JP3264013B2 - 膜分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、逆浸透膜、限外濾過
膜、精密濾過膜等の分離膜を有する平膜モジュールを容
器内の原液中に浸漬して処理液を取り出す膜分離装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】平膜モジュールを容器内の原液中に浸漬
する従来の膜分離装置としては、本願出願人が提案した
特開平１−２９３１３号公報に記載のものが公知であ
る。この従来の膜分離装置は、図７に示すように、容器
１の内部に、平膜２ａ，２ｂを有する単位モジュール３
…を所定の間隔を空けて同じ高さで複数配置して平膜モ
ジュール４を構成し、各単位モジュール３の集水管５に
接続したヘッダー管６に処理液回収管７を接続し、処理
液回収管７の途中に設けたポンプの作動により処理液を
取り出すように構成されている。この様な構成からなる
膜分離装置は、原液の水深にもとづく水頭差を利用して
低エネルギーで膜分離でき、濾過操作を間欠的に繰り返
したり、曝気管８から曝気エアを送り込むことにより膜
面に付着するゲル状物の成長を抑止するとともに、原液
通路（膜と膜の間隔）の閉塞を防止している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原液中
に紙片状や糸状の異物ＳＳが混在していると、図９に示
すように、原液の流れ込む、即ち流入口に相当する単位
モジュール３…の下端部分に紙片状或は糸状の異物ＳＳ
が絡まり、原液通路１０の入口を塞ぎ、遂には原液通路
１０全体に汚泥が詰まり、濾過速度が著しく低下してし
まう。この様な問題を解決する手段として、原液中の紙
片状或は糸状異物ＳＳを除去した後に膜分離することが
考えられるが、廃水などの処理の場合にはこれらの除去
を完全に行なうことは極めて困難であり、また、その除
去には大がかりな装置と多大な運転動力を必要とするの
で、現実的な解決策とは言えない。そこで、本発明は、
低動力で濾過でき、且つ、高い濾過速度を維持しつつ、
原液通路の流入口が閉塞しない膜分離装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するために開発されたもので、容器内の原液中に浸
漬する平膜モジュールを有し、平膜モジュールに接続し
た透過液回収管から処理液を取り出す膜分離装置におい
て、平膜モジュールの互いに隣合う単位モジュールの先
端部の位置を異ならせたことを特徴とする膜分離装置で
ある。

【０００５】

【作用】単位モジュールの先端に紙片状或は糸状の異物
ＳＳが絡まっても、隣合う単位モジュールの先端は位置
が異なり同一平面上にないので、先端に絡まった異物Ｓ
Ｓ同士の距離が離れており、したがって原液が流入する
間隙を確保することができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１は本発明の一実施例に係る膜分離装置１１
の構成を示す内部透視斜視図である。この膜分離装置１
１は、容器１２の内部に平膜モジュール１３を備え、こ
の平膜モジュール１３の下方乃至その近傍に曝気管１４
…を配置し、この曝気管１４から送出される気泡により
容器１２内の原液に平膜モジュール１３の下方から上方
に上昇してから再び曝気管１４側に下降する循環対流を
起こし、この循環流の撹拌作用により平膜モジュール１
３にゲル状物が付着することを防止している。

【０００７】平膜モジュール１３は、複数の単位モジュ
ール１５…から構成されており、本実施例では同じ大き
さの単位モジュール１５…を垂直方向に向けて所定の間
隔ｄで取り付けてあるが相互に隣合う単位モジュール１
５ａ，１５ｂの取付高さは交互に異ならせてある。

【０００８】単位モジュール１５ａは、図２に示すよう
に、網などからなるスペーサ１６の両側に膜１７，１７
を張設し、両膜１７，１７の間に形成される透過液室１
８の上端を上集水管１９ａに、下端を下集水管２０ａに
それぞれ連通し、左右の側縁等を封止して透過液室１８
内に原液が浸入しないように構成してある。そして、単
位モジュール１５ｂも単位モジュール１５ａと同様の構
成であり、スペーサ１６の両側に膜１７，１７を張設し
て間に透過液室１８を形成し、透過液室１８の上端を上
集水管１９ｂに、下端を下集水管２０ｂにそれぞれ連通
してある。

【０００９】この様な構成からなる単位モジュール１５
ａ，１５ｂ…を複数取り付けることにより平膜モジュー
ル１３を構築する場合には、高い位置に配置する第１単
位モジュール１５ａについては、上集水管１９ａの一端
をシャフト２１に、他端を上ヘッダー管２２にそれぞれ
直接接続する。そして、上ヘッダー管２２の一端に透過
液回収管２３に接続し、この透過液回収管２３の途中に
は吸引ポンプ２４を設ける。また、この第１単位モジュ
ール１５ａの下集水管２０ａは、一端を連通管２５に、
他端を下ヘッダー管２６に立上げ管２７を介してそれぞ
れ接続する。

【００１０】一方、低い位置に配置する第２単位モジュ
ール１５ｂについては、上集水管１９ｂの一端をシャフ
ト２１に、他端を上ヘッダー管２２にそれぞれ立ち下が
り管２８を介して接続する。そして、第２単位モジュー
ル１５ｂの下集水管２０ｂは、一端を連通管２５に、他
端を下ヘッダー管２６に直接接続する。

【００１１】この様にして隣合う第１単位モジュール１
５ａと第２単位モジュール１５ｂの集水管１９ａ，１９
ｂ，２０ａ，２０ｂを、立上げ管２７や立ち下がり管２
８を介してヘッダー管２２，２６やシャフト２１等に接
続すると、図２に示すように、隣合う第１単位モジュー
ル１５ａと第２単位モジュール１５ｂの上端部分の高さ
が相違し、また、下端部分の高さも隣とは相違する。

【００１２】次に、単位モジュール１５の間隔ｄと高低
差ｈについて説明する。単位モジュール１５ａ，１５ｂ
の間隔ｄを小さく設定すると、単位容積当りの膜面積を
大きく採れるが、間隔ｄを小さくすることは原液が流れ
る原液通路２９を狭くすることでもあるので、この原液
通路２９が閉塞する危険性が高まる。したがって、この
間隔ｄは分離対象液、即ち原液の組成、および運転条件
によって自ずと定まるが、概ね１〜１０mmの範囲に設定
することが望ましい。また、隣合う単位モジュール１５
ａ，１５ｂの高低差ｈは、後述する異物ＳＳの絡みを考
慮すると大きく設定することが望ましいが、大きすぎる
と単位容積当りの膜面積が小さくなってしまうので、ｄ
≦ｈ≦１０ｄの範囲に設定することが望ましい。

【００１３】上記した構成からなる膜分離装置１１によ
り原液を処理する場合には、曝気管１４から気泡を発生
させながら吸引ポンプ２４を作動する。この様にする
と、図４に示すように、本実施例では平膜モジュール１
３の下方に曝気管１４を配置してあるので、上昇する気
泡により平膜モジュール１３の下方から上方に流れる循
環流が発生し、原液が隣合う単位モジュール１５ａ，１
５ｂ…の間隔ｄ内、即ち原液通路２９内を流れる。した
がって、隣合う単位モジュール１５ａ，１５ｂの下端部
分が原液通路２９の流入口となる。

【００１４】この状態で操作を行なうと、各単位モジュ
ール１５ａ，１５ｂ…の膜１７…を透過した処理液が透
過液室１８を通って上集水管１９ａ，１９ｂから上ヘッ
ダー管２２に集められ、この集められた処理液は吸引ポ
ンプ２４の吸引作用により透過液回収管２３内を通って
排出される。また、この様な操業を繰り返すと、図３に
示すように、原液中に混在している紙片状或は糸状の異
物ＳＳが単位モジュール１５ａ，１５ｂの下端部分に絡
まって次第に成長する。

【００１５】しかし、本発明に係る膜分離装置１１にお
いては、隣合う単位モジュール１５ａ，１５ｂの下端部
分の位置が交互に異なっているので、各単位モジュール
１５ａ，１５ｂの下端部分に異物ＳＳが絡まっても、原
液通路２９の流入口として機能している隣合う単位モジ
ュール１５ａ，１５ｂの下端同士の間隔が付着した異物
ＳＳによって閉塞されることはなく、原液が流入できる
間隔は確保される。したがって、各単位モジュール１５
ａ，１５ｂの濾過速度が大きく低下することを防止でき
る。

【００１６】また、本実施例では、同じ大きさの単位モ
ジュール１５ａ，１５ｂを交互に高さを異ならせて取り
付けたので、下端部分の高さが異なるだけでなく、上端
部分の高さも異なる。したがって、図５に示すように、
平膜モジュール１３から離れた位置に曝気管１４を配設
し、平膜モジュール１３の原液通路２９内を上方から下
方に向けて原液を循環させる膜分離装置１１に使用して
も、前記した場合と同様に、原液通路２９の流入口、即
ち単位モジュール１５ａ，１５ｂの上端間隔が閉塞する
ことを防止する効果を発揮する。

【００１７】さらにまた、容器１２内に発生させる原液
の循環方向を所定時間ごとに変換する方式を採用した膜
分離装置１１においても、前記した原液通路２９の閉塞
防止効果を発揮させて使用することができ、しかも循環
流の方向を変えると、原液通路２９の出口側の端部に絡
まっていた異物ＳＳを原液の流れによって落下させるこ
ともできる。

【００１８】要するに、本発明は、平膜モジュール１３
の互いに隣合う単位モジュール１５の先端部（原液通路
２９の入口となる部分）の位置を原液の流れる方向に沿
って異ならせてあれば、換言すれば隣合う単位モジュー
ルの先端部が同一平面上に位置しない状態で設ければ、
原液通路２９の入口閉塞防止効果を発揮することができ
る。したがって、隣合う単位モジュール１５の先端の高
さを交互に換えるだけでなく、順次変化させてもよい。

【００１９】また、平膜モジュール１３は、上記したも
のに限定されるものではない。例えば、図６に示すよう
に、スペーサ１６の両側に膜１７，１７を設けた単位モ
ジュール１５ａ′，１５ｂ′…を所定の間隔ｄで隣合う
単位モジュールと交互に高さｈだけ異ならせて複数配置
し、これら単位モジュール１５ａ′，１５ｂ′…の左右
の側部をハウジング３０，３０に固定したものでもよ
い。なお、単位モジュール１５ａ′，１５ｂ′…の上下
の縁は接着剤により封止し、また、単位モジュール１５
ａ′，１５ｂ′…とハウジング３０との接続部分もシー
ル部材や充填部材により封止し、透過液室１８などの内
部に原液が浸入しないようにする。そして、この様な構
成からなる平膜モジュール１３′を備える場合には、ハ
ウジング３０の側面の最下部に開設した開口部３１に透
過液回収管２３を接続する。

【００２０】上記した構成からなる平膜モジュール１
３′においても、隣合う単位モジュール１５ａ′，１５
ｂ′の先端部の高さが交互に異なるので、前記した実施
例と同様に、各先端部分に紙片状或は糸状の異物ＳＳが
絡まっても原液通路２９の流入口を閉塞することはな
い。

【００２１】なお、上記した実施例はいずれも容器１２
が大気開放タイプであるが、本発明に係る膜分離装置１
１の容器１２は大気に開放していない密閉タイプでもよ
い。この密閉タイプの容器１２を備えた場合には、容器
１２内を加圧するので、平膜モジュール１３の透過液回
収管２３に吸引ポンプ２４を設ける必要はない。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
位モジュールの先端部に異物ＳＳが絡まっても、隣合う
単位モジュールの先端部は位置が異なっているので、原
液通路の流入口となる先端部が絡まった異物ＳＳにより
閉塞されることがない。したがって、長時間に亙って高
い濾過速度を維持することができる。また、単位モジュ
ールの間隔を大きくすることなく原液通路の流入口の閉
塞を防止することができるので、単位容積当りの膜の面
積も減少することがなく、効率の良い膜分離装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】内部を透視した膜分離装置の斜視図である。

【図２】隣合う単位モジュールの高さを異ならせること
により先端部の位置を異ならせた平膜モジュールの断面
図である。

【図３】単位モジュールの先端部に異物ＳＳが絡まった
状態における単位モジュールの断面図である。

【図４】原液が平膜モジュールの下方から上方に向けて
循環するようにした膜分離装置の側面図である。

【図５】原液が平膜モジュールの上方から下方に向けて
循環するようにした膜分離装置の側面図である。

【図６】平膜モジュールの他の実施例の一部欠截斜視図
である。

【図７】従来の膜分離装置の内部透視斜視図である。

【図８】従来の平膜モジュールの断面図である。

【図９】図８に示す平膜モジュールの単位モジュールの
先端部に異物ＳＳが絡まった状態を示す拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 膜分離装置 １２ 容器 １３ 平膜モジュール １４ 曝気管 １５ 単位モジュール １６ スペーサ １７ 膜 １８ 透過液室 １９ 上集水管 ２０ 下集水管 ２２ 上ヘッダー管 ２３ 透過液回収管 ２６ 下ヘッダー管 ２７ 立上げ管 ２８ 立ち下がり管 ２９ 原液通路 ＳＳ 異物

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内の原液中に浸漬する平膜モジュー
   ルを有し、平膜モジュールに接続した透過液回収管から
   処理液を取り出す膜分離装置において、 平膜モジュールの互いに隣合う単位モジュールの先端部
   の位置を異ならせたことを特徴とする膜分離装置。