JP3539753B2 - 膜分離ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、下水やし尿の活性汚泥処理などにおいて用いられる浸漬型の膜分離ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水やし尿の活性汚泥処理などにおいては、活性汚泥等を分離して清澄な処理水を得るために、図２に示したような膜分離ユニットを処理槽内の被処理水に浸漬して設けている。膜分離ユニットは、上下が開口した箱状のケーシング１内に、上下方向に配置する平板状の膜エレメント２を平行に設け、膜エレメント２の下方に散気装置３を設けることにより構成されている。
【０００３】
膜エレメント２は、濾過膜４の内側に濾板５やスペーサ６により膜透過水流路７を形成して、この膜透過水流路７を吸引手段（図示せず）に連結させており、吸引手段で膜透過水流路７内に負圧を与えることによって、被処理水中の活性汚泥などを濾過膜４で捕捉し、濾過膜４を透過して膜透過水流路７内に流入した膜透過水を処理水として取り出すようになっている。
【０００４】
散気装置３は、複数個の空気噴出口８を形成したＰＶＣ管などを枠状となして給気手段（図示せず）に接続させており、空気噴出口８を通じて被処理水に曝気空気を供給するとともに、曝気空気の気泡が持つせん断力および気泡のエアリフト作用により生起される被処理水の上向流によって膜エレメント２の膜面を洗浄するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような膜分離ユニットにおいては、その小型化を図るために、厚みの薄い膜エレメントが指向されてきた。しかしながら、上記したようにして膜エレメントの下方から曝気空気を供給して膜面洗浄を行う場合、膜エレメント下部の断面積が小さいと、膜エレメント下部に衝突することによる曝気空気の分散は期待できず、洗浄効果を高めるためには散気装置側での工夫が必要であった。そこで、種々の散気方法が試行されたが、膜エレメントどうしの間の流路全面に均等に曝気するのは困難であるうえ、膜分離ユニット自体に整流効果がないと偏流は避けられず、長期的には部分的な流路閉塞が生じるという問題があった。曝気空気の分散を目的として、膜エレメントの下部に整流板を設ける試みもなされたが、膜エレメントどうしの間の流路における偏流を完全に防止することはできず、高い洗浄効果を得ることはできなかった。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するもので、膜エレメントの膜面を効果的に洗浄して、流路の閉塞を防止できる膜分離ユニットを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明の膜分離ユニットは、処理槽内の被処理水に浸漬して上下が開口した箱状のケーシングを配置し、ケーシング内に上下方向に配置する所定数枚の平板状の膜エレメントを一定の膜エレメント間隔で平行に設け、膜エレメントの下方に曝気空気を供給する散気装置を設けた膜分離ユニットにおいて、下部に曝気空気が衝突する前記膜エレメントは、所定の膜エレメント厚さを有し、前記ケーシングの下端開口面積において膜エレメントの合計面積が２０％以上５０％以下を占め、膜エレメント間に上向流を急縮流となす流路を形成するものである。
好ましくは、膜エレメント厚さ２〜８ｍｍ、膜エレメント間隔６〜１０ｍｍとするものである。
【０００８】
【作用】
上記構成により、膜エレメントが比較的狭い間隔で配置されているため、曝気空気により生起された被処理水の上向流は膜エレメントの下部で急縮流となり、この急縮流中に含まれる曝気空気の大気泡は小気泡に分解して、小気泡が膜エレメント間の流路全面に均等に流れる。これにより、膜エレメントの膜面全体に均等に洗浄効果が得られる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は本発明の一実施例の膜分離ユニットの概略構成を示した縦断面図、図１（ｂ）は同横断面図である。この実施例の膜分離ユニットは先に図２を用いて説明した従来の膜分離ユニットとほぼ同じなので、同一構成および同一作用を有する部材に同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
【００１０】
ケーシング１は幅５０ｃｍ、高さ５０〜１５０ｃｍに形成されており、その箱状の内部に、幅５０ｃｍ、高さ１００ｃｍ、厚さ７ｍｍの平板状の膜エレメント２が平行に、かつ隣接する膜エレメント２の膜面との間またはケーシングの壁面との間に７ｍｍの間隔をあけて複数枚配置されている。したがって、膜エレメント２は、ケーシング１の下端開口面積に占めるその合計面積が約５０％となる比較的狭い間隔で配置されている。そして、膜エレメント２の下部より１０００〜１５００ｍｍ下方の位置に、１５枚の膜エレメント２につき１個程度の割合で空気噴出口を有する散気装置３が設置されている。
【００１１】
このような膜分離ユニットにより膜分離を行う際は、膜エレメント２の下方より散気装置３を通じて曝気空気を供給し、処理槽内の被処理水の好気的条件を確保する状態において、膜エレメント２により活性汚泥の固液分離を行う。
【００１２】
このとき、曝気空気および曝気空気により生起された被処理水の上向流によって膜エレメント２の膜面を洗浄するが、上記したように膜エレメント２が比較的狭い間隔で配置されていて、被処理水の流路が膜エレメント２の下部で急激に狭くなるため、被処理水の上向流は膜エレメント２の下部で急縮流となる。これにより、急縮流中に含まれる曝気空気の大気泡は小気泡に分解し、分解した小気泡が膜エレメント２間の流路全面に均等に流れるため、膜エレメント２の膜面全体が均等に洗浄される。
【００１３】
以下の表１に、上記したような膜分離ユニットを用いて活性汚泥の固液分離を１ケ月間行った試験結果を示す。この試験では、種々の厚みの膜ろ板を用いることにより、膜エレメントの投影面積比率、すなわちケーシングの下端開口面積に占める膜エレメントの合計面積の割合を種々に変更した。運転条件は、操作圧力１０ｋＰａ、ＭＬＳＳ濃度２００００ｍｇ／ｌ、液温２５℃とし、散気装置は膜エレメント１０枚当たり１個の割合で空気噴出口（孔径８ｍｍ）を有するものを用いた。
【００１４】
【表１】

【００１５】
表１からわかるように、実施例番号１から３の膜分離ユニット（膜エレメントの投影面積比率２０％以上）は、１ケ月後も流路閉塞を生じず、フラックスの低下も認められなかった。一方、実施例番号４および５の膜分離ユニット（同、投影面積比率２０％未満）は膜の一部、特にケーシングに接する部分に流路閉塞が生じ、フラックスの低下が認められた。
【００１６】
膜エレメント、ケーシング、散気装置は上記に限定されることなく用いることができ、好ましくは、膜エレメント厚さ２〜８ｍｍ、膜エレメント間隔６〜１０ｍｍとして、ケーシングの下端開口面積に占める膜エレメントの合計面積の割合が２０％以上となるように配置する。したがって、たとえば、幅２５ｃｍ・高さ４０ｃｍ・厚さ７ｍｍの膜エレメントを幅２５ｃｍ・高さ２５〜５０ｃｍのケーシングの内部に７ｍｍの膜エレメント間隔で配置し、膜エレメント下部の３００〜５００ｍｍ下方に散気装置を設置することができる。散気装置の空気噴出口は膜エレメント１５枚に１個程度とし、数ｍｍ程度の大気泡を供給することにより、膜エレメント下部で、乱流が生じ易い２〜６ｍｍ程度の適切な気泡径が得られる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ケーシングの下端開口面積に占める膜エレメントの合計面積が２０％以上となる比較的狭い間隔で膜エレメントを配置することにより、被処理水の上向流を膜エレメントの下部において急縮させた。これにより、急縮流中に含まれる曝気空気の大気泡は小気泡に分解して、小気泡が膜エレメント間の流路全面に均等に流れることになり、膜面全体に均等に洗浄効果が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の膜分離ユニットの概略構成を示した縦断面図および横断面図である。
【図２】従来の膜分離ユニットの構成を示した説明図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ 膜エレメント
３ 散気装置

Claims (2)

1. 処理槽内の被処理水に浸漬して上下が開口した箱状のケーシングを配置し、ケーシング内に上下方向に配置する所定数枚の平板状の膜エレメントを一定の膜エレメント間隔で平行に設け、膜エレメントの下方に曝気空気を供給する散気装置を設けた膜分離ユニットにおいて、下部に曝気空気が衝突する前記膜エレメントは、所定の膜エレメント厚さを有し、前記ケーシングの下端開口面積において膜エレメントの合計面積が２０％以上５０％以下を占め、膜エレメント間に上向流を急縮流となして急縮流中に含まれる大気泡を小気泡に分解する流路を形成することを特徴とする膜分離ユニット。
2. 膜エレメント厚さ２〜８ｍｍ、膜エレメント間隔６〜１０ｍｍとすることを特徴とする請求項１に記載の膜分離ユニット。

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