JP2002066266A - 管状膜エレメントとこれを用いた浸漬型濾過システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容積効率、信頼性の向上やランニングコスト
の改善に寄与できる管状膜エレメントとこれを用いた浸
漬型濾過システムを得る。 【解決手段】 複数の管状膜２を集合させた集合体と一
部に濾液を得るための濾液取水口４ａを設けた濾液集水
管４とを筒状の外装ケース１に挿通させ、前記外装ケー
ス１の両端の開口部を管状膜２の端部とともに樹脂３に
てポッティングし、前記外装ケース１の両端の開口部の
内面を凹状または凸状にした管状膜エレメント、および
この管状膜エレメントを、エアレーションによる気泡を
放出する散気装置の上方に位置するように原液中に浸漬
し、原液および気泡が管状膜の内部を通過するように
し、かつ前記濾液集水管側を負圧にするか水頭圧差によ
り、濾液集水管４から濾液を得るようにした浸漬型濾過
システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管状膜エレメントと
これを用いた浸漬型濾過システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業排水、中下水道水、生活排水
などの濾過または濃縮のための分離装置には、原液槽内
に複数の膜エレメントを浸漬し、濾液側を負圧にして原
液を濾過する浸漬型濾過システムが多用されている。

【０００３】このような浸漬型濾過システムは、濾過の
進行に伴って膜エレメントの濾過膜で捕捉された物質が
表面に付着してケーキ層を形成し、これによって濾過抵
抗が増大し、濾過量が低下するため、濾過中に、または
定期的に濾過を中断させて膜エレメントの下方より空気
を送入して気泡を発生させ、気泡による濾過膜の振動や
気泡とケーキ層との接触によってケーキ層の付着を抑制
したり、付着したケーキ層の剥離を促進して、膜エレメ
ントが長期間使用できるようにしている。

【０００４】上記した浸漬型濾過システムに用いられ、
比較的大容量の濾過に適したものとしては、外径が２．
５ｍｍ以下で、内径が１．５ｍｍ以下の中空糸膜からな
るものや袋状にした平膜からなるものがあり、前者のも
のは中空糸膜を多数集合させて両端を固定した中空糸膜
エレメントとして用いられ、これを原液中に浸漬し、中
空部を減圧して中空糸膜の外から内に流すことによって
濾過が行われるように構成され、後者のものは袋状にし
た複数の平膜の内側同士と外側同士とがそれぞれ共通に
なるようにした平膜エレメントとして用いられ、これを
原液中に浸漬し、内側を減圧して平膜の外から内に流す
ことによって濾過が行われるように構成される。そし
て、前記浸漬型濾過システムは、いずれの膜エレメント
を使用したものも、その下方に配置した散気装置から気
泡を発生させ、この気泡によって膜面に付着したケーキ
層を剥離する、エアレーションを行うようにしている。

【０００５】上記した浸漬型濾過システムにおいて、中
空糸膜または平膜の外から内に原液を流すことによって
濾過を行うのは、中空糸膜では原液中の被濾過物質や活
性汚泥処理時の汚泥の大きさと中空糸膜の内径とがほぼ
同じであること、散気装置から発生させる気泡が中空部
を通過しにくいこと、平膜では散気装置から発生させる
気泡による原液の上昇流を生じさせやすいことによる。

【０００６】また、中空糸膜エレメントと平膜エレメン
トとでは、一定の容積に対する膜の表面積を比較する
と、中空糸膜エレメントの方が平膜エレメントより大き
く、容積効率を高くすることができるが、構造的には、
中空糸膜エレメントの場合は中空糸膜の両端が固定され
ているため、気泡による中空糸膜の揺動で糸切れが生じ
ることがあるのに対し、平膜エレメントの場合は下端が
フリーであるため、平膜の揺動による膜の破断は生じに
くいといった一長一短がある。

【０００７】さらに、上記した浸漬型濾過システムで
は、中空糸膜エレメントを用いたものであっても平膜エ
レメントを用いたものであっても、エアレーションは原
液が貯留された開放槽で行われるため、空気の量が多く
なってランニングコストが増大するといった問題もあ
る。

【０００８】上述した、中空糸膜エレメントと平膜エレ
メントの双方がもつ長所を生かしたものとして、特開平
７−７７２号公報に記載されたようなものがある。前記
公報には、一定の容積に対する膜の表面積が大きくでき
る中空糸膜の長所を取り入れるとともに、中空部の閉塞
や糸切れといった中空糸膜の短所を排除することが開示
されている。すなわち、膜モジュール４の径を１０ｍｍ
以上とし、かつこの膜モジュール４の一端を懸垂状態で
ケーシング３内に配置し、散気装置９による空気のエア
リフト作用によって循環流を生じさせ、これによってケ
ーキ層の除去とその成長を抑制するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した特開平７−７
７２号公報に記載されたものは、中空部の閉塞や糸切れ
といった問題を解消でき、循環流によるケーキ層の除去
とその成長を抑制できるが、散気装置による上向流の発
生は開放槽で行われるため、空気の量の増加によるラン
ニングコストが増大することを解消することはできない
という問題や膜モジュールの間に循環流を通過させるた
めの間隙を設ける必要があるため、容積効率の増加は期
待できないという問題が依然としてあった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、複数の管状膜を集合させた
集合体と一部に濾液を得るための濾液取水口を設けた濾
液集水管とを筒状の外装ケースに挿通させ、前記外装ケ
ースの両端の開口部を管状膜の端部とともに樹脂にてポ
ッティングした管状膜エレメントであって、前記外装ケ
ースの両端の開口部の内面を凹状または凸状にしたこと
を特徴とする管状膜エレメントであり、これにより、樹
脂によるポッティングの強度を高めることができ、熱膨
張、熱収縮、機械的ストレスによって剥離するといった
問題が解消できる。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の管状膜エレメントにおいて、外装ケースは一端が延
長された壁部を有することを特徴とする管状膜エレメン
トであり、これにより、原液を管状膜の内部を有効に通
過させ、濾液を隣接する管状膜の間隙から得るようにす
ることができる。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の管状膜エレメントにおいて、樹脂にてポッ
ティングした外装ケースの両端の一部を切除することに
よって管状膜の端部を開口させたことを特徴とするもの
であり、これにより、原液を管状膜の内部を通過させ、
濾液を隣接する管状膜の間隙から得るようにした管状膜
エレメントを効果的に得ることができる。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、複数の管状
膜を集合させた集合体と一部に濾液を得るための濾液取
水口を設けた濾液集水管とを筒状の外装ケースに挿通さ
せ、前記外装ケースの両端の開口部を管状膜の端部とと
もに樹脂にてポッティングし、前記外装ケースの両端の
開口部の内面を凹状または凸状にした管状膜エレメント
と、エアレーションによる気泡を放出する散気装置とを
有し、この散気装置と前記管状膜エレメントとを、下方
に散気装置と壁部が位置するように原液中に浸漬し、原
液および気泡が管状膜の内部を通過するようにし、かつ
前記濾液集水管側を負圧にするか水頭圧差により、濾液
集水管から濾液を得ることを特徴とする浸漬型濾過シス
テムであり、これにより、管状膜エレメントの外側に濾
液の流路が形成されるため、隣接する管状膜エレメント
の間にエアレーションのための間隙を設ける必要はな
く、その容積効率の向上とエアレーションによる管状膜
エレメントに対する機械的ストレスに耐えられるように
することができる。

【００１４】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の浸漬型濾過システムにおいて、外装ケースの一端が
延長された壁部を有する管状膜エレメントを用いたこと
を特徴とする浸漬型濾過システムであり、こりにより、
エアレーションによる空気の流れを効果的に管状膜エレ
メントの内側に導くことができるため、そのランニング
コストの抑制にも寄与することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づいて説明する。

【００１６】図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態
に係る管状膜エレメントの縦断面図である。

【００１７】本発明の実施の形態に係る管状膜エレメン
トの特徴は、図１に示したように、複数の管状膜２を集
合させた集合体と一部に濾液を得るための濾液取水口４
ａを設けた濾液集水管４とを筒状の外装ケース１に挿通
させ、前記外装ケース１の両端の開口部を管状膜２の端
部とともに樹脂３にてポッティングし、かつ前記開口部
の内面が（ａ）のように凹状または（ｂ）のように凸状
になるようにしたことである。

【００１８】前述した、開口部の内面を（ａ）のように
凹状にするのは、あらかじめ外装ケース１の両端の開口
部の内面に凹状の溝、好ましくは内部が表面より拡がっ
た逆三角形状の溝６ａを設けるのがよく、開口部の内面
を（ｂ）のように凸状にするのは、あらかじめ外装ケー
ス１の両端の開口部の内面にリング、好ましくは断面が
円形で、材質が外装ケース１と同じのリング６ｂを接着
または溶着しておくのがよい。

【００１９】（他の実施の形態）図２（ａ），（ｂ）
は、図１（ａ），（ｂ）に示した実施の形態に対し、外
装ケース１の一端を延長した壁部５を備えた他の実施の
形態を示す図で、この壁部５を備えたことにより、原液
を管状膜２の内部を有効に通過させ、濾液を隣接する管
状膜２の間隙から得るようにすることができる。

【００２０】前記外装ケース１は、ポリ塩化ビニル、ポ
リプロピレンなどの合成樹脂製のもので、外径が１０６
ｍｍ、内径が１００ｍｍ、長さが１１００ｍｍの円筒状
のものであり、前記管状膜２はポリオレフィン系のもの
で、孔径が０．２５μｍの、外径が５．４ｍｍ、内径が
５．０ｍｍ、長さが１１００ｍｍのチューブ状のもので
あり、この管状膜２を２２０本集合させた集合体を前記
外装ケース１に挿通させ、この外装ケース１の両端の開
口部を管状膜２の端部とともにポリウレタンからなる樹
脂３でポッティングし、管状膜２の内側と外側とを隔離
している。

【００２１】なお、前記外装ケース１の両端の開口部の
内面には、外径が５ｍｍのポリ塩化ビニル、ポリプロピ
レンなどの合成樹脂製のリング６ｂが接着され、樹脂３
によるポッティングの強度を確保している。

【００２２】こうして得られた管状膜エレメントの有効
膜面積は３．５ｍ² であり、容積効率の点では、これと
同程度の有効膜面積をもった中空糸膜エレメントには及
ばないものの、平膜エレメントと比較すると、大幅に向
上できることがわかった。

【００２３】前述した、外装ケース１の両端の開口部を
管状膜２の端部とともに樹脂３でポッティングするの
は、外装ケース１の両端の開口部を管状膜２の端部とと
もにポッティングした後、外装ケース１の両端の一部を
切除することによって管状膜２の端部を開口させるよう
にするのがよい。

【００２４】次に、上記した管状膜エレメントを用いた
浸漬型濾過システムについて説明する。

【００２５】前記浸漬型濾過システムの特徴は、上記し
た管状膜エレメントの下方に、エアレーションによる気
泡を放出する散気装置が位置するように原液中に浸漬
し、原液および気泡が管状膜２の内部を通過するように
し、濾液集水管４側を負圧にするか水頭圧差によって濾
液集水管４から濾液を得るようにしたことである。

【００２６】従って、この浸漬型濾過システムでは、気
泡が管状膜２の内部を通過することにより原液の上昇流
が管状膜２の内部に生じ、これによって管状膜２の内面
にケーキ層が過大に集積することが防止できる。

【００２７】

【実施例】前述した管状膜エレメントと外装ケース１の
両端の開口部の内面にリング６ｂを接着していない管状
膜エレメントとを、活性汚泥（ＭＬＳＳ）が約１２００
０〜１５０００ｍｇ／リットルの原液中に浸漬し、散気
装置からの散気量を、中空糸膜エレメントや平膜エレメ
ントを用いた場合の散気量と同程度の５〜１０リットル
／分・ｍ² とし、濾過線速を０．８ｍ／日で濾過を開始
し、６か月経過時に樹脂３によるポッティング部を視覚
で確認したところ、前者の管状膜エレメントには異状が
認められなかったが、後者の管状膜エレメントには樹脂
３によるポッティング部に僅かの間隙が認められた。さ
らに、１年経過時に同じ確認をしたところ、前者の管状
膜エレメントは依然として異状が認められなかったが、
後者の管状膜エレメントは前述した間隙が拡大して汚泥
の一部が濾液側に侵入していることが認められた。

【００２８】このことから、本発明の浸漬型濾過システ
ムでは、樹脂３によるポッティング部の強度を向上する
ことができ、システムの信頼性の向上に寄与できること
がわかる。

【００２９】上記した浸漬型濾過システムに用いた、管
状膜エレメントの管状膜の内径は５ｍｍのものであった
が、原液のＭＬＳＳに応じて５〜９ｍｍのものを使用す
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】上記した如く、請求項１〜３記載の発明
によれば、原液を管状膜の内部を通過させ、濾液を隣接
する管状膜の間隙から得るようにできる管状膜エレメン
トを、効果的に得ることができ、その容積効率やランニ
ングコストを改善することができるとともに、中空糸膜
エレメントのような中空部から濾液を得るものではない
から、糸切れや中空部の閉塞といった信頼性が低下する
原因を排除することができ、さらに、樹脂によるポッテ
ィング部の強度を向上することができる。

【００３１】また、請求項４〜５記載の発明によれば、
浸漬型濾過システムを長期間安定して使用するととも
に、その信頼性を向上するのに寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る管状膜エレメントの
縦断面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態に係る管状膜エレメン
トの縦断面図である。

【符号の説明】

１ 外装ケース ２ 管状膜 ３ 樹脂 ４ 濾液集水管 ５ 壁部 ６ａ 溝 ６ｂ リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 尚樹 大阪府高槻市古曽部町二丁目３番21号 株 式会社ユアサコーポレーション内 Ｆターム(参考） 4D006 GA07 HA28 HA93 JA13A JA13C JA18A JA25A JA25B JA25C KA13 KA43 KE01Q KE05P KE12P MA02 MA22 MA33 MC22X PA01 PB08 PC62

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の管状膜を集合させた集合体と一部
   に濾液を得るための濾液取水口を設けた濾液集水管とを
   筒状の外装ケースに挿通させ、前記外装ケースの両端の
   開口部を管状膜の端部とともに樹脂にてポッティングし
   た管状膜エレメントであって、前記外装ケースの両端の
   開口部の内面を凹状または凸状にしたことを特徴とする
   管状膜エレメント。
2. 【請求項２】 請求項１記載の管状膜エレメントにおい
   て、外装ケースは一端が延長された壁部を有することを
   特徴とする管状膜エレメント。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の管状膜エレメン
   トにおいて、樹脂にてポッティングした外装ケースの両
   端の一部を切除することによって管状膜の端部を開口さ
   せたことを特徴とする管状膜エレメント。
4. 【請求項４】 複数の管状膜を集合させた集合体と一部
   に濾液を得るための濾液取水口を設けた濾液集水管とを
   筒状の外装ケースに挿通させ、前記外装ケースの両端の
   開口部を管状膜の端部とともに樹脂にてポッティング
   し、前記外装ケースの両端の開口部の内面を凹状または
   凸状にした管状膜エレメントと、エアレーションによる
   気泡を放出する散気装置とを有し、この散気装置と前記
   管状膜エレメントとを、下方に散気装置と壁部が位置す
   るように原液中に浸漬し、原液および気泡が管状膜の内
   部を通過するようにし、かつ前記濾液集水管側を負圧に
   するか水頭圧差により、濾液集水管から濾液を得ること
   を特徴とする浸漬型濾過システム。
5. 【請求項５】 請求項４記載の浸漬型濾過システムにお
   いて、外装ケースの一端が延長された壁部を有する管状
   膜エレメントを用いたことを特徴とする浸漬型濾過シス
   テム。