JP5605802B2 - Flat membrane filtration device and flat membrane filtration method - Google Patents

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本発明は、下水や工業排水などの被処理水を満たした処理槽内に膜ユニットを浸漬し、槽内に上向流を発生させて固液分離して、ろ過水を取り出す平膜ろ過装置及び平膜ろ過方法に関する。   The present invention is a flat membrane filtration apparatus for immersing a membrane unit in a treatment tank filled with water to be treated such as sewage or industrial wastewater, generating an upward flow in the tank, separating the liquid into solid, and taking out filtrated water. And a flat membrane filtration method.

下水や工業排水中に含まれる夾雑物を除去する平膜式のろ過装置がある。平膜ろ過装置は、被処理水で満たされた処理槽内に複数の膜エレメントを浸漬した状態で配列されており、膜エレメントの集合体となる膜モジュールの内部から被処理水を吸引ろ過することにより、ろ過水が得られる。各膜エレメントは、処理槽内に所定の間隔を開けて垂直に設置されて、下方に散気を行うための散気手段が設けられている。   There is a flat membrane filtration device that removes impurities contained in sewage and industrial wastewater. The flat membrane filtration device is arranged in a state where a plurality of membrane elements are immersed in a treatment tank filled with the water to be treated, and sucks and filters the water to be treated from the inside of the membrane module as an assembly of the membrane elements. Thus, filtered water is obtained. Each membrane element is vertically installed in the processing tank with a predetermined interval, and is provided with a diffuser for performing aeration below.

散気を行う目的としては、ろ過吸引時に膜面に堆積するゴミなどの固形物を除去して膜の閉塞を抑制する洗浄効果を得ることが挙げられる。また、処理槽内の被処理水に旋回流を起こして膜表面近傍に水流を与えると共に、処理槽内を撹拌することが挙げられる。
これにより、膜モジュールによるろ過処理を効率的に行うことができる。このような平膜ろ過装置の一例として特許文献1を挙げることができる。
The purpose of aeration is to obtain a cleaning effect that removes solids such as dust that accumulates on the membrane surface during filtration and suction to suppress the clogging of the membrane. Further, a swirling flow is caused in the water to be treated in the treatment tank to give a water flow near the membrane surface, and the inside of the treatment tank is stirred.
Thereby, the filtration process by a membrane module can be performed efficiently. Patent document 1 can be mentioned as an example of such a flat membrane filtration apparatus.

特開2007−136389号公報JP 2007-136389 A

図9は単一の膜モジュールの上向流の説明図である。図示のように、複数の膜エレメント200を所定の間隔を開けて並列に配置して側面をケーシング(不図示)で覆った膜モジュール202に対して、膜モジュール202の下方に配置した散気管204から吐出する気泡は、矢印Aのような上昇に伴って中心部へ集中する。これは、ケーシングの壁付近では、壁面摩擦によって流速が減少するためである。そのため、膜モジュール202の側部206では、気泡の上昇に伴って生じるクロスフロー流が生じ難く、クロスフロー流により膜面洗浄効果が低下し、部分的に膜面が閉塞することになる。膜面の閉塞は、有効膜面積を減少させるため、ろ過圧力の早期上昇を招くことがあった。   FIG. 9 is an explanatory view of the upward flow of a single membrane module. As shown in the figure, a diffuser tube 204 disposed below the membrane module 202 with respect to the membrane module 202 in which a plurality of membrane elements 200 are arranged in parallel at predetermined intervals and the side surfaces are covered with a casing (not shown). The bubbles ejected from the air concentrate at the center as the arrow A rises. This is because the flow velocity decreases near the casing wall due to wall friction. Therefore, in the side part 206 of the membrane module 202, it is difficult for the crossflow flow that occurs as the bubbles rise, and the membrane surface cleaning effect is reduced by the crossflow flow, and the membrane surface is partially blocked. Occlusion of the membrane surface may reduce the effective membrane area and thus cause an early increase in filtration pressure.

図10は被処理水の処理槽内で上下方向に積層配置した膜モジュールの上向流の説明図である。図示のように散気管204の直後では、気泡205が一斉に噴出されており、ケーシング207の外側の液相もここに吸い込まれる(矢印a)。このとき、被処理水と気泡からなる気液二相流は比較的均一な分布を形成している。しかしながら、ケーシング207の壁付近では、前述の壁面摩擦によって流速が減少するため、上方に行くに従って流速の分布が発達する。膜モジュール202の上段ではクロスフロー流により矢印bのような放物線状の流速分布が形成される。この場合、水平幅方向の中央部(矢印c)に流速の速い場所が集中し、両端部に近い場所(矢印d)では流速が遅くなる。   FIG. 10 is an explanatory view of the upward flow of the membrane module arranged in the vertical direction in the treatment water treatment tank. As shown in the figure, immediately after the diffuser tube 204, the bubbles 205 are ejected all at once, and the liquid phase outside the casing 207 is also sucked in (arrow a). At this time, the gas-liquid two-phase flow consisting of water to be treated and bubbles forms a relatively uniform distribution. However, in the vicinity of the wall of the casing 207, the flow velocity decreases due to the above-mentioned wall friction, so that the flow velocity distribution develops upward. In the upper part of the membrane module 202, a parabolic flow velocity distribution as shown by an arrow b is formed by the crossflow flow. In this case, a place where the flow velocity is fast is concentrated in the central portion (arrow c) in the horizontal width direction, and the flow velocity is slow in a place near the both ends (arrow d).

そのため中央部以外の領域では、膜表面が目詰まりし易くなる。このような目詰まりし易くなった箇所を解消するためには、散気量を増やす必要がある。しかしながら、膜エレメントの中央部のように目詰まりしていない場所がある一方で、部分的に目詰まりした膜表面領域に対して、洗浄再生するために散気量を増やすことは効率的ではない。また、汚れや目詰まりの進行した箇所のみに集中的に散気を行うことは不可能である。仮に目詰まりの進行した箇所のみに散気量を増やしたとしても、壁付近の側面摩擦の傾向は変わることがないため、中央部と側部との間で流速差が生じるだけであり、放物線状の流速分布が形成され易く目詰まりが促進するおそれがある。   Therefore, the film surface is likely to be clogged in a region other than the central portion. In order to eliminate such a place where clogging is likely to occur, it is necessary to increase the amount of aeration. However, while there are places that are not clogged, such as the central part of the membrane element, it is not efficient to increase the amount of diffused air for cleaning and regenerating partially clogged membrane surface regions. . In addition, it is impossible to intensively diffuse only in places where dirt or clogging has progressed. Even if the amount of air diffused is increased only at the location where clogging has progressed, the tendency of side friction near the wall does not change, so only a flow velocity difference occurs between the center and the side, and a parabola. There is a risk that clogging may be facilitated because a flow velocity distribution in the form of particles is easily formed.

従って、従来のろ過装置では、このような箇所が生じた場合、汚れの少ない箇所も含めて全膜表面を一斉に散気量を上げて洗浄しているため、散気が非効率化するという問題が生じていた。   Therefore, in the conventional filtration device, when such a part occurs, the entire membrane surface including the part with little dirt is cleaned by increasing the amount of air diffused at the same time. There was a problem.

一方、膜間流路内において、水平幅方向に関して流速分布の中央の偏りを解消する別の手段として、整流板を取り付ける方法がある。しかし、膜エレメント間隔、即ち膜間流路の幅は通常数mmから数十mmであり、このような狭隘な場所に整流板を設けることは困難である。また膜モジュールを多段に積層した場合には、整流板も膜モジュール毎に鉛直方向に他段に配置する必要があり、実用的でない。
そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解決するため、膜面洗浄効果が効果的に得られる平膜ろ過装置及び平膜ろ過方法を提供することを目的とする。
On the other hand, there is a method of attaching a rectifying plate as another means for eliminating the central deviation of the flow velocity distribution in the horizontal width direction in the intermembrane flow path. However, the distance between the membrane elements, that is, the width of the flow path between the membranes is usually several mm to several tens mm, and it is difficult to provide the current plate in such a narrow place. Further, when the membrane modules are stacked in multiple stages, it is necessary to arrange the rectifying plates in other stages in the vertical direction for each membrane module, which is not practical.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a flat membrane filtration device and a flat membrane filtration method capable of effectively obtaining a membrane surface cleaning effect in order to solve the above-described problems of the prior art.

本発明の平膜ろ過装置は、被処理水の処理槽内に並列配置した複数の平膜の側面をケーシングで囲った膜モジュールを浸漬して、複数の平膜の膜間に前記被処理水の上向流を生じさせながら固液分離する平膜ろ過装置において、前記上向流によって前記処理槽内を流動可能とし、密度が水よりも高い担体を前記処理槽内に添加し、前記担体と混相流体の速度差となる比流速差(F(de/W))と、前記担体の等価直径deと前記平膜間の流路幅Wの比が次式の関係において、
前記担体は、前記平膜間の流路幅に対する一辺の長さの比が0.5以上から0.9以下であることを特徴としている。
The flat membrane filtration device of the present invention immerses a membrane module in which side surfaces of a plurality of flat membranes arranged in parallel in a treatment tank of the water to be treated are surrounded by a casing, and the water to be treated is interposed between the membranes of the plurality of flat membranes. In a flat membrane filtration device that separates solid and liquid while generating an upward flow, the inside of the treatment tank is flowable by the upward flow, and a carrier having a density higher than that of water is added to the treatment tank. The ratio of the specific flow velocity difference (F (de / W)), which is the speed difference between the mixed phase fluid and the flow path width W between the equivalent diameter de of the carrier and the flat membrane,
The carrier is characterized in that the ratio of the length of one side to the channel width between the flat membranes is 0.5 or more and 0.9 or less .

本発明の平膜ろ過装置は、被処理水の処理槽と、前記処理槽内に並列配置した複数の平膜の側面をケーシングで囲った膜モジュールと、前記平膜間の流路に散気して前記被処理水の上向流を発生させる散気手段と、前記上向流によって前記処理槽内を流動可能とし、密度が水よりも高い担体と、を備え、前記担体と混相流体の速度差となる比流速差(F(de/W))と、前記担体の等価直径deと前記平膜間の流路幅Wの比が次式の関係において、
前記担体は、前記平膜間の流路幅に対する一辺の長さの比が0.5以上から0.9以下であることを特徴としている。
この場合において、前記担体は、多面体であるとよい。
The flat membrane filtration device of the present invention diffuses the treatment tank of water to be treated, a membrane module in which side surfaces of a plurality of flat membranes arranged in parallel in the treatment tank are surrounded by a casing, and a flow path between the flat membranes. An aeration means for generating an upward flow of the water to be treated; a carrier capable of flowing in the treatment tank by the upward flow; and a carrier having a density higher than that of water . The ratio of the specific flow rate difference (F (de / W)), which is the speed difference, and the ratio of the equivalent diameter de of the carrier and the channel width W between the flat membranes is expressed by the following equation:
The carrier is characterized in that the ratio of the length of one side to the channel width between the flat membranes is 0.5 or more and 0.9 or less .
In this case, the carrier is preferably a polyhedron.

前記担体は、前記平膜間の流路幅に対する一辺の長さの比が0.5以上から0.9以下であるとよい。
前記膜モジュールは、前記処理槽内の垂直方向に多段に積層配置しているとよい。
The carrier may have a ratio of the length of one side to the channel width between the flat membranes of 0.5 or more and 0.9 or less.
The membrane modules are preferably stacked in multiple stages in the vertical direction in the processing tank.

本発明の平膜ろ過方法は、被処理水の処理槽内に並列配置した複数の平膜の側面をケーシングで囲った膜モジュールを浸漬して、複数の平膜の膜間に前記被処理水の上向流を生じさせながら固液分離する平膜ろ過方法において、前記被処理水に対して前記上向流による速度差を持たせた担体を前記処理槽内に添加して、比流速差(F(de/W))と、前記担体の等価直径deと前記平膜間の流路幅Wの比が次式の関係において、
前記担体は、前記平膜間の流路幅に対する一辺の長さの比が0.5以上から0.9以下であり、膜間流路で前記担体を分散させながら前記被処理水を固液分離することを特徴としている。
In the flat membrane filtration method of the present invention, the water to be treated is immersed between the membranes of the plurality of flat membranes by immersing the membrane module in which the side surfaces of the plurality of flat membranes arranged in parallel in the treatment tank of the water to be treated are surrounded by the casing. In the flat membrane filtration method in which solid-liquid separation is performed while generating an upward flow, a carrier having a speed difference due to the upward flow with respect to the water to be treated is added to the treatment tank, and a specific flow rate difference (F (de / W)) and the ratio of the equivalent diameter de of the carrier and the flow path width W between the flat membranes are expressed by the following equation:
The carrier has a ratio of the length of one side to the channel width between the flat membranes of 0.5 or more and 0.9 or less, and the water to be treated is solid-liquid while dispersing the carrier in the channel between the membranes. It is characterized by separation.

上記構成による本発明の平膜ろ過装置及び平膜ろ過方法によれば、前記被処理水に対して前記上向流による速度差を持たせた担体を用いているため、被処理水と気泡からなる気液二相流体から抗力を受けて上向流の流れに随伴して移動し難くなる。   According to the flat membrane filtration device and the flat membrane filtration method of the present invention having the above-described configuration, since a carrier having a speed difference due to the upward flow with respect to the water to be treated is used, It becomes difficult to move following the upward flow due to the drag from the gas-liquid two-phase fluid.

具体的に担体は、上向流で前記処理槽内を流動可能とし、密度が水よりも高いため気液二相流体から抗力を受け易くなり、上向流の流れよりも遅い流れで移動する。また、担体は、多面体であるため気液二相流体から抗力を受け易くなり、上向流の流れよりも遅い流れで移動する。   Specifically, the carrier can flow in the treatment tank in an upward flow, and since it has a higher density than water, it is more susceptible to drag from the gas-liquid two-phase fluid and moves in a flow slower than the upward flow. . Further, since the carrier is a polyhedron, the carrier is easily subjected to a drag from the gas-liquid two-phase fluid, and moves in a flow slower than the upward flow.

このため、膜間流路の水平幅方向に関して、ケーシング周辺に存在する担体が中央部に移動し難くなり、分散した状態で略均一に存在することになる。よって、膜間流路の散気手段がある入口部から上部出口部まで移動する間に、横幅方向に分散しながら上昇移動することが可能となる。   For this reason, in the horizontal width direction of the intermembrane flow path, the carrier existing around the casing is difficult to move to the central portion, and is present in a substantially uniform state in a dispersed state. Therefore, it is possible to move upward while being dispersed in the lateral width direction while moving from the inlet portion to the upper outlet portion where there is a diffuser for the intermembrane flow path.

このように本発明の担体は、膜間流路を分散しながら移動する整流器として機能することにより、流路中央部に流速の速い箇所が生じる気液二相流速分布を平坦化することができる。よって、膜面に対して速度差に基づくせん断力が生じて、膜面全体を均等に洗浄することができ、従来のように散気量を増加させて目詰まりを防止する必要がなく、通常の散気量で洗浄効果を向上させることができる。   As described above, the carrier of the present invention functions as a rectifier that moves while dispersing the intermembrane flow path, thereby flattening a gas-liquid two-phase flow velocity distribution in which a portion having a high flow velocity is generated at the center of the flow channel. . Therefore, a shearing force based on the speed difference is generated on the film surface, and the entire film surface can be cleaned evenly, and it is not necessary to increase the amount of air diffusion as in the conventional case to prevent clogging. The amount of air diffused can improve the cleaning effect.

また、気泡の周囲に生じる乱れがせん断力を誘導して膜面洗浄に寄与するのと同様に、密度が水よりも高く、多面体の担体の周囲にも、流体の渦や剥離による乱れが生じて、それらの乱れが誘導するせん断力も発生する。そのため、従来の気液二相流の状態よりも、せん断力が発生する箇所が増加することになり、従来の平膜式のろ過装置に比べて膜面洗浄の効果を高くすることができる。   In addition, the turbulence generated around the bubbles induces a shearing force and contributes to the membrane surface cleaning, and the density is higher than that of water, and turbulence due to fluid vortices and separation occurs around the polyhedral carrier. As a result, shearing force induced by these disturbances is also generated. Therefore, the location where shearing force is generated is increased as compared with the state of the conventional gas-liquid two-phase flow, and the effect of cleaning the membrane surface can be enhanced as compared with the conventional flat membrane type filtration device.

また、処理槽内に膜モジュールを多段に積層配置した構成であっても、下段の膜モジュールにおいて膜間流路の水平幅方向に略均一化された担体が、そのまま維持された状態で上段の膜モジュールに順次供給される。このため、従来、上段の膜モジュールで顕著に生じていた流速分布の差がなくなり、膜モジュールの全範囲の膜面を均等に洗浄することができる。   Further, even in the configuration in which the membrane modules are stacked and arranged in multiple stages in the treatment tank, the carrier that is substantially uniform in the horizontal width direction of the intermembrane flow path in the lower membrane module is maintained in the upper stage while being maintained as it is. Sequentially supplied to the membrane module. For this reason, the difference in flow velocity distribution that has been noticeably generated in the upper membrane module is eliminated, and the membrane surface of the entire range of the membrane module can be evenly cleaned.

本発明の平膜ろ過装置の構成概略図である。It is a structure schematic diagram of the flat membrane filtration apparatus of the present invention. 膜間流路幅と膜エレメントの水平方向の長さのパラメータの説明図である。It is explanatory drawing of the parameter of the flow direction width | variety between membranes, and the length of the horizontal direction of a membrane element. 混相流体中を上昇移動する担体の説明図である。It is explanatory drawing of the support | carrier which raises and moves in a multiphase fluid. 比流速差とサイズ比の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a specific flow velocity difference and a size ratio. 膜間流路の上向流の説明図である。It is explanatory drawing of the upward flow of an intermembrane flow path. 本発明の平膜ろ過装置の処理システム全体を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the whole processing system of the flat membrane filtration apparatus of this invention. 本発明の平膜ろ過装置の変形例の説明図である。It is explanatory drawing of the modification of the flat membrane filtration apparatus of this invention. 変形例の平膜ろ過装置の上向流の説明図である。It is explanatory drawing of the upward flow of the flat membrane filtration apparatus of a modification. 単一の膜モジュールの上向流の説明図である。It is explanatory drawing of the upward flow of a single membrane module. 膜モジュールを複数多段に積層させた上向流の説明図である。It is explanatory drawing of the upward flow which laminated | stacked the membrane module in multiple stages.

本発明の平膜ろ過装置及び平膜ろ過方法の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
まず、始めに本発明の平膜ろ過装置を適用可能な処理システムの全体構成について説明する。図6は本発明の平膜ろ過装置の処理システム全体を模式的に示した図である。図示のように、排水処理システム50は、下水や工業排水などを引き込む原水配管52と、排水を引き込む原水ポンプ54と、前処理槽56と、平膜ろ過装置が実装されている処理槽12と、ろ過水を取り出すろ過ポンプ58と、を主な基本構成としている。
Embodiments of a flat membrane filtration device and a flat membrane filtration method of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
First, the whole structure of the processing system which can apply the flat membrane filtration apparatus of this invention is demonstrated. FIG. 6 is a diagram schematically showing the entire processing system of the flat membrane filtration device of the present invention. As shown in the figure, the waste water treatment system 50 includes a raw water pipe 52 for drawing sewage and industrial waste water, a raw water pump 54 for drawing waste water, a pretreatment tank 56, and a treatment tank 12 in which a flat membrane filtration device is mounted. The filtration pump 58 for taking out filtrate water has a main basic configuration.

前処理槽56には、原水に含まれる大型の固形物やごみを取り除くためのストレーナー装置が設置されている。また原水の生物処理が必要な場合には、生物反応処理槽を適用する構成としてもよい。これにより、後段の平膜ろ過装置による固液分離の負担を軽減することができる。このような前処理槽56において大型の固形物等が除去された原水は、後段の平膜ろ過装置が実装された処理槽12へ導入される。   The pretreatment tank 56 is provided with a strainer device for removing large solids and dust contained in the raw water. Moreover, when the biological treatment of raw | natural water is required, it is good also as a structure which applies a biological reaction processing tank. Thereby, the burden of solid-liquid separation by the latter flat membrane filtration apparatus can be reduced. The raw water from which large solids and the like have been removed in such a pretreatment tank 56 is introduced into the treatment tank 12 in which the subsequent flat membrane filtration device is mounted.

図1は本発明の平膜ろ過装置の構成概略図である。図示のように本発明の平膜ろ過装置10は、下水や工業排水などの被処理水を満たした処理槽12と、膜ユニット20と、担体40とを主な基本構成としている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a flat membrane filtration device of the present invention. As shown in the figure, the flat membrane filtration apparatus 10 of the present invention has a main basic configuration including a treatment tank 12 filled with water to be treated such as sewage and industrial waste water, a membrane unit 20 and a carrier 40.

膜ユニット20は、膜モジュール24と散気手段30から構成されている。膜モジュール24は、複数の平膜となる膜エレメント22から構成されている。膜エレメント22は、平板状のろ過膜である。複数枚の膜エレメント22は、膜面が互いに平行となるように所定の間隔を開けて並列に配置され、側面をケーシング26で囲った膜モジュール24を形成している。膜モジュール24は、上面及び下面を開口させて、膜エレメント22の膜間を被処理水が垂直方向に通過する流路が形成されている。この膜モジュール24に、後述する散気手段30と、ろ過ポンプ58と、配管28を組み合わせて膜ユニット20が形成される。膜モジュール24は、配管28を介してろ過ポンプ58に接続している。ろ過ポンプ58を駆動させることにより、膜エレメント22の膜表面からろ過されたろ過水(処理水)が配管28を通過して外部に排出される。   The membrane unit 20 includes a membrane module 24 and an air diffuser 30. The membrane module 24 includes a plurality of membrane elements 22 that are flat membranes. The membrane element 22 is a flat filtration membrane. The plurality of membrane elements 22 are arranged in parallel at predetermined intervals so that the membrane surfaces are parallel to each other, and form a membrane module 24 whose side surface is surrounded by a casing 26. The membrane module 24 has a flow path through which water to be treated passes in the vertical direction between the membranes of the membrane element 22 with the upper and lower surfaces opened. The membrane unit 20 is formed on the membrane module 24 by combining an air diffuser 30, a filtration pump 58, and a pipe 28 described later. The membrane module 24 is connected to a filtration pump 58 via a pipe 28. By driving the filtration pump 58, the filtered water (treated water) filtered from the membrane surface of the membrane element 22 passes through the pipe 28 and is discharged to the outside.

散気手段30は、処理槽12内に気泡を発生させている。散気手段30は、ケーシング26を平面視して囲まれた領域内となる膜モジュール24の下方に取り付けられ、膜モジュール24の膜間流路内に気泡を滞留浮上させている。これにより、被処理水と気泡の気液混相の状態である膜間流路内と、被処理水の単相の状態である処理槽内であって膜モジュール24の外側との間で密度差が生じる。このような膜間流路内では、上向きの流れとなる上向流が発生する。散気手段30は、一例として、並列配置した膜エレメント22に沿って複数の散気管を並列に配置した構成を適用することができる。また散気手段30は、散気孔を散気管の下部に設けて、散気ポンプ(不図示)と接続して散気空気量を任意に調整するように構成している。   The air diffuser 30 generates bubbles in the treatment tank 12. The air diffuser 30 is attached below the membrane module 24 in the area surrounded by the casing 26 in plan view, and bubbles stay and float in the intermembrane flow path of the membrane module 24. Thereby, the density difference between the inside of the inter-membrane flow path that is in the gas-liquid mixed phase state of the water to be treated and the bubble and the outside of the membrane module 24 in the treatment tank that is in the single phase state of the water to be treated Occurs. In such an intermembrane flow path, an upward flow that is an upward flow is generated. As an example, the air diffuser 30 can employ a configuration in which a plurality of air diffusers are arranged in parallel along the membrane elements 22 arranged in parallel. Further, the air diffuser 30 is configured to provide an air diffuser at a lower portion of the air diffuser and to connect an air diffuser pump (not shown) to arbitrarily adjust the amount of air diffused.

担体40は、処理槽12内の被処理水に添加して、被処理水に対して上向流による速度差を持たせている。
具体的に本実施形態の担体は、上向流で処理槽内を流動可能とし、密度が水よりも高くなるように設定している。担体の密度が水よりも高いと、膜間流路を移動する被処理水中では、担体が被処理水よりも遅い流れで移動する。よって、膜間流路の幅方向に均一に導入された担体は、上向流の流れで中央部に被処理水が移動しようとすると、速度の差が抗力となって、被処理水の中央部の移動を抑える作用をする。このため、担体は、膜間流路の導入時の均一分散を維持した状態で移動することになる。従って、気液二相流速分布を平坦化して膜エレメントの膜面を均等に洗浄することができる。
The support | carrier 40 is added to the to-be-processed water in the processing tank 12, and has the speed difference by an upward flow with respect to to-be-processed water.
Specifically, the carrier of the present embodiment is set so as to be able to flow in the treatment tank in an upward flow and to have a density higher than that of water. When the density of the carrier is higher than that of water, the carrier moves in a slower flow than the water to be treated in the water to be treated that moves through the intermembrane flow path. Therefore, the carrier introduced uniformly in the width direction of the intermembrane flow path becomes a center of the water to be treated when the water to be treated moves to the central part by the upward flow. It acts to suppress the movement of the part. For this reason, the carrier moves in a state in which uniform dispersion is maintained when the intermembrane flow path is introduced. Therefore, the gas-liquid two-phase flow velocity distribution can be flattened and the membrane surface of the membrane element can be evenly cleaned.

なお、本実施形態の担体の材質としては、膜エレメントの膜面に損傷を与えることがない材質であることが望ましい。このような担体の一例として、含水率の高い高分子ゲル材料、ゴム樹脂等を適用することができる。その他、被処理水中で水を吸収することにより水と密度が近似し、且つ、密度が高くなるような空隙率が高い素材となるウレタンフォームのような多孔性材料を適用することもできる。   In addition, as a material of the support | carrier of this embodiment, it is desirable that it is a material which does not damage the membrane surface of a membrane element. As an example of such a carrier, a polymer gel material having a high water content, a rubber resin, or the like can be used. In addition, a porous material such as urethane foam that is a material having a high porosity that absorbs water in the water to be treated and has a density close to that of water and increases in density can also be applied.

また本実施形態の担体は、多面体となるように形成している。担体は一例として立方体に形成している。立方形状の担体であれば、容易に加工することができる。このような立方形状の担体は、球形状に比べて約2倍の抵抗係数を備えている。多面体に形成された担体は、膜間流路を移動する被処理水中で、被処理水の流れが角部によって妨げられ易くなり、被処理水よりも遅い流れで移動する。よって、膜間流路の幅方向に均一に導入された担体は、上向流の流れで中央部に被処理水が移動しようとすると、多面体の形状が抗力となって、被処理水の移動を抑える作用をする。このため、担体は、膜間流路の導入時の均一分散を維持した状態で移動することになる。従って、気液二相流速分布を平坦化して膜エレメントの膜面を均等に洗浄することができる。   The carrier of this embodiment is formed to be a polyhedron. The carrier is formed in a cube as an example. A cubic carrier can be easily processed. Such a cubic carrier has a resistance coefficient approximately twice that of a spherical shape. The carrier formed in the polyhedron moves in the water to be treated moving in the intermembrane flow path, and the flow of the water to be treated is easily hindered by the corners, and moves in a slower flow than the water to be treated. Therefore, the carrier introduced uniformly in the width direction of the inter-membrane flow path moves the water to be treated when the water to be treated moves to the center part by the upward flow, and the shape of the polyhedron acts as a drag. The action which suppresses. For this reason, the carrier moves in a state in which uniform dispersion is maintained when the intermembrane flow path is introduced. Therefore, the gas-liquid two-phase flow velocity distribution can be flattened and the membrane surface of the membrane element can be evenly cleaned.

担体の密度に関しては、基本的には水よりも高く、実用上は、2.5g/cmよりも低いことが望ましい。実用面において、膜間流路の平均流速は、0.1m/sから0.4m/s程度である。仮に3mm角の担体の密度が2.5g/cmを越える場合、終端沈降速度が0.2m/s以上になり流動状態が悪くなることが予想される。流速の低い領域では、膜間流路を上昇移動せずに、膜分離槽内の底部等のよどみ部に滞留し、本発明の効果を得ることが難しくなる。そのため、担体の密度は1g/cmよりも高く、2.5g/cm以下であることが望ましい。 Regarding the density of the carrier, it is basically higher than that of water, and practically, it is preferably lower than 2.5 g / cm 3 . In practical terms, the average flow velocity of the intermembrane flow path is about 0.1 m / s to 0.4 m / s. If the density of a 3 mm square carrier exceeds 2.5 g / cm 3 , it is expected that the terminal sedimentation rate will be 0.2 m / s or more and the flow state will be deteriorated. In the region where the flow rate is low, the intermembrane flow path does not move up and stays in the stagnation part such as the bottom in the membrane separation tank, making it difficult to obtain the effects of the present invention. Therefore, the density of the carrier is desirably higher than 1 g / cm 3 and not higher than 2.5 g / cm 3 .

なお、担体40は、処理槽12内で被処理水に添加するほか、予め被処理水中に添加させて、処理槽12内に導入する構成とすることもできる。
また、本発明の担体は、処理槽内の被処理水の数十%となる体積充填率を維持するように設定している。平膜分離装置の運転では、ろ過水の取り出しによって、処理槽内の原水固形物濃度が高くなる。そこで、定期的に固形物汚泥を引き抜くことにより、原水固形物濃度を調整することができる。この引き抜き工程によって処理槽内の担体も引き抜かれることになる。前述の体積充填率を維持するため、固形物汚泥の引き抜きと同時に所定量の担体を添加している。
In addition, the support | carrier 40 can also be set as the structure introduce | transduced into the processing tank 12 by adding to the to-be-processed water previously besides adding to the to-be-processed water in the processing tank 12. FIG.
Further, the carrier of the present invention is set so as to maintain a volume filling rate of several tens of percent of the water to be treated in the treatment tank. In the operation of the flat membrane separator, the concentration of raw water solids in the treatment tank increases due to the removal of the filtered water. Therefore, the concentration of the raw water solids can be adjusted by regularly extracting the solid sludge. The carrier in the treatment tank is also drawn out by this drawing process. In order to maintain the above-mentioned volume filling rate, a predetermined amount of carrier is added simultaneously with the extraction of the solid sludge.

次に、図2〜図5を用いて担体40の形状の条件についてより詳しく説明する。図2は膜間流路幅と膜エレメントの水平方向の長さのパラメータの説明図である。図3は混相流体中を上昇移動する担体の説明図である。   Next, the conditions of the shape of the carrier 40 will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 2 is an explanatory diagram of parameters of the intermembrane flow path width and the horizontal length of the membrane element. FIG. 3 is an explanatory diagram of the carrier that moves up and down in the multiphase fluid.

図2に示すように、膜エレメント22の水平方向の幅長さをLとし、膜エレメント22間の距離(流路幅)をWとする。一般の平膜ろ過装置は、流路幅Wが幅長さLに対して十分小さく、一例として数mmから十数mmの範囲に設定されている。   As shown in FIG. 2, the horizontal length of the membrane elements 22 is L, and the distance (flow channel width) between the membrane elements 22 is W. In the general flat membrane filtration device, the flow path width W is sufficiently small with respect to the width length L, and is set in the range of several mm to several tens mm as an example.

次に、図3に示すように、水平断面方向の流路幅W×Wの範囲となる直方体に関して、水平方向には担体が一つしか存在せず、垂直方向には複数の担体が分布して存在すると仮定する。   Next, as shown in FIG. 3, with respect to a rectangular parallelepiped having a flow path width W × W in the horizontal cross-sectional direction, there is only one carrier in the horizontal direction and a plurality of carriers are distributed in the vertical direction. Is assumed to exist.

そして、このようなW×Wの流路が、幅長さLとなる水平方向に連なって膜間流路が構成されていると想定して、担体の物質収支と運動量収支について以下検討する。   Then, assuming that such a W × W channel is connected in the horizontal direction having the width L, an intermembrane channel is formed, and the material balance and momentum balance of the carrier will be examined below.

まず、担体の直径をdとし、それと同体積球の直径を用いた等価直径deは、数式1で表すことができる。
First, the diameter of the carrier is d, and the equivalent diameter de using the same volume sphere diameter can be expressed by Equation 1.

ここで、担体は、前述のように水平断面方向の流路幅W×Wの範囲で一定量(一定添加率)となるように調整されていると仮定している。また、液体についても、当該流路内にて一定流量で流れていると仮定している。さらに、散気手段から生成される気泡についても一定流量で散気されていると仮定している。
そうすると、流路内には、これら担体、液体、及び気体の吸い込みや湧き出しが存在しないことから、物質量は保存されていると考えることができる。
Here, it is assumed that the carrier is adjusted so as to have a constant amount (a constant addition rate) in the range of the flow path width W × W in the horizontal sectional direction as described above. Also, it is assumed that the liquid flows at a constant flow rate in the flow path. Further, it is assumed that bubbles generated from the air diffuser are also diffused at a constant flow rate.
Then, since there is no suction or springing out of these carriers, liquids, and gases in the flow path, it can be considered that the substance amount is preserved.

そこで、液体と気体の二相流体相について、この混相流体(液相と気相の混合流体をいう。)の流速をu とし、担体の速度をuとすると、担体のボイド率(断面積比率)αPを用いて、物質収支の関係式は数式2で表すことができる。
なお、Jは、担体と混相流体全体の体積フラックス(等価速度)であり、上記の通り一定流量で与えられるものであるから一定値をとっている。
Therefore, for a two-phase fluid phase of liquid and gas, assuming that the flow rate of this mixed phase fluid (referred to as a fluid mixture of a liquid phase and a gas phase) is u F and the velocity of the carrier is u P , the void ratio of the carrier (cut off) Using the area ratio) α P , the relational expression of the mass balance can be expressed by Equation 2.
Note that J is a volume flux (equivalent velocity) of the entire carrier and the mixed phase fluid, and is given at a constant flow rate as described above, and thus takes a constant value.

次に、運動量の収支、すなわち担体に係る重力と流体から受ける抗力の釣り合いを考える。担体の体積をVol、断面積をA(等価直径deで与えられる面積で、この径の円面積とする。)、混相流の密度をρ、担体と混相流体の密度差をΔρ、更に、担体の抗力係数をCで与えると、釣り合いの式は数式3のように表すことができる。
Next, consider the balance of momentum, that is, the balance between the gravity of the carrier and the drag received from the fluid. The volume of the carrier is Vol, the cross-sectional area is A (the area given by the equivalent diameter de, which is the circular area of this diameter), the density of the multiphase flow is ρ L , the density difference between the carrier and the multiphase fluid is Δρ, When the drag coefficient of the carrier is given by C D , the balance equation can be expressed as Equation 3.

なお、本来、重力加速度gはベクトルであり、速度もベクトルであるが、本実施形態では一次元的な上昇運動のみを扱うことから、これらの物理量は鉛直成分のみで示している。   Note that the gravitational acceleration g is originally a vector and the velocity is also a vector, but in the present embodiment, only a one-dimensional ascending motion is handled, so these physical quantities are represented only by vertical components.

また、数式3の右辺の速度の二乗に関する項は、担体の密度が混相流密度より高いことから正の値として表現し、かつ重力加速度gについても絶対値(正の値)として扱うものとする。   Further, the term relating to the square of the velocity on the right side of Equation 3 is expressed as a positive value because the density of the carrier is higher than the multiphase flow density, and the gravitational acceleration g is also handled as an absolute value (positive value). .

次に、数式2と数式3を連立させて式を変形することで、担体の速度uは、数式4のように表すことができる。
Then, by simultaneous equations 2 and Equation 3 By modifying Equation velocity u P of the carrier it can be expressed as Equation 4.

ここで、担体の抗力係数CはRe数(レイノルズ数)の関数であるが、混相流体と担体の密度差は小さい。
従って、流速差も小さいのでRe数は大きくなく、Re数に反比例する式で表すことができる。これは層流と仮定できるためである。
Here, the drag coefficient C D carrier is a function of Re number (Reynolds number), density difference of the multiphase fluid and the carrier is small.
Therefore, since the flow rate difference is small, the Re number is not large, and can be expressed by an equation that is inversely proportional to the Re number. This is because a laminar flow can be assumed.

Re数は数式5で、抗力係数Cは数式6で表すことができる。
なお、νは、混相流体の動粘性を示し、係数Kは45程度の値で与えられる。
Re number in Equation 5, the drag coefficient C D can be expressed by Equation 6.
Note that ν represents the kinematic viscosity of the multiphase fluid, and the coefficient K is given as a value of about 45.

次に、数式1、数式2、数式4、数式5及び数式6を用いると、数式7のように表すことができる。
Next, when Expression 1, Expression 2, Expression 4, Expression 5, and Expression 6 are used, they can be expressed as Expression 7.

ここで、担体のボイド率(断面積比率)αPは、その定義から数式8のように表すことができる。
Here, the void ratio (cross-sectional area ratio) α P of the carrier can be expressed as Equation 8 from its definition.

このため、数式7は、数式8を用いて数式9のように表すことができる。
得られた数式9は、担体と混相流体の速度の差を示すものである。この速度差が大きいほど担体が作用する抗力が高くなり、前述のように渦や剥離等から誘導するせん断力が高くなる。
Therefore, Expression 7 can be expressed as Expression 9 using Expression 8.
The obtained Formula 9 shows the difference in velocity between the carrier and the mixed phase fluid. The greater the speed difference, the higher the drag force acting on the carrier, and the higher the shearing force induced from vortices and separation as described above.

また、前述のように担体は、混相流体に随伴して動きにくくなるので、混相流体が膜間流路の水平幅方向に関して中心部に流速が集中する傾向に対して抵抗する運動をする。このため、本実施形態の担体は、当該幅方向に分散して、混相流体の整流器として作用し、上述の効果を高めることができる。   Further, as described above, since the carrier becomes difficult to move along with the mixed phase fluid, the mixed phase fluid makes a movement that resists the tendency of the flow velocity to concentrate in the center in the horizontal width direction of the intermembrane flow path. For this reason, the support | carrier of this embodiment disperse | distributes to the said width direction, it acts as a rectifier of a mixed phase fluid, and can raise the above-mentioned effect.

そこで、数式9において、当該流速差が極大化するのは数式9の右辺の次式(数式10)が最小化すれば、これらの効果が極大化すると考えることができる。
Therefore, in Equation 9, it can be considered that the difference in flow velocity is maximized if the following equation (Equation 10) on the right side of Equation 9 is minimized.

この数式10は比速度差に相当するものである。このサイズ比(担体の等価直径deと流路幅Wの比)に関して、図4のようにグラフ化することができる。図4は比流速差とサイズ比の関係を示すグラフである。同図縦軸は比流速差を示し、横軸はサイズ比(流路幅に対する担体の一辺の長さの比)を示している。   Equation 10 corresponds to the specific speed difference. This size ratio (the ratio between the equivalent diameter de of the carrier and the channel width W) can be graphed as shown in FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the specific flow velocity difference and the size ratio. The vertical axis in the figure represents the specific flow velocity difference, and the horizontal axis represents the size ratio (ratio of the length of one side of the carrier to the channel width).

ここで、この比流速差は、数式10を微分することで、次のサイズ比において極大化する。
Here, this specific flow velocity difference is maximized at the next size ratio by differentiating Equation 10.

図4に示すように、比流速差とサイズ比(担体/流路幅)の関係は下向きに凸な放物線状に表され、数式11に示すようにサイズ比が約0.71のとき、比流速差が最も大きくなる。担体が流体から受ける抗力が最大となる一方で、担体が作用反作用の法則により、流体にもたらす仕事も最大となり、担体近傍での流体の乱れの効果も最大となる。従って渦や乱れの誘導が最大化し、膜面洗浄に必要な流体のせん断力も最大化することができる。   As shown in FIG. 4, the relationship between the specific flow velocity difference and the size ratio (carrier / channel width) is expressed as a downwardly convex parabola, and when the size ratio is about 0.71, the ratio is The flow velocity difference is the largest. While the drag that the carrier receives from the fluid is maximized, the work that the carrier brings to the fluid is maximized due to the law of action and reaction, and the effect of the fluid turbulence near the carrier is also maximized. Therefore, the induction of vortices and turbulence is maximized, and the shear force of the fluid necessary for cleaning the membrane surface can be maximized.

次に、膜間流路の幅に対して担体の適切なサイズを与えるサイズ比について検討する。担体の直径サイズが膜間流路の幅の半分よりも小さい場合、膜間に2つ以上の担体が同時に通過することが可能となる。このとき、多面体形状の担体の向きによって、少なくとも2個の担体が架橋して膜間流路内に閉塞して留まってしまう可能性がある。そこで、担体のサイズ比の下限値としては、0.5以上であることが望ましい。このサイズ比0.5のときの比流速差は−0.19である。図4に示すように比流速差とサイズ比の関係は、サイズ比0.71を最下点とする下向きに凸な放物線状に表されており、サイズ比0.5以上0.71の範囲では比流速差が大きくなる。一方、サイズ比0.71を超えて、更に0.9を超える場合、サイズ比が0.5のときの比流速差(−0.19)よりも絶対値が小さくなってしまい、流速差に基づく乱れの効果が得られにくくなる。そこでサイズ比の上限値としては0.9以下であることが望ましい。   Next, the size ratio that gives the appropriate size of the carrier to the width of the intermembrane flow path will be examined. When the diameter size of the carrier is smaller than half the width of the intermembrane channel, two or more carriers can pass between the membranes simultaneously. At this time, depending on the orientation of the polyhedral carrier, there is a possibility that at least two carriers cross-link and remain blocked in the intermembrane flow path. Therefore, the lower limit value of the carrier size ratio is desirably 0.5 or more. The specific flow rate difference when the size ratio is 0.5 is -0.19. As shown in FIG. 4, the relationship between the specific flow velocity difference and the size ratio is expressed in a downwardly convex parabola with the size ratio of 0.71 as the lowest point, and the size ratio ranges from 0.5 to 0.71. Then, the specific flow velocity difference becomes large. On the other hand, when the size ratio exceeds 0.71 and further exceeds 0.9, the absolute value becomes smaller than the specific flow velocity difference (−0.19) when the size ratio is 0.5, and the flow velocity difference is reduced. It becomes difficult to obtain the effect of turbulence. Therefore, the upper limit value of the size ratio is desirably 0.9 or less.

以上より、サイズ比の範囲は、数式12のように表すことができる。
なお、担体の直径dについては、数式1に基づいて、数式13の範囲が有効であると考えられる。
From the above, the range of the size ratio can be expressed as Equation 12.
Regarding the diameter d of the carrier, the range of Expression 13 is considered to be effective based on Expression 1.

次に、上記構成による平膜ろ過装置を用いた平膜ろ過方法について以下説明する。
処理槽12内に下水及び工業排水などの被処理水が導入される。なお被処理水は、予め、前処理槽56で大型の夾雑物を除去する前処理を行うように構成してもよい。
Next, a flat membrane filtration method using the flat membrane filtration device having the above configuration will be described below.
Water to be treated such as sewage and industrial wastewater is introduced into the treatment tank 12. In addition, you may comprise so that to-be-processed water may perform the pre-process which removes a large sized contaminant in the pre-treatment tank 56 previously.

担体は、予め被処理水に添加されて被処理水に導入される。または処理槽内の被処理水に担体を添加するようにしてもよい。
処理槽12内では、膜モジュール24の下方に取り付けた散気手段30により散気が行われている。
The carrier is added to the water to be treated in advance and introduced into the water to be treated. Or you may make it add a support | carrier to the to-be-processed water in a processing tank.
In the treatment tank 12, air is diffused by the air diffuser 30 attached below the membrane module 24.

図5は膜間流路の上向流の説明図である。図示のように膜モジュール24の下方から膜間流路に導入された被処理水は、担体と共に散気の上向流によって膜間を上昇する。本実施形態の担体は、上向流で処理槽12内を流動可能とし、密度が水よりも高く、また多面体であるため、被処理水と気泡の気液二相流体から抗力を受け易くなり、上向流の流れよりも遅い流れで移動する。このため、膜間流路の水平幅方向に関して、ケーシング周辺に存在する担体が中央部に移動し難くなり、分散した状態で略均一に存在することになる。よって、膜間流路の散気手段がある入口部から上部出口部まで移動する間に、横幅方向に分散しながら上昇移動することが可能となる。   FIG. 5 is an explanatory diagram of the upward flow of the intermembrane flow path. As shown, the water to be treated introduced into the intermembrane flow path from below the membrane module 24 rises between the membranes together with the carrier by the upward flow of the diffused air. The carrier of the present embodiment is capable of flowing in the treatment tank 12 in an upward flow, has a density higher than that of water, and is a polyhedron. It moves at a slower flow than the upward flow. For this reason, in the horizontal width direction of the intermembrane flow path, the carrier existing around the casing is difficult to move to the central portion, and is present in a substantially uniform state in a dispersed state. Therefore, it is possible to move upward while being dispersed in the lateral width direction while moving from the inlet portion to the upper outlet portion where there is a diffuser for the intermembrane flow path.

担体は、膜間流路を分散しながら移動する整流器として機能することにより、流路中央部に流速の速い箇所が生じる気液二相流速分布を平坦化することができる。よって、膜面に対して速度差に基づくせん断力が生じて、膜面全体を均等に洗浄することができ、通常の散気量で洗浄効果を向上させることができる。   The carrier functions as a rectifier that moves while dispersing the intermembrane flow path, and thereby can flatten the gas-liquid two-phase flow velocity distribution in which a portion having a high flow velocity is generated at the center of the flow channel. Therefore, a shearing force based on the speed difference is generated on the film surface, so that the entire film surface can be evenly cleaned, and the cleaning effect can be improved with a normal amount of air diffused.

また、気泡の周囲に生じる乱れがせん断力を誘導して膜面洗浄に寄与するのと同様に、密度が水よりも高く、多面体の担体の周囲にも、流体の渦や剥離による乱れが生じて、それらの乱れが誘導するせん断力も発生する。そのため、せん断力が発生する箇所が増加することになり、従来の平膜式のろ過装置に比べて膜面洗浄の効果を高くすることができる。   In addition, the turbulence generated around the bubbles induces a shearing force and contributes to the membrane surface cleaning, and the density is higher than that of water, and turbulence due to fluid vortices and separation occurs around the polyhedral carrier. As a result, shearing force induced by these disturbances is also generated. Therefore, the location where shearing force is generated increases, and the effect of cleaning the membrane surface can be enhanced as compared with the conventional flat membrane type filtration device.

処理槽12内に浸漬配置された膜ユニット20では、ろ過ポンプ58が可動することにより、固液分離されたろ過水(処理水)が膜エレメント22の膜面を通過して配管を介して外部に排出される。   In the membrane unit 20 immersed in the treatment tank 12, the filtration pump 58 is moved so that the filtered liquid (treated water) separated into solid and liquid passes through the membrane surface of the membrane element 22 and is connected to the outside through a pipe. To be discharged.

図7は本発明の平膜ろ過装置の変形例の説明図である。図8は変形例の平膜ろ過装置の上向流の説明図である。図示のように変形例の平膜ろ過装置100は、複数の膜モジュール24a,24b,24cを処理槽内の上下方向に多段に積層させている。その他の構成は図1に示す装置と同様の構成であり、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。このような変形例の平膜ろ過装置100であっても、図8に示すように、下段の膜モジュール24cにおいて膜間流路の水平幅方向に略均一化された担体が、そのまま維持された状態で上段の膜モジュール24b,24aに順次供給される。このため、従来、最上段の膜モジュール24aで顕著に生じていた流速分布の差がなくなり、膜モジュール24a,24b,24cの全範囲の膜面を均等に洗浄することができる。   FIG. 7 is an explanatory view of a modification of the flat membrane filtration device of the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram of the upward flow of the flat membrane filtration device of the modification. As shown in the figure, the modified flat membrane filtration apparatus 100 has a plurality of membrane modules 24a, 24b, and 24c stacked in multiple stages in the vertical direction in the treatment tank. Other configurations are the same as those of the apparatus shown in FIG. 1, and the same reference numerals are given and detailed description thereof is omitted. Even in the flat membrane filtration device 100 of such a modification, as shown in FIG. 8, the carrier that is substantially uniform in the horizontal width direction of the intermembrane flow path is maintained as it is in the lower membrane module 24c. In this state, they are sequentially supplied to the upper membrane modules 24b and 24a. For this reason, the difference in flow velocity distribution that has been noticeably generated in the uppermost membrane module 24a is eliminated, and the membrane surfaces in the entire range of the membrane modules 24a, 24b, and 24c can be evenly cleaned.

本発明の平膜ろ過装置及び平膜ろ過方法は、膜分離活性汚泥装置のほか、平膜エレメントを用いた固液分離を行う各種の膜処理分野において幅広く適用することが可能である。   The flat membrane filtration device and the flat membrane filtration method of the present invention can be widely applied in various membrane treatment fields in which solid-liquid separation using a flat membrane element is performed in addition to a membrane separation activated sludge device.

10、100………平膜ろ過装置、12………処理槽、20………膜ユニット、22………膜エレメント、24………膜モジュール、26………ケーシング、28………配管、30………散気手段、40………担体、50………排水処理システム、52………原水配管、54………原水ポンプ、56………前処理槽、58………ろ過ポンプ、200………膜エレメント、202………膜モジュール、204………散気管、205………気泡、206………側部、207………ケーシング。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ......... Flat membrane filtration apparatus, 12 ......... Treatment tank, 20 ......... Membrane unit, 22 ......... Membrane element, 24 ......... Membrane module, 26 ......... Case, 28 ......... Piping 30 ......... Air diffuser, 40 ......... Carrier, 50 ......... Wastewater treatment system, 52 ......... Raw water piping, 54 ......... Raw water pump, 56 ......... Pretreatment tank, 58 ......... Filtration Pump, 200 ......... Membrane element, 202 ......... Membrane module, 204 ......... Air diffuser, 205 ...... Bubble, 206 ......... Side, 207 ......... Case.

Claims (5)

被処理水の処理槽内に並列配置した複数の平膜の側面をケーシングで囲った膜モジュールを浸漬して、複数の平膜の膜間に前記被処理水の上向流を生じさせながら固液分離する平膜ろ過装置において、
前記上向流によって前記処理槽内を流動可能とし、密度が水よりも高い担体を前記処理槽内に添加し、
前記担体と混相流体の速度差となる比流速差(F(de/W))と、前記担体の等価直径deと前記平膜間の流路幅Wの比が次式の関係において、
前記担体は、前記平膜間の流路幅に対する一辺の長さの比が0.5以上から0.9以下であることを特徴とする平膜ろ過装置。
A membrane module in which side surfaces of a plurality of flat membranes arranged in parallel in a treatment tank for treatment water are surrounded by a casing is immersed, and an upward flow of the treatment water is generated between the membranes of the plurality of flat membranes. In a flat membrane filtration device for liquid separation,
It is possible to flow in the treatment tank by the upward flow, a carrier having a density higher than that of water is added to the treatment tank ,
The specific flow rate difference (F (de / W)), which is the speed difference between the carrier and the multiphase fluid, and the ratio of the equivalent diameter de of the carrier and the channel width W between the flat membranes are expressed by the following equation:
The flat membrane filtration device according to claim 1, wherein a ratio of the length of one side to the channel width between the flat membranes is 0.5 to 0.9 .
被処理水の処理槽と、
前記処理槽内に並列配置した複数の平膜の側面をケーシングで囲った膜モジュールと、
前記平膜間の流路に散気して前記被処理水の上向流を発生させる散気手段と、
前記上向流によって前記処理槽内を流動可能とし、密度が水よりも高い担体と、
を備え、
前記担体と混相流体の速度差となる比流速差(F(de/W))と、前記担体の等価直径deと前記平膜間の流路幅Wの比が次式の関係において、
前記担体は、前記平膜間の流路幅に対する一辺の長さの比が0.5以上から0.9以下であることを特徴とする平膜ろ過装置。
A treatment tank for water to be treated;
A membrane module in which side surfaces of a plurality of flat membranes arranged in parallel in the treatment tank are surrounded by a casing;
Aeration means for aspirating the flow path between the flat membranes to generate an upward flow of the treated water;
A carrier capable of flowing in the treatment tank by the upward flow and having a density higher than that of water;
Bei to give a,
The specific flow rate difference (F (de / W)), which is the speed difference between the carrier and the multiphase fluid, and the ratio of the equivalent diameter de of the carrier and the channel width W between the flat membranes are expressed by the following equation:
The flat membrane filtration device according to claim 1, wherein a ratio of the length of one side to the channel width between the flat membranes is 0.5 to 0.9 .
前記担体は、多面体であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の平膜ろ過装置。   The flat membrane filtration device according to claim 1, wherein the carrier is a polyhedron. 前記膜モジュールは、前記処理槽内の垂直方向に多段に積層配置したことを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の平膜ろ過装置。 The flat membrane filtration device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the membrane modules are stacked in multiple stages in a vertical direction in the processing tank. 被処理水の処理槽内に並列配置した複数の平膜の側面をケーシングで囲った膜モジュールを浸漬して、複数の平膜の膜間に前記被処理水の上向流を生じさせながら固液分離する平膜ろ過方法において、
前記被処理水に対して前記上向流による速度差を持たせた担体を前記処理槽内に添加して、
比流速差(F(de/W))と、前記担体の等価直径deと前記平膜間の流路幅Wの比が次式の関係において、
前記担体は、前記平膜間の流路幅に対する一辺の長さの比が0.5以上から0.9以下であり、膜間流路で前記担体を分散させながら前記被処理水を固液分離することを特徴とする平膜ろ過方法。
A membrane module in which side surfaces of a plurality of flat membranes arranged in parallel in a treatment tank for treatment water are surrounded by a casing is immersed, and an upward flow of the treatment water is generated between the membranes of the plurality of flat membranes. In the flat membrane filtration method for liquid separation,
A carrier having a speed difference due to the upward flow with respect to the water to be treated is added to the treatment tank,
The specific flow rate difference (F (de / W)) and the ratio of the equivalent diameter de of the carrier and the flow path width W between the flat membranes are expressed by the following equation:
The carrier has a ratio of the length of one side to the channel width between the flat membranes of 0.5 or more and 0.9 or less, and the water to be treated is solid-liquid while dispersing the carrier in the channel between the membranes. A flat membrane filtration method characterized by separating.
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MX2017012623A (en) * 2015-03-31 2017-12-20 Aquatech Int Llc Enhanced membrane bioreactor process for treatment of wastewater.
USD779631S1 (en) 2015-08-10 2017-02-21 Koch Membrane Systems, Inc. Gasification device

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08257581A (en) * 1995-03-23 1996-10-08 Kubota Corp Immersion membrane separation apparatus utilizing float
JP3821566B2 (en) * 1998-01-16 2006-09-13 株式会社クボタ Membrane separation activated sludge treatment method
JP2001104980A (en) * 1999-10-07 2001-04-17 Ebara Corp Method and apparatus for treating organic wastewater
JP2000084378A (en) * 1999-10-15 2000-03-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd Membrane filtration and cleaning of membrane separation device
JP4199976B2 (en) * 2002-09-30 2008-12-24 株式会社神戸製鋼所 Immersion membrane separator
JP2007007489A (en) * 2005-06-28 2007-01-18 Kansai Paint Co Ltd Washing method of membrane separation element
CN101405073A (en) * 2006-03-27 2009-04-08 东丽株式会社 Membrane element, membrane unit and multistage membrane unit
JP2008221054A (en) * 2007-03-09 2008-09-25 Hitachi Ltd Drainage treatment apparatus and method
JP4614188B2 (en) * 2007-05-15 2011-01-19 株式会社日立プラントテクノロジー Immersion flat membrane filtration device
DE102008021190A1 (en) * 2008-04-29 2009-11-05 Microdyn - Nadir Gmbh Process for the purification of filtration membrane module and membrane bioreactor system for the treatment of raw or wastewater or activated sludge

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