JP4192248B2

JP4192248B2 - 分離膜モジュール

Info

Publication number: JP4192248B2
Application number: JP21669899A
Authority: JP
Inventors: 豊三浜田; 修志中塚; 洋司井上
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd; Daicen Membrane Systems Ltd
Current assignee: Daicel Corp; Daicen Membrane Systems Ltd
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP2001038178A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、懸濁液や汚泥などの懸濁粒子（ＳＳ）を含む生物反応液の固液分離処理を行うための分離膜モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
懸濁液や汚泥などのＳＳを含む生物反応液の固液分離処理として、分離膜エレメントを用いた膜分離法が知られている。特開平２−８６８９３号公報には、汚泥を浄化処理するための曝気槽内に、濾過膜装置を水没させて、吸引濾過する固液分離装置が開示されている。この装置では、膜モジュールに精密濾過膜や限外濾過膜などを用いた平膜構造のエレメントが用いられており、膜直下から散気管により空気を供給して、膜面に付着した汚泥を除去しながら吸引濾過している。しかし、この膜モジュールでは、膜の孔径が小さいため、濾過速度（透水速度）が低い。
【０００３】
高い透水速度を得るため、例えば、特開平５−１８５０７８号公報には、最小保留粒子径が１０〜１００μｍの二枚の不織布を袋状にし、内部に間隔保持用の通水性多孔質材を挿入した濾過体が開示されている。この文献では、濾過体の表面に汚泥のケーキ層（ダイナミック層）を形成し、このケーキ層のフィルター作用により被処理水中の微細な粒子を捕捉することで固液分離するダイナミック濾過が行われている。ダイナミック濾過では、透水速度の大きな不織布を用い、濾過体が浸漬されている曝気層の液面の高さと、前記濾過体から透過液を取り出すための吸引管の出口の高さとの差（水頭差）を利用して、低圧（低エネルギー）で濾過できる。また、特開平１１−１９６７７号公報では、生物反応槽を仕切板により、通液可能な曝気部と濾過部とに区画し、濾過部に不織布を有する濾過体を浸漬し、濾過体に接続した濾過水取出し管からダイナミック濾過により、濾過水を取り出す方法が開示されている。この文献には、濾過水取出管が生物反応層の液面下に形成された例が示されている。
【０００４】
しかし、曝気槽では、活性汚泥処理のために散気管から激しく空気が供給され、脱落などによりダイナミック層を均一に形成するのが困難である。さらに、曝気部と連通した濾過部で濾過処理する場合には、被処理液の流れに偏りが生じ、ダイナミック層を均一に形成できず、高い分離性能で効率よく濾過することが困難である。また、曝気槽の上部から透過液を取り出す場合、濾過開始時には、濾過体内及び吸引管内を濾過液で充満するために、予めポンプなどで吸引しておく必要があり、濾過時には、曝気や液面の変動などにより、空気が濾過体内や吸引管に取り込まれやすく、濾過が停止する虞がある。さらに、濾過体内に堆積した懸濁粒子を除去するため、吸引管から逆向きに洗浄液を供給する場合も、空気が混入しやすく、濾過が停止する虞がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、安定して高い透過液量を得ることができる分離膜モジュールを提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、均一なダイナミック層を形成でき、高い透過液量と懸濁粒子に対する高い分離性能を有する分離膜モジュールを提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、濾過体に気体が混入しても、濾過が停止しない分離膜モジュールを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、分離膜面に均一に被処理液を供給できる分離膜モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、被処理液の供給ラインと、分離膜エレメントと、このエレメントを収容するためのハウジングとを備えたモジュールを生物反応槽と独立して設け、このモジュールで生物反応槽からの被処理液を濾過すると、活性汚泥処理の曝気の影響を受けることなく、均一にダイナミック層を形成できること、特に、（１）前記ハウジングの上部に、濾過されなかった成分（濃縮成分）をオーバーフロー可能な開口部を形成すると、モジュール内での被処理液の速度分布を略均一にでき、モジュール内での濃縮成分の滞留を防止しつつ、分離膜全体に亘って均一に形成されたダイナミック層により効率よくかつ精度よく濾過処理できること、（２）分離膜エレメントから透過液を取り出すための透過液ラインを、モジュールの液面の高さよりも下部に形成すると、空気が混入しても濾過が停止することなく、安定して濾過を継続でき、均一に形成されたダイナミック層を維持できることを見いだし、本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明の分離膜モジュールは、生物反応槽からの被処理液を供給するための被処理液供給ラインが接続されたハウジングと、このハウジング内に収容可能な少なくとも１つの分離膜エレメントと、この分離膜エレメントからの透過液を流出させるための透過液ラインとを備えている。そして、一の態様において、前記ハウジングに、分離膜エレメントで濾過されなかった被処理液をオーバーフローにより生物反応槽に返送するための開口部が形成されている。なお、被処理液供給ラインは、ハウジングの下部に接続していてもよく、開口部は、ハウジングの上部側壁に形成されていてもよい。また、他の態様においては、透過液ラインが、ハウジング内の被処理液の液面よりも下部に位置している。なお、透過液ラインが液面より下部に位置している場合でも、ハウジングの上部に、前記開口部が形成されていてもよく、この開口部よりも下部に透過液ラインが形成されていてもよい。これら分離膜モジュールにおいて、ハウジングの底部に被処理液供給ラインが接続されている場合、このラインとの接続部から側壁が側方に拡がる傾斜部がハウジングに形成されていてもよい。また、被処理液供給ラインと分離膜エレメントとの間には、被処理液を分散するための分散板を介在させてもよい。ハウジング内側壁には、分離膜エレメントを位置決め固定するための手段を設けてもよい。分離膜エレメント表面のケーキ層を所定の厚さに調整するため、散気管を分離膜エレメントよりも下部に形成してもよい。分離膜モジュールの分離膜エレメントを構成する固液分離膜は、繊維を互いに交絡させた通水性多孔質体（特に、不織布）であってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の分離膜モジュールの一例を示す概略斜視図であり、図２は分離膜モジュールを構成する分離膜エレメントの概略斜視図である。また、図３は、図１の分離膜モジュールを用いた固液分離装置の概略構成図である。
【００１３】
すなわち、本発明の分離膜モジュールは、生物反応槽からの被処理液を供給するための被処理液供給ラインが接続されたハウジングと、このハウジング内に収容可能な少なくとも１つの分離膜エレメントと、この分離膜エレメントからの透過液を流出させて貯水槽に貯水するための透過液ラインとを備えた分離膜モジュールであって、前記ハウジングの上部に、分離膜エレメントで濾過されなかった被処理液をオーバーフローにより生物反応槽に返送するための開口部が形成され、前記ハウジングの底部に、被処理液供給ラインが接続され、このラインとの接続部から側壁が側方に拡がる傾斜部がハウジングに形成され、かつ前記透過液ラインが、ハウジング内の被処理液の液面及び前記開口部よりも水頭差で１０〜３０ｃｍ下部に位置するとともに、貯水槽の液面がハウジング内の被処理液の液面よりも低い。なお、開口部は、ハウジングの上部側壁に形成されていてもよい。これら分離膜モジュールにおいて、被処理液供給ラインと分離膜エレメントとの間には、被処理液を分散するための分散板を介在させてもよい。ハウジング内側壁には、分離膜エレメントを位置決め固定するための手段を設けてもよい。分離膜エレメント表面のケーキ層を所定の厚さに調整するため、散気管を分離膜エレメントよりも下部に形成してもよい。分離膜モジュールの分離膜エレメントを構成する固液分離膜は、繊維を互いに交絡させた通水性多孔質体（特に、不織布）であってもよい。
【００１４】
濾過槽２２（分離膜モジュール２２ａ）で濾過された透過液は、透過液ライン３４ａから取り出され、貯水槽２３に供給される。なお、この貯水槽２３において、液面の高さを、前記濾過槽２２ａの液面の高さよりも低くしているため、サイホンの原理により、この液面の高さの差（水頭差）に対応した圧力（吸引力）で、透過液を円滑に流出させることができる。また、濾過槽２２（分離膜モジュール２２ａ）には、洗浄液供給ライン３５が逆流洗浄用ポンプ２７ｂを介して接続されており、この洗浄液供給ラインの他方の端部は、前記貯水槽に浸漬している。
【００１５】
より詳細には、分離膜モジュール２２ａは、濾過槽２２の壁面を構成し、かつ底部に生物反応槽２１からの被処理液供給ライン３０ａが接続されたハウジング（又はケーシング）３１ａを備えており、このハウジング３１ａ内の被処理液に浸漬され固液分離可能な分離膜ユニット３２ａを収容している。このような分離膜モジュール２２ａで固液分離すると、生物反応槽２１と独立して構成されているため、生物反応槽２１での曝気の影響を回避して、分離膜面のケーキ層（フロック層）を安定して形成できる。
【００１６】
図１に示されるように、ハウジング３１ａの下部は、逆四角錐状に傾斜した傾斜部を有する四角柱状に形成されており、ハウジング３１ａの最下部（この図では、底部）に、被処理液供給ライン３０ａが接続している。すなわち、ハウジング３１ａの下部には、被処理液供給ライン３０ａとの接続部から側壁が上方に向かって幅方向（又は側方）に拡がる傾斜部が形成されている。また、ハウジング３１ａ内には複数の分離膜エレメント１で構成された分離膜ユニット３２ａが収容されており、ハウジング３１ａの側壁のうち、分離膜ユニット３２ａの上部には、分離膜エレメント１により濾過されなかった被処理液（懸濁粒子などを含む非透過液成分）をオーバーフローにより生物反応槽２１に返送するための開口窓３３ａが形成されている。このような構造では、ハウジング下部の被処理液ライン３０ａから傾斜部に沿って被処理液を供給すると、被処理液を傾斜部により拡散させ、均一な速度分布で上昇させ、上部からオーバーフローにより非透過成分を生物反応槽２１へ返送することができる。このため、分離膜面に均一なケーキ層（又はダイナミック層、フロック層）を形成でき、透水速度及び懸濁粒子の分離能を高い水準に維持できる。また、オーバーフローにより、モジュール内での堆積を抑制しながら非透過成分を効率よく返送できる。
【００１７】
このハウジング３１ａ内には、複数の分離膜エレメント（又は平膜エレメント）１を厚み方向に間隔をおいて並列に配設（すなわち積層）した分離膜ユニット３２を収容している。この分離膜ユニット３２ａは、下方から供給される被処理液の流れ方向に対して、分離膜面が平行な方向に（すなわち、この例では、縦方向に向けて）収容されている。一定方向に流れる被処理液の流れ方向と平行に分離膜面を配設することにより、分離膜面に均等に被処理液を供給でき、ダイナミック層の厚さを均一にできる。また、ハウジング３１ａのうち分離膜ユニット３２ａの下部には、バルブ２５ｂにより給気量が調整可能な散気管２６ｂが延びている。この散気管２６ｂから連続的又は間欠的（特に、連続的）に空気を供給すると、空気−液体間の界面の剪断力により、分離膜面の過剰な厚みのケーキを除去し、ケーキ層を適切な厚みに維持でき、透水速度の低下を抑制できるだけでなく、空気の上昇流により、ハウジング内で被処理液（及び非透過成分）を上昇流により流動させることができ、滞留を防止できる。
【００１８】
なお、この分離膜モジュールを構成する各分離膜エレメント１は、図２に示されるように、方形状の枠体（又は支持体）２と、この枠体の両面に、ネットなどの通液性スペーサー１０を介して配設され、かつ互いに離れて対向する固液分離膜３とで構成されており、内部空洞構造（又は袋状構造）を有する平膜エレメントを形成している。前記枠体２のうち互いに対向する一対の枠体部は、それぞれ、透過液ポート４を構成する集水管１１と、洗浄液をエレメント内（空洞部）に導入するための洗浄液ポート６を構成する導入管１２を備えている。この透過液ポート４は、前記透過液ライン３４と接続可能であり、洗浄液ポート６は、洗浄液ライン３５と接続可能である。
【００１９】
より詳細には、互いに対向する固液分離膜３間の前記空洞部には、固液分離膜１７を透過した透過液（透過水）が流通するための透過液流路５が形成されており、この透過液流路５は、枠体２に形成された透過液ポート４と通じている。袋状分離膜内の透過液流路５に透過した透過液は、透過液ポート４を通じてエレメント１外に取り出すことができる。また、分離膜エレメント１は、前記透過液流路５と独立して、洗浄液をエレメント１内の空洞部に導入するための洗浄液流路７を備えており、この洗浄液流路７を構成する導入管１２と通じて、前記洗浄液ポート６が形成されている。前記導入管１２の軸方向の複数箇所からは、エレメント１内の空洞部を横切る方向（この例では、透過液流路５のうち集水管１１に向かう方向）に向かって複数の細管８が櫛歯状に連通して延びている。これらの細管８には、軸方向に沿って所定間隔毎に、洗浄液を吹き出すための複数の吹出孔（噴出孔）９が形成されており、先端部は閉塞し、かつ吹出孔９はそれぞれ固液分離膜３面に対して略直交する方向に開口している。このような分離膜エレメント１では、エレメント内に透過液流路５と洗浄液流路７とが互いに独立して形成されているため、高い効率で懸濁液や汚泥を濾過でき、また、高い効率で固液分離膜３を洗浄できる。
【００２０】
なお、本発明の分離膜モジュールは、図４に示すようなモジュールであってもよい。図４の分離膜モジュールは、上方に行くにつれて側方へ拡がって傾斜した傾斜部を下部に有するハウジング３１ｂを備えており、このハウジング３１ｂの底部には、被処理液供給ライン３０ｂが接続され、ハウジング３１ｂの上部側壁には、分離膜を透過しなかった非透過成分（濃縮成分）をオーバーフロー可能な管状の開口部３３ｂが形成されている。ハウジング３１ｂ内には、固液分離のための複数の分離膜エレメント１で構成された分離膜ユニットが収容されており、この分離膜ユニットは、図５に示されるように、ハウジング３１ｂの内側壁に形成された固定手段（この例では、凸部又は突起状の桟部４１）により、取出し可能に固定されている。前記分離膜ユニットと被処理液供給ライン３０ｂとの間には、被処理液を均一に分散して、均一な液流とするための分散板３９ｂが設けられている。また、分離膜ユニット３２ｂの下部には、ハウジング３１ｂの下部に形成された散気管挿入孔３８を通じて挿入された散気管（図示せず）が位置している。なお、各分離膜エレメント１の洗浄液ポート６は、それぞれ洗浄液ライン３５ｂと接続している。そして、この分離膜モジュールにおいて、各分離膜エレメント１の透過液ポート４は透過液ライン３４ｂに接続されて合流しており、この透過液ライン３４ｂは、ハウジング３１ｂのうち、モジュール内の被処理液の液面よりも下部、例えば、前記開口部３３ｂよりも下部から外方に延出している。すなわち、貯水槽２３と分離膜モジュール２２ｂとを連絡する透過液ライン３４ｂは、モジュール２２ｂ内の被処理液の液面（又は、開口部）よりも下方に位置している。
【００２１】
このような分離膜モジュールを用いても、上部にオーバーフロー口が形成されたハウジングを用いて、生物反応槽と独立して固液分離しているため、偏り無く被処理液の均一な流れを形成でき、固液分離膜３に均一なダイナミック層を形成できる。また、透過液ライン３４ｂが、モジュール２２ｂ内の被処理液の液面（又は、開口部）よりも下方に形成されているため、散気管からの空気供給や、洗浄液ポートからの洗浄液の供給により、エレメント１内に空気が混入しても、濾過停止の虞がなく、安定して濾過を継続できる。このため、ポンプ吸引などによりエレメント内を吸引して濾過を再開する必要がない。特に、開口部からオーバーフローにより濃縮成分を排出しているため、液面を一定の高さに維持でき、液面よりも下部に位置する透過液ラインから安定して透過液を流出できる。
【００２２】
本発明の分離膜モジュールにおいて、必ずしも、ハウジングの底部から被処理液を供給したり、開口部から非透過成分（濃縮成分）を排出させる必要はなく、被処理液供給ライン及び非透過成分排出口は、ハウジングの任意の部位に形成できる。例えば、図６に示すように、ハウジングの上部から被処理液を供給し、ハウジングの下部から非透過成分を排出してもよい。すなわち、図６のモジュールは、図４のモジュールと異なり、ハウジング３１ｃの上部側壁に被処理液供給ライン３０ｃが接続されている。そして、被処理液供給ライン３０ｃから落下する被処理液をハウジング内に均一に分散させるため、被処理液供給ライン３０ｃと分離膜ユニット３２ｃとの間に分散板３９ｃを介在させている。上部から供給された被処理液は、ハウジング３１ｃ内に収容された分離膜エレメント１で濾過処理され、分離膜３を透過した透過液は、透過液ライン３４ｃから流出し、非透過成分は、ハウジング３１ｃの底部に形成された非透過液（濃縮液）排出ライン４０から排出され、生物反応槽へ返送される。なお、ハウジング上部側壁に形成されている開口部３３ｃからも、必要に応じて、濃縮液を排出できる。
【００２３】
また、本発明の分離膜モジュールにおいて、モジュールの形状は、四角柱形状に限らず、多角柱形状（三角柱、四角柱、五角柱、六角柱など）、円柱形状などであってもよく、ハウジング下部の傾斜部も必ずしも必要ではない。
【００２４】
また、非透過成分を排出又は返送するための開口部の形状は、特に制限されず、スリット状孔、メッシュ状孔、横方向に延びた開口部を有する窓状形状（開口窓）であってもよく、管状であってもよい。窓状の場合、非透過成分を効率よくオーバーフローできる。一方、管状の場合、管状の開口部に非透過成分（濃縮液）排出用の配管を接続して、生物反応槽に非透過成分（濃縮液）を返送できるため、生物反応槽と分離膜モジュールとを隣接することなく、距離をおいて設置できる。
【００２５】
また、ハウジング内に散気管は必ずしも必要ではなく、例えば、撹拌手段により濾過膜面のケーキ層（フロック層）の厚さを調整してもよい。
【００２６】
さらに、図３〜図５のモジュールから明らかなように、本発明のモジュールにおいて、被処理液供給ラインと分離膜ユニットとの間に介在する分散板や、分離膜ユニット固定用の手段は、必ずしも必要ではない。
【００２７】
本発明の分離膜モジュールにおいて、分離膜は、精密濾過膜（ＭＦ）や限外濾過膜などであってもよいが、生物反応槽と独立した分離膜モジュールで濾過するため、ダイナミック層（フロック層）を形成しながら高い透水速度で濾過できる膜、例えば、平均孔径の大きな分離膜（通水性多孔膜など）に好適に利用できる。好ましい分離膜には、繊維を交絡させた通水性多孔質体（織布、不織布など）、特に不織布が含まれる。不織布としては、例えば、下記特性のうち少なくとも１つの特性を有する不織布から選択できる。
（１）目付け量：１０〜１，０００ｇ／ｍ²程度、好ましくは２０〜９００ｇ／ｍ²程度
（２）通気度：０．１〜２００ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ程度、好ましくは０．２〜１５０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓ程度
（３）繊維の平均直径：０．５〜３０μｍ程度、好ましくは１〜１０μｍ程度
（４）布の厚さ：３０〜５，０００μｍ程度、好ましくは１００〜２，０００μｍ程度
前記不織布は、繊維（天然繊維、再生繊維、半合成繊維など）を用い、慣用の方法（繊維をウェブ化し、熱圧着や接着剤などで結合する方法、ニードルパンチ法など）により製造できる。天然繊維としては、綿、麻、羊毛、セルロース繊維などが例示できる。再生繊維には、レーヨン類（ビスコースレーヨンなど）が含まれる。半合成繊維としては、セルロースエステル系繊維（酢酸セルロース繊維など）、セルロースエーテル系繊維（メチルセルロース繊維など）が挙げられる。合成繊維には、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなど）、（メタ）アクリル系樹脂（ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリアクリロニトリルなど）、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリエーテルエステル、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６など）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ハロゲン含有ビニル樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど）、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂、これらの樹脂の構成単位を組み合わせた共重合体や架橋体、混合物から得られる繊維が挙げられる。好ましい繊維には、ポリエステル繊維（ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維など）、ポリオレフィン繊維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など）、特にポリエステル繊維が挙げられる。
【００２８】
不織布などの分離膜の平均孔径（又は平均保持粒子径）は、透水速度および分離性能を損なわない範囲で選択でき、例えば、１〜３００μｍ程度（例えば、１〜２００μｍ程度）、好ましくは１０〜３００μｍ程度（例えば、１０〜２００μｍ程度）、さらに好ましくは１５〜３００μｍ程度（例えば、１５〜２００μｍ程度）であってもよい。なお、平均孔径は、分離膜表面の１００倍及び１０，０００倍の電子顕微鏡写真を撮影し、画像処理装置で処理することにより算出できる。
【００２９】
また、純水に対する固体分離膜の透水速度は、膜間差圧１kＰａにおいて、例えば、１０〜１０，０００m³／m²・day程度、好ましくは５０〜５，０００m³／m²・day程度、さらに好ましくは１００〜１，０００m³／m²・day程度であってもよい。
【００３０】
また、前記分離膜モジュールにおいて、分離膜エレメントは、前記構造に限らず種々のエレメントが使用できる。例えば、分離膜エレメントは、枠体（又は支持体）の両面に張設され、かつ互いに離れて対向する分離膜と、この分離膜間に透過した透過液を流出させるための流出ポート又は流出ラインを備えていればよく、逆流洗浄により分離膜を再生する場合には、分離膜間に洗浄液を供給するための供給ポート又は供給ラインを備えていればよい。また、透過液用の集水管や洗浄液用の導入管は、枠体（又は支持体）の適所、例えば、同一辺上又は枠部、対向する辺又は枠部、隣接する辺又は枠部などに形成でき、互いに対向する部位又は非対向部位に形成できる。なお、洗浄液ポートを上部に配し、透過液ポートを下部に配して固液分離すると、分離膜エレメント内の下部からスムーズに濾過液（透過液）を取り出すことができ、エレメント内に懸濁粒子が堆積するのを防止できる。
【００３１】
ハウジング内の分離膜ユニットは、分離膜が接触しない種々の形態で少なくとも１つ分離膜エレメントが配列されていればよく、分離膜エレメントを厚み方向に並列する必要はない。
【００３２】
前記分離装置において、貯水槽は必ずしも必要ではない。貯水槽がない場合には、例えば、透過液ラインの流出口端部の高さを、分離膜モジュールの液面よりも低くすることで、水頭差に対応した濾過圧力（膜間差圧）を得ることができる。
【００３３】
水頭差は、例えば、１〜５０ｃｍ程度、好ましくは１０〜３０ｃｍ程度である。また、水頭差に対応して分離膜面に作用する圧力（膜間差圧）は、例えば、１００〜５，０００Ｐａ程度、好ましくは１，０００〜３，０００Ｐａ程度である。
【００３４】
分離膜モジュールに供給される被処理液の処理度は、汚泥中の懸濁粒子（ＳＳ）の界面沈降速度で、例えば、０．１mm/min以上（０．１mm/min〜１０mm/min程度）、好ましくは０．２mm/min以上（０．２〜５mm/min程度）であってもよく、静置後の上澄み液のＳＳ濃度が、例えば、２００ｍｇ／Ｌ以下（１０〜２００ｍｇ／Ｌ程度）、好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下（１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度）であってもよい。このように調整処理された被処理液を用いると、分離膜モジュールで、高い透水速度で濾過できる。
【００３５】
洗浄液としては、前記貯水槽の透過液のほか、水や薬液（次亜塩素酸水溶液、水酸化ナトリウム水溶液など）が使用できる。これら水や薬液は、前記洗浄液用ラインを通じて、又は、必要に応じて別途設けられたラインを通じて、分離膜エレメントに供給される。
【００３６】
洗浄液ラインからの洗浄液の供給速度は、固液分離膜１ｍ²当たり、例えば、１〜１００ｍ³／ｍ²・day程度、好ましくは１０〜５０ｍ³／ｍ²・day程度である。
【００３７】
得られる透過液の量（透水速度）は、平均で、例えば、０．５〜５ｍ³／ｍ²・day程度、好ましくは０．８〜３ｍ³／ｍ²・day程度である。
【００３８】
また、得られた透過液中の懸濁粒子の濃度（透過液ＳＳ濃度）は、平均で、例えば、０．５〜３０ｍｇ／Ｌ程度、通常、１〜１０ｍｇ／Ｌ程度である。なお、透過液ＳＳ濃度は、一定体積の透過液中に含まれる不溶成分を、孔径０．４μｍのガラスフィルター上に捕集し、ガラスフィルターごと乾燥し、乾燥後の重量を測定することにより求めることができる。
【００３９】
本発明の分離膜モジュールは、各種施設の排水、各種施設の排水の処理に利用できる。例えば、汚泥処理場の活性汚泥を用いた汚泥処理装置として好適に利用できる。また、河川、湖沼の浄化処理などにも利用できる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、分離膜モジュールにおいて、オーバーフロー可能な開口部を形成する場合、モジュール内に濃縮成分が滞留するのを防止でき、効率よく、かつ精度よく濾過できる。また、モジュールの液面よりも下部に透過液ラインを形成する場合、空気が混入しても濾過が停止することなく、安定して濾過を継続できる。
【００４１】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００４２】
なお、以下における各数値は、下記の方法により行った。
（１）平均孔径
100倍及び10,000倍で濾過膜表面の電子顕微鏡写真を撮影し、得られた写真の計３箇所（２cm×２cm面積）を画像処理装置で処理し、平均孔径を算出した。
（２）透水速度
濾過体の有効膜面積を基準にして、単位時間当たりの透過液量より算出した。
（３）透過液ＳＳ濃度
所定容積の透過液中に含まれる固形分濃度を、孔径０．４μｍのガラスフィルターにより濾過し、乾燥した後、秤量することにより測定した。
【００４３】
実施例１
分離膜として、不織布Ｈ８００７（日本バイリーン（株）製、ポリエステル製不織布、平均孔径１００μｍ、目付量７５ｇ／ｍ²、通気度６０cm³／cm²・s、繊維径１０μｍ）を用い、図２の分離膜エレメントを作製した（有効膜面積０．０５m²）。このエレメントを、２枚併設する以外は、図１と同様の分離膜モジュールを作製し、図３の分離装置により汚泥処理を行った。
【００４４】
被処理液として、兵庫県姫路市の下水処理場から採取した活性汚泥を含む排水（ＭＬＳＳ濃度約１０，０００ｍｇ／Ｌ）を用い、生物反応槽２１から分離膜モジュール２２への被処理液供給ライン３０ａの循環線速度を１ｃｍ／ｓにし、濾過槽温度１８〜２３℃、膜間差圧０．３ｋＰａで固液分離を行った。なお、濾過中は、濾過槽２２の下部に設けられた散気管２６ｂから、２Ｌ／minの速度で空気を供給した。また、１２時間に１回の割合で、洗浄液用ライン３５から水（透過水）を３０m³／m²・dayで１分間供給し、水洗浄を行った。
【００４５】
実施例２
分離膜として、不織布ＭＦ１８０（日本バイリーン（株）製、ポリエステル製不織布、平均孔径２０μｍ、目付量１８０ｇ／ｍ²、通気度２cm³／cm²・s、繊維径１０μｍ）を用いる以外は、実施例１と同様にした。
【００４６】
比較例１
分離膜モジュールとして、ハウジングの側面上部に開口窓が形成されておらず、代わりに、ハウジングの頭頂部に固液分離膜で透過されなかった非透過成分（濃縮液）を排出するための排出ラインが形成されている図７の分離膜モジュールを用いる以外は、実施例１と同様にした。なお、この排出ラインからの濃縮液は、ポンプ２７ａによる被処理液の供給に対応した圧力により圧送し、生物反応槽へ返送した。図７に示す分離膜モジュールは、ハウジング４１が上方に行くに従って側方に拡がった逆四角錘台状の下部４１ａと、上方に行くに従って側方に狭まる四角錐台状の上部４１ｂとを備えており、ハウジング４１の下部には供給ラインが接続され、上部には濃縮液排出ラインが接続されている。なお、図１及び図４〜６と図７とにおいて、実施例のハウジング内の上部圧力Ｐ₂が大気圧（Ｐ₂＝０）であるのに対し、図７に示すハウジングでは上部４１ｂの圧力Ｐ₂＞０である点、および比較例のハウジングは実施例のハウジングに比べて、濃縮液排出開口部が極端に小さい点で相違している。
【００４７】
実施例及び比較例で得られた透水液の透水速度と透過液ＳＳ濃度とを図８に示した。図８から明らかなように、実施例では、長期間に亘って、安定して高い透水速度で分離能よく透過液が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の分離膜モジュールの一例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は分離膜エレメントの概略斜視図である。
【図３】図３は分離装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】図４は本発明の分離膜モジュールの他の例を示す概略斜視図である。
【図５】図５は図４のモジュールを構成するハウジングの断面図である。
【図６】図６は本発明の分離膜モジュールの別の例を示す概略斜視図である。
【図７】図７は比較例の分離膜モジュールを示す概略斜視図である。
【図８】図８は実施例及び比較例で得られた透水液の透水速度とＳＳ濃度とを示すグラフである。
【符号の説明】
１…分離膜エレメント
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…分離膜モジュール
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…被処理液供給ライン
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…ハウジング
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…開口部
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ…透過液ライン

Claims

生物反応槽からの被処理液を供給するための被処理液供給ラインが接続されたハウジングと、このハウジング内に収容可能な少なくとも１つの分離膜エレメントと、この分離膜エレメントからの透過液を流出させて貯水槽に貯水するための透過液ラインとを備えた分離膜モジュールであって、前記ハウジングの上部に、分離膜エレメントで濾過されなかった被処理液をオーバーフローにより生物反応槽に返送するための開口部が形成され、前記ハウジングの底部に、被処理液供給ラインが接続され、このラインとの接続部から側壁が側方に拡がる傾斜部がハウジングに形成され、かつ前記透過液ラインが、ハウジング内の被処理液の液面及び前記開口部よりも水頭差で１０〜３０ｃｍ下部に位置するとともに、貯水槽の液面がハウジング内の被処理液の液面よりも低い分離膜モジュール。
開口部がハウジングの上部側壁に形成されている請求項１記載の分離膜モジュール。
被処理液供給ラインと分離膜エレメントとの間に、被処理液を分散するための分散板が介在している請求項１記載の分離膜モジュール。
分離膜エレメントを位置決め固定するための手段がハウジングに設けられている請求項１記載の分離膜モジュール。
分離膜エレメント表面のケーキ層を所定の厚さに調整するための散気管が、分離膜エレメントよりも下部に形成されている請求項１記載の分離膜モジュール。
分離膜エレメントを構成する固液分離膜が、繊維を互いに交絡させた通水性多孔質体である請求項１記載の分離膜モジュール。
分離膜エレメントを構成する固液分離膜が不織布である請求項１記載の分離膜モジュール。