JP2010234331A - 浸漬型膜分離装置における膜エレメント - Google Patents

Abstract

【課題】膜面の一部で目詰まりなどが生じても膜面全体としての均等濾過能力を保持して効率的に濾過するようにした浸漬型膜分離装置における膜エレメントを提供すること。
【解決手段】膜エレメントＡを、濾過室を上下方向に複数に仕切って配列した濾過室形成部Ｃと、濾過室形成部Ｃと連接し、各濾過室よりの濾過水を横方向に集水する横溝４を形成した集水用横溝形成部Ｂと、集水用横溝形成部Ｂと連接して各横溝４からの横方向の集水をさらに集水して外部へ排出するようにした集水路部１０とより構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、浸漬型膜分離装置における膜エレメントに関し、特に、平行して隣接配設する膜エレメントの膜面全面に亘って均等に濾過し、圧損を小さくして集水を効率よく行えるようにした浸漬型膜分離装置における膜エレメントに関するものである。

従来、下水、産業排水、生活排水等の汚水（被処理水）を処理する方法として、膜分離活性汚泥処理法がある。
この膜分離活性汚泥処理においては、汚水を活性汚泥処理する反応槽内に浸漬型膜分離装置を浸漬配置している。この浸漬型膜分離装置は本体ケーシング内に複数枚の有機平膜型の膜エレメントを所定間隔で平行に配列し、かつ膜面を上下方向に沿わせるようにして配置して充填するように構成している。そして、各膜エレメント間の膜面より該膜エレメント内に発生させる負圧（膜間差圧）を利用して汚水を吸引することで濾過し、その濾過水を処理水として取り出すようにしている。

また、この反応槽内に浸漬する浸漬型膜分離装置より下方位置の反応槽内底部に散気装置を配設し、平行配列した膜エレメント間を膜面洗浄用気体（一般的には空気）を上昇させて汚水に上昇流を発生させて槽内で攪拌を行うとともに、これにより膜エレメントの膜面の洗浄を行うようにしている。

しかしながら、従来の膜エレメントは、一般的には縦長の矩形状で、膜面全体において反応槽内の汚水（被処理水）を吸引するようにしているため、吸引時の吸引圧力に膜面全体に亘って偏りが生じて汚水濾過を効率的に行うことができないという問題があった。
この問題点を解決するため、膜面に凹みや溝を設けて濾過水の流路を形成しているが、排出口を１カ所に設けて排出するようにしているため、汚水吸引時、その吸引圧力が排出口の周辺に集中し、吸引濾過時には排出口から近い部分ほど吸引力が集中し、結果的には膜エレメント全面での均一な濾過が行えないという問題があった。

また、特許文献１に開示された発明には、集液部及び通液流路の抵抗係数を変更することで、例えば、集液部に接する直近領域の流路網の抵抗係数が直近領域より以遠の流路網の抵抗係数に比べて小さくしたり、流路網は集液部に近いほどに抵抗係数が漸次に、もしくは段階的に、或いは断続的に減少するようにして、膜エレメント全面で均一に濾過できるようにしている。

しかし、この特許文献１に開示されたものは、膜エレメントの内部を仕切らず膜面全体を１枚としているので、膜面の一部に目詰まりなどが生じるとこの目詰まり部での吸引量が変化し、これにより予め設定していた膜面全体の抵抗係数に変化が生じて所定の均一濾過が行えないという問題があった。

特開２００８−２４６３５６号公報

本発明は、浸漬型膜分離装置における膜エレメントの有する問題点に鑑み、膜面の一部で目詰まりなどが生じても膜面全体としての均等濾過能力を保持して効率的に濾過するようにした浸漬型膜分離装置における膜エレメントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントは、膜エレメントを、濾過室を上下方向に複数に仕切って配列した濾過室形成部と、該濾過室形成部と連接し、各濾過室よりの濾過水を横方向に集水する横溝を形成した集水用横溝形成部と、集水用横溝形成部と連接して各横溝からの横方向の集水をさらに集水して外部へ排出するようにした集水路部とより構成したことを特徴とする。

この場合において、濾過室形成部の各濾過室に、エンボスを濾過室内での横方向への集水が均等となるように形成して構成することができる。

また、各濾過室に形成するエンボスを、集水用横溝形成部近傍より以遠になるほど流通抵抗を小さくなるよう配列して構成することができる。

また、濾過室形成部の各濾過室を、各濾過室からの集水路部へ流通抵抗を排出口近傍より以遠になるほど小さくなるようその面積を設定するように構成することができる。

また、濾過室形成部に形成する濾過室を、膜エレメントの表面にその上下に仕切る複数の仕切壁を所定間隔に形成して構成することができる。

また、各濾過室に連通するようにして集水用横溝形成部に形成する横溝を、排出口近傍より以遠になるほどその間隔を小さくもしくは溝断面積を大きくなるようにして構成することができる。

本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントによれば、膜エレメントを、濾過室を上下方向に複数に仕切って配列した濾過室形成部と、該濾過室形成部と連接し、各濾過室よりの濾過水を横方向に集水する横溝を形成した集水用横溝形成部と、集水用横溝形成部と連接して各横溝からの横方向の集水をさらに集水して外部へ排出するようにした集水路部とより構成することにより、複数に仕切られた各濾過室より独立して水が吸引されるため、各濾過室から集水路への一定流路を確保することができ、また濾過室を仕切ることで膜面と膜エレメントとの間に空隙の容積を増やすことができるので、効率の良い集水が可能であるとともに、膜エレメント全面に亘っての均等な濾過が行える。

また、濾過室形成部の各濾過室に、エンボスを濾過室内での横方向の集水が均等となるように形成して構成することにより、簡単な構成で膜エレメント全面での濾過が均等に行うことができる。

また、各濾過室に形成するエンボスを、集水用横溝形成部近傍より以遠になるほど流通抵抗を小さくなるよう配列して構成することにより、集水圧により均等化が図れるため、膜面の奥からも均等に集水することができる。

また、濾過室形成部の各濾過室を、各濾過室からの集水路部へ流通抵抗を排出口近傍より以遠になるほど小さくなるようその面積を設定するように構成することにより、排出口に近い濾過室と遠い濾過室においても各濾過室から均等に水を吸い込むことができ、これにより膜エレメント全面での濾過が均等に行うことができる。

また、濾過室形成部に形成する濾過室を、膜エレメントの表面にその上下に仕切る複数の仕切壁を所定間隔に形成して構成することにより、濾過室はそれぞれ独立しているので一部の濾過室に目詰まりなどが生じても、全体として効率の良い濾過集水を行うことができる。

また、各濾過室に連通するようにして集水用横溝形成部に形成する横溝を、排出口近傍より以遠になるほどその間隔を小さくもしくは溝断面積を大きくなるようにして構成することにより、排出口から遠い部分は近い部分より集水用横溝の密集度或いは断面積が大きくなるので、膜エレメント全面で均一な濾過を行うことができる。

本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの第１実施例を示す正面図である。 同膜エレメントの各部を拡大した斜視図で、（Ａ）は濾過室と横溝との連接部を、（Ｂ）は集水用横溝形成部の横溝と集水路部との連接部を、（Ｃ）は仕切壁部における濾過室と横溝との連接部を、（Ｄ）は図１における最下段の濾過室と集水路部との連接部をそれぞれ示す。 濾過室形成部の全体面積に占めるエンボスを形成した面積の割合を導出するための試験結果を示すグラフである。 本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの第２実施例を示す正面図である。である。 本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの第３実施例を示す正面図である。 本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの第４実施例を示す正面図である。

以下、本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの第１実施例を示す。
下水、産業排水、生活排水等の汚水を膜分離活性汚泥処理法を用いて処理する場合、反応槽（図示省略）内に浸漬型膜分離装置を浸漬配置して行うが、該浸漬型膜分離装置は反応槽内底部で、かつ浸漬型膜分離装置の下方位置に膜面洗浄用気体を気泡として噴出させる散気装置（図示省略）を配設して構成する。
なお、この浸漬型膜分離装置の濾過ユニットは、膜エレメントＡ（「平膜エレメント」ともいう。）の複数枚を平行に配列し、相互に連結するようにして膜ユニット（図示省略）に組み込み一体となるように構成する。

この膜エレメントＡは、濾板本体ともなる膜エレメント本体部１の表面に配設した濾過膜と膜エレメント本体部１の表面との間に形成する通液流路（図示省略）内に負圧を作用させ、この負圧を利用して膜エレメント間に形成される流路内の汚水を吸引して濾過するように形成している。

そして、この膜エレメントＡは、図１に示すように、特に限定されるものではないが、例えば、合成樹脂製の膜エレメントＡを縦長形に形成するとともに、この膜エレメントＡを、濾過室３１〜３５を上下方向に複数段に仕切壁２１〜２４により仕切って配列した濾過室形成部Ｃと、該濾過室形成部Ｃの各濾過室と連接し、各濾過室よりの濾過水を横方向に集水するようにした横溝４を形成した集水用横溝形成部Ｂと、集水用横溝形成部Ｂと連接して各横溝４からの横方向へ流れる集水をさらに集水して外部へ排出するように膜エレメントＡの側端部に形成した集水路部１０とより構成する。
ここで、濾過膜は、その周縁及び膜エレメントＡの仕切壁２１〜２４が形成された位置で、膜エレメントＡに線状に接合するようにし、これにより、濾過膜と膜エレメントＡとの間に濾過室が形成されるようにする。

また、濾過室形成部Ｃには、複数、これは特に限定されるものではないが、例えば、図１に示すように５つの濾過室３１、３２、３３、３４、３５を上下方向に複数段配列するように各濾過室間を仕切壁２１、２２、２３、２４にて仕切り、上下の濾過室間で濾過水が互いに導通しないようにする。
なお、この場合、各段の濾過室３１、３２、３３、３４、３５を上下方向の幅或いは面積を同じとするようにすることもできるが、図１に示す実施例では各濾過室からの集水路部１０へ流通抵抗を排出口７近傍より以遠になるほど小さくなるようにしている。
これは、特に限定されるものではないが、例えば、排出口７に近い側の濾過室より遠くの濾過室の方が漸次上下方向の幅を大、或いは面積を広くなるようにして配列するようにする。
これにより、排出口７に近い濾過室と遠い濾過室においても各濾過室から均等に水を吸い込むことができ、これにより膜エレメント全面での濾過が均等に行うことができるようになる。
なお、濾過室３１、３２、３３、３４、３５の上下方向の幅は、例えば、１００〜３００ｍｍ程度の範囲で任意に設定することができるが、本実施例においては、上から順に、１１２ｍｍ、１１２ｍｍ、１１２ｍｍ、１２７ｍｍ、１３５ｍｍに設定するようにしている。
また、濾過膜との接合部となる仕切壁２１〜２４の上下方向の幅は、例えば、５〜３０ｍｍ程度の範囲で任意に設定することができるが、本実施例においては、１０ｍｍに設定するようにしている。

濾過室形成部Ｃを構成する各濾過室３１、３２、３３、３４、３５には、図２に示すように、それぞれ多数のエンボス５（突起）を整列或いはランダムに突設するようにして形成し、これにより各濾過室で濾過された濾過室内での処理水が濾過室内全体に亘って均等に横方向に配設された集水用の横溝４へ流れるようにする。
このエンボス５は各濾過室においてその密度を異なるよう、即ち集水用横溝形成部近傍より以遠になるほど流通抵抗を小さくなるよう、例えば、密度を高くなるよう配列して構成する。これにより、濾過室内における集水圧により均等化が図れるため、膜面の奥からも均等に集水することができるようになる。
なお、エンボス５の高さ方向の寸法は、例えば、０．４〜０．９ｍｍ程度の範囲で、また、横溝４の深さ方向の寸法は、例えば、０．４〜０．９ｍｍ程度の範囲で、横溝４の幅方向の寸法は、例えば、１．０〜３．０ｍｍ程度の範囲で、それぞれ任意に設定することができる。

ここで、濾過室形成部Ｃの全体面積に占めるエンボス５を形成した面積の割合は、図３に示す試験結果から、１０〜４０％程度に設定することが好ましいことを確認できた。

集水用横溝形成部Ｂは、図１に示すように、濾過室形成部Ｃに隣接するようにして配設し、かつ排出口近傍（上端）より以遠（下端）になるほどその幅を漸次小さくなるよう、即ち三角形に形成する。そして、この集水用横溝形成部Ｂには各濾過室にそれぞれ１本或いは複数本の横溝４を連通するようにして形成する。この場合、排出口近傍より以遠になるほどその間隔を小さくもしくは溝断面積を大きくなるように形成する。これにより、排出口７から遠い部分は近い部分より集水用の横溝４の密集度或いは断面積が大きくなるので、膜エレメント全面で均一な濾過を行うことができる。

なお、この各濾過室に連通する横溝４と濾過室との関係を図２（Ａ）に、またこの横溝と連通する集水路部１０との関係を図２（Ｂ）に、各濾過室間を仕切る仕切壁及び横溝との関係を図２（Ｃ）にそれぞれ示し、図２（Ｄ）においては、集水用横溝形成部Ｂを形成しない部分での濾過室３５と集水路部１０との関係を示す。
なお、集水路部１０の深さ方向の寸法は、例えば、０．５〜１．０ｍｍ程度の範囲で、集水路部１０の幅方向の寸法は、例えば、５〜１０ｍｍ程度の範囲で、それぞれ任意に設定することができる。

このように、本発明の膜エレメントは、その濾過室形成部に上下方向に仕切壁にて複数に仕切って濾過室を上下方向に配列し、かつこの濾過室形成部に連接した集水用横溝形成部に一端部では各濾過室と連通し、他端部では集水路部とそれぞれ連通するようにして濾過室よりの濾過水を横方向に集水する横溝を形成しているので、複数に仕切られた各濾過室より独立して水が吸引集水されるため、各濾過室から集水路側への一定流路を確保することができるとともに、膜エレメント全面に亘っての均等な濾過を確実に行うことができる。

しかも、濾過室内での横方向の集水が均等となるように各濾過室にエンボスを形成し、かつ該エンボスを集水用横溝形成部近傍より以遠になるほど流通抵抗を小さくなるよう配列することにより、さらには各濾過室からの集水路部へ流通抵抗を排出口近傍より以遠になるほど小さくなるよう各濾過室の面積を設定しているので、相乗的に膜エレメント全面での濾過が均等に行うことができる。
また、膜エレメントの表面にその上下に仕切る複数の仕切壁を介して濾過室を所定間隔に配設することにより、濾過室はそれぞれ独立し、一部の濾過室で目詰まりなどが生じても全体として効率の良い集水を行うことができる。

図４に、本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの第２実施例を示す。
この実施例は、上下２段の膜エレメントＡ１、Ａ２を仕切るようにして配設して膜エレメントＡを形成し、この上段の膜エレメントＡ１の左端から集水路部１０、集水用横溝形成部Ｂ、濾過室形成部Ｃを配設し、実施例１と同様にして集水路部１０、集水用横溝形成部Ｂの横溝、濾過室形成部Ｃの各濾過室と連接し、濾過水が各濾過室より横溝４を経て集水路部１０に集水されるように構成する。なお、集水路部１０は膜エレメントＡ１においては左端の縦方向に、また濾過室形成部Ｃには上下３段の濾過室３１、３２、３３を形成している。

下段の膜エレメントＡ２は、上下２段の濾過室３４、３５を形成し、かつ右端に膜エレメントＡの全高に亘って集水路部１０を配設し、この集水路部１０と連通するように集水用横溝形成部Ｂ、濾過室形成部Ｃをそれぞれ配設して構成する。
そして、上段の膜エレメントＡ１の左端部の集水路部１０の上端を膜エレメントＡ１の上端部に形成した連通溝６を介して下段の膜エレメントＡ２の集水路部１０と導通させ、これにより上下２段の膜エレメントＡ１、Ａ２それぞれ個別的に濾過した濾過水を纏めて排出口７より外部へ取り出すようにする。
なお、この第２実施例における他の詳しい構成と作用は第１実施例と同じのため詳細説明を省略する。

図５に、本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの第３実施例を示す。
この実施例は、第１実施例と同様に膜エレメントＡの横方向に濾過室形成部Ｃ、集水用横溝形成部Ｂ、集水路部１０を配列し、かつ濾過室形成部Ｃの全体に上下複数段に各仕切壁２１〜２５を介して濾過室３１〜３６を配列して構成し、各濾過室３１〜３６から集水用横溝形成部Ｂに形成した横溝４を介して集水路部１０に連通するように構成する。
なお、この場合、すべての濾過室３１〜３６には横溝４を導通するようにして配列するが、排出口７よりも遠くなる位置の濾過室に対応する横溝の長さを漸次短くなるように設定している。これにより、膜エレメント全面での濾過が均等に行うことができる。
また、この第３実施例における他の詳しい構成と作用は第１実施例と同じのため詳細説明を省略する。

図６に、本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントの第４実施例を示す。
この実施例は、第１実施例の変形で、濾過室形成部Ｃの全体に上下複数段に各仕切壁２１〜２５を介して濾過室３１〜３６を配列するとともに、各段の濾過室３１〜３６には集水路部１０より遠方方向に亘って、形成するエンボスの密度を異なるゾーン、例えば、濾過室３１においては３ゾーンの３１ａ、３１ｂ、３１ｃを形成する。
これにより、各段の濾過室において膜エレメント内に吸水は集水路部１０に向かって円滑に流水するようになり、膜エレメント全面での濾過を均等に行うことに寄与することができる。
なお、この第５実施例における他の詳しい構成と作用は第１実施例と同じのため詳細説明を省略する。

以上、本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントについて、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更或いは組み合わせすることができるものである。

本発明の浸漬型膜分離装置における膜エレメントは、簡単な構成で膜エレメントの膜面全体で均等に、かつ効率的に濾過するという特性を有していることから、浸漬型膜分離装置の用途に好適に用いることができる。

Ａ 膜エレメント
Ａ１ 上段の膜エレメント
Ａ２ 下段の膜エレメント
Ｂ 集水用横溝形成部
Ｃ 濾過室形成部
１ 膜エレメント本体部
１０ 集水路部
２１〜２５ 仕切壁
３１〜３６ 濾過室
４ 横溝
５ エンボス
６ 連通溝
７ 排出口

Claims (6)

1. 膜エレメントを、濾過室を上下方向に複数に仕切って配列した濾過室形成部と、該濾過室形成部と連接し、各濾過室よりの濾過水を横方向に集水する横溝を形成した集水用横溝形成部と、集水用横溝形成部と連接して各横溝からの横方向の集水をさらに集水して外部へ排出するようにした集水路部とより構成したことを特徴とする浸漬型膜分離装置における膜エレメント。
2. 濾過室形成部の各濾過室に、エンボスを濾過室内での横方向への集水が均等となるように形成して構成したことを特徴とする請求項１記載の浸漬型膜分離装置における膜エレメント。
3. 各濾過室に形成するエンボスを、集水用横溝形成部近傍より以遠になるほど流通抵抗を小さくなるよう配列して構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の浸漬型膜分離装置における膜エレメント。
4. 濾過室形成部の各濾過室を、各濾過室からの集水路部へ流通抵抗を排出口近傍より以遠になるほど小さくなるようその面積を設定するように構成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の浸漬型膜分離装置における膜エレメント。
5. 濾過室形成部に形成する濾過室を、膜エレメントの表面にその上下に仕切る複数の仕切壁を所定間隔に形成して構成したことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の浸漬型膜分離装置における膜エレメント。
6. 各濾過室に連通するようにして集水用横溝形成部に形成する横溝を、排出口近傍より以遠になるほどその間隔を小さくもしくは溝断面積を大きくなるようにして構成したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の浸漬型膜分離装置における膜エレメント。

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