JP2013071119A - 膜分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ろ過膜に付着した汚泥を効果的に除去し、フィルターの効率を向上させる膜分離装置を提供する。
【解決手段】 膜分離装置１は、筺体１０およびクリーナー１６を備える。筺体１０は、中空の基座および基座の両側に配置されたろ過膜を有する過膜ユニット１２を複数有する。クリーナー１６は、框体１０に装着されるレール３０、および、外力によってレール３０に沿って移動可能にレール３０に装着される洗浄ユニット１３を有する。洗浄ユニット１３は、ろ過膜ユニット１２の上方に位置する上支持部３２、ろ過膜ユニット１２の下方に位置する下支持部３６、および、ろ過膜ユニット１２の間の隙間を貫通し一端が上支持部３２に接続され他端が下支持部３６に接続される複数の桿状洗浄ユニット３４を有する。洗浄ユニット１３が外力によって移動する際、桿状洗浄ユニット３４は、ろ過膜に付着した汚泥を除去する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、膜分離装置に関し、詳しくは汚泥の付着を抑制可能な膜分離装置に関するものである。

膜分離活性汚泥処理システム（Membrane Bio Reactor、ＭＢＲ）は、現今高度に発展してきた水処理技術である。ＭＢＲは、膜分離技術と生化学処理技術とを結合させた新しい汚水処理技術であり、膜細孔のキャッチ作用によって嫌気活性汚泥または好気活性汚泥を反応ダンク内にキャッチし、活性汚泥濃度を上げ、汚泥の養生期間を延長し、優れた固液分離作用によって分解効率を向上させ、排出標準またはより高い水回収標準を満足する。またＭＢＲは通常二級生物処理に適用され、かつ生物処理およびろ過膜の特性を有するため、三級水処理の機能を果たすことができる。例えば、特許文献１に記載の膜分離装置が開示されている。

図１に示すように、従来のＭＢＲシステムにおいて、膜分離装置１０４は框体１０６および送風機を備える。框体１０６は下側が曝気区域であり、上側がろ過膜区域である。曝気区域は曝気ユニット１０８を有する。曝気ユニット１０８は主空気管１１０と、主空気管１１０に垂直の複数の支空気管１１２とを有する。支空気管１１２は主空気管１１０に繋がり、気孔１１４を有する。送風機（図中未表示）は主空気管１１０の一端に接続され、圧縮空気を気孔１１４から拡散させる。ろ過膜区域は複数のろ過膜ユニット１１６を有する。ろ過膜１１６は産水管１１８によって産水共管１２０に繋がる。図２に示すように、ろ過膜ユニット１１６は支持板１２２と、それの両側に配置されたろ過膜１２４とを有する。支持板１２２は中空を呈し、上端に中空の内部に繋がる吸水口１２６を有する。産水管１１８は一端が吸水口１２６に接続される。

ＭＢＲを使用する際、複数の膜分離装置１０４を汚水池（図中未表示）に装着する。池中の汚水は二つのろ過膜ユニット１１６の間の隙間からろ過膜１２４に流れ込み、ろ過され、そののち支持板１２２に進み、続いて吸水口１２６および産水管１１８を介して産水共管１２０に流れ込む。産水共管１２０はろ過された水を次の段階に導入する。

特開２００２−３３１２３０号公報

ところが、汚水がろ過膜１２４に流れ込み、ろ過される際、汚泥がろ過膜１２４に付着することを免れることができない。それに対し、曝気ユニット１０８はろ過膜１２４に付着した汚泥を除去することが働きの一部分である。一方、二つのろ過膜ユニット１１６の間の隙間は非常に小さく、一般的に８ｍｍ前後である。かつ、産水共管１２０に接続されたポンプモーター（図中未表示）を間歇運転させなければならないため、ポンプモーターが運転する際、ろ過膜１２４は支持板１２２に吸着する。ポンプモーターが停止する際、ろ過膜１２４は解放される。それに対し、ろ過膜１２４が吸着したり、解放されたりする間にろ過膜１２４に付着した汚泥は空気洗浄の除去力によって剥落するはずであるが、実際には予測と異なり、ブリッジ現象が起こりやすい。ブリッジ現象が起こった汚泥を曝気設備によって洗浄することが難しいため、汚泥付着現象が発生するだけでなく、一定期間にわたったら薬剤によって洗浄する必要がある。深刻な場合、ろ過膜ユニット１１６を取り外し、洗浄しなければならない。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ろ過膜に付着した汚泥を効果的に除去し、フィルターの効率を向上させる膜分離装置を提供することにする。

本発明による膜分離装置は框体を有し、框体は複数のろ過膜ユニットおよび一つの曝気ユニットを有する。ろ過膜ユニットは中空の基座と、基座の両側に配置されたろ過膜とを有する。膜分離装置はクリーナーをさらに有する。クリーナーは一組のレールおよび洗浄ユニットを有する。レールは框体に装着される。洗浄ユニットは外力によってレールに沿って移動できるようにレールに装着され、かつ上支持部、下支持部および複数の桿状洗浄ユニットを有する。上支持部はろ過膜ユニットの上方に位置する。下支持部はろ過膜ユニットの下方に位置する。桿状洗浄ユニットはろ過膜ユニットの間の隙間を貫通し、かつ一端が上支持部に接続され、他端が下支持部に接続される。

洗浄ユニットが外力によって移動する際、桿状洗浄ユニットはろ過膜に付着した汚泥を除去する。

従来の膜分離装置を示す斜視図である。 従来の膜分離装置のろ過膜を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による膜分離装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による膜分離装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態による膜分離装置においてのクリーナーの一部分を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による膜分離装置においての桿状洗浄ユニットの表面を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による膜分離装置においての桿状洗浄ユニットの表面を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による膜分離装置においての曝気ユニットおよび水力噴射ユニットの一部分を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
図３に示すように、本発明の一実施形態による膜分離装置１は、框体１０を備える。框体１０は複数のろ過膜ユニット１２、曝気ユニット１４、クリーナー１６および水力噴射ユニット１８を有する。ここで、曝気ユニット１４、クリーナー１６および水力噴射ユニット１８は汚泥付着防止設備を構成する。

框体１０は、従来の装置と同じであるため、構造についての詳細な説明を省略する。ろ過膜ユニット１２は従来の装置と同じように中空板状の基座と、基座の両側に別々に配置された膜パッド（図中未表示）およびろ過膜とを有する。基座は上端に吸水口を有する。ろ過膜ユニット１２は框体１０の上側に並列に配置され、かつパイプ２０によって吸水口および集水管２２を接続する。框体１０は汚水池（図中未表示）に装着される。汚水は二つのろ過膜ユニット１２の間の隙間からろ過膜に流れ込み、ろ過される。ろ過された水は上端の吸水口から集水管２２に流れ込む。框体１０とろ過膜ユニット１２の機能および作用は従来の装置と同じであるため、説明を省略する。

曝気ユニット１４は、従来の装置と同じようにろ過膜ユニット１２の下方に位置するように框体１０に装着され、かつ空気管路を有する。空気管路は主空気管２４と、主空気管２４に垂直の複数の支空気管２６とを有する。支空気管２６は主空気管２４に繋がり、気孔２８を有する。送風機（図中未表示）は主空気管２４の一端に接続され、支空気管２６の気孔２８から圧縮空気を拡散させる。曝気ユニット１４の機能および作用は従来の装置と同じであるため、説明を省略する。

クリーナー１６は、一組のレール３０および洗浄ユニット１３を有する。レール３０はろ過膜ユニット１２の上方に位置するように框体１０の上端に装着され、かつ延伸方向がろ過膜ユニット１２に平行する。洗浄ユニット１３は上支持部３２、複数の桿状洗浄ユニット３４および下支持部３６を有する。上支持部３２はレール３０と結合し、かつ外力によってレール３０に沿って移動することができる。上支持部３２および下支持部３６は延伸方向がレール３０に垂直であり、長さが並列したろ過膜ユニット１２の総厚さより大きい。図４に示すように、桿状洗浄ユニット３４は一端が上支持部３２に固定され、他端がろ過膜ユニット１２の間の隙間を貫通し、下支持部３６に接続される。下支持部３６はろ過膜ユニット１２の下方にぶら下がるように配置される。

図５に示すように、上支持部３２は桿状洗浄ユニット３４の張力を調整するための張力調整器３８を有する。本実施形態において、張力調整器３８は複数のスプリングから構成され、一端が上支持部３２に装着され、他端が桿状洗浄ユニット３４に接続される。下支持部３６は一定した質量によって桿状洗浄ユニット３４およびスプリング３８を引っ張るため、桿状洗浄ユニット３４は張力が一定する。暫く時間が経ったら、一部分の桿状洗浄ユニット３４に疲労および弛緩現象が発生する。このとき弛緩した桿状洗浄ユニット３４は張力調整器３８の弾力によって一定の張力を維持することができる。

駆動ユニット、例えばモーター（図中未表示）が上支持部３２を駆動し、レール３０に沿って移動させる際、桿状洗浄ユニット３４はろ過膜ユニット１２のろ過膜の表面をすり、ろ過膜に付着した汚泥を除去する。汚泥にブリッジ現象が発生しても、桿状洗浄ユニット３４は物理的接触によって汚泥を簡単に除去することができる。一方、下支持部３６は何にも支えられず、宙に浮く状態を呈するため、曝気ユニット１４の生じた気泡および噴射ユニット１８の噴射した水流の干渉を受けて不規則な揺れまたは振動を生じる。下支持部３６の揺れまたは振動によってろ過膜に付着した汚泥を除去する桿状洗浄ユニット３４の効果を強化することができる。

本実施形態において、桿状洗浄ユニット３４は直線体を呈し、かつナイロン糸、炭素繊維糸または棉糸などの複合材料を採用してもよい。表面について、桿状洗浄ユニット３４は表面が平滑な直線体または表面に模様を有する直線体であってもよい。桿状洗浄ユニット３４の表面は、特別に設計された模様または図６に示した糸の模様であってもよい。一方、桿状洗浄ユニット３４’に図７に示した毛４０を配置することができる。理論上、表面に模様を有する桿状洗浄ユニット３４は比較的よい除去効果を果たすことができる。

図８に示すように、水力噴射ユニット１８はろ過膜ユニット１２および曝気ユニット１４の下方に位置するように框体１０の中に装着され、かつ一組のレール４２と、複数のノズル４６を有する水管路４４と、水管４８とを有する。水管路４４はレール４２に沿って移動できるようにレール４２と結合した中空管体である。水管４８は一端が水管路４４に接続され、他端が加圧気（図中未表示）に接続されることによって加圧された水を水管路４４に供給し、ノズル４６からろ過膜ユニット１２へ水流を噴射する。水管路４４はモーターなどの駆動ユニット（図中未表示）によって駆動され、レール４２に沿って移動するため、水流を噴射し、あらゆるろ過膜ユニット１２まで届けることができる。水管４８は水管路４４の移動の邪魔にならないため、長さが一定したホースである。

水管路４４の移動設定は、下記の選択肢がある。１）は一定時間を置いて一回または数回移動するか一回または数回往復移動することである。２）は一定速度によって往復移動することである。３）は需要に応じて起動する、例えばろ過膜ユニット１２の圧力差が一定の数値に達したと感知されると水管路４４を移動させることである。

気孔およびノズルの数は需要に応じて増減することができる。一般的に言えば、気孔の数がノズルの数より多いほうが好ましい。実験結果により、気孔の数とノズルの数が２：１である場合、洗浄効果が比較的良いことが判明された。

一方、曝気ユニットおよび水力噴射ユニットは固定式または移動式であるが、これに限らず、一つは固定式、もう一つは移動式であってもよい。

１・・・膜分離装置、
１０・・・框体、
１２・・・ろ過膜ユニット、
１３・・・洗浄ユニット、
１４・・・曝気ユニット、
１６・・・クリーナー、
１８・・・水力噴射ユニット、
２０・・・パイプ、
２２・・・集水管、
２４・・・主空気管、
２６・・・支空気管、
２８・・・気孔、
３０・・・レール、
３２・・・上支持部、
３４、３４’・・・桿状洗浄ユニット、
３６・・・下支持部、
３８・・・張力調整器、
４０・・・毛、
４２・・・レール、
４４・・・水管路、
４６・・・ノズル、
４８・・・水管。

Claims (10)

1. 中空の基座および当該基座の両側に配置されたろ過膜を有する過膜ユニットが複数設けられる框体と、
   前記框体に装着されるレール、および、外力によって前記レールに沿って移動可能に前記レールに装着される洗浄ユニットを有するクリーナーと、を備え、
   前記洗浄ユニットは、前記ろ過膜ユニットの上方に位置する上支持部、前記ろ過膜ユニットの下方に位置する下支持部、および、前記ろ過膜ユニットの間の隙間を貫通し一端が前記上支持部に接続され他端が前記下支持部に接続される複数の桿状洗浄ユニットを有し、
   前記洗浄ユニットが外力によって移動する際、前記桿状洗浄ユニットは、前記ろ過膜に付着した汚泥を除去することを特徴とする膜分離装置。
2. 前記レールは、前記ろ過膜ユニットの上方に位置し、
   前記上支持部は、前記レールに沿って移動可能に前記レールに装着されることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
3. 前記下支持部は、所定の重さを有し、宙に浮く状態であることを特徴とする請求項２に記載の膜分離装置。
4. 前記上支持部および前記下支持部は、延伸方向が前記レールの延伸方向に対して垂直であり、長さが並列した前記ろ過膜ユニットの総厚さより大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
5. 前記クリーナーは、前記桿状洗浄ユニットの張力を調整する張力調整器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
6. 前記張力調整器は、複数のスプリングを有し、一端が前記上支持部に装着され、他端が前記桿状洗浄ユニットに接続されることを特徴とする請求項５に記載の膜分離装置。
7. 前記桿状洗浄ユニットは、表面が平滑であることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
8. 前記桿状洗浄ユニットは、表面に模様を有することを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
9. 前記桿状洗浄ユニットは、表面に毛が設けられることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
10. 前記桿状洗浄ユニットは、複合材料から構成された糸または棉糸であることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。

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