JP4853454B2 - ろ過膜エレメントの取り出し方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃水処理などに使用されるろ過膜エレメントをろ過膜装置から取り出す方法に関する。

膜分離法は、省エネルギー、省スペース、省力化および製品の品質向上などの特徴を有するため、適用分野を拡大しながら普及している技術である。膜分離法には、逆浸透、限外ろ過、精密ろ過などの方法がある。また、ろ過膜の形態には、中空糸膜、平膜、および管状膜などがあり、各分離対象物の性質や特徴に応じて使い分けられている。

たとえば、従来、精密ろ過の分野では、比較的少量処理で、かつ比較的清澄な水溶液を分離・ろ過する目的で、小型のディスクフィルターや平膜プリーツ型カートリッジフィルタが使用されていた。また、限外ろ過の分野では、超純水の製造や食品製造および清涼飲料の製造などに平膜ろ過装置や中空糸型膜モジュールが使用されていた。そして、最近では環境保全の観点から、廃水処理にも膜分離技術を適用しようとする研究が進められている。

廃水処理では、多くの場合、沈殿による固液分離を行っていたが、その代替として膜分離技術が実施できれば、高品位な処理水が得られるだけでなく、広大な沈殿池の省略あるいは縮小ができ、スペースメリットが非常に大きい。また、廃水処理では、活性汚泥と呼ばれる微生物により、廃水中の有機物を分解した後に、フロック化した汚泥と処理水を分離する活性汚泥処理プロセスが広く用いられているが、かかる活性汚泥処理プロセスで処理効率を上げるために活性汚泥を高濃度化すると、分解処理が進む一方で後段の沈殿池において汚泥の沈降性不良を生じる場合があり、水質の悪化を防止するための管理作業が煩雑である。しかし、沈殿分離の代替として膜分離技術を採用すれば、水質の悪化、スペース確保といった問題点を解決することができるため、膜分離技術が注目されている。
以上のような点から、近年、活性汚泥を含む水槽内にろ過膜モジュールを浸漬してモジュールの透過側をポンプで吸引、あるいはサイホンなどのように水位差を利用して処理水を得る、浸漬タイプのろ過膜モジュールの研究が行われている。活性汚泥処理では通常、好気性の微生物を飼育するための曝気が行われており、この浸漬タイプは曝気により水槽内に形成される旋回流を利用して膜面の汚れをかきとりながら固液分離を行うことができ非常に低コストで運転が可能である。

浸漬タイプのろ過膜モジュールとしては、たとえば特許文献１に示されるような平膜を用いたろ過膜エレメントを複数設置したものが提案されている。このようなモジュールにおいては、散気管を交換する必要が生じた場合など、被膜ろ過液の外にモジュールを取り出して維持管理を行うことがある。このとき、ろ過膜モジュールを被膜ろ過液の外に取り出すためには、透過水を所望する場所へ送水するための送水配管の部分でモジュールを分離する必要があるが、結合を分離すると、その結果ろ過膜の透過側が大気圧開放されることになるので、送水管内の透過水が高低差によりろ過膜エレメントに逆流することになる。そして、ろ過膜エレメントの支持材とろ過膜との間隙に透過水が溜まってしまい、個々のろ過膜エレメントが膨らんだ状態となる。その結果、ろ過膜エレメントを上方に取り出そうとしても、ろ過膜同士が接触するため、なかなか取り出すことができず、無理に取り出すとろ過膜の損傷を招いてしまう。
特開２００３−１１２０１７号公報

本発明の目的は、ろ過膜モジュールを被膜ろ過液の外に取り出してからろ過膜エレメントの取り出しを行う際にろ過膜の破損を防ぐことができる、ろ過膜エレメントの取り出し方法を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するために、下記（１）の構成を特徴とするものである。

（１）平板状の支持部材の両面もしくは片面にシート状の分離膜が貼付され、前記支持部材と前記分離膜との間に透過水流路（ａ）が形成された、互いに間隔を空けて設けられた複数のろ過膜エレメントと、該複数のろ過膜エレメントから得られる透過水を集水する集水管と、前記透過水流路（ａ）に連通し、該透過水流路（ａ）から前記集水管へ透過水を送水する、複数の透過水流路（ｂ）とを有する、被膜ろ過液に浸漬されているろ過膜モジュール、ならびに、前記集水管に連通し、集水した透過水を所望する場所へ送水するための、送水配管（ｃ）および該送水配管に連通結合された送水配管（ｄ）を備えるとともに、
前記ろ過膜エレメントおよび／または前記透過水流路（ｂ）に大気解放可能部を有している
膜ろ過装置から前記ろ過膜エレメントを取り出すに際し、
前記送水配管（ｃ）と前記送水配管（ｄ）とを分離して前記ろ過膜モジュールおよび前記送水配管（ｃ）を被膜ろ過液の外に取り出し、
前記透過水流路（ａ）および／または前記透過水流路（ｂ）に溜まった透過水を前記大気圧開放可能部から吸引排出した後、
該ろ過膜モジュールから所望するろ過膜エレメントを取り出すことを特徴とするろ過膜エレメントの取り出し方法。

本発明によれば、集水管の下流側で送水配管を分離してろ過膜モジュールごと被膜ろ過液の外に取り出してからろ過膜エレメントを取り出すに際し、ろ過膜モジュールを被膜ろ過液の外に取り出した後、透過水流路（ａ）に溜まった透過水をろ過膜エレメントや該ろ過膜エレメントと集水管とを連通する透過水流路に設けた大気解放可能部から吸引排出してから所望するろ過膜エレメントを取り出すので、ろ過膜エレメントが膨張したり隣接するろ過膜同士が接触したりしている状態でろ過膜エレメントを取り出す必要がない。その結果、ろ過膜の損傷を防ぎつつろ過膜エレメントを一枚ずつ取り出すことができる。

浸漬式膜濾過装置の一実施態様を図１に示す。図１に示す浸漬式膜ろ過装置は、被膜ろ過液をろ過して透過水を得るためのろ過膜エレメント１が複数枚間隔を空けて設置されている平膜モジュール２と、平膜モジュール２を被膜ろ過液に浸漬するための処理槽７と、平膜モジュール２の下流側に設けられた、被膜ろ過液をろ過することによって得られる透過水を系外に取り出すための配管５（送水配管（ｃ））および配管９（送水配管ｄ）とを有している。配管５、９はフランジ部８を介して連通結合されているが、必要に応じて分離することができるように構成されている。

平膜モジュール２は、上記したように複数枚のろ過膜エレメント１を有しているが、個々のろ過膜エレメント１は、ろ過膜の取り扱い性や物理的耐久性を向上させるための平板状の支持部材の両面もしくは片面に、たとえば使用時における鉛直方向の長さが４００〜２０００ｍｍとなるような大きさのシート状の分離膜が貼付されることで、前記支持部材と前記分離膜との間に透過水流路（ａ）が形成されて構成されている。また、平膜モジュールは、ろ過膜エレメント１のほか、かかる複数枚のエレメントから得られる透過水を集水する集水管４と、その集水管４およびそれぞれのろ過膜エレメント１に連通し、透過水をろ過膜エレメントから集水管に送水する配管３（透過水流路（ｂ））とを備えている。

そして、本発明においては、上記のような構成の膜ろ過装置を配管５（送水配管（ｃ））と配管９（送水配管（ｄ））との間で切り離し、平膜モジュール２を被膜ろ過液から取り出すときのために、ろ過膜エレメント１および配管３（透過水流路（ｂ））の少なくとも一方に大気解放可能部を設ける。図１に示す態様では、配管３（透過水流路（ｂ））を取り外し可能、すなわち大気圧開放可能に構成しており、以下、この形態に基づいて本発明を説明する。

本発明においては、ろ過膜装置を以上のような構成とし、被膜ろ過液に浸漬しているろ過膜エレメント１を該ろ過膜装置から取り出す際には、配管５（送水配管（ｃ））と配管９（送水配管（ｄ））とを分離して前記ろ過膜モジュールおよび配管５（送水配管（ｃ））を被膜ろ過液の外に取り出し、その後、支持部材と分離膜との間に形成されている透過水流路（ａ）やろ過膜エレメントと集水管とに連通する配管３（透過水流路（ｂ））に溜まっている透過水を、かかる大気圧開放可能部、すなわち本実施形態の場合には配管３（透過水流路（ｂ））とろ過膜エレメント１との接合部から吸引排出し、ろ過膜エレメント内部の透過水を十分排出した後に、該ろ過膜モジュールから所望するろ過膜エレメントを取り出す。

本発明においては、このような装置構成および手順とすることで、ろ過膜エレメントが膨張したり隣接するろ過膜同士が接触したりしている状態でろ過膜エレメントを取り出す必要がなくなる。その結果、従来ろ過膜エレメント１を取り出す際に発生していたろ過膜の損傷という問題を解決できる。

なお、本発明は、配管３（透過水流路（ｂ））と集水管４との接合部を大気圧開放可能とし、該部分を分離して吸引排出するような態様も包含する。

さらに、隣接するろ過膜エレメントの設置間隔狭い方が上記課題が顕著となるため、ろ過膜レメントの設置間隔が４〜１０ｍｍであるようなろ過装置からろ過膜エレメントを取り出す場合に本発明は特に好適である。

また、ろ過運転時に集水管４等に流れる透過水流量が多いほど、ろ過膜エレメントを取り出する際に生じる上記問題、すなわち逆流する透過水の流量も多くなり易い。したがって、本発明は、集水管４や配管５（送水配管（ｃ））の径が１５ｍｍ以上であるようなろ過装置、配管５（送水配管（ｃ））の長さが１ｍ以上であるようなろ過装置、さらには、複数のろ過膜モジュールを鉛直方向に積み上げた多段の膜ろ過装置（特にその下側のろ過膜モジュール）からろ過膜エレメントを取り出す場合に特に好適である。なお、集水管４や配管５（送水配管（ｃ））の径は現実には１００ｍｍ程度が上限である。

処理槽７は被膜ろ過液を貯え、平膜モジュール２を被膜ろ過液に浸漬することができれば特に制限されるものではなく、コンクリート槽、繊維強化プラスチック槽などが好ましく用いられる。また、処理槽の内部が複数に分割されていても構わないし、複数に分割されている槽のうち一部をろ過膜エレメントを浸漬する槽として、他方を脱窒槽として利用し、被膜ろ過液を互いの分割されている槽間で循環されるようにしていてもよい。

ポリエステル不織布にポリフッ化ビニリデン膜がコーティングされた複合平膜（細孔径
０．０８μｍ）をフレームの両面に貼り付けた平膜のろ過膜エレメント１（有効膜部分：縦１０１０ｍｍ、幅４７０ｍｍ、有効膜面積０．９ｍ^２）５０枚を図１に示す浸漬式膜ろ過装置（ろ過膜エレメントの設置間隔７．５ｍｍ）の処理槽７（内寸の幅２．８ｍ×奥行１．２ｍ×深さ２．１ｍの直方体状）に浸漬した。配管３にはポリウレタン製のチューブ（内径８ｍｍφ×外径１１ｍｍφ×全長３６０ｍｍ）を使用した。集水管４と配管５の内径はそれぞれ３２ｍｍであった。被処理液として工場廃水を１２．５Ｌ／分の割合で供給し、被膜ろ過液である活性汚泥の濃度（ＭＬＳＳ）は２２，０００ｐｐｍで、膜ろ過ポンプを配管９に設け、１３．８Ｌ／分で膜ろ過運転を行った。

その後、上記条件の膜ろ過運転を停止し、フランジ部８における連通結合を切り離し、配管５、９を分離して平膜モジュール２を処理槽７外に出し、安定した場所に平膜モジュール２を静置した。ろ過膜エレメント１の大気圧開放可能部（上記平膜モジュール２では配管３とろ過膜エレメント１の接続部）から吸引装置よって、ろ過膜エレメントの支持板と膜の間隙部分に逆流した透過水を吸引排出し、ろ過膜エレメントを取り出した。

その結果、ろ過膜エレメントの取り出しの際には隣接するろ過膜同士が接触しておらず、ろ過膜を傷つけずにろ過膜エレメントを１枚ずつ交換することができた。

本発明における浸漬式膜濾過装置の一実施態様を示す概略フロー図である。

符号の説明

１：ろ過膜エレメント
２：平膜モジュール
３：配管
４：集水管
５：配管
７：処理槽
８：フランジ部
９：配管

Claims (1)

1. 平板状の支持部材の両面もしくは片面にシート状の分離膜が貼付され、前記支持部材と前記分離膜との間に透過水流路（ａ）が形成された、互いに間隔を空けて設けられた複数のろ過膜エレメントと、該複数のろ過膜エレメントから得られる透過水を集水する集水管と、前記透過水流路（ａ）に連通し、該透過水流路（ａ）から前記集水管へ透過水を送水する、複数の透過水流路（ｂ）とを有する、被膜ろ過液に浸漬されているろ過膜モジュール、ならびに、前記集水管に連通し、集水した透過水を所望する場所へ送水するための、送水配管（ｃ）および該送水配管に連通結合された送水配管（ｄ）を備えるとともに、
   前記ろ過膜エレメントおよび／または前記透過水流路（ｂ）に大気圧解放可能部を有している
   膜ろ過装置から前記ろ過膜エレメントを取り出すに際し、
   前記送水配管（ｃ）と前記送水配管（ｄ）とを分離して前記ろ過膜モジュールおよび前記送水配管（ｃ）を被膜ろ過液の外に取り出し、
   前記透過水流路（ａ）および／または前記透過水流路（ｂ）に溜まった透過水を前記大気圧開放可能部から吸引排出した後、
   該ろ過膜モジュールから所望するろ過膜エレメントを取り出すことを特徴とするろ過膜エレメントの取り出し方法。

Images