JP2001038178A

JP2001038178A - 分離膜モジュール

Info

Publication number: JP2001038178A
Application number: JP11216698A
Authority: JP
Inventors: Toyozo Hamada; 豊三浜田; Nobuyuki Nakatsuka; 修志中塚; Yoji Inoue; 洋司井上
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd; Daicen Membrane Systems Ltd
Current assignee: Daicel Corp; Daicen Membrane Systems Ltd
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2001-02-13
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP4192248B2

Abstract

(57)【要約】【課題】安定して高い透過液量を得ることができる分
離膜モジュールを提供する。【解決手段】生物反応槽からの被処理液を供給するた
めの被処理液供給ラインが接続されたハウジング３１ａ
と、このハウジング３１ａ内に収容可能な少なくとも１
つの分離膜エレメント１と、この分離膜エレメント１か
らの透過液を流出させるための透過液ライン３４ａとで
分離膜モジュール２２ａを構成する。そして、一の態様
において、前記ハウジングに、濾過されなかった被処理
液をオーバーフローする開口部３３ａを形成する。ま
た、他の態様においては、透過液ラインは、ハウジング
内の被処理液の液面よりも下部に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、懸濁液や汚泥など
の懸濁粒子（ＳＳ）を含む生物反応液の固液分離処理を
行うための分離膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】懸濁液や汚泥などのＳＳを含む生物反応
液の固液分離処理として、分離膜エレメントを用いた膜
分離法が知られている。特開平２−８６８９３号公報に
は、汚泥を浄化処理するための曝気槽内に、濾過膜装置
を水没させて、吸引濾過する固液分離装置が開示されて
いる。この装置では、膜モジュールに精密濾過膜や限外
濾過膜などを用いた平膜構造のエレメントが用いられて
おり、膜直下から散気管により空気を供給して、膜面に
付着した汚泥を除去しながら吸引濾過している。しか
し、この膜モジュールでは、膜の孔径が小さいため、濾
過速度（透水速度）が低い。

【０００３】高い透水速度を得るため、例えば、特開平
５−１８５０７８号公報には、最小保留粒子径が１０〜
１００μｍの二枚の不織布を袋状にし、内部に間隔保持
用の通水性多孔質材を挿入した濾過体が開示されてい
る。この文献では、濾過体の表面に汚泥のケーキ層（ダ
イナミック層）を形成し、このケーキ層のフィルター作
用により被処理水中の微細な粒子を捕捉することで固液
分離するダイナミック濾過が行われている。ダイナミッ
ク濾過では、透水速度の大きな不織布を用い、濾過体が
浸漬されている曝気層の液面の高さと、前記濾過体から
透過液を取り出すための吸引管の出口の高さとの差（水
頭差）を利用して、低圧（低エネルギー）で濾過でき
る。また、特開平１１−１９６７７号公報では、生物反
応槽を仕切板により、通液可能な曝気部と濾過部とに区
画し、濾過部に不織布を有する濾過体を浸漬し、濾過体
に接続した濾過水取出し管からダイナミック濾過によ
り、濾過水を取り出す方法が開示されている。この文献
には、濾過水取出管が生物反応層の液面下に形成された
例が示されている。

【０００４】しかし、曝気槽では、活性汚泥処理のため
に散気管から激しく空気が供給され、脱落などによりダ
イナミック層を均一に形成するのが困難である。さら
に、曝気部と連通した濾過部で濾過処理する場合には、
被処理液の流れに偏りが生じ、ダイナミック層を均一に
形成できず、高い分離性能で効率よく濾過することが困
難である。また、曝気槽の上部から透過液を取り出す場
合、濾過開始時には、濾過体内及び吸引管内を濾過液で
充満するために、予めポンプなどで吸引しておく必要が
あり、濾過時には、曝気や液面の変動などにより、空気
が濾過体内や吸引管に取り込まれやすく、濾過が停止す
る虞がある。さらに、濾過体内に堆積した懸濁粒子を除
去するため、吸引管から逆向きに洗浄液を供給する場合
も、空気が混入しやすく、濾過が停止する虞がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、安定して高い透過液量を得ることができる分離膜モ
ジュールを提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、均一なダイナミック
層を形成でき、高い透過液量と懸濁粒子に対する高い分
離性能を有する分離膜モジュールを提供することにあ
る。

【０００７】本発明のさらに他の目的は、濾過体に気体
が混入しても、濾過が停止しない分離膜モジュールを提
供することにある。

【０００８】本発明の別の目的は、分離膜面に均一に被
処理液を供給できる分離膜モジュールを提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を達成するため鋭意検討した結果、被処理液の供給ライ
ンと、分離膜エレメントと、このエレメントを収容する
ためのハウジングとを備えたモジュールを生物反応槽と
独立して設け、このモジュールで生物反応槽からの被処
理液を濾過すると、活性汚泥処理の曝気の影響を受ける
ことなく、均一にダイナミック層を形成できること、特
に、（１）前記ハウジングの上部に、濾過されなかった
成分（濃縮成分）をオーバーフロー可能な開口部を形成
すると、モジュール内での被処理液の速度分布を略均一
にでき、モジュール内での濃縮成分の滞留を防止しつ
つ、分離膜全体に亘って均一に形成されたダイナミック
層により効率よくかつ精度よく濾過処理できること、
（２）分離膜エレメントから透過液を取り出すための透
過液ラインを、モジュールの液面の高さよりも下部に形
成すると、空気が混入しても濾過が停止することなく、
安定して濾過を継続でき、均一に形成されたダイナミッ
ク層を維持できることを見いだし、本発明を完成した。

【００１０】すなわち、本発明の分離膜モジュールは、
生物反応槽からの被処理液を供給するための被処理液供
給ラインが接続されたハウジングと、このハウジング内
に収容可能な少なくとも１つの分離膜エレメントと、こ
の分離膜エレメントからの透過液を流出させるための透
過液ラインとを備えている。そして、一の態様におい
て、前記ハウジングに、分離膜エレメントで濾過されな
かった被処理液をオーバーフローにより生物反応槽に返
送するための開口部が形成されている。なお、被処理液
供給ラインは、ハウジングの下部に接続していてもよ
く、開口部は、ハウジングの上部側壁に形成されていて
もよい。また、他の態様においては、透過液ラインが、
ハウジング内の被処理液の液面よりも下部に位置してい
る。なお、透過液ラインが液面より下部に位置している
場合でも、ハウジングの上部に、前記開口部が形成され
ていてもよく、この開口部よりも下部に透過液ラインが
形成されていてもよい。これら分離膜モジュールにおい
て、ハウジングの底部に被処理液供給ラインが接続され
ている場合、このラインとの接続部から側壁が側方に拡
がる傾斜部がハウジングに形成されていてもよい。ま
た、被処理液供給ラインと分離膜エレメントとの間に
は、被処理液を分散するための分散板を介在させてもよ
い。ハウジング内側壁には、分離膜エレメントを位置決
め固定するための手段を設けてもよい。分離膜エレメン
ト表面のケーキ層を所定の厚さに調整するため、散気管
を分離膜エレメントよりも下部に形成してもよい。分離
膜モジュールの分離膜エレメントを構成する固液分離膜
は、繊維を互いに交絡させた通水性多孔質体（特に、不
織布）であってもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照しつつ本
発明を詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の分離膜モジュールの一例を
示す概略斜視図であり、図２は分離膜モジュールを構成
する分離膜エレメントの概略斜視図である。また、図３
は、図１の分離膜モジュールを用いた固液分離装置の概
略構成図である。

【００１３】前記分離装置は、活性汚泥により被処理原
水（汚泥などの有機性排水など）を処理するための生物
反応槽２１と、この生物反応槽から供給された被処理液
を濾過処理するための濾過槽２２としての分離膜モジュ
ール２２ａと、この分離膜モジュール２２ａからの濾液
を貯水するための貯水槽２３とを備えている。生物反応
槽２１では、汚泥供給ライン２４から供給された被処理
原水を、活性汚泥と共に散気管２６ａから微生物に空気
を供給しながら処理され、活性汚泥処理された被処理液
は、ポンプ２７ａにより供給ライン３０ａを通じて分離
膜モジュール２２ａに供給される。

【００１４】濾過槽２２（分離膜モジュール２２ａ）で
濾過された透過液は、透過液ライン３４ａから取り出さ
れ、貯水槽２３に供給される。なお、この貯水槽２３に
おいて、液面の高さを、前記濾過槽２２ａの液面の高さ
よりも低くしているため、サイホンの原理により、この
液面の高さの差（水頭差）に対応した圧力（吸引力）
で、透過液を円滑に流出させることができる。また、濾
過槽２２（分離膜モジュール２２ａ）には、洗浄液供給
ライン３５が逆流洗浄用ポンプ２７ｂを介して接続され
ており、この洗浄液供給ラインの他方の端部は、前記貯
水槽に浸漬している。

【００１５】より詳細には、分離膜モジュール２２ａ
は、濾過槽２２の壁面を構成し、かつ底部に生物反応槽
２１からの被処理液供給ライン３０ａが接続されたハウ
ジング（又はケーシング）３１ａを備えており、このハ
ウジング３１ａ内の被処理液に浸漬され固液分離可能な
分離膜ユニット３２ａを収容している。このような分離
膜モジュール２２ａで固液分離すると、生物反応槽２１
と独立して構成されているため、生物反応槽２１での曝
気の影響を回避して、分離膜面のケーキ層（フロック
層）を安定して形成できる。

【００１６】図１に示されるように、ハウジング３１ａ
の下部は、逆四角錐状に傾斜した傾斜部を有する四角柱
状に形成されており、ハウジング３１ａの最下部（この
図では、底部）に、被処理液供給ライン３０ａが接続し
ている。すなわち、ハウジング３１ａの下部には、被処
理液供給ライン３０ａとの接続部から側壁が上方に向か
って幅方向（又は側方）に拡がる傾斜部が形成されてい
る。また、ハウジング３１ａ内には複数の分離膜エレメ
ント１で構成された分離膜ユニット３２ａが収容されて
おり、ハウジング３１ａの側壁のうち、分離膜ユニット
３２ａの上部には、分離膜エレメント１により濾過され
なかった被処理液（懸濁粒子などを含む非透過液成分）
をオーバーフローにより生物反応槽２１に返送するため
の開口窓３３ａが形成されている。このような構造で
は、ハウジング下部の被処理液ライン３０ａから傾斜部
に沿って被処理液を供給すると、被処理液を傾斜部によ
り拡散させ、均一な速度分布で上昇させ、上部からオー
バーフローにより非透過成分を生物反応槽２１へ返送す
ることができる。このため、分離膜面に均一なケーキ層
（又はダイナミック層、フロック層）を形成でき、透水
速度及び懸濁粒子の分離能を高い水準に維持できる。ま
た、オーバーフローにより、モジュール内での堆積を抑
制しながら非透過成分を効率よく返送できる。

【００１７】このハウジング３１ａ内には、複数の分離
膜エレメント（又は平膜エレメント）１を厚み方向に間
隔をおいて並列に配設（すなわち積層）した分離膜ユニ
ット３２を収容している。この分離膜ユニット３２ａ
は、下方から供給される被処理液の流れ方向に対して、
分離膜面が平行な方向に（すなわち、この例では、縦方
向に向けて）収容されている。一定方向に流れる被処理
液の流れ方向と平行に分離膜面を配設することにより、
分離膜面に均等に被処理液を供給でき、ダイナミック層
の厚さを均一にできる。また、ハウジング３１ａのうち
分離膜ユニット３２ａの下部には、バルブ２５ｂにより
給気量が調整可能な散気管２６ｂが延びている。この散
気管２６ｂから連続的又は間欠的（特に、連続的）に空
気を供給すると、空気−液体間の界面の剪断力により、
分離膜面の過剰な厚みのケーキを除去し、ケーキ層を適
切な厚みに維持でき、透水速度の低下を抑制できるだけ
でなく、空気の上昇流により、ハウジング内で被処理液
（及び非透過成分）を上昇流により流動させることがで
き、滞留を防止できる。

【００１８】なお、この分離膜モジュールを構成する各
分離膜エレメント１は、図２に示されるように、方形状
の枠体（又は支持体）２と、この枠体の両面に、ネット
などの通液性スペーサー１０を介して配設され、かつ互
いに離れて対向する固液分離膜３とで構成されており、
内部空洞構造（又は袋状構造）を有する平膜エレメント
を形成している。前記枠体２のうち互いに対向する一対
の枠体部は、それぞれ、透過液ポート４を構成する集水
管１１と、洗浄液をエレメント内（空洞部）に導入する
ための洗浄液ポート６を構成する導入管１２を備えてい
る。この透過液ポート４は、前記透過液ライン３４と接
続可能であり、洗浄液ポート６は、洗浄液ライン３５と
接続可能である。

【００１９】より詳細には、互いに対向する固液分離膜
３間の前記空洞部には、固液分離膜１７を透過した透過
液（透過水）が流通するための透過液流路５が形成され
ており、この透過液流路５は、枠体２に形成された透過
液ポート４と通じている。袋状分離膜内の透過液流路５
に透過した透過液は、透過液ポート４を通じてエレメン
ト１外に取り出すことができる。また、分離膜エレメン
ト１は、前記透過液流路５と独立して、洗浄液をエレメ
ント１内の空洞部に導入するための洗浄液流路７を備え
ており、この洗浄液流路７を構成する導入管１２と通じ
て、前記洗浄液ポート６が形成されている。前記導入管
１２の軸方向の複数箇所からは、エレメント１内の空洞
部を横切る方向（この例では、透過液流路５のうち集水
管１１に向かう方向）に向かって複数の細管８が櫛歯状
に連通して延びている。これらの細管８には、軸方向に
沿って所定間隔毎に、洗浄液を吹き出すための複数の吹
出孔（噴出孔）９が形成されており、先端部は閉塞し、
かつ吹出孔９はそれぞれ固液分離膜３面に対して略直交
する方向に開口している。このような分離膜エレメント
１では、エレメント内に透過液流路５と洗浄液流路７と
が互いに独立して形成されているため、高い効率で懸濁
液や汚泥を濾過でき、また、高い効率で固液分離膜３を
洗浄できる。

【００２０】なお、本発明の分離膜モジュールは、図４
に示すようなモジュールであってもよい。図４の分離膜
モジュールは、上方に行くにつれて側方へ拡がって傾斜
した傾斜部を下部に有するハウジング３１ｂを備えてお
り、このハウジング３１ｂの底部には、被処理液供給ラ
イン３０ｂが接続され、ハウジング３１ｂの上部側壁に
は、分離膜を透過しなかった非透過成分（濃縮成分）を
オーバーフロー可能な管状の開口部３３ｂが形成されて
いる。ハウジング３１ｂ内には、固液分離のための複数
の分離膜エレメント１で構成された分離膜ユニットが収
容されており、この分離膜ユニットは、図５に示される
ように、ハウジング３１ｂの内側壁に形成された固定手
段（この例では、凸部又は突起状の桟部４１）により、
取出し可能に固定されている。前記分離膜ユニットと被
処理液供給ライン３０ｂとの間には、被処理液を均一に
分散して、均一な液流とするための分散板３９ｂが設け
られている。また、分離膜ユニット３２ｂの下部には、
ハウジング３１ｂの下部に形成された散気管挿入孔３８
を通じて挿入された散気管（図示せず）が位置してい
る。なお、各分離膜エレメント１の洗浄液ポート６は、
それぞれ洗浄液ライン３５ｂと接続している。そして、
この分離膜モジュールにおいて、各分離膜エレメント１
の透過液ポート４は透過液ライン３４ｂに接続されて合
流しており、この透過液ライン３４ｂは、ハウジング３
１ｂのうち、モジュール内の被処理液の液面よりも下
部、例えば、前記開口部３３ｂよりも下部から外方に延
出している。すなわち、貯水槽２３と分離膜モジュール
２２ｂとを連絡する透過液ライン３４ｂは、モジュール
２２ｂ内の被処理液の液面（又は、開口部）よりも下方
に位置している。

【００２１】このような分離膜モジュールを用いても、
上部にオーバーフロー口が形成されたハウジングを用い
て、生物反応槽と独立して固液分離しているため、偏り
無く被処理液の均一な流れを形成でき、固液分離膜３に
均一なダイナミック層を形成できる。また、透過液ライ
ン３４ｂが、モジュール２２ｂ内の被処理液の液面（又
は、開口部）よりも下方に形成されているため、散気管
からの空気供給や、洗浄液ポートからの洗浄液の供給に
より、エレメント１内に空気が混入しても、濾過停止の
虞がなく、安定して濾過を継続できる。このため、ポン
プ吸引などによりエレメント内を吸引して濾過を再開す
る必要がない。特に、開口部からオーバーフローにより
濃縮成分を排出しているため、液面を一定の高さに維持
でき、液面よりも下部に位置する透過液ラインから安定
して透過液を流出できる。

【００２２】本発明の分離膜モジュールにおいて、必ず
しも、ハウジングの底部から被処理液を供給したり、開
口部から非透過成分（濃縮成分）を排出させる必要はな
く、被処理液供給ライン及び非透過成分排出口は、ハウ
ジングの任意の部位に形成できる。例えば、図６に示す
ように、ハウジングの上部から被処理液を供給し、ハウ
ジングの下部から非透過成分を排出してもよい。すなわ
ち、図６のモジュールは、図４のモジュールと異なり、
ハウジング３１ｃの上部側壁に被処理液供給ライン３０
ｃが接続されている。そして、被処理液供給ライン３０
ｃから落下する被処理液をハウジング内に均一に分散さ
せるため、被処理液供給ライン３０ｃと分離膜ユニット
３２ｃとの間に分散板３９ｃを介在させている。上部か
ら供給された被処理液は、ハウジング３１ｃ内に収容さ
れた分離膜エレメント１で濾過処理され、分離膜３を透
過した透過液は、透過液ライン３４ｃから流出し、非透
過成分は、ハウジング３１ｃの底部に形成された非透過
液（濃縮液）排出ライン４０から排出され、生物反応槽
へ返送される。なお、ハウジング上部側壁に形成されて
いる開口部３３ｃからも、必要に応じて、濃縮液を排出
できる。

【００２３】また、本発明の分離膜モジュールにおい
て、モジュールの形状は、四角柱形状に限らず、多角柱
形状（三角柱、四角柱、五角柱、六角柱など）、円柱形
状などであってもよく、ハウジング下部の傾斜部も必ず
しも必要ではない。

【００２４】また、非透過成分を排出又は返送するため
の開口部の形状は、特に制限されず、スリット状孔、メ
ッシュ状孔、横方向に延びた開口部を有する窓状形状
（開口窓）であってもよく、管状であってもよい。窓状
の場合、非透過成分を効率よくオーバーフローできる。
一方、管状の場合、管状の開口部に非透過成分（濃縮
液）排出用の配管を接続して、生物反応槽に非透過成分
（濃縮液）を返送できるため、生物反応槽と分離膜モジ
ュールとを隣接することなく、距離をおいて設置でき
る。

【００２５】また、ハウジング内に散気管は必ずしも必
要ではなく、例えば、撹拌手段により濾過膜面のケーキ
層（フロック層）の厚さを調整してもよい。

【００２６】さらに、図３〜図５のモジュールから明ら
かなように、本発明のモジュールにおいて、被処理液供
給ラインと分離膜ユニットとの間に介在する分散板や、
分離膜ユニット固定用の手段は、必ずしも必要ではな
い。

【００２７】本発明の分離膜モジュールにおいて、分離
膜は、精密濾過膜（ＭＦ）や限外濾過膜などであっても
よいが、生物反応槽と独立した分離膜モジュールで濾過
するため、ダイナミック層（フロック層）を形成しなが
ら高い透水速度で濾過できる膜、例えば、平均孔径の大
きな分離膜（通水性多孔膜など）に好適に利用できる。
好ましい分離膜には、繊維を交絡させた通水性多孔質体
（織布、不織布など）、特に不織布が含まれる。不織布
としては、例えば、下記特性のうち少なくとも１つの特
性を有する不織布から選択できる。（１）目付け量：１０〜１，０００ｇ／ｍ²程度、好ま
しくは２０〜９００ｇ／ｍ²程度（２）通気度：０．１〜２００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ程度、
好ましくは０．２〜１５０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ程度（３）繊維の平均直径：０．５〜３０μｍ程度、好まし
くは１〜１０μｍ程度（４）布の厚さ：３０〜５，０００μｍ程度、好ましく
は１００〜２，０００μｍ程度前記不織布は、繊維（天然繊維、再生繊維、半合成繊維
など）を用い、慣用の方法（繊維をウェブ化し、熱圧着
や接着剤などで結合する方法、ニードルパンチ法など）
により製造できる。天然繊維としては、綿、麻、羊毛、
セルロース繊維などが例示できる。再生繊維には、レー
ヨン類（ビスコースレーヨンなど）が含まれる。半合成
繊維としては、セルロースエステル系繊維（酢酸セルロ
ース繊維など）、セルロースエーテル系繊維（メチルセ
ルロース繊維など）が挙げられる。合成繊維には、ポリ
エステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレートなど）、（メタ）アクリル系樹脂（ポリ
（メタ）アクリル酸エステル、ポリアクリロニトリルな
ど）、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリエーテル
エステル、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６な
ど）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリオレフィン
（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ハロゲン含有
ビニル樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンな
ど）、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂、これらの樹脂
の構成単位を組み合わせた共重合体や架橋体、混合物か
ら得られる繊維が挙げられる。好ましい繊維には、ポリ
エステル繊維（ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリ
ブチレンテレフタレート繊維など）、ポリオレフィン繊
維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など）、特
にポリエステル繊維が挙げられる。

【００２８】不織布などの分離膜の平均孔径（又は平均
保持粒子径）は、透水速度および分離性能を損なわない
範囲で選択でき、例えば、１〜３００μｍ程度（例え
ば、１〜２００μｍ程度）、好ましくは１０〜３００μ
ｍ程度（例えば、１０〜２００μｍ程度）、さらに好ま
しくは１５〜３００μｍ程度（例えば、１５〜２００μ
ｍ程度）であってもよい。なお、平均孔径は、分離膜表
面の１００倍及び１０，０００倍の電子顕微鏡写真を撮
影し、画像処理装置で処理することにより算出できる。

【００２９】また、純水に対する固体分離膜の透水速度
は、膜間差圧１kＰａにおいて、例えば、１０〜１０，
０００m³／m²・day程度、好ましくは５０〜５，０００m
³／m ²・day程度、さらに好ましくは１００〜１，０００
m³／m²・day程度であってもよい。

【００３０】また、前記分離膜モジュールにおいて、分
離膜エレメントは、前記構造に限らず種々のエレメント
が使用できる。例えば、分離膜エレメントは、枠体（又
は支持体）の両面に張設され、かつ互いに離れて対向す
る分離膜と、この分離膜間に透過した透過液を流出させ
るための流出ポート又は流出ラインを備えていればよ
く、逆流洗浄により分離膜を再生する場合には、分離膜
間に洗浄液を供給するための供給ポート又は供給ライン
を備えていればよい。また、透過液用の集水管や洗浄液
用の導入管は、枠体（又は支持体）の適所、例えば、同
一辺上又は枠部、対向する辺又は枠部、隣接する辺又は
枠部などに形成でき、互いに対向する部位又は非対向部
位に形成できる。なお、洗浄液ポートを上部に配し、透
過液ポートを下部に配して固液分離すると、分離膜エレ
メント内の下部からスムーズに濾過液（透過液）を取り
出すことができ、エレメント内に懸濁粒子が堆積するの
を防止できる。

【００３１】ハウジング内の分離膜ユニットは、分離膜
が接触しない種々の形態で少なくとも１つ分離膜エレメ
ントが配列されていればよく、分離膜エレメントを厚み
方向に並列する必要はない。

【００３２】前記分離装置において、貯水槽は必ずしも
必要ではない。貯水槽がない場合には、例えば、透過液
ラインの流出口端部の高さを、分離膜モジュールの液面
よりも低くすることで、水頭差に対応した濾過圧力（膜
間差圧）を得ることができる。

【００３３】水頭差は、例えば、１〜５０ｃｍ程度、好
ましくは１０〜３０ｃｍ程度である。また、水頭差に対
応して分離膜面に作用する圧力（膜間差圧）は、例え
ば、１００〜５，０００Ｐａ程度、好ましくは１，００
０〜３，０００Ｐａ程度である。

【００３４】分離膜モジュールに供給される被処理液の
処理度は、汚泥中の懸濁粒子（ＳＳ）の界面沈降速度
で、例えば、０．１mm/min以上（０．１mm/min〜１０mm
/min程度）、好ましくは０．２mm/min以上（０．２〜５
mm/min程度）であってもよく、静置後の上澄み液のＳＳ
濃度が、例えば、２００ｍｇ／Ｌ以下（１０〜２００ｍ
ｇ／Ｌ程度）、好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下（１０〜
１００ｍｇ／Ｌ程度）であってもよい。このように調整
処理された被処理液を用いると、分離膜モジュールで、
高い透水速度で濾過できる。

【００３５】洗浄液としては、前記貯水槽の透過液のほ
か、水や薬液（次亜塩素酸水溶液、水酸化ナトリウム水
溶液など）が使用できる。これら水や薬液は、前記洗浄
液用ラインを通じて、又は、必要に応じて別途設けられ
たラインを通じて、分離膜エレメントに供給される。

【００３６】洗浄液ラインからの洗浄液の供給速度は、
固液分離膜１ｍ²当たり、例えば、１〜１００ｍ³／ｍ²
・day程度、好ましくは１０〜５０ｍ³／ｍ²・day程度で
ある。

【００３７】得られる透過液の量（透水速度）は、平均
で、例えば、０．５〜５ｍ³／ｍ²・day程度、好ましく
は０．８〜３ｍ³／ｍ²・day程度である。

【００３８】また、得られた透過液中の懸濁粒子の濃度
（透過液ＳＳ濃度）は、平均で、例えば、０．５〜３０
ｍｇ／Ｌ程度、通常、１〜１０ｍｇ／Ｌ程度である。な
お、透過液ＳＳ濃度は、一定体積の透過液中に含まれる
不溶成分を、孔径０．４μｍのガラスフィルター上に捕
集し、ガラスフィルターごと乾燥し、乾燥後の重量を測
定することにより求めることができる。

【００３９】本発明の分離膜モジュールは、各種施設の
排水、各種施設の排水の処理に利用できる。例えば、汚
泥処理場の活性汚泥を用いた汚泥処理装置として好適に
利用できる。また、河川、湖沼の浄化処理などにも利用
できる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、分離膜モジュールにお
いて、オーバーフロー可能な開口部を形成する場合、モ
ジュール内に濃縮成分が滞留するのを防止でき、効率よ
く、かつ精度よく濾過できる。また、モジュールの液面
よりも下部に透過液ラインを形成する場合、空気が混入
しても濾過が停止することなく、安定して濾過を継続で
きる。

【００４１】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。

【００４２】なお、以下における各数値は、下記の方法
により行った。（１）平均孔径 100倍及び10,000倍で濾過膜表面の電子顕微鏡写真を撮
影し、得られた写真の計３箇所（２cm×２cm面積）を画
像処理装置で処理し、平均孔径を算出した。（２）透水速度濾過体の有効膜面積を基準にして、単位時間当たりの透
過液量より算出した。（３）透過液ＳＳ濃度所定容積の透過液中に含まれる固形分濃度を、孔径０．
４μｍのガラスフィルターにより濾過し、乾燥した後、
秤量することにより測定した。

【００４３】実施例１分離膜として、不織布Ｈ８００７（日本バイリーン
（株）製、ポリエステル製不織布、平均孔径１００μ
ｍ、目付量７５ｇ／ｍ²、通気度６０cm³／cm²・s、繊維
径１０μｍ）を用い、図２の分離膜エレメントを作製し
た（有効膜面積０．０５m²）。このエレメントを、２枚
併設する以外は、図１と同様の分離膜モジュールを作製
し、図３の分離装置により汚泥処理を行った。

【００４４】被処理液として、兵庫県姫路市の下水処理
場から採取した活性汚泥を含む排水（ＭＬＳＳ濃度約１
０，０００ｍｇ／Ｌ）を用い、生物反応槽２１から分離
膜モジュール２２への被処理液供給ライン３０ａの循環
線速度を１ｃｍ／ｓにし、濾過槽温度１８〜２３℃、膜
間差圧０．３ｋＰａで固液分離を行った。なお、濾過中
は、濾過槽２２の下部に設けられた散気管２６ｂから、
２Ｌ／minの速度で空気を供給した。また、１２時間に
１回の割合で、洗浄液用ライン３５から水（透過水）を
３０m³／m²・dayで１分間供給し、水洗浄を行った。

【００４５】実施例２分離膜として、不織布ＭＦ１８０（日本バイリーン
（株）製、ポリエステル製不織布、平均孔径２０μｍ、
目付量１８０ｇ／ｍ²、通気度２cm³／cm²・s、繊維径１
０μｍ）を用いる以外は、実施例１と同様にした。

【００４６】比較例１分離膜モジュールとして、ハウジングの側面上部に開口
窓が形成されておらず、代わりに、ハウジングの頭頂部
に固液分離膜で透過されなかった非透過成分（濃縮液）
を排出するための排出ラインが形成されている図７の分
離膜モジュールを用いる以外は、実施例１と同様にし
た。なお、この排出ラインからの濃縮液は、ポンプ２７
ａによる被処理液の供給に対応した圧力により圧送し、
生物反応槽へ返送した。図７に示す分離膜モジュール
は、ハウジング４１が上方に行くに従って側方に拡がっ
た逆四角錘台状の下部４１ａと、上方に行くに従って側
方に狭まる四角錐台状の上部４１ｂとを備えており、ハ
ウジング４１の下部には供給ラインが接続され、上部に
は濃縮液排出ラインが接続されている。なお、図１及び
図４〜６と図７とにおいて、実施例のハウジング内の上
部圧力Ｐ₂が大気圧（Ｐ₂＝０）であるのに対し、図７に
示すハウジングでは上部４１ｂの圧力Ｐ₂＞０である
点、および比較例のハウジングは実施例のハウジングに
比べて、濃縮液排出開口部が極端に小さい点で相違して
いる。

【００４７】実施例及び比較例で得られた透水液の透水
速度と透過液ＳＳ濃度とを図８に示した。図８から明ら
かなように、実施例では、長期間に亘って、安定して高
い透水速度で分離能よく透過液が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の分離膜モジュールの一例を示す
概略斜視図である。

【図２】図２は分離膜エレメントの概略斜視図である。

【図３】図３は分離装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図４】図４は本発明の分離膜モジュールの他の例を示
す概略斜視図である。

【図５】図５は図４のモジュールを構成するハウジング
の断面図である。

【図６】図６は本発明の分離膜モジュールの別の例を示
す概略斜視図である。

【図７】図７は比較例の分離膜モジュールを示す概略斜
視図である。

【図８】図８は実施例及び比較例で得られた透水液の透
水速度とＳＳ濃度とを示すグラフである。

【符号の説明】

１…分離膜エレメント２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…分離膜モジュール３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…被処理液供給ライン３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…ハウジング３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…開口部３４ａ、３４ｂ、３４ｃ…透過液ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上洋司大阪府堺市浅香山町３丁３−23 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 GA06 GA07 HA42 HA93 JA08A JA16A JA25A JA25B JA29A JA30A JA39A KA02 KA13 KA17 KA43 KA63 KB22 KC03 KC13 KC16 KD17 KD24 KE01Q KE02P KE03P KE05P KE06Q KE07P KE12Q KE13P KE16P KE22Q KE24Q KE28Q MA03 MA22 MA31 MA40 MB02 MC11 MC14 MC18 MC19 MC22 MC23 MC24 MC26 MC27 MC37 MC39 MC45 MC48X MC49 MC54 MC55 MC58 PA01 PB04 PB08 PC62 4D028 BC17 BD16 CC05 CD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生物反応槽からの被処理液を供給するた
めの被処理液供給ラインが接続されたハウジングと、こ
のハウジング内に収容可能な少なくとも１つの分離膜エ
レメントと、この分離膜エレメントからの透過液を流出
させるための透過液ラインとを備えた分離膜モジュール
であって、前記ハウジングに、分離膜エレメントで濾過
されなかった被処理液をオーバーフローにより生物反応
槽に返送するための開口部が形成されている分離膜モジ
ュール。
【請求項２】被処理液供給ラインがハウジングの下部
に接続され、開口部がハウジングの上部側壁に形成され
ている請求項１記載の分離膜モジュール。
【請求項３】生物反応槽からの被処理液を供給するた
めの被処理液供給ラインが接続されたハウジングと、こ
のハウジング内に収容可能な少なくとも１つの分離膜エ
レメントと、この分離膜エレメントからの透過液を流出
させるための透過液ラインとを備えた分離膜モジュール
であって、前記透過液ラインが、ハウジング内の被処理
液の液面よりも下部に位置している分離膜モジュール。
【請求項４】ハウジングの上部に、分離膜エレメント
で濾過されなかった被処理液をオーバーフローにより生
物反応槽に返送するための開口部が形成され、この開口
部よりも下部に透過液ラインが位置している請求項３記
載の分離膜モジュール。
【請求項５】ハウジングの底部に被処理液供給ライン
が接続され、このラインとの接続部から側壁が側方に拡
がる傾斜部がハウジングに形成されている請求項１又は
３記載の分離膜モジュール。
【請求項６】被処理液供給ラインと分離膜エレメント
との間に、被処理液を分散するための分散板が介在して
いる請求項１又は３記載の分離膜モジュール。
【請求項７】分離膜エレメントを位置決め固定するた
めの手段がハウジングに設けられている請求項１又は３
記載の分離膜モジュール。
【請求項８】分離膜エレメント表面のケーキ層を所定
の厚さに調整するための散気管が、分離膜エレメントよ
りも下部に形成されている請求項１又は３記載の分離膜
モジュール。
【請求項９】分離膜エレメントを構成する固液分離膜
が、繊維を互いに交絡させた通水性多孔質体である請求
項１又は３記載の分離膜モジュール。
【請求項１０】分離膜エレメントを構成する固液分離
膜が不織布である請求項１又は３記載の分離膜モジュー
ル。