JP5377028B2 - 膜分離装置 - Google Patents

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Description

本発明は膜分離装置に関し、薬液洗浄の技術に係るものである。
従来、この種の膜分離装置は、例えば図６に示すような膜モジュール１を備えている。膜モジュール１は複数枚の平板状膜エレメント２を平行に、かつ鉛直方向に配置して各平板状膜エレメント２の相互間に流路を形成し、各平板状膜エレメント２のそれぞれをチューブ等の導水管３で集水管４に接続しており、各平板状膜エレメント２からの透過液を集水管４に集水している。各平板状膜エレメント２は濾板の両表面に濾過膜を配置し、濾板と濾過膜の間に形成した透過液流路が導水管３を通して集水管４に連通している。
このような膜分離装置を洗浄する技術としては、例えば特許文献１に記載するものがある。この膜分離装置は処理槽に貯留する原水を槽内に浸漬した膜分離装置で濾過し、膜透過水は吸引管を通して槽外に取り出すものである。この膜分離装置を洗浄する際には、吸引管を通して加圧注入する洗浄薬液を膜分離装置の内部流路に充填しており、分離膜の膜中に浸透する洗浄薬液が分離膜の内側から外側の表面近傍にまで含浸した状態を、適当時間にわたって維持する。
また、特許文献２に記載するものは、処理槽内に浸漬した膜分離装置を薬液で洗浄する薬液洗浄装置であり、膜透過水を処理槽の外部へ取出す吸引管路に薬液注入管路を接続し、薬液注入管路から分岐して薬液貯留槽へ戻る循環管路を設け、薬液貯留槽には循環管路から薬液貯留槽へ戻った薬液に含まれる気体を送り出す送出管路を設けている。
特開平７−２５６０６２号公報 特開２００５−１０３４０６号公報
しかしながら、薬液洗浄に際して膜分離装置の二次側、つまり膜モジュール１の透過液側である集水管４から各平板状膜エレメント２に洗浄薬液を注入する場合に、膜モジュール１の各平板状膜エレメント２の内部に残留する透過液中の成分と洗浄薬液の成分とが反応してガスが生じる場合がある。
例えば、メタン発酵槽の消化汚泥を膜分離した透過液には炭酸イオンが含まれており、洗浄薬液に有機酸等の酸を使用した場合には、二酸化炭素が発生する。このガスが洗浄薬液の供給路となる集水管４や導水管３などの透過液側に滞留し、または洗浄薬液の流れに対して逆流すると洗浄薬液の流れを阻害する要因となり、薬液供給を妨げることになる。
本発明は上記した課題を解決するものであり、膜分離装置内で発生するガスを速やかに洗浄薬液の供給経路から外部へ排出することができる膜分離装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の膜分離装置は、複数の膜エレメントが各膜エレメントからの透過液を集水する集水手段に連通し、集水手段の内部流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなすか、あるいは少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなし、洗浄薬液を供給する薬液供給配管が集水手段の内部流路の最も低い部位に連通し、ガスを排出するガス抜き配管が集水手段の内部流路の最も高い部位に連通することを特徴とする。
本発明の膜分離装置は、複数の膜エレメントが各膜エレメントからの透過液を集水する下位集水手段に連通し、複数の下位集水手段が上位集水手段に連通し、上位集水手段の内部流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなすか、あるいは少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなし、洗浄薬液を供給する薬液供給配管が上位集水手段の内部流路の最も低い部位に連通し、ガスを排出するガス抜き配管が上位集水手段の内部流路の最も高い部位に連通することを特徴とする。
本発明の膜分離装置は、複数の膜エレメントが各膜エレメントからの透過液を集水する下位集水手段に連通し、複数の下位集水手段が上位集水手段に連通し、下位集水手段および上位集水手段の内部流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなすか、あるいは少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなし、各下位集水手段の内部流路の最も低い部位が接続部を介して上位集水手段に連通し、洗浄薬液を供給する薬液供給配管が上位集水手段の内部流路の最も低い部位に連通し、ガスを排出するガス抜き配管が上位集水手段の内部流路の最も高い部位および各下位集水手段の内部流路の最も高い部位に連通することを特徴とする。
以上のように本発明によれば、集水手段の内部流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなすか、あるいは少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなし、ガスを排出するガス抜き配管が集水手段の最も高い部位に連通することで、薬液洗浄時に膜分離装置の系内で発生するガスは集水手段の低所から高所へ流動し、ガス抜き配管を通って速やかに系外へ排出される。したがって、薬液供給配管を通して洗浄薬液を集水手段に供給するのに際して、洗浄薬液の流れが系内で発生するガスに阻害されることなく、洗浄薬液を各平板状膜エレメントの内部へ円滑に供給できる。
本発明の実施の形態を示す膜分離装置の模式図 本発明の他の実施の形態を示す膜分離装置の模式図 本発明の他の実施の形態を示す膜分離装置の模式図 本発明の他の実施の形態を示す膜分離装置の模式図 本発明の他の実施の形態を示す膜分離装置の模式図 従来の膜分離装置を示す模式図
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、膜分離装置１１は槽体１２に浸漬した膜モジュール１３を備えており、膜分離装置１１は例えば活性汚泥処理に使用するものや、メタン発酵処理に使用するものであるが、その用途は限定されない。
膜モジュール１３は複数枚の平板状膜エレメント１４を平行に、かつ鉛直方向に配置して各平板状膜エレメント１４の相互間に流路を形成し、各平板状膜エレメント１４のそれぞれをチューブ等の導水管１５で集水手段をなす集水管１６に接続しており、各平板状膜エレメント１４からの透過液を集水管に集水する態様をなす。
各平板状膜エレメント１４は直接に集水管１６と接続することも可能である。各平板状膜エレメント２は濾板の両表面に濾過膜を配置し、濾板と濾過膜の間に形成した透過液流路が導水管１５を通して集水管１６に連通している。
集水管１６は一端側から他端側へ向けて上り勾配で傾斜配置しており、内部流路である管流路が一端側から他端側へ向けて上り勾配の流路をなし、少なくとも管流路の上部領域が上り勾配の流路をなす形態を実現している。
集水管１６の最も高い部位である他端側には吸引配管１７が接続しており、吸引配管１７の下流側は透過液貯留槽１８に連通し、吸引配管１７の途中に吸引ポンプ１９を介装している。集水管１６の最も低い部位である一端側には洗浄薬液を供給する薬液供給配管２０が連通している。薬液供給配管２０は上流側が薬液貯留槽２１に連通し、途中にバルブ２２を介装している。
ガスを排出するガス抜き配管２３は、吸引配管１７の途中に介装したバルブ２４より上流側、つまり膜モジュール１３に近い側で吸引配管１７に接続し、集水管１６の最も高い部位である他端側に吸引配管１７の一部を通して連通しており、途中にバルブ２５を介装している。ガス抜き配管２３は集水管１６へ直接に接続することも可能である。膜モジュール１３の下方位置には、ブロア２６に接続した散気装置２７を設けている。
上記した構成における作用を説明する。
[濾過運転]
濾過運転時には、ブロア２６を駆動して散気装置２７から散気しエアリフト作用により生じる上向流によって槽体１２の被処理液を平板状膜エレメント１４の相互間の流路に上昇流で供給する。そして、バルブ２２、２５を閉栓してバルブ２４を開栓する状態で吸引ポンプ１９を駆動し、駆動圧力として吸引圧を膜モジュール１３に与えて槽体１２の内部に貯留する被処理液を膜分離する。膜モジュール１３の各平板状膜エレメント１４の濾過膜を透過した透過液は導水管１５を通して集水管１６に流入し、集水管１６から吸引配管１７を通して透過液貯留槽１８へ排出する。
[薬液洗浄]
薬液洗浄時には、バルブ２２、２５を開栓してバルブ２４を閉栓するとともに、吸引ポンプ１９およびブロア２６を停止する。この状態で、薬液貯留槽２１から薬液供給配管２０を通して洗浄薬液を集水管１６に供給する。洗浄薬液は集水管１６の最も低い部位である一端側から最も高い部位である他端側へ流動しつつ、各平板状膜エレメント１４の透過液流路へそれぞれの導水管１５を通して流入する。
このとき、集水管１６の管流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなし、ガス抜き配管２３が集水管１６の最も高い部位である他端側に連通することで、薬液洗浄時に膜分離装置１１の系内、つまり集水管１６の管流路内や平板状膜エレメント１４の透過液流路で発生するガスは集水管１６の低所から高所へ流動し、ガス抜き配管２３を通って速やかに系外へ排出される。したがって、薬液供給配管２０を通して洗浄薬液を集水管１６に供給するのに際して、系内で発生するガスに阻害されることなく、洗浄薬液を各平板状膜エレメント１４へ円滑に供給できる。
図２は本発明の他の実施の形態を示すものであり、図１において説明したものと同様の作用を果たす構成要件には同符号を付してその説明を省略する。先に図１で示した実施の形態では、直胴状の集水管１６を一端側から他端側へ向けて上り勾配で傾斜配置することで、集水管１６の管流路として一端側から他端側へ向けて上り勾配の流路を形成した。しかしながら、図２に示すように、集水管１６は管流路の上部領域のみが上り勾配の流路をなす形態とすることも可能であり、本発明は少なくとも管流路の上部領域が上り勾配の流路をなす形態を実現すれが実施することができる。また、集水管１６は階段状に形成することも可能であり、集水管１６の管流路が少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなすことで、本発明を実施することができる。
図３は本発明の他の実施の形態を示すものであり、図１乃至２において説明したものと同様の作用を果たす構成要件には同符号を付してその説明を省略する。
図３において、膜分離装置１１は複数の膜モジュール１３を備えており、各膜モジュール１３は複数の平板状膜エレメント１４が各平板状膜エレメント１４からの透過液を集水する下方位置の下位集水手段をなすモジュール集水部１６ａに連通してなり、複数の膜モジュール１３の各モジュール集水部１６ａが上方位置の上位集水手段をなす上位集水管１６ｂに接続部１６ｃで連通している。上位集水管１６ｂは中央部から両端側へ向けて上り勾配の管流路をなしており、少なくとも管流路の上部領域が上り勾配の流路をなす形態を実現している。
上位集水管１６ｂの最も高い部位である両端側には吸引配管１７およびガス抜き配管２３が接続しており、上位集水管１６ｂの最も低い部位である中央部には洗浄薬液を供給する薬液供給配管２０が連通している。
この構成により、上位集水管１６ｂの管流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなし、ガス抜き配管２３が集水管１６の最も高い部位である両端側に連通することで、薬液洗浄時に膜分離装置１１の系内、つまりモジュール集水部１６ａ、上位集水管１６ｂの管流路内や平板状膜エレメント１４の透過液流路で発生するガスは、上位集水管１６ｂの低所から高所へ流動し、ガス抜き配管２３を通って速やかに系外へ排出される。したがって、薬液供給配管２０を通して洗浄薬液を集水管１６に供給するのに際して、系内で発生するガスに阻害されることなく、洗浄薬液を各平板状膜エレメントへ円滑に供給できる。
図４は本発明の他の実施の形態を示すものであり、図１乃至３において説明したものと同様の作用を果たす構成要件には同符号を付してその説明を省略する。先に図３で示した実施の形態では、直胴状の上位集水管１６ｂを中央部から両端側へ向けて上り勾配で傾斜配置することで、上位集水管１６ｂの管流路として中央部から両端側へ向けて上り勾配の流路を形成した。しかしながら、図４に示すように、上位集水管１６ｂは一端側から他端側へ向けて階段状に形成することも可能であり、上位集水管１６ｂの管流路が少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなすことで、本発明を実施することができる。また、上位集水管１６ｂは一端側から他端側へ傾斜することや、管流路の上部領域のみが上り勾配の流路をなす形態とすることも可能であり、本発明は少なくとも管流路の上部領域が上り勾配の流路をなす形態を実現すれば実施することができる。
図５は本発明の他の実施の形態を示すものであり、図１乃至４において説明したものと同様の作用を果たす構成要件には同符号を付してその説明を省略する。
図５において、膜分離装置１１は複数の膜モジュール１３を備えており、各膜モジュール１３は複数の平板状膜エレメント１４が各平板状膜エレメント１４からの透過液を集水する下方位置の下位集水手段をなす下位集水管１６ｄに連通してなり、複数の膜モジュール１３の下位集水管１６ｄが各下位集水管１６ｄより上方位置の上位集水手段をなす上位集水管１６ｂに接続部１６ｃで連通している。上位集水管１６ｂは一端側から他端側へ向けて階段状をなして管流路が少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなす。下位集水管１６ｄは管流路が一端側から他端側へ向けて上り勾配の流路をなし、下位集水管１６ｄの最も低い部位が接続部１６ｃを通して上位集水管１６ｂに連通している。
上位集水管１６ｂの最も高い部位である他端側には吸引配管１７およびガス抜き配管２３が連通し、ガス抜き配管２３は下位集水管１６ｄの最も高い部位にも連通しており、上位集水管１６ｂの最も低い部位である一端側には洗浄薬液を供給する薬液供給配管２０が連通している。
この構成により、下位集水管１６ｄおよび上位集水管１６ｂの管流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなし、ガス抜き配管２３が下位集水管１６ｄおよび上位集水管１６ｂの最も高い部位に連通することで、薬液洗浄時に膜分離装置１１の系内、つまり下位集水管１６ｄ、上位集水管１６ｂの管流路内や平板状膜エレメント１４の透過液流路で発生するガスは、下位集水管１６ｄおよび上位集水管１６ｂの低所から高所へ流動し、ガス抜き配管２３を通って速やかに系外へ排出される。したがって、薬液供給配管２０を通して洗浄薬液を上位集水管１６ｂに供給するのに際して、系内で発生するガスに阻害されることなく、洗浄薬液を各平板状膜エレメント１４の内部へ円滑に供給できる。
上記の各実施の形態では膜エレメントが平板状膜エレメント１４からなるが、膜エレメントからの透過液を集水する集水手段が存在するのであれば、膜エレメントは中空糸膜、セラミック管状膜などでもよく膜エレメントの種類には限定されない。
１１ 膜分離装置
１２ 槽体
１３ 膜モジュール
１４ 平板状膜エレメント
１５ 導水管
１６ 集水管
１６ａ モジュール集水部
１６ｂ 上位集水管
１６ｃ 接続部
１６ｄ 下位集水管
１７ 吸引配管
１８ 透過液貯留槽
１９ 吸引ポンプ
２０ 薬液供給配管
２１ 薬液貯留槽
２２、２４、２５ バルブ
２３ ガス抜き配管
２６ ブロア
２７ 散気装置

Claims (3)

  1. 複数の膜エレメントが各膜エレメントからの透過液を集水する集水手段に連通し、集水手段の内部流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなすか、あるいは少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなし、洗浄薬液を供給する薬液供給配管が集水手段の内部流路の最も低い部位に連通し、ガスを排出するガス抜き配管が集水手段の内部流路の最も高い部位に連通することを特徴とする膜分離装置。
  2. 複数の膜エレメントが各膜エレメントからの透過液を集水する下位集水手段に連通し、複数の下位集水手段が上位集水手段に連通し、上位集水手段の内部流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなすか、あるいは少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなし、洗浄薬液を供給する薬液供給配管が上位集水手段の内部流路の最も低い部位に連通し、ガスを排出するガス抜き配管が上位集水手段の内部流路の最も高い部位に連通することを特徴とする膜分離装置。
  3. 複数の膜エレメントが各膜エレメントからの透過液を集水する下位集水手段に連通し、複数の下位集水手段が上位集水手段に連通し、下位集水手段および上位集水手段の内部流路が少なくとも上部領域で上り勾配の流路をなすか、あるいは少なくとも上部領域で段階的に高くなる流路をなし、各下位集水手段の内部流路の最も低い部位が接続部を介して上位集水手段に連通し、洗浄薬液を供給する薬液供給配管が上位集水手段の内部流路の最も低い部位に連通し、ガスを排出するガス抜き配管が上位集水手段の内部流路の最も高い部位および各下位集水手段の内部流路の最も高い部位に連通することを特徴とする膜分離装置。
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