JP2017127844A - 散気管及び濾過ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】内部への固形分の滞留を防止することができる散気管の提供を目的とする。【解決手段】本発明の散気管は、浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットの洗浄気体を供給する散気管であって、一端から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。上記散気孔が散気部の上側に配設され、散気孔の中心が散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致するとよい。上記散気部が周面に散気孔以外の開口を有しないとよい。上記固形分排出部の散気部との接続側中心軸が湾曲しているとよい。【選択図】図１

Description

本発明は、散気管及び濾過ユニットに関する。

汚水処理や医薬等の製造工程における固液分離処理装置として、複数本の中空糸膜を集束した濾過モジュールを有する濾過ユニットが用いられる。このような濾過ユニットは、被処理液中に浸漬して用いられ、この被処理液に含まれる不純物の透過を中空糸膜表面によって防ぐと共に、この不純物以外を内部に透過させることで濾過処理を行う。

しかしながら、このような濾過ユニットは、被処理液に含まれる不純物の透過を中空糸膜の表面によって防ぐものであるため、中空糸膜の表面には内部に透過されなかった不純物が付着する。そのため、上記濾過ユニットは、中空糸膜表面に付着した不純物によって本来濾過されるべき液体の濾過効率が低下するおそれがある。

このような問題に鑑みて、今日では濾過モジュールを構成する複数本の中空糸膜間に気体を導入し、この気体によって中空糸膜表面に付着した不純物を除去する構成が採用されている。このような構成を有する濾過ユニットとしては、例えば「濾過モジュール及びこれを用いた濾過装置」（特開２００９−１５４０３２号公報参照）が発案されている。

上記公報所載の濾過ユニットは、濾過モジュールを構成する複数本の中空糸膜間に気体を放出する散気管を有する。この濾過ユニットは、上記散気管が複数の気体放出口を有し、この気体放出口から放出される気体が中空糸膜の表面を擦過し、さらにこの中空糸膜を揺動することで不純物を除去することができる。

特開２００９−１５４０３２号公報

しかしながら、上述のような散気管は、気体放出口から気体を放出することで中空糸膜を洗浄できるものの、この気体放出口から不純物等の固形分が内部に浸入するおそれがある。さらに、内部に浸入した固形分が内部に滞留することで散気管内が汚れたり、散気管内の気体の通りが悪くなったりするおそれがある。

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、内部への固形分の滞留を防止することができる散気管及びこの散気管を用いた濾過ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る散気管は、浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットの洗浄気体を供給する散気管であって、一端から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。

上記課題を解決するためになされた本発明の他の一態様に係る濾過ユニットは、複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する気体供給モジュールとを備える浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットであって、上記気体供給モジュールが、気体圧送装置と、この気体圧送装置に一端が接続される散気管とを有し、上記散気管が、一端から洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。

本発明の散気管は、内部への固形分の滞留を防止することができる。また、本発明の濾過ユニットは、散気管内部への固形分の滞留を防止することができるので中空糸膜の洗浄効率に優れる。

本発明の一実施形態に係る散気管を示す模式的側面図である。 本発明の一実施形態に係る濾過ユニットを示す模式図である。 ＭＬＳＳ濃度が８，０００ｍｇ／Ｌの汚泥を用いた実施例における散気部の中心軸に対する排出側中心軸の傾斜角と汚泥排出時間との関係を示すグラフである。 ＭＬＳＳ濃度が５０，０００ｍｇ／Ｌの汚泥を用いた実施例における散気部の中心軸に対する排出側中心軸の傾斜角と汚泥排出時間との関係を示すグラフである。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

本発明の一態様に係る散気管は、浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットの洗浄気体を供給する散気管であって、一端から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。

当該散気管は、洗浄気体を供給する散気部から下方に一定角度で傾斜して連続する固形分排出部を備えるため、この固形分排出部により内部の固形分の滞留を防止できる。つまり、当該散気管は、固形分排出部の傾斜角が上記範囲であることで、散気部に侵入した固形分を固形分排出部の出口（散気部と反対側の端部）から気体による圧力で滑らかに排出することができる。その結果、当該散気管は、洗浄気体の濾過モジュールへの供給を妨げることなく、固形分の滞留を防止することができる。

上記散気孔が散気部の上側に配設され、散気孔の中心が散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致するとよい。このように散気孔を散気部の上側に配設することで、固形分の固形分排出部からの排出を促進できると共に、管内に形成される気層から気体を容易かつ確実に吐出することができる。

上記散気部が周面に散気孔以外の開口を有しないとよい。このように散気部が上側に形成される散気孔のみを有することで、固形分の排出効果を著しく促進できる。

上記固形分排出部の散気部との接続側中心軸が湾曲しているとよい。このように固形分排出部と散気部との接続部分が滑らかに連続することで、圧損が低減され、固形分の固形分排出部からの排出を促進できる。

本発明の一態様に係る濾過ユニットは、複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する気体供給モジュールとを備える浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットであって、上記気体供給モジュールが、気体圧送装置と、この気体圧送装置に一端が接続される散気管とを有し、上記散気管が、一端から洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部とを備え、上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である。

当該濾過ユニットは、気体供給モジュールの散気管が洗浄気体を供給する散気部から下方に一定角度で傾斜して連続する固形分排出部を備え、この固形分排出部により内部の固形分の滞留を防止できる。そのため、当該濾過ユニットは、散気管内部への固形分の滞留を防止することができ、濾過モジュールの洗浄を効率よく行うことができる。

なお、本発明において、「上側」及び「下側」とは、散気部の中心軸を含む水平面を基準とした上側及び下側を意味する。「固形分排出部の排出側中心軸」とは、固形分排出部の軸方向中心と固形分排出部の他端（出口）の中心とを結ぶ直線を意味する。「散気孔の中心が鉛直断面と一致する」とは、散気孔の中心を通り散気管の中心軸と交差する直線と鉛直断面とのなす角が±１０°以下であることをいい、好ましくは±５°以下であることをいう。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る散気管及び濾過ユニットを説明する。

［散気管］
図１の散気管１０は、浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットの洗浄気体を供給するものである。この限外濾過ユニットとしては、例えば複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する気体供給モジュールとを備えるものが挙げられ、当該散気管１０は、この気体供給モジュールに用いられる。当該散気管１０は、被処理液中に浸漬した状態で用いられる。

当該散気管１０は、散気部１の一端（図中右側）から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔２を有する直管状の散気部１と、この散気部１の他端から伸びる管状の固形分排出部３とを備える。当該散気管１０は、散気部１の中心軸Ｐ１が水平方向となり、固形分排出３の中心軸が鉛直断面に含まれるよう配設される。

＜散気部＞
散気部１は、圧送される洗浄気体を散気孔２により上方に吐出するものであり、直管状に形成されている。また、散気部１の軸方向の断面の形状は特に限定されないが、例えば円形や四角形状とできる。散気部１は、上側にかつ軸方向に散点的に配設される複数の散気孔２を備える。散気部１は、軸方向の一端から内部に導入される気体を他端側に送りつつ複数の散気孔２から上方に吐出することにより濾過モジュールを洗浄する。

散気部１の主成分としては、ステンレス、鋼、銅、アルミニウム等の金属や、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）等の合成樹脂が挙げられる。中でも、耐久性に優れると共に比較的安価なポリ塩化ビニルが好ましい。

散気部１は、軸方向の一端から内部に気体が導入されることで、内部に気層及び液層（被処理液層）が形成される。つまり、散気部１は、被処理液中に浸漬された状態で用いられるため、気体導入前においては、内部に被処理液が満たされている。この状態で一端側から気体が導入されると、気体の比重が被処理液の比重よりも小さいため、気体は散気部１の上側の内壁と被処理液との間を流れる。その結果、散気部１の内部は、気体から構成される気層及びこの気層の下側に位置する液層の２層状態となる。また、当該散気管１０は、複数の散気孔２が散気部１の軸方向に散点的に配設されているので、この複数の散気孔２から気体を吐出することで、内部に導入される気体と外部に吐出される気体との釣り合いを取り易い。その結果、当該散気管１０は、気層及び液層との２層状態を安定して維持することができる。

当該散気管１０に導入される気体としては、散気部１内の上側に気層を形成する必要から、被処理液よりも比重が小さいことが必要とされる。また、当該散気管１０に導入される気体としては、不活性ガスが好ましい。このような気体としては、特に限定されないが、典型的には空気が挙げられる。

散気部１の内径の下限としては、６ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましく、１５ｍｍがさらに好ましい。一方、散気部１の内径の上限としては、７０ｍｍが好ましく、６０ｍｍがより好ましく、５０ｍｍがさらに好ましい。散気部１の内径が上記下限に満たないと、散気部１の内部に気層及び液層を的確に形成できないおそれがある。逆に、散気部１の内径が上記上限を超えると、管内の体積が大きくなり、不純物等の固形物が内部に滞留し易くなるおそれがある。また、散気部１では、気体が一端から他端側に送られるのに伴って液層を構成する被処理液も一端から他端側に流れ、この被処理液の流れにより管内に滞留する固形分を後述する固形分排出部３へ移送することができる。しかしながら、上記内径が上記上限を超えると、管内における液層の占める割合が高くなり易いため、気体の導入に基づく被処理液の流れが十分に得られず、その結果固形分の排出効率が低下するおそれがある。なお、散気部１の軸方向の断面形状が円形以外の場合の内径は、真円に換算した場合の内径を意味する。

散気部１の平均管厚の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、散気部１の平均管厚の上限としては、６ｍｍが好ましく、４ｍｍがより好ましい。散気部１の平均管厚が上記下限に満たないと、十分な強度が得られないおそれがある。逆に、散気部１の平均管厚が上記上限を超えると、外径が不必要に大きくなるおそれがある。

散気部１が有する複数の散気孔２の形状は特に限定されないが、円形が好ましい。複数の散気孔２は、図１に示すように、同じ大きさで、散気部１の軸方向に等間隔で配設されている。当該散気管１０は、複数の散気孔２が軸方向に等間隔で配設されることによって、一端から導入される気体を他端側に送りつつ、軸方向に沿って略均一に吐出することができる。なお、複数の散気孔２は、例えばレーザー加工によって散気部１に形成することができる。

また、複数の散気孔２の中心は、散気部１の中心軸Ｐ１を含む鉛直断面と一致するよう配設されている。つまり、複数の散気孔２の中心は、散気部１の中心軸Ｐ１を含む鉛直断面に含まれる。さらに、散気部１は、その周面に散気孔２以外の開口を有しない。当該散気管１０は、複数の散気孔２がこのように配設されることによって、管内に気層を容易かつ確実に形成し、洗浄気体を連続的に吐出することができると共に、散気部１内の圧力が高くなり易いため、固形分を固形分排出部３に容易に押し出すことができる。

複数の散気孔２の平均径の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、複数の散気孔２の平均径の上限としては、１０ｍｍが好ましく、８ｍｍがより好ましい。上記平均径が上記下限に満たないと、十分に気体を吐出できないおそれがある。逆に、上記平均径が上記上限を超えると、各散気孔２からの気体の吐出量が多くなり過ぎることにより、一端から気体が導入された場合にこの気体が一端側に配設される散気孔２から吐出され過ぎて、他端側からの吐出量が十分に得られなくなるおそれがある。なお、散気孔２が円形以外の場合の平均径は、真円に換算した場合の平均径を意味する。

複数の散気孔２の平均ピッチ（中心間距離）の下限としては、１０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。一方、複数の散気孔２の平均ピッチの上限としては、１５０ｍｍが好ましく、１００ｍｍがより好ましい。上記平均ピッチが上記下限に満たないと、一端から気体が導入された場合にこの気体が一端側に配設される散気孔２から吐出され過ぎて、他端側からの吐出量が十分に得られなくなるおそれがある。逆に、上記平均ピッチが上記上限を超えると、濾過モジュールにおいて気体が供給され難い領域が発生するおそれがある。

後述する固形分排出部３の出口径に対する複数の散気孔２の平均径の比の下限としては、１／２０が好ましく、１／１０がより好ましい。一方、上記比の上限としては、１／３が好ましく、１／４がより好ましい。上記比が上記下限に満たないと、十分に気体を吐出できないおそれがある。逆に、上記比が上記上限を超えると、各散気孔２からの気体の吐出量が多くなり過ぎることにより、固形分排出部３からの固形分が吐出し難くなるおそれがある。

＜固形分排出部＞
固形分排出部３は、当該散気管内の固形分を排出するものであり、散気部１の他端（気体が圧送される端と反対側の端）に一端が接続された管体である。固形分排出部３は、散気部１との接続部分（接続側）以外の部分が少なくとも直管状に形成されている。また、固形分排出部３の材質、内径、管厚等は散気部１と同様とすることができる。ただし、固形分排出部３と散気部１との材質、内径及び管厚は異なっていてもよい。固形分排出部３は、散気部１と一体成型されたものでもよいし、散気部１の外径と同じ内径を有する管体を散気部１の他端に嵌合したもの、又は散気部１の内径と同じ外径を有する管体を散気部１の他端に嵌合したものであってもよい。

散気部１の中心軸Ｐ１を含む鉛直断面において、固形分排出部３の排出側中心軸Ｐ２は、散気部１の中心軸Ｐ１に対して下方に傾斜している。散気部１の中心軸Ｐ１に対する固形分排出部３の排出側中心軸Ｐ２の傾斜角αの下限としては、２０°であり、２５°がより好ましく、３０°がさらに好ましい。一方、上記傾斜角αの上限としては、８０°であり、７０°がより好ましく、６０°がさらに好ましい。上記傾斜角αが上記下限より小さいと、散気部１の一端から導入された気体が気層を形成する前に固形分排出部３の出口より放出され、気体を散気部１から供給できなくなるおそれがある。逆に、上記傾斜角αが上記上限を超えると、固形分が固形分排出部３から排出され難くなるおそれがある。

当該散気管１０は、固形分排出部３の傾斜角が上記上限以下であることで、散気部１に侵入した固形分を固形分排出部３の出口（散気部１と反対側の端部）から気体による圧力で滑らかに排出することができる。また、当該散気管１０は、固形分排出部３の傾斜角が上記下限以上であることで、散気部１に導入される気体が固形分排出部３から排出されることが防止される。その結果、当該散気管１０は、洗浄気体の供給を妨げることなく、固形分の滞留を防止することができる。

固形分排出部３の散気部１との接続側中心軸Ｐ３は、図１に示すように湾曲していることが好ましい。つまり、散気部１と固形分排出部３との接続部分の内面がＲを有するとよい。具体的には、接続側中心軸Ｐ３は、円弧状であることが好ましく、円弧とこの円弧の両端に接続される緩和曲線とを有する形状がより好ましい。このように固形分排出部３と散気部１との接続部分が滑らかに連続することで、圧損が低減され、固形分の固形分排出部３からの排出を促進できる。

固形分排出部３の出口端（散気部１と反対側の端）の鉛直断面における向き（傾斜角）は特に限定されないが、固形分排出性の観点から、排出側中心軸Ｐ２と垂直であることが好ましい。

固形分排出部３の上端と散気部１の中心軸Ｐ１との垂直距離ｄの下限としては、１０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。一方、上記垂直距離ｄの上限としては、１５０ｍｍが好ましく、１４０ｍｍがより好ましい。上記垂直距離ｄが上記下限より小さいと、散気部１の一端から導入された気体が気層を形成する前に固形分排出部３の出口より放出され、気体を散気部１から供給できなくなるおそれがある。逆に、上記垂直距離ｄが上記上限を超えると、当該散気管１０の外寸が不要に大きくなるおそれがある。

［濾過ユニット］
図２の濾過ユニットは、複数の濾過モジュール１１と、この濾過モジュール１１の下方から気泡を供給する気体供給モジュール１２とを備える浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットである。

＜濾過モジュール＞
濾過モジュール１１は、複数本の中空糸膜１３と、複数本の中空糸膜１３の上端部を保持する上部保持部材１４と、複数本の中空糸膜１３の下端部を保持する下部保持部材１５とを有する。複数本の中空糸膜１３は、上下方向に引き揃えられている。複数本の中空糸膜１３は、上部保持部材１４の下面及び下部保持部材１５の上面の略全面に連結される。

複数の濾過モジュール１１は、ストライプ状に配設される。詳細には、複数の濾過モジュール１１は、隣接する濾過モジュール１１同士が厚み方向に所定の間隔をあけて整列するよう配設される。

（中空糸膜）
中空糸膜１３は、水を透過させる一方、被処理液に含まれる不純物の透過を阻止する多孔性の膜を管状に成形したものである。

中空糸膜１３としては、熱可塑性樹脂を主成分とするものを用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。これらの中でも耐薬品性、耐熱性、耐候性、不燃性等に優れ、多孔質性であるＰＴＦＥが好ましく、１軸又は２軸延伸したＰＴＦＥがより好ましい。なお、中空糸膜１３の形成材料には、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等が適宜配合されていてもよい。

中空糸膜１３の平均外径の下限としては、１ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましく、２ｍｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜１３の平均外径の上限としては、６ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましく、４ｍｍがさらに好ましい。中空糸膜１３の平均外径が上記下限に満たないと、中空糸膜１３の機械的強度が不十分となるおそれがある。逆に、中空糸膜１３の平均外径が上記上限を超えると、中空糸膜１３の可撓性が不足することにより気体の接触による中空糸膜１３の振動及び搖動が不十分となり、中空糸膜１３間の隙間を拡げて気体を中空糸膜１３の束の中心部まで案内することができないおそれや、中空糸膜１３の断面積に対する表面積の比が小さくなって濾過効率が低下するおそれがある。

中空糸膜１３の平均内径の下限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましく、０．９ｍｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜１３の平均内径の上限としては、４ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。中空糸膜１３の平均内径が上記下限に満たないと、中空糸膜１３内の濾過済液を排出する時の圧損が大きくなるおそれがある。逆に、中空糸膜１３の平均内径が上記上限を超えると、中空糸膜１３の厚みが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。

中空糸膜１３の平均外径に対する平均内径の比の下限としては、３／１０が好ましく、２／５がより好ましい。一方、中空糸膜１３の平均外径に対する平均内径の比の上限としては、４／５が好ましく、３／５がより好ましい。中空糸膜１３の平均外径に対する平均内径の比が上記下限に満たないと、中空糸膜１３の厚みが必要以上に大きくなって中空糸膜１３の透水性が低下するおそれがある。逆に、中空糸膜１３の平均外径に対する平均内径の比が上記上限を超えると、中空糸膜１３の厚みが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。

中空糸膜１３の平均有効長さＬの下限としては、１ｍが好ましく、２ｍがより好ましい。一方、中空糸膜１３の平均有効長さＬの上限としては、６ｍが好ましく、５ｍがより好ましい。中空糸膜１３の平均有効長さＬが上記下限に満たないと、気体の擦過による中空糸膜１３の搖動が不十分となり、中空糸膜１３間の隙間を拡げて気体を中空糸膜１３の束の中心部まで案内することができないおそれがある。逆に、中空糸膜１３の平均有効長さＬが上記上限を超えると、中空糸膜１３の自重によって中空糸膜１３のたわみが大きくなり過ぎるおそれや、濾過モジュール１１の設置時等における取り扱い性が低下するおそれがある。なお、「中空糸膜の平均有効長さ」とは、上部保持部材１４の下端及び下部保持部材１５の上端間に配設される部分の軸方向長さをいう。

また、中空糸膜１３は、内面側に配設される支持層と、この支持層の外面側に積層される濾過層とを有する多層構造とすることが好ましい。このように、中空糸膜１３を多層構造とすることによって、透水性及び機械的強度を両立させ、さらに気体による表面洗浄効果を効果的にすることができる。

上記支持層及び濾過層を形成する材料はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を主成分とするとよい。このように上記支持層及び濾過層の形成材料の主成分をＰＴＦＥとすることで、中空糸膜１３は、機械的強度に優れ、気体の擦過による中空糸膜表面の損傷等を受け難いものとなる。なお、上記濾過層は、例えばＰＴＦＥ製のシートを上記支持層に巻き付けて焼結することで形成することができる。

（上部保持部材）
上部保持部材１４は、複数本の中空糸膜１３の上端部を保持する部材であり、複数本の中空糸膜１３の内腔と連通し、濾過済液を収集する排出部（集水ヘッダ）を有する。この排出部には排出管１６が接続され、複数本の中空糸膜１３の内部に浸透した濾過済液を排出する。

（下部保持部材）
下部保持部材１５は、複数本の中空糸膜１３の下端部を保持する部材である。下部保持部材１５は、上部保持部材１４と同様の構成としてもよく、中空糸膜１３の下端部を封止する排出部を有しない構成としてもよい。

また、下部保持部材１５は、１本の中空糸膜１３をＵ字状に湾曲させて折り返す構成としてもよい。この場合、上部保持部材１４は、中空糸膜１３の両端を保持する。

また、当該濾過モジュール１１の取り扱い（運搬、設置、交換等）を容易にするため、上部保持部材１４と下部保持部材１５とは連結部材で連結してもよい。この連結部材としては、例えば金属製の支持棒や、樹脂製のケーシング（外筒）等が挙げられる。

＜気体供給モジュール＞
気体供給モジュール１２は、気体圧送装置１７と、気体圧送装置１７に散気部１の一端が接続される散気管１０とを有する。散気管１０は、散気部１の軸方向が複数の濾過モジュール１１の厚み方向（図２中の左右方向）と平行に配設されている。また、当該濾過ユニットにおいては、複数の散気管１０が複数の濾過モジュール１１の幅方向（図２中の前後方向）に所定の間隔で配設されている。気体圧送装置１７としては、特に限定されるものではなく、例えば公知のブロワ、圧縮機が挙げられる。また、散気管１０及び気体圧縮装置１７は、例えば給気管（図示省略）を介して接続されてもよい。

当該濾過ユニットは、気体供給モジュール１２が当該散気管１０を有するので、散気管内部への固形分の滞留を防止することができ、濾過モジュール１１の洗浄を効率よく行うことができる。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

当該散気管の複数の散気孔の中心は、必ずしも散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致しなくてもよい。例えば、複数の散気孔が散気部の軸方向に垂直な断面において上側かつ中心軸から左右にずれた位置に配設されていてもよい。ただし、当該散気管の固形分排出機能を高めるためには、散気孔の中心は散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致することが好ましい。

また、当該散気管は、散気孔以外の開口を散気部が有してもよい。このような開口としては、散気部の下側に設けられる固形分排出用の開口が挙げられる。ただし、このような開口を設けると、散気部内の圧力が上昇し難くなり、結果として当該散気管の固形分排出機能が不十分となるおそれがあるため、散気部は周面に散気孔以外の開口を有しないことが好ましい。

さらに、複数の散気孔は必ずしも等間隔で配設される必要はなく、例えば一端から他端にかけて徐々にピッチが小さくなってもよく、逆に大きくなってもよく、ランダムであってもよい。また、複数の散気孔の孔径が異なっていてもよい。

また、当該散気管は、固形分排出部が直管部分を有さず、全体が湾曲した管体であってもよい。

当該散気管は、複数の中空糸膜を有する濾過モジュールに限定されず、種々の限外濾過装置の洗浄用途に用いることができる。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図１に示す構造を有し、散気部の中心軸に対する排出側中心軸の傾斜角を１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、及び９０°とした複数の散気管を用意した。この排気管に汚泥を充填した状態で一端から空気を圧送し、内部の汚泥が完全に管外に排出されるまでの時間を測定することで、汚泥排出性能を評価した。なお、汚泥としては、浮遊物質（ＭＬＳＳ）の濃度が８，０００ｍｇ／ＬのＡ汚泥と、ＭＬＳＳ濃度が５０，０００ｍｇ／ＬのＢ汚泥とを用いた。Ａ汚泥は一般的な膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）による水処理時の汚泥を想定したものであり、Ｂ汚泥は散気管内に滞積する濃縮汚泥を想定したものである。

図３及び図４に各散気管の汚泥の排出時間と傾斜角との関係を示す。なお、図３はＡ汚泥を用いた結果、図４はＢ汚泥を用いた結果である。

図３及び図４に示されるように、傾斜角を８０°以下とすることで、汚泥排出時間が顕著に低減されることがわかる。Ａ汚泥（図３）では、傾斜角を６０°以下とすることでより一層排出時間を短縮でき、特に４５°とすることで傾斜角９０°に対し４倍近い排出性能を奏することがわかる。

以上のように、本発明の散気管及び濾過ユニットは、散気管内部への固形分の滞留を防止することができるので、限外濾過装置として種々の分野で好適に用いることができる。

１ 散気部
２ 散気孔
３ 固形分排出部
１０ 散気管
１１ 濾過モジュール
１２ 気体供給モジュール
１３ 中空糸膜
１４ 上部保持部材
１５ 下部保持部材
１６ 排出管
１７ 気体圧送装置
Ｐ１ 中心軸
Ｐ２ 排出側中心軸
Ｐ３ 接続側中心軸

当該散気管１０は、散気部１の一端（図中右側）から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔２を有する直管状の散気部１と、この散気部１の他端から伸びる管状の固形分排出部３とを備える。当該散気管１０は、散気部１の中心軸Ｐ１が水平方向となり、固形分排出部３の排出側中心軸Ｐ２が鉛直断面に含まれるよう配設される。

図１に示す構造を有し、散気部の中心軸に対する排出側中心軸の傾斜角を１５°、３０°、４５°、６０°、７５°、及び９０°とした複数の散気管を用意した。この排気管に汚泥を充填した状態で一端から空気を圧送し、内部の汚泥が完全に管外に排出されるまでの時間を測定することで、汚泥排出性能を評価した。なお、汚泥としては、浮遊物質（ＭＬＳＳ：Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）の濃度が８，０００ｍｇ／ＬのＡ汚泥と、ＭＬＳＳ濃度が５０，０００ｍｇ／ＬのＢ汚泥とを用いた。Ａ汚泥は一般的な膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｂｉｏ Ｒｅａｃｔｏｒ）による水処理時の汚泥を想定したものであり、Ｂ汚泥は散気管内に滞積する濃縮汚泥を想定したものである。

Claims (5)

1. 浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットの洗浄気体を供給する散気管であって、
   一端から上記洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、
   この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部と
   を備え、
   上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、
   上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である散気管。
2. 上記散気孔が散気部の上側に配設され、散気孔の中心が散気部の中心軸を含む鉛直断面と一致する請求項１に記載の散気管。
3. 上記散気部が周面に散気孔以外の開口を有しない請求項２に記載の散気管。
4. 上記固形分排出部の散気部との接続側中心軸が湾曲している請求項１、請求項２又は請求項３に記載の散気管。
5. 複数本の中空糸膜を有する濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する気体供給モジュールとを備える浸漬式又は外圧式の限外濾過ユニットであって、
   上記気体供給モジュールが、気体圧送装置と、この気体圧送装置に一端が接続される散気管とを有し、
   上記散気管が、
   一端から洗浄気体が圧送され、複数の散気孔を有する直管状の散気部と、
   この散気部の他端から伸びる管状の固形分排出部と
   を備え、
   上記散気部の中心軸を含む鉛直断面において、上記固形分排出部の排出側中心軸が上記散気部の中心軸に対して下方に傾斜しており、
   上記散気部の中心軸に対する上記排出側中心軸の傾斜角が２０°以上８０°以下である濾過ユニット。

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