JP3418443B2 - 膜モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、有機性廃水の活性汚泥
処理などにおいて固液分離に使用される膜濾過装置の膜
モジュールに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、有機性廃水の活性汚泥処理におい
ては、特開平２−８６８９３号、特公平４−７０９５８
号、特開平４−２６５１２８号、特開平４−２８１８２
８号に提案されたような種々の膜濾過装置が使用されて
いる。この種の膜濾過装置は一般に、処理槽の内部に複
数個の浸漬型膜モジュールを一定間隔をおいて並列に配
置し、膜モジュールの下方に散気装置を設けている。 【０００３】たとえば、特開平２−８６８９３号や特開
平４−２８１８２８号に記載された膜濾過装置は、箱枠
内に複数個の膜モジュールを一定間隔をおいて並列に配
置して膜ユニットを構成し、この膜ユニットを処理槽内
の被処理水に浸漬して設けるとともに、膜ユニットの下
方に散気装置を設けている。そして、散気装置より供給
される気体の気泡のエアリフト作用によって生じる膜面
に平行な上昇流により、濾過膜から膜面堆積物を離脱さ
せている。膜モジュールは膜支持体を濾過膜で覆ったも
のであり、膜支持体には、膜透過液流路が形成されると
ともに、この膜透過液流路内を負圧とする手段が連結さ
れている。この手段で膜透過液流路内に吸引負圧を与え
ることにより、被処理水中の微生物粒子、無機物粒子な
どの懸濁物質を濾過膜で捕捉し、濾過膜を透過して膜透
過液流路内に流入した清浄な膜透過液を処理槽の外部へ
取り出している。 【０００４】また、特公平４−７０９５８号には、２枚
の平膜間にフェルト状の透過水路用スペーサを介在させ
た平板型膜を、一対の透過水集水管に連通して設けた膜
モジュールが開示されている。 【０００５】また、特開平４−２６５１２８号には、濾
過機能を有する多孔体で板状に形成したスペーサに平面
状分離膜を設けた膜モジュールが開示されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の膜モジュールは、膜を膜支持体（または
スペーサ）に固定する接着・融着部分が多いため、製作
コストが高くなるという問題がある。 【０００７】また、特公平４−７０９５８号に記載の膜
モジュールは剛性が不十分であり、水流によって膜モジ
ュールどうしの間の被処理水流路幅が不規則に変化する
ため、全膜面に対して膜面堆積物の掃流効果が均等に得
られず、高い濾過速度が得られないばかりでなく、局部
的に膜面堆積物が蓄積してしまうという問題がある。 【０００８】また、特開平４−２６５１２８号に記載の
膜モジュールの場合、上記の剛性の問題は解消されるも
のの、多孔体内を濾液が流れるときの抵抗が大きく、高
い透過流束が得られないという問題がある。 【０００９】本発明は上記問題を解決するもので、膜モ
ジュールの全膜面に対して膜面掃流が均等に得られると
ともに、高い透過流束が得られ、かつ低コストで製作で
きる膜濾過装置を提供することを目的とするものであ
る。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の膜モジュールは、処理槽内の被処理水に浸
漬して複数の膜モジュールを配列し、この膜モジュール
の膜透過側を膜透過液吸引管を通じて負圧として膜透過
液を取り出す手段と膜モジュールに対して膜面平行流を
供給する手段を設けた膜透過装置の膜モジュールであっ
て、剛性を有する膜支持骨材を複数本並列に配置し、各
膜支持骨材の一端を、これらの膜支持骨材と交わる方向
の膜支持骨材で連結するとともに、各膜支持骨材の他端
を、膜透過液吸引間に連通する集水キャップに脱着自在
に連結して、各膜支持骨材の間に膜透過液流路を形成し
た膜支持体を構成し、膜支持体の表面を覆って袋状に形
成した有機濾過膜を配置し、有機濾過膜を水密を保つよ
うに集水キャップの周縁部に接着もしくは融着により固
定したものである。 【００１１】 【００１２】 【作用】上記構成において、剛性を有する膜支持骨材で
膜支持体を構成したことにより、膜モジュールは剛性を
持って製作され、膜モジュールどうしの間の被処理水流
路幅が流れの影響を受けて不均等になることが防止され
る。これにより、全膜面に対して掃流が均等に得られ、
局部的に膜面付着物が堆積することが防止されるため、
高い濾過速度が確保される。また、膜透過液は膜支持体
を構成する複数の膜支持骨材どうしの間に流れ込み、次
いで集水キャップに流入するため、その摩擦抵抗は小さ
く、これによっても高い濾過速度が得られる。 【００１３】また、膜支持骨材の他端を、集水キャップ
に脱着自在に連結したため、この膜支持骨材で構成され
た膜支持体を集水キャップから容易に取り外し、膜支持
体を再利用することができる。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の膜モジュールが配置される一実施
例の膜濾過装置の全体構成を説明する断面図であり、曝
気槽１の内部に、浸漬型膜濾過装置２と散気管３が設け
られている。曝気槽１は、原水供給管４から供給される
原水５の浄化処理を行うものであり、底部に汚泥引抜ポ
ンプ６が汚泥引抜管７を介して接続されている。 【００１５】膜濾過装置２は、原水５の活性汚泥処理な
どで生じた曝気槽混合液８の固液分離を行うものであ
り、上下両面が開放された方形の箱枠９の内部に複数個
の膜モジュール１０が垂直に一定間隔をおいて並列に設
けられ、膜モジュール１０は頂部を水没せしめて浸漬さ
れている。 【００１６】散気管３は、空気などの酸素を含有する曝
気用気体１１を膜モジュール１０の間に吹き込むもので
あり、膜濾過装置２の直下に配置され、給気管１２を介
してブロワー１３に接続されている。 【００１７】また、膜モジュール１０は膜透過液吸引管
１４を介して膜透過液槽１５に連通しており、膜透過液
吸引管１４の途中には膜透過液１６を吸引する吸引ポン
プ１７が介装されている。 【００１８】図２〜図５は本発明の一実施例の膜モジュ
ールを示し、図２、図３は膜モジュールの縦断面図、図
４はその横断面図、図５は図３の一部拡大図である。膜
モジュールは、膜支持体１８と多孔質材１９と濾過膜２
０で構成されている。 【００１９】膜支持体１８は、プラスチックまたはステ
ンレスなどからなる剛性を有する膜支持骨材２１を複数
本並列に配列し、その一端を、これらの膜支持骨材２１
と交わる方向の別の膜支持骨材２２で連結することによ
り、剛性を有する枠体として構成されている。膜支持骨
材２１，２２の断面形状は図示したような円形、または
楕円形、方形などに形成されている。 【００２０】複数本の膜支持骨材２１の他端は、図１に
示した膜透過液吸引管１４に連通するプラスチックまた
はステンレスなどで形成された集水キャップ２４の端面
の開口２５に挿入され、融着または接着または溶接固定
されていて、これにより、膜支持骨材２１，２２の間
に、集水キャップ２４に至る膜透過液流路が形成されて
いる。集水キャップ２４には、膜透過液１６を膜モジュ
ール１０の外部に導く吸引ノズル２６が設けられてい
て、この吸引ノズル２６が上で説明した膜透過液吸引管
１４に接続している。 【００２１】精密濾過膜または限外濾過膜である濾過膜
２０は、図４に示したように、袋状に形成されて膜支持
体１８の両側の表面を覆って設けられており、水密を保
つように集水キャップ２４の周縁部において接着あるい
は融着により固定されている。膜支持体１８と濾過膜２
０との間には、膜支持体１８の膜支持骨材２１，２２を
取り囲んでフェルトまたは不織布またはラシャ等、３次
元方向に微小連通孔を有する素材からなる多孔質材１９
が設けられて濾過膜２０を保護している。 【００２２】以下、上記構成における作用を説明する。
原水供給管４から曝気槽１内に送られた原水５は、ブロ
ワー１３から給気管１２および散気管３を経て膜モジュ
ール１０の間に吹き出される曝気用気体１１により曝気
され、活性汚泥処理された混合液８となる。 【００２３】この混合液８は、吸引ポンプ１７より、膜
透過液吸引管１４を通して膜支持骨材２１，２２の間に
形成された膜透過液流路内に与えられる吸引負圧によ
り、濾過膜２０によって固液分離される。濾過膜２０を
透過した清浄な膜透過液１６は順次、膜支持骨材２１，
２２間の膜透過液流路、集水キャップ２４、吸引ノズル
２６、膜透過液吸引管１４を通って膜透過液槽１５に送
られる。 【００２４】また、膜モジュール１０の間を上昇する曝
気用気体１１は、その気泡のエアリフト作用により膜モ
ジュール１０の間に膜面に平行な上昇流を生じさせ、こ
の上昇流によって濾過膜２０の膜面付着物が離脱され
る。 【００２５】このとき、膜透過液１６は、上記したよう
に、膜支持骨材２１，２２間に形成された膜透過液流路
に流れ込んだ後に、この断面形状の大きい流路を通って
膜透過液吸引管１４に送られるため、大きな摩擦抵抗を
受けることなく流動し、濾過効率の向上が図られる。ま
た、濾過膜２０は多孔質材１９によって膜支持体１８と
濾過膜２０の間に常に所定の間隙が維持される状態にお
いて膜支持体１８に保持され、濾過膜２０の全面に吸引
力が作用するので、有効濾過面積の減少が防止され、こ
れによっても濾過効率の向上が図られる。 【００２６】また、剛性を有する膜支持骨材２１，２２
で膜支持体１８を構成したことにより、膜モジュール１
０は剛性を持って製作され、膜モジュール１０どうしの
間の被処理水流路幅が流れにより不均等になることが防
止される。これにより、全膜面に対して掃流が均等に得
られ、局部的に膜面付着物が堆積することが防止される
ので、これによっても高い濾過速度が確保される。 【００２７】さらに、濾過膜２０を袋状に形成して集水
キャップ２４に固定する構成としたため、容易に接着ま
たは融着固定でき、製作コストが低くなる。図６および
図７は本発明の他の実施例の膜モジュールを示し、図６
は膜モジュールの集水部を示した正面図、図７はその縦
断面図である。この実施例の膜モジュールは上で図２〜
図５を用いて説明した膜モジュールとほぼ同じなので、
同一構成および同一作用を有する部材に同じ符号を付し
てその説明を省略し、構成の異なる集水部について説明
する。 【００２８】集水キャップ２７は、内側面に、弾性を有
する段部２８を開口の周縁部に沿って設けており、両内
側面の段部２８，２８に挟み込んで複数本の膜支持骨材
２１を脱着自在に設けている。膜支持骨材２１の一端２
９は、段部２８，２８間に挿入されるため、その他の部
分よりも小さい外径で形成されている。 【００２９】この実施例の構成によっても、上記実施例
と同じ作用が得られるとともに、集水キャップ２７と膜
支持体１８の膜支持骨材２１とを嵌合わせ構造として、
集水キャップ２７に固定して濾過膜２０を設けたため、
濾過膜２０が寿命に達したときは、集水キャップ２７は
廃棄して膜支持体１８を容易に取り外し、この膜支持体
１８を再利用できる。 【００３０】さらに、上記した実施例の構成に代えて、
膜支持骨材と集水キャップを一体成形してもよい。 【００３１】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、膜支持体
を剛性を有する枠体として膜モジュールに剛性を持たせ
たことにより、膜面に沿った被処理水の流れが激しくな
っても膜モジュール間の被処理水流路幅に変化を生じる
ことなく、全膜面に対して均等に掃流を供給することが
でき、局部的な膜面付着物の堆積を防止できる。また、
膜透過液は、膜支持骨材どうしの間に確保される空間を
流れるため、流動するときの摩擦抵抗は小さくなる。こ
れらの結果、高い濾過速度、透過流束が得られる。ま
た、このとき、濾過膜を袋状とすることにより、膜モジ
ュールの製作を容易にし、コストを低減することができ
る。 【００３２】さらに、集水キャップと膜支持体を嵌合わ
せ構造として、集水キャップに固定して袋状の濾過膜を
設けることにより、濾過膜が寿命に達したときは、集水
キャップは廃棄して膜支持体を容易に取り外し、この膜
支持体を再利用できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の膜モジュールが配置される一実施例の
膜濾過装置の全体構成を説明する断面図である。 【図２】本発明の一実施例の膜モジュールの縦断面図で
ある。 【図３】図２の膜モジュールの他の方向からの縦断面図
である。 【図４】図２の膜モジュールの横断面図である。 【図５】図３の膜モジュールの一部拡大図である。 【図６】本発明の他の実施例の膜モジュールの集水部を
示した正面図である。 【図７】図６に示した膜モジュールの集水部の縦断面図
である。 【符号の説明】 １ 曝気槽（処理槽） ２ 膜濾過装置 ３ 散気管 ８ 混合液（被処理水） 10 膜モジュール 14 膜透過液吸引管 18 膜支持体 20 有機濾過膜 21,22 膜支持骨材 24,27 集水キャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和泉 清司 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47 号 株式会社クボタ内 (56)参考文献 特開 平４−265128（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 処理槽内の被処理水に浸漬して複数の膜
   モジュールを配列し、この膜モジュールの膜透過側を膜
   透過液吸引管を通じて負圧として膜透過液を取り出す手
   段と膜モジュールに対して膜面平行流を供給する手段を
   設けた膜透過装置の膜モジュールであって、剛性を有す
   る膜支持骨材を複数本並列に配置し、各膜支持骨材の一
   端を、これらの膜支持骨材と交わる方向の膜支持骨材で
   連結するとともに、各膜支持骨材の他端を、膜透過液吸
   引間に連通する集水キャップに脱着自在に連結して、各
   膜支持骨材の間に膜透過液流路を形成した膜支持体を構
   成し、膜支持体の表面を覆って袋状に形成した有機濾過
   膜を配置し、有機濾過膜を水密を保つように集水キャッ
   プの周縁部に接着もしくは融着により固定したことを特
   徴とする膜モジュール。