JP2003311131A - セラミック膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濾過能力を長期間維持することが可能なセラ
ミック膜モジュールを提供する。 【解決手段】 ケーシング２内に、被処理水を濾過する
エレメント集合体３が内蔵され、エレメント集合体３
は、細い直管状のセラミック製の複数の膜エレメント８
と、これら膜エレメント８を集束固定して片持ち状に支
持する集束プレート９とで構成されており、被処理水の
流れによって流動する粉粒状のエレメント洗浄用助材２
３をケーシング２内へ投入する投入装置２９が接続さ
れ、ケーシング２の底部に、被処理水を供給する供給口
１９と、沈降した残留物３１とエレメント洗浄用助材２
３とを供給口１９に案内して集める案内面３０とが形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、下水・廃
水処理や上水（浄水）処理等に用いられるセラミック膜
モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、膜モジュールとしては、例えば、
膜浸漬槽（図示せず）の内部に、複数段に積み重ねられ
て使用されるものがある。すなわち、図５に示すよう
に、膜モジュール４０は、四角枠状の支持フレーム４１
内に複数の膜エレメント４２を所定間隔おきに平行に配
置して支持した構成を有している。上記各膜エレメント
４２は円筒の直管状に形成されており、一端部が支持フ
レーム４１の一側板４１ａに支持され、他端部が他側板
４１ｂに支持されている。上記各膜エレメント４２の一
端は上記一側板４１ａによって閉塞されている。また、
上記他側板４１ｂの外側には、複数の板体で囲まれた集
水室４３が形成されており、各膜エレメント４２の他端
は上記他側板４１ｂを貫通して集水室４３の内部に開口
している。また、集水室４３には、各膜エレメント４２
で濾過された被処理水を濾過水として集水室４３内から
膜浸漬槽の外部へ排出する排出口４４が設けられてい
る。

【０００３】これによると、膜浸漬槽内へ供給された被
処理水は、各膜エレメント４２の外側から内側へ流れ込
む際に濾過され、その後、各膜エレメント４２の内部を
通って集水室４３へ流入し、排出口４４から濾過水とし
て膜浸漬槽の外部へ排出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来形式では、上記のような膜モジュール４０を使用する
につれて、被処理水に含まれる懸濁物質や浮遊物質，フ
ロック等が膜エレメント４２の外周面に付着して膜面汚
染物質となり、濾過能力が低下した。したがって、多量
の膜面汚染物質を含んだ被処理水を濾過する場合、短期
間で多量の膜面汚染物質が各膜エレメント４２の外周面
に付着するため、濾過能力が短期間で低下してしまうと
いった問題があった。

【０００５】本発明は、濾過能力を長期間維持すること
が可能なセラミック膜モジュールを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本第１発明におけるセラミック膜モジュールは、ケ
ーシング内に、被処理流体を濾過するエレメント集合体
が設けられ、上記エレメント集合体は、一端部を閉塞し
た細い直管状をなすセラミック製の複数の膜エレメント
と、これら膜エレメントを集束固定して各膜エレメント
の他端部を片持ち状に支持する集束プレートとで構成さ
れており、上記ケーシングに、各膜エレメントで濾過さ
れた被処理流体を排出する排出口が形成され、上記ケー
シングの底部に、被処理流体を供給する供給口と、沈降
した残留物を供給口に案内して集める案内面とが形成さ
れているものである。

【０００７】これによると、被処理流体は、供給口から
ケーシング内に供給され、各膜エレメントの外側から内
側へ流れて濾過され、その後、排出口から外部へ排出さ
れる。この際、上記のように被処理流体が供給口からケ
ーシング内に流入することで、供給口に集められていた
残留物が上記被処理流体と共にケーシング内を一斉に流
動し、上記残留物が各膜エレメントの外周面に衝突す
る。これにより、上記のように被処理流体が流れている
間は、膜エレメントの外周面に付着した膜面汚染物質
が、上記残留物の衝突によって、膜エレメントから剥離
する。したがって、各膜エレメントの外周面が自動的に
洗浄されるため、各膜エレメントの濾過能力が長期間維
持される。

【０００８】また、ケーシング内を沈降した残留物は、
案内面によって供給口へ案内されて集められるため、供
給口から流入する被処理流体の流れに乗って勢い良くケ
ーシング内を流動する。したがって、一部の残留物が流
動せずにケーシングの底部に沈下したまま滞留してしま
うのを防止することができ、残留物による膜エレメント
の洗浄効率が向上する。

【０００９】本第２発明におけるセラミック膜モジュー
ルは、被処理流体の流れによって流動する粉粒状のエレ
メント洗浄用助材をケーシング内へ投入する投入装置が
接続されているものである。

【００１０】これによると、被処理流体をケーシング内
に供給する際、投入装置によってエレメント洗浄用助材
をケーシング内へ投入する。これにより、上記エレメン
ト洗浄用助材が被処理流体と共にケーシング内を一斉に
流動し、上記エレメント洗浄用助材が各膜エレメントの
外周面に衝突する。このため、上記のように被処理流体
が流れている間は、膜エレメントの外周面に付着した膜
面汚染物質が、上記エレメント洗浄用助材の衝突によっ
て、より一層効果的に膜エレメントから剥離する。した
がって、各膜エレメントの外周面の洗浄がさらに促進さ
れ、各膜エレメントの濾過能力がより一層長期間維持さ
れる。

【００１１】また、ケーシング内を沈降したエレメント
洗浄用助材は、上記残留物と同様に、案内面によって供
給口へ案内されて集められるため、供給口から流入する
被処理流体の流れに乗って勢い良くケーシング内を流動
する。したがって、一部のエレメント洗浄用助材が流動
せずにケーシングの底部に沈下したまま滞留してしまう
のを防止することができ、エレメント洗浄用助材による
膜エレメントの洗浄効率が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明における実施の形態
を図１〜図４に基づいて説明する。図１，図２に示すよ
うに、セラミック膜モジュール１は、ケーシング２内
に、被処理水（被処理流体の一例）を濾過するエレメン
ト集合体３を内蔵したものである。上記ケーシング２
は、円筒状の胴体５と、この胴体５の下部に設けられた
底体６と、胴体５の上部に設けられた蓋体７とで構成さ
れている。

【００１３】上記エレメント集合体３は、図３に示すよ
うに、下端部（一端部）を閉塞した細長い直管状をなす
セラミック製の複数の膜エレメント８と、これら膜エレ
メント８の上端部（他端部）を集束固定して各膜エレメ
ント８を鉛直方向で片持ち状に支持する円板形状の集束
プレート９とで構成されている。尚、上記各膜エレメン
ト８は、管壁を膜形成材のみで成形してなり、管外径１
〜４ｍｍφ、管壁肉厚０．１〜０．８ｍｍの形状をなす
ものであり、上端面に開口した内部流路１１を有すると
ともに、管壁に多数の微細孔を有している。また、各膜
エレメント８の上端部は、集束プレート９に形成された
貫通孔に装入されており、各膜エレメント８の上端部間
に充填された接着材層１０によって集束プレート９に水
密に接着されている。

【００１４】図１，図２に示すように、上記胴体５の上
端部はエレメント装入口１２として開口し、胴体５の上
端外周部にはフランジ１３が設けられている。また、上
記蓋体７の内面（下面）には集水室１４が形成され、各
膜エレメント８の上端開口部は集水室１４に連通してい
る。また、蓋体７には、各膜エレメント８で濾過された
被処理水を外部へ排出する排出口１５が形成されてい
る。

【００１５】上記エレメント集合体３はエレメント装入
口１２を通してケーシング２内に着脱自在であり、上記
集束プレート９は、シール材１６を介してフランジ１３
に水密に配置されている。また、上記蓋体７はシール材
１７を介して集束プレート９に水密に配置され、複数の
固定ボルト，ナット１８によって、蓋体７と集束プレー
ト９とが一体的に締付けられてフランジ１３に着脱自在
に固定される。尚、上記ケーシング２内は、集束プレー
ト９によって、下方の一次側空間Ａと上方の二次側空間
Ｂとに仕切られている。

【００１６】また、上記底体６は下窄まりの円錐形状に
形成されており、底体６の下端部には被処理水を供給す
る供給口１９が形成されている。この供給口１９には供
給管２１が接続されており、供給管２１の途中には、供
給管２１内を流れる被処理水の流量を調節する供給用弁
２２が設けられており、さらに、粉粒状のエレメント洗
浄用助材２３を供給口１９からケーシング２内へ投入す
る助材投入管２４と、ケーシング２内の濃縮水（濃縮流
体）を排出する濃縮水排出管２５とが接続されている。
尚、上記助材投入管２４と濃縮水排出管２５とはそれぞ
れ、上記供給用弁２２の出口側に接続されている。ま
た、上記助材投入管２４の途中には助材投入用弁２６が
設けられ、上記濃縮水排出管２５の途中には濃縮水排出
用弁２７が設けられている。上記助材投入管２４と助材
投入用弁２６とによって、エレメント洗浄用助材２３を
ケーシング２内へ投入するための投入装置２９が構成さ
れている。

【００１７】上記エレメント洗浄用助材２３としては、
例えば、砂，ガラス，活性炭，ゼオライト，活性アルミ
ナ等が用いられ、膜エレメント８の微細孔（０．１〜１
μｍ）よりも大きなサイズに形成されている。

【００１８】上記底体６の内周面は、供給口１９に向か
って傾斜しており、沈降した残留物３１とエレメント洗
浄用助材２３とを供給口１９へ案内して集める案内面３
０（傾斜面）として形成されている。尚、上記残留物３
１とは、膜エレメント８の濾過により除去されてケーシ
ング２内の一次側空間Ａに残留した除去物質であり、例
えば、懸濁物質やフロック，ダスト等である。

【００１９】以下、上記構成における作用を説明する。
助材投入用弁２６と濃縮水排出用弁２７とを閉じた状態
で、供給用弁２２を開くことにより、被処理水は、供給
管２１を通って供給口１９からケーシング２内の一次側
空間Ａに供給され、各膜エレメント８の外側から内側へ
流れて濾過され、各膜エレメント８の内部流路１１を通
って上端開口部から集水室１４（二次側空間Ｂ）に流れ
込み、集水室１４から排出口１５を通って外部へ排出さ
れる。

【００２０】この際、上記のように被処理水が供給口１
９からケーシング２内に流入することで、供給口１９に
集められていた残留物３１（懸濁物質や凝集剤によって
生じたフロック等）が上記被処理水と共にケーシング２
内の一次側空間Ａを一斉に流動して拡散し、図４に示す
ように、上記残留物３１が各膜エレメント８の外周面に
衝突する。これにより、上記のように被処理水が流れて
いる間は、膜エレメント８の外周面に付着した膜面汚染
物質３２が、上記残留物３１の衝突によって、膜エレメ
ント８から剥離する。したがって、各膜エレメント８の
外周面が自動的に洗浄されるため、各膜エレメント８の
濾過能力の低下を遅らせて、各膜エレメント８の濾過能
力を長期間維持させることができる。尚、上記のように
剥離された膜面汚染物質３２は、残留物３１として、ケ
ーシング２内に残留し、被処理水によって流動する。

【００２１】さらに、助材投入用弁２６を開くことによ
り、エレメント洗浄用助材２３が助材投入管２４を通っ
て供給口１９からケーシング２内の一次側空間Ａに投入
される。これにより、上記残留物３１に加えて、エレメ
ント洗浄用助材２３が供給口１９から供給される被処理
水と共にケーシング２内の一次側空間Ａを一斉に流動し
て拡散し、図４に示すように、残留物３１と同様に、上
記エレメント洗浄用助材２３も各膜エレメント８の外周
面に衝突する。このため、上記のように被処理水が流れ
ている間は、各膜エレメント８の外周面に付着した膜面
汚染物質３２が、上記残留物３１とエレメント洗浄用助
材２３の衝突によって擦り取られ、より一層効果的に膜
エレメント８から剥離する。したがって、エレメント洗
浄用助材２３を投入することによって、各膜エレメント
８の外周面の洗浄がさらに促進され、各膜エレメント８
の濾過能力がより一層長期間維持される。

【００２２】また、ケーシング２内を沈降した残留物３
１とエレメント洗浄用助材２３とは、案内面３０によっ
て供給口１９へ案内されて集められるため、供給口１９
から流入する被処理水の流れに乗って勢い良くケーシン
グ２内を流動する。したがって、一部の残留物３１やエ
レメント洗浄用助材２３が流動せずにケーシング２の底
部に沈下したまま滞留してしまうのを防止することがで
き、残留物３１とエレメント洗浄用助材２３とによる膜
エレメント８の洗浄効率が向上する。

【００２３】さらに、被処理水の流れを利用して、上記
のように自動的に各膜エレメント８の外周面を洗浄する
ことができるため、複雑な構成や電力等が不要となり、
経済性に優れる。

【００２４】尚、エレメント洗浄用助材２３のサイズは
膜エレメント８の微細孔よりも大きいため、エレメント
洗浄用助材２３がケーシング２内の一次側空間Ａから二
次側空間Ｂ（集水室１４）へ抜け出すことはない。

【００２５】また、上記エレメント洗浄用助材２３とし
て粒状又は粉末状の活性炭を用いることにより、上記の
ような膜面汚染物質３２の剥離効果とともに、上記活性
炭の吸着作用によって、上記膜面汚染物質３２が吸着除
去されるといった効果も生じるため、処理水質が向上す
る。

【００２６】また、供給用弁２２と助材投入用弁２６と
を閉じ、濃縮水排出用弁２７を開くことによって、ケー
シング２内の一次側空間Ａの濃縮水が供給口１９から濃
縮水排出管２５へ排出される。尚、このような濃縮水の
排出に伴ってエレメント洗浄用助材２３が供給口１９か
ら濃縮水排出管２５へ流失し、ケーシング２内のエレメ
ント洗浄用助材２３の量が減少した場合、助材投入用弁
２６を開いて、エレメント洗浄用助材２３をケーシング
２内へ補充すればよい。

【００２７】また、各固定ボルト，ナット１８を取外
し、蓋体７を取外し、エレメント集合体３をエレメント
装入口１２からケーシング２の外部へ引き出すことによ
り、エレメント集合体３を容易に交換することができ
る。

【００２８】上記実施の形態では、ケーシング２内の残
留物３１とエレメント洗浄用助材２３とで、膜エレメン
ト８の膜面汚染物質３２を剥離させているが、エレメン
ト洗浄用助材２３を用いず（すなわち投入装置２９を設
けず）、残留物３１のみで膜面汚染物質３２を剥離させ
てもよい。

【００２９】上記実施の形態では、図１に示すように、
ケーシング２の底体６を円錐状に形成したが、角錐状に
形成してもよい。上記実施の形態では、被処理流体の一
例として被処理水を挙げたが、水以外の液体又は気体で
あってもよい。気体の場合には、気体中に含まれるダス
ト等が残留物３１になる。

【００３０】上記実施の形態では、図１に示すように、
助材投入管２４を供給管２１に接続して、エレメント洗
浄用助材２３を供給口１９からケーシング２内へ投入し
ているが、上記助材投入管２４を胴体５又は底体６に接
続してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本第１発明によれば、膜
面汚染物質は残留物の衝突によって膜エレメントから剥
離するため、各膜エレメントの外周面が自動的に洗浄さ
れ、これにより、各膜エレメントの濾過能力が長期間維
持される。また、一部の残留物が流動せずにケーシング
の底部に沈下したまま滞留してしまうのを防止すること
ができるため、残留物による膜エレメントの洗浄効率が
向上する。

【００３２】さらに、本第２発明によれば、上記残留物
による膜面汚染物質の剥離効果に加えて、上記膜面汚染
物質はエレメント洗浄用助材の衝突によって一層効果的
に膜エレメントから剥離するため、各膜エレメントの外
周面の洗浄がさらに促進され、これにより、各膜エレメ
ントの濾過能力がより一層長期間維持される。また、一
部のエレメント洗浄用助材が流動せずにケーシングの底
部に沈下したまま滞留してしまうのを防止することがで
きるため、エレメント洗浄用助材による膜エレメントの
洗浄効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるセラミック膜モジ
ュールの断面図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。

【図３】同、セラミック膜モジュールのエレメント集合
体の断面図である。

【図４】同、セラミック膜モジュールの残留物とエレメ
ント洗浄用助材との作用を説明するための図である。

【図５】従来の膜モジュールの一部切欠き斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ セラミック膜モジュール ２ ケーシング ３ エレメント集合体 ８ 膜エレメント ９ 集束プレート １５ 排出口 １９ 供給口 ２３ エレメント洗浄用助材 ２９ 投入装置 ３０ 案内面 ３１ 残留物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA07 HA28 JA12A JA15Z JA35A JA35C JA55A JA63Z KA41 KC17 MA02 MC03X PA01 PB02 PB08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に、被処理流体を濾過する
   エレメント集合体が設けられ、上記エレメント集合体
   は、一端部を閉塞した細い直管状をなすセラミック製の
   複数の膜エレメントと、これら膜エレメントを集束固定
   して各膜エレメントの他端部を片持ち状に支持する集束
   プレートとで構成されており、上記ケーシングに、各膜
   エレメントで濾過された被処理流体を排出する排出口が
   形成され、上記ケーシングの底部に、被処理流体を供給
   する供給口と、沈降した残留物を供給口に案内して集め
   る案内面とが形成されていることを特徴とするセラミッ
   ク膜モジュール。
2. 【請求項２】 被処理流体の流れによって流動する粉粒
   状のエレメント洗浄用助材をケーシング内へ投入する投
   入装置が接続されていることを特徴とする請求項１記載
   のセラミック膜モジュール。