JP2006043631A - 浸漬平膜濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】並列して浸漬設置された複数の平膜エレメントに対して散気を均等かつ効率よく行なうことができる浸漬平膜濾過装置を提供する。
【解決手段】浸漬平膜濾過装置の処理槽１４には、下方に散気管が配設される。散気管１６の上方には、複数の平膜エレメント１２，１２…が並列されて浸漬設置される。また、散気管１６を挟んだ両側には、邪魔板４４，４４が垂直に立設される。各平膜エレメント１２，１２…の下端部には、幅広部４２，４２…が形成される。幅広部４２，４２…は、膜面部３２，３２…よりも厚く形成され、断面が四角状の形状を有している。また、幅広部４２，４２…は散気管１６からの距離に応じてその厚みが小さく形成され、膜面部３２，３２…の間隔と幅広部４２，４２…の間隔との比が７：２以下であるとともに１：１未満であるように設定される。
【選択図】 図３

Description

本発明は浸漬平膜濾過装置に係り、特に排水などの被処理水を満たした処理槽に浸漬設置され、被処理水を濾過処理して濾過水を得る浸漬平膜濾過装置に関する。

浸漬平膜濾過装置は、産業排水系の凝集汚泥処理や下水等の活性汚泥処理に用いられる。浸漬平膜濾過装置は、特許文献１及び２で開示されているように、被処理水で満たされた処理槽内に複数の平膜エレメントが浸漬した状態で並列して設置され、各平膜エレメントを内部から被処理水を吸引することにより濾過水が得られる。各平膜エレメントは処理槽内に間隔をもって垂直に設置されており、その下方には散気を行なうための散気手段が設けられる。散気を行なう目的としては、(1) 膜面に堆積する汚泥ケーキなどの固形物を除去して膜の閉塞を抑制する洗浄効果を得ること、(2) 処理槽内に旋回流を起こして膜面にクロスフローを与えるとともに処理槽内を攪拌すること、(3) 処理槽内の被処理水が活性汚泥等の微生物を含有している場合は好気処理のための酸素供給を行なうこと、などである。これにより、平膜エレメントによる濾過処理を効率よく行なうことができる。
特開２００１−１６２１４１号公報 特開２０００−２３７５５１号公報

しかしながら、従来の浸漬平膜濾過装置では、処理槽内に活性汚泥などの固形物が高濃度に存在する場合、被処理水の粘性が高くなるため気泡の大きさに均等性がなくなって効率のよい散気が行なわれなくなるという問題があった。

その対策として、特許文献１及び２の浸漬平膜濾過装置では、各平膜エレメントと散気手段との間に分散板を設置して、散気手段からの散気を分散することにより各平膜エレメントに対して均等に散気を行なうようにしている。

しかしながら、長期間にわたって連続して濾過処理を行なうと、分散板に汚泥などの固形物が付着してしまい、平膜エレメントの膜面に対する散気が効率よく行なわれなくなるという新たな問題が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、並列して浸漬設置された複数の平膜エレメントに対して散気を均等かつ効率よく行なうことができる浸漬平膜濾過装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、処理槽内の被処理水中に多数の平膜エレメントが垂直に浸漬して並列配置されるとともに、前記多数の平膜エレメントの下方に散気手段が配設された浸漬平膜濾過装置において、前記平膜エレメントは、各平膜エレメントの下端部同士の間隔が膜面同士の間隔よりも狭くなるように下端部が拡張されていることを特徴とする。

一般に、浸漬平膜濾過装置では散気手段により常時下方から平膜エレメントに対して散気が行なわれているが、平膜エレメントは並列して配置されているため、全ての平膜エレメントの膜面に対して均一に散気することは難しい。

そこで、本発明の浸漬平膜濾過装置において、散気手段の上方に位置する平膜エレメントの下端部同士の間隔が膜面同士の間隔よりも狭くなるように下端部が拡張されている。これにより、散気手段から散気された気泡を平膜エレメントの下方に蓄積してエアベッドを形成させることができる。そして、このエアベッドから均一な大きさの気泡が均等な速度で平膜エレメントの膜面に沿って流れるため、各平膜エレメントの膜面に対して効率よく均一に散気することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の隣り合う前記平膜エレメント同士の膜面の間隔をＸとし、下端部の間隔をＹとしたときに、２／７≦Ｙ／Ｘ＜７／７を満足するように、前記下端部が拡張されていることを特徴とする。これにより、散気手段の上方に位置する各平膜エレメントの下方に略５０ｍｍのエアベッドを形成させることができるので、各平膜エレメントの膜面を均一かつ効率よく散気することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の散気手段からの距離が遠い平膜エレメントの下端部ほど、隣り合う平膜エレメント同士の下端部の間隔が広くなるように各平膜エレメントが並列配置されていることを特徴とする。

請求項３によれば、並列された各平膜エレメントは散気手段からの距離が離れるに従って、膜面に対する散気量が低減する傾向にある。そこで、本発明の浸漬平膜濾過装置では、並列された各平膜エレメントにおいて、散気手段からの距離に応じて下端部の間隔を拡張させる形状にした。これにより、散気手段から離れた位置にあって散気が行き届き難い平膜エレメントに対して、散気手段に近い位置にある平膜エレメントの下方に蓄積された気泡を優先的に供給することができる。このため、散気手段からの距離に影響されることなく、各平膜エレメントの膜面に対して均等に散気することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうち何れか１つに記載の平膜エレメントには、並列配置された各平膜エレメントの膜面を所定の間隔に保持する間隔調整部が設けられていることを特徴とする。

請求項４によれば、複数の平膜エレメントを並列する際に、各平膜エレメントは間隔調整部材を備えているため、複数の平膜エレメントを重ね合わせるだけで、各平膜エレメントの膜面同士を所定の間隔で安定して保持することができる。これにより、処理槽内に各平膜エレメントを効率よく濾過処理及び散気が可能な間隔に簡易かつ短時間で安定して配置することができる。

以上説明したように本発明に係る浸漬平膜濾過装置によれば、複数の平膜エレメントを所定の間隔に簡易かつ安定して浸漬配置することができる。また、各平膜エレメントの下方に散気手段からの気泡によってエアベッドを形成させるので、各平膜エレメントの膜面に対して効率よく均一に散気することができる。これにより、各平膜エレメントにおいて効率よく濾過処理を行なうことができるとともに、各平膜エレメントの寿命を延ばすことができる。

以下添付図面に従って本発明に係る浸漬平膜濾過装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明の実施の形態である浸漬平膜濾過装置１０の構成図である。

同図の如く、浸漬平膜濾過装置１０は、主に複数の平膜エレメント１２，１２…と、処理槽１４と、及び散気手段である散気管１６とから構成される。処理槽１４には給水ライン１８から給水された被処理水が貯留されている。複数枚の平膜エレメント１２，１２…は、処理槽１４内に並列に立設された状態に配置される。これにより、各平膜エレメント１２，１２…は、被処理水に浸漬された状態で設置される。各平膜エレメント１２，１２…は連結された外部配管２４を介して吸引ポンプ２２に接続されており、吸引ポンプ２２の駆動によって各平膜エレメント１２，１２…の内部を負圧にすることができる。これにより、被処理水が各平膜エレメント１２，１２…の内部に吸引されて濾過処理される。

散気管１６は並設された平膜エレメント１２，１２…の下方に設置され、その膜面には図示しない多数の孔が形成されている。散気管１６の一端は、ブロア２６と接続し、ブロア２６の駆動により散気管１６へエアが送気される。これにより、散気管１６の孔からエアが散気されて、散気された気泡が各平膜エレメント１２，１２…の間を通過して上昇する。

図２は、平膜エレメント１２の構成を示した斜視図であり、膜シート２８の一部を切り欠いた状態を示している。

同図の如く、平膜エレメント１２は、膜濾過能を有する膜シート２８が周縁の接合部２８ａで支持板３０の膜面部３２に接合されて形成される。

膜面部３２の両側面には、側面部３４，３４が設けられており、膜面部３２の上端中央及び下端中央に設けられた突起部３６，３６とともに間隔調整部を形成する。側面部３４、３４の厚みや突起部３６，３６の突起は膜面部３２の厚みよりも大きく形成され、例えば膜面部３２の厚さが５ｍｍ程度であれば、７ｍｍ程度であることが好ましい。

また、一方の側面部３４には、内部が空洞化された集水部３８が形成されるとともに、その上側側面には、浸漬平膜濾過装置１０の外部配管２４と連結される吸引口４０が集水部３８と連通した状態で配置される。また、集水部３８は、膜面部３２の両面に横方向に並列して形成された複数の集水溝３２ａ，３２ａ…と、集水溝３２ａ，３２ａ…の一端に設けられた連通穴３２ｂ、３２ｂ…によって連通している。なお、集水溝３２ａ，３２ａ…及び連通穴３２ｂ，３２ｂ…は、表側と裏側とで互いに重なり合わない位置に配置されるとともに、その幅や間隔を吸引口４０からの距離に応じて拡張するように形成させることが好ましい。

こうして形成された平膜エレメント１２を被処理水に浸漬させて、吸引ポンプ２２の駆動によって吸引口４０から吸引を行なうと、膜シート２８を透過した濾過液が集水溝３２ａ，３２ａ…に沿って積極的に流れて、連通穴３２ｂ、３２ｂ…から集水部３８へ一旦集水され、吸引口４０から処理水として系外へ排出される。これにより、平膜エレメント１２において、膜面部３２の全面で均一かつ効率よく濾過処理を行なうことができる。

図３は、本発明の浸漬平膜濾過装置１０における各平膜エレメント１２，１２…の下端の形状を示した配置図である。

同図の如く、処理槽１４の内部下方には散気管１６が配設されており、散気管１６の上方には、複数の平膜エレメント１２，１２…が所定の間隔で並列された状態で浸漬設置される。散気管１６を挟んだ両側には、散気した気泡を並列した平膜エレメント１２，１２…の下方へ導くための邪魔板４４，４４が垂直に立設されている。各平膜エレメント１２，１２…の最下端には、幅広部４２，４２…が形成されている。幅広部４２，４２…は、各支持板３０，３０…の膜面部３２，３２…よりも厚く形成され、断面が四角状の形状を有している。また、幅広部４２，４２…は散気管１６からの距離に応じてその厚みが小さく形成され、各膜面部３２，３２…の間隔と各幅広部４２，４２…の間隔との比が７：２以下であるとともに１：１未満であるように設定される。すなわち、幅広部４２，４２…の大きさは数１で示した式で換算される。Ｘは並列された平膜エレメント１２，１２の膜面部３２，３２間に形成される最大幅を示し、Ｙは各平膜エレメント１２，１２の幅広部４２，４２間に形成される最大幅を示している。

２／７≦Ｙ／Ｘ＜７／７…（数１）
なお、各幅広部４２，４２…は、図３に示した形状に限定されるものではなく、数１の条件を満たしていれば、図４ (Ａ) 〜（Ｅ）に示した形状でもよい。

次に、上記の如く構成された本発明の実施の形態である浸漬濾過処理装置１０の作用について説明する。

図５は、上述した複数の平膜エレメント１２，１２…を５列に並列した状態を示した斜視図である。

同図の如く、各平膜エレメント１２，１２…を重ね合わせたときに、各膜面部３２，３２…の間は、側面部３４，３４…及び突起部３０ｃ，３０ｃ…によって所定の距離に安定して保持される。そのため、平膜エレメント１２において、膜面部３２，３２…の厚みに対する側面部３４，３４の厚さ及び突起部３０ｃ，３０ｃの高さが散気された気泡を効率よく通過させる間隔に設定すれば、複数の平膜エレメント１２，１２…を重ね合わせた後に処理槽１４内に浸漬設置するだけで、散気管１６から散気された気泡によって膜シート２８，２８…に付着した汚泥などの固形物を効率よく除去することができる。これにより、各平膜エレメント１２，１２…の組み立てや設置に要する手間や時間を大幅に低減することができる。その上、効率のよい濾過処理を安定して行なうことができるとともに、固形物の付着による各平膜エレメント１２，１２…の寿命の低下を抑制することができる。

また、平膜エレメント１２，１２…は、支持板３０，３０…の下端部に幅広部４２，４２…が設けられている。この幅広部４２，４２…を数１に示した数式が成り立つように形成させることにより、散気管１６から散気された気泡の流れに抵抗力が付与されるため、散気された気泡は、幅広部４２，４２…の下部に一旦貯留されて、略５０ｍｍの高さのエアベッドを各平膜エレメントの下方に形成させることができる。こうして形成されたエアベッドの気泡は、幅広部４２，４２…によって均一な大きさに整えられてから、平膜エレメント１２，１２…の膜面部３２，３２…に形成された隙間へ均等な速度で上方へと供給される。このため、散気管１６からの各平膜エレメント１２，１２…の距離に関係なく、各膜面部３２，３２…に対して均一に散気することができるので、各平膜エレメント１２，１２…の付着物を効率よく除去することができる。これにより、浸漬平膜濾過装置１０において、各平膜エレメント１２，１２…による濾過処理を効率よく行なうことができるとともに、各平膜エレメント１２，１２…の寿命を延ばすことができる。

なお、上述した浸漬平膜濾過装置１０において、各部材及び装置の個数、形状、材質などは特に限定するものではない。

浸漬平膜濾過装置１０において、各平膜エレメント１２，１２…では吸引ポンプ２２及び外部配管２４によって被処理水の吸引濾過を行なうようにしたが、特に限定するものではない。各平膜エレメント１２，１２…の両面を加圧して濾過処理を行なったり、サイフォン式に濾過処理を行なったりしてもよい。

また、浸漬平膜濾過装置１０では、５列に並列した平膜エレメント１２，１２…を処理槽１４に浸漬していたが、特に限定するものではない。処理槽１４内において平膜エレメント１２を上下及び／又は左右方向に多段に形成させても、最下段を形成する平膜エレメント１２，１２…の下端部に本発明の幅広部４２，４２…を設ければ、本発明と同様の効果を得ることができる上に、処理槽１４の規模に適した濾過処理することができる。

また、平膜エレメント１２は上述した構造に限定されるものではなく、膜シート２８と支持板３０で構成されるとともに濾過処理を効率よく行なうことができるものであれば、本発明を好適に用いることができる。

本発明の実施の形態である浸漬平膜濾過装置の構成図 本発明の平膜エレメントの構成を示した斜視図 浸漬平膜濾過装置に設置された各平膜エレメントの下端部を示した断面図 平膜エレメント下部に形成された幅広部の各形状を示した断面図 平膜エレメントを５列に並列した状態を示した斜視図

符号の説明

１０…浸漬平膜濾過装置、１２…平膜エレメント、１４…処理槽、１６…散気管、１８…給水ライン、２２…吸引ポンプ、２４…外部配管、２６…ブロア、２８…膜シート、３０…支持板、３２…膜面部、３２ａ…集水溝、３２ｂ…連通穴、３４…側面部、３６…突起部、３８…集水部、４０…吸引口、４２…幅広部、４４…邪魔板

Claims (4)

1. 処理槽内の被処理水中に多数の平膜エレメントが垂直に浸漬して並列配置されるとともに、前記多数の平膜エレメントの下方に散気手段が配設された浸漬平膜濾過装置において、
   前記平膜エレメントは、各平膜エレメントの下端部同士の間隔が膜面同士の間隔よりも狭くなるように下端部が拡張されていることを特徴とする浸漬平膜濾過装置。
2. 隣り合う前記平膜エレメント同士の膜面の間隔をＸとし、下端部の間隔をＹとしたときに、２／７≦Ｙ／Ｘ＜７／７を満足するように、前記下端部が拡張されていることを特徴とする請求項１に記載の浸漬平膜濾過装置。
3. 前記散気手段からの距離が遠い平膜エレメントの下端部ほど、隣り合う平膜エレメント同士の下端部の間隔が広くなるように各平膜エレメントが並列配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の浸漬平膜濾過装置。
4. 前記平膜エレメントには、並列配置された各平膜エレメントの膜面を所定の間隔に保持する間隔調整部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１つに記載の浸漬平膜濾過装置。

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