JP2000312815A - 浸漬型膜分離装置 - Google Patents

浸漬型膜分離装置

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JP2000312815A
JP2000312815A JP11123376A JP12337699A JP2000312815A JP 2000312815 A JP2000312815 A JP 2000312815A JP 11123376 A JP11123376 A JP 11123376A JP 12337699 A JP12337699 A JP 12337699A JP 2000312815 A JP2000312815 A JP 2000312815A
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Masashi Beppu
雅志 別府
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Abstract

(57)【要約】 【課題】支持基材に膜を設けた平型膜エレメントを原液
中に縦配置で浸漬し、平型膜エレメントの膜に濾過液を
内側に向けて通過させる膜分離装置において、薬液によ
る膜洗浄を効率よく容易に行い得る浸漬型膜分離装置を
提供する。 【解決手段】支持基材に膜を設けた平型膜エレメントを
原液中に縦配置で浸漬し、平型膜エレメントの膜に濾過
液を内側に向けて通過させる膜分離装置において、前記
支持基材11と膜15との間を複数の互いに連通した区
画にわけるように接着または融着した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は浸漬型膜分離装置、
特に、し尿、下水、生活排水、工場廃水(以下、汚水と
称する)の浄化処理乃至は固液分離に使用する浸漬型膜
分離装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近来、汚水の伝統的な処理方法である重
力分離活性汚泥処理法(曝気槽で微生物分解処理を行
い、この処理汚水を沈殿分離室に導き、活性汚泥を重力
分離により分離し、その分離汚泥の一部を曝気槽に返送
する方法)に代替する方法として、膜分離活性汚泥処理
法が注目されている。この処理法においては、固液分離
を膜濾過で行い、濾過液を取出し、余剰汚泥を直接曝気
槽から引き抜いており、 曝気槽のMLSS(混合液浮遊性
固形物)を重力分離法に較べて著しく高くできるので、
曝気槽を重力分離法の場合に較べて相当に縮小でき、更
に沈殿分離室が不要であるので、装置全体を小型化でき
る、曝気槽内のMLSS濃度を高く維持できるので、重力分
離法とは異なり、余剰汚泥処理に際しての脱水を軽減で
きる、 運転エネルギ−の省力化を図ることができる、
等の利点がある。
【0003】本出願人においては、膜分離法による汚水
処理装置として、「散気装置を有し、膜面に沿い鉛直方
向通路を有する膜エレメント群を前記散気装置の直上に
配設し、該膜エレメント群の膜体濾過側を負圧とするた
めの手段(吸引ポンプ)を設けた散気式曝気槽」を既に
提案した(特公平4−70958号)。この散気式曝気
槽によれば、散気装置からの噴出空気のエア−リフト効
果で槽内原液を旋回させ、汚水中の有機物を空気との接
触下、好気性微生物により吸着・代謝分解させ、有機物
を減少させると共に好気性微生物を増殖させ、散気管装
置からの噴出空気により膜面をエア−スクラビング洗浄
し膜面での汚泥ケ−ク層の生成を抑制しつつ膜エレメン
トの濾過液側を減圧して膜間差圧を発生させ、この膜間
差圧で活性汚泥液から水を濾過により分離していくこと
ができる。
【0004】上記の汚水処理装置では、MLSS濃度の高い
活性汚泥液を処理するためにエアスクラビングにもかか
わらず膜面への活性汚泥の付着速度が速くケ−ク層の生
成が顕著であり、濾過流束の早期低下若しくは操作圧力
の早期上昇が避けられない。この活性汚泥は有機物であ
り、その除去には薬液を使用することが有効である。そ
こで、膜エレメント内に薬液を注入し、この注入薬液を
膜に浸透させて膜外面の活性汚泥ケ−ク層に接触させる
ことによりケ−ク層を除去することが提案されている
(特開平8−99025号、特開平9−52026号
等)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記平
型膜エレメントの寸法は、高さが1000mm、巾が5
00mmにも達し、膜エレメントに薬液を注入すると、
膜が厚く膨らんで薬液が膜エレメントの底部側に偏在
し、膜面全体に薬液を浸透させることが難しくケ−ク層
を満足に除去することが困難である。
【0006】このため、散気装置からの噴出空気圧力で
膜外面から上記膜エレメント底部の薬液を上部側に押し
上げることが提案されているが(特開平8−32334
9号、特開平10−10562号)、膜を膨らました状
態で噴出空気圧力で煽ることになるので、膜強度上問題
がある。
【0007】また、膜の表面を格子体で押えることも提
案されているが、格子体への活性汚泥の堆積が顕著とな
り、ケ−ク層の早期形成が促され、結果的には成果が相
殺され問題がある。
【0008】本発明の目的は、支持基材の少なくとも片
面に膜を設けた平型膜エレメントを原液中に縦配置で浸
漬し、平型膜エレメントの膜に濾過液を内側に向けて通
過させる膜分離装置において、薬液による膜洗浄を効率
よく容易に行い得る浸漬型膜分離装置を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る浸漬型膜分
離装置は、支持基材の片面または両面に膜を設けた平型
膜エレメントを原液中に縦配置で浸漬し、平型膜エレメ
ントの膜に濾過液を内側に向けて通過させる膜分離装置
において、前記支持基材と膜との間を複数の互いに連通
した区画にわけるように接着または融着したことを特徴
とする構成であり、支持基材に板材を使用し該板材と各
膜との間に濾液流路材を介在させること、または、支持
基材に濾液流路材を使用し膜の周囲に沿い枠縁を取付け
ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図1の(イ)は本発明に
おいて使用する平型膜エレメントの一例を示す図面、図
1の(ロ)は図1の(イ)におけるロ−ロ断面図であ
る。図1において、11は支持基材としてのプラスチッ
ク製板材であり、上端面に濾液取出し管12を取付け、
この濾液取出し管12を板材表面の濾液流路溝13に連
通してある。14は板材11の表面に添付した濾液流路
材、15は濾液流路材14を覆って設けた分離膜であ
り、各分離膜15の周囲を接着剤や融着により板材11
に封止してある。
【0011】前記板材表面の濾液流路溝13または濾液
流路材14の何れか一方を省略することも可能である。
前記濾液流路材14には、例えばプラスチックネット、
プラスチック不織布、トリコット等を使用でき、上記分
離膜15には、限外濾過膜や精密濾過膜等を使用でき
る。この分離膜15には、不織布、織布等の補強材上に
限外濾過膜や精密濾過膜等を貼り合わせたもの、限外濾
過膜や精密濾過膜等に織布、不織布等の補強材を埋入し
たものを使用することもできる。
【0012】上記支持基材11と各膜15との間は、複
数の互いに連通した区画に分けるように、図2に示すよ
うなパタ−ンで接着剤または融着によって固着してあ
る。この図2の(イ)に示すパタ−ンでは、並行ストラ
イブで上下端連通の並列区画としてあり、図2の(ロ)
に示すパタ−ンでは、並行ストライブによる上下端連通
の並列区画の各区画を複数箇の従属の相互連通小区画と
してあり、図2の(ハ)に示すパタ−ンでは、相互連通
の碁盤目状の区画にしてあり、図2の(ニ)に示すパタ
−ンでは、図2の(ハ)のパタ−ンに対しネガのパタ−
ンとしてある。
【0013】上記の接着剤には、エポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂、ホットメルト樹脂等を使用でき、融着には熱融
着法、超音波融着法等を使用できる。上記平型膜エレメ
ントの寸法は、通常、縦50〜150cm、横20〜1
00cm、厚み3mm〜10mmとされる。
【0014】図3は本発明に係る浸漬型膜分離装置の一
例を示している。図3において、21は開放式の被処理
液槽である。1は上記した平型膜エレメントであり、複
数枚を所定の間隔で縦配置にてラック16に装着して膜
モジュ−ルに組み立てて原液中に浸漬してある。22は
各膜エレメント1の濾液取出し口を連通した濾液集合ヘ
ッダ−、23はヘッダ−22に接続した濾液取出し配
管、24は配管23に設けた吸引ポンプ、25は開閉
弁、26は濾液貯水槽である。27は原液供給配管、2
8はこの配管27に設けた液送ポンプである。29は膜
エレメント群の直下に配設した散気管であり、通常膜モ
ジュ−ルに取付てある。291は散気管29に接続した
ブロワである。
【0015】31は薬液槽、32は薬液槽31をヘッダ
−22に連通する薬液注入配管、33は注入ポンプ、3
4は開閉弁である。
【0016】本発明に係る膜分離装置により汚水を処理
するには、汚水を液送ポンプ28により被処理液槽21
に供給し、ブロワ291の駆動により散気管29から空
気を噴出させ、この噴出気流により槽内汚水を旋回させ
ると共に吸引ポンプ24の間歇的運転により平型膜エレ
メント1,…の濾過液通路側を間歇的に減圧し、汚水中
の有機物を空気との接触下、好気性微生物により吸着・
代謝分解させ、有機物を減少させると共に好気性微生物
(活性汚泥)を増殖させつつ濾過を行い、濾過液をを濾
過液貯水槽26に貯えていく。上記散気管29の散気流
量は、散気による槽内汚水の旋回流速を0.01〜2m
/sとするように設定される(0.01m/s未満で
は、汚泥の沈殿が顕著となり、好気性微生物により吸着
・代謝分解を満足に行い難く、また膜面への活性汚泥粒
子の付着が顕著となる。2m/sを越えると、膜エレメ
ントの強度上問題が生じる)。
【0017】上記濾過処理の進行に伴い膜面への活性汚
泥の付着が進んでケ−ク層が生成され、操作圧力一定の
定圧運転の場合は濾過流束が低下し、透過流束一定の定
流量運転の場合は操作圧力が上昇していく。
【0018】この透過流束または操作圧力が限界値に達
したことを流量計または圧力計(図示せず)で検知すれ
ば、ブロワ291の運転を中断すると共に吸引ポンプ2
4の間歇的運転を中断し開閉弁25を閉じ、開閉弁33
を開き、注入ポンプ34を駆動し薬液槽31の薬液を平
型膜エレメント1,…に注入していく。この薬液の注入
の進行に伴い、膜が前記した区画単位で膨らんでいく。
この区画単位の膨らみ容積ΔVは、膜の弾性率、薬液圧
力、膜厚み、一区画の平面寸法により左右されるが、膜
の弾性率、薬液圧力、膜厚みが同じであるとすると、平
面寸法wの伸び率が等しいから、
【数1】ΔV∝w で表すことができる。
【0019】而るに、本発明に係る膜分離装置において
は、平型膜エレメントの一区画の寸法wが膜全体の平面
寸法に較べて著しく小さいから、上記膜の膨らみ容積Δ
Vを極めて小さくでき、少ない薬液注入量で膜全体の内
面をもれなく薬液に接触させて膜全体の表面に薬液を浸
透させることができる。従って、ケ−ク層を残すことな
く完全に剥離除去できる。従って、本発明によれば、後
述の実施例と比較例との対比からも明らかなように、少
量の薬液でケ−ク層を除去して濾過流速を効率良く回復
できる。
【0020】本発明において、使用薬液量の少量化、ひ
いては洗浄作業の効率化のためには、上記区画個数を多
くするほど有利であるが、これに伴い区画のための膜全
体の接着乃至は融着面積が増加して実質的な膜面積の減
少が招来されるので、区画数は膜の巾方向に対し、3〜
6箇とすることが好ましい。
【0021】上記の実施例では、支持基材に板材を使用
しているが、図4の(イ)及び図4の(ロ)〔図4の
(イ)におけるロ−ロ断面図〕に示すように、支持基材
にプラスチックネット、プラスチック不織布、トリコッ
ト等の濾液流路材14を使用し、濾液取出し管161付
のプラスチック製枠縁16を膜15,15の周囲に沿い
配し、膜15と枠縁16との間を接着剤や融着により封
止し、濾液流路材(支持基材)14と各膜15との間
を、前記と同様に複数の互いに連通した区画に分けるよ
うに図2の(イ)〜(ニ)に示すようなパタ−ンで接着
剤または融着によって固着することもできる。
【0022】また、図3に示す本発明に係る膜分離装置
では、膜エレメント1の濾過液室の減圧に吸引ポンプ2
4を使用しているが、吸引ポンプ24を省略し濾液貯水
槽26を密閉構造とし、この密閉濾液貯水槽26を膜エ
レメント1,…よりも低所に設置し、その間の高低落差
を利用して膜エレメント内を減圧することもできる。
【0023】
【実施例】〔実施例〕平型膜エレメントには図1の
(イ)並びに(ロ)に示すものを使用し、寸法は縦10
00mm×横(巾)500mmとし、膜には公称孔径
0.4μmのポリオレフィン系精密濾過膜を、濾液流路
材にはプラスチックネツトを、板材には厚み5mmのプ
ラスチック板それぞれ使用し、板材と膜との接着にはウ
レタン樹脂を使用した。膜と板材との間の区画パタ−ン
は図2の(ハ)に示すパタ−ンとし、区画分けは熱融着
により行った。この平型膜エレメントを15枚、13m
mの間隔でラックに装着して膜モジュ−ルを組立て、図
3に示す膜分離装置を作成した。
【0024】この膜分離装置を使用してMLSS濃度10,
000〜15,000mg/リットルの活性汚泥溶液
を、被処理液の旋回線速を0.5m/secとするように
散気流量を設定し、吸引ポンプ8分駆動・2分停止を1
サイクルとして間歇運転した。濾過流束が0.2m
dayに低下した時点で、吸引ポンプ及び散気ブロ
ワを停止し、濃度0.5%の次亜塩素酸ナトリウム水溶
液を1膜メント当たり0.8リットル注入し、1時間後
に吸引ポンプ及び散気ブロワを再駆動して濾過流束を測
定したところ、1.0m/mdayに回復してい
た。
【0025】〔比較例〕平型膜エレメントの膜と板材と
の間の区画分けを行わなかった以外、実施例と同様に濾
過流束が0.2m/mdayに低下した時点で、吸
引ポンプ及び散気ブロワを停止し、濃度0.5%の次亜
塩素酸ナトリウム水溶液を1膜メント当たり0.8リッ
トル注入し、1時間後に吸引ポンプ及び散気ブロワを再
駆動して濾過流束を測定したところ、0.6m/m
dayに過ぎず、実施例のように洗浄時間1時間で1.
0m/mdayに回復するには、実施例の約3.8
倍の薬液量が必要であることが判明した。
【0026】
【発明の効果】本発明に係る浸漬型膜分離装置において
は、平型膜エレメントの支持基材と膜との間を接着剤や
融着により複数箇の互いに連通する区画に分けるだけ
で、膜エレメントの濾過液室への薬液注入による洗浄を
少ない薬液注入量、短い洗浄時間で効率よく行うことが
でき、高洗浄効率・高濾過流束の浸漬型膜分離装置を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において使用する平型膜エレメントの一
例を示す図面である。
【図2】本発明において使用する平型膜エレメントの支
持基材と膜との固着パタ−ンを示す図面である。
【図3】本発明に係る浸漬型膜分離装置の一例を示す図
面である。
【図4】本発明に係る浸漬型膜分離装置において使用す
る平型膜エレメントの別例を示す図面である。
【符号の説明】
11 板材 14 濾液流路材 15 膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA06 GA07 HA42 HA93 JA02B JA06A JA06C JA07A JA07B JA07C JA22A JA22C KA31 KA44 KB22 KC03 KC16 KD24 KE01Q KE01R KE03P KE05P KE06P KE12P KE22Q KE23Q KE24Q KE28Q MA03 MA06 MC22X PA02 PB08 PC64

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持基材に膜を設けた平型膜エレメントを
    原液中に縦配置で浸漬し、平型膜エレメントの膜に濾過
    液を内側に向けて通過させる膜分離装置において、前記
    支持基材と膜との間を複数の互いに連通した区画に分け
    るように接着または融着したことを特徴とする浸漬型膜
    分離装置。
  2. 【請求項2】支持基材が板材であり、該板材と各膜との
    間に濾液流路材を介在させた請求項1記載の浸漬型膜分
    離装置。
  3. 【請求項3】支持基材が濾液流路材であり、膜の周囲に
    沿い枠縁を取付けた請求項1記載の浸漬型膜分離装置。
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