JP5073076B2

JP5073076B2 - 膜分離ユニット

Info

Publication number: JP5073076B2
Application number: JP2011083699A
Authority: JP
Inventors: 憲之森下; 英彦田中
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2028-01-11
Also published as: CN101301585B; CN201239611Y; CN101301585A; JP2008194680A; JP2011131218A

Description

本発明は、処理槽の液中に浸漬される中空糸膜の開口端部から吸引して該処理槽内の液を濾過分離する複数の中空糸膜モジュールを有する膜分離ユニットに関するものである。

従来、処理槽の液中に膜分離ユニットを浸漬し、膜を透過した濾過処理水を得る浸漬膜装置において、処理槽内の膜分離ユニットの下方に粗大気泡の散気装置と細気泡の散気装置を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、散気管が中空糸膜モジュールに固定されて一体化しているものも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平０７−１８５２７０号公報特開平０７−１３６４７０号公報

しかしながら、既設槽に複数の中空糸膜モジュールを有する膜分離ユニットを設置する際に個々の既設槽の構造に合わせる必要があるため、槽深、槽径、槽形状（円筒型、角筒型）等が異なる種々の槽に対応する必要があった。

また、例えば食品排水汚水汚泥を分解する際には処理槽内にバクテリアを生存させる必要があるため大量のエアーを処理槽内で曝気する必要があり、その際バクテリア用のエアー曝気が中空糸膜に直接作用すると該中空糸膜が破損する虞があるため該中空糸膜は、エアー曝気から保護されている。その一方で処理槽内の液を中空糸膜の開口端側から吸引して膜を透過した濾過処理水を濾過分離すると該中空糸膜の外側に懸濁物質が付着して濾過性能が低下するため適量の気体を該中空糸膜の外側に散気することによって該中空糸膜の外側に付着した懸濁物質を除去する必要がある。

本発明は、前記課題を解決するものであり、槽深、槽径、槽形状（円筒型、角筒型）等が異なる種々の槽に対応して、複数配置された中空糸膜モジュールについて、散気管を定位置に保持し、各々の該膜モジュールの糸束内に均等な上昇流を付与させることが出来る膜分離ユニットを提供せんとするものである。

前記目的を達成するための本発明に係る膜分離ユニットの第１の構成は、処理槽の液中に浸漬される中空糸膜の開口端部から吸引して該処理槽内の液を濾過分離する複数の中空糸膜モジュールを有する膜分離ユニットであって、前記複数の中空糸膜の端部が固定され且つ前記複数の中空糸膜の端部が固定された位置を回避する所定位置に、散気用開口部が設けられた結束部と、前記結束部に当接して少なくとも前記複数の中空糸膜の自重を受けると共に該結束部の下方に気泡室を形成するソケット部材を有し、前記ソケット部材の側面部に散気管を挿通すると共に該散気管の外形よりも大きな開口部を形成し、前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の総面積から挿通部分の散気管の断面積を除いた面積Ｓ_２は、前記散気用開口部の総面積Ｓ_１の０．５倍以上４．０倍未満であることを特徴とする。

また、本発明に係る膜分離ユニットの第２の構成は、前記ソケット部材の側面部に散気管を挿通できる開口部を２箇所以上有することを特徴とする。

また、本発明に係る膜分離ユニットの第３の構成は、前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の形状が、逆Ｕ字形状、三角形状、四角形状、五角形状のうちの少なくとも１つで形成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る膜分離ユニットの第４の構成は、前記ソケット部材の側面部に、該ソケット部材の周方向に４５°ピッチで８方向、６０°ピッチで６方向、あるいは９０°ピッチで４方向の開口部を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る膜分離ユニットの第５の構成は、前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の開口面積を調整する開口面積調整手段を設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る膜分離ユニットの第６の構成は、前記散気管の下面には底板側を向く散気吐出口が形成され、前記散気管は前記底板に対して浮上可能に接続され、散気時に該散気管が浮上して前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の上部に当接し、該開口部において、該散気管の下部に該開口部の一部からなる隙間が形成されることを特徴とする。

また、本発明に係る膜分離ユニットの第７の構成は、前記底板には、前記散気管の下面に形成された前記散気吐出口に対応する位置に栓部材が設けられ、前記散気管が下降した際に、該散気吐出口に前記栓部材が挿入されて、該散気吐出口を閉塞することを特徴とする。

本発明に係る膜分離ユニットの第１の構成によれば、散気管がソケット部材内部の気泡室の下方にあるため、散気管から吐出された気体を無駄なく、集めることができる。また、散気管からの気体の吐出と上昇に応じて処理槽内の液、すなわち処理液に脈動流が起こり、ソケット部材内部の気泡室にソケット部材の開口部と散気管周りの隙間から、処理液が出入りするので処理液中の沈殿物、いわゆる汚泥が気泡室内に滞留せず堆積しにくい。特に、散気管周りには開口部との間に隙間が出来るため散気管への汚泥が堆積しにくい。

さらに、本発明に係る膜分離ユニットの第１の構成によれば、前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の総面積から挿通部分の散気管の断面積を除いた面積Ｓ２と、前記散気用開口部の総面積Ｓ１との間には次の関係がある。

［数１］
０．５×Ｓ１ ≦ Ｓ２＜４．０×Ｓ１

前記面積Ｓ_２が前記面積Ｓ_１の０．５倍以上であれば、ソケット部材の側面の開口部での処理液の流入抵抗が少ないので、散気した気体量に対応した随伴流を得ることができ安定した上昇流によるろ過運転が可能である。前記面積Ｓ_２が前記面積Ｓ_１の４．０倍よりも小さい場合、ソケット部材の側面部の開口部の処理液の流入速度が高く、汚泥がソケット部材内部で堆積しない。従って、堆積した汚泥による散気用開口部の閉塞もなく安定した上昇流によるろ過運転が可能である。

本発明に係る膜分離ユニットの第２の構成によれば、散気管を挿通できる開口部を２箇所以上側面部に有したソケット部材内に挿通させることで、散気管の拘束点はソケット部材内に２箇所設けられるため、散気管を水平に保つことができる。この結果、一定流量で偏流が無い、均一な気体の吐出しが常時可能となる。また、散気管の周りに汚泥の付着や堆積が防止でできる。

本発明に係る膜分離ユニットの第３の構成によれば、ソケット部材の側面の開口部に逆Ｕ字，三角形状、四角形状、五角形状の内いずれかの簡単な形状で、散気管を安定的に保持することが可能であり、散気管の周りに適度な隙間を与えて拘束することができる。また、散気管の周り及び、下部に形成される隙間により散気管への付着を防ぐことができる。

本発明に係る膜分離ユニットの第４の構成によれば、中空糸膜モジュールを等間隔で膜分離ユニット内に配置する際にソケット部材の周方向に形成された開口部が該ソケット部材の周方向に４５°ピッチで８方向、６０°ピッチで６方向、あるいは９０°ピッチで４方向の開口が設けられたことで、散気管の形態に対応して開口部を適宜使用することができる。

即ち、トーナメント形状（枝分岐形状）やループ形状（環状形状）等の種々の形状の散気管のストレート部やＬ字部、Ｔ字部、十字部等の種々の形状に合わせて複数のソケット部材側面の開口部を適宜使用することで種々の散気管を拘束して容易に取り付けることが出来る。中空糸膜モジュールの４角形配置、正三角形配置が容易に出来る。

本発明に係る膜分離ユニットの第５の構成によれば、前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の開口面積を調整する手段を設けたことにより処理槽内の上昇流の液流を調整することが出来る。運転条件の最適化が更に可能となる。また、個々の中空糸膜モジュールに合わせた上昇流が設定でき、特に運転途中で１本だけ、中空糸膜モジュールを新品に交換するときに有効である。

本発明に係る膜分離ユニットの第６の構成によれば、散気開始時に該散気管が浮上し、該ソケット部材の側面の開口部の上端に当接することで散気管を拘束し、散気管の下部に該ソケット部材の側面の開口部の一部からなる隙間が形成され、該隙間から処理槽内の上昇流が出来るので気泡室内の汚泥堆積が防げる。気体吐出時の振動が散気管に伝わり、汚泥が散気管に付着しにくい。
本発明に係る膜分離ユニットの第７の構成によれば、前記散気管の下面に形成された、散気吐出口に対応する位置に栓部材が設けられ、前記散気管が下降した際に、該散気吐出口に前記栓部材が挿入されて、該散気吐出口を閉塞することができるため、汚泥や懸濁物質によって目詰りすることが無い。

本発明に係る膜分離ユニットの構成を示す平面図、正面図及び側面図である。本発明に係る膜分離ユニットの中空糸膜束の配管構造を示す図である。本発明に係る膜分離ユニットの散気管の配管構造の一例を示す部分説明図である。本発明に係る膜分離ユニットの散気管の配管構造の一例を示す部分説明図である。（ａ）はソケット部材の構成を示す斜視説明図、（ｂ）はソケット部材の構成を示す三面図である。ソケット部材の側面部に設けられる開口部の種々の形状の一例を示す図である。フレキシブル管を介して浮上可能に接続された散気管の動作を説明する図である。フレキシブル管を介して浮上可能に接続された散気管の動作を説明する図である。ソケット部材の側面部に形成された開口部の開口面積を調整する種々の開口面積調整手段の構成を示す図である。ソケット部材の側面部に形成された開口部の開口面積を調整する種々の開口面積調整手段の構成を示す図である。ソケット部材の側面部に形成された開口部の開口面積を調整する種々の開口面積調整手段の構成を示す図である。本発明における底板との隙間δを示し、散気吐出口から吐出された気体の流れ方を示す概念図である。散気吐出口から吐出された気体によって、底板とソケット部材及び、当接した膜モジュールが振動していることを示す概念図である。本発明のソケット部材を使用しなかった場合の散気吐出口から吐出された気体の流れ方を示す概念図である。

図により本発明に係る膜分離ユニットの一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る膜分離ユニットの構成を示す平面図、正面図及び側面図、図２は本発明に係る膜分離ユニットの中空糸膜モジュールの集水配管構造を示す図、図３及び図４は本発明に係る膜分離ユニットの散気管の配管構造の一例を示す部分説明図、図５（ａ）はソケット部材の構成を示す斜視説明図、図５（ｂ）はソケット部材の構成を示す三面図、図６はソケット部材の側面部に設けられる開口部の種々の形状の一例を示す図、図７及び図８はフレキシブル管を介して浮上可能に接続された散気管の動作を説明する図、図９〜図１１はソケット部材の側面部に形成された開口部の開口面積を調整する種々の開口面積調整手段の構成を示す図、図１２は本発明における底板との隙間δを示し、散気吐出口から吐出された気体の流れ方を示す概念図、図１３は散気吐出口から吐出された気体によって、底板とソケット部材及び、当接した膜モジュールが振動していることを示す概念図、図１４は本発明のソケット部材を使用しなかった場合の散気吐出口から吐出された気体の流れ方を示す概念図である。

図１及び図２において、１は膜分離ユニットであり、上部に配置される一端が開放され且つ下部に配置される他端が閉塞された中空糸膜５が処理槽３の液中に浸漬され、その上部に配置される開口端部から吸引して該処理槽３内の液を濾過分離する複数の中空糸膜モジュール２を有して構成される。

図１に示す膜分離ユニット１は、４本の中空糸膜モジュール２を柱梁からなる方形状の架台８に一体的に組み込んでユニット化した一例である。架台８に組み込まれる中空糸膜モジュール２同士の設置間隔は、複数の中空糸膜５の処理槽３内部での揺れを考慮して該中空糸膜モジュール２の外径の１．２倍以上且つ２倍以下程度に設定することが好ましい。例えば、中空糸膜モジュール２同士のピッチは２１０ｍｍ以上且つ３００ｍｍ以下程度が好ましい。

中空糸膜モジュール２同士が近すぎる場合、隣接する中空糸膜５同士がぶつかり合い、中空糸膜５の擦化が進行する可能性がある。また、中空糸膜５の揺れの幅が抑制され、汚泥の付着抑制効果が損なわれる可能性もあるため、中空糸膜モジュール２同士の設置間隔は該中空糸膜モジュール２の外径の１．２倍以上、好ましくは１．５倍以上程度に設定することが好ましい。

中空糸膜モジュール２の自重は例えば１５kg〜３０kg程度で、長尺方向の長さが１ｍ〜２ｍ程度のものが適用出来る。

本実施形態の処理槽３には例えば食品排水を活性汚泥で分解する場合には活性汚泥が処理液として入り、処理槽内にバクテリアを生存させるために大量のエアーを処理槽３内で曝気するための図示しないエアレータが設けられている。

複数の中空糸膜５の下部に配置される閉塞側端部５ａは円筒形状の結束部６に固定されており、該閉塞側端部５ａが固定された位置を回避する結束部６の所定位置に散気用開口部７が設けられている。図２及び図７に示すように、結束部６の下端部にはスカートリング部６ａが設けられており、該スカートリング部６ａの内部には結束部６に当接して中空糸膜モジュール２の自重を受けると共に該結束部６の下方に気泡室１２を形成する円筒状のソケット部材１１が嵌入されている。

図３〜図５及び図７に示すように、ソケット部材１１の側面部１１ａには気泡室１２の下方に散気管１０を挿通すると共に該散気管１０の外形よりも大きな逆Ｕ字形状の開口部１１ａ１が該ソケット部材１１の周方向に例えば、９０°ピッチで４方向に形成されている。

尚、ソケット部材１１の側面部１１ａに、該ソケット部材１１の周方向に４５°ピッチで８方向の開口部１１ａ１を設けても良いし、該ソケット部材１１の周方向に６０°ピッチで６方向の開口部１１ａ１を設けても良い。

ソケット部材１１は側面部１１ａに接続されたベース板１１ｂが底板２３を介してボルト４ａ及びナット４ｂにより台座部９に着脱可能に固定されている。ソケット部材１１の底面に底板２３を設けている。散気管１０の下面に散気吐出口１０ａが底板２３に向って設けられている。散気管１０の下面と底板２３との距離δは散気用開口部７の一つの孔の相当直径よりも小さくなっている。尚、円相当直径とは、開口面積と等しい円の直径のことを云う。本実施形態のベース板１１ｂは図５に示すように、ソケット部材１１の側面部１１ａに設けられた開口部１１ａ１を避けた位置で４隅に方形状のベース板１１ｂが４つ配置されたものである。

尚、ソケット部材１１の側面部１１ａに形成する開口部１１ａ１の形状は、逆Ｕ字形状に限定されるものではなく、例えば、図６（ａ）に示すような逆Ｕ字形状の両側の直線部を延長した形状、図６（ｂ）に示すような四角形状、図６（ｃ）に示すような四角形状と三角形状とを組み合わせた五角形状（ハウス形状）、図６（ｄ）に示すような三角形状等の種々の形状で構成することが出来る。開口部１１ａ１の散気管１０が当接する上部の高さを適宜設定することで散気管１０の散気吐出口１０ａと結束部６との間の離間距離を適宜設定することが出来る。

散気管１０は図８に示すように、フレキシブル管２４を介して浮上可能に接続されており、散気時に該散気管１０が浮上してソケット部材１１の側面部１１ａに形成した開口部１１ａ１の上端部に当接し、図７（ｂ）に示すように、該散気管１０の下部に該開口部１１ａ１の一部からなる隙間２５が形成される。

図８に示すように、散気管１０の下面には散気吐出口１０ａが形成されており、ソケット部材１１の底面部分に当接した底板２３上の該散気吐出口１０ａに対応する位置には、該散気吐出口１０ａの開口径に対応する外形を有する栓部材２６が形成されており、図８（ａ）に示すように、散気管１０が下降した際に該散気管１０の散気吐出口１０ａに栓部材２６が挿入されて散気吐出口１０ａを閉塞する。

図９から図１１に示すように、ソケット部材１１の内部には、該ソケット部材１１の側面部１１ａに形成した開口部１１ａ１の開口面積を調整する開口面積調整手段が設けられている。

図９に示す開口面積調整手段は、ソケット部材１１の側面部１１ａの内部にリング状の開口面積調整部材２８が嵌入されており、散気管１０が挿入されるソケット部材１１の側面部１１ａの開口部１１ａ１には開口面積調整部材２８に形成された開口部２８ａを位置合わせすると共に、開口面積を調整する開口部１１ａ１には開口面積調整部材２８の閉塞部２８ｂを位置合わせして開口部１１ａ１の開口面積を適宜閉塞することでソケット部材１１の側面部１１ａに形成した開口部１１ａ１の開口面積を調整することが出来る。

図１０に示す開口面積調整手段は、ソケット部材１１の側面部１１ａの開口部１１ａ１に対応する位置に該開口部１１ａ１を適宜閉塞して開口面積を調整し得るシャッター部材２９が４枚スライド可能に設けられたものである。ソケット部材１１の側面部１１ａの内面側には蟻溝状ガイド３０が設けられており、ソケット部材１１の側面部１１ａの曲率に対応した曲率を有するシャッター部材２９が該蟻溝状ガイド３０に摺動自在に支持されている。シャッター部材２９をスライドして開口部１１ａ１の開口面積を適宜閉塞することでソケット部材１１の側面部１１ａに形成した開口部１１ａ１の開口面積を調整することが出来る。

図１０において、３１は断面Ｌ字形でリング状の高さ調整リングであり、起立部３１ａがスカートリング部６ａの内側に嵌入されて結束部６の底部とソケット部材１１の側面部１１ａの上端部に当接すると共に、垂下部３１ｂが側面部１１ａの内側に嵌入されている。高さ調整リング３１の高さを適宜選択することで、種々の長さの中空糸膜５を有する中空糸膜モジュール２に適用することが出来る。

図１１に示す開口面積調整手段は、ソケット部材１１の側面部１１ａの開口部１１ａ１に対応する位置に該開口部１１ａ１を適宜閉塞して開口面積を調整し得るシャッター部材２９が軸部材３２を中心に回転可能に設けられたものである。ソケット部材１１の側面部１１ａの曲率に対応した曲率を有する一対のシャッター部材２９がステー３３を介して軸部材３２に連結されており、該軸部材３２を中心にシャッター部材２９を適宜回転させて開口部１１ａ１の開口面積を適宜閉塞することでソケット部材１１の側面部１１ａに形成した開口部１１ａ１の開口面積を調整することが出来る。

このような開口面積調整手段によりソケット部材１１の側面部１１ａの開口部１１ａ１の開口面積を調整することにより、処理液の流入速度を調整することができ、結果的に散気用開口部７を詰まらせないようにすることが出来る。

ソケット部材１１の側面部１１ａに形成した開口部１１ａ１の総面積から挿通部分の散気管１０の断面積を除いた面積Ｓ_２は、散気用開口部７の総面積Ｓ_１の０．５倍以上４．０倍未満とし、該ソケット部材１１の側面部１１ａに散気管１０を挿通できる開口部１１ａ１を２箇所以上有する構成とする事ができる。

図７に示すように、ソケット部材１１の気泡室１２の下方には散気管１０の下面部に形成された散気吐出口１０ａが導かれており、該散気管１０から気体を散気することにより気泡が気泡室１２に溜まり、結束部６に設けられた散気用開口部７を介して複数の中空糸膜５の外周面に均一に散気されるため該中空糸膜５は適度に揺れて該中空糸膜５の外周面に付着した汚泥等の懸濁物質を剥ぎ取ることが出来、濾過性能を維持することが出来る。

また、図３及び図４に示すように、各散気管１０の途中には気体を均一に分岐するためのユニオン型オリフィス２７が設けられていてもよい。ユニオン型オリフィス２７はユニオン継ぎ手内にオリフィスプレートを挟み込んだ構造を有しており、該ユニオン型オリフィス２７の前後の配管に比べて大きな圧力損失を付与することにより各中空糸膜モジュール２に対して散気管１０から散気される気体の均一な分岐が可能になる。ユニオン型オリフィス２７はフランジ型のオリフィスに比べてコンパクトな構造で分岐配管が可能である。

例えば、単管で構成される散気管１０に気体を均一に分配させる場合には、ユニオン型オリフィス２７を設けることで気体を均一に分岐することが可能で且つコンパクトな構造に出来る。また、複数の散気吐出口１０ａを持つ散気管１０に気体を均一に分配させる場合には図３に示すトーナメント型の散気管１０や、図４に示すループ型の散気管１０の構造があり、このような場合にはユニオン型オリフィス２７を設けなくても散気管１０に気体を均一に分配させることが出来る。ソケット部材１１はトーナメント型の散気管１０やループ型の散気管１０を架台８に容易に固定することが出来る構造となっている。

結束部６がソケット部材１１に当接して複数の中空糸膜モジュール２の自重を受けることが出来るので、該中空糸膜モジュール２を自立させることが出来、結束部６のスカートリング部６ａ内にソケット部材１１を嵌合させる構成としたことにより該中空糸膜モジュール２の運転時の横移動を防止することが出来る。

架台８の側面外周には図示しない面材からなる隔壁が設けられている。この隔壁により膜分離ユニット１の側面が覆われており、この側面を覆う隔壁を設けることで、膜分離ユニット全体での上昇流と下降流を作ることができる。

また、隔壁によりエアレータから大量の気体を噴出すことによるバクテリア用の槽曝気や槽内流動から中空糸膜５を隔離することが出来、バクテリア用の槽曝気や槽内流動が中空糸膜５に直接作用することを抑制することが出来るため該中空糸膜５が破損する虞がなく該中空糸膜５を槽曝気や槽内流動から保護することが出来る。

尚、架台８の外周側部に設ける隔壁の代わりに、中空糸膜モジュール２毎にその外周側部を覆う外筒を設けることも出来る。中空糸膜モジュール２を覆う外筒を該中空糸膜モジュール２毎に設置した場合、中空糸膜モジュール２下部から導入され、上昇途中で中空糸膜モジュール２の外側に出た気泡を拡散させることなく該中空糸膜モジュール２付近に留まらせることが出来、中空糸膜モジュール２の外周付近の中空糸膜５の汚泥を剥ぎ取る効果が増大する。従って、このような外筒によっても膜曝気の拡散を抑制出来、中空糸膜５外周表面の汚泥を剥ぎ取ることが出来る。

図２に示すように、中空糸膜５の上部に配置された結束部１５には各中空糸膜５の内部に連通する濾過液排出用開口部１６が設けられており、結束部１５の上端部に設けられた鍔部１５ａと、結束部１５の外周径に対応する外周径を有するキャップ部材１７の鍔部１７ａとがクランプ部材１８により締結されている。

一方、架台８の上部に設けられた集液ヘッダ１９からホースアダプタ２０が分岐されており、該ホースアダプタ２０にはホースバンドによりフレキシブルホース２２が接続されている。更にフレキシブルホース２２の他端にはホースバンドによりホースアダプタが接続されており、該ホースアダプタの下端部に設けられた鍔部と、キャップ部材１７の上端部に設けられた鍔部とがクランプ部材１８により締結されている。

そして、集液ヘッダ１９から吸引することで、処理槽３内の処理液が中空糸膜５内に吸引されて濾過され、中空糸膜５内を流通する濾過液が集液ヘッダ１９に集液される。

中空糸膜５の全長が異なる場合には中空糸膜モジュール２の上部に設けられたフレキシブルホース２２が中空糸膜５の全長に対応して適宜伸縮することにより該中空糸膜５の全長の寸法差を吸収することが出来る。

また、中空糸膜モジュール２を取り替える場合には、クランプ部材１８を脱離して中空糸膜モジュール２の結束部６をソケット部材１１から脱離して容易に中空糸膜モジュール２を取り替えることが出来る。

ソケット部材１１が結束部６の下端面に当接して中空糸膜モジュール２の自重を受けることが出来るので、該中空糸膜モジュール２を自立させることが出来る。特に活性汚泥槽に膜分離ユニット１を挿入する場合には、中空糸膜５の表面に徐々に汚泥が付着して中空糸膜モジュール２の自重が重くなるため該中空糸膜モジュール２を上から吊り下げる構造では中空糸膜モジュール２を吊り下げ支持するための梁材に大きな強度が求められるため架台８の構造が大型化してしまい、膜分離ユニット１の自重も大きくなって、全体的に構造が大型化してしまうという問題があるが、本実施形態のように複数の中空糸膜モジュール２を自立させることにより中空糸膜モジュール２の上部は横倒れを拘束する程度の支えで良いため架台８の構造も小型化出来、膜分離ユニット１の自重も小さく出来るので全体的構造も小型化出来る。また、中空糸膜モジュール２の上部の集液ヘッダ１９は強度が必要とされないためプラスチック樹脂製の継手類で構成した配管からなる集液ヘッダ１９とフレキシブルホース２２を使用することが出来る。

また、結束部６のスカートリング部６ａの内部にソケット部材１１を嵌合させる構成としたことにより複数の中空糸膜モジュール２の運転時の横移動を防止することが出来る。

また、ソケット部材１１により結束部６の下方に気泡室１２を形成することにより、散気管１０から散気された気体が気泡室１２に導かれ、結束部６に設けられた散気用開口部７から複数の中空糸膜５の各々の外周面に均一に散気されるため該中空糸膜５は適度に揺れて該中空糸膜５の外周面に付着した汚泥等の懸濁物質を剥ぎ取ることが出来、膜分離ユニット１による濾過性能を維持することが出来る。

また、ソケット部材１１が台座部９及び結束部６に対して着脱可能に構成され、該結束部６に固定される複数の中空糸膜５の長さ或いは結束部６の外径に応じて適宜変更可能に構成されたことで、結束部６に固定される複数の中空糸膜５の長さ或いは結束部６の外径に応じた異なる複数のソケット部材１１を用意し、該ソケット部材１１をそれ等の種々の結束部６及び共通の台座部９に対して装着して設置することが出来、脱離して交換することも容易に出来る。

また、ソケット部材１１の側面部１１ａに形成された開口部１１ａ１が逆Ｕ字形状、三角形状、四角形状、五角形状のうちの少なくとも１つで形成された場合には簡単な形状で散気管１０を安定的に保持することが可能であり、該散気管１０の周りに適度な隙間を与えて拘束することができる。また、散気管１０の周り、及び下部に形成される隙間２５により散気管１０への汚泥の付着を防ぐことができる。この中でも特に、逆Ｕ字型が散気管１０を容易に拘束できる形状として好ましい。

また、ソケット部材１１の側面部１１ａに形成された開口部１１ａ１が該ソケット部材１１の周方向に９０°ピッチで４方向で設けられたことで、散気管１０の形態に対応して４箇所の開口部１１ａ１を適宜使用することが出来る。即ち、図３に示すようなトーナメント形状（枝分岐形状）や、図４に示すようなループ形状（環状形状）等の種々の形状の散気管１０のストレート部やＬ字部、Ｔ字部、十字部等の種々の形状に合わせて４箇所の開口部１１ａ１を適宜使用することで種々の散気管１０を拘束して容易に取り付けることが出来る。この中でも特に、９０°ピッチが簡単で好ましい。

また、図１２に示す様に、散気管１０が図８に示すフレキシブル管２４を介して浮上可能に接続され、散気時に該散気管１０が浮上してソケット部材１１の側面部１１ａに形成された開口部１１ａ１の上端部に当接して散気管１０を拘束すると共に、該散気管１０の下部に該開口部１１ａ１の一部からなる隙間２５が形成されることで該隙間２５により処理槽３内の上昇流が出来るので気泡室１２内の汚泥堆積が防げる。図１３に示す様に気体吐出時の振動が散気管１０に伝わり、汚泥が散気管１０に付着しにくい。図１４の概念図に示すように本発明のソケット部材１１を用いない場合は気体吐出し口から吐出された気体が有効に使用されない事がある。

また、散気管１０の底部に形成された散気吐出口１０ａに対応する位置に栓部材２６が設けられ、該散気管１０が下降した際に該散気管１０の散気吐出口１０ａに栓部材２６が挿入されて該散気吐出口１０ａを閉塞することにより散気吐出口１０ａが処理槽３内底部に沈殿した懸濁物質により目詰まりすることがない。

また、ソケット部材１１の側面部１１ａに形成された開口部１１ａ１の開口面積を調整する開口面積調整手段を設けたことにより処理槽３内の上昇流や下降流の液流を調整することが出来、散気気体による膜表面の物理洗浄を行う際に散気気体の周りの液を随伴して散気用開口部７を通過する液の上昇流と水面に到達した液の下降流を調整することが出来る。

［実施例１］
ポリフッ化ビニリデン製の細孔径0．1μｍの精密ろ過膜で、外径１．４ｍｍ，内径０．８ｍｍ、中空糸膜の有効長さが２０００ｍｍで膜面積２５ｍ^２の中空糸膜モジュール２を用いた。中空糸膜モジュール２の結束部６の直径は約１５０ｍｍであり、該結束部６の散気用開口部７には直径１１ｍｍの２４個の貫通穴が設けてあった。中空糸膜モジュール２を互いの離間ピッチが２２０ｍｍとなるように設定して、４本架台８に組み込み、膜分離ユニット１を高さ３０００ｍｍ、縦５２０ｍｍ、横４６０ｍｍの寸法で作成し、該膜分離ユニット１の下部には、直径２５ｍｍの散気管１０が挿通された、直径１４５ｍｍ、高さ１３９ｍｍの円筒型で側面部１１ａに逆Ｕ字形の開口部１１ａ１を周方向９０°ピッチで設けたソケット部材１１をスカートリング部６ａの内側に嵌め入れた。深さ８０００ｍｍの食品排水処理用活性汚泥槽からなる処理槽３内に該膜分離ユニット１を浸漬させ、散気管１０からの膜曝気量が５Ｎｍ^３/Ｈｒ、０．４ｍ^３/ｍ^２/Ｈｒの定流量濾過条件において実液運転を行った。底板２３は用いず、ソケット部材１１の底部は開口させた。散気管１０は該散気管１０の下面から散気用開口部７までの距離が１００ｍｍとなる様に架台８に固定した。膜モジュールユニットの運転条件は、９分ろ過、１分逆洗浄の連続ろ過運転を行った。ろ過と逆洗浄の流量は、等量で実施した。吸引ろ過ポンプの吸引圧力が−３０ＫＰａに到達するまでの時間は２ヶ月であった。

［実施例２〜４］
前記実施例１と同じ中空糸膜モジュール２を使用して、ソケット部材１１の形状と散気管１０の位置を以下の表１に示す条件で実験を行った。結果も表１に示す。

［比較例１］
前記実施例１と同じ中空糸膜モジュール２を使用して、ソケット部材１１を用いずに以下の表１に示す条件で実験を行った。結果も表１に示す。この方法によると、散気管１０が気泡室１２下方の１０ｃｍ以上離れた位置に配置されていたため気体流による懸濁物質の攪拌によって、散気管１０より吐出された空気が流されて気泡室１２内に集める際に阻害され、中空糸膜モジュール２の糸束内に均等な上昇流を付与させる充分な洗浄用気体を供給できなかった。このため、１ヶ月に一度の割合で中空糸膜モジュール２の薬品洗浄が必要であった。

本発明の活用例として、処理槽の液中に浸漬される中空糸膜の開口端部から吸引して該処理槽内の液を濾過分離する複数の中空糸膜モジュールを有する膜分離ユニットに適用出来る。

１…膜分離ユニット、２…中空糸膜モジュール、３…処理槽、４ａ…ボルト、４ｂ…ナット、５…中空糸膜、５ａ…閉塞側端部、６…結束部、６ａ…スカートリング部、７…散気用開口部、８…架台、９…台座部、１０…散気管、１０ａ…散気吐出口、１１…ソケット部材、１１ａ…側面部、１１ａ１…開口部、１１ｂ…ベース板、１２…気泡室、１５…結束部、１５ａ…鍔部、１６…濾過液排出用開口部、１７…キャップ部材、１７ａ…鍔部、１８…クランプ部材、１９…集液ヘッダ、２０…ホースアダプタ、２２…フレキシブルホース、２３…底板、２４…フレキシブル管、２５…隙間、２６…栓部材、２７…オリフィス、２８…開口面積調整部材、２８ａ…開口部、２８ｂ…閉塞部、２９…シャッター部材、３０…蟻溝状ガイド、３１…高さ調整リング、３１ａ…起立部、３２…軸部材。

Claims

処理槽の液中に浸漬される中空糸膜の開口端部から吸引して該処理槽内の液を濾過分離する複数の中空糸膜モジュールを有する膜分離ユニットであって、
前記複数の中空糸膜の端部が固定され且つ前記複数の中空糸膜の端部が固定された位置を回避する所定位置に、散気用開口部が設けられた結束部と、前記結束部に当接して少なくとも前記複数の中空糸膜の自重を受けると共に該結束部の下方に気泡室を形成するソケット部材を有し、前記ソケット部材の側面部に散気管を挿通すると共に該散気管の外形よりも大きな開口部を形成し、前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の総面積から挿通部分の散気管の断面積を除いた面積Ｓ_２は、前記散気用開口部の総面積Ｓ_１の０．５倍以上４．０倍未満であることを特徴とする膜分離ユニット。
前記ソケット部材の側面部に散気管を挿通できる開口部を２箇所以上有することを特徴とした請求項１に記載の膜分離ユニット。
前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の形状が、逆Ｕ字形状、三角形状、四角形状、五角形状のうちの少なくとも１つで形成されたことを特徴とする請求項１に記載の膜分離ユニット。
前記ソケット部材の側面部に、該ソケット部材の周方向に４５°ピッチで８方向、６０°ピッチで６方向、あるいは９０°ピッチで４方向の開口部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の膜分離ユニット。
前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の開口面積を調整する開口面積調整手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の膜分離ユニット。
前記散気管の下面には底板側を向く散気吐出口が形成され、前記散気管は前記底板に対して浮上可能に接続され、散気時に該散気管が浮上して前記ソケット部材の側面部に形成した開口部の上部に当接し、該開口部において、該散気管の下部に該開口部の一部からなる隙間が形成されることを特徴とする請求項１から５項の何れか１項に記載の膜分離ユニット。
前記底板には、前記散気管の下面に形成された前記散気吐出口に対応する位置に栓部材が設けられ、前記散気管が下降した際に、該散気吐出口に前記栓部材が挿入されて、該散気吐出口を閉塞することを特徴とする請求項６に記載の膜分離ユニット。