JP6570276B2 - 膜分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、膜分離活性汚泥処理に用いられる膜分離装置に関する。

従来、この種の膜分離装置としては、図１１に示すように、容器内に複数の平膜モジュール１０１が備えられ、平膜モジュール１０１の下方に曝気装置が設置されているものがある。平膜モジュール１０１は、平板状のスペーサ１０２と、スペーサ１０２の両側に張り付けられた膜１０３とを有している。これら平膜モジュール１０１のうち、互いに隣り合う平膜モジュール１０１の取付高さに高低差１０４をつけて、交互に下端部の位置を異ならせている。

これによると、曝気装置から気泡を放出することにより、平膜モジュール１０１の下方から上方へ流れる上向流１０５が発生する。この状態で濾過を続けると、原液中に混在している毛髪や紙の断片等のし渣１０６が平膜モジュール１０１の下端部に絡まって次第に大きく成長する。

これに対して、互いに隣り合う平膜モジュール１０１の取付高さに高低差１０４をつけているため、原液通路１０７の流入口として機能している平膜モジュール１０１の下端部同士の間隔が付着したし渣１０６によって閉塞されるのを防止することができる。

尚、上記のような膜分離装置は例えば下記特許文献１に記載されている。

特開平６−１９８１４４

しかしながら上記の従来形式では、図１２に示すように、平膜モジュール１０１の下端部に付着したし渣１０６が次第に大きく成長し、曝気時に平膜モジュール１０１が矢印で示した方向に振動した際、成長したし渣１０６が隣りの平膜モジュール１０１の膜１０３に接触し、し渣１０６と膜１０３とが擦れ合って膜１０３が損傷するといった問題がある。

本発明は、付着して成長したし渣が分離膜に当接して分離膜が損傷するのを防止することができる膜分離装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明は、平板状の濾板に分離膜を備えた複数の膜エレメントが、ケース内に収容されて、膜面同士を対向させた状態で所定間隔をあけて配列されている膜分離装置であって、
ケース内に、膜エレメントの幅方向における一側部を下方から支持する一方の支持部と、他側部を下方から支持する他方の支持部とが設けられ、
一方の支持部と他方の支持部との間に開口部が形成され、
分離膜は周縁部に沿って濾板に接合され、
分離膜の下部と濾板との接合部よりも下方に、長方形の板状のし渣接触抑制部が備えられ、
し渣接触抑制部は、し渣接触抑制部に捕捉された被処理液中のし渣が接合部よりも上部の分離膜に接触するのを抑制するものであり、開口部の全幅にわたり形成され、膜エレメントの濾板と一体に形成されているものである。

これによると、膜エレメントの下方から上方へ流れる上向流を発生させ、この状態で濾過運転を行っている際、被処理液中のし渣が膜エレメントの下方からし渣接触抑制部で捕捉されたとしても、捕捉されたし渣が分離膜の下部と濾板との接合部よりも上方の領域（有効濾過領域）における分離膜に付着して成長するのを防止することができる。これにより、上記接合部よりも上方の領域において、し渣と分離膜とが擦れ合うのを防止することができ、分離膜の損傷を防止することができる。

尚、上向流は膜エレメントの下方から開口部を通って上方へ流れる。この際、開口部を通過する被処理液中のし渣がし渣接触抑制部で捕捉されたとしても、し渣が分離膜の下部と濾板との接合部よりも上方の領域における分離膜に付着して成長するのを防止することができる。

本第２発明は、平板状の濾板に分離膜を備えた複数の膜エレメントが、ケース内に収容されて、膜面同士を対向させた状態で所定間隔をあけて配列されている膜分離装置であって、
ケース内に、膜エレメントの幅方向における一側部を下方から支持する一方の支持部と、他側部を下方から支持する他方の支持部とが設けられ、
一方の支持部と他方の支持部との間に開口部が形成され、
分離膜は周縁部に沿って濾板に接合され、
分離膜の下部と濾板との接合部よりも下方に、長方形の板状のし渣接触抑制部が備えられ、
し渣接触抑制部は、し渣接触抑制部に捕捉された被処理液中のし渣が接合部よりも上部の分離膜に接触するのを抑制するものであり、開口部の全幅にわたり形成され、膜エレメントと別体に形成されているものである。
本第３発明は、平板状の濾板に分離膜を備えた複数の膜エレメントが、ケース内に収容されて、膜面同士を対向させた状態で所定間隔をあけて配列されている膜分離装置であって、
ケース内に、膜エレメントの幅方向における一側部を下方から支持する一方の支持部と、他側部を下方から支持する他方の支持部とが設けられ、
一方の支持部と他方の支持部との間に開口部が形成され、
分離膜は周縁部に沿って濾板に接合され、
分離膜の下部と濾板との接合部よりも下方に、長方形の板状のし渣接触抑制部が備えられ、
し渣接触抑制部は、し渣接触抑制部に捕捉された被処理液中のし渣が接合部よりも上部の分離膜に接触するのを抑制するものであり、開口部の全幅にわたり形成されており、厚さ方向において対向する一対の鉛直な前後両面と、前後両面の下端間に形成された水平な下端面とを有するものである。
これによると、し渣接触抑制部は水平な下端面を有するため、被処理液中のし渣は、膜エレメントの下方からし渣接触抑制部の下端面に絡まり易く、確実にし渣接触抑制部に捕捉される。

本第４発明における膜分離装置は、し渣接触抑制部は分離膜の下部と濾板との接合部から３０ｍｍ以上の下方領域に備えられているものである。

これによると、膜エレメントの下方から上方へ流れる上向流を発生させ、この状態で濾過運転を行っている際、被処理液中のし渣は膜エレメントの下方からし渣接触抑制部に捕捉される。ここで、し渣接触抑制部は分離膜の下部と濾板との接合部から３０ｍｍ以上の下方領域に備えられているため、し渣接触抑制部の下端から上記接合部までの距離が少なくとも３０ｍｍは確保され、膜エレメントよりも前段に設けられたスクリーン等で除去されずに被処理液中に残った多くのし渣は、し渣接触抑制部の下端から上記接合部までの領域内（有効濾過領域外の領域）に捕捉される。

本第５発明における膜分離装置は、し渣接触抑制部は分離膜の下辺端部から３０ｍｍ以上の下方領域に備えられているものである。
これによると、し渣接触抑制部は分離膜の下辺端部から３０ｍｍ以上の下方領域に備えられているため、し渣接触抑制部の下端から分離膜の下辺端部までの距離が３０ｍｍ以上確保され、膜エレメントよりも前段に設けられたスクリーン等で除去されずに被処理液中に残った多くのし渣は、し渣接触抑制部の下端から分離膜の下辺端部までの領域内に捕捉される。

以上のように本発明によると、成長したし渣が膜エレメントの分離膜に当接して分離膜が損傷するのを防止することができる。

本発明の第１の実施の形態における膜分離装置の一部切欠き斜視図である。 同、膜分離装置に備えられる膜エレメント単品の正面図である。 同、膜分離装置に備えられる複数の配列された膜エレメントの側面図である。 同、膜分離装置のケース内に収容された膜エレメントの正面図である。 同、膜分離装置のケース内に収容されて配列された複数の膜エレメントの側面図である。 参考として挙げた従来の膜エレメントの下部正面図である。 本発明の第３の実施の形態における膜エレメントの下部正面図である。 本発明の第４の実施の形態における膜分離装置のケース内に収容された膜エレメントの正面図である。 同、膜エレメント単品の正面図である。 本発明の第５の実施の形態における膜分離装置のケース内に収容された膜エレメントの正面図である。 従来の複数の配列された平膜モジュールの側面図である。 同、複数の配列された平膜モジュールの側面図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１に示すように、１は膜分離活性汚泥処理に用いられる膜分離装置であり、この膜分離装置１は処理槽（図示省略）内に浸漬されて設置されている。膜分離装置１は、ケース３と、ケース３内に収容された複数の平板状の膜エレメント４と、膜エレメント４の下方に設置された散気装置５とを有している。

ケース３は、上下両端部が開放されており、上部の膜ケース７と、下部の散気ケース８とに分割形成されている。尚、膜ケース７は、膜エレメント４を膜ケース７内から上方に出し入れできるように、構成されている。散気装置５は散気ケース８内に設置されている。

図２，図３に示すように、膜エレメント４は、樹脂製の四角平板状の濾板９と、濾板９の両面に設けられた分離膜１０とを有し、膜面同士を対向させた状態で所定間隔Ａをあけて配列されている。分離膜１０は、周縁部に沿って、超音波溶着又は熱溶着或いはレーザ溶着等により濾板９に接合されている。これにより、分離膜１０の周縁部よりも内側に、四角枠状の接合部１９（溶着部）が形成される。尚、接合部１９で囲まれた領域は有効濾過領域３３であり、この有効濾過領域３３内において、被処理液２５が分離膜１０を透過して透過液１１が得られる。

濾板９と分離膜１０との間および濾板９の内部には、透過液１１が流れる透過液流路（図示省略）が形成され、透過液流路に連通する透過液取出口１２が濾板９の上端部に設けられている。尚、透過液取出口１２には透過液取出管路２９が接続され、透過液取出管路２９には透過液１１を吸引する吸引ポンプ（図示省略）が設けられている。

図４に示すように、ケース３内には、膜エレメント４の幅方向Ｗにおける一側部を下方から支持する一方の支持部１４ａと、他側部を下方から支持する他方の支持部１４ｂと、一側部の浮上りを防止する一方の押え部１５ａと、他側部の浮上りを防止する他方の押え部１５ｂとが設けられている。

図５に示すように、両支持部１４ａ，１４ｂは複数の凹凸部１７，１８を有する櫛歯状の部材であり、同様に、両押え部１５ａ，１５ｂは複数の凹凸部２０，２１を有する櫛歯状の部材である。各膜エレメント４は凹部１７，２０に挿入されて保持されている。また、図４に示すように、一方の支持部１４ａと他方の支持部１４ｂとの間には開口部２２（図８参照）が形成されている。尚、膜ケース７内と散気ケース８内とは開口部２２を介して上下方向に連通している。

分離膜１０の下部と濾板９との接合部１９ａ（以下、下部接合部１９ａと記載）から４０ｍｍの下方領域２４には、被処理液２５中のし渣２６を捕捉するし渣接触抑制部２７が備えられている。

し渣接触抑制部２７は、濾板９と一体であり、図４に示すように開口部２２の全幅にわたり形成され、上方から開口部２２に挿入可能であり、図３に示すように厚さ方向Ｔにおいて対向する一対の鉛直な前後両面２７ａ，２７ｂと、前後両面２７ａ，２７ｂの下端間に形成された水平な下端面２７ｃとを有している。尚、図４に示すように、膜エレメント４の両側部が下方から両支持部１４ａ，１４ｂによって支持されている関係上、図２に示すように、し渣接触抑制部２７の幅寸法Ｂは濾板９の幅寸法Ｃよりも小さくなる。

以下、上記構成における作用を説明する。
濾過運転時、散気装置５から気泡を噴出することにより、下から上へ流れる上向流３２がケース３内に発生する。この上向流３２は、図４に示すように、散気ケース８内から開口部２２を通って、各膜エレメント４間を流れる。この際、吸引ポンプを作動して、分離膜１０の二次側に吸引圧（負圧）を作用させることにより、上向流３２の一部は、分離膜１０を透過し、透過液１１として透過液取出口１２から透過液取出管路２９を通って系外へ取り出される。

このような濾過運転時において、図３および図４の仮想線で示すように、開口部２２を流れる被処理液２５中に含まれる毛髪や紙の断片等のし渣２６が、膜エレメント４の下方からし渣接触抑制部２７に付着して捕捉されることがある。ここで、図２に示すように、し渣接触抑制部２７の下端から下部接合部１９ａまでの距離Ｄが４０ｍｍに確保され、し渣接触抑制部２７に捕捉されるし渣２６のほとんどは、し渣接触抑制部２７の下端から下部接合部１９ａまでの領域２４内に捕捉される。これにより、下部接合部１９ａよりも上方の有効濾過領域３３において、し渣２６と分離膜１０とが擦れ合うのを防止することができ、有効濾過領域３３における分離膜１０の損傷を防止することができる。

また、図３に示すように、し渣接触抑制部２７は水平な下端面２７ｃを有するため、被処理液２５中のし渣２６が膜エレメント４の下方からし渣接触抑制部２７の下端面２７ｃに絡まった際、下端面２７ｃの分だけ、し渣２６がし渣接触抑制部２７の前面２７ａ又は後面２７ｂに接触する長さが短くなり、し渣接触抑制部２７の機能をより発揮できるため好ましい。

尚、図２に示すように、し渣２６が分離膜１０の下部接合部１９ａよりも下方へはみ出した部分１０ａ（以下、下方はみ出し部分１０ａと記載）に付着し、し渣２６と分離膜１０の下方はみ出し部分１０ａとが擦れ合って、万一、分離膜１０の下方はみ出し部分１０ａが損傷しても、下方はみ出し部分１０ａは有効濾過領域３３の外側であるため、濾過されていない被処理液２５が分離膜１０の二次側の透過液１１に混入することはなく、透過液１１の清浄度に悪影響を及ぼすことはない。このようなことから、し渣２６が分離膜１０の下方はみ出し部分１０ａに付着することを許容しても差し支えはないと考えられる。

また、参考に、下記表１に、従来の膜エレメントの分離膜の損傷位置の調査結果を示す。尚、図６に示すように、従来の膜エレメント６０には、第１の実施の形態に記載したようなし渣接触抑制部２７が備えられておらず、濾板９の下端から下部接合部１９ａまでの距離Ｋ１が１７ｍｍ、濾板９の下端から分離膜１０の下辺端部までの距離Ｋ２が１０ｍｍに設定されている。下記表１は、膜分離装置よりも前段で、スクリーン等でし渣を除去してもなおし渣の影響の大きな水処理施設において、従来の膜エレメント６０を４００枚調査して、分離膜１０がし渣２６によって損傷した枚数を示している。

これによると、分離膜１０が損傷した計１０枚の膜エレメント６０のうち、９枚（すなわち９０％）については、分離膜１０の損傷位置が濾板９の下端から上方へ３０ｍｍの領域Ｋ３内に存在している。

このような調査結果に基づいて、上記第１の実施の形態では、図２に示すように、し渣接触抑制部２７を下部接合部１９ａから４０ｍｍの下方領域２４に形成することにより、し渣接触抑制部２７に捕捉されたし渣２６のほとんどが分離膜１０の有効濾過領域３３内に付着することを防止することができる。

尚、もしも、し渣２６が分離膜１０の有効濾過領域３３内に付着した場合、吸引圧によってし渣２６が分離膜１０の一次側表面に吸着してしまうため、し渣２６の成長が早く、し渣２６が短期間で大きくなり分離膜１０が損傷し易くなる。

上記第１の実施の形態では、し渣接触抑制部２７を下部接合部１９ａから４０ｍｍの下方領域２４にわたって設けたが、４０ｍｍに限定されるものではなく、下部接合部１９ａからし渣接触抑制部２７の下端までの距離Ｄを３０ｍｍ以上（すなわち少なくとも３０ｍｍ）確保すればよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、図２に示すように、し渣接触抑制部２７を下部接合部１９ａから４０ｍｍの下方領域２４に設けたが、第２の実施の形態では、し渣接触抑制部２７を分離膜１０の下辺端部１０ｂから３０ｍｍ又はそれ以上の下方領域２４に設けている。

これによると、分離膜１０の下辺端部１０ｂからし渣接触抑制部２７の下端までの距離が少なくとも３０ｍｍ確保されるため、ほとんどのし渣２６はし渣接触抑制部２７の下端から分離膜１０の下辺端部１０ｂまでの領域内に捕捉される。これにより、し渣２６が分離膜１０の有効濾過領域３３のみならず下方はみ出し部分１０ａにも付着するのを防止することができる。

（第３の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、図２に示すように、し渣接触抑制部２７を濾板９と一体に形成しているが、第３の実施の形態では、図７に示すように、し渣接触抑制部材４０（し渣接触抑制部に相当）を、アタッチメントとして、濾板９とは別に製作し、ねじ４１等の締結具を用いて、濾板９の下辺端部に取り付けてもよい。

（第４の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、図４に示すように、膜エレメント４をケース３内に収容した状態で、し渣接触抑制部２７が開口部２２に挿入されているが、第４の実施の形態では、図８，図９に示すように、し渣接触抑制部２７を開口部２２に挿入せず、分離膜１０の下部接合部１９ａから濾板９の下端までの下方領域２４を３０ｍｍ以上に設定し、この下方領域２４をし渣接触抑制部２７として利用してもよい。

（第５の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、図２に示すように、し渣接触抑制部２７を、濾板９と一体に形成しているが、別体に形成してもよい。例えば、第５の実施の形態では、図１０に示すように、し渣接触抑制部２７を、ケース３の両側板部４５間に設け、濾板９の直下に配置してもよい。

１ 膜分離装置
３ ケース
４ 膜エレメント
９ 濾板
１０ 分離膜
１４ａ，１４ｂ 支持部
１９ａ 下部接合部
２２ 開口部
２４ 下方領域
２５ 被処理液
２６ し渣
２７ し渣接触抑制部
２７ａ 前面
２７ｂ 後面
２７ｃ 下端面
４０ し渣接触抑制部材
Ａ 所定間隔
Ｔ 厚さ方向
Ｗ 幅方向

Claims (5)

1. 平板状の濾板に分離膜を備えた複数の膜エレメントが、ケース内に収容されて、膜面同士を対向させた状態で所定間隔をあけて配列されている膜分離装置であって、
   ケース内に、膜エレメントの幅方向における一側部を下方から支持する一方の支持部と、他側部を下方から支持する他方の支持部とが設けられ、
   一方の支持部と他方の支持部との間に開口部が形成され、
   分離膜は周縁部に沿って濾板に接合され、
   分離膜の下部と濾板との接合部よりも下方に、長方形の板状のし渣接触抑制部が備えられ、
   し渣接触抑制部は、し渣接触抑制部に捕捉された被処理液中のし渣が接合部よりも上部の分離膜に接触するのを抑制するものであり、開口部の全幅にわたり形成され、膜エレメントの濾板と一体に形成されていることを特徴とする膜分離装置。
2. 平板状の濾板に分離膜を備えた複数の膜エレメントが、ケース内に収容されて、膜面同士を対向させた状態で所定間隔をあけて配列されている膜分離装置であって、
   ケース内に、膜エレメントの幅方向における一側部を下方から支持する一方の支持部と、他側部を下方から支持する他方の支持部とが設けられ、
   一方の支持部と他方の支持部との間に開口部が形成され、
   分離膜は周縁部に沿って濾板に接合され、
   分離膜の下部と濾板との接合部よりも下方に、長方形の板状のし渣接触抑制部が備えられ、
   し渣接触抑制部は、し渣接触抑制部に捕捉された被処理液中のし渣が接合部よりも上部の分離膜に接触するのを抑制するものであり、開口部の全幅にわたり形成され、膜エレメントと別体に形成されていることを特徴とする膜分離装置。
3. 平板状の濾板に分離膜を備えた複数の膜エレメントが、ケース内に収容されて、膜面同士を対向させた状態で所定間隔をあけて配列されている膜分離装置であって、
   ケース内に、膜エレメントの幅方向における一側部を下方から支持する一方の支持部と、他側部を下方から支持する他方の支持部とが設けられ、
   一方の支持部と他方の支持部との間に開口部が形成され、
   分離膜は周縁部に沿って濾板に接合され、
   分離膜の下部と濾板との接合部よりも下方に、長方形の板状のし渣接触抑制部が備えられ、
   し渣接触抑制部は、し渣接触抑制部に捕捉された被処理液中のし渣が接合部よりも上部の分離膜に接触するのを抑制するものであり、開口部の全幅にわたり形成されており、厚さ方向において対向する一対の鉛直な前後両面と、前後両面の下端間に形成された水平な下端面とを有することを特徴とする膜分離装置。
4. し渣接触抑制部は分離膜の下部と濾板との接合部から３０ｍｍ以上の下方領域に備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜分離装置。
5. し渣接触抑制部は分離膜の下辺端部から３０ｍｍ以上の下方領域に備えられていることを特徴とする請求項４に記載の膜分離装置。

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