JP2005058829A

JP2005058829A - ろ過分離膜カートリッジ、ろ過分離膜ユニット、及びろ過装置

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Publication number: JP2005058829A
Application number: JP2003207665A
Authority: JP
Inventors: Takuji Koyanagi; 卓治小柳; Toru Shibata; 亨柴田
Original assignee: STEM KK
Current assignee: STEM KK
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2003-08-18
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】ろ過分離膜カートリッジの内部及び外部の圧力差により大きく耐え得るようにし、ろ過分離膜単体に作用する原液や、逆洗時の薬液の水圧力に抗する耐変形力を大きくして、ろ過性能や信頼性をより向上させることである。
【解決手段】所定間隙（Ｇ_０）をおいて対向配置されるＦＲＰ製の樹脂膜である２枚の波板状分離膜単体１，２と、前記２枚の波板状分離膜単体１，２の４辺の周縁部Ｆ_１ｂ，Ｆ_１ｃの水密を保持するための接着剤１５及び各水密補助カバー１６，１７よりなる水密材と、前記２枚のろ過分離膜単体１，２の間の透過水路１３と外部との間で透過処理水Ｗｆを流通させる排水パイプ１２とを備え、不純物を含む活性汚泥水Ｗｓを前記波板状分離膜単体１，２を透過させて透過処理水Ｗｆを抽出するろ過分離膜カートリッジＫ_１であって、前記２枚の波板状分離膜単体１，２は、前記ろ過分離膜カートリッジＫ_１の配置状態において上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１が流れる方向と直交する断面が波状となるような波板で構成されている。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水槽中の活性汚泥水から汚泥成分をろ過分離して水を浄化し、透過水を抽出するために使用されるろ過分離膜カートリッジ、ろ過分離膜ユニット、及びろ過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多孔状のろ過分離膜体の分離面において、原液中の固体粒子（以下の説明において「ろ滓」とも記す）を捕捉してろ液のみを透過させて両者を分離するろ過操作は、工業分野だけでなく、例えば排水の水質を維持すべき環境分野でも多く利用されている。そして、その具体例として、汚水を衛生的に処理するために、有機物を餌として増殖する微生物を集めて活性汚泥とし、該活性汚泥を汚水と混合して汚水中の有機物を吸着分解させた後に、原液である活性汚泥水をろ過し、前記活性汚泥等をろ滓として除去して浄化した後に、透過水をろ液として放流等する汚水処理がある。
【０００３】
このような活性汚泥を含む汚水等をろ過分離する装置に係るろ過分離膜カートリッジについて、本出願人は、ろ過分離膜単体としてＦＲＰ製の樹脂膜を使用し、平板状に形成したろ過分離膜カートリッジ（特許文献１）や、円筒状に形成したろ過分離膜カートリッジ（特許文献２）の出願を行っている。上記したろ過用途のＦＲＰ製の樹脂膜について簡単に説明する。該ＦＲＰ製の樹脂膜は、硬化材を加えた液状のラジカル重合型熱硬化性樹脂と水とを混合し、水相に液状の樹脂粒子を分散させたＯ／Ｗ型熱硬化性樹脂水性分散体を、ガラスチョップストランドマット等の強化材の存在下、常温又は加熱下に硬化させ、乾燥しながら水を蒸発させて得られる微細な連続気孔を有するものである。硬化反応前の上記熱硬化性樹脂と水とは、混合されてエマルジョンとなっており、水と接して存在する液状の樹脂は、表面張力の作用により自己最小表面積である球形状となり、その中で硬化反応が進行する。硬化反応完了後に水分は蒸発してなくなり、ほぼ球形の各樹脂粒子間には、水が占めていた空間が連続して形成され、この空間が微細気孔となる。該気孔は、平均気孔径が０．１〜１．０μｍで、気孔率が１０〜４０体積％程度のものであって、水の浄化用途等のろ過に最適な性能を有しており、１μｍ以上の大きさを有する細菌の捕捉が充分可能な程度のものである。またＦＲＰは樹脂材なので、その樹脂膜は軽量であって、強化材の添加によりセラミック材に劣らない充分な強度を有しており、耐久性に優れている。なお、液状のラジカル重合型熱硬化性樹脂としては、液状不飽和ポリエステル樹脂又は液状エポキシ（メタ）アクリレート樹脂又は液状ウレタン（メタ）アクリレート樹脂又は液状（メタ）アクリル樹脂等が挙げられる。また、所定の比率で混合された液状のラジカル重合型熱硬化性樹脂と水とは、良好な粘度及び揺変性を示し、垂直面でも垂れることがないので、これから成形されるＦＲＰの樹脂膜は、ろ過用途の自由な形状に成形可能である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２３９３４９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３０６９３２号公報
【０００５】
ろ過用途として上記した汚水処理を想定した従来構成のろ過分離膜カートリッジＫ’であって、ろ過分離膜単体が平板状のものの構成について、本発明に係る図１を援用しながら、従来構成の図１８及び図１９を用いて説明する。ろ過分離膜カートリッジＫ’は、その内部空間に負圧を作用させて透過水を吸引しながらろ過するろ過装置に使用される。従来構成のＦＲＰ製の樹脂膜のろ過分離膜Ｆ’ は、〔縦（Ｈ）×横（Ｌ_０１）〕の寸法がそれぞれ〔１０００ｍｍ×５００ｍｍ〕の縦長長方形で、板厚（Ｔ_０）が２．５ｍｍの平板状に成形された２枚の平板状分離膜単体１’，２’ を、間隙（Ｇ_０）をおいて対向配置させて形成されており、該ろ過分離膜Ｆ’の奥行き（Ｄ_０）の寸法は６ｍｍである。以下の説明において、各ろ過分離膜の縦、横、奥行きをそれぞれ長手方向Ｙ、短手方向Ｘ、奥行方向Ｚと定める。ろ過分離膜カートリッジＫ’は、前記ろ過分離膜Ｆ’と、片側の平板状分離膜単体１’ の上部に設けたパイプ挿入孔１１に取付けられた排水パイプ１２と、ろ過分離膜Ｆ’の内部空間よりなる透過水路１３’に介装されて、吸引ろ過時の凹変形を防止する凹変形防止部材１４’とを備えている。また、２枚の平板状分離膜単体１’，２’ の周縁部の間隙や排水パイプ１２の当接部分には、接着剤１５が充填されて各部材が一体化されると共に、透過水路１３’の水密が保持されている。また、ろ過分離膜Ｆ’ の周縁部には、膜単体１’，２’ の周縁部に充填された前記接着剤１５を保護する横断面形状が略コの字のカバーであって、〔縦（Ｈ）×横（Ｌ_０１）〕の寸法に対応して長手方向Ｙ及び短手方向Ｘに沿って長さの異なるそれぞれ一対の水密補助カバー１６，１７’が取付けられている。なお、各平板状分離膜単体１’，２’ は、ハンドレイアップ法により、離型剤を塗布した平板上に載置されたガラスチョップストランドマット及び不織布に、前記エマルジョン状の液状組成物を含浸させた後に、所定の条件により硬化、乾燥させて板厚（Ｔ_０）が２．５ｍｍ程度の平板状の樹脂を目的の形状に切断して得られるものである。
【０００６】
また、図１９に示されるとおり、全数Ｎ枚のろ過分離膜カートリッジＫ’ は、相隣接するろ過分離膜Ｆ’どうしの間に７ｍｍの間隔（Ｓ_０）を保持しながら、自身の長手方向Ｙを垂直に配置してまとめてユニット枠１８に縦積載して収容され、活性汚泥水Ｗｓの水槽５２の底面５２ａに設置された散気管５３の上方に配置するように、活性汚泥水Ｗｓ中に浸漬されている（図８参照）。また、各ろ過分離膜カートリッジＫ’の排水パイプ１２は、連結管５５を介して集水管５４と連結され、該集水管５４と管路５６とが所定の方法で接続され、該管路５６には、ろ過吸引ポンプ５７が接続されており、これを用いて管路５６の管内を減圧し、各ろ過分離膜カートリッジＫ’ の透過水路１３’に負圧を作用させることにより、ろ過分離膜Ｆ’外側の活性汚泥水Ｗｓを吸引ろ過して、前記透過水路１３’に透過処理水Ｗｆを抽出し、管路５６を経由して水槽５２から透過処理水Ｗｆが排出される。また、前記散気管５３は、所定の方法で曝気装置（図示せず）に連結されており、該散気管５３から発生する気泡や上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１で各ろ過分離膜Ｆ’の外周面への付着物やヌメリを剥離するために、該上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１は、相隣接するろ過分離膜Ｆ’の外周面Ｆａ’の間を、水槽５２の底部から頂部に向けて流通可能になっている。
【０００７】
そして、多数の各ろ過分離膜カートリッジＫ’は、透過水路１３’を形成する前記間隙（Ｇ_０）の寸法をなるべく小さくしたり、又は上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１の流通を妨げない程度の最小限の間隔（Ｓ_０）を保持して各ろ過分離膜カートリッジＫ’を隣接配置することによって、水槽５２中の活性汚泥水Ｗｓ中のろ過分離膜カートリッジＫ’の積載数がより多くなるように浸漬されている。これは、全数Ｎのろ過分離膜Ｆ’の全外周面Ｆａ’の面積、即ちろ過総面積をなるべく大きくして、ろ過装置のろ過性能をより向上させるためである。しかしながら、従来構成のろ過分離膜カートリッジＫ’では、（Ｌ_０１×Ｍ_０）〔＝Ｎ（Ｄ_０＋Ｓ_０）〕で要設置平面積が概算される全数Ｎのろ過分離膜カートリッジＫ’を積載したユニット枠１８を配置する（図１９参照）のに、水槽５２の大きさに余地の無い場合には、それらの総ろ過面積は、〔２Ｎ×Ｌ_０１×Ｈ〕を超えることができないという限界があった。なお、「Ｌ_０１」は、ろ過分離膜Ｆ’の横の寸法であるが、カバー類の肉厚は「Ｌ_０１」よりも遥かに小さい寸法なので、これを含むろ過分離膜カートリッジＫ’の横寸法と同等とみなしても差支えない。
【０００８】
また、このようなろ過装置においては、膜のろ過性能を維持し続けるために、ろ過分離膜カートリッジの洗浄作業が、必要不可欠なメンテナンスとなる。そのために、前記各ろ過分離膜Ｆ’の外周面Ｆａ’への付着物を物理的に掻落す作業と共に、活性汚泥水Ｗｓの吸引時と逆方向の正圧を前記ポンプ５７で作用させ、酸・アルカリ等の薬液をろ過分離膜Ｆ’の透過水路１３’に給水し、各平板状分離膜単体１’，２’ を洗浄する「逆洗」を行うことが一般的である（以下の説明において、この洗浄作業のことを単に「逆洗」と記す）。
【０００９】
そして、前記各ろ過分離膜カートリッジＫ’を逆洗の作業時間を短縮すべくポンプ５７の出力を大きくして加圧すると、２枚の平板状分離膜単体１’，２’ が外側に凸変形して、ろ過分離膜カートリッジＫ’の耐久性や水密の信頼性を損う恐れがあるので、従来の逆洗作業は、水槽５２中の活性汚泥水Ｗｓの水位よりも１ｍ程度上方に配置させた水槽中の酸・アルカリ等の薬液のヘッド圧を利用し、比較的小さな正圧を作用させて行っていた。この作業は、休日等にてろ過操作を中止しながら、通常丸１日を要する大掛かりなものであった。この状態で、逆洗の作業時間を極力短縮して、速やかに作業を終えるためには、前記薬液の濃度が大きくなり、その消費量が多くなるという問題も生じていた。
【００１０】
また、特に前記逆洗時の凸変形を防止するために、前述したとおり、ＦＲＰ製の樹脂膜を円筒形に成形して、そのろ過分離膜のカートリッジを使用する方法もある。しかしながらこの場合には、小径の円筒状の前記ＦＲＰ製の樹脂膜を成形するのが困難であるという事情もあって、現状では、多数の円筒形状のろ過分離膜カートリッジの要設置平面積に対する総ろ過面積の比は、これに対応する平板状のものよりも小さくなるという問題を有していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ろ過分離膜カートリッジの内部及び外部の圧力差により大きく耐え得るようにし、ろ過分離膜単体に作用する原液や、逆洗時の薬液の水圧力に抗する耐変形力を大きくし、併せて、ろ分離膜カートリッジやそのユニットの設置平面積に対する総ろ過面積を大きくして、ろ過性能を高めることを課題としている
。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１の発明は、所定間隔をおいて対向配置される２枚の板状のろ過分離膜単体と、前記２枚のろ過分離膜単体の周縁部の水密を保持するための水密材と、前記２枚のろ過分離膜単体の間の内部流通空間と外部との間でろ過水を流通させる流通口とを備え、不純物を含む原液を前記ろ過分離膜単体を透過させた透過水をろ液として抽出するろ過分離膜カートリッジであって、前記２枚のろ過分離膜単体は、前記ろ過分離膜カートリッジの配置状態において原液が流れる方向と直交する断面が波状となるような波板で構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項１の発明によれば、ろ過分離膜単体が波板状に形成されているので、２枚の平板で構成されたろ過分離膜カートリッジに比較して、１つのろ過分離膜カートリッジあたりのろ過面積を大きくでき、多数の前記カートリッジを所定間隔をおいて原液槽に設置する場合には、それらの設置単位面積に対する総ろ過面積の比が大きくなって、ろ過効率が向上する。
【００１４】
また、ろ過分離膜単体が波板状に形成されていることにより、この板厚を厚くしなくても、ろ過分離膜カートリッジの重量を増さずにその強度が補強される。よって、ろ過時には、ろ過分離膜単体の外側に作用する原液の水圧力に抗する耐変形力が大きくなるので、それらの内部及び外部の圧力差をより大きくでき、また、ろ過分離膜単体の周縁の水密部分に圧力が集中して作用する恐れが軽減され、更にろ過分離膜単体の板厚に比例して大きくなる透過抵抗を抑えられる。そして、ろ過操作を停止して行われるメンテナンス作業時には、軽量でありながら、ろ過分離膜単体に作用する不測の外力に抗する力がより大きくなる。このように、前記膜単体自体の波板状の形状効果により、ろ過の信頼性及び性能、並びにろ過分離膜カートリッジの取扱性を向上できる。そして、ろ過分離膜単体の内部流通空間に正圧が作用する逆洗時には、膜単体自体の強度が補強されていることにより、ろ過分離膜単体の凸変形を防止する効果が特に大きく、時間を大幅に短縮して効率良く作業が行えるので、ろ過の信頼性がより向上する。
【００１５】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２枚のろ過分離膜単体は、波板状を構成する山部又は谷部の間隔が一定している同一形状の波板で構成され、波形状を構成する山部及び谷部がずれることなく合致した状態で対向配置されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の作用効果に加えて、２枚のろ過分離膜単体は、そのほぼ全内周面において等間隙を保持しながら対向配置された均一な肉厚を有する形状となり、前記内部流通空間も両分離膜単体と同一間隔の山部及び谷部よりなる波状の空間に形成される。よって、複数のろ過分離膜カートリッジをその奥行方向に沿って配列する際には、全ろ過分離膜カートリッジの奥行方向の長さを、２枚の平板状のろ過分離膜単体で構成されたろ過分離膜カートリッジと同等の枚数だけ配置できる。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の発明において、前記２枚のろ過分離膜単体は、波形状を構成する山部又は谷部の間隔が一定している同一形状の波板で構成され、波形状を構成する山部及び谷部が所定量だけずれた状態で対向配置されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項３の発明によれば、請求項１に記載の作用効果に加えて、２枚のろ過分離膜単体の間の内部流通空間は、前記単体の両側の内周面の間隙が周期的に変化し、該間隙が最小となる近接部分において、山部又は谷部の１ピッチ毎に僅かに閉塞されながら、波の連続方向に沿って繰返し配置されるように形成される。よって、２枚の波状のろ過分離膜単体の内部流通空間の容積を、これが同一間隙の場合よりも大きく確保でき、ろ過水が流れ易くなってろ過効率が高められる。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の発明において、対向配置される２枚のろ過分離膜単体のずれ量は、波形状を構成する山部又は谷部のピッチの半分であることを特徴としている。
【００２０】
請求項４の発明によれば、請求項３に記載の作用効果に加えて、ろ過分離膜カートリッジにおける原液の流れる方向と直交する方向の断面は、耐圧強度が最も大きな円に近い多数の楕円形状又は近似楕円形状を直線的に連続させた形状となる。よって、ろ過分離膜カートリッジの耐圧強度を最も大きくできて、ろ過に必要なカートリッジの内外の圧力差を大きくできてろ過能力が高まる。
【００２１】
また、請求項５の発明は、ろ過分離膜ユニットは、所定間隔をおいて連続配置された複数の請求項１に記載のろ過分離膜カートリッジと、複数のろ過分離膜カートリッジの内部流通空間から流通口を通って流出したろ過水を一箇所に集めて外部に排出させるために、配置状態において複数のろ過分離膜カートリッジの左右方向の一端部に一体に連結されたマニホールドとからなることを特徴としている。
【００２２】
請求項５の発明によれば、個々のろ過分離膜カートリッジの流通口に排水管を個別に接続する必要が無くなってろ過分離膜ユニットの構成が簡略化されると共に、吸引ろ過時には、マニホールドが原液の上方への流れに支障をきたさず、ろ過性能が損われない。
【００２３】
また、請求項６の発明は、ろ過装置は、原液槽と、前記原液槽内に、所定間隔をおいて垂直配置された多数枚の請求項２に記載のろ過分離膜カートリッジとからなることを特徴としている。
【００２４】
請求項６の発明によれば、ろ過分離膜カートリッジを構成する２枚のろ過分離膜単体の山部及び谷部が合致し、両者の位相のずれが無いので、原液槽内に同一形状の多数枚のろ過分離膜カートリッジを同一位相で配置可能となる。よって、２枚の平板状のろ過分離膜単体で構成されるろ過分離膜カートリッジと同一の間隔をおいて、同等の枚数のろ過分離膜カートリッジを原液槽に配置できる。
【００２５】
また、請求項７の発明は、ろ過装置は、原液槽と、前記原液槽内に、所定間隔をおいて垂直配置された多数枚の請求項３に記載のろ過分離膜カートリッジとからなることを特徴としている。
【００２６】
請求項７の発明によれば、相隣接するろ過分離膜カートリッジを、それらを構成する２枚のろ過分離膜単体の位相のずれ分だけずらして配置することによって、多数枚のろ過分離膜カートリッジを所定の等間隔をおいて原液槽に配置できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下複数の実施形態を挙げて、本発明に係る波板状のろ過分離膜カートリッジと、そのユニットと、ろ過装置とについて、従来構成と異なる点を主体にして詳細に説明する。図１は、ろ過分離膜カートリッジＫ_１の分解斜視図であって、図２は、同じく全体の斜視図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図、図４は、ろ過分離膜カートリッジＫ_１と集水管５４及び管路５６との連結を模式的に示した図２のＢ−Ｂ線断面に相当する図である。第１実施形態のろ過分離膜カートリッジＫ_１は、従来構成のものと同じ用途に使用されるが、ろ過分離膜Ｆ_１は、ＦＲＰ製の樹脂で波板状に形成された２枚の波板状分離膜単体１，２で形成されている点で異なっている。ここで、波板状分離膜単体１，２については、それらの図３の横断面視において、紙面の上下方向を基準として、その上向き及び下向きに突出する部分をそれぞれに「山部」及び「谷部」と定め、後述するろ過分離膜Ｆ_１については、自身の外側に突出する側を「凸部」、内側に凹む側を「凹部」と記して説明する。また、同様に、紙面の左右方向を基準としてそれぞれ「左側」及び「右側」と定める。
【００２８】
全体が従来構成と同じ縦（Ｈ）×横（Ｌ_０１）の方形状をした２枚の波板状分離膜単体１，２は、同一形状であって、波形状を構成する山部１ａ（２ａ）又は谷部１ｂ（２ｂ）のピッチ（間隔）Ｐは一定していて、多数の山部１ａ（２ａ）と谷部１ｂ（２ｂ）が交互に形成されて、左右両端部には、それぞれ平板部１ｃ（２ｃ）が形成されている。なお、波板状分離膜単体１（２）の板厚は（Ｔ_０）であり、波板状分離膜単体１（２）の波形状を構成する山部１ａ（２ａ）と谷部１ｂ（２ｂ）の高低差は（Ｄｆ）である。前記山部１ａ（２ａ）及び谷部１ｂ（２ｂ）は、自身の長手方向を前記長手方向Ｙと平行にしてその全長に亘って形成され、しかも短手方向Ｘに沿って繰返し形成されており、個々の山部１ａ（２ａ）及び谷部１ｂ（２ｂ）の形成ピッチＰは、３０ｍｍである。この山部１ａ（２ａ）及び谷部１ｂ（２ｂ）よりなる波形状について更に詳しく説明すると、そのおおよその横断面形状は、頂角及び両底角がＲ形状の二等辺三角形がジグザグ状に接続された形状であって、その１つの斜辺に相当する長さは、１８ｍｍ程度で近似される。これにより、波板状分離膜単体１，２は、波状の部分での周長が、これに相当する直線状の１．２倍となっており、従って、前記横（Ｌ_０１）の寸法と、波状の周長を含めた全長（Ｌ_１）との長さの比（Ｌ_１／Ｌ_０１）は、「１．２」と近似できる。なお、両波板状分離膜単体１，２の相違点は、パイプ挿入孔１１の有無のみである。また、両端部の平板部１ｃ（２ｃ）の長さ（Ｐ／３）は、水密補助カバー１６の取付けに必要な長さに対応している。
【００２９】
ろ過分離膜Ｆ_１は、２枚の波板状分離膜単体１，２が、その全ての山部１ａ，２ａ又は谷部１ｂ，２ｂがずれることなく合致した状態で対向配置され、２枚の波板状分離膜単体１，２の間に凹変形防止部材１４が介在されて従来構成のろ過分離膜Ｆ’と同一の間隙（Ｇ_０）が形成され、同様に接着剤１５を介して４辺の周縁部が一体化されている〔このように片側の波形の山部（又は凸部）及び谷部（又は凹部）が、他方側のそれらとずれることなく合致して対向配置された状態を「同位相」とも記す〕。この両波板状分離膜単体１，２の対向配置により、ろ過分離膜Ｆ_１の片側の外周面Ｆ_１１の凹部Ｆ_１１（ｂ）及び凸部Ｆ_１１（ｔ）と、他方側の外周面Ｆ_１２の凸部Ｆ_１２（ｔ）及び凹部Ｆ_１２（ｂ）とは、それぞれ片側の波板状分離膜単体１の山部１ａ及び谷部１ｂと、他方側のそれの山部２ａ及び谷部２ｂとによって形成され、ろ過分離膜Ｆ_１の内部空間で形成される透過水路１３、及びろ過分離膜Ｆ_１の両側の全外周面Ｆ_１ａが、両波板状分離膜単体１，２の山部１ａ，２ａ及び谷部１ｂ，２ｂによる波形と同位相の波状に形成される。よって、ろ過分離膜Ｆ_１の奥行き（Ｄ_１）の寸法は、波状に形成されている分だけ従来構成のそれ（Ｄ_０）よりも大きくなるが、自身のほぼ全周面Ｆ_１ａに亘った肉厚（Ｔ_１）は均一であって、従来構成のろ過分離膜Ｆ’の奥行き（Ｄ_０）寸法と同じ６ｍｍである。また、凹変形防止部材１４は、その肉厚が１ｍｍ程度のネット状のものであって、各波板状分離膜単体１，２の全内周面に亘って、部分接着されて介装されており、両波板状分離膜単体１，２の前記間隙（Ｇ_０）は、該凹変形防止部材１４の肉厚にほぼ対応している。
【００３０】
また、前記ろ過分離膜Ｆ_１は、水槽５２に配置された状態で、その平面視（水平断面）で「波形状」となるように配置され、活性汚泥水Ｗｓの流通方向と直交する断面が波状となるように配置されている。換言すると、ろ過分離膜Ｆ_１の長手方向Ｙを垂直に配置され、この方向Ｙが活性汚泥水Ｗｓの流通方向と平行になるように設置される。ここで、ろ過分離膜Ｆ_１の長手方向Ｙに沿った一対の対向周縁部Ｆ_１ｂには、従来構成と同じ水密補助カバー１６が取付けられていると共に、短手方向Ｘに沿った一対の対向周縁部Ｆ_１ｃには、ろ過分離膜Ｆ_１の外形に沿って波状に形成された波状水密補助カバー１７が取付けられている。該水密補助カバー１７の側壁部１７ａが、ろ過分離膜Ｆ_１の全外周面Ｆ_１ａの凹部Ｆ_１１（ｂ），Ｆ_１２（ｂ）及び凸部Ｆ_１１（ｔ），Ｆ_１２（ｔ）に添いながら、その底壁部１７ｂは平坦状に形成されている。
【００３１】
次に、全数Ｎ枚の前記ろ過分離膜カートリッジＫ_１を、上下左右の４辺部を揃えながらその長手方向Ｙを垂直に配置して、奥行方向Ｚに沿って隣接させてユニット枠１８に一体に収納した状態で、該ユニット枠１８を水槽５２に浸漬して使用するろ過装置について説明する。図５は、全数Ｎ個のろ過分離膜カートリッジＫ_１が、ユニット枠１８に縦積載されて水槽５２に設置された状態を示す部分斜視図であり、図６は、同じ状態の特にろ過分離膜Ｆ_１の配置を主体に示した平面図であり、図７は、図６のＣ−Ｃ線断面に相当する図であり、図８は、水槽５２を正面視において断面した同様の状態の概略図である。図７に示されるように、直方体状のユニット枠１８の上下面は、散気管５３から発生する気泡及び上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１が、各ろ過分離膜カートリッジＫ_１のろ過分離膜Ｆ_１の全外周面Ｆ_１ａに接触し易いように開口されており、該ユニット枠１８の奥行方向Ｚの一対の対向側板部１８ａの内の片側の側板部１８ａの外周面上方には、奥行方向Ｚに沿って集水管５４が水平に保持されている。また、両側板部１８ａの各内側面には、それぞれ長手方向Ｙに沿った有底のスリット１８ｂが、奥行方向Ｚに沿って全数Ｎ個形成されて、全数Ｎ枚の各ろ過分離膜カートリッジＫ_１が挿入固定され、それらの目的姿勢が保持されている。そして、各ろ過分離膜カートリッジＫ_１のろ過分離膜Ｆ_１の片側の外周面Ｆ_１１に取り付けられた排水パイプ１２と、その側方に配置された集水管５４とが、連結管５５を介して接続され、集水管５４は管路５６を介してポンプ５７に接続され、吸引ろ過時には透過水路１３に負圧を作用可能になっている。
【００３２】
次に、全数Ｎの前記ろ過分離カートリッジＫ_１の配置について更に詳しく説明する。即ち、各ろ過分離膜カートリッジＫ_１の相隣接する各ろ過分離膜Ｆ_１は、その片側及び他方側の各外周面Ｆ_１１，Ｆ_１２の凸部Ｆ_１１（ｔ），Ｆ_１２（ｔ）及び凹部Ｆ_１１（ｂ），Ｆ_１２（ｂ）が、両側に隣接するろ過分離膜Ｆ_１の同様の凹部Ｆ_１２（ｂ），Ｆ_１１（ｂ）及び凸部Ｆ_１２（ｔ），Ｆ_１１（ｔ）にそれぞれ等間隔（Ｓ_０）をおいて平行に合致するように配置される。よって、相隣接する両ろ過分離膜Ｆ_１どうしは、同位相の２つの波を形成するように対向配置され、各ろ過分離膜Ｆ_１は、均一な肉厚（Ｔ_１）を有しているので、全数Ｎのろ過分離膜Ｆ_１の全外周面Ｆ_１ａに亘って前記等間隔（Ｓ_０）をおいて配置され、ろ過分離膜Ｆ_１の前記一対の両対向周縁部Ｆ_１ｂ，Ｆ_１ｃでの間隔（Ｓ_１）と同一となる。該等間隔（Ｓ_０）は、従来構成のろ過装置と同一の７ｍｍであって、上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１の流通を妨げない必要最低限の寸法である。ここで、従来の図１９と比較すると明らかなように、第１実施形態の全数Ｎのろ過分離膜カートリッジＫ_１が配置された状態の奥行方向Ｚに沿った全長Ｍ_１は、従来構成と同様に〔Ｎ（Ｄ_０＋Ｓ_０）〕〔但し、（Ｄ_０＝Ｔ_１，Ｓ_０＝Ｓ_１）〕で概算される長さとなっている。
【００３３】
次に、ろ過装置の使用状態について説明する。活性汚泥水Ｗｓのろ過処理時には、水槽５２に設置されたユニット枠１８に収容された全数Ｎ個の各ろ過分離膜カートリッジＫ_１は、ポンプ５７を使用して全ろ過分離膜Ｆ_１の内部空間に負圧を作用されることにより、その外部の活性汚泥水Ｗｓを吸引し、ろ滓である活性汚泥や微細な細菌等がろ過分離される。分離された透過処理水Ｗｆは透過水路１３に至り、該透過処理水Ｗｆは、ポンプ５７による負圧により、該透過水路１３に連通する排水パイプ１２から、これと接続する連結管５５及び集水管５４を介して、更に管路５６に至り、放水等して適宜処理される。このような吸引ろ過時には、波板状分離膜単体１，２に、山部１ａ，２ａと谷部１ｂ，２ｂが繰返し形成されていることにより、該波板状分離膜単体１，２の板厚（Ｔ_０）を厚くしなくても、即ちろ過分離膜Ｆ_１の部分の重量をほとんど増さずにその強度が補強されており、ろ過分離膜Ｆ_１の負圧に抗する耐変形力が大きくなっているので、ポンプ５７の出力を操作してより大きな負圧を作用させ、ろ過分離膜Ｆ_１の透過水路１３の透過処理水Ｗｆの水圧力とその外部の活性汚泥水Ｗｓとの圧力差をより大きくでき、ろ過の性能が向上する。また、波板状分離膜単体１，２の板厚（Ｔ_０）に比例して大きくなるろ過時の透過抵抗が抑えられているので、ろ過性能に関してより好条件となっている。また、従来構成の１’，２’ よりなるろ過分離膜Ｆ’と比較すると、水圧力が、山部１ａ，２ａと谷部１ｂ，２ｂにも分散して作用することから、ろ過分離膜Ｆ_１の周縁の接着剤１５による水密部分に該圧力が集中して作用する恐れが軽減されており信頼性が高まっている。
【００３４】
一方、ろ過分離膜Ｆ_１の全外周面Ｆ_１ａには、散気管５３の曝気による気泡や前記上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１の流れが衝突し、それらは、ろ過分離膜Ｆ_１を形成する凸部Ｆ_１１（ｔ），Ｆ_１２（ｔ）と凹部Ｆ_１１（ｂ），Ｆ_１２（ｂ）の同位相の波面に沿って本来の流通方向である垂直上方に整流されながら流通する。ろ過分離膜カートリッジＫ_１は、水平断面が波状をなすように配置されているので、その全外周面Ｆ_１ａには上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１の流通を遮る起伏が存在せず、その流れが乱されることなく整然となり、ろ過分離面である全外周面Ｆ_１ａに接触しながらこれに付着する固形状の活性汚泥やヌメリが剥離され易くなって、ろ過能力の低下が軽減される。また、ろ過分離膜Ｆ_１の短手方向Ｘの一対の対向周縁部Ｆ_１ｃに装着された両波状水密補助カバー１７及び接着剤１５よりなる水密部分では、前記全外周面Ｆ_１ａと同様に、上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１の流通が遮られず、ろ過能力の低下がより確実に軽減されている。
【００３５】
ここで、従来構成と第１実施形態の場合とのそれぞれ全数Ｎの各ろ過分離膜カートリッジＫ’，Ｋ_１の設置単位平面積あたりの総ろ過面積の比を比較すると、既述したとおり、全数Ｎのろ過分離膜カートリッジＫ_１，Ｋ_１が配置された状態の奥行方向Ｚに沿った全長Ｍ_０，Ｍ_１は、それぞれ〔Ｎ（Ｄ_０＋Ｓ_０）〕，〔Ｎ（Ｄ_１＋Ｓ_１）〕であって、Ｄ_０＝Ｔ_１，Ｓ_０＝Ｓ_１であることから、それらの寸法は等しく（Ｍ_０＝Ｍ_１）、同様に短手方向Ｘに沿った横（Ｌ_０１）の寸法も等しく５００ｍｍであって、両者の設置平面積は同等である。これに対して総ろ過面積は、全数Ｎ枚の両ろ過分離膜Ｆ’，Ｆ_１の全外周面Ｆａ’，Ｆ_１ａの面積とほぼ等しいので、設置単位面積あたりの両者の総ろ過面積の比は、横（Ｌ_０１）の寸法に対応する全長比（Ｌ_１／Ｌ_０１＝１．２）倍だけ、実施形態の方が大きくなっているとみなせる。従って、実施形態の方がろ過性能において優れている。
【００３６】
次に、逆洗の操作について簡単に説明する。逆洗操作は、ろ過分離膜カートリッジＫ_１を積載したユニット枠１８を、水槽５２に浸漬した状態で行われる。吸引ろ過状態から逆洗状態への切替えは、ポンプ５７の出力を負圧から正圧に切替えて、酸・アルカリ等の薬液（図示せず）を、管路５６を経由して、前記ろ過分離膜Ｆ_１の透過水路１３中に流入させることによって行われ、波板状分離膜単体１，２は、前記薬液の正圧力によって、該薬液が、ろ過分離膜Ｆ_１の外部に透過することによって洗浄される。この時、凹変形防止部材１４は、各波板状分離膜単体１．２の内周面と部分的に接着されており、前記正圧に抗して凸変形するのを防止されているが、更に山部１ａ（２ａ）と谷部１ｂ（２ｂ）が形成されていることにより、平板状の分離膜単体１’２’と比較すると、凸変形を防止する効果がより大きくなって、逆洗に係る時間を大幅に短縮して効率良く作業が行え、ろ過の信頼性を向上できる。
【００３７】
また、前記ろ過分離膜Ｆ_１の外部の付着物を物理的に掻落す作業時には、ろ過分離膜カートリッジＫ_１を積載したユニット枠１８を、水槽５２中から大気中に持上げて作業が行われるが、各ろ過分離膜Ｆ_１は、自身の厚みを増して重量を大きくすることなく自身の強度が補強されている。即ち、波板状分離膜単体１，２は、平板に比較して、波形状となる面と直交する面内であって、かつ山部及び谷部に沿った方向の曲げ強度が極めて大きくなっている。よって、従来構成のものと比較して、作業時の取扱性に優れている。
【００３８】
次に、第２実施形態として、全数Ｎ枚のろ過分離膜Ｆ_２が一体にユニット化され、マニホールドに連結されたろ過分離膜ユニットＵの構成について説明する。
以下の他の実施形態においては、同一部分には同一の符号を付して異なる構成部分にのみ別符号を付し、この部分を中心に説明する。図９及び図１０は、それぞれ第１実施形態の図６及び図７に対応する図面であって、集水機能を有する連通中空部２１ａを主体に示した平面図と、図９のＥ−Ｅ線断面に相当する図である。なお、図９は、処理水Ｗｆの流通路をわかりやすくするために、凹変形防止部材１４の図示を省略してある。第２実施形態のろ過分離膜ユニットＵは、第１実施形態の多数のろ過分離膜カートリッジＫ_１とユニット枠１８とが一体化された構成のユニットであって、同様に水槽５２中に垂直に設置されて同じ用途に使用される。よって、ろ過分離膜ユニットＵは、前記ろ過分離膜Ｆ_１と同等のろ過分離膜Ｆ_２を同様に配置させて使用されるが、各ろ過分離膜Ｆ_２の長手方向Ｙに沿った片側の周縁部Ｆ_２１ｂ（ろ過分離膜カートリッジＫ_２の左右方向の一端部）での接着剤１５及び水密補助カバー１６による水密が解除され、各透過水路１３が、それぞれの前記周縁部Ｆ_２１ｂでの間隙（Ｇ_０）を介して、管路５６と接続する連通中空部２１ａに接続されて一体化されている点で、第１実施形態のものと異なっている。即ち、個々のろ過分離膜Ｆ_２は、パイプ挿入孔１１が形成されていない前記波板状分離膜単体２を２枚使用して、ろ過分離膜Ｆ_１と同様に形成されており、各ろ過分離膜Ｆ_２が、それらの長手方向Ｙに沿った両周縁部であって、対向する一対の片側及び他方側の各周縁部Ｆ_２１ｂ，Ｆ_２２ｂにおいて、これらとそれぞれ垂直に直交して全数Ｎのろ過分離膜Ｆ_２を目的姿勢に支持する分離膜連通支持側板２１と分離膜支持側板２２とに支持されている。また該両支持側板２１，２２は、それぞれの奥行方向Ｚの両端部において短手方向Ｘに配置される一対の枠体支持側板２３と一体化され、前記ユニット枠１８に相当する上下方向に開口する方形の枠体が形成され、全数Ｎのろ過分離膜Ｆ_２が目的姿勢に支持されたろ過分離膜ユニットＵが構成されている。
【００３９】
水密が保持された中空状に内部が形成された前記分離膜連通支持側板２１は、マニホールドを兼用する支持側板であって、方形の開口部が各ろ過分離膜Ｆ_２の前記片側の周縁部Ｆ_２１ｂと直交するように配置された連通中空部形成枠２１ｂと、前記連通中空部２１ａが形成されるように、連通中空部形成枠２１ｂの開口部に嵌め込んで取付けられた方形支持面板２１ｃとよりなる。方形支持面板２１ｃには、透過水路１３と前記連通中空部２１ａとが、前記周縁部Ｆ_２１ｂの間隙（Ｇ_０）を介して接続するように、長手方向Ｙに沿ったスリット状の各連通支持孔２１ｃ_１が、それぞれ厚み方向Ｚに沿って全数Ｎ個形成され、各連通支持孔２１ｃ_１に前記各周縁部Ｆ_２１ｂが挿入されて、水密を保持した状態で固定されている。また、他方側の平板状の分離膜支持側板２２の内側面には、前記各連通支持孔２１ｃ_１に対応して、スリット状の支持溝２２ａが形成され、前記各連通支持孔２１ｃ_１及び支持溝２２ａに、ろ過分離膜Ｆ_２の片側及び他方側の各周縁部Ｆ_２１ｂ，Ｆ_２２ｂが挿入されて、それらの目的姿勢が保持されている。なお、図９及び図１０の２４は、連通中空部２１ａと管路５６とを連通する連結管である。また、前記ユニットＵ内の各ろ過分離膜Ｆ_２の配置は、第１実施形態と同じであって、全数Ｎ枚のろ過分離膜Ｆ_２の設置平面積及び総ろ過面積は等しい。
【００４０】
次に、マニホールドを兼用する分離膜連通支持側板２１を備えたろ過分離膜ユニットＵを使用して、汚水を処理する方法について説明する。ポンプ５７の負圧により、水槽５２の活性汚泥水Ｗｓが吸引され、全数Ｎの各ろ過分離膜Ｆ_２の各透過水路１３に向けて透過した透過処理水Ｗｆは、前記片側の周縁部Ｆ_２２ｂのそれぞれの間隙（Ｇ_０）から連通中空部２１ａに至り、更に連結管２４を介して管路５６に排出される。また、前記ユニットＵは、第１実施形態と同様に、水槽５２の底面５２ａに設置された散気管５３の上方に各ろ過分離膜Ｆ_２が配置するように設置されており、散気管５３の曝気による気泡や前記上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１が上方に向けて流通している。ここで、連通中空部２１ａが内部に形成された分離膜連通支持側板２１は、ユニットＵの枠体を構成する他の前記各側板２２，２３と共に、垂直に起立するように水槽５２に設置されており、上昇活性汚泥水流Ｗｓ_１の長手方向Ｙに沿った流通が妨げられないので、第１実施形態と同等の整流効果が奏されている。
【００４１】
次に、第３実施形態のろ過分離膜カートリッジＫ_３の構成について説明する。
図１１及び図１２は、それぞれ第１実施形態の図３及び図６に対応する図面であって、ろ過分離膜カートリッジＫ_３の横断面図と、その各ろ過分離膜Ｆ_３の配置を示した平面図である。そして、図１３は、図１１のろ過分離膜Ｆ_３（３）について、その内周面での変形防止部材３４の配置を示す図である。第３実施形態のろ過分離膜カートリッジＫ_３は、第１実施形態と同様に、多数個のろ過分離膜カートリッジＫ_３がユニット枠３８に収納され、同じ用途に使用される。そして、ろ過分離膜Ｆ_３を形成する一対の波板状分離膜単体３，４の各山部３ａ，４ａと谷部３ｂ、４ｂの対向配置の点で、第１実施形態のものと主に異なっている。即ち、片側の波板状分離膜単体３には、前記各波板状分離膜単体１の山部１ａと谷部１ｂよりも（Ｐ／５）だけずれて右側に移動した状態の波状の山部３ａと谷部３ｂが形成されており、他方側の波板状分離膜単体４には、前記各山部１ａ及び谷部１ｂと同等の山部４ａと谷部４ｂが形成されており、両膜単体３，４は、双方の山部３ａ，４ａ及び谷部３ｂ，４ｂが短手方向Ｘに（Ｐ／５）だけずれた状態で対向配置される〔このように片側の波形の山部（又は凸部）及び谷部（又は凹部）が、他方側のそれらとずれて対向配置された状態を「位相がずれる」とも記す〕。この配置に従って、相隣接する各ろ過分離膜Ｆ_３は、（Ｐ／５）づつずれた位相の波を形成するように対向配置され、しかも５個のろ過分離膜Ｆ_３（１）〜Ｆ_３（５）を１組として、相隣接する１組毎に同位相の波を形成するように対向配置されている。
【００４２】
まず、波板状分離膜単体３，４の形状について詳しく説明する。各波板状分離膜単体３，４は、上記した１組の各ろ過分離膜Ｆ_３（１）〜Ｆ_３（５）を形成するために、それぞれ順に５種類の形状の波板状分離膜単体３（１）〜３（５），４（１）〜４（５）が使用されるが、これらは、それぞれ短手方向Ｘの両端部の平板部３ｃ（１）〜３ｃ（５），４ｃ（１）〜４ｃ（５）の長さのみが異なっている。即ち、１組の波板状分離膜単体３（１）〜３（５）の右側及び左側の平板部３ｃ（１Ｌ）〜３ｃ（５Ｌ），３ｃ（１Ｒ）〜３ｃ（５Ｒ）の長さは、それぞれ（Ｐ／５）づつ短く及び長く順に形成されており、波板状分離膜単体４（１）〜４（５）についても同様である（図１２参照、但し図１２では、３（１），３（２），４（１），４（２）についてのみ両端部の符号を付す）。よって、各波板状分離膜単体３（１）〜３（５），４（１）〜４（５）の横（Ｌ_０３）の寸法及び全長（Ｌ_３）の長さは同一であって、第１実施形態のそれ（Ｌ_０１）と比較すると、上記したそれぞれ異なる左右両端部の長さ（４Ｐ／５）分だけ長く形成され、両者の比（Ｌ_３／Ｌ_０３）は約「１．２」と近似できる。なお、各波板状分離膜単体３の左端の谷部３ｂと右端の山部３ａとは、その高低差（Ｄｆ）が小さく形成されているが、これは、ろ過分離膜Ｆ_３の平板部の厚みを（Ｔ_１）に調整するためである。
【００４３】
そして、ろ過分離膜Ｆ_３（１）〜Ｆ_３（５）は、それぞれ一対の前記各波板状分離膜単体〔３（１），４（１）〕〜〔３（５），４（５）〕を対向配置させて形成されている。即ち、片側の各波板状分離膜単体３（１）〜３（５）の全山部３ａ及び谷部３ｂが、他方側の分離膜単体４（１）〜４（５）の山部４ａ及び谷部４ｂに、それぞれ（Ｐ／５）だけ短手方向Ｘに沿って右側にずれた状態で対向配置される。また、各波板状分離膜単体３，４は、それぞれの山部３ａ，４ａから谷部３ｂ，４ｂに連続する間の波面であって、その長手方向Ｙに沿った直線状の単体近接波面部３ｄ，４ｄにおいて最も近接するように、前記（Ｐ／５）のずれ量に対応して、奥行方向Ｚに沿っても、第１実施形態の場合よりずれて配置される。前記単体近接波面部３ｄ，４ｄには、小片スペーサ状をした変形防止部材３４が、所定間隔を保持してＸ−Ｙ平面内において千鳥状に配置されるように点在的に接着されており、各波板状分離膜単体３，４は、該変形防止部材３４を係止する接着剤と共に、左右方向の両端縁において一体化されている（図１３参照）。間隙（Ｇ_３）の寸法は、前記短手及び奥行の各方向Ｘ，Ｚに沿ったずれ量に対応して周期的に変化して、両端の平板部３ｃ，４ｃ及び単体近接波面部３ｄ，４ｄにおいて前記（Ｇ_０）に相当する最小をなし、片側の前記谷部３ｂから右端側にずれて配置した他方側の前記山部４ａにかけてほぼ最大をなすように形成されている。
【００４４】
上記した両波板状分離膜単体３，４の対向配置により、ろ過分離膜Ｆ_３の片側及び他方側の各外周面Ｆ_３１，Ｆ_３２の各凸部Ｆ_３１（ｔ），Ｆ_３２（ｔ）と凹部Ｆ_３１（ｂ），Ｆ_３２（ｂ）とは、第１実施形態と同様に、片側及び他方側の各波板状分離膜単体３，４の谷部３ｂと山部４ａ、及び山部３ａと谷部４ｂとによって形成され、ろ過分離膜Ｆ_３の両側の各外周面Ｆ_１１，Ｆ_１２の凸部及び凹部Ｆ_３１（ｔ），Ｆ_３１（ｂ）と、凸部及び凹部Ｆ_３２（ｔ），Ｆ_３２（ｂ）とは、両波板状分離膜単体３，４の各山部３ａ，４ａどうしと各谷部３ｂ，４ｂどうしとのずれ量（Ｐ／５）に対応してずれた位相の波状に形成される。また、最も薄肉厚の薄肉厚部Ｆ_３ｄは、多数の前記変形防止部材３４を部分的に介して相対向するそれぞれの前記単体近接波面部３ｄ，４ｄによって形成され、透過水路３３は前記間隙（Ｇ_３）に対応して、これが最小となる前記薄肉厚部Ｆ_３ｄにおいて僅かに閉塞されるが如く、横断面視において横長の略平行四辺形状の空間が、波の連続方向に沿って繰返し配置されるように形成される。なお、ろ過分離膜Ｆ_３の奥行き（Ｄ_３）の寸法は、前記各山部３ａ，４ａと谷部３ｂ，４ｂが、奥行方向Ｚにも相対的にずれて配置する分だけ、第１実施形態のそれ（Ｄ_１）より大きくなる。またろ過分離膜Ｆ_３の短手方向Ｘの対向周縁部Ｆ_３ｃの水密は、後述する波状水密カバー４７ｂに相当するものが装着されて保持されている（図示せず）。
【００４５】
次に、多数の前記ろ過分離膜カートリッジＫ_３の配置について、ろ過分離膜カートリッジＫ_３（３）のろ過分離膜Ｆ_３（３）を取り上げて説明する。即ち、該ろ過分離膜Ｆ_３（３）は、その直線部を除いた波状の部分を、相隣接するろ過分離膜Ｆ_３（４）の波状の部分から（Ｐ／５）だけ右側にずらして配置することによって、両ろ過分離膜Ｆ_３（３），Ｆ_３（４）のそれぞれの凸部Ｆ_３２（３ｔ），Ｆ_３１（４ｔ）と凹部Ｆ_３１（４ｂ），Ｆ_３２（３ｂ）との短手方向Ｘの配置を合致させ、該波状をなす部分での奥行方向Ｚの間隔を必要最低限の等間隔（Ｓ_０）に保持して平行に対向配置される。
上記した対向配置は、全ろ過分離膜Ｆ_３（１）〜Ｆ_３（５）について同様であって、しかも１組のＦ_３（１）〜Ｆ_３（５）は、相隣接する各組のＦ_３（１）〜Ｆ_３（５）に対して同位相の波形をなすように配置される。そして、全数Ｎのろ過分離膜Ｆ_３は、その波状の外周面においては、前記等間隔（Ｓ_０）をおいて配置されているものの、その両端部の平板状の外周面においては、前記奥行き（Ｄ_３）寸法を反映し、第１実施形態の前記等間隔（Ｓ_１＝Ｓ_０）よりも大きな等間隔（Ｓ_３）をおいて配置されている。なお、等間隔（Ｓ_０）は、第１実施形態と同一である。
【００４６】
次に、上記第３実施形態の全数Ｎ個のろ過分離膜カートリッジＫ_３を使用したろ過処理について、他の実施形態と異なる部分を中心に簡単に説明する。多数のろ過分離膜カートリッジＫ_３は、横（Ｌ_０３）の寸法に対応したユニット枠３８に、第１実施形態と同様に積載され、前記全長比（Ｌ_３／Ｌ_０３）は「１」よりも大きいので、平板状のカートリッジよりも１枚あたりのろ過面積の比が大きく確保されている。吸引ろ過時には、各ろ過分離膜Ｆ_３の内部の各透過水路３３に向けて透過した透過処理水Ｗｆは、点在する変形防止部材３４の間を縫って、ジグザグ状に自在に流通できるので、ろ過効率が向上する。また、第１実施形態よりも透過水路３３の体積を大きく確保でき、ここを流通する水量が増えることによってもろ過効率が高められる。
【００４７】
なお、片側の各波板状分離膜単体３の山部３ａ及び谷部３ｂが、他方側のそれらに対して短手方向Ｘに沿ってずれる量は、（Ｐ／５）に限定されない。短手方向Ｘのずれ量の大きさに比例して内部流通空間の容積的に有利であって、その反面、奥行方向Ｚのずれ量が大きくなることによって実施形態の前記等間隔（Ｓ_３）に相当する寸法が大きくなり、必要に応じて調整可能である。また、複数のろ過分離膜カートリッジを１組毎にずらして必ずしも同位相に配置する必要は無く、例えば全数に亘って同一方向に所定のピッチだけずらすことによって、平面視において全体が平行四辺形状に配置することもでき、ユニット枠を同様に平行四辺形状に形成することによって、設置単位平面積あたりのろ過総面積の比の観点からは有利に配置できる。
【００４８】
次に、第４実施形態のろ過分離膜カートリッジＫ_４の構成について説明する。
図１４及び図１５は、それぞれ第１実施形態の図２及び図６に対応する図面であって、ろ過分離膜カートリッジＫ_４全体の斜視図と、その横断面図である。また、図１６は、ろ過分離膜カートリッジＫ_４の波状水密カバー４７ａの透過水路４３ｂと、ろ過分離膜Ｆ_４の各透過水路４３ａとの連通を示す部分斜視図である。第４実施形態のろ過分離膜カートリッジＫ_４は、第１実施形態と同様に、多数のろ過分離膜カートリッジＫ_４がユニット枠４８に収納されて同じ用途に使用される。そして、ろ過分離膜Ｆ_４を形成する２枚の波板状分離膜単体５のそれぞれの山部５ａと谷部５ｂの対向配置の点で、他の実施形態のものと主に異なっている。即ち、図１５の波板状分離膜単体５の横断面視において、波板状分離膜単体５は、前記各波板状分離膜単体２の山部２ａ及び谷部２ｂと同一の波状を有しており、片側の波板状分離膜単体５（１）の山部５ａ及び谷部５ｂと、他方側の単体５（２）の谷部５ｂ及び山部５ａとの短手方向Ｘの配置を合致させて、双方の山部５ａ，５ａ及び谷部５ｂ，５ｂどうしが（Ｐ／２）だけずれて対向配置されている。そしてろ過分離膜Ｆ_４は、この２枚の前記単体５の対向配置に従って、前記高低差（Ｄｆ）の寸法を短径とみなした横断面がより楕円形に近い部分が、直線的に連続された形状に形成され、相隣接する各ろ過分離膜Ｆ_４は、（Ｐ／２）づつずれた位相の波を形成するように対向配置される。
【００４９】
まず、波板状分離膜単体５の形状について具体的に説明する。波板状分離膜単体５は、波板状分離膜単体２と比較すると、短手方向Ｘの両端部の平板部５ｃの長さが主に異なっており、その左側及び右側の平板部５ｃの長さは、（Ｐ／２）だけ異なって形成されている（図１５及び図１６参照）。よって、波板状分離膜単体５の横（Ｌ_０４）の寸法とその全長（Ｌ_４）との長さは、第１実施形態のそれらよりも、平板部５ｃの長さ（Ｐ／２）分だけ長く形成され、両者の寸法比（Ｌ_４／Ｌ_０４）は、「１」以上である。そして、ろ過分離膜Ｆ_４は、１枚の波板状分離膜単体５を短手方向Ｘに沿った軸を中心として１８０°表裏反転させて、片側の波板状分離膜単体５（１）とし、その山部５ａをなす部分を、他方側の分離膜単体５（２）の谷部５ｂに近接させ、この対向部を最も近接する近接波面部として、長手方向Ｙに沿って直線状に介装された変形防止部材４４を介して一体化される。これにより奥行方向Ｚに沿った間隙（Ｇ_４）の寸法は、両端の平板部５ｃ及び変形防止部材４４が介装された前記近接波面部において前記（Ｇ_０）に相当する最小をなし、前記片側の波板状分離膜単体５（１）の谷部５ｂと他方側の単体５（２）の山部５ａどうしが合致して双方が最も隔離された部分において最大の（２Ｄｆ＋Ｇ_０）の寸法で形成されている。なお、変形防止部材４４は、硬化後の接着剤で代用されており、また、両者の長手方向Ｙの対向周縁部Ｆ_４ｂでの水密は、第１実施形態と同様に保持されている。
【００５０】
そして、ろ過分離膜Ｆ_４の片側及び他方側の各外周面Ｆ_４１，Ｆ_４２の各凸部Ｆ_４１（ｔ），Ｆ_４２（ｔ）と凹部Ｆ_４１（ｂ），Ｆ_４２（ｂ）とは、第１実施形態と同様に、片側及び他方側の各波板状分離膜単体５（１），５（２）の各谷部５ｂと山部５ａ、及び山部５ａと谷部５ｂとによって形成され、ろ過分離膜Ｆ_４の両側の全外周面Ｆ_４ａは、両波板状分離膜単体５（１），５（２）の各山部５ａ，５ａ及び谷部５ｂ，５ｂのずれ量（Ｐ／２）に対応してずれた位相の波状に形成される。また、最も薄肉厚の薄肉厚部Ｆ_４ｄは、前記変形防止部材４４を介して相対向する前記単体５（１）の山部５ａと，単体５（２）の谷部５ｂとによって形成され、内部流通空間は、横断面視においてより楕円形に近い透過水路４３ａが、前記間隙（Ｇ_４）が最小となる前記薄肉厚部Ｆ_４ｄにおいて閉塞されながら波の連続方向に沿って多数個繰返し配置されるように形成される。なお、奥行き（Ｄ_４）の寸法は前記間隙（Ｇ_４）の最大寸法に対応し、第３実施形態のそれ（Ｄ_３）より更に大きい。
【００５１】
次に、ろ過分離膜カートリッジＫ_４のろ過分離膜Ｆ_４の短手方向Ｘに沿った上下一対の対向周縁部Ｆ_４１ｃ，Ｆ_４２ｃでの水密部分の構成について説明する。該ろ過分離膜Ｆ_４の下方側の前記周縁部Ｆ_４２ｃには、その波状の外周面Ｆ_４ａに沿った側壁部を有する波状水密カバー４７ｂが外嵌装着されて水密が保持されていると共に、上方側の前記周縁部Ｆ_４１ｃには、該カバー４７ｂとほぼ同様の外形であって、自身の底壁の中央部よりやや右側（図１５において左端の凸部Ｆ_４１（ｔ）から数えて９番目の凸部Ｆ_４１（ｔ）に相当する部分）に形成されたパイプ挿入孔に、排水パイプ４２が挿入固定された波状水密カバー４７ａが装着されている。該波状水密カバー４７ａは、その開口部に臨む波状の内側面を、前記周縁部Ｆ_４１ｃの外周面に当接させてここに外嵌装着され、これにより水密が保持されており、この底部の内壁面４７ａ_１と、ろ過分離膜Ｆ_４の独立した多数個の各透過水路４３ａを形成するそれぞれの開口端面Ｆ_４ｅとの間には、集水透過水路４３ｂが形成されている。該集水透過水路４３ｂは、前記各水路４３ａと連通されて、ろ過分離膜カートリッジＫ_４の全体の透過水路４３が形成され、排水パイプ４２を介してその外部の集水管等と連通可能に構成されている。
【００５２】
次に、多数個の前記ろ過分離膜カートリッジＫ_４の配置について説明する。即ち、各ろ過分離膜カートリッジＫ_４は、相隣接するカートリッジＫ_４を、交互に長手方向Ｙを軸心として１８０°表裏反転させて、その平板部を除いた波状の部分を、相隣接するろ過分離膜Ｆ_４の波状の部分から（Ｐ／２）だけ右側（又は左側）に交互にずらして配置することによって、隣接する両ろ過分離膜Ｆ_４のそれぞれの凸部Ｆ_４２（ｔ），Ｆ_４１（ｔ）と凹部Ｆ_４１（ｂ），Ｆ_４２（ｂ）との短手方向Ｘの配置を合致させ、該波状をなす部分での奥行方向Ｚの間隔を必要最低限の等間隔（Ｓ_０）に保持して平行に対向配置される。そして、各ろ過分離膜Ｆ_４は、その波状の外周面においては、前記等間隔（Ｓ_０）をおいて配置されているものの、その左右両端の平板部の外周面においては、前記奥行き（Ｄ_４）寸法を反映した前記等間隔（Ｓ_３）よりも大きな等間隔（Ｓ_４）をおいて配置されている。
【００５３】
次に、上記第４実施形態の全数Ｎ個のろ過分離膜カートリッジＫ_４を使用して、汚水を処理する方法について、他の実施形態と異なる部分を中心に簡単に説明する。多数のろ過分離膜カートリッジＫ_４は、横（Ｌ_０４）の寸法に対応したユニット枠４８に、第１実施形態と同様に積載される。吸引ろ過時には、他の実施形態の各透過水路１３，３３よりも、横断面がより楕円に近い多数個の前記各透過水路４３ａが独立して形成されていることにより、ろ過分離膜Ｆ_４の前記負圧に抗した耐変形強度が大きくなっている。また、前記負圧に対応して相対的に外周面に作用する正圧が、その全周面に亘って平均的に分散され易くなって、個々の透過水路４３ａの全周方向に沿った透過状態は、全周に亘って一定して均一に透過され易くなる。このように、ろ過分離膜Ｆ_４が、強度的に安定した円を基本とする形状に近づくので、ろ過の信頼性が向上する。
【００５４】
なお、第４実施形態では、ろ過分離膜Ｆ_４を構成する分離膜単体５として、横断面視において略三角形状の波状に形成されている例を示したが、より半円形近い波状に形成することによって、より大きな耐変形強度を有するろ過分離膜が形成される。
【００５５】
上記各実施形態では、ろ過分離膜カートリッジを構成する２枚のろ過分離膜単体の波形状の山谷は、一定ピッチであって、これにより２枚のろ過分離膜単体の位相をずらすことによる特有の作用効果が奏されるが、波板形状の山谷は一定間隔（一定ピッチ）ではなくて、その間隔が異なっていても、本発明の基本的な作用効果は奏される。
【００５６】
上記各実施形態では、ろ過分離膜カートリッジの内部を負圧にしてろ過する「吸引ろ過方式」であるが、２枚のろ過分離膜単体の一体結合強度を高くすれば、内部の圧力を高くして、内部流通空間に原液を通してろ過する「内部加圧方式」で実施することも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、ろ過分離膜単体が波板状に形成されていることによりろ過分離膜カートリッジの水圧力に抗する耐変形力が大きくなる結果、吸引ろ過時の負圧を大きくして効率的にろ過操作を行ったり、また、逆洗時の薬液の正圧を大きくして逆洗時間を短縮でき、併せて、ろ過分離膜単体が波板状に形成されていることにより、ろ過分離膜カートリッジやそのユニットの設置平面積に対する総ろ過面積を大きくできて、ろ過性能が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ろ過分離膜カートリッジＫ_１の分解斜視図である。
【図２】同じく、全体の斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】ろ過分離膜カートリッジＫ_１と集水管５４及び管路５６との連結を模式的に示した図２のＢ−Ｂ線断面に相当する図である。
【図５】全数Ｎ個のろ過分離膜カートリッジＫ_１が、ユニット枠１８に縦積載されて水槽５２に設置された状態を示す部分斜視図である。
【図６】図５と同じ状態の特にろ過分離膜Ｆ_１の配置を主体に示した平面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面に相当する図である。
【図８】水槽５２を正面視において断面した状態のろ過装置の概略図である。
【図９】第１実施形態の図６に対応する図面であって、第２実施形態の集水機能を有する連通中空部２１ａを主体に示した平面図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ線断面に相当する図である。
【図１１】第１実施形態の図３に対応する図面であって、第３実施形態のろ過分離膜カートリッジＫ_３（３）の横断面図である。
【図１２】同じく、各ろ過分離膜Ｆ_３の配置を示した平面図である。
【図１３】図１１のろ過分離膜Ｆ_３（３）について、その内周面での変形防止部材３４の配置を示す図である。
【図１４】第４実施形態のろ過分離膜カートリッジＫ_４全体の斜視図である。
【図１５】同じく、ろ過分離膜カートリッジＫ_４の横断面図である。
【図１６】ろ過分離膜カートリッジＫ_４の波状水密カバー４７ａの透過水路４３ｂと、ろ過分離膜Ｆ_４の各透過水路４３ａとの連通を示す部分斜視図である。
【図１７】同じく、各ろ過分離膜Ｆ_４の配置を示した平面図である。
【図１８】従来構成のろ過分離膜カートリッジＫ’の全体斜視図である。
【図１９】同じく、ろ過分離膜Ｆ’の配置を示した平面図である。
【符号の説明】
Ｋ_１〜Ｋ_４：ろ過分離膜カートリッジ
Ｇ_０〜Ｇ_４：間隙（２枚のろ過分離膜単体の配置間隙）
Ｐ：（山部又は谷部の）ピッチ
Ｓ_０〜Ｓ_４：間隔（多数枚のろ過分離膜カートリッジの配置間隔）
Ｕ：ろ過分離膜ユニット
Ｗｓ：活性汚泥水（原液）
Ｗｆ：透過処理水（ろ液）
１〜５：波板状分離膜単体（ろ過分離膜単体）
１ａ〜５ａ：山部
１ｂ〜５ｂ：谷部
１２，４２：排水パイプ（流通口）
１３，３３，４３：透過水路（内部流通空間）
１５：接着剤（水密材）
１７：波状水密補助カバー（水密材）
２１：分離膜連通支持側板（マニホールド）
５２：水槽（原液槽）

Claims

所定間隙をおいて対向配置されるＦＲＰ製の樹脂膜である２枚の板状のろ過分離膜単体と、前記２枚のろ過分離膜単体の周縁部の水密を保持するための水密材と、前記２枚のろ過分離膜単体の間の内部流通空間と外部との間で透過水を流通させる流通口とを備え、不純物を含む原液を前記ろ過分離膜単体を透過させた透過水をろ液として抽出するろ過分離膜カートリッジであって、前記２枚のろ過分離膜単体は、前記ろ過分離膜カートリッジの配置状態において原液が流れる方向と直交する断面が波状となるような波板で構成されていることを特徴とするろ過分離膜カートリッジ。
前記２枚のろ過分離膜単体は、波板状を構成する山部又は谷部の間隔が一定している同一形状の波板で構成され、波形状を構成する山部及び谷部がずれることなく合致した状態で対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載のろ過分離膜カートリッジ。
前記２枚のろ過分離膜単体は、波形状を構成する山部又は谷部の間隔が一定している同一形状の波板で構成され、波形状を構成する山部及び谷部が所定量だけずれた状態で対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載のろ過分離膜カートリッジ。
対向配置される２枚のろ過分離膜単体のずれ量は、波形状を構成する山部又は谷部のピッチの半分であることを特徴とする請求項３に記載のろ過分離膜カートリッジ。
所定間隔をおいて連続配置された複数の請求項１に記載のろ過分離膜カートリッジと、複数のろ過分離膜カートリッジの内部流通空間から流通口を通って流出したろ過水を一箇所に集めて外部に排出させるために、配置状態において複数のろ過分離膜カートリッジの左右方向の一端部に一体に連結されたマニホールドとからなることを特徴とするろ過分離膜ユニット。
原液槽と、前記原液槽内に、所定間隔をおいて垂直配置された多数枚の請求項２に記載のろ過分離膜カートリッジとからなるろ過装置。
原液槽と、前記原液槽内に、所定間隔をおいて垂直配置された多数枚の請求項３に記載のろ過分離膜カートリッジとからなるろ過装置。