JP2009066510A - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理液の上昇流が膜モジュールの集液部で阻害されることを防ぐことができ、被処理液の上昇流による中空糸膜の洗浄効果を高く得ることができる濾過装置を提供する。
【解決手段】複数の中空糸膜１を備えて形成される膜モジュール２を被処理液中に浸漬し、被処理液を中空糸膜１の外側から中空内部へと通過させることによって濾過を行なうようにした濾過装置に関する、各中空糸膜１を通過した被処理水が集液される集液部３を膜モジュール２の上端部に設け、上下が開口し周囲がパネル４で囲まれた膜モジュール収容室５内に膜モジュール２の全体を収容する。気体を被処理液中に散気して膜モジュール２の中空糸膜１を洗浄する散気ユニット６を膜モジュール５の下側に配置する。膜モジュール収容室５の周囲のうち少なくとも一部に下端が集液部３より下側に位置する開放部７を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、排水などの被処理液を中空糸膜で濾過して、固液分離処理するようにした濾過装置に関するものである。

排水などの被処理液を膜モジュールに通してろ過し、固液分離処理するにあたって、膜モジュールとして複数の中空糸膜を束ねて形成した膜モジュールを用いることが従来から行なわれている。このように中空糸膜を備えて形成される膜モジュールでは、被処理液を中空糸膜に外側から中空内部へと通過させることによって濾過を行なうことができるものである。このように中空糸膜に被処理液を通して濾過することによって、被処理液を固液分離処理するにあたって、中空糸膜の表面に濾過された固形分が付着し、中空糸膜に目詰まりが発生するおそれがある。このため、中空糸膜の膜モジュールの下側に散気ユニットを配置し、散気ユニットからエアなどの気体を散気させることによって、散気された気体による作用や、散気によって発生する被処理液の上昇流の作用で、中空糸膜に振動を与え、中空糸膜の表面に固形分が付着することを防ぐと共に、付着した固形分を中空糸膜の表面から剥ぎ取る洗浄を行なうようにしている。

このように、膜モジュールの下側に配置される散気ユニットからの散気で中空糸膜の洗浄を行なうにあたって、散気や上昇流を膜モジュールの中空糸膜に効率良く作用させ、洗浄効率を高めることが必要である。このため特許文献１では、膜モジュールの外周を筒状の外壁で囲み、この外壁の内周に散気や上昇流を導いて通すことによって、散気や上昇流が四方に散逸することを防いで、膜モジュールに沿って散気や上昇流が効率良く作用するようにしている。

しかしながら特許文献１のものでは、外壁は膜モジュールの上下の中央部だけを囲むものであるため、外壁の下端部から外側へ散気や上昇流が逃げて拡散し、膜モジュールの中空糸膜の上部に散気や上昇流を十分に作用させることができないという問題がある。そこで、特許文献２では、膜モジュールの上下の全長を隔壁で囲み、上下の全長において中空糸膜に散気や上昇流を作用させるようにしている。

図５は、特許文献２に開示される膜モジュールの上下の全長を隔壁で囲むようにしたタイプの濾過装置の一例を示すものである。膜モジュール２は複数本の中空糸膜１を揃えてＵ字状に屈曲し、その両端部を集液部３で束ねることによって形成してある。中空糸膜１の外側から中空内部へと通過して濾過された被処理液は、集液部３内に集められて排出されるようになっている。この膜モジュール２は膜モジュール収容室５内に収容してある。膜モジュール収容室５は四周のパネル４で上下に開口する筒状に形成されるものであり、膜モジュール２は上下の全長が膜モジュール収容室５内に収容されるようにしてある。また膜モジュール２の下側に配置して、散気ユニット６が設けてある。

このものにあって、散気ユニット６から気体が散気されると、散気はパネル４で囲まれた膜モジュール収容室５内に規制されて上昇し、また散気によって生じる被処理液の上昇流もパネル４で囲まれた膜モジュール収容室５内に規制されて上昇する。従って散気や上昇流は周囲に広がってしまうことなく規制され、膜モジュール２の中空糸膜１に効率良く作用させることができるものであり、散気や上昇流による中空糸膜１の洗浄を効率良く行なうことができるものである。
特開２００２−３４６３４４号公報（図１） 特開２００７−８３１２９号公報（図８）

膜モジュール２は上記のように中空糸膜１を集液部３で束ねて形成されており、集液部３が上端になる姿勢で膜モジュール収容室５内に収容するようにしてある。そして集液部３は中空糸膜１の束よりも幅寸法が大きく形成されるので、図５にみられるように、膜モジュール収容室５の四周のパネル４と集液部３との間の隙間は、中空糸膜１との間の隙間より小さくなっている。

従って、散気ユニット６からの散気によって生じる被処理液の上昇流は、図５に矢印で示すように、中空糸膜１に沿って上昇した後に、膜モジュール収容室５のパネル４と集液部３との間の隙間を通過して、膜モジュール収容室５の上面の開口から上方へ抜けるが、膜モジュール収容室５のパネル４と集液部３との間の隙間が上記のように狭くなっているので、被処理液の流れが集液部３の部分で阻害され、上昇流の流速が遅くなったり、乱流が発生したりする。

そしてこの結果、被処理液の上昇流で中空糸膜１に付着した汚れを剥離する力が弱くなり、中空糸膜１の洗浄効果が低下することになるという問題があった。またこのような状況で被処理液の流速を速くするためには、散気ユニット６からの気体の噴出圧を高める必要があるが、この場合には運転エネルギーが多く必要になる。また、上記のように乱流が生じると、被処理液の上昇流が中空糸膜１に均一に作用しなくなり、中空糸膜１の洗浄が不均一になるものである。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、被処理液の上昇流が膜モジュールの集液部で阻害されることを防ぐことができ、被処理液の上昇流による中空糸膜の洗浄効果を高く得ることができる濾過装置を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る濾過装置は、複数の中空糸膜１を備えて形成される膜モジュール２を被処理液中に浸漬し、被処理液を中空糸膜１の外側から中空内部へと通過させることによって濾過を行なうようにした濾過装置において、各中空糸膜１を通過した被処理水が集液される集液部３を膜モジュール２の上端部に設け、上下が開口し周囲がパネル４で囲まれた膜モジュール収容室５内に膜モジュール２の全体を収容すると共に、気体を被処理液中に散気して膜モジュール２の中空糸膜１を洗浄する散気ユニット６を膜モジュール２の下側に配置し、膜モジュール収容室５の周囲のうち少なくとも一部に下端が集液部３より下側に位置する開放部７を形成して成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、散気ユニット６からの散気によって生じる被処理液の上昇流は、パネル４で囲まれた膜モジュール収容室５によって規制されて中空糸膜１に沿って上昇した後に、開放部７から抜けることができ、被処理液の流れが集液部３の部分で阻害されることを防ぐことができるものであり、被処理液の流速が遅くなったり、乱流が発生したりすることなく、被処理液の上昇流による中空糸膜１の洗浄効果を高く得ることができるものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、パネル４を介して隣り合う膜モジュール収容室５を複数設けると共に各膜モジュール収容室５に膜モジュール２を収容し、隣り合う膜モジュール収容室５の間のパネル４以外の箇所において、上記の開放部７を各膜モジュール収容室５に形成して成ることを特徴とするものである。

各膜モジュール収容室５内を上昇する被処理液の流れが開放部７から抜ける際に合流すると、互いに干渉しあって乱流等が発生し、被処理液の流れが阻害されるおそれがあるが、この発明によれば、隣り合う膜モジュール収容室５は上端に至るまでパネル４で仕切られており、開放部７から抜ける被処理液の流れが合流することを防ぐことができ、乱流等が発生することを防止できるものである。

本発明によれば、散気ユニット６からの散気によって生じる被処理液の上昇流は、パネル４で囲まれた膜モジュール収容室５によって規制されて中空糸膜１に沿って上昇した後に、集液部３の下側から開放部７を通して抜けることができ、被処理液の流れが集液部３の部分で阻害されることを防ぐことができるものであり、被処理液の流速が遅くなったり、乱流が発生したりすることなく、被処理液の上昇流による中空糸膜１の洗浄効果を高く得ることができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

中空糸膜１はＰＥ、ＰＰ、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥなどの樹脂素材や、セラミックなどの素材から、サブミクロンオーダーの微細孔を有する中空糸状に形成されるものであり、この中空糸膜１を集液部３で束ねることによって、膜モジュール２を形成するようにしてある。図１の実施の形態で用いる膜モジュール２では、多数本の中空糸膜１を引き揃えて束ね、これを中央部でＵ字状に屈曲すると共に両端部を集液部３で固定するようにしてある。集液部３は樹脂成形などで形成されるものであり、内部を密閉された中空に形成してある。各中空糸膜１の両端は集液部３内に開口させてあり、集液部３には濾過液出口１２が設けてある。また集液部３からＵ字状に垂れ下がる中空糸膜１の屈曲部内に膜固定バー１７を通し、膜固定バー１７を支持シャフト１８で集液部３の下面に固定することによって、中空糸膜１の屈曲側の端部を拘束し、中空糸膜１が絡み合ったりすることを未然に防ぐようにしてある。

膜モジュール収容室５はパネル４を組み立てて形成されるものであり、筐体１４内に複数の膜モジュール収容室５を形成する場合は図２に示すように、筐体パネル４ａで四角筒状に筐体１４を形成すると共に、筐体１４内を仕切りパネル４ｂで仕切ることによって、筐体パネル４ａと仕切りパネル４ｂとで四周が囲まれる膜モジュール収容室５を形成することができるものである。筐体１４には自立させるための脚１５が四隅の下端に設けてある。図２の実施の形態では６つの膜モジュール収容室５が形成されるようにしてあるが、膜モジュール収容室５の個数は任意である。

各膜モジュール収容室５は上下に開口する筒状、例えば四角筒状に形成されるものであり、隣り合う膜モジュール収容室５は仕切りパネル４ｂで仕切られているものである。そして図２（ａ）に示すように、各筐体パネル４ａは仕切りパネル４ｂの高さよりも低く形成してあり、筐体パネル４ａの上端が仕切りパネル４ｂの上端よりも下側に位置するようにしてある。このように筐体パネル４ａの上端を仕切りパネル４ｂの上端より低くすることによって、この筐体パネル４ａの上側において各膜モジュール収容部５の上部に開放部７が形成されるようにしてある。図２（ａ）の実施の形態では、４枚の総ての筐体パネル４ａの高さを低くすることによって、両端に位置する膜モジュール収容室５は２面の開放部７で外側に開放されるようにすると共に、中央部に位置する膜モジュール収容室５は１面の開放部７で外側に開放されるようにしてある。また図２（ｂ）の実施の形態では、膜モジュール収容室５が並ぶ側の端部に位置する筐体パネル４ａは仕切りパネル４ｂと同じ高さに形成してあり、各膜モジュール収容室５はそれぞれ１面の開放部７で外側に開放されるようにしてある。

上記の膜モジュール２は各膜モジュール収容室５に収容して取り付けられるものである。膜モジュール２の取り付けは図１に示すように、集液部３を固定具１６で仕切りパネル４ｂに取り付けることによって行なうことができる。ここで、膜モジュール２は上端の集液部３から下端の中空糸膜１の屈曲側端部に至るまで全体が膜モジュール収容室５内に収容されるようにしてあるが、集液部３が各膜モジュール収容室５に形成した開放部７の下端よりも上側に位置するように、膜モジュール収容室５内に膜モジュール２を配置するものである。

上記のように膜モジュール２を膜モジュール収容室５に収容した筐体１４は、排水などの被処理液が供給される処理槽内に、膜モジュール２を被処理液中に浸漬させた状態で設置されるものである。また図１に示すように膜モジュール２の直下位置には散気ユニット６が設けてある。散気ユニット６には送気管１９が接続してあり、送風機などからエア等の気体が散気ユニット６に供給されるようにしてある。そして膜モジュール２の集液部３の濾過液出口１２には濾過液排出配管２０が接続してあり、濾過液排出配管２０を通して集液部３内を吸引すると、被処理液は膜モジュール２の各中空糸膜１に外側から中空内部へと通過してろ過される。また膜モジュール２の外部より水圧などの外圧をかけることによっても、被処理液は各中空糸膜１に外側から中空内部へと通過してろ過することができる。このように中空糸膜１に外側から中空内部へと通過する際に固液分離されてろ過された被処理液は、中空糸膜１の両端の開口から集液部３内に流入し、濾過液出口１２から濾過液排出配管２０を通して排出されるようになっている。

また、このように膜モジュール２で被処理液を濾過しながら、送気管１９からエアなどの気体を散気ユニット６に供給し、散気ユニット６の噴出口２１から被処理液中に気体を噴出して散気を行なうようにしてある。このように散気ユニット６から散気すると、散気した気体は被処理液中を浮力で各膜モジュール収容室５内を上昇し、膜モジュール２の中空糸膜１に作用する。また散気気体が被処理液中を上昇することによって、各膜モジュール収容室５内において被処理液に上昇流が生じ、この被処理液の上昇流が中空糸膜１に作用する。そしてこの散気の作用や、被処理液の流れの作用で、中空糸膜１が振動し、中空糸膜１の表面に固形物が堆積して付着することを防止したり、中空糸膜１の表面に付着した固形物を剥離させたりして、中空糸膜１に目詰まりが生じることを防ぐ洗浄を行なうことができるものである。

上記のように散気ユニット６からの散気や散気による被処理液の上昇流は膜モジュール収容室５内で規制されるので、散気や上昇流が散逸することなく、膜モジュール２の中空糸膜１に集中して作用させることができ、中空糸膜１を効率良く洗浄することができるものである。そして被処理液の上昇流は膜モジュール収容室５の上方へ抜けるが、この被処理液の流れを図３によって説明する。

被処理液の上昇流を図３に矢印で示すように、被処理液の流れは膜モジュール２の中空糸膜１に沿って上昇した後、膜モジュール２の上端の集液部３の側方を通過して上方へ抜ける。このとき、集液部３は中空糸膜１を束ねて固定するものであるので、既述のように集液部３の幅は中空糸膜１の束の幅より大きく、被処理液の流れが集液部３の側方を通過して上方へ抜けることが阻害されるおそれがある。しかし本発明では、下端が集液部３よりも低い位置になるように開放部７が膜モジュール収容室５の上部に形成してあるので、中空糸膜１に沿って上昇した被処理液の流れが集液部３にまで達すると、この流れの一部が開放部７から膜モジュール収容室５の外方へ抜けることになり、被処理液の上昇流が集液部３でせき止められるように阻害されるようなことがなくなるものである。従って、被処理液の流れが膜モジュール２より上方へ抜ける抵抗が小さくなるものであり、被処理液の流速が遅くなったり、乱流が発生したりすることを防ぐことができ、被処理液の上昇流による中空糸膜１の洗浄効果を高く得ることができるものである。また乱流の発生も防ぐことができるので、被処理液の上昇流が中空糸膜１に均一に作用し、中空糸膜１の洗浄を均一に行なうことができるものである。そしてこの結果、間欠的に中空糸膜１の洗浄を行なう場合には洗浄回数を減らすことが可能になって、洗浄コストを低減することができるものであり、また被処理液の上昇流の速度を上げるために散気ユニット６からの気体の噴出圧力を高めるような必要がなくなり、省エネルギーで運転をすることができるものである。尚、開放部７を形成するために一部のパネル４の大きさを小さく形成することができ、材料コストを低減することもできるものである。

図４は本発明の他の実施の形態を示すものである。この実施の形態で用いる膜モジュール２は、多数本の中空糸膜１を引き揃え、その上端を集液部３に束ねて固定すると共に、その下端をスカート部２４に束ねて固定するようにしてあり、集液部３とスカート部２４を支持シャフト２６を介して固定することによって、集液部３とスカート部２４の間の距離を規制し、中空糸膜１が一直線に張られるようにしてある。集液部３は上記と同様に形成されるものであり、内部を中空に形成して、各中空糸膜１の上端を集液部３内に開口させてある。またスカート部２４は下面が開口する有低筒状に樹脂成形などで形成されるものであり、その形状は丸筒状や角筒状など任意である。中空糸膜１の下端はスカート部２４の上面部２４ａ内に埋入するようにして固定されるものであり、中空糸膜１の下端の開口が閉じられるようにしてある。またスカート部２４の上面部２４ａには中空糸膜１の間の箇所において上下に開口する多数の通孔２５が設けてある。

図４の実施の形態では、筐体１４に４つの膜モジュール収容室５を形成するようにしてあり（図４において仕切りパネル４ｂの背面側に図示されない２つの膜モジュール収容室５が形成されている）、各膜モジュール収容室５にそれぞれ膜モジュール２が収容してある。筐体パネル４ａの上側において各膜モジュール収容室５の上部に開放部７を形成するなど、その他の構成は上記ものと同じである。そしてこのものでは、散気ユニット６の噴出口２１から被処理液中に気体を噴出して散気をすると、散気した気体はスカート部２４内に入って通孔２５を通過し、そのまま上昇して膜モジュール２の中空糸膜１に作用する。また散気気体が被処理液中を上昇することによって生じる上昇流も、スカート部２４内に入って通孔２５を通過し、そのまま上昇して膜モジュール２の中空糸膜１に作用する。そしてこの散気の作用や、被処理液の流れの作用で中空糸膜１の洗浄を行なうことができるものである。また開放部７を設けたことによる作用効果は上記と同じである。

上記の図１や図４の実施の形態では、複数の膜モジュール収容室５を形成して、複数の膜モジュール２で被処理液の濾過を行なうようにしたが、図３のように単一の膜モジュール収容室５に収容される一つの膜モジュール２で被処理液の濾過を行なうようにしてもよい。膜モジュール２の本数は必要とされる被処理液の濾過処理能力に応じて任意に設定されるものである。

ここで、上記の図１や図４の実施の形態において、複数の膜モジュール収容室５を形成して、複数の膜モジュール２で被処理液の濾過を行なう場合、既述のように、各膜モジュール収容室５を仕切る仕切りパネル４ｂは上端が膜モジュール２の集液部３より上方に位置する高さに形成し、各膜モジュール収容室５の開放部７は仕切りパネル４ｂ以外の筐体パネル４ａにおいて、隣り合う膜モジュール収容室５と反対側に設けるようにしてある。このため、被処理液の流れを図４に矢印で示すように、各膜モジュール収容室５内を上昇する被処理液のうち、隣りの膜モジュール収容室５と反対側での上昇流は開放部７から外方へ抜けるが、隣りの膜モジュール収容室５の側での上昇流は膜モジュール収容室５の上端にまで達してから上方へ抜ける。従って、隣り合う膜モジュール収容室５において開放部７から外方へ抜けた被処理液の流れが合流して干渉し合うことを防ぐことができ、乱流が発生して流れが阻害されたり、隣の膜モジュール収容室５に開放部７から被処理液が流れ込んだりすることを防止することができるものであり、被処理液の流れが中空糸膜１に不均一に作用することを防いで、中空糸膜１の洗浄を均一に行なうことができるものである。特に、隣り合う膜モジュール収容室５において被処理液の上昇流の流速に差がある場合、開放部７から外方へ抜けた被処理液の流れが干渉し合うと、上昇流の流速が遅いほうの膜モジュール収容室５に開放部７から被処理液が流れ込んで下降流や乱流が生じるおそれがあるが、このようなことを未然に防ぐことができるものである。

本発明の実施の形態の一例の正面断面図である。 同上のモジュール収容室を複数形成した筐体を示すものであり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ斜視図である。 同上の他の実施の形態の一例の正面断面図である。 同上の他の実施の形態の一例の正面断面図である。 従来例の正面断面図である。

符号の説明

１ 中空糸膜
２ 膜モジュール
３ 集液部
４ パネル
５ 膜モジュール収容室
６ 散気ユニット
７ 開放部

Claims (2)

1. 複数の中空糸膜を備えて形成される膜モジュールを被処理液中に浸漬し、被処理液を中空糸膜の外側から中空内部へと通過させることによって濾過を行なうようにした濾過装置において、各中空糸膜を通過した被処理水が集液される集液部を膜モジュールの上端部に設け、上下が開口し周囲がパネルで囲まれた膜モジュール収容室内に膜モジュールの全体を収容すると共に、気体を被処理液中に散気して膜モジュールの中空糸膜を洗浄する散気ユニットを膜モジュールの下側に配置し、膜モジュール収容室の周囲のうち少なくとも一部に下端が集液部より下側に位置する開放部を形成して成ることを特徴とする濾過装置。
2. パネルを介して隣り合う膜モジュール収容室を複数設けると共に各膜モジュール収容室に膜モジュールを収容し、隣り合う膜モジュール収容室の間のパネル以外の箇所において、上記の開放部を各膜モジュール収容室に形成して成ることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。

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