JP3941100B2 - Membrane separator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は膜分離装置に係り、特に排水処理分野などで使用される浸漬平膜型の膜分離装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
浸漬平膜型の膜分離装置は、濾過膜を有する膜エレメントを被処理液に浸漬し、この膜エレメントの内部に被処理液を吸引して濾過膜を通過させることによって、被処理液の固液分離処理を行う装置である。膜エレメントは通常、通液性を有する板状の支持材の表面に濾過膜を重ね合わせ、その濾過膜を支持材の外周部に接着することによって構成される。このように構成された膜エレメントは、立設した状態で被処理液に浸漬されるとともに、複数枚の膜エレメントが所定の間隔をあけて平行に配列される。膜エレメントの下方には、散気手段が設けられており、この散気手段から散気を行なうことにより、散気エアが膜エレメント同士の間を上昇して濾過膜を揺動し、濾過膜に付着したケーキを剥離する。これにより、濾過膜の閉塞を抑制することができ、高い濾過効率を維持することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膜分離装置は、膜エレメントを被処理液に浸漬した際に膜エレメント内のエアが上方に移動して空気溜まりを形成し、濾過膜の上部が外側に膨らむという問題があった。このため、濾過膜の上部が支持材から剥がれたり、隣接する濾過膜とこすれあって濾過膜が損傷するおそれがあった。また、隣接する濾過膜同士が当接した際には、濾過膜同士の隙間がなくなって曝気エアが通過できなくなり、濾過膜の閉塞が急速に進行するおそれがあった。
【0004】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、膜エレメントの濾過膜が外側に大きく膨れることを防止できる膜分離装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、通液性を有する板状の支持材の表面に濾過膜を接着して成る膜エレメントを立設した状態で被処理液に浸漬し、該被処理液の固液分離を行う膜分離装置において、前記支持材と前記濾過膜とを接着する接着材は、水平方向に直線状に塗布されるとともに、上下に所定の間隔をあけて複数段に配設され、該接着材同士の間隔は、前記膜エレメントの上部における間隔が下部における間隔よりも狭いことを特徴としている。
【0006】
本発明によれば、濾過膜が上下方向において複数箇所で接着されるので、膜エレメントを被処理液に浸漬しても、濾過膜が上下方向の一部分で偏って膨れることはない。また、本発明によれば、濾過膜の膨れが生じやすい濾過膜の上部において、接着材同士の間隔を狭くしたので、濾過膜の膨れを均等に分散することができる。したがって、濾過膜が局所的に大きく膨れることを防止できる。
【0007】
また、本発明によれば、濾過膜の下部において接着材の間隔が広がっているので、逆洗時に濾過膜の下部に多量の逆洗液が流れやすくなる。したがって、大きな水圧がかかる濾過膜の下部も確実に逆洗することができる。
【0008】
さらに、本発明によれば、接着材が直線状に形成されているので、濾過膜の有効膜面積を十分に確保することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る膜分離装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【0010】
図1に示すように、本発明に係る膜分離装置1は主として、被処理液2が貯留された槽3と、被処理液2中に浸漬された膜モジュール10とから構成されている。膜モジュール10は、ポンプ4に接続され、このポンプ4によって膜モジュール10の内部が減圧される。また、膜モジュール10の周囲には、上下に開口を有する散気誘導壁5が、膜モジュール10を囲むようにして配設される。
【0011】
膜モジュール10の下方には、散気管6が配設される。散気管6は、表面に無数の散気孔を有するとともに、ブロア7に接続され、このブロア7からエアが送気される。これにより、エアが散気管6の散気孔から被処理液2中に吹き出される。吹き出されたエアは被処理液2中を上昇し、膜モジュール10の膜面を揺動して膜面に付着したケーキを剥離させるとともに、槽3の内部を攪拌する。
【0012】
図2は膜モジュール10の構造を示す斜視図である。同図に示すように、膜モジュール10は主として、平行に配置された複数組の膜エレメント11と、膜エレメント11の左右端部を支持する膜接合固定材24、26とから構成される。膜接合固定材24、26は、PVC等の樹脂から成り、内部に集水管24a、26aが形成されている。集水管24a、26aは膜端固定材20の中空部20a(図3参照)に連通されるとともに、集水管28、30を介して図1のポンプ4に接続される。したがって、ポンプ4を駆動することによって各膜エレメント11の内部を減圧することができる。
【0013】
各膜エレメント11は、通水材16の表面にスペーサ14を介して濾過膜12を貼り合わせることにより構成される。濾過膜12は、有機平膜から成り、スペーサ14は不織布などの通気性の材料によって構成される。また、通水材16は、図3に示す如く、断面が波状をした基材16aの両面に、孔16cを有する多孔板16bを添設したもので、基材16aと多孔板16bとによって、高さ方向へ延びる複数本の独立した通水路18を画成している。なお、通水材16はプラ段などの多孔体であってもよい。また、通水材16とスペーサ14は一体構造でもよい。以下、通水材16とスペーサ14をまとめて支持材13と称す。
【0014】
図2に示す如く、膜エレメント11の上下端部には、膜端固定材20、22が取り付けられ、膜エレメント11の端部が補強されている。上部の膜端固定材20は、図3に示す如く、中空状に形成され、この膜端固定材20の中空部20aは図2の集水管28、30に連通されている。なお、下部の膜端固定材22を中空状に形成し、集水管28、30に連通するようにしてもよい。
【0015】
膜端固定材20、22には、櫛歯状をした膜間保持材32、34が取り付けられており、膜エレメント11が所定の間隔、例えば5〜10mmに保持されている。
【0016】
図4及び図5は、膜エレメント11の支持材13と濾過膜12を示す正面図及び側面断面図である。
【0017】
これらの図に示すように、支持材13と濾過膜12は接着材36によって貼り合わされている。接着材36は、水平方向に直線状に塗布されるとともに、上下に所定の間隔をあけて複数段に配置されている。また、接着材36、36同士の間隔は、上部になるほど狭くなるように構成されている。すなわち、接着材36、36同士の間隔を上部からL1〜L6とした際、L1<L2<L3<L4<L5<L6となっている。
【0018】
また、接着材36同士の間隔L1〜L6、及び接着材36の幅Wは、接着強度と有効膜面積を十分に確保できるような値になっている。以下に、接着材36の幅Wと間隔L1〜L6を検討した結果について説明する。
【0019】
図5は、接着材36の幅Wに関して検討した結果である。同図に示すように、接着材36の幅Wが大きくなるにつれて有効膜面積が減少し、濾過膜12による処理能力が低下する。したがって、接着材36の幅Wは、許容有効膜面積を満たす10mm以下にすることが好ましい。
【0020】
また、接着材36の幅Wが小さくなるにつれて、接着強度が低下し、濾過膜12が支持材13から剥がれやすくなる。したがって、接着材36の幅Wは、許容接着強度を満たす0.5mm以上にすることが好ましい。
【0021】
図6は、接着材36を一定の間隔で設けた際に、その間隔に関して検討した結果である。同図に示すように、接着材36同士の間隔が大きくなるにつれて、接着強度が低下し、濾過膜12が支持材13から剥がれやすくなる。したがって、接着材36同士の間隔は、許容接着強度を満たす500mm以下とすることが好ましい。
【0022】
また、接着材36同士の間隔が小さくなるにつれて、有効膜面積が減少し、濾過膜12による処理能力が低下する。したがって、接着材36の間隔は、許容有効膜面積を満たす15mm以上とすることが好ましい。
【0023】
以上により、接着材36の幅Wを0.5mm以上10mm以下にするとともに、接着材36の間隔L1〜L6を15mm以上500mm以下にすることが好ましく、このような幅と間隔にすることによって接着強度と有効膜面積を十分に確保できることが分かる。なお、接着材同士の間隔L1〜L6は、15mm以上500mm以下の範囲でL1<L2<L3<L4<L5<L6とするとよい。
【0024】
次に上記の如く構成された膜分離装置1の作用について説明する。
【0025】
ポンプ4を駆動すると、膜モジュール10の膜エレメント11の内部が負圧になり、被処理液2が膜エレメント11の内部に吸引される。その際、被処理液2が濾過膜12を通過することによって、被処理液2に含まれるSSなどの固形分が濾過膜12に捕集され、固液分離処理が行なわれる。その際、濾過膜12は徐々に閉塞するので、定期的な逆洗洗浄が必要となる。逆洗洗浄は、ポンプ4を停止したり、薬液を膜エレメント11の内部に供給することによって行なわれ、流体が濾過時と反対方向に流れることによって濾過膜12に付着したケーキが剥離される。
【0026】
ところで、逆洗を行なった際や、膜エレメント11を被処理液2に浸漬した際、濾過膜12は外側に膨れようとする。特に、濾過膜12の上部は、水圧が低く、空気溜まりが形成されるため、外側に膨れようとする。しかし、本実施の形態では、支持材13と濾過膜12とを接着する接着材36が、水平方向に直線状に形成されるとともに上下に複数段設けられているので、濾過膜12は上下方向において複数箇所で接着されている。したがって、濾過膜12が上下方向の一部分で局所的に偏って膨れることを防止できる。
【0027】
また、本実施の形態では、接着材36同士の間隔を下部から上部になるにつれて狭くしたので、濾過膜12の膨れを均等に分散できる。すなわち、濾過膜12は、空気溜まりや水圧などの要因によって上部になるほど膨れやすくなるが、上部ほど接着材36の間隔を狭くして膨れにくくすることによって、濾過膜12の膨れを上下方向において均等に分散できる。これにより、濾過膜12の上部が局所的に大きく膨れることを防止できる。
【0028】
また、本実施の形態の膜分離装置1は、接着材36同士の間隔が下部になるほど拡がるので、逆洗を効果的に行なうことができる。すなわち、逆洗を行った際、濾過膜12の下部は、水圧が大きいために逆洗流量が少なくなり、洗浄効果が小さくなる。しかし、本実施の形態では、濾過膜12の下部ほど、接着材36同士の間隔が広く、逆洗液が流れやすいので、濾過膜12の下部も効果的に逆洗することができる。
【0029】
さらに、本実施の形態の膜分離装置1によれば、接着材36を直線状に形成したので、濾過膜12の有効膜面積を十分に確保できる。特に、濾過膜12の下部において、接着材36同士の間隔を広くしたので、濾過膜12の有効膜面積を十分に確保することができる。したがって、高い濾過効率を維持しながら、濾過膜12が外側に膨れることを防止できる。
【0030】
なお、上述した実施の形態は、複数組の膜エレメント11を集合化して膜モジュール10としたが、各膜エレメント11に集水口を設けて一枚毎に設置するようにしてもよい。
【0031】
また、上述した実施の形態は、濾過膜12として有機平膜を使用したが、金属膜を使用し、濾過膜12と支持材13を溶接してもよい。その場合、溶接は水平方向に直線状に行なうとともに、上下に所定の間隔をあけて行なうとよい。また、溶接の間隔は上部ほど狭くなるようにするとよい。
【0032】
さらに、上述した実施の形態は、接着材36同士の間隔を上部ほど狭く形成したが、これに限定するものではない。例えば、接着材36同士の間隔を等間隔としても、濾過膜12が上下方向において複数箇所で接着されるので、濾過膜12が局所的に膨れることを抑制する効果が得られる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る膜分離装置によれば、支持材と濾過膜を接着する接着材が水平方向に直線状に形成されるとともに、上下に所定の間隔をあけて複数段に設けられるので、濾過膜は上下方向において複数箇所で接着される。したがって、濾過膜が上下方向の一部分に偏って膨れることを防止できる。また、本発明によれば、濾過膜の膨れが生じやすい濾過膜の上部において、接着材同士の間隔を狭くしたので、濾過膜の膨れを均等に分散することができる。また、本発明によれば、濾過膜の下部において接着材の間隔が広がっているので、逆洗時に濾過膜の下部に多量の逆洗液が流れやすくなり、濾過膜の下部も確実に逆洗することができる。さらに、本発明によれば、接着材が直線状に形成されているので、濾過膜の有効膜面積を十分に確保することができる。これにより、高い濾過効率を維持しながら濾過膜の膨れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る膜分離装置の構成を示す模式図
【図2】膜モジュールの構造を示す斜視図
【図3】膜エレメントの構成を示す斜視図
【図4】膜エレメントの濾過膜と支持材を示す正面図
【図5】膜エレメントの濾過膜と支持材を示す側面断面図
【図6】接着材の幅に関する検討結果を示す図
【図7】接着材同士の間隔に関する検討結果を示す図
【符号の説明】
1…膜分離装置、2…被処理液、3…槽、4…ポンプ、5…散気誘導壁、6…散気管、7…ブロア、10…膜モジュール、11…膜エレメント、12…濾過膜、13…支持材、14…スペーサ、16…通水材、16a…基材、16b…多孔板、18…通水路、20…膜端固定材、22…膜端固定材、24…膜接合固定材、26…膜接合固定材、28…集水管、30…集水管、32…膜間保持材、34…膜間保持材、36…接着材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a membrane separation apparatus, and more particularly to an immersion flat membrane type membrane separation apparatus used in the field of wastewater treatment.
[0002]
[Prior art]
An immersion flat membrane type membrane separation apparatus immerses a membrane element having a filtration membrane in a liquid to be treated, sucks the liquid to be treated into the membrane element, and allows the liquid to be treated to pass through the filtration membrane. It is an apparatus that performs liquid separation processing. The membrane element is usually configured by overlaying a filtration membrane on the surface of a plate-like support material having liquid permeability and adhering the filtration membrane to the outer peripheral portion of the support material. The membrane element configured as described above is immersed in the liquid to be processed in an upright state, and a plurality of membrane elements are arranged in parallel at a predetermined interval. Air diffuser is provided below the membrane element. By performing air diffuse from the air diffuser, the diffused air rises between the membrane elements and swings the filter membrane. Peel the cake attached to the. Thereby, obstruction | occlusion of a filtration membrane can be suppressed and high filtration efficiency can be maintained.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional membrane separation apparatus has a problem that when the membrane element is immersed in the liquid to be treated, the air in the membrane element moves upward to form an air pocket, and the upper part of the filtration membrane swells outward. . For this reason, the upper part of the filtration membrane may be peeled off from the support material, or may be rubbed with the adjacent filtration membrane to damage the filtration membrane. In addition, when adjacent filtration membranes come into contact with each other, there is a possibility that the gap between the filtration membranes disappears and aeration air cannot pass, and the filtration membranes are rapidly blocked.
[0004]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a membrane separation device that can prevent a membrane of a membrane element from greatly expanding outward.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention immerses a liquid to be processed in a state where a membrane element formed by adhering a filtration membrane to the surface of a plate-like support material having liquid permeability is provided, In the membrane separation apparatus that performs solid-liquid separation, the adhesive material that bonds the support material and the filtration membrane is applied in a straight line in the horizontal direction, and is arranged in a plurality of stages at predetermined intervals in the vertical direction. The gap between the adhesives is characterized in that the gap at the upper part of the membrane element is narrower than the gap at the lower part.
[0006]
According to the present invention, since the filtration membrane is bonded at a plurality of locations in the vertical direction, even if the membrane element is immersed in the liquid to be treated, the filtration membrane does not swell unevenly in a part in the vertical direction. Further, according to the present invention, since the gap between the adhesives is narrowed at the upper part of the filtration membrane where the filtration membrane tends to bulge, the bulge of the filtration membrane can be evenly dispersed. Therefore, it is possible to prevent the filtration membrane from being greatly expanded locally.
[0007]
In addition, according to the present invention, since the gap between the adhesives is widened at the lower part of the filtration membrane, a large amount of backwash liquid easily flows to the lower part of the filtration membrane during the backwashing. Therefore, the lower part of the filtration membrane to which a large water pressure is applied can be reliably backwashed.
[0008]
Furthermore, according to the present invention, since the adhesive is formed in a straight line, the effective membrane area of the filtration membrane can be sufficiently ensured.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a membrane separation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0010]
As shown in FIG. 1, a
[0011]
A
[0012]
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the
[0013]
Each membrane element 11 is configured by attaching a
[0014]
As shown in FIG. 2, membrane
[0015]
Comb-like
[0016]
4 and 5 are a front view and a side sectional view showing the
[0017]
As shown in these drawings, the
[0018]
Further, the distances L1 to L6 between the
[0019]
FIG. 5 shows the result of study on the width W of the adhesive 36. As shown in the figure, as the width W of the adhesive 36 increases, the effective membrane area decreases and the processing capability of the
[0020]
Further, as the width W of the adhesive 36 decreases, the adhesive strength decreases, and the
[0021]
FIG. 6 is a result of studying the interval when the
[0022]
Further, as the distance between the
[0023]
As described above, the width W of the adhesive 36 is preferably set to 0.5 mm or more and 10 mm or less, and the intervals L1 to L6 of the adhesive 36 are preferably set to 15 mm or more and 500 mm or less. It can be seen that sufficient strength and effective membrane area can be secured. Note that the distances L1 to L6 between the adhesives may be L1 <L2 <L3 <L4 <L5 <L6 within a range of 15 mm to 500 mm.
[0024]
Next, the operation of the
[0025]
When the pump 4 is driven, the inside of the membrane element 11 of the
[0026]
By the way, when backwashing is performed or when the membrane element 11 is immersed in the
[0027]
Moreover, in this Embodiment, since the space | interval of the
[0028]
Moreover, since the
[0029]
Furthermore, according to the
[0030]
In the above-described embodiment, a plurality of sets of membrane elements 11 are assembled to form the
[0031]
In the above-described embodiment, an organic flat membrane is used as the
[0032]
Furthermore, although embodiment mentioned above formed the space | interval of the
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the membrane separation apparatus according to the present invention, the adhesive for bonding the support material and the filtration membrane is formed in a straight line in the horizontal direction, and is provided in a plurality of stages at predetermined intervals in the vertical direction. Therefore, the filtration membrane is bonded at a plurality of locations in the vertical direction. Therefore, it is possible to prevent the filtration membrane from swelling partially in the vertical direction. Further, according to the present invention, since the gap between the adhesives is narrowed at the upper part of the filtration membrane where the filtration membrane tends to bulge, the bulge of the filtration membrane can be evenly dispersed. In addition, according to the present invention, since the gap between the adhesives is widened at the lower part of the filtration membrane, a large amount of backwash liquid easily flows to the lower part of the filtration membrane during backwashing, and the lower part of the filtration membrane is reliably backwashed. can do. Furthermore, according to the present invention, since the adhesive is formed in a straight line, the effective membrane area of the filtration membrane can be sufficiently ensured. Thereby, the swelling of the filtration membrane can be prevented while maintaining high filtration efficiency.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a membrane separation apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a membrane module. FIG. 3 is a perspective view showing the structure of a membrane element. FIG. 5 is a side cross-sectional view of the membrane element filtration membrane and the support material. FIG. 6 is a diagram showing the results of the study on the width of the adhesive. FIG. 7 is a study result on the spacing between the adhesives. Figure showing symbols [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記支持材と前記濾過膜とを接着する接着材は、水平方向に直線状に塗布されるとともに、上下に所定の間隔をあけて複数段に配設され、該接着材同士の間隔は、前記膜エレメントの上部における間隔が下部における間隔よりも狭いことを特徴とする膜分離装置。In a membrane separation apparatus that immerses in a liquid to be treated in a state where a membrane element formed by adhering a filtration membrane to the surface of a plate-like support material having liquid permeability is installed, and performs solid-liquid separation of the liquid to be treated.
The adhesive material that bonds the support material and the filtration membrane is applied in a straight line in the horizontal direction, and is arranged in a plurality of stages with a predetermined interval in the vertical direction. A membrane separation device characterized in that the gap at the upper part of the membrane element is narrower than the gap at the lower part.
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