JP2000051672A

JP2000051672A - 膜分離装置

Info

Publication number: JP2000051672A
Application number: JP10228394A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Miyashita; 聡史宮下; Osami Kato; 修身加藤; Kenji Honjo; 賢治本城; Hiroyuki Okazaki; 博行岡崎
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2000-02-22

Abstract

(57)【要約】【課題】効率よいエアースクラビング効果が得られ、
濾過性能が低下しにくい膜分離装置を提供する。【解決手段】処理槽内に、膜面が鉛直方向になるよう
に配設された平型膜モジュール３が複数平行に配列され
てなる膜分離ユニット２が設けられ、この膜分離ユニッ
ト２の下方に散気装置４が設けられてなる膜分離装置に
おいて、前記膜分離ユニット２を囲む最小体積の直方体
の上面の前記平型膜モジュール３の膜面と平行な辺の長
さをＡとしたとき、前記平型膜モジュール３が、その配
列方向において、等間隔Ｗで、前記長さＡの０．２〜２
倍の範囲に配列される毎に、前記Ｗの１．２〜５倍の間
隔の空隙７が設けられている膜分離装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固液分離を行うの
に有効な膜分離装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、浄水処理、下排水処理、あるいは
産業排水の処理などの、濁度の高い被処理水の固液分離
（濾過）には、砂濾過や重力沈殿などの方法が適用され
てきた。しかしながら、これらの方法による固液分離
は、得られる処理水の水質が不充分であったり、広大な
用地を必要とするといった不都合があった。

【０００３】この様な不都合を解決する方法として、近
年、精密濾過膜、限外濾過膜などの分離膜を配設した膜
モジュールを用いた方法が種々検討されてきた。この方
法によれば、水質の高い処理水を得ることができるとい
う利点があるが、濾過処理を継続するにしたがって、懸
濁物質による分離膜表面の目詰まりが進行し、濾過流量
の低下や膜間差圧の上昇が生じ、濾過効率が著しく低下
するという問題があった。このため、濾過性能を回復さ
せるために、膜モジュールの下方に散気装置を配設し、
定期的にこの散気装置からの空気などの気泡の散気（以
下、エアースクラビングということがある）によって、
前記気泡と被処理液の流れ（以下、気液混合流という）
を分離膜に接触させたり、分離膜を揺動させることによ
って、運転継続中に、分離膜の表面に付着した懸濁物質
を引き剥がす処理などが行われていた。しかし、運転が
長期にわたると、このような回復処理を行っても濾過性
能を回復させることが困難になるため、運転を中止して
のメンテナンス作業を頻繁に行う必要が生じるといった
不都合があった。

【０００４】このような不都合を解決するために、特開
平８−２５７３７８号公報には、膜モジュールの下方に
囲い壁を設けて、気液混合流を分離膜の膜面に対して平
行な流れにして、エアースクラビングの効率を向上させ
た方法が開示されている。しかしながら、膜モジュール
の配置によっては膜面付近のスクラビング効果が低いと
いう不都合があった。

【０００５】また、特開平８−２４５９６号公報には、
散気装置を移動させるエアースクラビング方法が提案さ
れている。すなわち、散気装置を移動させると、この散
気装置から発生する気泡も移動するため、洗浄効果を向
上させることができる。しかしながら、散気装置の移動
のための可動部材とこれを運転するための動力を要する
ためコストが高いという問題があった。また、可動部材
には頻繁なメンテナンス作業が必要になるといった不都
合があった。さらに、この方法においても、膜モジュー
ルの配置によっては膜面のスクラビング効果が低いとい
う不都合があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明は、濾
過性能が低下しにくい膜分離装置を提供することを課題
とする。さらには、効率よいエアースクラビング効果が
得られる膜分離装置を提供することを目的とする。そし
て、できるだけ長期間、連続的に濾過運転を行うことが
でき、運転を中止してのメンテナンス作業の回数を低減
できる膜分離装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、処理槽内に、膜面が鉛直方向に
なるように配設された平型膜モジュールが複数平行に配
列されてなる膜分離ユニットが設けられ、この膜分離ユ
ニットの下方に散気装置が設けられてなる膜分離装置に
おいて、前記膜分離ユニットを囲む最小体積の直方体の
上面の前記平型膜モジュールの膜面と平行な辺の長さを
Ａとしたとき、前記平型膜モジュールが、その配列方向
において、等間隔Ｗで、前記長さＡの０．２〜２倍の範
囲に配列される毎に、前記Ｗの１．２〜５倍の間隔の空
隙が設けられていることを特徴とする膜分離装置を提案
する。また、前記空隙には、平型膜モジュールの膜面と
平行な仕切板が設けられていると好ましい。また、前記
膜分離ユニットと散気装置の両方あるいは一方の側面に
対向する遮閉板が設けられていると好ましい。さらに、
前記散気装置からの気体の吐出量が、膜分離ユニットの
水平方向の断面積あたり、１０〜１５０Ｎｍ³／ｍ²／ｈ
ｒであると好ましい。また、前記平型膜モジュールにお
ける気液混合流の鉛直方向の平均移動流速が、０．０１
〜１．５ｍ／ｓｅｃであると好ましい。また、前記平型
膜モジュールとしては、中空糸膜モジュールが好適に用
いられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。図１は、本発明の膜分離装置の一例を示した概略
構成図、図２は前記膜分離装置を構成する膜分離ユニッ
トと散気装置と遮閉板の配置関係を示した斜視図であ
る。この膜分離装置は、被処理液を満たした処理槽１
と、その内部に設置された膜分離ユニット２と、この膜
分離ユニット２の下方に配置された散気装置４と、これ
らの膜分離ユニット２と散気装置４の側面に対向し、こ
れら膜分離ユニット２と散気装置４を囲むように設けら
れた４枚の遮閉板６とから概略構成されている。

【０００９】前記膜分離ユニット２は、略四角形の複数
の平型膜モジュール３，３…が、相互の膜面が平行にな
るように配列された外形略直方体状のものである。膜分
離ユニット２は、平型膜モジュール３の膜面が、処理槽
１の底面に対して鉛直方向になるように配置されてい
る。また、膜分離ユニット２には集水配管２’が設けら
れている。この集水配管２’の他端には図示しないポン
プなどの吸引手段が接続されており、この集水配管２’
を通して、膜分離ユニット２によって濾過された処理液
（ろ液）が取り出されるようになっている。

【００１０】平型膜モジュール３は、複数の微細な孔を
有する濾過膜を備えたものであれば特に限定するもので
はなく、例えば平膜タイプ、中空糸膜タイプ、管状膜タ
イプ、袋状膜タイプなどの種々の公知の分離膜を適用す
ることができる。また、その材質としては、セルロー
ス、ポリオレフィン、ポリスルホン、ＰＶＤＦ（ポリビ
ニリデンフロライド）、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレ
ン）、セラミックスなどを適用することができる。

【００１１】平型膜モジュール３に設けられた孔の平均
孔径は特に限定するものではなく、一般に限外濾過膜と
呼ばれる平均孔径０．００１〜０．１μｍのもの；また
は一般に精密濾過膜と呼ばれる平均孔径０．１〜１μｍ
のもの；あるいはこの範囲をこえる平均孔径を有するも
のを用いることが可能である。すなわち、前記平均孔径
は、固液分離の対象となる固体の粒径に応じて選択され
る。例えば活性汚泥の固液分離に用いる場合は０．５μ
ｍ以下が好ましく、浄水の濾過のように除菌が必要な場
合は０．１μｍ以下が好ましい。

【００１２】平型膜モジュール３としては、例えば図３
に示されているような平型中空糸膜モジュール１１が好
適に用いられる。この平型中空糸膜モジュール１１は、
複数本の中空糸１２が平行に配され、これらが図示しな
い縦糸で一体化された編織物である２枚の平膜状集合体
（編み地）１３，１３と、これらの平膜状集合体１３，
１３の中空糸１２の繊維軸方向両端に設けられた管状支
持体１４，１４とから概略構成されている。

【００１３】中空糸１２は、例えば前記平型膜モジュー
ル３の分離膜の材料として例示したプラスチックからな
るもので、種々の多孔質あるいは環状のものを使用でき
る。管状支持体１４は、その内部に内部路１５が形成さ
れた筒状のもので、その一端は封止され、他端は図示し
ない集水配管に接続されている。さらに管状支持体１４
の側壁にはその長さ方向にそったスリット１６が形成さ
れている。そして、スリット１６には、平膜状集合体１
３，１３の端部が挿入されつつ、密封材で液密に閉塞さ
れ、平膜状集合体１３，１３の両端部が２本の管状支持
体１４によって、それぞれ支持固定されている。この場
合、平膜状集合体１３，１３の端部とは、中空糸１２の
繊維軸方向両端部であり、各中空糸１２の両端部は管状
支持体１４の内部路１５内に、その開口状態を保ったま
ま固定されている。

【００１４】この平型中空糸膜モジュール１１による濾
過（固液分離）操作は、例えば、以下のようにして行わ
れる。すなわち、被処理液中に平型中空糸膜モジュール
１１を浸潰し、前記内部路１５に接続された集水配管か
ら吸引すると、内部路１５を介して中空糸１２内が負圧
になり、その外部の被処理液が中空糸１２を経て濾過さ
れる。ろ液（処理液）は中空糸１２内を通って内部路１
５に至り、さらに前記集水管を通って回収される。平型
中空糸膜モジュール１１を複数配設して膜分離ユニット
を構成する場合は、通常、それぞれの集水配管が一括し
てポンプなどの吸引手段に接続される。

【００１５】中空糸膜モジュールにおいては、比較的、
汚泥などによって複数の中空糸が集束、固着して一体化
しにくい。このため、濾過運転中にエアースクラビング
による気泡が１本１本の中空糸間に入り込みやすく、良
好な洗浄効果が期待でき、本発明には好適である。特に
ポリエチレンなどのポリオレフィン製の中空糸からなる
中空糸膜モジュールは、安価で、かつ強度、伸度に優れ
る他、紡糸時に溶剤、充填剤などを用いていないため、
処理液中への不純物の溶出が殆どないという利点を有す
るため好適である。

【００１６】図４（ａ）、図４（ｂ）は、膜分離ユニッ
トと遮閉板を上方向から見た状態を示した平面図で、膜
分離ユニット２における平型膜モジュール３，３…の配
置例を示したものである。この例においては、平型膜モ
ジュール３の配列方向において、平型膜モジュール３の
間隔は概ね等間隔であるが、膜分離ユニット２の中央付
近には、その間隔が広く設定された空隙７が設けられて
いる。

【００１７】ここで、図中、破線で示した膜分離ユニッ
ト２を囲む最小体積の直方体の上面において、平型膜モ
ジュール３の膜面方向と平行な辺の長さをＡ、平型膜モ
ジュール３の配列方向と平行な辺の長さをＢとする。ま
た、等間隔に配設されている、隣接する平型膜モジュー
ル３どうしの中心間の距離（間隔）をＷ、空隙７を形成
している２枚の平型膜モジュール３の中心間の距離（間
隔）をＷａとする。膜分離ユニット２における平型膜モ
ジュール３の総膜面積、膜分離ユニット２のサイズ（前
記Ａ、Ｂの長さなど）、前記Ｗなどは、特に限定するこ
とはなく、用途に応じて適宜調整されるが、例えば、前
記Ａは３０ｃｍ〜１ｍ程度、前記Ｗは平型膜モジュール
３の支持体（例えば図３に示した管状支持体１４）の幅
の１〜３倍程度に設定される。

【００１８】本発明において、膜分離ユニット２に空隙
７を設ける頻度は、前記Ａとの関係によって定められ
る。すなわち、前記平型膜モジュール３が、その配列方
向において、等間隔Ｗで、前記長さＡの０．２〜２倍、
好ましくは０．４〜１．５倍の範囲に配列される毎に、
空隙７を設けると好ましい。２倍よりも大きい場合には
洗浄効率を十分に向上させることができない場合があ
る。一方、０．２倍よりも小さい場合には、平型膜モジ
ュール３の集積効率を過度に低下させるため、不都合で
ある。

【００１９】また、Ｗａの適切な大きさは、前記Ｗとの
関係によって定められる。すなわち、Ｗａの上限値はＷ
の５倍、好ましくは４倍とされる。この範囲をこえる
と、平型膜モジュール３の集積効率が低下し、スペース
を有効に利用することができなくなる場合がある。Ｗａ
の下限値は、前記Ｗの１．２倍、好ましくは１．５倍と
される。この範囲よりも小さい場合には、洗浄効果を十
分に向上させることができない場合がある。

【００２０】また、図４（ｂ）に示したように、空隙７
に仕切板８を設けることもできる。仕切板８は、通常空
隙７の中央付近に、平型膜モジュール３の膜面と平行に
なるように設けられる。この仕切板８の材料は特に限定
するものではないが、例えば樹脂、金属、セラミックな
どが用いられる。また、通常は平板状のものが用いられ
る。仕切板８のサイズは、空隙７におけるＷａの大きさ
などによって適宜調節されるが、通常は平型膜モジュー
ル３の膜面の面積と同程度の面積を有する、厚さ１〜１
０ｍｍ程度のものが用いられる。この仕切板８を設ける
ことによって、空隙７を構成する平型膜モジュール３の
膜面付近の気液混合流が仕切板８に沿って移動するた
め、その方向が制限されてばらつきが少なくなり、さら
に洗浄の均一性が向上し、洗浄効率の向上効果が得られ
る。

【００２１】また、図５は、膜分離ユニット２における
平型膜モジュール３，３…の他の配置例を示したもの
で、この例においては２箇所の空隙７、７’が設けられ
ている。そして、これらの空隙７、７’をそれぞれ形成
している２枚の平型膜モジュール３の中心間の距離Ｗａ
は等しく設定されている。これらの空隙７、７’におい
て、前記Ｗａは必ずしも等しくなくてもよく、図６に示
したように異なる大きさのＷａ、Ｗａ’を、それぞれ有
する空隙７、７’を設けることもできる。

【００２２】なお、図４（ａ）〜図６に示したように、
これらの例においては、複数の平型膜モジュール３の端
部は、その配列方向においてまっすぐに配置されている
が、例えば斜めにずらして配置することもできる。ずら
して配置した際には、前記Ｗａの基準となる前記Ａの寸
法は、上述した場合と同様に、膜分離ユニット２を囲む
最小体積の直方体を描き、この直方体の上面における平
型膜モジュール３の膜面方向と平行な辺の長さをＡとす
る。

【００２３】図１に示したように、散気装置４は、その
上面に複数の孔４ａが設けられ、さらに処理槽１の外部
のブロワー５に接続されている。すなわち、ブロワー５
から気体が供給されることによって、前記散気装置４の
孔４ａから、散気装置４の上方向に配設された膜分離ユ
ニット２に向かって複数の微細な気泡が発生するように
なっている。また、気泡の散気によって、気泡と被処理
液とが混合した流れ（気液混合流）が発生する。すなわ
ち、前記気液混合流が平型膜モジュール３に接触するこ
とによって、その膜面がスクラビングされ、平型膜モジ
ュール３の表面に付着した固体などが剥離する。そし
て、膜面の目詰まりを抑制し、平型膜モジュール３の濾
過性能の低下を防ぐことができる。

【００２４】散気装置４の形態は特に限定することはな
いが、図２に示したように、例えば金属、樹脂などから
なるパイプに孔を設けた散気管を複数平行に配設してな
るものは、製作が容易で、かつ安価であり、好ましい。
また、ブロワー５から供給する気体は、空気が安価であ
り、好ましい。さらに、散気装置４から空気の気泡を発
生させれば、この膜分離装置において生活排水、工場排
水などの汚水を処理する場合は、処理槽１に満たした汚
水中の有機物を、好気性微生物の存在下で散気装置４か
ら発生した空気と接触させることにより、前記有機物を
前記好気性微生物に吸着・代謝分解させて、生物処理す
ることができる。

【００２５】また、遮閉板６，６…は、膜分離ユニット
２と散気装置４とを取り囲むように、膜分離ユニット２
の４側面とそれぞれ平行に１枚ずつ、合計４枚設けられ
ている。遮閉板６は、散気装置４の作用によって発生す
る前記気液混合流の方向を制限するものである。すなわ
ち、遮閉板６によって囲まれているため、散気装置４か
ら発生した気液混合流は、斜め方向に飛散せず、まっす
ぐに上昇して平型膜モジュール３に効率よく接触する。
したがって、平型膜モジュール３の膜面に対する一様な
分散により、平型膜モジュール３を均一に洗浄できる。
膜分離ユニット２あるいは散気装置４と、遮閉板６との
間の距離は、通常１０〜２００ｍｍ程度とされる。遮閉
板６の材料は特に限定するものではないが、例えば樹
脂、金属、セラミックなどが用いられる。また、膜分離
ユニット２と散気装置４を取り囲むことができれば、平
板状であってもよいし波板状などであってもよい。

【００２６】また、膜分離ユニット２の４側面すべてを
取り囲むように遮閉板６を設けるのが最も好ましいが、
少なくとも一組の対向する側面に２枚の遮閉板６を設け
れば、効果を得ることができる。また、散気装置４から
膜分離ユニット２の範囲全体に遮閉板６を設けることが
最も好ましいが、その一部の範囲であっても効果を得る
ことができる。

【００２７】図７〜１３は、遮閉板６の他の配置例を示
したものであって、これらの図においては、２枚の対向
する遮閉板６、６が示されている。図７〜１１は、同じ
大きさの２枚の遮閉板６が、散気装置４から膜分離ユニ
ット２までの範囲の一部に設けられた例を示している。
これらの例において、４枚の遮閉板６を配置する場合に
は、さらに、他の側面に１〜２枚の遮閉板６を設ければ
よい。図１２は同じ大きさの遮閉板６を、上下方向にず
らして配置した例を示したもので、図１３は異なる大き
さの遮閉板６を、上下方向にずらして配置した例を示し
たものである。また、例えば３〜４枚の遮閉板６を一体
化してひとつの部材とすることもできるし、１枚１枚を
別々の部材として用いることもできる。

【００２８】以下、図１に示した膜分離装置における固
液分離の操作の一例についてを説明する。まず、処理槽
１に、生活排水、工場排水などの汚水を被処理液として
満たす。ついで、ブロワー５を作動させ、被処理液中の
有機物を、好気性微生物の存在下で、散気装置４から発
生する空気と接触させることにより、前記有機物を前記
好気性微生物に吸着・代謝分解させて、生物処理する。
これと同時に、前記散気装置４によって発生した気液混
合流によって、膜分離ユニット２の膜面をスクラビング
しながら、膜分離ユニット２に接続された吸引手段を作
動させることにより、前記被処理液中の水を平型膜モジ
ュール３の濾過膜を透過させて濾過し、集水配管２’か
ら処理液を取り出す。

【００２９】このとき、本発明においては、平型膜モジ
ュール３…の相互間に、適度な空隙７が設けられている
ので、散気装置４から発生した気液混合流は、平型膜モ
ジュール３と平型膜モジュール３の間を速やかに上昇す
る。そして、平型膜モジュール３が効率よくスクラビン
グされることにより、膜面への固体の吸着が抑制されつ
つ、濾過運転が進行する。ここで、例えば、空隙７にお
ける距離Ｗａが小さすぎると、複数の気液混合流が互い
にぶつかり合って上方に移動しにくくなり、平型膜モジ
ュール３のスクラビングが効率よく行われず、洗浄効果
が低下する。一方、空隙７における距離Ｗａが大きすぎ
ると、気液混合流は、抵抗なく、速やかに上昇するもの
の、平型膜モジュール３と接触しにくくなるため、適度
な洗浄効果が得られない。すなわち、本発明において
は、適度な大きさの空隙７を設けているため、エアース
クラビングの効果を十分に発揮させることができる。

【００３０】濾過操作を行う際の散気装置４からの気体
の吐出量は、膜の洗浄効果を考慮すると、膜分離ユニッ
ト２の水平方向の断面積あたり、１０〜１５０Ｎｍ³／
ｍ²／ｈｒが好ましい。さらに、空気を用いる場合に、
生物処理における酸素の溶解量や経済性をも考慮する
と、より好ましくは２０〜１００Ｎｍ³／ｍ²／ｈｒとさ
れる。ここで、前記膜分離ユニット２の水平方向の断面
積とは、膜分離ユニット２を囲む最小体積の直方体の水
平方向の断面積をいうものとする。遮閉板６を設けた場
合には、その内壁で囲まれた範囲の直方体の水平方向の
断面積をいうものとする。

【００３１】また、平型膜モジュール３における気液混
合流の垂直方向（上下方向）の平均移動流速は、散気装
置４からの気体の吐出量を、上述の範囲内で変更するこ
とによって調節できる。前記平均流速の下限値は、洗浄
効果を向上させるために、０．０１ｍ／ｓｅｃ、より好
ましくは０．０５ｍ／ｓｅｃとされる。また、その上限
値は、平型膜モジュール３に過剰な力を与えすぎないよ
うに、１．５ｍ／ｓｅｃ、より好ましくは１ｍ／ｓｅｃ
とされる。

【００３２】なお、ここで、前記平型膜モジュール３に
おける気液混合流の垂直方向の平均移動流速とは、平型
膜モジュール３の膜面全体における気液混合流の平均値
である。より具体的には、少なくとも平型膜モジュール
３の水平方向における中央部と片方の端部の２点、好ま
しくはそれ以上の点数において、５〜６０分の間隔で、
２回、好ましくはそれ以上の回数にわたって測定した気
液混合流の移動速度の値の平均値とする。気液混合流の
垂直方向の移動速度は、例えば、被処理液中の粒子や気
泡の移動速度を光学的手法により測定する方法や、ファ
ラデー効果による誘導電流を利用した電磁流向流速計な
どにより、平型膜モジュール３の近傍の気液混合流の移
動速度を測定することにより、近似できる。

【００３３】本発明の膜分離装置の運転方法としては、
上述のような浸積吸引濾過法の他、水頭差による重力濾
過法などが用いられる。

【００３４】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。＜実施例１＞平均孔径０．１μｍの精密濾過用ポリエチ
レン中空糸膜をスクリーン状に展開固定した、図３に示
したものと同様の構造の、２枚の編み地を備えた平型の
中空糸膜モジュール（商品名：ステラポアＬ（三菱レイ
ヨン社製）；中空糸膜の繊維軸方向の長さ：８０ｃｍ）
を用いた。このような中空糸膜モジュール６本を、隣合
うモジュール同士の中心間距離が６ｃｍとなるように、
等間隔で平行に並べた。ついで、間隔１２ｃｍの空隙を
設け、さらにその隣に、同様の中空糸膜モジュールを、
隣合うモジュール同士の中心間距離が６ｃｍとなるよう
に、等間隔で６本配置し、その隣に間隔１２ｃｍの空隙
を設け、さらにその隣に、隣合うモジュール同士の中心
間距離が６ｃｍとなるように等間隔で６本配置した。

【００３５】そして、前記２箇所の空隙の中央付近に、
中空糸膜モジュールの膜面と平行に、高さ１００ｃｍ、
幅８５ｃｍ、厚さ１ｃｍの樹脂板を仕切板として設け
た。このようにして、合計１８本の中空糸膜モジュール
からなる膜分離ユニットを構成した。

【００３６】また、この膜分離ユニットの下端部から４
５ｃｍ下方に、ブロワーに接続された散気装置を設け
た。さらに、膜分離ユニットと散気装置の側面全体を、
高さ１００ｃｍ、幅８５ｃｍ、厚さ１ｃｍの樹脂板（遮
閉板）２枚と、高さ１００ｃｍ、幅１３５ｃｍ、厚さ１
ｃｍの樹脂板（遮閉板）２枚を用いて囲んだ。これらを
処理槽内に設置して膜分離装置を完成させた。

【００３７】散気条件は、膜分離ユニットの水平方向の
断面積あたり７５ｍ³／ｍ²／ｈｒとした。このとき、中
空糸膜モジュールにおける垂直方向の気液混合流の平均
移動速度は０．４ｍ／ｓｅｃであった。濾過条件は、Ｍ
ＬＳＳ濃度８０００〜１２０００ｍｇ／Ｌの活性汚泥
を、膜透過流束ＬＶ＝０．０１ｍ³／ｍ²／ｈｒで、吸引
ポンプを用いて、濾過時間／停止時間＝１３分／２分の
間欠運転で、１年間継続して濾過処理を実施した。

【００３８】なお、本実施例において、気液混合流の垂
直方向の平均移動速度は、ひとつの中空糸膜モジュール
の２枚の編み地の相互間において、その水平方向の中央
部と片方の端部付近の２箇所と、編み地の外側におい
て、同様に中央部と片方の端部付近の２箇所の、計４箇
所において測定した。具体的には、膜面付近に、２成分
流向流速計ＭｏｄｅｌＡＣＭ２５０−Ａ（ＡＬＥＣ
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣｏ．ＬＴＤ製）のセンサ
ーを配置し、４点の移動速度の測定を、３０分の間隔を
おいて５回実施した。そして、合計２０点の移動速度の
平均値を算出して平均移動速度とした。

【００３９】＜実施例２＞実施例１において、以下の膜
分離ユニットの条件のみを変更して膜分離ユニットと膜
分離装置を構成した。すなわち、中空糸膜モジュール
を、実施例１と同様の様式で等間隔で１０本並べ、その
隣に間隔１２ｃｍの空隙を設け、さらにその隣に、同様
の中空糸膜モジュールを同様の様式にて１０本並べた。
そして、前記空隙には実施例１と同様の樹脂板を仕切板
として設けた。このようにして合計２０本の中空糸膜モ
ジュールを備えた膜分離ユニットを構成した。また、散
気装置と遮閉板は実施例１と同様にして配置した。散気
条件は実施例１と同様とした。このとき、中空糸膜モジ
ュールにおける垂直方向の気液混合流の平均移動速度は
０．３５ｍ／ｓｅｃであった。また、濾過条件は、実施
例１と同じ条件とした。

【００４０】＜実施例３＞実施例２において、以下の膜
分離ユニットの条件のみを変更して膜分離ユニットと膜
分離装置を構成した。すなわち、中空糸膜モジュールの
本数を９本づつとし、合計１８本並列させた。た、空隙
の間隔を２４ｃｍとした。さらに前記空隙には実施例２
と同様に樹脂板を仕切板として設けた。散気条件は実施
例１と同様とした。このとき、中空糸膜モジュールにお
ける垂直方向の気液混合流の平均移動速度は０．４ｍ／
ｓｅｃであった。濾過条件は、実施例１と同じ条件とし
た。

【００４１】＜実施例４＞空隙に仕切板を設けなかった
以外は、実施例１と同様にして膜分離ユニットと膜分離
装置を構成した。散気条件は実施例１と同様とした。こ
のとき、中空糸膜モジュールにおける垂直方向の気液混
合流の平均移動速度は０．３５ｍ／ｓｅｃであった。濾
過条件は、実施例１と同じ条件とした。

【００４２】＜実施例５＞空隙に仕切板を設けなかった
以外は、実施例２と同様にして膜分離ユニットと膜分離
装置を構成した。散気条件は実施例１と同様にした。こ
のとき、中空糸膜モジュールにおける垂直方向の気液混
合流の平均移動速度は０．３ｍ／ｓｅｃであった。濾過
条件は、実施例１と同じ条件とした。

【００４３】＜実施例６＞以下の膜分離ユニットの条件
を変更した以外は、実施例１と同様にして膜分離ユニッ
トと膜分離装置を構成した。すなわち、中空糸膜モジュ
ールを実施例１と同様の間隔、様式にて５本並べ、その
隣に間隔１２ｃｍの空隙を設け、さらにその隣に、同様
の中空糸膜モジュールを同様の様式にて６本並べ、その
隣に間隔２４ｃｍの空隙を設け、さらにその隣に、同様
の中空糸膜モジュールを同様の様式にて５本の、合計１
６本並べて配置し、膜分離ユニットを構成した。散気条
件は実施例１と同様とした。このとき、中空糸膜モジュ
ールにおける垂直方向の気液混合流の平均移動速度は
０．５ｍ／ｓｅｃであった。濾過条件は、実施例１と同
じ条件とした。

【００４４】＜比較例＞実施例１と同様の中空糸膜モジ
ュール２２本を、空隙は設けずに配置して膜分離ユニッ
トを構成し、この膜分離ユニットを用いて、実施例１と
同様にして膜分離装置を構成した。散気条件は、実施例
１と同様とした。このとき、中空糸膜モジュールにおけ
る垂直方向の気液混合流の平均移動速度は０．１５ｍ／
ｓｅｃであった。濾過条件は、実施例１と同じ条件とし
た。

【００４５】これらの実施例、比較例において、濾過運
転時の時間と膜間差圧（吸引差圧：吸引運転時の膜モジ
ュールの１次側と２次側との圧力差）の関係を測定した
結果を図１４にグラフで示した。このグラフからわかる
ように、本発明に係る実施例においては、経時的な膜間
差圧の上昇が比較例に対して緩やかで、目詰まりの進行
が遅く、エアースクラビングによる洗浄の効率が高いこ
とが明らかとなった。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、膜分離ユニットを構成する平型膜モジュールの相互
間に、適切な範囲毎に適度な大きさの空隙が設けられて
いるので、散気装置から発生した気液混合流は、平型膜
モジュールと平型膜モジュールの間を速やかに上昇し、
平型膜モジュールが効率よくスクラビングされることに
より、膜面への固体の吸着が抑制されつつ、濾過運転が
進行する。このようにエアースクラビングによる洗浄効
果が高められているので、長期間にわたって、膜面の目
詰まりが少なく、高い流量での固液分離を行うことがで
きる。この結果、運転を中止してのメンテナンス作業の
回数を低減できる。また、前記空隙に、平型膜モジュー
ルの膜面と平行な仕切板を設けることによって、さら
に、空隙を構成する平型膜モジュールの膜面付近の気液
混合流の方向が制限されてばらつきが少なくなり、洗浄
の均一性が向上し、洗浄効率の向上効果が得られる。さ
らに、膜分離ユニットと散気装置の側面に遮閉板を設け
ることによって、平型膜モジュールの膜面に対する一様
な分散により、平型膜モジュールを均一に洗浄できる。
また、濾過操作を行う際の散気装置からの気体の吐出
量、気液混合流の垂直方向の平均移動流速を調節するこ
とによって、洗浄効果、生物処理における酸素の溶解量
や経済性などを調節することができる。また、中空糸膜
モジュールからなる平型膜モジュールを用いるとエアー
スクラビングによる良好な洗浄効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膜分離装置の一例を示した概略構成
図である。

【図２】図１に示した膜分離装置に用いられている膜
分離ユニットと散気装置と遮閉板の配置関係を示した斜
視図である。

【図３】本発明に用いられる平型膜モジュールの一例
として、平型中空糸膜モジュールを示した斜視図であ
る。

【図４】図４（ａ）〜（ｂ）は、膜分離ユニットと遮
閉板を上方向から見た状態を示した平面図であって、図
４（ｂ）は仕切板を設けた例を示した平面図である。

【図５】膜分離ユニットにおける平型膜モジュール
の、図４（ａ）に示したものとは別の配置例を示した平
面図である。

【図６】膜分離ユニットにおける平型膜モジュール
の、図４（ａ）に示したものとは別の配置例を示した平
面図である。

【図７】遮閉板の他の配置例を示したものであって、
同じ大きさの遮閉板を用いた例を示した平面図である。

【図８】遮閉板の他の配置例を示したものであって、
同じ大きさの遮閉板を用いた例を示した平面図である。

【図９】遮閉板の他の配置例を示したものであって、
同じ大きさの遮閉板を用いた例を示した平面図である。

【図１０】遮閉板の他の配置例を示したものであっ
て、同じ大きさの遮閉板を用いた例を示した平面図であ
る。

【図１１】遮閉板の他の配置例を示したものであっ
て、同じ大きさの遮閉板を用いた例を示した平面図であ
る。

【図１２】対向する遮閉板を、上下方向にずらして配
置した例を示した平面図である。

【図１３】対向する遮閉板を、上下方向にずらして配
置した例を示した平面図である。

【図１４】実施例および比較例の濾過試験による経時
的な膜間差圧の挙動を示したグラフである。

【符号の説明】

１…処理槽、２…膜分離ユニット、３…平型膜モジュー
ル、４…散気装置、４ａ…孔、５…ブロワー、６…遮閉
板、７…空隙、８…仕切板、１１…平型中空糸膜モジュ
ール、１２…中空糸、１３…平膜状集合体（編み地）、
１４…管状支持体、１５…内部路。

フロントページの続き (72)発明者本城賢治愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者岡崎博行愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA12 HA21 HA41 JA29A JA29B JA29Z JA51Z JB20 KA43 KE01R KE30R MA01 MA02 MA03 MA22 MC03 MC11 MC22 MC29 MC30 MC62 PB04 PB05 PB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽内に、膜面が鉛直方向になるよう
に配設された平型膜モジュールが複数平行に配列されて
なる膜分離ユニットが設けられ、この膜分離ユニットの
下方に散気装置が設けられてなる膜分離装置において、前記膜分離ユニットを囲む最小体積の直方体の上面の前
記平型膜モジュールの膜面と平行な辺の長さをＡとした
とき、前記平型膜モジュールが、その配列方向において、等間
隔Ｗで、前記長さＡの０．２〜２倍の範囲に配列される
毎に、前記Ｗの１．２〜５倍の間隔の空隙が設けられて
いることを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】前記空隙に、平型膜モジュールの膜面と
平行な仕切板が設けられていることを特徴とする請求項
１記載の膜分離装置。
【請求項３】前記膜分離ユニットと散気装置の両方あ
るいは一方の側面に対向する遮閉板が設けられているこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の膜分離装置。
【請求項４】前記散気装置からの気体の吐出量が、膜
分離ユニットの水平方向の断面積あたり、１０〜１５０
Ｎｍ³／ｍ²／ｈｒであることを特徴とする請求項１〜３
のいずれか一項に記載の膜分離装置。
【請求項５】前記平型膜モジュールにおける気液混合
流の鉛直方向の平均移動流速が、０．０１〜１．５ｍ／
ｓｅｃであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
一項に記載の膜分離装置。
【請求項６】前記平型膜モジュールが中空糸膜モジュ
ールであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一
項に記載の膜分離装置。