JP2006122801A - 固化防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単かつ低コストで、浸漬型膜分離装置の膜モジュールのコンパクト化に伴う固化を抑制することができる固化防止装置を提供する。
【解決手段】 複数の管状膜からなる膜モジュールと当該膜モジュールの下方より気泡を供給する気泡供給装置とを具備し、被処理液をろ過する浸漬型膜分離装置のための固化防止装置であって、前記膜モジュールと前記気泡供給装置との間に以下の条件を満たす第１ネットを設けたものである。
１０≦ａ₁＜ｄ³ ／Ｋ ・・・（１）
Ｋ≧２７ ・・・（２）
ただし、ａ₁は第１ネットの目開き面積（ｍｍ²）、ｄは管状膜の内径（ｍｍ）である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、様々な活性汚泥等の被処理液をろ過するための浸漬型膜分離装置、特に、生活排水を総合的に活性汚泥処理で浄化するための浸漬型膜分離装置において、その流路が汚泥で閉塞した状態（以下、この状態を固化と称する）になるのを防止するための固化防止装置に関する。

活性汚泥処理は、種々の排水浄化手段として多方面で利用されている。中でも総合生活排水の浄化に活性汚泥処理を利用することは、環境汚染を改善するためにとりわけ重要であり、小型浄化槽へも適用できるように、浸漬型ろ過法と組み合わせた効率的な膜分離活性汚泥処理技術の開発が積極的に進められてきた（例えば、（財）日本環境整備教育センター、「膜処理法を導入した小型生活排水処理装置の実用化に関する研究報告書」、平成４〜平成７年度、参照）。その結果、総合生活排水が高度に浄化されるだけでなく、汚泥濃度（例えば、ＭＬＳＳ濃度）を従来の活性汚泥処理における汚泥濃度に比べて数倍まで濃縮することが可能となり、浄化槽がコンパクトになることも確認された。

また、従来活性汚泥処理の膜モジュールとしてもっぱら利用されてきたプレート型および中空糸型の膜モジュールの代わりに、多数の管状膜からなる膜モジュールを利用する浸漬型膜分離装置も開発されている（特許文献１，２参照）。このような浸漬型膜分離装置は、プレート型および中空糸型の膜モジュールに比して、コンパクト性や経済性は格段に改善されることとなったが、コンパクト化に伴い、固化対策が重要になってきており、これらの膜モジュールにおいても固化対策は満足できるものではなかった。
特開２００２−１６６１３７号公報 特開２００２−１６６１３８号公報

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、簡単かつ低コストで、浸漬型膜分離装置の膜モジュールのコンパクト化に伴う固化を抑制することができる固化防止装置を提供することを目的とする。

本発明に係る固化防止装置は、複数の管状膜からなる膜モジュールと当該膜モジュールの下方より気泡を供給する気泡供給装置とを具備し、被処理液をろ過する浸漬型膜分離装置のための固化防止装置であって、前記膜モジュールと前記気泡供給装置との間に以下の条件を満たす第１ネットを設けたものである。
１０≦ａ₁＜ｄ³ ／Ｋ ・・・（１）
Ｋ≧２７ ・・・（２）
ただし、ａ₁は第１ネットの目開き面積（ｍｍ²）、ｄは管状膜の内径（ｍｍ）である。

上記構成の固化防止装置によれば、浸漬型膜分離装置を構成する膜モジュールとその下方に設けられる気泡供給装置との間に第１ネットが設けられる。ここで、膜モジュールは、複数の管状膜からなり、気泡供給装置から供給される気泡とともに流入してきた活性汚泥等の被処理液をろ過する。この際、膜モジュールの管状膜に所定の大きさを超える塊状の活性汚泥が進入すると固化が生じ易いため、膜モジュールへの進入側に第１ネットを設けることにより活性汚泥等の被処理液が管状膜内で固化するのを防止することができる。

ここで、本発明における条件式（１）および（２）は、第１ネットの目開き面積を規定するものであり、固化を有効に防止するための条件を示すものである。

すなわち、第１ネットの目開き面積が条件式（１）の上限を超えると、被処理液中にあり固化を生じ易い塊状の被処理物（夾雑物、塊状の活性汚泥等）が膜モジュールの管状膜に進入することとなり、固化を有効に防止できない。一方、条件式（１）の下限を超えると、第１ネットの目自体が小さくなり過ぎ、第１ネットにおいて目詰まりや固化を生じてしまう。

以上のように、管状膜の前段に塊状の被処理物が進入することを規制する第１ネットを設けることにより、簡単かつ低コストで、固化を有効に防止することができる。

好ましくは、前記管状膜の内径は、８ｍｍ以上１５ｍｍ以下であるように構成される。

好ましくは、前記第１ネットと前記気泡供給装置との間に前記第１ネットの目開き面積より大きい目開き面積を有する第２ネットを設けたように構成される。

この場合、第１ネットの前段部に、第１ネットよりも目開き面積の大きい第２ネットが設けられる。したがって、膜モジュールに進入する塊状の被処理物を多段的に小さくすることができるため、より効果的に固化を防止することができる。

さらに、好ましくは、前記第２ネットは以下の条件を満たすように構成される。
ａ₂＜πｄ² ／４ ・・・（３）

この場合、条件式（３）により第２ネットの目開き面積の上限が膜モジュールの内径より小さくなるべく規定される。したがって、第２ネットがより効果的に作用して、固化を有効に防止することができる。

また、本発明に係る固化防止装置は、多数の管状膜からなる膜モジュールに代えて、プレート型の膜モジュールにも適用可能である。すなわち、複数の平膜を平行に配置し、平膜間の間隔が４ｍｍ以上７ｍｍ以下であるプレート型の膜モジュールと前記平膜に対して平行に気泡を供給する気泡供給装置とを具備し、被処理液をろ過する浸漬型膜分離装置のための固化防止装置であって、前記膜モジュールと前記気泡供給装置との間に以下の条件を満たす第１ネットを設けたものである。
１０≦ａ₁＜ｄ³ ／Ｋ ・・・（１）
Ｋ≧２７ ・・・（２）
ただし、ａ₁は第１ネットの目開き面積（ｍｍ²）、ｄは平膜間の間隔の２倍（ｍｍ）である。

上記構成の固化防止装置においても、上記と同様に固化を有効に防止することができる。

好ましくは、前記第１ネットは、正方形、ひし形、または正六角形の目を有するように構成される。

この場合、第１ネットの目の形状が高い対称性を有することとなり、第１ネットにおける目詰まりをより効果的に防止することができる。

好ましくは、前記被処理液は、総合生活排水を処理するための浄化槽における好気性活性汚泥であるように構成される。

本発明に係る固化防止装置によれば、膜モジュールの前段に塊状の被処理物が進入することを規制する第１ネットを設けることにより、簡単かつ低コストで、固化を有効に防止することができる。したがって、容易な構成に基づいて維持管理性を著しく向上させることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る固化防止装置を備えた浸漬型膜分離装置を浄化槽に配置したところを側方から見た部分断面図である。図２は図１の浸漬型膜分離装置と固化防止装置との関係を示す分解斜視図である。図３は図２の第１ネットにおける活性汚泥の様子を側方から見た断面図である。

本発明に係る固化防止装置は、図１に示すように、複数の管状膜１１１からなる膜モジュール１１と当該膜モジュール１１の下方より気泡ｂを供給する気泡供給装置１２とを具備し、被処理液をろ過する浸漬型膜分離装置１のための固化防止装置３であって、前記膜モジュール１１と前記気泡供給装置１２との間に第１ネット３１（図２）を設けたものである。

はじめに、浄化槽２における浸漬型膜分離装置１の機能について説明する。合併処理機能を有する浄化槽２は、大別して２から３の槽より構成される。例えば、３槽の場合は、固液分離槽、脱窒槽および硝化槽から構成され、２槽の場合は、固液分離槽および硝化槽から構成される。本実施形態の浄化槽２においては、槽２１と槽２２とが仕切り板２３で仕切られており、槽２１が固液分離槽または脱窒槽に該当し、槽２２が硝化槽に該当するが、本発明はこれに限定されるものではない。浸漬型膜分離装置１は、硝化槽２２に設置され、前段の槽２１から移送パイプ２４を経て送り込まれる生活排水（汚水）を硝化槽２２の活性汚泥（活性汚泥を含む汚水を被処理液と称する）を用いてろ過処理する。なお、生活排水の移送量が急激に増加したり、ろ過性能が低下したりして硝化槽２２の水位が上限ＨＷＬを超えると警報（図示せず）が作動するべく構成される。

浸漬型膜分離装置１は、膜モジュール１１の下方に気泡供給装置１２が設置されており、膜モジュール１１全体に略均一に気泡ｂが送り込まれる。膜モジュール１１に下方から送り込まれた気泡ｂは、活性汚泥を含む被処理液を随伴しながら膜モジュール１１内を上昇し、その上端から放出される。これにより、曝気中、被処理液は、硝化槽２２内において膜モジュール１１内外を循環し、この間、膜モジュール１１においてろ過処理が行われる。

膜モジュール１１においてろ過処理が行われた後のろ過液は、ろ過液出口に接続された排出パイプ１３を通じて排出される。排出パイプ１３は、大気開放された第１パイプ１４とろ過液を排出するポンプ２５に通じる第２パイプ１５とに分岐される。これにより、ろ過液出口の位置をろ過圧の基準として活性汚泥を含む被処理液は重力ろ過される。ろ過処理されたろ過液が第２パイプ１５を通じてポンプ２５でくみ上げられ、消毒槽２７に送られる。消毒槽２７に送られたろ過液は、消毒されて排出口２８から排出される。

ここで、本実施形態の膜モジュール１１の構成についてより詳しく説明する。膜モジュール１１は、円筒形の容器に多数の管状膜１１１が収納され、両端（上下端）近傍で熱硬化性樹脂によって集束固定されており（図１において破線で示される）、前述したろ過液出口が膜モジュール１１の側方の上端近傍に設けられている。活性汚泥を含む被処理液は、図３に示すように、管状膜１１１の内側を気泡供給装置１２から供給される気泡ｂの上昇に随伴して流れ、その間に、内側から外側へとろ過される。管状膜１１１は、例えば、特公昭５６−３５４８３号公報に記載の方法によって製造される。この方法によれば、膜を不織布で補強して複合膜とし、内径を規定する心棒に螺旋状に巻き付けながら、その長手方向の互いに重ね合わせた周辺部を超音波溶着することによって任意の内径の管状膜１１１が連続的に製造される。浄化槽２に用いられる膜モジュール１１には、内径ｄが８ｍｍ以上１５ｍｍ以下の管状膜１１１を用いることが好ましい。

この膜モジュール１１は、非常に軽量かつコンパクトな特徴を有しており、例えば、内径１１ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの管状膜１１１を有効長が約５０ｃｍとなるように内径約３０ｃｍ、高さ約５７ｃｍの円筒形容器に約６００本集束固定すると、膜モジュール１１の重量は、約７ｋｇ、有効膜面積は約１０ｍ²となり、好ましくは１０人以下の浄化槽２、少なくとも７人槽の浄化槽２に対応できる。

さらに、他の形式の膜モジュールとは異なり、管状膜１１１自身がエアリフトポンプ作用を有するため、第１パイプ１４によって大気圧に開放されたろ過液出口よりも活性汚泥を含む被処理液の液面が低下しても、当該被処理液が管状膜１１１内を上昇するため、このエアリフトポンプ作用により、被処理液が膜モジュール１１の上端まで持ち上げられる限り、重力ろ過が継続して行われる。これにより、硝化槽２２の可変容量を大きくすることができるので、浄化槽２自身も他の形式の膜モジュールを使用する場合に比べてコンパクトにすることができる。

ろ過液出口には、大気開放パイプである第１パイプ１４の他にポンプ２５へとろ過液を導く第２パイプ１５が接続されている。本実施形態においては、膜モジュール１１の着脱作業時における障害物を少なくするために、ポンプ２５を浄化槽２に固定している。このため、第２パイプ１５が浄化槽２から膜モジュール１１を取り出す際に不都合が生じない長さにするとともに、第２パイプ１５全体をろ過液出口の高さより高くしないように設置する必要がある。第２パイプ１５の一部がろ過液出口より高い位置にあると、被処理液面が低下したときに、第２パイプ１５の一部に空気溜りができてろ過液がポンプ２５に送れない場合があるからである。

本実施形態のポンプ２５には、エアリフトポンプが用いられる。ポンプ効率を上げるためには、ろ過液の入口はできるだけ、下方にあることが好ましい。第２パイプ１５からポンプ２５に入ったろ過液は、エアポンプ（図示せず）から送り出された空気が空気導入口２６からポンプ２５内に噴出した気泡ｂに随伴して上昇し、消毒槽２７に送られる。なお、ポンプ２５を膜モジュール１１に固定することとしてもよい。

続いて、本実施形態の気泡供給装置１２の構成についてより詳しく説明する。本実施形態の気泡供給装置１２には、膜モジュール１１と同じ円筒形の容器が用いられる。当該容器の上端には、膜モジュール１１を正しく装着するための位置決め具１２１が設けられる。また、容器の底部には、硝化槽２３の底面からの位置（水平方向・垂直方向）を規定するための支持足１２２が取り付けられている。容器の中には、気泡発生装置１２３が設置され、エアポンプ（図示せず）から送り込まれた空気が噴出穴１２４から活性汚泥を含む被処理液中に気泡ｂとなって噴出する。

浸漬型膜分離装置１における膜モジュール１１のろ過性能を十分に発揮させるためには、気泡ｂを膜モジュール１１全体に均一分配する必要がある。気泡供給装置１２には、例えば、数ｃｍ間隔で直径１０ｍｍ程度の気泡ｂの噴出穴１２４が複数設けられているが、噴出穴１２４の位置に例えば２ｍｍの水深差が生じた（水平が取れていない）場合、気泡ｂの噴出量としては約６０％の大差となって表れてしまう。したがって、気泡供給装置１２には、高い設置精度が要求される。当然、膜モジュール１１においても気泡供給装置１２に対して高い精度で設置する必要が生じる。

したがって、本実施形態においては、ＦＲＰ等からなる堅牢な構造体である浄化槽２に、位置決め基準となるガイド体２９，３０を設け、当該ガイド体２９，３０に沿って気泡供給装置１２および膜モジュール１１を設置することにより、浄化槽２に対する気泡供給装置１２および膜モジュール１１の設置精度および気泡供給装置１２に対する膜モジュール１１の設置精度をともに高くすることができ、膜モジュール１１のろ過性能を十分に発揮させることができる。

ここで、本実施形態における膜モジュール１１と気泡供給装置１２との間に設けられた固化防止装置３について詳しく説明する。本発明に係る固化防止装置３の第１ネット３１は、以下の条件を満たすものである。
１０≦ａ₁＜ｄ³ ／Ｋ ・・・（１）
Ｋ≧２７ ・・・（２）
ただし、ａ₁は第１ネット３１の目開き面積（ｍｍ²）、ｄは管状膜１１１の内径（ｍｍ）である。

まず、固化は、塊状になった被処理物（主に塊状の活性汚泥や夾雑物。以下、単に塊状汚泥と称する）が管状膜１１１の中で流動を停止することによって生じる可能性が高い。気泡供給装置１２から供給される平均的な気泡ｂの直径は数ｃｍ程度である。この直径は、前述した管状膜１１１の内径ｄの数倍程度と言える。膜モジュール１１に供給された気泡ｂがすべての管状膜１１１に均一に分配され、管状膜１１１に接触した気泡ｂがそのまま管状膜１１１に沿って上昇して行くとすると、管状膜１１１内における気泡ｂの鉛直方向の平均的長さは、元の気泡ｂの直径に依存し、管状膜１１１の内径によらないものと想定できる。

このような想定に基づいて、塊状汚泥が気泡ｂの浮力によって移動する条件を考察する。まず、気泡ｂによる浮力Ｆ_bは管状膜１１１のｄ²に比例して以下のように表される。
Ｆ_b＝ｋ_bｄ² ・・・・（ｆ１）
ここで、比例定数ｋ_bは気泡ｂの長さに比例するものであり、上述のように、気泡ｂの長さは管状膜１１１の内径ｄに依存しないので、比例定数ｋ_bも内径ｄに依存しない。

一方、塊状汚泥が管状膜１１１の内面から受ける摩擦力Ｆ_fは、管状膜１１１中の塊状汚泥の鉛直方向の平均的長さをｓとすると、以下のように表される。
Ｆ_f＝ｋ_fｄｓ ・・・（ｆ２）
ここで、管状膜１１１の内面の粗さに依存する比例定数ｋ_fは、管状膜１１１の素材に依存し、内径ｄによらない。

ここで、浮力Ｆ_bが摩擦力Ｆ_fより大きければ、塊状汚泥は上昇する（固化しない）と言える。
ｋ_bｄ²＞ｋ_fｄｓ ・・・（ｆ３）

この不等式（ｆ３）を変形すると以下のようになる。
α≡ｄ／ｓ＞ｋ_f／ｋ_b ・・・（ｆ４）
ここで、ｄ／ｓで定義された定数αは、塊状汚泥の動き易さを示す数値と言える。すなわち、この定数αの値が管状膜１１１の内径ｄによらない特定の値α_min（＝ｋ_f／ｋ_b）よりも大きくなるようにすれば、塊状汚泥は気泡ｂの浮力によって上昇することとなり、固化の発生を防止することができる。

ここではまず、固化防止装置３として第１ネット３１のみを気泡供給装置１２と膜モジュール１１との間に挿入した場合を考える。図３に示すように、第１ネット３１を通過する前の塊状汚泥を直径Ｄの球と想定すると、第１ネット３１を通過した塊状汚泥の体積は、第１ネット３１の目開き面積ａ₁を用いてａ₁Ｄと表すことができる。したがって、管状膜１１１における塊状汚泥の鉛直方向長さｓは、以下の関係を有するとして差し支えない。
π（ｄ／２）²ｓ≒ａ₁Ｄ ・・・（ｆ５）

したがって、この塊状汚泥に関する定数αは、
α（＝ｄ／ｓ）＝（π／４Ｄ）ｄ³／ａ₁ ・・・（ｆ６）
となり、これを変形して、
ａ₁＝ｄ³／Ｋ （Ｋ＝α・４Ｄ／π） ・・・（ｆ７）

ここで、式ｆ７において、Ｄは前述の通り塊状汚泥の直径であり、定数αの最小値ｋ_f／ｋ_bとともに、管状膜１１１の内径ｄによらない。したがって、固化が生じないときの定数Ｋの最小値を求めることにより、固化を生じない第１ネット３１の目開き面積ａ₁の最大値を求めることができる。すなわち、以下の式を得る。
ａ₁＜ｄ³／Ｋ_min （Ｋ_min＝（ｋ_f／ｋ_b）・（４Ｄ／π）） ・・・（ｆ８）

ここで、発明者は、Ｋ_minを求めるために、管状膜１１１の内径ｄ＝１０ｍｍで活性汚泥のＭＬＳＳ濃度として必要な領域である１７０００ｍｇ／ｌ以下において固化しないための条件を実験的に求めたところ、Ｋの値の最小値Ｋ_minとして、２７という数値を得た。なお、ＭＬＳＳ濃度の設定について、浄化槽２をコンパクトにするためには、汚泥濃度をできるだけ高くする必要があることに基づいて設定される。ここで、図５は固化防止装置を用いない場合の各内径における固化のしきい値を示す図である。図５によれば、前述した本発明において好ましい内径ｄが８ｍｍ以上１５ｍｍ以下の領域にあっては３０００ｍｇ／ｌから９０００ｍｇ／ｌを超えると固化が発生し易くなる。これより、実験的には、９０００ｍｇ／ｌ、実際上は、少なくとも１５０００ｍｇ／ｌの濃度にする必要がある。したがって、活性汚泥のＭＬＳＳ濃度として設定される可能性の高い領域を含んだ１７０００ｍｇ／ｌを基準に求めたものである。なお、ＭＬＳＳ濃度が高くなり過ぎると、Ｋの最小値は大きくなり、要求される第１ネット３１の目開き面積ａ₁は小さくなるが、この場合第１ネット３１自身が目詰まりし易くなるだけでなく、気泡の浮力のみをクロスフローの力としている浸漬型膜分離装置１にあっては、活性汚泥のフラックス（流量）が低下するため好ましくない。

ところで、このＫの値は、前述の通り管状膜１１１の内径ｄに依存しないものであり、内径ｄが上記１０ｍｍ以外の管状膜１１１についても有効であるという知見が得られた。以上より、以下の式を得る。
ａ₁＜ｄ³／Ｋ ・・・（ｆ９）
Ｋ≧２７ ・・・（ｆ１０）

一方、発明者は、第１ネット３１の目開き面積ａ₁が１０ｍｍ²より小さくなると、主に硝化槽２２内に混入している夾雑物により第１ネット３１自身が目詰まりや固化を生じ易くなる点を鑑みて、目開き面積ａ₁の下限値を定めた。
１０≦ａ₁ ・・・（ｆ１１）

以上のようにして、本発明に係る固化防止装置３の第１ネット３１が以下の条件を満たせばよいことが導かれる。
１０≦ａ₁＜ｄ³ ／Ｋ ・・・（１）
Ｋ≧２７ ・・・（２）

したがって、以上に説明した条件に基づいて、管状膜の前段に塊状汚泥が進入することを規制する第１ネットを設けることにより、簡単かつ低コストで、固化を有効に防止することができる。

なお、本実施形態においては、第１ネット３１の目の開口形状は正方形である。この場合、対称性が高くなり、第１ネット３１における目詰まりをより効果的に防止することができる。また、正方形以外でも菱形または正六角形も好適に用いられる。

また、本実施形態においては、図２に示すように、複数のネットを追加する構成も採用可能である。図２においては、第１ネット３１に加えて第２ネット３２が第１ネット３１の前段部、すなわち、第１ネット３１と気泡供給装置１２との間に設置される。一般的な浄化槽２においては、固化防止装置３の第１ネット３１を目詰まりさせる夾雑物は、分離槽（固液分離槽や沈殿分離層等）２１で除去されるため、第１ネット３１だけで、固化を効果的に防止することは可能である。しかし、夾雑物が多量に含まれる汚水を処理する場合には、目詰まり防止のため、できるだけ目の大きいネットを用いることが好ましい。そこで、第１ネット３１に加えて、その前段（下方）に第２ネット３２を設けるものである。

ここで、この第２ネット３２の目開き面積ａ₂の条件は、第１ネット３１の目開き面積ａ₁より大きければよい。すなわち、以下の条件を満たせばよい。
ａ₁＜ａ₂ ・・・（ｆ１２）

というのも、ネットを通過した塊状汚泥は、図３に示すように、液中を流れる（上昇する）塊状汚泥の凝集力により、必ず当該ネットの目開き面積より小さい球状に変形していく。すなわち、一度ネットを通過した塊状汚泥は再び通過したネットの目開き面積より大きな断面積を有することはないからである。

このように、第２ネット３２を追加することにより、夾雑物が多量に含まれる汚水を処理する場合であっても、膜モジュール１１の管状膜１１１に夾雑物が進入することを効果的に防止することができ、また、進入する塊状汚泥を多段的に小さくすることができるため、より効果的に固化を防止することができる。

なお、第２ネット３２の目開き面積ａ₂は、管状膜１１１の断面積π（ｄ／２）²より小さいことが好ましい。すなわち、以下のような条件が好ましい。
（ ａ₁＜ ）ａ₂＜πｄ² ／４ ・・・（３）

また、第１ネット３１の目開き面積ａ₁より大きく管状膜１１１の断面積πｄ²／４より小さなネットを複数設けることとしてもよい。これにより、進入する塊状汚泥をより多段的に小さくすることができ、夾雑物が多い場合にあっても、より効果的に固化を防止することができる。

なお、第１ネット３１の設置位置は、適宜採用可能であるが、気泡供給装置１２から約２０ｃｍ以上離れた気泡が略均一に分散するところで、膜モジュール１１から約５ｃｍ以上離れたところが好ましい。また、複数のネットを用いる場合には、ネット間距離を約５ｃｍ以上にすることが好ましい。また、第１ネット３１および第２ネット３２の材質は、プラスチック等、特に限定されることなく適宜採用可能である。

続いて、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は本発明の第２実施形態に係る固化防止装置を備えた浸漬型膜分離装置において、浸漬型膜分離装置と固化防止装置との関係を示す分解斜視図である。なお、第１実施形態と同様の構成を有するものは、同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態においては、第１実施形態における管状膜１１１を備えた多管状膜モジュール１１の代わりに、平膜間間隔ｅが４ｍｍ以上７ｍｍ以下の複数の平行平膜１３１を備えたプレート型の膜モジュール１３を適用したものである。

このようなプレート型の膜モジュール１３は、平膜１３１間の間隔が７ｍｍ以下になると固化がしばしば発生することが知られている。ここで、膜モジュールとして管状膜を使用した場合において固化が生じるしきい値についての実験結果と比較すると、平膜１３１間の間隔ｅは、管状膜の内径の１／２に相当する知見が得られた。

すなわち、第１実施形態の管状膜１１１の内径ｄを本実施形態の平膜１３１の間隔ｅに置き換えると、第１実施形態の条件式（１）（２）は、次式で表される。
１０≦ａ₁＜ｄ³ ／Ｋ ・・・（１）
Ｋ≧２７ ・・・（２）
ただし、ａ₁は第１ネット３１の目開き面積（ｍｍ²）、ｄ＝２ｅ（ｍｍ）である。

すなわち、
１０≦ａ₁＜８ｅ³ ／Ｋ ・・・（ｆ１３）
Ｋ≧２７ ・・・（ｆ１４）
ただし、ａ₁は第１ネット３１の目開き面積（ｍｍ²）、ｅは平膜１３１間の間隔（ｍｍ）である。

以上より、プレート型の膜モジュール１３に上記条件式を満足する固化防止装置３を第１実施形態と同様に設けることにより、膜モジュール１３の前段において塊状汚泥が進入することを規制することができ、簡単かつ低コストで、固化を有効に防止することができる。

なお、本実施形態においても第２ネット３２等の複数のネットを第１ネット３１の前段に採用することが可能である。

以上のような本発明の構成は一例であってこれに限定されるものではなく、各構成の構造や設置方法等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であり、これと同様の効果を奏する多数の態様を得ることができる。

ここで、本発明の実施例について比較例と対比しつつ説明する。

図１の装置を用いて、固液分離後の総合生活排水を多管状膜モジュール１１で膜分離活性処理を行い、固化の発生状況を調べた。

内径ｄ＝１０ｍｍの管状膜１１１を２７０本束ねた膜モジュール１１の前段に第１ネット３１として６×６ｍｍの正方形目のプラスチック製ネットを設置した。このときの目開き面積ａ₁＝６４ｍｍ²であり、式（ｆ７）より逆算したＫの値は、２７．８である。これは式（１）（２）を満足している。そして、気泡供給装置１２には、直径が１０ｍｍの気泡（空気）ｂの噴出穴１２４が複数設けられ、当該噴出穴１２４からの気泡（空気）の曝気流量を膜面積１ｍ²あたり約１０Ｌ／分にしてＭＬＳＳ濃度を上昇させていった際の固化の発生状況を調べた。

内径ｄ＝１３ｍｍの管状膜１１１を３６６本束ねた膜モジュール１１の前段に第１ネット３１として９×９ｍｍの正方形目のプラスチック製ネットを設置した。このときの目開き面積ａ₁＝８１ｍｍ²であり、式（ｆ７）より逆算したＫの値は、２７．１である。これは式（１）（２）を満足している。その他の構成、条件等は、実施例１と同様にして固化の発生状況を調べた。

＜比較例１＞
内径１０ｍｍの管状膜を２７０本束ねた膜モジュールの前段に８×８ｍｍの正方形目のプラスチック製ネットを設置した。このときの目開き面積は、６４ｍｍ²であり、式（ｆ７）より逆算したＫの値は、１５．６である。これは式（１）（２）を満足していない。その他の構成、条件等は、実施例１と同様にして固化の発生状況を調べた。

＜参考例＞
内径７，１０，および１３ｍｍの管状膜を１６０本以上束ねた膜モジュールをネットなしで使用した場合（その他の条件は実施例１と同様）、膜モジュールのろ過液出口から被処理液面までの距離が約２０ｃｍあるとき、ろ過フラックスは、０．２５ｍ／日であった。この条件下で固化が発生するＭＬＳＳ濃度のしきい値は、図５で示される通りである。なお、図５は５本以上の管状膜で固化が発生したときのＭＬＳＳ濃度のしきい値を示している。図５に示すように、管状膜の内径が大きくなるにつれて、固化が発生するＭＬＳＳ濃度が高くなっている。特に、９０００ｍｇ／ｌ付近では、内径が１３ｍｍであっても固化が生じている。浸漬型膜分離装置においては、実際には１５０００ｍｇ／ｌ程度になるまでは運転されるので、このままの状態では時間経過とともに固化した管状膜の本数が増加してろ過流量が低下することは明らかである。

＜評価＞
実施例１、実施例２ともＭＬＳＳ濃度がおよそ１７０００ｍｇ／ｌを超えるまで発生することはなかった。したがって、これらの実施例１，２において第１ネット３１は、十分な固化の発生防止効果を達成することができた。一方、比較例１においては、ＭＬＳＳ濃度が１５０００ｍｇ／ｌのときからすでに固化が発生し始め、固化の発生防止効果としては不十分であるという結果になった。

本発明の第１実施形態に係る固化防止装置を備えた浸漬型膜分離装置を浄化槽に配置したところを側方から見た部分断面図である。 図１の浸漬型膜分離装置と固化防止装置との関係を示す分解斜視図である。 図２の第１ネットにおける活性汚泥の様子を側方から見た断面図である。 本発明の第２実施形態に係る固化防止装置を備えた浸漬型膜分離装置において、浸漬型膜分離装置と固化防止装置との関係を示す分解斜視図である。 固化防止装置を用いない場合の各内径における固化のしきい値を示す図である。

符号の説明

１ 浸漬型膜分離装置
２ 浄化槽
３ 固化防止装置
１１，１３ 膜モジュール
１２ 気泡供給装置
３１ 第１ネット
３２ 第２ネット
１１１ 管状膜
１３１ 平膜

Claims (7)

1. 複数の管状膜からなる膜モジュールと当該膜モジュールの下方より気泡を供給する気泡供給装置とを具備し、被処理液をろ過する浸漬型膜分離装置のための固化防止装置であって、
   前記膜モジュールと前記気泡供給装置との間に以下の条件を満たす第１ネットを設けたことを特徴とする固化防止装置。
   １０≦ａ₁＜ｄ³ ／Ｋ ・・・（１）
   Ｋ≧２７ ・・・（２）
   ただし、ａ₁は第１ネットの目開き面積（ｍｍ²）、ｄは管状膜の内径（ｍｍ）である。
2. 前記管状膜の内径は、８ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の固化防止装置。
3. 前記第１ネットと前記気泡供給装置との間に前記第１ネットの目開き面積より大きい目開き面積を有する第２ネットを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の固化防止装置。
4. 前記第２ネットは、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項３記載の固化防止装置。
   ａ₂＜πｄ² ／４ ・・・（３）
5. 複数の平膜を平行に配置し、平膜間の間隔が４ｍｍ以上７ｍｍ以下であるプレート型の膜モジュールと前記平膜に対して平行に気泡を供給する気泡供給装置とを具備し、被処理液をろ過する浸漬型膜分離装置のための固化防止装置であって、
   前記膜モジュールと前記気泡供給装置との間に以下の条件を満たす第１ネットを設けたことを特徴とする固化防止装置。
   １０≦ａ₁＜ｄ³ ／Ｋ ・・・（１）
   Ｋ≧２７ ・・・（２）
   ただし、ａ₁は第１ネットの目開き面積（ｍｍ²）、ｄは平膜間の間隔の２倍（ｍｍ）である。
6. 前記第１ネットは、正方形、ひし形、または正六角形の目を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固化防止装置。
7. 前記被処理液は、総合生活排水を処理するための浄化槽における好気性活性汚泥であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の固化防止装置。

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