JP4374260B2 - 浸漬型膜ろ過装置 - Google Patents

Description

本発明は、浸漬型膜ろ過装置に関し、詳しくは、膜モジュールを大気中に露出させた状態で膜モジュールの処理水側から原水側へ洗浄用薬液を流して膜モジュールを洗浄する浸漬型膜ろ過装置に関する。

上下水道の水処理設備等で用いられている浸漬型膜ろ過装置は、原水を貯留した浸漬槽に膜モジュールを浸漬し、水位差や吸引ポンプによりろ過処理を行うものである。一般的な浸漬型膜ろ過装置は、数本から数十本の膜モジュールの処理水側を分岐管を介して１本のヘッダー管にまとめたユニット構造で形成されており、各膜モジュールからの処理水は、各分岐管を通り、ヘッダー管に集合して抜き出される。

このような浸漬型膜ろ過装置では、膜面に捕捉された懸濁物等を除去する洗浄操作として、逆圧水洗浄、エアスクラビング等の物理洗浄と、洗浄用薬液を用いた薬液洗浄とが行われている。薬液洗浄の方法として、浸漬槽内の原水を排水したり、膜モジュールを水面より上方に移動させたりして膜モジュールを大気中に露出させた状態で、洗浄用薬液を膜モジュールの処理水側から原水側へ流す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−２５２４３８号公報

特許文献１に記載された方法は、膜モジュールを薬液中に浸漬する従来法に比べて膜洗浄用薬液の使用量を大幅に少なくできるという利点を有している。しかし、この方法では、少ない薬液を膜全体に行き渡らせるため、かつ、薬液と膜との接触時間を長く保つため、膜面から薬液が滲み出る程度のゆっくりとした速度で薬液を供給するようにしているので、薬液注入部に近い部分のヘッダー管から分岐した分岐管に多くの薬液が流れ込みやすく、膜モジュール全体に均一に薬液を供給することが設計上の課題となっていた。

そこで本発明は、少ない洗浄用薬液を膜モジュールの全体に均一に供給することができ、浸漬型膜ろ過装置の薬液洗浄を少量の洗浄用薬液で効率よく行うことができる浸漬型膜ろ過装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の浸漬型膜ろ過装置の第１の構成は、複数の膜モジュールの処理水側を分岐管を介してヘッダー管にそれぞれ接続するとともに、前記膜モジュールを大気中に露出させた状態で膜モジュールの処理水側から原水側へ洗浄用薬液を流して膜モジュールを洗浄する浸漬型膜ろ過装置において、前記ヘッダー管内と前記膜モジュールの処理水側との間に、ヘッダー管内に供給される洗浄用薬液をヘッダー管内から前記分岐管内を介して各膜モジュールの処理水側に供給するための薬液ガイド部材を設けたことを特徴としている。

また、本発明の浸漬型膜ろ過装置の第２の構成は、前記膜モジュールの原水側上部位置に、膜モジュールの処理水側に供給され、膜モジュールを通過して膜モジュールの原水側に滲み出した洗浄用薬液を隣接する膜モジュールの原水側上部位置に供給するための薬液ガイド部材を設けたことを特徴としている。

本発明の浸漬型膜ろ過装置における第１の構成によれば、ヘッダー管内の洗浄用薬液は、薬液ガイド部材を回して各膜モジュールの処理水側に供給されるため、従来のように洗浄用薬液をヘッダー管から分岐管を通して膜モジュールの処理水側に流し込むのに比べて各膜モジュールの処理水側に供給される洗浄用薬液を平均化することができる。これにより、洗浄用薬液の使用量の低減や膜洗浄効率の向上を図ることができる。

また、第２の構成によれば、膜モジュールの原水側に滲み出した洗浄用薬液を隣接する膜モジュールの原水側上部位置に供給することができるので、複数の膜モジュールの原水側全体に洗浄用薬液を行き渡らせることができ、原水側から処理水側に洗浄用薬液が浸透することにより、隣接する膜モジュール下方の処理水側に洗浄用薬液が供給されることにもなる。

これらを組み合わせて実施することにより、膜モジュールを薬液洗浄する際の洗浄用薬液の使用量を低減することができるとともに、膜洗浄効率の向上を図ることができる。

図１乃至図４は、本発明の浸漬型膜ろ過装置の第１形態例を示すもので、図１は膜モジュールの要部縦断面図、図２は複数の膜モジュールをヘッダー管に接続した膜ユニットの斜視図、図３はろ過処理中の状態を示す説明図、図４は薬液洗浄中の状態を示す説明図である。

まず、本形態例に示す浸漬型膜ろ過装置は、多数の中空糸膜１１の上端を集水部材１２の底部にまとめて接続することにより、一つの膜モジュール１３を形成し、複数の膜モジュール１３の集水部材１２を分岐管１４を介してヘッダー管１５にそれぞれ接続することにより膜ユニット１６を形成したものであって、この膜ユニット１６を浸漬槽１７内の原水中に浸漬した状態で、水位差や吸引ポンプを利用してヘッダー管１５内を吸引することにより、原水流入管１８から浸漬槽１７内に流入した原水のろ過処理を行い、処理水をヘッダー管１５から処理水流出管１９に取り出すようにしている。

なお、図示は省略するが、通常の浸漬型膜ろ過装置では、膜モジュール１３の逆圧水洗浄やエアスクラビング等の物理洗浄を行うため、処理水流出管１９には逆圧水洗浄用の圧力水を供給する経路が設けられ、浸漬槽１７内にはエアスクラビング用の散気を行う散気装置が設けられている。

膜モジュール１３の薬液洗浄を行う際には、膜ユニット１６を浸漬槽１７の上方（水面より上）に移動させたり、浸漬槽１７内の原水を排出したりすることにより、膜モジュール１３を大気中に露出させた状態で行う。通常、膜モジュール１３の薬液洗浄を行う洗浄用薬液は、処理水流出管１９の途中に接続した薬液供給管２０から供給され、ヘッダー管１５から各分岐管１４に分岐して各膜モジュール１３の集水部材１２に供給される。各膜モジュール１３に供給された洗浄用薬液は、集水部材１２から各中空糸膜１１の内部に流入し、中空糸膜１１の内部から外部に向かって流れる。洗浄用薬液の供給量は、中空糸膜１１を通過する洗浄用薬液が、中空糸膜１１の内部（処理水側）から外部（原水側）に滲み出る程度のゆっくりとした速度に設定されている。

このようなゆっくりとした速度で供給される洗浄用薬液を各膜モジュール１３に平均して供給するための手段として、本第１形態例では、図１に示すように、ヘッダー管１５内に供給される洗浄用薬液Ｃをヘッダー管１５内から前記分岐管１４内を介して各膜モジュールの処理水側である集水部材１２に供給するための薬液ガイド部材２１を設けている。

この薬液ガイド部材２１は、ヘッダー管１５内に供給される洗浄用薬液Ｃを、毛細管現象で吸い上げて集水部材１２内に送り込むものであって、合成繊維、天然繊維、金属繊維を使用した糸、織物、不織布、フェルト等の親水性の素材を用いることができ、必要に応じて金属製あるいは合成樹脂製の管や樋等の補強部材によってこれらを保持したものを使用することができる。また、分岐管１４やヘッダー管１５の内面にこれらを一体的に貼り付けた状態としてもよい。

さらに、分岐管１４の内面に、ヘッダー管１５から集水部材１２に向かう細溝を設け、この細溝を薬液ガイド部材として利用することも可能である。また、非親水性の素材でも、毛細管現象で洗浄用薬液Ｃをガイドできれば、金属製あるいは合成樹脂製の細管を利用することもできる。そして、これらの各種部材（素材）の大きさや形状を適宜設定したり、あるいは、これらを適宜組み合わせることにより、適当な液供給量を有する薬液ガイド部材２１を形成することができる。

このような薬液ガイド部材２１を設け、各膜モジュール１３に供給する洗浄用薬液が薬液ガイド部材２１を伝わって各集水部材１２に流入するように形成することにより、各集水部材１２に供給する洗浄用薬液の量を平均化することができ、ヘッダー管１５から分岐管１４を通して集水部材１２に直接流入させる場合に比べ、ヘッダー管１５の薬液注入部に対する分岐管１４接続位置の遠近による洗浄用薬液供給量の不均衡を解消することができるので、全ての膜モジュール１３を少ない洗浄用薬液で効果的に洗浄することができる。

なお、本形態例では、分岐管１４をヘッダー管１５の底面に開口させた状態で接続すると、ヘッダー管１５の薬液注入部に近い位置に接続した分岐管１４に洗浄用薬液が流れ落ちてしまい、薬液注入部に近い位置に接続した分岐管１４や集水部材１２が満杯状態になってから次の分岐管１４に順次洗浄用薬液が供給されることになるため、分岐管１４は、ヘッダー管１５の内面底部より高い位置に開口するように接続し、薬液注入部から注入された洗浄用薬液がヘッダー管１５の底面を通ってヘッダー管１５の全長に行き渡るように形成することが好ましい。

但し、分岐管１４及びヘッダー管１５の内面に連続した状態で前述のような薬液ガイド部材を設け、薬液注入部から注入した洗浄用薬液が、この薬液ガイド部材を伝わって各分岐管１４から各集水部材１２に流入するように形成しておけば、分岐管１４をヘッダー管１５の底面に開口させておくことも可能である。

図５及び図６は、本発明の浸漬型膜ろ過装置の第２形態例及びその変形例を示すもので、図５は膜ユニットの要部斜視図、図６は断面説明図である。本形態例及び変形例は、隣接する膜モジュール１３の原水側上部位置を薬液ガイド部材で接続した例を示している。

図５に示す薬液ガイド部材２２は、前述のように、糸、織物、不織布、フェルト等の親水性の素材をテープ状、帯状に形成したものであって、このテープ状、帯状の薬液ガイド部材２２を複数の膜モジュール１３の上部に順次巻き付けている。また、図６に示す薬液ガイド部材２３は、糸、織物、不織布、フェルト等の親水性の素材をブロック状に形成し、このブロック状の薬液ガイド部材２３を隣接する膜モジュール１３の上部に挟み込ませるようにして装着している。

このようにして膜モジュール１３の原水側上部位置を薬液ガイド部材２２，２３で接続した状態とすることにより、膜モジュール１３の処理水側に供給され、該膜モジュール１３を通過して該膜モジュール１３の原水側に滲み出した洗浄用薬液を、薬液ガイド部材２２，２３を介して隣接する他の膜モジュール１３の原水側上部位置に供給することができる。したがって、各膜モジュール１３の処理水側（集水部材１２）に供給される洗浄用薬液の量に差が生じた場合や、いくつかの集水部材１２に洗浄用薬液が供給されにくくなった場合でも、膜モジュール１３の上部で原水側に滲み出た洗浄用薬液を、その量が多い膜モジュールから少ない膜モジュールに供給することができ、膜モジュール全体に洗浄用薬液を満遍なく行き渡らせることができる。

なお、前記各形態例に示した薬液ガイド部材は、洗浄用薬液の供給状況に応じて、例えば、ヘッダー管１５の長さ等の条件に応じて適宜組み合わせて用いることができ、薬液注入部からの距離に応じて薬液ガイド部材の大きさ等を調節するようにしてもよい。また、洗浄用薬液や各種処理条件は、従来と同様に設定することができるので、詳細な説明は省略する。

本発明の浸漬型膜ろ過装置の第１形態例を示す膜モジュールの要部縦断面図である。 複数の膜モジュールをヘッダー管に接続した膜ユニットの斜視図である。 ろ過処理中の状態を示す説明図である。 薬液洗浄中の状態を示す説明図である。 本発明の浸漬型膜ろ過装置の第２形態例を示す膜ユニットの要部斜視図である。 本発明の浸漬型膜ろ過装置の第２形態例の変形例を示す断面説明図である。

符号の説明

１１…中空糸膜、１２…集水部材、１３…膜モジュール、１４…分岐管、１５…ヘッダー管、１６…膜ユニット、１７…浸漬槽、１８…原水流入管、１９…処理水流出管、２０…薬液供給管、２１…薬液ガイド部材、２２，２３…薬液ガイド部材、Ｃ…洗浄用薬液

Claims (2)

1. 複数の膜モジュールの処理水側を分岐管を介してヘッダー管にそれぞれ接続するとともに、前記膜モジュールを大気中に露出させた状態で膜モジュールの処理水側から原水側へ洗浄用薬液を流して膜モジュールを洗浄する浸漬型膜ろ過装置において、前記ヘッダー管内と前記膜モジュールの処理水側との間に、ヘッダー管内に供給される洗浄用薬液をヘッダー管内から前記分岐管内を介して各膜モジュールの処理水側に供給するための薬液ガイド部材を設けたことを特徴とする浸漬型膜ろ過装置。
2. 複数の膜モジュールの処理水側を分岐管を介してヘッダー管にそれぞれ接続するとともに、前記膜モジュールを大気中に露出させた状態で膜モジュールの処理水側から原水側へ洗浄用薬液を流して膜モジュールを洗浄する浸漬型膜ろ過装置において、前記膜モジュールの原水側上部位置に、膜モジュールの処理水側に供給され、膜モジュールを通過して膜モジュールの原水側に滲み出した洗浄用薬液を隣接する膜モジュールの原水側上部位置に供給するための薬液ガイド部材を設けたことを特徴とする浸漬型膜ろ過装置。

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