CN104411643B - 元件单元、分离膜模块、分离膜元件的装卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是降低构成分离膜模块的部件的成本，以及对分离膜元件赋予适度的刚性和将曝气的能量排散那样的柔性。进而，提供一种当在构成分离膜模块的膜元件的一部分中发生了故障时，能够使其维护、即故障的膜元件的更换或取出容易的分离膜模块。分离膜模块（21）具有元件单元，该元件单元具备：轴（9）；多个分离膜元件（1），包括具有以透过侧的面相互对置的方式配置的两片分离膜和设在上述分离膜之间的集水流路的分离膜对，以及在上述分离膜的周缘部将分离膜之间密封的密封部；悬架部（8），将上述分离膜元件（1）悬架在上述轴（9）上；集水喷嘴（7），将上述集水流路与上述分离膜元件的外部连通。

Description

元件单元、分离膜模块、分离膜元件的装卸方法

技术领域

本发明涉及适合于饮料水制造，净水处理、废水处理等水处理领域，食品工业领域的分离膜模块及分离膜模块单元。

背景技术

近年来，平膜状或中空丝膜状的分离膜被用在水处理领域及食品工业领域中。例如在水净化处理装置中使用配设有分离膜的膜元件及配设有多个该膜元件的膜模块。在分离膜中，从其孔径及分离功能这些点看，有精密过滤膜、超过滤膜、纳米过滤膜、反渗透膜、正渗透膜等。这些膜例如被用于从海水、矿化水或含有有害物的水等精制饮料水、制造工业用超纯水、排水处理及有价值资源的回收等。膜根据作为目的的分离成分及分离性能而被区分使用。

此外，膜分离活性污泥法（MBR）是将分离膜浸渍到活性污泥槽中，用膜将活性污泥和处理水分离的处理方法。MBR因为节省空间并能得到良好的水质，所以在国内是以小规模的施设为中心，在新设较多的海外则不断向超过10万m³/day的大规模的施设导入。

在专利文献1～3中提出了各种结构的分离膜元件。

在专利文献4中，记载了具备作为由平膜形成的袋的多个膜元件的膜模块。多个膜元件通过安装在膜元件上的轮以相互并行的方式排列在长方体形状的框上。框被固定在沉降槽的壁等上。在各膜元件上，作为透过液的流出孔而设有贯通分离膜及流路材料的孔。相邻的膜元件彼此通过与各个流出孔相连的筒状的结合部件连结。

专利文献1：国际公开第2008/117783号，

专利文献2：日本国特开2000－117067号公报，

专利文献3：日本国特表2011－519716号公报，

专利文献4：美国专利第7892430号说明书。

在专利文献4所公开的膜模块中，如上所述，相邻的膜元件彼此通过结合部件连结。可以说在该文献中，连续的透过液的流路贯通多个膜元件地将各个膜元件固定。在元件彼此这样连结的状态下，难以仅将一部分元件取出。由此，即使在多个膜元件中的一部分破损的情况下，也必须更换一个连接体的膜元件整体（即一个膜模块）。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种元件单元及由其构成的分离膜模块，当在构成分离膜模块的膜元件的一部分发生了故障时，使其维护、即故障的膜元件的更换或取出容易。

本发明为了解决这种问题而具有以下的结构。

（1）一种元件单元，具备：轴；多个分离膜元件，包括具有以透过侧的面相互对置的方式配置的两片分离膜和设在上述分离膜之间的集水流路的分离膜对，以及在上述分离膜的周缘部将分离膜之间密封的密封部；悬架部，将上述分离膜元件悬架在上述轴上；集水喷嘴，将上述集水流路与上述分离膜元件的外部连通。

（2）在上述（1）所述的元件单元中，上述分离膜元件具备向上述分离膜对的相互对置的透过侧的两个面上粘接的树脂部；该树脂部为点状、线状或格子状。

（3）在上述（1）或（2）所述的元件单元中，上述轴具备多个单位轴。

（4）在上述（3）所述的元件单元中，上述轴还具备将相邻的上述单位轴彼此连接的轴接头。

（5）在上述（1）～（4）中任一项所述的元件单元中，上述轴以贯通上述悬架部的方式设置；上述分离膜元件能够通过上述轴相对于上述悬架部的插拔而相对于上述轴装卸。

（6）在上述（1）～（5）中任一项所述的元件单元中，上述分离膜是平膜；在上述分离膜对中，在上述分离膜的面方向上的比上述集水流路更靠外侧的位置设有上述轴能够贯通的孔；上述孔作为上述悬架部发挥功能。

（7）在上述（6）所述的元件单元中，上述分离膜为大致四边形；上述贯通孔设在上述分离膜对的四角处。

（8）一种分离膜模块，具备：上述（1）～（6）中任一项所述的元件单元；框体，可取放地收容上述元件单元；通气块，配置在上述框体的下方，向上述元件单元供给空气。

（9）在上述（8）所述的分离膜模块中，上述框体在上表面和侧面中的至少一方具有能够取放上述元件单元的开口部。

（10）一种分离膜元件的装卸方法，在具备以贯通上述悬架部的方式设置的上述轴的上述（8）或（9）所述的分离膜模块中装卸上述分离膜元件，其特征在于，通过使上述轴滑动而从上述悬架部插拔，将上述分离膜元件在上述分离膜模块上装卸。

在本发明的元件单元中，分离膜元件悬架在轴上，并且设在各个分离膜元件上的集水喷嘴将分离膜元件的集水流路与分离膜元件的外部连通。即，分离膜元件分别相互独立。由此，能够容易地仅将一部分的分离膜元件取出。

附图说明

图1（a）、图1（b）是示意地表示构成本发明的元件单元的分离膜元件的实施方式的一例的剖视图，图1（a）是在厚度中心与膜表面平行地切断的剖视图，图1（b）是沿厚度方向切断的剖视图；

图2是表示构成本发明的元件单元的分离膜元件的其它实施方式的一例的相当于图1（a）的剖视图；

图3（a）、图3（b）是表示在本发明中使用的集水喷嘴的实施方式的一例的概要图，图3（a）是俯视图，图3（b）是主视图；

图4（a）、图4（b）是表示构成本发明的元件单元的分离膜元件的其它实施方式的一例的概要图，图4（c）是从上方观察交替地排列了图4（a）、图4（b）所记载的分离膜元件的元件单元的实施方式的概要图；

图5（a）是表示构成本发明的元件单元的分离膜元件的其它实施方式的一例的概要图，图5（b）是表示使用了图5（a）所记载的分离膜元件的元件单元的实施方式的一例的概要图；

图6是表示构成本发明的元件单元的分离膜元件的实施方式的另一例的剖视图；

图7（a）、图7（b）是表示构成本发明的元件单元的分离膜元件的端部的实施方式的另一例的剖视图；

图8（a）、图8（b）分别是将构成本发明的元件单元的由轴形成的固定部的实施方式的另一例部分放大表示的概略剖视图；

图9是表示本发明的分离膜模块的实施方式的一例的立体图；

图10（a）是示意地表示本发明的元件单元的实施方式的一例的立体图，图10（b）是从别的方向观察构成元件单元的轴的一例的立体图；

图11（a）是图9所示的分离膜模块的主视图，图11（b）是侧视图；

图12（a）、图12（b）是表示本发明的分离膜模块单元的实施方式的一例的主视图，图12（a）是连接了两个分离膜模块的单元，图12（b）是连接了三个分离膜模块的单元；

图13是表示本发明的分离膜模块的实施方式的另一例的立体图；

图14是表示本发明的元件单元的实施方式的一例的立体图；

图15是将构成本发明的分离膜模块的框体槽导引部的一例部分放大表示的立体图；

图16是表示本发明的分离膜模块的实施方式的另一例的立体图。

附图标记说明：

1：分离膜元件，1x：故障的分离膜元件，2：密封部，3：集水部，4：树脂部，5：集水流路，6：分离膜，7：集水喷嘴，8：贯通孔，9：轴，10：元件单元，11：倾斜边，21：分离膜模块，22：元件块，23：通气块，26：管，27：集水管，28：间隙保持部件，31：单位轴，32：框体，33：轴保持部，34：轴接头，35：轴连结部，36：膜模块单元，37：膜模块单元，38：连结部件，L：膜的焦耳全长，S：单位轴长度，A：滑动带，B：从轴连结部到想要拔掉的膜元件的距离，41：侧板，42：固定部件，43：开口部，44：槽导引部，45：凹部，51：突出部，52：缺口部，121：分离膜模块，122：元件块，132：框体，222：元件块，232：框体。

具体实施方式

〔分离膜元件〕

在本发明中，元件单元具有多个分离膜元件。该分离膜元件是为平膜构造的元件，具有以下构造：当以透过侧的面彼此对置的方式将分离膜贴合时，在膜的周缘部的一部分上设置集水部，并将集水部以外的周缘部密封。在比密封的周缘部靠内侧的分离膜的透过侧表面区域配置树脂部，用该树脂部使两侧的分离膜的一部分粘接。

图1（a）、图1（b）是例示分离膜元件的实施方式的剖视图，图1（a）是示意地表示在分离膜复合体的厚度中心与膜表面平行地切断的俯视观察的截面，图1（b）是示意地说明厚度方向的截面的图。

在图1（a）、图1（b）中，分离膜元件1具有密封部2，集水部3，点状的树脂部4，集水流路5以及分离膜6。分离膜元件1通过由两片分离膜6、6形成的分离膜对构成。分离膜6、6以其透过侧的面相互面对、隔开规定的间隙的方式配置。该间隙的周围（周缘部）被密封而形成密封部2，比该周缘部靠内侧的分离膜6、6之间的一部分通过树脂部4连接。

即，两片分离膜6、6为了确保规定的间隙而其膜表面的一部分通过树脂部4粘接。形成在分离膜6、6之间的规定的间隔为透过了膜的水经过的流路，即集水流路5，经过了这里的水被集水到集水部3，然后从此处向分离膜元件1的外部取出。通过将集水部3配置在周缘部，不会损失具有过滤功能的分离膜的面积。

分离膜元件1的周围（周缘部）通过粘接树脂、热熔敷、超声波熔敷等方法被密封，构成密封部2。在膜周缘部的一部分设有集水部3，该集水部3没有被密封。

这里，周缘部处的密封是通过粘接、压接、熔敷、热粘、折叠等而使得分离膜元件的外部的供给水（被处理水）不从周缘部直接流入到分离膜元件的内部（即供给水不以透过分离膜以外的路径流入）。同时，透过了分离膜的透过水除了集水部3以外，不会泄漏到分离膜元件的外部。

另外，形成对的分离膜6既可以是将独立的两片分离膜的对置的边缘部密封，也可以是将折叠的一片分离膜的对置的边缘部密封。

树脂部4将双方的分离膜的一部分粘接的结构是指在分离膜对中、树脂部4粘接在一方的分离膜6的透过侧面及与其对置的另一方的分离膜6的透过侧的两个面上的结构。即，在分离膜对中，一方的分离膜经由树脂部固定在另一方的分离膜上。

此外，“内侧”是指分离膜6的透过侧表面中的除了周缘以外的表面。特别是在分离膜如上述那样形成袋状膜的情况下，被密封部分包围的部分相当于“内侧”。所谓分离膜6，只要能够将向分离膜表面供给的流体中的成分分离、得到透过了分离膜的透过流体就可以，没有被限定。作为分离膜，例如能够具备分离功能层、多孔性支承层、基材。

当分离膜6的透过侧的面由基材构成时，也可以在基材之中含浸有树脂部4的树脂的成分。如果将树脂配置到分离膜的透过侧的基材上，从分离膜的分离功能层表面进行加热，则树脂的含浸从分离膜的透过侧朝向功能层面进展。随着含浸这样进展，树脂与基材的粘接牢固。因此，当清洗制造出的分离膜元件1时，即使通过药液从透过侧进行清洗，分离膜对之间也不易剥离。

在分离膜元件1中，通过在分离膜6的透过侧确保规定的间隙，能够减小透过了分离膜6的透过水的流动阻力。通常，如果在分离膜元件上分离膜6的透过侧不设置衬垫等的部件，则分离膜的透过侧彼此密接，所以透过水的流动阻力增大，其结果是透过水的水量下降。分离膜元件1不配置这样的衬垫等的部件而在分离膜之间确保间隙，减小透过水的流动阻力。

分离膜6、6之间的透过侧的间隙优选为50μm以上且5000μm以下的范围。由于通过分离膜的间隙为5000μm以下，在水处理运转中的通气操作时气泡碰撞到膜面上的冲击被缓和，所以抑制了膜的破损。此外，由于通过分离膜的间隙为50μm以上，在面对的透过侧的膜面之间确保较大的空间，所以降低了透过水的流动阻力，其结果是透过水的水量增大。分离膜的间隙更优选为500μm以上且3000μm以下的范围。

另外，虽然可以将网等的流路材料夹入到透过侧内侧来确保流路，但由于分离膜和流路材料未被固定，所以在药液进行的从透过侧的清洗中，由分离膜形成的袋因从透过侧向分离膜作用的压力而膨胀，分离膜6有可能破损。通过使树脂部4夹在分离膜6、6之间并进行粘接，也防止这样的损坏，能够进行药液进行的透过侧的清洗。

如果树脂部的面积相对于分离膜6的面积的比例小，则分离膜有可能因药液进行的来自透过侧的清洗而剥离，此外，如果树脂部的面积相对于分离膜6的面积的比例大，则树脂阻碍流路，透过水的水量下降。因此，内侧的树脂部的面积比例优选为1%且以上70%以下的范围。更优选为10%以上且50%以下的范围。

树脂部4的形状没有特别限定，作为投影到分离膜上的形状，能够形成为圆形、多边形、不定形等的点状，或者直线、曲线、波线、锯齿等的线状，以及格子状。此外，点状的树脂的配置并不特别限定于格子点状、曲折排列状等。可以通过调整内侧的树脂部的形状及配置来设计分离膜元件，以满足被要求的分离特性及透过性能的条件。树脂部向分离膜6上的投影像优选是不连续的。即，优选在一片分离膜上，两个以上的树脂部在分离膜的平面方向上隔开间隔地配置。更具体地讲，优选在分离膜6的透过侧表面的内侧部分每5cm见方设置1个以上、5个以上或10个以上的树脂部。此外，优选每5cm见方设置100个以下、50个以下或30个以下的树脂部。

作为构成密封部2及内侧的树脂部4的成分没有特别限定，但在耐药品性这一点上，优选乙烯－醋酸乙烯共聚物树脂、聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃或共聚烯烃等，还可以选择聚氨酯树脂、环氧树脂等聚合物。但是，如果是热塑性聚合物，则由于成形容易，能够使树脂的形状均匀。如果是熔点高的热塑性聚合物，则当使树脂粘接在分离膜上时有可能将分离功能层熔化，如果熔融温度过低，则在运转中分离膜的内侧有可能剥离。因此，作为树脂，优选熔点为80℃～200℃的范围的热塑性聚合物。

使密封部2及树脂部4粘接在分离膜6上的方法没有特别限定，但通过变更处理温度或选择的树脂的种类，能够自由地调整树脂的形状，以便能够满足被要求的分离特性及透过性能的条件。

另外，在密封部2及树脂部4中既可以使用相同的树脂，也可以使用不同的树脂，此外，密封部2也可以不使用树脂而将分离膜彼此直接熔敷。

另外，通过用上述方法粘接分离膜6，粘接剂承担粘接衬布的效果，对分离膜6赋予适度的柔性和刚性也是本发明的重要的要点。因此，从粘接状况以及分离膜6的柔性和刚性的观点看，根据状况还需要选择树脂部的间隔、形状及材质。

在本发明中，分离膜是平膜状的分离膜，优选是在无纺布基底的基材之上制膜出分离功能层的分离膜。

分离膜的分离功能层的厚度如果过薄，则有发生龟裂等缺陷、过滤性能下降的情况，如果过厚则有透水量下降的情况，所以通常在0.001～0.5mm（1μm～500μm）、优选在0.05～0.2mm（50μm～200μm）的范围内选择。

作为分离功能层，在孔径控制、耐久性这一点上优选使用交联高分子，在成分的分离性能这一点上，适于使用在多孔性支承层上层叠有将多官能胺和多官能酸卤化物缩聚成的分离功能层、有机无机混合功能层等的膜。此外，也可以使用作为纤维素膜、聚偏氟乙烯膜、聚醚砜膜、聚砜膜那样的多孔性支承层，具有分离功能和支承体功能双方的膜。即，分离功能层和多孔性支承层也可以由单一的层实现。

在本发明中，作为分离膜，优选使用由基材和分离功能层构成、特别是形成有由聚偏氟乙烯类树脂构成的分离功能层的分离膜。这里，优选在基材与分离功能层之间夹着构成该分离功能层的树脂和基材混杂的层。通过聚偏氟乙烯类混合树脂从基材表面进入到内部，分离功能层通过所谓的锚固效果牢固地固定在基材上，能够防止分离功能层从基材剥离。分离功能层既可以相对于基材偏倚存在于单面，也可以存在于两面。分离功能层相对于基材既可以是对称构造也可以是非对称构造。此外，在分离功能层相对于基材存在于两面的情况下，两侧的分离功能层既可以经由基材连续，也可以不连续。

在由分离功能层和基材形成的分离膜中，基材具有支承分离功能层而给分离膜赋予强度的功能。作为构成基材的材质，可以是有机基材、无机基材等，没有特别限定，但从容易轻量化这一点看，优选是有机基材。作为有机基材，可以举出由纤维素纤维、三醋酸纤维素纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等有机纤维构成的编织物或无纺布。其中，特别优选是密度的控制比较容易的无纺布。

作为分离膜6，反渗透膜、纳米过滤膜、超过滤膜、精密过滤膜均适用。此外，只要根据分离对象物质的大小选择适当的一种以上的膜并组合就可以，但作为下废水处理用，特别优选超过滤膜、精密过滤膜。

另外，透过了分离膜6的水经过集水流路5被聚集到集水部3，经由安装在集水部3上的集水喷嘴7向分离膜元件的系统外取出。为了从集水部将透过水容易且可靠地取出，优选在集水部配置中空状的集水喷嘴。

在图2中，排列表示分离膜元件1和集水喷嘴7。此外，在图3中表示集水喷嘴7的俯视图（a）及主视图（b）。

如图2所示，在膜周缘的密封部2的一部分处设有集水部3，在该集水部3上设有集水喷嘴7。如上述那样，集水部3未被密封，在安装集水喷嘴7后被密封。集水喷嘴7将集水流路5与分离膜元件1的外部连通。集水喷嘴7的设置所需要的宽度等只要根据安装的集水喷嘴7的大小及分离膜元件1的大小等综合判断决定就可以，但通常作为集水喷嘴7的筒状部的直径为0.3cm到3cm左右。集水喷嘴7只要实现从分离膜元件1将透过水取出的目的就可以，构造、材质等没有特别限定，例如可以使用树脂制的管。

图3（a）、图3（b）是在本发明中使用的集水喷嘴的实施方式的一例。集水喷嘴7由上部及下部的中空部件构成。集水喷嘴7的下部是通过将两片弯曲面配置成中空，将其下方开放而将上方用大致平面封闭，并在该上方的平面的大致中央具有开口，在该开口上连接截面形状为圆形或椭圆状的筒状部（上部中空部件）而构成的。通过将集水喷嘴7做成图3所示那样的形状，能够不产生伴随着分离膜元件1向集水部3的安装的褶皱而使集水喷嘴7和密封部2密封。作为密封的方法，可以考虑通过热熔敷的方法、使用粘接剂的方法等，但密封方法没有特别限定。为了使密封更可靠，还可以考虑并用热熔敷和粘接剂的方法。作为安装部分的形状没有特别限定形状，只要根据分离膜元件1的大小、集水喷嘴7的大小及形状等选择适当的形状就可以。

接着，说明将该分离膜元件1集中多片而模块化的元件单元的实施方式。在本发明中，由于分离膜元件是去掉了支承板的元件，所以能够使元件整体的厚度变薄。因此，作为元件单元能够增高单位设置面积的膜面积（分离膜的填充率）。但是，在分离膜元件1上安装着集水喷嘴7。因此，与膜的部分相比，怎样配置集水喷嘴、是否提高分离膜元件1的填充率更成为课题。所以，本发明的元件单元的特征在于，将相邻彼此的分离膜元件的集水喷嘴以不干涉的方式配置。

在图4（a）、图4（b）中表示两片分离膜元件1a、1b。两者的差异是集水喷嘴7的安装位置，使图4（a）的分离膜元件1a中的集水喷嘴7的位置与图4（b）的分离膜元件1b中的集水喷嘴7的位置不同。由于通过使集水喷嘴的设置位置相互不同，能够在组装到热塑性聚合物上时避免相邻的分离膜元件的集水喷嘴彼此的干涉，所以能够使分离膜元件彼此的间隔较窄地进行配置。在图4（c）中表示将分离膜元件1a及1b交替地排列多片、从上部观察的元件单元的实施方式。另外，图4（a）～图4（c）表示了一例，只要能够以集水喷嘴7不干涉的方式配置就可以，并不限于该构造。

这里，图4（a）、图4（b）所记载的分离膜元件1a及1b是将长方形的平膜状分离膜的一个角去掉而成为具有倾斜边11的形状，在该倾斜边上配置集水部及集水喷嘴7的例子。虽然并不限于该配置，但通过这样设置倾斜边11，在倾斜边11上配置集水喷嘴7，除了集水喷嘴的安装场所的定位容易这种制作上的好处以外，还有在将集水管设置在膜元件的横侧并用管等将该集水管和各集水喷嘴连接的情况下，在集水喷嘴上不会作用很大的力，防止集水喷嘴的粘接剥离或被破坏的好处。

在图5（a）中表示该实施方式所涉及的分离膜元件的一例，在图5（b）中表示元件单元的实施方式的一例。

在图5（a）中，在分离膜元件1的端部（角部）附近的4处配置有贯通孔8。贯通孔的数量只要根据元件的大小等开设适当个数就可以。在分离膜是大致四边形的情况下，优选在分离膜的面方向上外侧的四角设置贯通孔。贯通孔如果是例如通过打入孔圈来形成，则贯通孔的周围被加强，在耐久性这一点上是优选的。具有贯通孔的分离膜元件如图5（b）所示，可以将多片以各个集水喷嘴7不重合的方式排列集中，例如使轴9贯通到相邻的贯通孔8中而做成元件单元。通过取这样的构造，能够大幅度地削减构成元件单元的部件。同时，对分离膜元件、元件单元或分离膜模块赋予适度的刚性并赋予将曝气的能量排散那样的柔性，在用于MBR时对于来自下部的曝气等具有良好的耐久性。

图6是将构成本发明的元件单元的分离膜元件的其它实施方式的一例用分离膜元件的厚度方向中心的平面切断表示的剖视图。此外，与分离膜元件1一起记载集水管27及管26。

集水喷嘴7经由管26连接着集水管27。在集水管27的下游侧连接着吸引泵（未图示），对分离膜元件1内部施加负压，将透过水取出。

在图6中，分离膜元件1主要由将两片平膜状的分离膜6以透过侧的面相互对置的方式配置的分离膜对构成，做成了将该分离膜对的周缘部密封的袋状的构造。分离膜元件1在该分离膜的面方向上外侧的端部具有以贯通孔8为代表的悬架部。贯通孔8其边缘部被密封，将分离膜元件的外部和内部阻断。

或者，也可以如图7（a）所示，使贯通孔8构成为由密封部2及/或树脂部4’包围。此外，也可以如图7（b）所示，将密封部2的端部处的截面积取较大，在其内部形成贯通孔8。

通过这样将贯通孔8的边缘部密封，分离膜元件的外部的被处理水不会从贯通孔8向内部漏入、或内部的透过水向外部漏出。此外，作为贯通孔8的数量，在图6中设有4个贯通孔，但并不限定于该例，可以根据元件的大小、形状等适当设定。关于贯通孔8的位置也没有特别限定。贯通孔8例如通过打入孔圈等止动件将孔的周围加强在耐久性这一点上是优选的。止动件的材质可以使用不锈钢、铝、聚碳酸酯树脂、ABS树脂等任意的材料。

另外，关于将分离膜元件1向轴9上悬架的悬架部的构造，并不特别限定于贯通孔，也可以是图8所示那样的上支承构造（图8（a））或缺口构造（图8（b））。图8（a）所示的悬架部的上支承构造是在分离膜元件1的左右的两端的上方部形成突出部51，并固定成该突出部51支承在轴9的上侧的构造。此外，图8（b）所示的悬架部的缺口构造是在分离膜元件1的左右的两端部形成收容轴9的缺口部52、使轴9贯通到该缺口部52中而固定的构造。突出部51及缺口部52的形状、位置及数量可以适当地决定。

图9是表示本发明的分离膜模块的实施方式的一例的立体图。

在图9中，分离膜模块21由元件块22，通气块23及集水管27构成。元件块22在框体32的内侧收容上述元件单元10。元件单元10通过分别将轴9穿通到分离膜元件1的贯通孔8中，将分离膜元件1平行排列多个而构成。在该元件块22的下方配设有通气块23。通气块23由连结在鼓风机（未图示）上的散气装置（未图示）构成。从下方的通气块23朝向沉入在活性污泥槽内的被处理水中的分离膜模块21的元件块22喷出空气。

在相邻的分离膜元件1之间，为了确保被处理水及空气的流路而设有间隙保持部件28。间隙保持部件28没有特别限定，但根据耐久性及冲击吸收性的观点，优选使用聚氨酯制的垫圈或轴环、或以丁腈橡胶或硅橡胶为代表的橡胶制垫圈或轴环等。通过配置这样的间隙保持部件28，对分离膜元件及分离膜模块赋予适度的刚性并赋予柔性以将曝气的能量排散，显示出对于来自下部的通气块23的曝气的良好的耐久性。

此外，将分离膜元件1的端部（在图9的例子中是4角）的贯通孔8穿通的轴9通过轴保持部33连接、固定在框体32上。通过将轴保持部33的固定部解除，轴9成为能够在相对于分离膜模块全长大致平行的方向（与膜元件的平膜垂直的方向）滑动的构造。

轴9与框体32的连接是将轴保持部33设置在框体32上，将轴9向轴保持部33的内部穿通。此外，通过轴保持部33的止动螺纹机构的操作，能够进行轴9的滑动。但是，轴9与框体32的连接并不特别限定于此，在框体32的框架上设置用来穿通轴的孔，使用C形、E形止动轮等其形式及方法可以是任意的。框体框架及轴保持部的材质可以任意地选择不锈钢、铝等各种金属，PVC树脂或ABS树脂等各种热塑性树脂，或者聚氨酯树脂或环氧树脂等各种热硬化性树脂等，但优选使用耐腐蚀性及刚性较高的不锈钢材。

在这样的元件块结构的情况下，例如在两端发生了分离膜损坏、失去了过滤功能的故障的膜元件时，通过使轴9滑动，也能够将故障的膜元件简单地拔掉。关于拔掉后的空间，能够再装填新品或修补后的膜元件，或者也可以装填以填片、垫圈等为代表的衬垫。即，不需要元件块整体的分解，能够简便地进行故障的膜元件的更换、维护。

接着，对构成本发明的轴的优选的结构进行说明。轴9优选通过将多个单位轴31接合而构成。单位轴31的连结方法可以使用将相邻的单位轴31彼此连接的轴接头34。例如，如图10（b）所示，可以简便而适当地使用通过以固定轴环为代表的轴接头34使两端部带有台阶的单位轴31连接而固定的方法。此外，优选使单位轴31的外径与固定轴环的外径大致相同，如图10（a）所示，可以将连结的轴9穿通到分离膜元件1的贯通孔中，使其顺畅地滑动。但是，作为相邻的单位轴彼此的连结方法，还可以任意地选择键组型或销固定型等其它方法。

轴9及单位轴31的材质可以任意地选择不锈钢、铝等各种金属，PVC树脂或ABS树脂等各种热塑性树脂，或者聚氨酯树脂或环氧树脂等各种热硬化性树脂等，但优选使用耐腐蚀性及刚性较高的不锈钢材。此外，只要起到连结的功能，则可以使用实心及中空轴的任一种轴，关于轴形状，并不限定于圆形状，也可以是椭圆、大致四边形状等任意形状。

进而，单位轴只要是使膜元件悬架的结构就可以，并不限于轴、管等刚性棒，也可以是金属丝、带等的柔性棒。在此情况下，优选在各端部上设置接头部以便能够将柔性棒连结。

在使用将这些单位轴31连结的轴9构成的元件块的情况下，即使在例如一部分发生了分离膜损坏、失去了过滤功能的故障的膜元件时，通过将轴保持部33的固定部解除，使轴9的连结部35向损坏元件的周边滑动，将连结部35与单位轴31分离，也能够将故障的膜元件简便地拔掉。关于拔掉后的空间，与上述同样，可以再装填新品或修补后的膜元件，或者可以装填以填片、垫圈等为代表的衬垫。即，不需要元件块整体的分解，能够简便地进行任意的膜元件的维护。

此外，使用图11对单位轴31的长度及根数进行说明。为了满足上述维护功能，在设单位轴31的长度为S，一个分离膜模块所涉及的单位轴根数为N，分离膜模块全长为L的情况下，它们的关系优选用S≧L/（N－1）规定。多个单位轴31的长度S只要满足上述式子，则既可以相互相同也可以不同。例如，在图11中，在使模块全长L为100cm、使单位轴根数N为3根的情况下，单位轴长度S至少需要50cm。这即意味着轴9相对于分离膜模块全长L的滑动带A（不会从轴保持部33脱离的滑动量）比从轴的连结部35到想要拔掉的故障的分离膜元件1x的距离B大。如果滑动带A比距离B小，则轴9在模块内滑落，不能发挥功能。另外，这里的单位轴长度S是相对于分离膜模块全长L大致平行的方向上的长度，分离膜模块全长L是与集水管的长度方向大致平行的方向上的长度。

进而，作为其它实施方式，轴9的两端部可以构成为相邻的分离膜模块21彼此能够连接。这里使相邻的轴9能够连接的结构能够与上述单位轴31的连结方法同样。

图12（a）表示使由轴9构成的分离膜模块21连接两个的情况下的分离膜模块单元36，图12（b）表示使分离膜模块21连接三个的情况下的分离膜模块单元37。在分离膜模块单元37中，作为一个分离膜模块所涉及的轴9，将单位轴31连结两个而构成（N=2），并且单位轴长度S、单位轴根数N和分离膜模块全长L的关系满足S≧L/（N－1）的关系。这样，通过使连结着单位轴31的轴9连接，能够简便地使多个分离膜模块单元化。

在图12（a）的情况下，即使在例如在各分离膜模块21两端发生分离膜损坏、失去了过滤功能的故障的分离膜元件1时，也能够通过使轴9滑动而简便地将该膜元件拔掉。关于拔掉后的空间，可以再装填新品或修补后的膜元件，或者也可以装填以填片、垫圈等为代表的衬垫。即，不需要分离膜模块单元36整体的分解，能够简便地进行两端的膜元件的维护。此外，通过将别的轴连接在轴9的某个端部上，能够使已有的轴连结部35滑动到损坏的元件的周边。

在图12（b）的情况下，在S≧L/（N－1）的规定上，在分离膜模块21的两侧产生空间，但通过装填与空间相符的多片分离膜元件1及间隙保持部件28，能够不降低膜元件的填充率而构成分离膜模块单元。

此外，在此情况下，即使在例如在分离膜模块单元37的任意位置发生了分离膜损坏、失去了过滤功能的分离膜元件1时，通过使轴9的连结部35滑动到损坏元件的周边、将连结部35解除，也能够简便地将该分离膜元件拔掉。关于拔掉后的空间，与上述同样，可以再装填新品或修补后的膜元件，或者可以装填以填片、垫圈等为代表的衬垫。即，不需要分离膜模块单元整体的分解，能够简便地进行任意的膜元件的维护。

在本发明的分离膜模块上装卸分离膜元件的方法通过使轴的连结部滑动（移动）到要装卸的分离膜元件的附近、将连结部分离、从该分离的端部将分离膜元件的悬架部插拔，能够将分离膜元件个别地装卸。由此，能够使分离膜模块的维护、即故障的膜元件的更换或取出容易。

进而，在将图12（a）、图12（b）所示的各分离膜模块单元36、37浸渍到浸渍槽中时，需要重型机械作业。在此情况下，仅通过轴连结时接合强度低，所以优选使用连结部件38将各框体32彼此接合。连结部件38及框体彼此的接合方法也可以是任意的，但优选使用了不锈钢制的板、角材等的螺栓螺母方式。

接着，图13是表示本发明的分离膜模块的实施方式的另一例的立体图。

在图13中，分离膜模块121具有与图9的分离膜模块21大致同样的结构。但是，分离膜模块121具备能够收容多个元件单元10的框体132。分离膜模块121由元件块122、通气块23及集水管（未图示）构成。元件块122由可取放地收容元件单元10及元件单元10的框体132构成。在该元件块122的下方配设有通气块23。通气块23由连结在鼓风机（未图示）上的散气装置（未图示）构成。从下方的通气块23朝向沉在活性污泥槽内的被处理水中的分离膜模块121的元件块122喷出空气。

图14是表示适用于图13的分离膜模块121的元件单元10的实施方式的一例的立体图。

元件单元10通过分别将轴穿通到上述分离膜元件1的贯通孔中，将分离膜元件1平行排列多个而构成。在相邻的分离膜元件1之间，为了确保被处理水及空气的流路而设有间隙保持部件28（图9）。

此外，集水喷嘴7以不与贯通孔8的位置干涉的方式排列在分离膜元件1的侧面上。所谓“以不干涉的方式”是指集水喷嘴7以与贯通孔8离开的方式设置，即设在不同的位置。相对于集水喷嘴7连通到集水流路5，贯通孔8为了防止透过水的泄漏而优选通过密封部2或树脂部4’等与集水流路5隔离（图7（a）及图7（b））。由此，集水喷嘴7和贯通孔8优选以离开的方式设置。

在元件单元10的两端部，考虑向框体132收容时的操作性等而具备侧板41。此外，用来将这些各部位固定的固定部件42装备在轴9或侧板41部。

构成元件单元10的分离膜元件1的片数可以任意地设定为10～150片，但如果考虑向框体132进出时的操作性，则优选为20～50片。膜元件形状没有特别限制，适于使用大致四边形状的膜元件。

关于分离膜元件1的悬架部、间隙保持部件28如上述那样。

侧板41的厚度没有特别限定，只要是2～10mm就可以，考虑到提高分离膜元件1的填充率，适于使用2～5mm的范围。侧板41形状可以是任意的，但优选是没有在相邻的膜元件因曝气空气而摆动并接触时有可能伤及膜表面的突起等的扁条（平钢）。

此外，考虑到将元件单元10向框体132收容时的操作性，在侧板41上具备把手（未图示）。把手的形状可以是任意的，既可以从侧板冲切出椭圆、大致四边形状等任意形状而形成，也可以将由金属等部件构成的把手另外设置在侧板41上。侧板41及把手的材质可以任意地选择不锈钢、铝等各种金属，PP树脂、PVC树脂或ABS树脂等各种热塑性树脂，或者聚氨酯树脂或环氧树脂等各种热硬化性树脂等，但从耐腐蚀性、重量及耐磨损性的观点看，优选使用PP树脂。

关于固定部，在图14中，将轴9端部做成螺纹构造，经由多个分离膜元件1及侧板41将两端部用拧紧螺母等固定部件42拧紧固定。作为别的固定方法，可以任意地选择通过轴环等的安设固定，在轴部上开槽，使用C形、E形止动轮等。从能够使结构简单化、抑制制作成本的观点看，适于使用通过螺母拧紧而固定轴9端部的螺纹部的方法。在此情况下，轴9端部必须为螺纹构造，但既可以是以全螺纹螺栓等为代表的全螺纹构造，也可以是仅将轴端部切出螺纹的构造。此外，关于螺母等固定部件42，既可以直接与轴9或侧板41接合，也可以分离。

在框体132上，在上表面和侧面中的至少一方具有能够将元件单元10取放的开口部43。由于通过做成这样的构造，能够按照元件单元10从框体132部装卸，所以能够使维护及膜元件的更换或取出容易。进而，主要构成元件单元10的分离膜元件1由于是没有支承板的构造，所以其重量为较轻的约100～500g，即使做成单元，也仅为约5～25kg（干重量/膜元件片数50片的情况下）。因此，能够不使用重型机械等容易地进行元件单元的取放，成为维护及膜元件的更换或取出时的较大的好处。

元件单元10和开口部43的空隙的距离只要是元件单元10能够从开口部43进出的间隔就可以，没有特别限定，例如可以设为2～10mm。如果考虑到提高分离膜元件1的填充率，则更优选为2～5mm。

此外，如图15所示，优选在框体132上具备取放元件单元10用来使轴9的端部至固定部件42穿过的槽导引部44（缺口导引部）。通过这样，成为使元件单元10悬架时的定位部，并且操作性提高。进而，由于还能够缩窄元件单元10和开口部43的空隙的距离，所以能够进一步提高分离膜元件1的填充率。

在框体132上具有能够利用轴9使元件单元10悬架的单元悬架部。具体而言，可如图13所示，在与轴9正交的框体132的框架的面上设置凹部45，通过轴推压工具（图示略）从上方推压并把持嵌在凹部45中的轴9。但是，单元悬架部的结构并不限定于此，还可以任意地选择与图8所示那样的其它悬架结构相对应的把持方法。

框架及轴推压工具等构成框体132的主要构造件的材质可以任意地选择不锈钢、铝等各种金属，PP树脂、PVC树脂或ABS树脂等各种热塑性树脂，或者聚氨酯树脂或环氧树脂等各种热硬化性树脂等。

图16是表示本发明的分离膜模块的实施方式的别的一例的立体图。

框体232是能够将元件单元10在竖直或水平方向上积载多个的构造。各元件单元配置在可经由多个开口部43在大致水平方向或大致竖直方向上拔出的位置。在图16中表示了将三个并列的元件单元在竖直方向上配置了两级的例子，但并不特别限定于此，可以根据浸渍的槽的尺寸、被要求的处理能力等而任意地设定。特别是，当在竖直方向上将元件单元以多级积载时，能够实现节省空间化，并且，由于能够大幅度提高从元件单元下方散气的曝气空气所占的每单位面积的膜面积，所以还能够实现节能化。

在本实施方式中，通过将单体或多个元件单元10配设成可经由设在框体32内的并列及竖直多级设置的开口部43单独取放，构成元件块22。因此，能够不伴随着元件块22内的复杂的切离作业而将元件单元10分别简单地单独取放，所以能够使维护及膜更换时的作业性提高，并且能够大幅度缩短作业时间。此外，由于将分离膜元件1做成没有支承板的构造，所以在单元化的情况下，也能够相比以往的有支承板的分离膜元件大幅度实现轻量化，能够使构成框体32的框架的构造简单化，大幅度降低作为模块的制造成本。

实施例

制作出作为以往品的具有ABS树脂制的支承板的分离膜元件，具有本发明的结构的分离膜元件，和收容有将各自的分离膜元件排列100片而构成的元件单元的分离膜模块并进行了比较。将其结果表示在表1中。另外，使用的分离膜的种类及平面尺寸（0.5m×1.4m）相同。

具有本发明的结构的分离膜元件具有图1示意地表示的形态，树脂部形成为直径约为3.0mm、高度约为2.5mm的圆柱状。将分离膜的周缘用宽度约为20mm的密封部密封，并在周缘的一部分上将宽度约为35mm的集水部形成为在相邻的分离膜元件之间不重叠的位置的组合。在该集水部中插入具有图3的形状的聚乙烯树脂制的集水喷嘴后密封。

具有本发明的结构的元件单元是通过在上述分离膜元件的端部上形成贯通孔（直径约为20mm）、以相邻的集水喷嘴不重叠的方式排列并向贯通孔穿通通入棒制作的。

根据表1的结果可知，本发明的分离膜元件与以往的分离膜元件相比，元件的厚度成为一半，元件的重量为1/4。此外，作为分离膜模块整体的重量为1/4以下。此外，如果就支承分离膜元件的束的框体看，则能够使重量为1/5左右。通过降低分离膜元件重量，实现了框体的简洁化。最后，如果就膜的填充率看，则本发明的分离膜模块与以往的分离膜模块相比，膜填充率为1.3倍。这是因为在分离膜元件变薄的同时，将集水喷嘴以不干涉的方式配置。

［表1］

。

另外，关于分离膜模块耐久性，根据实际配置有本发明的分离膜元件（无支承板元件）的MBR用试制模块的几个月的运转的结果，无支承板元件能够将曝气的能量良好地排散，分离膜元件不会破损。

Claims (12)

1.一种元件单元，其特征在于，具备：

轴；

多个分离膜元件，包括具有以透过侧的面相互对置的方式配置的两片分离膜和设在上述分离膜之间的集水流路的分离膜对，以及在上述分离膜的周缘部将分离膜之间密封的密封部；

悬架部，将上述分离膜元件悬架在上述轴上；

集水喷嘴，将上述集水流路与上述分离膜元件的外部连通；

上述分离膜元件具备经由粘接衬布向上述分离膜对的相互对置的透过侧的两个面上粘接的树脂部，通过该树脂部，在上述分离膜之间确保规定的间隙；

上述分离膜是四边形的平膜；

在上述分离膜对中，在上述分离膜的面方向上的比上述集水流路更靠外侧的位置，设有上述悬架部；

上述悬架部设在上述分离膜对的四角处，并且上述悬架部从贯通孔、突出部和缺口部中选择，上述轴能够贯通上述贯通孔，上述突出部支承在上述轴的上侧，上述轴能够贯通上述缺口部；

在相邻的分离膜元件之间，设有间隙保持部件。

2.如权利要求1所述的元件单元，其特征在于，

上述树脂部为点状、线状或格子状。

3.一种元件单元，其特征在于，为如下的构造，

具备：

轴；

多个分离膜元件，包括具有以透过侧的面相互对置的方式配置的两片分离膜和设在上述分离膜之间的集水流路的分离膜对，以及在上述分离膜的周缘部将分离膜之间密封的密封部；

悬架部，将上述分离膜元件悬架在上述轴上；

集水喷嘴，将上述集水流路与上述分离膜元件的外部连通；

从配置在上述元件单元的下方的通气块向上述元件单元供给空气的机构；

上述分离膜元件具备经由粘接衬布向上述分离膜对的相互对置的透过侧的两个面上粘接的树脂部，通过该树脂部，在上述分离膜之间确保规定的间隙；

上述分离膜元件相对于上述空气柔软地摆动；

上述分离膜元件为四边形；

上述分离膜元件至少具有四点以上的上述悬架部；

在上述分离膜对中，在上述分离膜的面方向上的比上述集水流路更靠外侧的位置，设有上述悬架部；

上述悬架部设在上述分离膜对的四角处，并且上述悬架部从贯通孔、突出部和缺口部中选择，上述轴能够贯通上述贯通孔，上述突出部支承在上述轴的上侧，上述轴能够贯通上述缺口部；

在相邻的分离膜元件之间，设有间隙保持部件。

4.如权利要求3所述的元件单元，其特征在于，

上述树脂部为点状、线状或格子状。

5.一种元件单元，其特征在于，具备：

轴；

多个分离膜元件，包括具有以透过侧的面相互对置的方式配置的两片分离膜和设在上述分离膜之间的集水流路的分离膜对，以及在上述分离膜的周缘部将分离膜之间密封的密封部；

悬架部，将上述分离膜元件悬架在上述轴上；

集水喷嘴，将上述集水流路与上述分离膜元件的外部连通；

配置在上述元件单元的下方，向上述元件单元供给空气的机构；

上述集水喷嘴的位置配置在上述分离膜元件的上方；

在上述元件单元的至少一个侧面部上具备由多个上述集水喷嘴形成的集水喷嘴组；

上述分离膜是四边形的平膜；

在上述分离膜对中，在上述分离膜的面方向上的比上述集水流路更靠外侧的位置，设有上述悬架部；

上述悬架部设在上述分离膜对的四角处，并且上述悬架部从贯通孔、突出部和缺口部中选择，上述轴能够贯通上述贯通孔，上述突出部支承在上述轴的上侧，上述轴能够贯通上述缺口部；

在相邻的分离膜元件之间，设有间隙保持部件。

6.如权利要求5所述的元件单元，其特征在于，

上述分离膜元件具备经由粘接衬布向上述分离膜对的相互对置的透过侧的两个面上粘接的树脂部，通过该树脂部，在上述分离膜之间确保规定的间隙。

7.如权利要求6所述的元件单元，其特征在于，

上述树脂部为点状、线状或格子状。

8.如权利要求1～7中任一项所述的元件单元，其特征在于，

上述轴具备多个单位轴。

9.如权利要求8所述的元件单元，其特征在于，

上述轴还具备将相邻的上述单位轴彼此连接的轴接头。

10.一种分离膜模块，其特征在于，具备：

权利要求1～9中任一项所述的元件单元；

框体，可取放地收容上述元件单元；

通气块，配置在上述框体的下方，向上述元件单元供给空气。

11.如权利要求10所述的分离膜模块，其特征在于，

上述框体在上表面和侧面中的至少一方具有能够取放上述元件单元的开口部。

12.一种分离膜元件的装卸方法，在具备以贯通上述悬架部的方式设置的上述轴的权利要求10或11所述的分离膜模块中装卸上述分离膜元件，其特征在于，

通过使上述轴滑动而从上述悬架部插拔，将上述分离膜元件在上述分离膜模块上装卸。