JP2001187381A - 集水装置及びこれを備えた膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単、迅速かつ確実に膜破損の発生及び破損
膜を発見することができる集水装置およびこれを備えた
膜分離装置を提供する。 【解決手段】 内部に液流路９と、外部から液流路９内
に液を導く複数の液流入口１２と、液流路９内から外部
に液を導く液流出口２０とが形成されている筐体１１を
備えた集水装置１０であって、筐体１１に外部から液流
路９内を観察可能なのぞき窓１６が形成されている。こ
れによって、のぞき窓１６を通して液流入口１２から筐
体１１内に溢入して液流路９を流れる液の様子が観察で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水等を固液分離
する際に使用される膜分離装置の集水装置及びこれを備
えた膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃水等の固液分離を行う装置として、膜
を利用した膜分離装置がある。膜分離装置は、清澄な処
理水が安定して得られ、また汚泥の濃縮ができる等の多
くの利点がある。膜分離装置の中でも特に注目されてい
るものとして、浸漬膜を利用した膜分離装置がある。こ
の装置は、処理槽に収容された廃水等に複数の平膜エレ
メントからなる膜モジュールを浸漬配置し、各平膜エレ
メントを通じて水だけを透過させて固液分離を行うもの
である。この場合、膜透過水は膜の一方の側から吸引力
を加える等することによって透過させられる。

【０００３】ところで、膜分離装置に使用される膜エレ
メントの膜は、経時的に劣化して膜破損を生ずる場合が
ある。このような膜破損を放置しておくと、破損個所か
ら混入した異物等により膜透過水の水質が悪化するた
め、破損が認められた膜については適宜交換する必要が
ある。

【０００４】そこで従来は、集水された膜透過水の水質
を定期的に検査し、水質の悪化が認められた場合は、各
膜の透過側から膜に対して低圧の空気を送り、膜の破損
個所から漏れる気泡をチェックすることで破損膜を特定
していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、何百、
何千枚の膜を用いる膜分離装置において、その内の１、
２枚程度の膜が破損しただけでは、破損部分より膜透過
水に濁質が混入した場合であっても、膜透過水が全体と
して希釈されてしまうため、濁質の検出が困難となって
水質悪化の発見が遅れてしまうという問題があった。ま
た、膜破損の発生を検知できた場合であっても、破損膜
を特定するためには何百、何千枚の膜をチェックする必
要があり、この作業に膨大な時間を要していた。さら
に、各膜の透過側から送られる空気の圧力によって、逆
に正常な膜を破損させてしまうおそれもあった。

【０００６】そこで本発明は、簡単、迅速かつ確実に膜
破損の発生及び破損膜を発見することができる集水装置
およびこれを備えた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】本発明は、内部に液流路
と、外部から液流路内に液を導く複数の液流入口と、液
流路内から外部に液を導く液流出口とが形成されている
筐体を備えた集水装置であって、筐体に外部から液流路
内を観察可能なのぞき窓が形成されていることを特徴と
する。

【０００８】かかる構造としたことにより、複数の液流
入口と、処理槽内に浸漬配置された複数の膜エレメント
とを対応させて連通させておけば、液流出口に吸引ポン
プ等を接続して吸引力を加えることにより、各膜エレメ
ントを透過した膜透過水が各液流入口を通して筐体内の
液流路に溢入する。この溢入の様子はのぞき窓を通して
観察することができ、溢入する膜透過水に濁りが認めら
れた場合は、その液流入口に対応した膜が破損している
ことが判明する。このように、膜透過水が希釈される前
に各液流入口より溢入する膜透過水を観察しているた
め、膜破損の発生を確実に検出することができると共
に、破損膜の特定を簡単かつ迅速に行うことができる。
そして、特定された破損膜を速やかに交換することで、
水質の悪化を早期に是正することができる。なお、かか
る構造では、膜に対して何ら付加的な力を作用させるも
のでないため、正常な膜を破損させるおそれもない。

【０００９】また、本発明の集水装置は、液流路内に液
観察台部と、液観察台部に隣接してかつより低い位置に
底面を有する液溜まり部とが形成されており、液流入口
の一端が液観察台部上に開口し、液流出口の一端が液溜
まり部に開口していることを特徴としてもよい。このよ
うにすれば、液流入口から溢入した膜透過水が液観察台
部上に広がり、液観察台部表面を伝ってより低い位置に
底面を有する液溜まり部に溜まり込む。そして、液溜ま
り部に溜まった膜透過水は、液流出口から筐体外部へ排
出される。従って、膜透過水の濁りをのぞき窓を通して
液観察台部上でじっくりと観察できるため、膜破損の発
生を一層確実に検出することができると共に、破損膜の
特定をさらに簡単かつ迅速に行うことができる。

【００１０】また、本発明の集水装置では、液流入口の
一端は、液流路底面から１０mm以上の高さの位置で開口
していることが好ましい。これは、液流入口の一端が液
流路底面から１０mmより低い位置で開口している場合
は、膜透過水の濁りの程度が低いときに、濁りの検出の
感度が低下する傾向があるからである。

【００１１】また、本発明の集水装置は、のぞき窓から
液流路に入射する光を遮断するための遮光カバーを更に
備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、膜
破損の検査時以外はのぞき窓を遮光カバーで覆うことに
より、のぞき窓から筐体内の液流路に入射する入射光を
遮断して、筐体内部における藻類等の繁殖を防ぐことが
できる。

【００１２】また、本発明の集水装置は、液流路内を流
れる液の濁りを検知する検知手段を更に備えることを特
徴としてもよい。このようにすれば、液流路内を流れる
液の濁りを検知手段が自動的に検知し、破損膜の特定を
自動的に行うことができる。また、検知手段を常時作動
させておけば、膜破損が生じた場合でも直ちに発見する
ことができ、水質の悪化をさらに早期に改善することが
できる。

【００１３】また、本発明は、処理槽内に配置される複
数の膜エレメントにより処理槽内の被処理水を膜分離
し、分離された膜透過水を吸引管を通じて取り出すよう
にした膜分離装置において、複数の膜エレメントと吸引
管との間に上述したいずれかの構成の集水装置を配置
し、集水装置の液流入口と膜エレメントとを連結手段を
介して連結すると共に、集水装置の液流出口と吸引管と
を連結したことを特徴とする。このようにすれば、上述
した集水装置が奏する作用により、膜破損を早期に発見
して安定した水質が得られる膜分離装置とすることがで
きる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態を説明する。なお、同一の要素には同一の符
号を付し、重複する説明を省略する。

【００１５】図１から図４は、本発明の実施形態にかか
る集水装置を示し、図１は平面図（後述する遮光カバー
を外した状態）、図２は底面図、図３は図１のＡ−Ａ線
断面図（遮光カバーを取り付けた状態）、図４は図１の
Ｂ−Ｂ線断面図（遮光カバーを取り付けた状態）であ
る。

【００１６】図示の通り、集水装置１０は集水ボックス
１１を備えている。集水ボックス１１は、外形形状が直
方体をなし、内部の空間が液流路９を構成する鋼板製等
の筐体より成り、複数の集水ノズル（液流入口）１２を
通して膜透過水を集水する機能を有している。

【００１７】集水ボックス１１内には、図３及び図４の
断面図に示すように、集水ノズル板（液観察台部）１３
が収納されている。集水ノズル板１３は、その板面の横
方向の長さが集水ボックス１１底面の横方向の長さとほ
ぼ同一であり、縦方向の長さが集水ボックス１１底面の
縦方向の長さよりやや短い長方形状をなしている。その
厚みは、上面が集水ノズル１２の開口位置より低くなる
ように設定されており、これによって集水ノズル板１３
の上面が膜透過水の濁りを観察するための台として機能
している。この集水ノズル板１３は、集水ボックス１１
内にその底面と、三つの側面とが密接された状態でボル
ト１４により固定されており、これによって密接されて
ない一の側面と集水ボックス１１内の側面との間に、集
水ボックス１１の底面の一部を底面とする液溜まり部１
５が形成されている。

【００１８】集水ボックス１１の底面からは、複数の集
水ノズル１２が垂直に貫通され、固定されている。これ
らの集水ノズル１２は、集水ノズル板１３をも貫通し、
その一端が集水ノズル板１３上の適当な高さの位置で開
口されている。ここで、集水ノズル１２の一端は、液流
路９の底面から１０mm以上の高さの位置で、好ましくは
２０mm〜５０mmの間のいずれかの高さの位置で開口して
いることが好ましい。これは、集水ノズル１２の一端が
液流路９の底面から１０mmより低い位置で開口している
場合は、膜透過水の濁りの程度が低いときに、濁りの検
出の感度が低下する傾向があるからである。なお、集水
ノズル１２の一端が液流路９の底面から見てより高い位
置で開口していれば、集水ノズル１２内における膜透過
水の水深がより深くなり、濁りの程度が低いときでも膜
透過水の濁りを高感度に検出することができる。

【００１９】また、集水ノズル１２の他端は、集水ボッ
クス１１底面よりチューブ等と連結するのに十分な長さ
の位置で開口されている。なお、集水ノズル１２の集水
ボックス１１底面より突出した部分の表面には、チュー
ブ等との接続性を向上させるため、周方向に複数の突条
が形成されている。

【００２０】集水ボックス１１の上面は、集水ノズル１
２の先端から溢入する膜透過水を観察できるよう長方形
状に開口され、のぞき窓１６として機能している。のぞ
き窓１６は、ボルト１７により固定された透明のガラス
又は樹脂等の板材１８によってカバーされており、外部
から集水ボックス１１内を視認可能とすると共に、集水
ボックス１１内への塵や埃等の侵入を防いでいる。

【００２１】なお、のぞき窓１６は、図３及び図４の断
面図に示すように、通常板材１８に嵌合する長方形状の
遮光カバー１９により覆われており、集水ボックス１１
内に入射する光を遮断して集水ボックス１１内での藻類
等の繁殖を防いでいる。

【００２２】集水ボックス１１の側面からは、液溜まり
部１５に連通する流出管（液流出口）２０が延設されて
いる。この流出管２０には、吸引ポンプ等が接続される
ようになっており、その吸引力により膜透過水が集水ノ
ズル１２の先端より集水ボックス１１内に溢入し、集水
ノズル板１３の表面を伝って液溜まり部１５にたまり込
み、その後排出管２０を通って図示しない集水槽に排出
されるようになっている。

【００２３】次に、前述した構成の集水装置を備えた膜
分離装置について説明する。

【００２４】膜分離装置３０は、図５に示すように、活
性汚泥等により廃水等を処理するための処理槽３１を備
えており、この処理槽３１には有機廃水等の廃水３２
（被処理水）が収容されている。廃水３２は、廃水供給
管３３を通して処理槽３１内に流入されるようになって
いる。処理槽３１内の廃水３２には、膜モジュール３４
が浸漬されている。膜モジュール３４は、一組の平膜エ
レメント３５を１セットとし、これを複数セット積層し
て構成されている。図６は、平膜エレメント３５の１セ
ット分の構成について示している。

【００２５】平膜エレメント３５は、樹脂等で形成され
たコの字型の膜支持体３６の内面に、平膜３７をその外
周部と内部の複数地点において貼り付けて形成されてい
る。膜支持体３６の内部には、図示しない流路が形成さ
れており、平膜３７を透過した膜透過水が当該流路を通
って上端部付近に集められ、上端部に設けられた平膜ノ
ズル３８から取り出されるようになっている。なお、平
膜ノズル３８の外周面には、チューブ等との接続性を向
上させるため、周方向に複数の突条が形成されている。
かかる構成の一組の平膜エレメント３５が、それぞれ内
面を向かい合わせた状態で、端面に設けられたカギ部３
９とカギ穴（図示しない）を介して連結されることで、
１セット分の平膜エレメント３５が形成されている。な
お、膜支持体３６の内面に貼り付けられる平膜３７の種
類としては、限外ろ過膜、精密ろ過膜等のいずれも使用
することができる。

【００２６】また、膜分離装置３０は、図５に示すよう
に、前述した構成の集水装置１０を備えている。集水装
置１０は、処理槽３１の上部に渡して形成された支持台
４０により支持されており、支持台４０に形成された開
口部４１からは、集水装置１０の集水ノズル１２が処理
槽３１内の廃水３２と対向するようになっている。そし
て、各集水ノズル１２には、それぞれ遮光性を有するチ
ューブ（連結手段）４２の一端が接続され、チューブ４
２の他端は膜モジュール３４の平膜ノズル３８に接続さ
れている。これにより、各平膜エレメント３５と各集水
ノズル１２とが１対１に対応した状態で、膜モジュール
３４と集水装置１０とが接続されている。なお、集水ノ
ズル１２の数は、平膜エレメント３５の数と一致してい
ることが好ましいが、集水ノズル１２の数が過多の場合
は、集水ボックス１１内の吸引時の気密性を保つため
に、余った集水ノズル１２はシールされる。

【００２７】また、集水装置１０の流出管２０には吸引
管４３が接続されており、途中に設けられた吸引ポンプ
４４により膜透過水を吸引して図示しない集水槽に輸送
するようになっている。

【００２８】なお、本実施形態では、廃水３２に浸漬配
置される平膜エレメント３５の数や、１つの集水装置１
０に設けられる集水ノズル１２の数を便宜上少なく図示
したが、これに限定されるものではなく適宜変更しても
よい。また、膜分離装置３０を構成する集水装置１０の
数は１つに制限されるものではなく、平膜エレメント３
５の数に応じて複数使用してもよい。なお、集水装置１
０を複数使用して膜分離装置３０を構成した場合は、集
水装置１０の故障時に取り替えが容易になる等メンテナ
ンス性が向上する。

【００２９】次に、上記実施形態の作用について説明す
る。

【００３０】吸引ポンプ４４が作動すると、集水装置１
０内が負圧になり、処理槽３１内で処理された廃水３２
が平膜エレメント３５の平膜３７を透過する。そして、
膜透過水は膜支持体３６の図示しない流路を通って平膜
ノズル３８に集められ、平膜ノズル３８からチューブ４
２を通り、集水ノズル１２を通って集水ボックス１１内
に溢入する。そして、集水ボックス１１内に溢入した膜
透過水は、集水ノズル板１３の表面を通って液溜まり部
１５に溜まり込み、その後流出管２０から吸引管４３を
通って図示しない集水槽へ送られる。

【００３１】膜破損が発生すると、破損部分から汚泥等
の濁質が膜透過水に混入するため、集水槽（図示しな
い）に送られる膜透過水の水質が悪化し始める。このと
き、破損した平膜３７に対応する集水ノズル１２から
は、汚泥等の濁質が混入した膜透過水が集水ボックス１
１内に溢れ出ているため、破損していない平膜３７に対
する集水ノズル１２を通って溢れ出る膜透過水に比べて
濁りが生じている。従って、集水装置１０の遮光カバー
１９を外し、のぞき窓１６を通して集水ノズル板１３の
表面を伝って流れる膜透過水を観察し、明らかに濁りが
認められる場合は、その濁りの発信源である集水ノズル
１２に対応する平膜３７が破損していることが推測され
る。

【００３２】また、濁りの程度が非常に低く、集水ノズ
ル板１３の表面を伝って流れる膜透過水を観察しただけ
では濁りの検出が困難な場合は、各集水ノズル１２内を
上方よりのぞき込み、各集水ノズル１２内の透明度を観
察する。膜透過水にわずかながらでも濁質の混入が認め
られる場合は、集水ノズル１２内でその濁質が重なり合
い、集水ノズル１２内の透明度が下げられる。この傾向
は、集水ノズル１２内での水深が深くなればより顕著に
現れる。従って、ある特定の集水ノズル１２内の透明度
が低い場合は、その集水ノズル１２に対応する平膜３７
が破損していることが推測される。

【００３３】このようにして膜破損の発生が推測された
場合は、次のような確認のための作業を行う。即ち、膜
透過水の濁りが認められた集水ノズル１２に接続されて
いるチューブ４２を取り外し、その集水ノズル１２をシ
ールした上で吸引ポンプ４４によって吸引を継続する。
そして、他の集水ノズル１２から集水ボックス１１内に
溢入する膜透過水を観察する。その結果、濁りが認めら
れない場合は、チューブ４２を取り外した集水ノズル１
２に対応する平膜エレメント３５の平膜３７が破損して
いることが確定される。

【００３４】このように、本実施形態にかかる集水装置
１０によれば、膜透過水が希釈される前に各集水ノズル
１２より溢入する膜透過水を観察しているため、何百、
何千枚の膜の中の１枚の破損でも、膜破損の発生を確実
に検出することができると共に、破損膜の特定を簡単か
つ迅速に行うことができる。特に、膜透過水が液溜まり
部１５に溜まり込むまでに、集水ノズル板１３の表面に
おいて膜透過水の濁りをじっくりと観察できるため、膜
破損発生の検出の確実性が一層向上されている。そし
て、特定された破損膜を速やかに交換することで、水質
の悪化を早期に是正することができる。また、膜に対し
て何ら付加的な力を作用させるものでないため、正常な
膜を破損させるというおそれもない。

【００３５】また、本実施形態にかかる集水装置１０を
用いた膜分離装置３０によれば、膜破損が生じた場合で
あっても、破損膜を早期に発見して速やかに交換するこ
とで安定した水質を得ることができる。

【００３６】なお、本実施形態における集水装置１０に
おいては、集水ノズル１２から集水ボックス１１内に溢
入する膜透過水の濁りを検知する検知手段、例えば、表
面散乱式の濁度計や連続モニター用のカメラ等を設けて
もよい。

【００３７】図７から図９は、表面散乱式の濁度計５０
を取り付けた場合の集水装置１０を示し、図７は平面図
（遮光カバーを外した状態）、図８は図７のＡ−Ａ線断
面図（遮光カバーを取り付けた状態）、図９は図７のＢ
−Ｂ線断面図（遮光カバーを取り付けた状態）である。

【００３８】濁度計５０の構成は特に制限されないが、
本実施形態では、外形形状が直方体をなす筐体の内部
に、タングステン電球からなる光源５１と、光センサ５
２とを収納して構成されている。光源５１からは、集水
ノズル１２の先端部に向かって光が照射されるようにな
っており、集水ノズル１２から溢入する膜透過水に濁質
の混入が認められる場合は、この濁質により照射光が散
乱され、散乱した光が光センサ５２によって検出される
ようになっている。なお、この濁度計５０は、図示しな
い移動手段を介し、遮光カバー１９の内側において板材
１８の表面に沿って移動可能となっており、各集水ノズ
ル１２から溢入する膜透過水をスキャンしてその濁りを
連続的に観察できるようになっている。このようにして
検出された膜透過水の濁りの情報が、ケーブル５３を介
して図示しない制御盤・モニター等に送られて、膜破損
の発生及び破損膜の場所等の情報が得られるようになっ
ている。

【００３９】このようにすれば、濁度計５０が膜透過水
の濁りを自動的に検知するため、破損膜の特定を自動的
に行うことができる。また、濁度計５０を常時作動させ
ておけば、膜破損が生じた場合であっても直ちに発見す
ることができ、水質の悪化をさらに早期に改善すること
ができる。

【００４０】なお、集水装置１０には、図１、図４、図
５等に示すように、圧力計取付部６０が形成されてい
る。この圧力計取付部６０は、集水ボックス１１内と連
通する小径の筒状をなし、通常の使用状態においてはシ
ールされ、膜分離装置３０の立ち上げ時において使用さ
れる。即ち、膜分離装置３０の立ち上げ時には、平膜エ
レメント３５の平膜３７に破損はないか、チューブ４２
と平膜ノズル３８及び集水ノズル１２との接続部におい
て気密性が保たれているか等を確認する必要がある。従
って、膜分離装置３０の立ち上げ時には、次のような気
密性確認のための作業が行われる。

【００４１】まず、図１０に示すように、廃水が処理槽
３１に入ってない状態において、膜モジュール３４の平
膜ノズル３８と集水装置１０の集水ノズル１２とをチュ
ーブ４２により連結する。次に、圧力計取付部６０のシ
ールを解除し、圧力計６１を取り付ける。次に、全ての
平膜エレメント３５の平膜３７を軽く水に濡らして湿ら
せた状態で吸引ポンプ４４を作動させる。そして、集水
装置１０内にある程度の真空が確保された状態で吸引ポ
ンプ４４を停止する。その後、圧力計６１の指示の変動
を観察する。

【００４２】この場合、膜分離装置３０の気密性が保た
れていれば、圧力計６１の指示はほとんど変動すること
がない。一方、膜分離装置３０の気密性が破られている
場合は、圧力計６１の指示が変動し、真空度が落ちる。
この作業により、圧力計６１の指示が変動した場合は、
チューブ４２の接続部や平膜エレメント３５をチェック
する必要がある。

【００４３】このように、集水装置１０に圧力計取付部
６０を設けた場合には、膜分離装置３０の立ち上げ時に
おいて膜分離装置３０の気密性を確認することができ
る。

【００４４】

【発明の効果】本発明では、簡単、迅速かつ確実に膜破
損の発生及び破損膜を発見することができる集水装置お
よびこれを用いた膜分離装置を提供することができる。
これによって、水質の悪化を早期に改善して安定した水
質の膜透過水を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる集水装置の平面図
（遮光カバーを外した状態）。

【図２】実施形態にかかる集水装置の底面図。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図（遮光カバーを取り付け
た状態）。

【図４】図１のＢ−Ｂ線断面図（遮光カバーを取り付け
た状態）。

【図５】実施形態にかかる集水装置を備えた膜分離装置
の斜視図。

【図６】膜モジュールを構成する一組の平膜エレメント
の分解斜視図。

【図７】濁度計を取り付けた場合の集水装置の平面図
（遮光カバーを外した状態）。

【図８】図７のＡ−Ａ線断面図（遮光カバーを取り付け
た状態）。

【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図（遮光カバーを取り付け
た状態）。

【図１０】圧力計を取り付けた場合の膜分離装置の斜視
図。

【符号の説明】

９…液流路、１０…集水装置、１１…集水ボックス、１
２…集水ノズル、１３…集水ノズル板、１５…液溜まり
部、１６…のぞき窓、１９…遮光カバー、２０…流出
管、３０…膜分離装置、３１…処理槽、３２…廃水、３
５…平膜エレメント、３８…平膜ノズル、４２…チュー
ブ、４３…吸引管、４４…吸引ポンプ、５０…濁度計。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に液流路と、外部から前記液流路内
   に液を導く複数の液流入口と、前記液流路内から外部に
   液を導く液流出口とが形成されている筐体を備えた集水
   装置であって、前記筐体に外部から前記液流路内を観察
   可能なのぞき窓が形成されていることを特徴とする集水
   装置。
2. 【請求項２】 前記液流路内に液観察台部と、前記液観
   察台部に隣接してかつより低い位置に底面を有する液溜
   まり部とが形成されており、前記液流入口の一端が前記
   液観察台部上に開口し、前記液流出口の一端が前記液溜
   まり部に開口していることを特徴とする請求項１に記載
   の集水装置。
3. 【請求項３】 前記液流入口の一端は、前記液流路底面
   から１０mm以上の高さの位置で開口していることを特徴
   とする請求項１又は請求項２に記載の集水装置。
4. 【請求項４】 前記のぞき窓から前記液流路に入射する
   光を遮断するための遮光カバーを更に備えることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の集水装置。
5. 【請求項５】 前記液流路内を流れる液の濁りを検知す
   る検知手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４
   のいずれか１項に記載の集水装置。
6. 【請求項６】 処理槽内に配置される複数の膜エレメン
   トにより前記処理槽内の被処理水を膜分離し、分離され
   た膜透過水を吸引管を通じて取り出すようにした膜分離
   装置において、 前記複数の膜エレメントと前記吸引管との間に請求項１
   〜５のいずれか１項に記載の集水装置を配置し、前記集
   水装置の液流入口と前記膜エレメントとを連結手段を介
   して連結すると共に、前記集水装置の液流出口と前記吸
   引管とを連結したことを特徴とする膜分離装置。