【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸漬型膜カートリッジの製造方法に関し、し尿処理や合併処理浄化槽等において使用する固液分離装置に搭載する膜カートリッジの製造技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固液分離装置としては、例えば図５〜図６に示すような浸漬型膜分離装置がある。図５〜図６において、膜分離装置２１は、複数枚の平板状膜カートリッジ２２と、その下方より膜面洗浄気体を噴出する散気装置２３とをケース２４の内部に配置したものである。ケース２４は膜ケース２５と散気ケース２６とに分割形成し、散気装置２３より噴出する膜面洗浄気体の全量が膜ケース２５内に入り込むように形成している。
【０００３】
膜カートリッジ２２は、ＡＢＳ樹脂製のろ板２２Ａの両表面にろ過膜２２Ｂを配置し、ろ過膜２２Ｂをその周縁部の止水部Ｓにおいてろ板２２Ａに超音波溶着したものである。ろ板２２Ａとろ過膜２２Ｂとの間、およびろ板２２Ａの内部には透過液流路を形成し、透過液流路に連通する透過液取出口２２Ｃをろ板２２Ａの上端縁に形成している。
【０００４】
各膜カートリッジ２２は、透過液取出口２２Ｃに接続したチューブ２７を介して集水管２８に連通しており、膜透過液を導出する透過液導出管２９を集水管２８に接続している。
膜分離装置２１を活性汚泥処理施設において使用する場合には、曝気槽内部の活性汚泥混合液中に膜分離装置２１を浸漬し、散気装置２３より曝気空気を噴出させる状態において、原水中の有機物や窒素を活性汚泥により処理している。
【０００５】
活性汚泥混合液は、槽内での水頭を駆動圧として膜カートリッジ２２により重力ろ過し（透過液導出管２９に吸引ポンプを介装することで吸引ろ過も可能である）、膜カートリッジ２２の膜面を透過した透過液を処理水として透過液導出管２９を通じて槽外へ導出する。
このとき、散気装置２３より噴出する曝気空気の気泡およびそれにより生起される上昇流が、相互に隣接する膜カートリッジ２２の間の狭い流路（５〜１０ｍｍの幅）を流れることによって、膜カートリッジ２２の膜面を洗浄し、分離機能の低下を抑制して膜分離装置２１が機能不全に至ることを防止している。
【０００６】
このように、膜分離装置２１の使用時において、膜カートリッジ２２は曝気空気による上昇流に曝されるので、止水部Ｓに囲まれた領域およびろ過膜２２Ｂの周縁部が振動し、疲労によって止水部Ｓでろ過膜２２Ｂが破断する恐れがある。このために、図７に示すように、ろ過膜２２Ｂの周縁部に沿って断続的に形成する補助溶着部Ｂにおいて、ろ過膜２２Ｂをろ板２２Ａに補助的に固定するものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
超音波溶着法の一例としては、ロータリ溶着法がある。これは図８に示すように、ろ板２２Ａの表面を覆ってろ過膜２２Ｂを配置し、ロータリホーン３１によってろ過膜２２Ｂをろ板２２Ａに押圧しながらロータリホーン３１を回転させ、ロータリホーン３１から出力する超音波によってろ過膜２２Ｂおよびろ板２２Ａを溶着して止水部Ｓおよび補助溶着部Ｂを形成するものである。
【０００８】
しかし、ロータリ溶着法では、図９に示すように、止水部Ｓにおいてろ板２２Ａが溶けて溝状に窪み、ろ過膜２２Ｂがろ板２２Ａに食い込む状態に溶着されるために、溶着時にろ過膜２２Ｂが痛み、疲労破壊が起こり易くなる。
超音波溶着法の他の例としてはアップダウン法がある。これは図１０〜図１１に示すように、予めろ板２２Ａの表面に、止水部Ｓを形成するためのシール部３２および補助部３３を表面から突出して形成しておき、シール部３２および補助部３３を覆ってろ過膜２２Ｂを配置し、アップダウンホーン３４をろ過膜２２Ｂの上からシール部３２および補助部３３に押圧するものであり、アップダウンホーン３３から出力する超音波により、ろ過膜２２Ｂをシール部３２および補助部３３においてろ板２２Ａに溶着して止水部Ｓおよび補助溶着部Ｂを形成するものである。
【０００９】
溶着前の原寸法において、シール部３２は高さが０．５ｍｍであり、補助部３３は高さが０．１５ｍｍである。ここで、シール部３２を補助部３３より高く形成しているのは、シール部３２において強く溶着して止水部Ｓにおける止水性を高めるためである。しかし、反面において、ろ過膜２２Ｂの強度が止水部Ｓで低下し、補助溶着部Ｂより早くろ過膜２２Ｂが疲労して破損し易くなる。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、曝気に対する耐久性を高めることができる浸漬型膜カートリッジの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の浸漬型膜カートリッジの製造方法は、樹脂製のろ板に、線状のシール部と帯状の補助部とをろ板の表面から突出して、かつろ板の周縁部に沿った全周にわたって一体に成形し、内側に位置するシール部を周縁に位置する補助部より低く形成し、ろ板の表面にシール部および補助部を覆ってろ過膜を配置し、ろ過膜の上からアップダウンホーンをシール部および補助部に押圧し、アップダウンホーンから超音波を出力してろ過膜をシール部および補助部において溶着し、シール部に直線状の止水部を形成してろ過膜を緊張状態に保持し、補助部に補助溶着部を形成してろ過膜の周縁をろ板に断続的に固定するとともに、補助溶着部の軌跡をろ過膜の全周にわたって連続する形状に形成したものである。
【００１２】
上記した構成により、補助部がシール部よりも高く突出しているので、溶着初期時において、ろ過膜はアップダウンホーンと補助部とに挟持されてシール部と接触せず、シール部に先立って補助部においてろ過膜とろ板の溶着が始まり、続いてシール部においてろ過膜とろ板の溶着が行なわれる。
このため、補助部に形成する補助溶着部での溶着強度よりもシール部に形成する止水部での溶着強度が弱くなるので、膜カートリッジの使用時における振動疲労に対して、ろ過膜は止水部において破断する前にシール部から剥離することで、膜としての機能を保全する。このとき、補助溶着部はその軌跡がろ過膜の全周にわたって連続する形状を有することで止水能を発揮するので、膜カートリッジはそのろ過機能を維持することができ、点検時等に剥離した止水部を補修することで、膜カートリッジの延命化が図れる。
【００１３】
しかも、補助部における溶着が先行することで、ろ過膜が展張した状態でシール部に当接し、溶着後に止水部に囲まれたろ過膜の有効ろ過領域が緊張状態に保持される。また、補助溶着部によってろ過膜の周縁をろ板に断続的に固定することにより、溶着に際して発生するろ過膜の歪みを吸収してろ過膜の有効ろ過領域に皺が発生することを防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態における浸漬型膜カートリッジは浸漬型膜分離装置に使用するものであり、浸漬型膜分離装置の基本的な構造は、先に図５において説明したものと同様であるので、同様の部材には同一番号を付して説明を省略する。
【００１５】
以下に、本実施の形態における膜カートリッジ２２の製造方法を図１〜図４を参照して説明する。
ろ板４１はＡＢＳ樹脂からなり、例えば横４９０ｍｍ×縦１０００ｍｍ×厚さ６ｍｍの形状を有しており、表裏面に線状のシール部４２と帯状の補助部４３とをろ板４１の表面から突出して、かつろ板４１の周縁部に沿った全周にわたって一体に成形している。補助部４３はろ過膜４４の周縁に対応する位置にあり、補助部４３より内側に位置するシール部４２は補助部４３よりも低い形状を有している。
【００１６】
このろ板４１を治具４５の上に配置し、ろ板４１の表面にシール部４２および補助部４３を覆ってろ過膜４４を配置する。この状態で、ろ過膜４４の上からアップダウンホーン４６をシール部４２および補助部４３に押圧する。アップダウンホーン４６は超音波を出力するもので、ろ過膜４４に相対する下面上に、シール部４２に対応する直線部４６ａと、補助部４３に対応する模様部４６ｂとを有し、模様部４６ｂは長手方向において連続する形状を有している。
【００１７】
アップダウンホーン４６から超音波を出力してろ過膜４４をシール部４２および補助部４３において溶着する。このとき、補助部４３がシール部４２よりも高く突出しているので、溶着初期時において、ろ過膜４４はアップダウンホーン４６と補助部４３とに挟持されてシール部４２と接触しない。このため、シール部４２に先立って補助部４３においてろ過膜４４とろ板４１の溶着が始まり、続いてシール部４２においてろ過膜４４とろ板４１の溶着が行なわれる。
【００１８】
このように溶着操作において、補助部４３における溶着が先行することで、ろ過膜４４が展張した状態でシール部４２に当接して直線状の止水部Ｓが形成されるとともに、溶着後に止水部Ｓに囲まれたろ過膜４４の有効ろ過領域が緊張状態に保持される。補助部４３に形成する補助溶着部Ｂは、ろ過膜４４の周縁をろ板４１に断続的に固定することで、溶着に際して発生するろ過膜４４の歪みを吸収してろ過膜４４の有効ろ過領域に皺が発生することを防止し、その軌跡がろ過膜４４の全周にわたって連続する形状となる。
【００１９】
また、シール部４２が補助部４３よりも低い形状を有することで、補助部４３に形成する補助溶着部Ｂでの溶着強度よりもシール部４２に形成する止水部Ｓでの溶着強度が弱くなる。
このため、膜カートリッジ２２を浸漬型膜分離装置において使用する際に発生する曝気に起因する振動疲労に対して、ろ過膜４４は止水部Ｓにおいて破断する前にシール部４２から剥離して膜としての機能を保全する。このとき、補助溶着部Ｂはその軌跡がろ過膜４４の全周にわたって連続する形状を有することで止水能を発揮し、ろ過膜４４がシール部４２から剥離しても、膜カートリッジ２２はそのろ過機能を維持することができ、点検時等に剥離した止水部Ｓを補修することで、膜カートリッジ２２の延命化が図れる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シール部を補助部よりも低い形状に形成し、アップダウンホーンでろ過膜を溶着することにより、補助部に形成する補助溶着部での溶着強度よりもシール部に形成する止水部での溶着強度を弱くすることができ、振動疲労に対してろ過膜は破断する前にシール部から剥離し、膜としての機能を保全することができ、補助溶着部が止水能を発揮することで膜カートリッジはそのろ過機能を維持することができ、膜カートリッジの延命化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における膜カートリッジの製造方法を示す模式図である。
【図２】同実施の形態における膜カートリッジを示す模式図である。
【図３】本実施の形態におけるアップダウンホーンを示す模式図である。
【図４】同実施の形態において製造した膜カートリッジを示す模式図である。
【図５】浸漬型膜分離装置を示す模式図である。
【図６】従来の膜カートリッジを示す正面図である。
【図７】従来の膜カートリッジを示す正面図である。
【図８】従来の膜カートリッジの製造方法を示す模式図である。
【図９】同方法において製造した膜カートリッジを示す模式図である。
【図１０】従来の膜カートリッジの製造方法を示す模式図である。
【図１１】同方法において製造した膜カートリッジを示す模式図である。
【符号の説明】
２１ 膜分離装置
２２ 膜カートリッジ
２３ 散気装置
４１ ろ板
４２ シール部
４３ 補助部
４４ ろ過膜
４６ アップダウンホーン
Ｓ 止水部
Ｂ 補助溶着部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a submerged membrane cartridge, and relates to a technique for producing a membrane cartridge mounted on a solid-liquid separation device used in a human waste treatment or a combined treatment septic tank.
[0002]
[Prior art]
As a conventional solid-liquid separation device, for example, there is an immersion type membrane separation device as shown in FIGS. 5 to 6, the membrane separation device 21 has a case 24 in which a plurality of flat membrane cartridges 22 and an air diffuser 23 for ejecting a membrane cleaning gas from below are arranged in a case 24. The case 24 is formed so as to be divided into a membrane case 25 and an air diffuser case 26 so that the entire amount of the membrane surface cleaning gas ejected from the air diffuser 23 enters the membrane case 25.
[0003]
The membrane cartridge 22 is obtained by disposing a filtration membrane 22B on both surfaces of a filter plate 22A made of an ABS resin, and ultrasonically welding the filtration membrane 22B to the filter plate 22A at a water stop portion S at the peripheral edge thereof. A permeate flow path is formed between the filter plate 22A and the filtration membrane 22B, and inside the filter plate 22A, and a permeate outlet 22C communicating with the permeate flow path is formed at the upper edge of the filter plate 22A. I have.
[0004]
Each membrane cartridge 22 communicates with a water collecting pipe 28 via a tube 27 connected to a permeated liquid outlet 22C, and connects a permeated liquid outlet pipe 29 for extracting a membrane permeated liquid to the water collecting pipe 28.
When the membrane separation device 21 is used in an activated sludge treatment facility, the membrane separation device 21 is immersed in the activated sludge mixed liquid inside the aeration tank, and the aeration air is spouted from the aeration device 23. Organic matter and nitrogen are treated with activated sludge.
[0005]
The activated sludge mixture is gravity-filtered by the membrane cartridge 22 using the head in the tank as a driving pressure (suction filtration is also possible by interposing a suction pump in the permeate outlet pipe 29). The permeate that has passed through the surface is led out of the tank through a permeate outlet pipe 29 as treated water.
At this time, the bubbles of the aerated air ejected from the air diffuser 23 and the upward flow generated by the bubbles flow through the narrow flow path (width of 5 to 10 mm) between the mutually adjacent membrane cartridges 22 to form a membrane. The membrane surface of the cartridge 22 is cleaned to prevent the separation function from deteriorating, thereby preventing the membrane separation device 21 from malfunctioning.
[0006]
As described above, when the membrane separation device 21 is used, the membrane cartridge 22 is exposed to the ascending flow of the aerated air, so that the region surrounded by the water stopping portion S and the peripheral edge of the filtration membrane 22B vibrate, and the fatigue occurs due to fatigue. There is a possibility that the filtration membrane 22B is broken at the water stop portion S. For this purpose, as shown in FIG. 7, there is an auxiliary welding portion B formed intermittently along the peripheral portion of the filtration membrane 22B, in which the filtration membrane 22B is supplementarily fixed to the filter plate 22A.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
One example of the ultrasonic welding method is a rotary welding method. As shown in FIG. 8, a filter membrane 22B is arranged so as to cover the surface of the filter plate 22A, and the rotary horn 31 rotates the rotary horn 31 while pressing the filter membrane 22B against the filter plate 22A. The filtration membrane 22B and the filter plate 22A are welded by the output ultrasonic waves to form the water stop portion S and the auxiliary welding portion B.
[0008]
However, in the rotary welding method, as shown in FIG. 9, the filter plate 22A is melted and depressed in a groove shape at the water stop portion S, and the filter membrane 22B is welded in a state of being cut into the filter plate 22A. The film 22B hurts, and fatigue destruction easily occurs.
Another example of the ultrasonic welding method is an up-down method. As shown in FIGS. 10 to 11, a seal portion 32 and an auxiliary portion 33 for forming the water stop portion S are formed in advance on the surface of the filter plate 22A so as to protrude from the surface. The filter membrane 22B is disposed so as to cover the auxiliary section 33, and the up-down horn 34 is pressed against the seal section 32 and the auxiliary section 33 from above the filter membrane 22B. The filtration is performed by ultrasonic waves output from the up-down horn 33. The membrane 22B is welded to the filter plate 22A at the seal portion 32 and the auxiliary portion 33 to form the water stop portion S and the auxiliary weld portion B.
[0009]
In the original dimensions before welding, the height of the seal portion 32 is 0.5 mm and the height of the auxiliary portion 33 is 0.15 mm. Here, the reason why the seal portion 32 is formed higher than the auxiliary portion 33 is to enhance the water stoppage at the water stop portion S by strongly welding at the seal portion 32. However, on the other hand, the strength of the filtration membrane 22B decreases at the water stop portion S, and the filtration membrane 22B becomes fatigued earlier than the auxiliary welded portion B and is easily damaged.
[0010]
The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a submerged membrane cartridge that can increase durability against aeration.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a submerged membrane cartridge according to the present invention provides a resin filter plate, wherein a linear seal portion and a band-shaped auxiliary portion are projected from the surface of the filter plate. Is formed integrally over the entire circumference along the peripheral edge of the filter, the inner seal portion is formed lower than the auxiliary portion located on the peripheral edge, and the filter membrane is disposed on the surface of the filter plate so as to cover the seal portion and the auxiliary portion. The up-down horn is pressed against the sealing part and the auxiliary part from above the filtration membrane, ultrasonic waves are output from the up-down horn, and the filtration membrane is welded at the sealing part and the auxiliary part. To maintain the filtration membrane in tension, form an auxiliary welding part in the auxiliary part, intermittently fix the periphery of the filtration membrane to the filter plate, and move the trajectory of the auxiliary welding part over the entire circumference of the filtration membrane. It is formed in a continuous shape.
[0012]
With the above configuration, the auxiliary portion protrudes higher than the seal portion, so that at the initial stage of welding, the filtration membrane is sandwiched between the up-down horn and the auxiliary portion and does not come into contact with the seal portion. Welding of the filter membrane and the filter plate starts at the section, and then welding of the filter membrane and the filter plate at the seal section.
For this reason, the welding strength at the water blocking portion formed at the seal portion becomes weaker than the welding strength at the auxiliary welding portion formed at the auxiliary portion, so that the filtration membrane stops against vibration fatigue when the membrane cartridge is used. By peeling off from the sealing part before breaking in the water part, the function as a membrane is maintained. At this time, since the auxiliary welding portion exerts a water stopping function by its locus having a shape that is continuous over the entire circumference of the filtration membrane, the membrane cartridge can maintain its filtration function and peeled off at the time of inspection or the like. By repairing the water stop portion, the life of the membrane cartridge can be extended.
[0013]
In addition, since the welding in the auxiliary portion precedes, the filter membrane comes into contact with the seal portion in a stretched state, and after welding, the effective filtration area of the filter membrane surrounded by the water blocking portion is maintained in a tensioned state. In addition, by intermittently fixing the periphery of the filtration membrane to the filter plate by the auxiliary welding portion, it is possible to absorb distortion of the filtration membrane generated during welding and prevent wrinkles from being generated in the effective filtration area of the filtration membrane.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The immersion type membrane cartridge according to the present embodiment is used for an immersion type membrane separation device, and the basic structure of the immersion type membrane separation device is the same as that described above with reference to FIG. The members are assigned the same reference numerals and the description is omitted.
[0015]
Hereinafter, a method of manufacturing the membrane cartridge 22 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
The filter plate 41 is made of ABS resin, and has a shape of, for example, 490 mm (width) × 1000 mm (length) × 6 mm (thickness), and a linear seal portion 42 and a band-like auxiliary portion 43 are formed on the front and back surfaces from the surface of the filter plate 41. It protrudes and is formed integrally over the entire circumference along the periphery of the filter plate 41. The auxiliary portion 43 is located at a position corresponding to the periphery of the filtration membrane 44, and the seal portion 42 located inside the auxiliary portion 43 has a lower shape than the auxiliary portion 43.
[0016]
This filter plate 41 is arranged on a jig 45, and a filter membrane 44 is arranged on the surface of the filter plate 41 so as to cover the seal part 42 and the auxiliary part 43. In this state, the up-down horn 46 is pressed against the sealing section 42 and the auxiliary section 43 from above the filtration membrane 44. The up-down horn 46 outputs ultrasonic waves, and has a linear portion 46a corresponding to the seal portion 42 and a pattern portion 46b corresponding to the auxiliary portion 43 on the lower surface facing the filtration membrane 44, 46b has a shape that is continuous in the longitudinal direction.
[0017]
Ultrasonic waves are output from the up-down horn 46 to weld the filtration membrane 44 at the seal portion 42 and the auxiliary portion 43. At this time, since the auxiliary portion 43 protrudes higher than the seal portion 42, the filter membrane 44 is sandwiched between the up-down horn 46 and the auxiliary portion 43 and does not contact the seal portion 42 at the initial stage of welding. Therefore, the welding of the filtration membrane 44 and the filter plate 41 is started in the auxiliary part 43 before the sealing part 42, and the welding of the filtration membrane 44 and the filter plate 41 is subsequently performed in the seal part 42.
[0018]
In this manner, in the welding operation, since the welding in the auxiliary portion 43 precedes, the linear waterproofing portion S is formed by contacting the sealing portion 42 in a state in which the filtration membrane 44 is extended, and the waterproofing portion S is formed after the welding. The effective filtration area of the filtration membrane 44 surrounded by the part S is kept in a tension state. The auxiliary welding portion B formed in the auxiliary portion 43 intermittently fixes the periphery of the filtration membrane 44 to the filter plate 41, thereby absorbing the distortion of the filtration membrane 44 generated at the time of welding, and absorbing the effective filtration area of the filtration membrane 44. Is prevented from occurring, and the trajectory becomes a shape that is continuous over the entire circumference of the filtration membrane 44.
[0019]
Further, since the sealing portion 42 has a shape lower than that of the auxiliary portion 43, the welding strength of the water stopping portion S formed on the seal portion 42 is lower than the welding strength of the auxiliary welding portion B formed on the auxiliary portion 43. Become.
Therefore, in response to vibration fatigue caused by aeration that occurs when the membrane cartridge 22 is used in the immersion type membrane separation apparatus, the filtration membrane 44 is separated from the seal portion 42 before breaking at the water stop portion S and the membrane is separated. Preserve the function as. At this time, the auxiliary welding portion B exhibits a water stopping ability because its trajectory has a shape that is continuous over the entire circumference of the filtration membrane 44, and even if the filtration membrane 44 is peeled off from the seal portion 42, the membrane cartridge 22 retains its The filtration function can be maintained, and the life of the membrane cartridge 22 can be prolonged by repairing the water stop portion S that has been peeled off during inspection or the like.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the sealing portion is formed in a shape lower than the auxiliary portion, and the filtration membrane is welded with the up-down horn, so that the sealing strength is higher than the welding strength of the auxiliary welding portion formed in the auxiliary portion. Welding strength at the water stop part formed in the part can be weakened, and the filter membrane peels off from the seal part before breaking due to vibration fatigue, preserving the function as a membrane, auxiliary welding part By exhibiting the water stopping function, the membrane cartridge can maintain its filtration function, and the life of the membrane cartridge can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view illustrating a method for manufacturing a membrane cartridge according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a membrane cartridge according to the embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an up-down horn according to the embodiment.
FIG. 4 is a schematic view showing a membrane cartridge manufactured in the same embodiment.
FIG. 5 is a schematic view showing an immersion type membrane separation device.
FIG. 6 is a front view showing a conventional membrane cartridge.
FIG. 7 is a front view showing a conventional membrane cartridge.
FIG. 8 is a schematic view showing a method for manufacturing a conventional membrane cartridge.
FIG. 9 is a schematic view showing a membrane cartridge manufactured by the same method.
FIG. 10 is a schematic view showing a method for manufacturing a conventional membrane cartridge.
FIG. 11 is a schematic view showing a membrane cartridge manufactured by the same method.
[Explanation of symbols]
21 Membrane separation device 22 Membrane cartridge 23 Air diffuser 41 Filter plate 42 Sealing part 43 Auxiliary part 44 Filtration membrane 46 Up-down horn S Water stopping part B Auxiliary welding part
