JP2002282657A - 管状膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管状膜エレメントの詰まりを防ぎ、濾過効率
の向上を図り得る管状膜分離装置を提供すること。 【解決手段】 外部ケーシング６内に、濾過膜を筒状に
形成した管状膜エレメント７を配置し、該管状膜エレメ
ント７内に圧送される汚泥を管状膜エレメント７の周面
濾過膜によって透過液を分離する管状膜分離装置におい
て、上記管状膜エレメント７によって濾過された透過液
を、外部ケーシング７に設けられた透過液管１０によっ
て取り出すとともに、該透過液管１０に吸引ポンプ１１
を接続して強制的に濾過する装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屎尿等の有機性排
水を処理する管状膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、屎尿等の有機性排水を処理する場
合、活性汚泥等の固体、液体の分離にＭＦ（精密濾
過）、ＵＦ（限外濾過）等の膜分離を用いることが主流
となっている。

【０００３】従来用いられている管状膜分離装置は、内
面加圧濾過式であり、図４に示すように膜原水槽１００
に溜められた濾過原水を、図５に示すような濾過膜１０
１で形成された口径１０ｍｍ程度の管内を通して濾過す
るものである。濾過に必要なエネルギーは主に以下の２
つのものに起因する。 膜面への汚泥の過剰な付着防止のための適正な管内流
速の確保。 濾過のための膜間差圧の確保。

【０００４】濾過膜１０１で形成された管状膜エレメン
ト１０２は、循環ポンプ１０４によって圧送される汚泥
を管状膜エレメント１０２により濾過し、ケーシング１
０３に設けられた取り出し口１０５から濾過液を取り出
すものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、管状膜
エレメント１０２を流れる汚泥は、循環ポンプ１０４に
よって濾過原液となる活性汚泥を循環させ、管内の流速
を適度に保つとともに、濾過に必要な膜間差圧について
も循環ポンプ１０４による管入口部での加圧により確保
しており、循環ポンプは高動力となると言う欠点があっ
た。管状膜分離装置を採用する際は、通常、管入口の圧
力としては５ｋｇ／ｃｍ²程度、管出口での圧力として
は１ｋｇ／ｃｍ² 程度であり、管内平均圧力は３ｋｇ／
ｃｍ² 程度となる。モジュールケーシング内の透過液の
圧力は後段の配管抵抗等により１ｋｇ／ｃｍ² 程度で運
転するため、平均膜間差圧は、２ｋｇ／ｃｍ ² 程度とな
る。

【０００６】また、管内での過剰な汚泥付着防止の為に
必要な管内流速は２ｍ／ｓであるが、この確保に必要な
循環液量は透過液量Ｑ（ｍ³／日）の３０倍程度とな
る。この際、循環エネルギーの大きさの指標となる管入
口流量×管入口圧力は、３０Ｑ（ｍ³／日）×５（ｋｇ
／ｃｍ²）＝１５０Ｑ（ｍ³／日・ｋｇ／ｃｍ²）とな
る。

【０００７】本発明は、上記課題を解決し、管状膜エレ
メントの詰まりを防ぎ、濾過効率の向上を図り得る管状
膜分離装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、外部ケーシング内に、濾過膜を筒状に形成し
た管状膜エレメントを配置し、該管状膜エレメント内に
圧送される汚泥を管状膜エレメントの周面濾過膜によっ
て透過液を分離する管状膜分離装置において、上記管状
膜エレメントによって濾過された透過液を、外部ケーシ
ングに設けられた透過液管によって取り出すとともに、
該透過液管に吸引ポンプを接続して強制的に濾過するこ
とにある。また、本発明は、上記各管状膜エレメントを
流れる汚泥の流れに対して略直交する方向に吸引するよ
うに、外部ケーシングの透過液管を設け、該外部ケーシ
ングの内部が負圧になるように上記吸引ポンプで吸引し
たことにある。さらに、本発明は、上記管状膜エレメン
トは、所定長さに切断された複数本の管状膜エレメント
単体の両端をモジュール両端に配した特殊ヘッダーもし
くはＵ字状の接続管を介して別の管状膜エレメント単体
に順次連結したもの、もしくは、所定長さに切断された
複数本の管状膜エレメント単体を互いに並列に接続した
ものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しながら詳細に説明する。図１は、以下本発明の実
施の形態による加圧濾過方式による管状膜分離装置を示
す概念図である。

【００１０】図１において、１は活性汚泥等を収容した
原水槽である。この原水槽１は、配管２，３により管状
膜分離装置４に連結されており、配管２の途中に設けら
れた循環ポンプ５を介して活性汚泥等を管状膜分離装置
４に供給するものである。

【００１１】管状膜分離装置４は、図２に示すように、
中空の外部ケーシング６と、この外部ケーシング６に内
装された管状膜エレメント７とで構成されている。管状
膜エレメント７は、濾過膜を管径１０ｍｍ程度の筒状に
形成したもので、所定の長さで切断した管状膜エレメン
ト単体８を複数本、モジュール両端に配した特殊ヘッダ
ーもしくはＵ字状の接続管９で互いに両端部を連結して
１本のエレメントにしたものである。管状膜エレメント
７の両端部は、配管２，３に連結されて原水槽１から活
性汚泥等が供給されるものである。

【００１２】上記中空の外部ケーシング６は、口径１０
０〜１５０ｍｍの筒状の密閉構造に形成されたもので、
空気抜きは設けられていない。この中空の外部ケーシン
グ６の外周面には、管状膜エレメント７によって濾過さ
れた透過液を取り出す透過液管１０が設けられており、
この透過液管１０に、吸引ポンプ１１が連結されてい
る。この吸引ポンプ１１は、管状膜エレメント７を流れ
る汚泥の流れに対して略直交する方向に吸引するように
設けられている。吸引ポンプ１１により取り出された透
過液は、例えば、貯留槽１２に蓄えられる。

【００１３】上記構成によると、活性汚泥等を収容した
原水槽１から循環ポンプ５を介して活性汚泥等を管状膜
分離装置４に供給すると、活性汚泥等は、外部ケーシン
グ６内の管状膜エレメント７内に送りこまれる。一方、
外部ケーシング６内は、吸引ポンプ１１の作動により、
負圧となる。このとき、吸引ポンプ１１は、透過液管１
０を通して、管状膜エレメント７を流れる汚泥の流れに
対して略直交する方向（クロスフロー）に吸引する。こ
うして、管状膜エレメント７から濾過された濾過液は、
透過液管１０を通して外部ケーシング６の外に引き出さ
れて集められる。管状膜エレメント７内に流れる活性汚
泥等は、負圧により濾過されて集められるので、効率よ
く濾過することができる。また、管状膜エレメント７内
に流れる活性汚泥等の流れをスムーズに保つことができ
るので、管状膜エレメント７の詰まりを防止することが
できる。例えば、従来と同様の平均膜間差圧２ｋｇ／ｃ
ｍ² を確保する為には、管入口の圧力は２ｋｇ／ｃｍ²
程度、管出力での圧力は１ｋｇ／ｃｍ² 程度、管内平均
圧力は１．５ｋｇ／ｃｍ² 程度とし、モジュールケーシ
ング内の透過液の圧力は吸引により−０．５ｋｇ／ｃｍ
² 程度で運転することになる。管入口の循環液量は、透
過液の３０倍であり、この際、循環エネルギーの大きさ
の指標となる管入口流量×管入口圧力は、３０Ｑ（ｍ³
／日）×２（ｋｇ／ｃｍ²）＝６０Ｑ（ｍ³／日・ｋｇ／
ｃｍ²）となる。また、吸引ポンプの吐出側の圧力を１
ｋｇ／ｃｍ² とすると、透過液流量×吸引ポンプ圧力
は、Ｑ（ｍ³／日）×１（ｋｇ／ｃｍ²）＝Ｑ（ｍ³／日
・ｋｇ／ｃｍ²）であり、循環ポンプと吸引ポンプの合
計でも６１Ｑ（ｍ³／日・ｋｇ／ｃｍ²）となる。これを
従来の１５０Ｑ（ｍ³／日・ｋｇ／ｃｍ²）に比較する
と、約９０Ｑ（ｍ³／日・ｋｇ／ｃｍ²）程度が低減でき
ることになる。なお、管状膜エレメント７は、管状膜エ
レメント単体８を複数本、Ｕ字状の接続管９で互いに連
結しているので、管状膜分離装置４の洗浄等に際して、
管状膜エレメント７の洗浄を行うばあいにも、接続され
たエレメント内にスポンジボール、薬液等を通すことに
より、容易に管状膜エレメント７の内部を洗浄すること
ができる。

【００１４】次に、図３は管状膜エレメントを変更した
本発明の他の実施の形態であり、図２と同一部分は同符
号を付して同一部分の説明は省略して説明する。この場
合、複数の管状膜エレメント単体８は、それぞれ両端部
で接続管１３，１４により互いに並列接続され、かつ両
側で、共通にまとめられ、それぞれ配管２，３に接続さ
れて管状膜エレメント１５が構成されている。濾過機能
は、管状膜エレメントを直列に配する場合とほぼ同等で
ある。

【００１５】なお、本発明は、上記実施の形態のみに限
定されるものではなく、例えば、管状膜エレメント７を
構成する管状膜エレメント単体８の長さ、あるいは本
数、および太さは、任意に設定することができるもので
ある。また、透過液管１０に接続する吸引ポンプ１１
は、吸引圧力を任意に設定することができる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による管状膜
分離装置によれば次のような効果を奏することができ
る。請求項１において、外部ケーシング内に、濾過膜を
筒状に形成した管状膜エレメントを配置し、該管状膜エ
レメント内に圧送される汚泥を管状膜エレメントの周面
濾過膜によって透過液を分離する管状膜分離装置におい
て、上記管状膜エレメントによって濾過された透過液
を、外部ケーシングに設けられた透過液管によって取り
出すとともに、該透過液管に吸引ポンプを接続して強制
的に濾過し、管内流速確保の為の動力源と濾過（透過液
確保）のための動力源を分けることで、管入口の圧力を
低減でき、運転動力を低減することができる。さらに、
管内の圧力分布の平滑化により、透過液量分布も平滑化
でき、運転の安定化につながるとともに、管入口部への
透過液量集中も緩和でき、管入口部の劣化による膜破れ
等の防止も期待できる。請求項２において、上記管状膜
エレメントを流れる汚泥の流れに対して略直交する方向
に吸引するように、上記外部ケーシングの透過液管に吸
引ポンプを設け、該外部ケーシングの内部が負圧になる
ように上記吸引ポンプで吸引したので、汚泥の詰まりを
防ぎ濾過効率を向上することができる。請求項３におい
て、上記管状膜エレメントは、所定長さに切断された複
数本の管状膜エレメント単体の両端をモジュール両端に
配した特殊ヘッダーにつなぐ、もしくはＵ字状の接続管
を介して別の管状膜エレメント単体に順次連結して１本
に形成したものであるので、洗浄等に際して容易に行う
ことができる。請求項４において、上記管状膜エレメン
トは、所定長さに切断された複数本の管状膜エレメント
単体を互いに並列に接続したものであるので、管路が短
くなる為、管内圧力のさらなる平滑化を図ることが期待
できるが、流路断面積は増加する為、濾過に関わる機能
は直列の場合とほぼ同等となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による管状膜分離装置を示
す概念図である。

【図２】図１の管状膜分離装置を示す縦断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態による管状膜分離装置
を示す縦断面図である。

【図４】従来の管状膜分離装置を示す概念図である。

【図５】図４の管状膜エレメントを示す概念斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 原水槽 ２，３ 配管 ４ 管状膜分離装置 ５ 循環ポンプ ６ 外部ケーシング ７ 管状膜エレメント ８ 管状膜エレメント単体 ９ 接続管 １０ 透過液管 １１ 吸引ポンプ １２ 貯留槽 １３，１４ 接続管 １５ 管状膜エレメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加賀 正悦 神奈川県横浜市中区錦町12番地 三菱重工 業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA24 HA27 JA25A JA53A JA57A JA67A KA12 KA16 KA63 MA02 PA01 PB08 PC62 4D028 BC17 BD17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部ケーシング内に、濾過膜を筒状に形
   成した管状膜エレメントを配置し、該管状膜エレメント
   内に圧送される汚泥を管状膜エレメントの周面濾過膜に
   よって透過液を分離する管状膜分離装置において、上記
   管状膜エレメントによって濾過された透過液を、外部ケ
   ーシングに設けられた透過液管によって取り出すととも
   に、該透過液管に吸引ポンプを接続して強制的に濾過す
   ることを特徴とする管状膜分離装置。
2. 【請求項２】 上記管状膜エレメントを流れる汚泥の流
   れに対して略直交する方向に吸引するように、上記外部
   ケーシングの透過液管に吸引ポンプを設け、該外部ケー
   シングの内部が負圧になるように上記吸引ポンプで吸引
   したことを特徴とする請求項１に記載の管状膜分離装
   置。
3. 【請求項３】 上記管状膜エレメントは、所定長さに切
   断された複数本の管状膜エレメント単体の両端をモジュ
   ール両端に配した特殊ヘッダーもしくはＵ字状の接続管
   を介して別の管状膜エレメント単体に順次連結して１本
   に形成したものであることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の管状膜分離装置。
4. 【請求項４】 上記管状膜エレメントは、所定長さに切
   断された複数本の管状膜エレメント単体を互いに並列に
   接続したものであることを特徴とする請求項１または２
   に記載の管状膜分離装置。