧的端部，将 带缠绕在该端侧附近的外周上加以固定。将一端具有直径15mm 的圆板的、直径llmm、长度120mm的贯穿孔形成销与外径 14mm、长度80mm的树脂棒配置成中空纤维膜均匀地分散并且 贯穿孔形成销均匀地位于中空纤维膜束内。之后，使深度35mm的铸塑剂杯2，与外筒的两端面抵接，通 过螺母不透液地固定。接着，将其放置在离心粘接用架台(未 图示)上。
设置在离心粘接用架台的铸塑剂筒11和铸塑剂杯2，通过注 入软管12连接。该剂筒11内投入了 2液混合型聚氨酯树脂的混合 物。接着，以250rpm的速度使离心粘接用架台旋转，端部固定 部形成区域受到3 5 G的离心力。从旋转开始9 0分钟后停止旋转， 从离心粘接用架台取下收纳在外筒内且端部被固定的中空纤维 膜束。将其在50。C的干燥机内加热24小时。之后，取下两边的 铸塑剂杯部2'。接着，切断从外筒突出的部分大约35mm。由此， 预先封闭了端部的一侧的中空纤维膜端部的中空部开口 。
之后，拔出贯穿孔形成销8。形成了直径llmm的贯穿孔6。 (以后将中空部开口侧筒称为透过侧，将有贯穿孔一侧简称为 原水侧。)
该中空纤维膜过滤元件的两端面安装有用于与过滤装置的 配管连接的盖。该盖与过滤装置连接而从原水侧流出7 0 °C的热 水。由此将插入物溶解而除去。
其结果，能得到两端被铸塑剂固定的中空纤维膜束和具有 该中空纤维膜束的过滤元件。端部固定部间的过滤部界面间的 有效长为990mm 、膜面积为6m2,各端部固定部的直径为 152mm、长度为65mm、端部固定部界面的中空纤维膜填充率为 10%。
接着对所得到的过滤元件进行了与实施例l同样地在水中 曝气时的膜的状态的观察。其结果，曝气的空气不从下部环侧 端部固定部附近散逸而使各中空纤维膜摇动，空气向中空纤维 膜束的上方移动。可确认曝气的空气充分地搅拌了中空纤维膜 束周围的水。但观察到从中空纤维膜束的中心部上升了较大的气泡群。
接着，如下述那样观察了中空纤维膜束的端部固定部截面。 首先，沿膜的长度方向将中空纤维膜束的透过侧端部固定 部4分为4等份，观察了各切断面，看在各中空纤维膜间是否存 在铸塑剂。结果，在任一切断面都存在铸塑剂，没有缺陷部分。 接着，与实施例1同样地观察了原水侧端部固定部的中空纤 维膜的分散状态。首先，目视观察了贯穿孔和中空纤维膜的位 置关系。贯穿孔6存在于全部中空纤维膜束的内侧。并且，所有
的贯穿孔6和贯穿孔6之间存在中空纤维膜束。
接着，计算与实施例1同样地分割成3份的固定区域的各区 域的膜填充率的比率。其结果，〔FA/FB〕为l.O, 〔FA/FC〕为 1.1。
并且，沿着中心轴线切断中空纤维膜束下部环侧的端部固 定部，观察了该界面。结果，中空纤维膜的90%以上以与轴方 向成0°~ 10。的角度大致平行地固定。
在下部环侧未配置圆柱状的插入物地实施了离心粘接，除 此之外与实施例i同样地制造了中空纤维膜束和过滤元件。
与实施例1同样地在水槽中进行曝气并观察膜的状态，曝气 的空气从下部环侧端部固定部散逸，中空纤维膜的摇动效果和 向中空纤维膜上方的移动所产生的搅拌效果的有效性未被确 认。
另外，与实施例l同样地进行了过滤试验。在2星期内膜间
压力差超过-60kPa,无法继续运行。
接着，如下述那样观察了中空纤维膜束的端部固定部截面。 首先，沿膜的长度方向将中空纤维膜束的上部盖侧端部固
定部4分为4等份，观察了各切断面，看在各中空纤维膜间是否存在铸塑剂。在任一切断面都存在铸塑剂，没有缺陷部分。
接着，与实施例1同样地观察了下部环侧端部固定部的中空 纤维膜的分散状态。首先，目视观察了贯穿孔和中空纤维膜的 位置关系。中空纤维膜束聚集在一侧，其相反侧有几乎不存在 中空纤维膜的部分。并且几乎不存在中空纤维膜的部分存在8
个贯穿孔，该8个贯穿孔中的5个贯穿孔6相互之间根本不存中空 纤维膜束。
接着，计算与实施例1同样地分割成3份的固定区域的各区 域的膜填充率的比率。其结果，〔FA/FB〕为1.3， 〔FA/FC〕为 9.1。
并且，沿着中心轴线切断中空纤维膜束下部环侧的端部固 定部，观察了该界面。结果，中空纤维膜的30%以上以与轴向 成10°~ 30。的角度倾斜。
工业上的可利用性
根据本发明的方法，可以容易地制造出即使低的膜填充率 也均匀地将中空纤维膜分散配置在端部固定部的、端部被固定 的中空纤维膜束。因此，所得到的中空纤维膜束不仅可用于一 般的膜过滤处理，特别可有效地用作膜分离活'性污泥法所使用 的中空纤维膜过滤元件。
权利要求
1. 一种端部被固定的中空纤维膜束的制造方法，其特征在于，该方法制造端部被固定的中空纤维膜束，其中，将插入物插入到比被固定的区域更靠近中央的中空纤维膜束内部，固定该中空纤维膜端部，之后，将该插入物从中空纤维膜束内部除去。
2. 根据权利要求l所述的中空纤维膜束的制造方法，其特 征在于，插入物的表观密度为lg/cn^以下。
3. 根据权利要求l所述的中空纤维膜束的制造方法，其特 征在于，插入物的表观密度为0.1g/cm3以下。
4. 根据权利要求l ~ 3所述的中空纤维膜束的制造方法，其 特征在于，插入物为中空状物。
5. 根据权利要求4所述的中空纤维膜束的制造方法，其特 征在于，插入物为发泡体。
6. 根据权利要求4所述的中空纤维膜束的制造方法，其特 征在于，插入物为在内部包含有气体和/或液体的球嚢状物。
7. 根据权利要求l ~6所述的中空纤维膜束的制造方法，其 特征在于，插入物具有球状、圆柱状、多棱柱状的任一形态。
8. 根据权利要求l ~ 6所述的中空纤维膜束的制造方法，其 特征在于，插入物的与长轴垂直的截面为圓、椭圆、多边形的 任一形状，该截面的当量圆径沿着长轴从中央向 一边或两边的 顶端缩小。
9. 根据权利要求l ~ 8所述的中空纤维膜束的制造方法，其 特征在于，插入物由热塑性树脂或橡胶制成。
10. 根据权利要求l ~ 9所述的中空纤维膜束的制造方法， 其特征在于，在端部被固定的区域的一侧设有贯穿孔。
11. 根据权利要求l ~ IO所述的中空纤维膜束的制造方法， 其特征在于，端部的固定部的靠近中空纤维膜的中央的界面的膜填充率为5 ~ 40%的范围。
12. 根据权利要求l ~ ll所述的端部被固定的中空纤维膜 束的制造方法，其特征在于，将表观密度为0.1g/cm3以下的插 入物插入比被固定的区域更靠近中央的中空纤维膜束内部，利 用离心力将铸塑剂注入该中空纤维膜端部并使该铸塑剂固化， 由此固定该中空纤维膜端部，之后，将该插入物从中空纤维膜 束内部除去。
13. —种端部被固定的中空纤维膜束，其通过权利要求l ~ 12的制造方法得到。
14. 一种中空纤维膜过滤元件的制造方法，其具有在权利 要求l ~ 9的端部被固定的中空纤维膜束的制造方法中，将中空 纤维膜束收容在端部固定部围绕构件或外筒内的工序。
15. —种中空纤维膜过滤元件，其通过权利要求14的方法 得到。
全文摘要
本发明提供一种中空纤维膜束的制造方法以及使用该方法得到中空纤维膜过滤元件的制造方法，该中空纤维膜束的制造方法的特征在于，是用于制造中空纤维膜束的端部被铸塑剂固定的中空纤维膜的方法，将插入物插入比固定部所形成的区域更靠近中央的中空纤维膜束内部，在此状态下通过铸塑剂固定该中空纤维膜端部，之后，将该插入物从中空纤维膜束内部除去。本发明所得到的中空纤维膜束可用于外压过滤法等各种过滤处理。
文档编号B01D63/00GK101454068SQ20078001990
公开日2009年6月10日 申请日期2007年7月5日 优先权日2006年7月10日
发明者渡边昭广, 石桥让 申请人:旭化成化学株式会社