JP2015208694A - 膜モジュールの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】膜モジュールの維持管理作業をより一層効率的に行うこと。【解決手段】膜ユニット１は、板状の濾過膜本体２０の一端から濾過水を導入する濾過水導入部材２１を備える膜モジュール２と、この膜モジュール２を支持するユニット本体３とを備える。濾過水導入部材２１の一端部には、この導入部材２１内の濾過水を取り出す濾過水取出部２３が濾過膜本体２０の幅方向に突設されている。ユニット本体３は、膜モジュール２を垂下支持する支持部３１を備える。支持部３１は、膜モジュール２の濾過水取出部２３が接続部材２４を介して着脱可能に接続され当該取出部２３から濾過水を集める集水部３４と、濾過水導入部材２１を保持する保持部材３５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は板状の濾過膜本体を有する膜モジュールの支持構造に関する。

浸漬型の膜分離処理装置は、下排水や産業排水中の汚濁物質等を生物処理または凝集処理した後に固液分離処理する装置である。膜分離処理装置は生物処理または凝集処理を行う反応槽に浸漬される膜モジュールを備える。

膜分離処理装置としては例えば特許文献１，２に開示された膜ユニットが知られている。膜ユニットは平膜状のセラミックフィルタからなる濾過部材を備える複数の膜モジュールを所定間隔並列に配置して成る。膜ユニットは前記反応槽内に設置される。

特に、特許文献１に開示された膜ユニットは、膜ユニットの枠体の各案内溝に膜モジュールを挿入配置することにより、当該ユニットを解体することなく任意の膜モジュールを取り出すことができる。

また、特許文献２に開示された膜ユニットは、ケーシングから膜モジュールをその幅方向から引き出し可能に備えている。

膜ユニットの濾過操作時間を長く継続させて濾過運転の効率を上げるため膜モジュールの下方から曝気を行い濾過部材の膜面に激しい気泡流（スクラビングエア）を衝突させることにより当該膜面への汚濁物質等の付着若しくは堆積の抑制が図られている。また、このスクラビング法に併せて濾過水を膜モジュールの二次側配管から当該モジュール内に加圧通水して濾過部材の膜面の汚れを除去する逆洗法が一定周期に実施されている。さらに、このスクラビング法及び逆洗法を行っても濾過膜面に付着または堆積する汚濁物質を除去するために膜面上の汚濁物質を薬液によって分解除去する薬液洗浄法が実施されている。また、膜モジュールは膜ユニット本体から定期的に取り外され交換や点検等が行われる。

特開平４−２８１８２８号公報 特開２００９−１４８７４３号公報

膜モジュールの交換や点検などの維持管理作業を行う際、膜ユニットの組立作業や、膜モジュールの着脱作業、さらには膜モジュールをフレキシブル管等の接続配管によってユニット本体の濾過水集水部に接続する作業に多くの時間を要する。

特に、反応槽の規模に依っては数百枚単位の膜モジュールが膜ユニット本体に具備されるので、膜ユニット本体における各膜モジュールの位置合わせ作業や、個々の膜モジュールを接続配管によって濾過水集水部に繋ぎ込む作業に相当の時間を要する。

特許文献１，２の膜ユニットは枠体に対する膜モジュールの挿入及び取り外しに要する時間が短縮できるが、接続配管を用いた膜モジュールと濾過水集水部との接続作業が必要であることから、膜ユニットの維持管理作業の煩雑性が解消されていない。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、膜モジュールの維持管理作業をより一層効率的に行うことを課題とする。

そこで、本発明の膜モジュールの支持構造は、板状の濾過膜本体の一端から濾過水を導入する濾過水導入部材を有する膜モジュールと、この膜モジュールを支持するユニット本体とを備える。前記濾過水導入部材の一端部には、濾過水取出部が突設されている。前記ユニット本体は、前記膜モジュールを垂下支持する支持部を備える。前記支持部は、前記濾過水取出部が着脱自在に接続され当該取出部から濾過水を集める集水部と、前記濾過水導入部材を保持する保持部材とを備える。

以上の本発明によれば、膜モジュールの維持管理作業をより一層効率的に行える。

（ａ）本発明の一実施形態である膜ユニットの側面図、（ｂ）は膜モジュールの長手方向端面を示した同膜ユニットの側面図。 （ａ）濾過膜面を示した膜モジュールの平面図、（ｂ）は同膜モジュールの側面図。 同実施形態における支持部の上面図。 集水部の部分断面を示した同支持部の断面図。 振動抑制部材が付帯された保持部材を備えた同支持部の断面図。 押圧部材が取り付けられた同支持部の側面図。 （ａ）は同支持部に取り付けられた保持部材の一端付近の正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図。 （ａ）は保持部材に取り付けられた振動抑制部材の一端付近の正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図。 （ａ）は同支持部に取り付けられた押圧部材の一端付近の正面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図。 （ａ）は膜モジュールの濾過水取出部が封止部材を介して集水部に挿入接続された状態を説明した断面図、（ｂ）は同濾過水取出部が封止部材並びに座金を介して集水部に挿入接続された状態を説明した断面図。 同膜モジュールの下端部側に配置された振動抑制部材の一端付近の正面図。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１（ａ）（ｂ）に示された本発明の一実施形態である膜ユニット１は、複数の膜モジュール２と、この膜モジュール２を支持するユニット本体３とを備える。

（膜モジュール２）
膜モジュール２は、図２（ａ）（ｂ）に示したように、板状の無機膜からなる濾過膜本体２０と、この濾過膜本体２０の一端から濾過水を導入する濾過水導入部材２１と、濾過膜本体２０の他端を液密に封止する他端封止部材２２とを有する。前記無機膜としては、セラミックを含んでなる膜（ＭＦ膜，ＵＦ膜，ＮＦ膜）や金属膜などの適用が可能である。

濾過膜本体２０は、固液分離の対象となる物質の粒径に応じて所定孔径の濾過膜が適用される。例えば、活性汚泥の固液分離に用いる場合、０．５μｍ以下の孔径を有する濾過膜が適用される。また、浄水の濾過のように除菌が必要な場合、０．１μｍ以下の孔径を有する濾過膜が適用される。

濾過水導入部材２１の一端部には当該部材２１内の濾過水を取り出すための濾過水取出部２３が当該部材２１の長手方向（濾過膜本体２０の幅方向）に突設されている。濾過水取出部２３は、この濾過水取出部２３が着脱自在に液密接続される接続部材２４を介して、後述の支持部３１の集水部３４に液密に接続される。

濾過水導入部材２１並びに他端封止部材２２は、金属，セラミックに例示される無機材料，樹脂等の有機材料が円筒状または角柱状の筒体から成る。前記金属としてはステンレス鋼であるＳＵＳ材が例示される。前記セラミックスから成るものとしては、セラミックス繊維筒を無機接着剤等で硬化して成るものが挙げられる。前記樹脂は、周知の熱硬化性樹脂，熱可塑性樹脂，二液硬化型樹脂，紫外線硬化型樹脂等から適宜に選択される。

濾過膜本体２０と濾過水導入部材２１、他端封止部材２２とは液密的に接合される。接合には周知の接着剤を用いればよい。さらには、この接合部分の補強のために当該接合部分を熱硬化性樹脂，熱可塑性樹脂，二液硬化型樹脂，紫外線硬化型樹脂等の樹脂からなるモールド部材によって被覆成形してもよい。

（ユニット本体３）
ユニット本体３は、図１（ａ）（ｂ）に示したように、複数の膜モジュール２を２系列備えている。

ユニット本体３は、同図に示したように、複数の膜モジュール２を垂下支持する支持部３１と、この支持部３１を支える複数の支柱部３２と、これらの支柱部３２を直立支持する固定架台３３とから成る。固定架台３３には散気管４が配置されている。

支持部３１、支柱部３２及び固定架台３３は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼に例示される耐食性及び強度を有する金属材料から成る。また、耐食性及び強度に関する要求仕様を満たしていれば、金属材料の代わりに繊維強化プラスチック等の樹脂材料も適用できる。さらに、この樹脂材料と金属材料とを適宜組み合わせて支持部３１、支柱部３２及び固定架台３３を構成してもよい。

尚、ユニット本体３は、膜ユニット１が設置される反応槽の規模（有効容積）に応じて、上下方向に適宜複数積層配置される。

（支持部３１）
支持部３１は、図３に示したように、膜モジュール２の濾過水取出部２３から濾過水を集める集水部３４と、濾過水導入部材２１を保持する複数の保持部材３５と、この保持部材３５を支持及び固定する共に集水部３４の両端を液密に封止する一対の支持部材３６ａ，３６ｂと、膜モジュール２の濾過水導入部材２１の端部を押圧する押圧部材３７とを備える。

尚、保持部材３５は、支持部３１において膜モジュール２を直接、垂下支持するため最低一対必要とし、膜モジュール２の数や質量に応じて適宜設計にて数量が調整される。

（集水部３４）
集水部３４は、図３，４に示したように、断面矩形の筒状部材から成る。そして、図３に示したように、集水部３４の対向側面部には、接続部材２４が液密的に装着される複数の接続口３８が集水部３４の長さ方向所定間隔に配置形成されている。この接続口３８は、集水部３４の対向側面部に限定されることなく、集水部３４の底板部に配置してもよい。尚、集水部３４の天板中央部には、図示省略の吸引ポンプに接続された集水管３９が接続されている。

接続部材２４には、膜モジュール２の濾過水取出部２３が挿入接続される。接続部材２４としては周知のワンタッチタイプの継ぎ手が適用される。前記継ぎ手は、ハーフユニオンタイプのものが好ましいが、集水部３４における接続口３８の位置に応じて、集水部３４への膜モジュール２の取付けが容易となるようエルボーユニオンタイプ等の継ぎ手を適宜選択して使用するとよい。

（保持部材３５）
保持部材３５は、図７（ａ）（ｂ）に示したように、断面Ｌ字の板状部材の加工により、膜モジュール２の濾過水導入部材２１を保持する鉛直板部３５１と、支持部材３６ａ,３６ｂ間に橋設される水平板部３５２とを一体的に備える。

上記の鉛直板部３５１には、切り欠き加工により、膜モジュール２の濾過水導入部材２１が挿通される挿通口４１と、この挿通口４１に挿通された濾過水導入部材２１を保持する一対の保持片４２とが、複数等間隔に形成されている。

上記の挿通口４１の幅ｄ１，高さｈは、濾過水導入部材２１の幅Ｄ，高さＨよりも大きく設定される。保持片４２の間隔ｄ２は、濾過膜本体２０の厚さよりも大きく且つ濾過水導入部材２１の幅Ｄよりも小さく設定される。挿通口４１のピッチＰは集水部３４の接続口３８のピッチと略同等に設定されている。

また、鉛直板部３５１には、図８の振動抑制部材５１を当該板部３５１に固定させる固定具５４が螺着される固定孔４３が形成されている。

一方、上記の水平板部３５２の両端付近には、支持部材３６ａ（または３６ｂ）の固定部７１に螺着される固定具４５の挿通孔４４が形成されている。

さらに、保持部材３５には、図５，８に示したように、保持片４２上に保持された濾過水導入部材２１の振動を抑制する振動抑制部材５１が適宜に取り付けられる。尚、本実施形態においては、振動抑制部材５１は、図３に示したように、膜ユニット１の外部寄りの位置に配置された保持部材３５に取り付けられている。

（振動抑制部材５１）
振動抑制部材５１は、図８（ａ）（ｂ）に示したように、略串型の板状部材から成る。振動抑制部材５１には、保持部材３５の挿通口４１に挿通された濾過水導入部材２１と嵌合する切り欠き部５２が当該挿通口４１と同数形成されている。そして、この振動抑制部材５１の両端付近には、保持部材３５の鉛直板部３５１に螺着される固定具５４の挿通孔５３が形成されている。挿通孔５３は振動抑制部材５１の位置を上下方向に調整できるように縦長の長穴形状を成している。

（支持部材３６ａ,３６ｂ）
支持部材３６ａ，３６ｂは、図３に示したように、集水部３４の端部を液密に封止する一対の支持本体７０と、この一対の支持本体７０間に複数の保持部材３５が橋設される一対の固定部７１と、ユニット本体３を搬送する際に図示省略の吊り上げ金具が係着される係着部７２とを備える。

上記の支持本体７０は、図５，６に示したように断面Ｌ字型の板状部材から成る。そして、図３，４に示したように、支持部材３６ａ，３６ｂ間で対向する支持本体７０の鉛直面の中央部に、集水部３４の一端部，他端部が各々液密的に固定されている。

上記の固定部７１は、図３に示したように、短辺が支持本体７０の上端から膜ユニット１の内側に水平に突出し且つ長辺が支持本体７０の長手方向に沿う略長方形の板状を成す。そして、この固定部７１は、集水部３４を略対称軸に支持本体７０の長手方向所定間隔で配置されるように、支持本体７０と一定的に形成されている。

また、固定部７１の両端付近には、図７（ｂ）に示した保持部材３５の挿通孔４４に挿通された固定具４５が螺着される固定孔７３が形成されている。尚、固定部７１における固定孔７３の間隔は、膜モジュール２の濾過膜本体２０の幅未満に設定されている。

係着部７２は、図５，６に示したように、前記吊り上げ金具のフックが挿通される挿通孔７４が形成された略正方形状の板状部材から成り、支持部材３６ａ，３６ｂの支持本体７０の外面において所定間隔に固着されている。

（押圧部材３７）
押圧部材３７は矩形の板状部材から成る。図３に示したように、押圧部材３７は、前記板状部材の曲げ加工により、膜モジュール２の濾過水導入部材２１の他端部を押圧する押圧部６１と、この押圧部６１の一端，他端を支持部材３６ａ，支持部材３６ｂの同方向端部の取り付け部７５に各々固定させる一対の固定部６２とを一体的に備える。

上記の固定部６２には、図９（ａ）（ｂ）に示したように、上記の取り付け部７５に螺着される固定具６３の挿通孔６５が形成されている。挿通孔６５は押圧部材３７の取り付け位置を水平方向に調整できるように横長の長穴形状を成す。

また、押圧部６１の外面には、押圧部６１のたわみを抑制するために、押圧部６１の長さ方向に沿う矩形の板状部材から成る補強部６４が固着されている（同図（ａ）（ｂ））。一方、上記の濾過水導入部材２１の他端部と当接する押圧部６１の内面には、周知の耐水性ゴム等から成る弾性部材６６が固着されている（同図（ｂ））。

（膜モジュール２の装着脱手順）
図１〜６を参照しながら膜モジュール２の装着脱手順の一例について説明する。

予め、図３に示したように集水部３４の全ての接続口３８に接続部材２４を装着しておく。先ず、膜モジュール２の濾過水導入部材２１を、ユニット本体３の外側横方向から当該本体３内の外側寄りの保持部材３５の挿通口４１に挿通し、さらに、この挿通口４１と同軸に位置する集水部３４寄りの保持部材３５の挿通口４１に挿通させる。次いで、膜モジュール２をさらに集水部３４側にスライドさせて移動させると、集水部３４寄りの保持部材３５の挿通口４１から引き出された濾過水取出部２３は、集水部３４における接続部材２４に挿入接続される。このように、保持部材３５の保持片４２上にて膜モジュール２をスライドさせ移動させることにより、保持部材３５の挿通口４１への挿通並びに接続部材２４への挿入接続の各作業が極めて容易となる。そして、膜モジュール２の濾過水導入部材２１は、支持部材３６ａ，３６ｂの固定部７１に橋設された二つの保持部材３５の挿通口４１に挿通された状態で、保持部材３５の保持片４２上に保持される。

以上の手順によって集水部３４の対向側面部の全ての接続口３８に対して接続部材２４を介して液密に接続された膜モジュール２は支持部３１において垂下支持される。

次いで、図３，６に示したように、支持部材３６ａ，３６ｂの同方向端部の取り付け部７５に、押圧部材３７の一端側，他端側の固定部６２がそれぞれ固定具６３によって固定される。同様に、支持部材３６ａ，３６ｂの他方の同方向端部の取り付け部７５に、他の押圧部材３７の一端側，他端側の固定部６２が固定具６３によって固定される。このとき、膜モジュール２の濾過水導入部材２１の端部は押圧部材３７の押圧を受けた状態となり（図９（ｂ））、集水部３４から濾過水導入部材２１が脱離しなくなる。以上のように、集水部３４の対向側面部に液密接続された全ての膜モジュール２は集水部３４から脱落することなく支持された状態となる。

一方、膜モジュール２のメンテナンスの際には、ユニット本体３から押圧部材３７を取り外した後、メンテナンスしたい膜モジュール２をユニット本体３の外側横方向に引き出すと、集水部３４の接続部材２４から膜モジュール２の濾過水取出部２３が脱離する。これにより、ユニット本体３からの膜モジュール２の取り外しが可能となる。

（本実施形態の効果）
以上説明したように、膜モジュール２をユニット本体３に対してその外側横方向からスライドさせ挿入すると、膜モジュール２の濾過水取出部２３が接続部材２４を介してそのまま集水部３４の接続口３８に液密に接続される。一方、膜モジュール２をユニット本体３の外側横方向（膜モジュール２の幅方向）にスライドさせて引き出すと、集水部３４の接続口３８から接続部材２４が脱離するので、ユニット本体３から膜モジュール２を取り出すことできる。このように、ユニット本体３への膜モジュール２の取り付け及び取り外しの作業が容易となり、膜モジュール２の維持管理作業をより一層効率的に行うことができる。さらには、膜モジュール２と集水部３４との間の配管スペースが大幅に縮小する。

また、膜モジュール２の濾過水取出部２３と集水部３４の接続口３８とを接続させる接続部材２４としてワンタッチタイプの継ぎ手が採用されることにより、接続口３８に接続された接続部材２４に濾過水取出部２３を軽く差し込めば、集水部３４への膜モジュール２の取り付けが完了する。したがって、膜モジュール２の着脱作業性が向上する。

さらに、膜モジュール２の故障や不足により全ての接続口３８に膜モジュール２を接続できない場合や、ユニット本体３内の膜モジュール２の個数を減らす場合等には、膜モジュール２が接続されない接続口３８にブランクプラグが装着される。これにより、長時間停止させることなく膜ユニット１の運転を継続できる。

また、ユニット本体３において膜モジュール２は保持部材３５によって垂下支持された状態であり、この膜モジュール２の下端は非固定状態となっている。したがって、膜モジュール２の仕上り寸法に誤差が生じている場合でも、膜モジュール２の着脱作業に影響はなく、膜モジュール２をその幅方向に適宜任意に移動させれば、集水部３４に対して膜モジュール２を支障なく液密に接続できる。

さらに、保持部材３５に振動抑制部材５１が付帯された場合、保持部材３５の挿通口４１に膜モジュール２の濾過水導入部材２１が挿通されると、濾過水導入部材２１は振動抑制部材５１の切り欠き部５２と嵌合した状態となる。これにより、保持部材３５における膜モジュール２の振動が抑制されるので、曝気された液相に浸漬された膜モジュール２を安定的に支持できる。

そして、ユニット本体３に押圧部材３７が取り付けられることにより、膜モジュール２の濾過水導入部材２１は常に押圧部材３７の押圧を受けた状態となるので、ユニット本体３（具体的には集水部３４）からの膜モジュール２の脱落を防止できる。

また、吸引ポンプの稼動により集水部３４の内部は減圧状態となるため、膜モジュール２は集水部３４側へ引かれるので、膜モジュール２の脱落を抑制できる。したがって、振動等の外力などにより膜モジュール２が脱落することがなければ、押圧部材３７は必ずしも取付けは要さない。

さらに、上述の膜モジュール２の濾過水取出部２３は接続部材２４を介して集水部３４に液密に接続されているが、接続部材２４を用いないで濾過水取出部２３を集水部３４に接続してもよい。この場合、図１０（ａ）に例示したように、膜モジュール２の濾過水取出部２３が直接挿入される集水部３４の接続口３８と当該取出部２３との隙間を液密に封止する封止部材９１を介して、集水部３４の接続口３８に膜モジュール２の濾過水取出部２３が挿入接続される。封止部材９１としては例えば弾性材料からなるＯリングが挙げられる。本態様によれば、接続部材２４を要せずに集水部３４に対して膜モジュール２を液密的に接続できる。

また、図１０（ｂ）に例示したように、封止部材９１に加えて座金９２を介して、集水部３４の接続口３８に膜モジュール２の濾過水取出部２３を挿入接続してもよい。本態様によれば、接続口３８と濾過水取出部２３との液密性がさらに向上する。

尚、膜モジュール２の下端はユニット本体３において非固定状態となっているが、図１１に例示したように、前記下端の振動を抑制する振動抑制部材９３をユニット本体３に備えてもよい。

振動抑制部材９３は断面Ｌ字の部材から成る。振動抑制部材９３の鉛直板部９３１には、保持部材３５によって垂下支持された膜モジュール２の他端封止部材２２と嵌合する切り欠き部９４が保持部材３５の挿通口４１と略同じピッチＰの間隔で形成されている。また、振動抑制部材９３の水平板部９３２の両端付近には、ユニット本体３の支柱部３２に取り付けられる取り付け部材９６に螺着される固定具９５の挿通孔９７が形成されている。挿通孔９７も振動抑制部材９３の位置を水平方向に調整できるように横長の長穴形状を成す。この振動抑制部材９３がユニット本体３に取り付けられることにより、曝気された液相に浸漬されたユニット本体３において膜モジュール２をより一層安定的に支持できる。

１…膜ユニット（膜モジュールの支持構造）
２…膜モジュール、２０…濾過膜本体、２１…濾過水導入部材、２２…他端封止部材、２３…濾過水取出部、２４…接続部材
３…ユニット本体、３１…支持部、３４…集水部
３５…保持部材、４１…挿通口、４２…保持片
３６ａ，３６ｂ…支持部材
３７…押圧部材
５１，９３…振動抑制部材、５２，９４…切り欠き部
９１…封止部材

Claims (8)

1. 板状の濾過膜本体の一端から濾過水を導入する濾過水導入部材を有する膜モジュールと、
   この膜モジュールを支持するユニット本体と
   を備え、
   前記濾過水導入部材の一端部には、濾過水取出部が突設され、
   前記ユニット本体は、前記膜モジュールを垂下支持する支持部を備え、
   前記支持部は、前記濾過水取出部が着脱自在に接続され当該取出部から濾過水を集める集水部と、前記濾過水導入部材を保持する保持部材とを備えたこと
   を特徴とする膜モジュールの支持構造。
2. 前記濾過水取出部は、この濾過水取出部が着脱自在に液密接続される接続部材を介して、前記集水部に接続されること
   を特徴とする請求項１に記載の膜モジュールの支持構造。
3. 前記濾過水取出部は、この濾過水取出部と前記集水部との間を液密に封止する封止部材を介して、当該集水部に挿入接続されること
   を特徴とする請求項１に記載の膜モジュールの支持構造。
4. 前記保持部材は、板状の部材から成り、
   この部材には、前記濾過水導入部材が挿通される挿通口と、この挿通口に挿通された濾過水導入部材を保持する一対の保持片とが形成されたこと
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の膜モジュールの支持構造。
5. 前記保持部材には、前記保持された濾過水導入部材の振動を抑制する振動抑制部材が取り付けられたこと
   を特徴とする請求項４に記載の膜モジュールの支持構造。
6. 前記振動抑制部材は、板状の部材から成り、
   この部材には、前記濾過水導入部材と嵌合する切り欠き部が形成されたこと
   を特徴とする請求項５に記載の膜モジュールの支持構造。
7. 前記支持部は、前記濾過水導入部材の他端部を押圧する押圧部材をさらに備えたこと
   を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の膜モジュールの支持構造。
8. 前記ユニット本体は、前記濾過膜本体の他端の振動を抑制する振動抑制部材をさらに備えたこと
   を特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の膜モジュールの支持構造。

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