JP6207986B2 - 膜分離装置の吊り上げ方法 - Google Patents

Description

本発明は、被処理液中に浸漬して配置され、ろ過膜を通じて透過液を取り出す膜分離装置の吊り上げ方法に関する。

通常、処理槽に配置される膜分離装置等の水処理機器には吊り上げ用のチェーンが設けられており、吊り上げ装置に備えたフックを水面上に出た当該チェーンに係合した後に、吊り上げ装置を昇降操作していた。

特許文献１には、処理槽内に吊り上げ装置を位置決めするための基準となる基準部が備えられ、水処理機器を伴って昇降可能な本体部と、水処理機器の吊り部に着脱可能な接続部と、基準部に本体部を位置決めして接続部を水処理機器の吊り部に対応させる位置決め部を備えた吊り上げ装置を用いた吊り上げ方法が開示されている。

当該吊り上げ装置によれば、被処理液中に没して目視することのできない状態の膜分離装置を処理槽外から正確に操作することができるようになる。

特開２０１１−２５５３０５号公報

しかし、上述した吊り上げ方法では、被処理液中に没して目視することのできない状態で、膜分離装置に備えた係合部に吊り上げ装置のフック等を係合させるために、吊り上げ装置に複雑な機構が必要になり、吊り上げ装置のイニシャルコストやメンテナンスコストが嵩む虞があった。

また、従来のように手動で係合させる場合には非常に手間がかかる困難な作業が要求されるという問題があり、処理槽の液位を下げて膜分離装置を液面から露出させる場合には、そのための別途の吸液機構や貯液機構が必要になるという問題もあった。

さらに、膜分離装置に備えたチェーン等も本体と同様に被処理液中に浸漬されるために長期の使用によって液面との境界付近で腐食する虞があり、腐食した状態のチェーンで吊り上げると適切に吊り上げることができなくなるという問題もあった。

本発明の目的は、上述した事情に鑑み、処理槽の液位を下げることなく、目視可能な状態で吊り上げ可能な膜分離装置の吊り上げ方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による膜分離装置の吊り上げ方法の第一特徴構成は、特許請求の範囲の請求項１に記載した通り、被処理液中に浸漬して配置され、ろ過膜を透過した透過液を取り出す膜分離装置の吊り上げ方法であって、膜分離装置の所定領域にガスを注入して、注入されたガスによって発生する浮力によって膜分離装置を被処理液中で浮上させ、浮上した膜分離装置の上部に備えた被係合部に吊り上げ装置の係合部を係合させて吊り上げるように処理され、前記所定領域として、ろ過膜を透過した透過液の通流路をなす空間が用いられる点にある。

膜分離装置が被処理液に浸漬された状態で膜分離装置の所定領域にガスを注入すると、その浮力によって膜分離装置が浮上するので、被処理液の液位を低下させなくても、少なくとも膜分離装置の上部の状態を目視確認することができる。そのような状態であれば、極めて容易に膜分離装置の上部に備えた被係合部に吊り上げ装置の係合部を係合させることができる。そして、ガスが注入される所定領域として、ろ過膜を透過した透過液の通流路をなす空間を好適に用いることができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、膜分離装置は、ろ過膜を備える複数の膜エレメントと、並列配置される前記複数の膜エレメントの側部と連結して配置され膜エレメントの透過液の通流路と連通する集水空間を備えた集水ケースからなる膜モジュールを備え、前記所定領域は、膜モジュールの透過液の通流路をなす空間である点にある。

上述の構成によれば、ろ過膜から集水空間までの広い空間をガス注入空間として利用できるようになり、仮に膜分離装置がある程度の重量であっても容易に浮上させることができるようになる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、膜分離装置は、ろ過膜を備えた複数の膜エレメントを備え、膜エレメントは、ろ過膜を透過した透過液の通流路内を加圧することでろ過膜が膨出して通流路の容積が増大する平膜型の膜エレメントであり、前記所定領域へのガスの注入を膜エレメントのろ過膜が膨出することで吸収する点にある。

所定領域であるろ過膜を透過した透過液の通流路をなす空間が透過液で満たされていた場合であっても、ガスを注入するとろ過膜が膨出して適切な浮力が発生するようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定領域にガスを加圧供給することで、前記所定領域に残留する透過液の少なくとも一部を、ろ過膜を通じて被処理液中へ排出してガスと置換する点にある。

上述の構成によれば、加圧供給されたガスの圧力によって所定領域、例えばろ過膜と透過液の通流路とで仕切られる空間に残留する透過液がろ過膜を通じて膜分離装置外部に排出され、その空間がガスに置換されるようになる。

同第五の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定領域の少なくとも１箇所を大気開放しながら、前記所定領域に残留する透過液の少なくとも一部を吸引排出してガスと置換する点にある。

上述の構成によれば、所定領域に残留する透過液を吸引排出すると所定領域に負圧が生じ、大気開放された１箇所からガス（空気）が流入してその空間がガス（空気）に置換されるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記所定領域にガスを加圧供給しながら、前記所定領域に残留する透過液の少なくとも一部を吸引排出してガスと置換する点にある。

上述の構成によれば、所定領域に残留する透過液が吸引排出されると同時に所ガスが加圧供給されるので、透過液で満たされていた空間が速やかにガスに置換され、膜分離装置を速やかに浮上させることができるようになる。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、膜分離装置は、被処理液中に立設されたガイド部材に沿って上下方向に移動自在に構成され、前記所定領域にガスを注入することにより、前記ガイド部材に沿って浮上させる点にある。

上述の構成によれば、ガイド部材に沿って膜分離装置が浮上するので、浮上する際に膜分離装置の姿勢が不安定にならず、安定姿勢で浮上させることができる。

以上説明した通り、本発明によれば、処理槽の液位を下げることなく、目視可能な状態で吊り上げ可能な膜分離装置の吊り上げ方法を提供することができるようになった。

（ａ），（ｂ）は本発明による膜分離装置の吊り上げ方法の説明図 処理槽に浸漬配置された膜分離装置の説明図 （ａ）は吊り上げ装置の平面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図 （ａ）から（ｄ）は吊り上げ動作の説明図 （ａ）は膜分離装置の一例の説明図、（ｂ）は膜エレメントの説明図 （ａ）は膜分離装置の他の例の説明図、（ｂ）は膜モジュールの説明図 （ａ），（ｂ）は膜分離装置に備えた膜分離装置の浮上用のガスを注入する専用領域の説明図

以下、本発明による膜分離装置の吊り上げ方法の実施形態を説明する。

図１（ａ）及び図２に示すように、水処理設備１は、槽体である処理槽２と、処理槽２の内部に充填された被処理水に浸漬配置された膜分離装置３と、膜分離装置３を吊り上げる吊り上げ装置４とを備えて構成されている。

膜分離装置３は、上下が開口したケーシングの内部に多数の板状の平膜型の膜エレメントが、各膜面が縦姿勢となるように一定間隔を隔てて配列された膜モジュールと、膜モジュールの下方に設置された散気装置を備えた浸漬型の膜分離装置３で、処理槽２にはこのような膜分離装置３が複数台浸漬設置されている。

そして、定期的なメンテナンスや膜エレメントの交換時に、膜分離装置３を吊り上げて処理槽２の内外に移動させるために吊り上げ装置４が設置されている。

処理槽２の底部には、各膜分離装置３を位置決めするためのガイド部材として２本の案内バー８が立設固定され、膜分離装置３の側壁に設けられた被案内部３０がその案内バー８に係合状態で摺動しながら浸漬される。２本の案内バー８は平面視で膜分離装置３の一対の対角の近傍に配置され、また案内バー８に対向する膜分離装置３の各側壁の上部には、それぞれ左右一対の板状突起で案内バー８を挟む被案内部３０が取り付けられている。

吊り上げ装置４は、スリングベルトやチェーン等の索体５を介してホイストクレーン等の揚重機６に昇降自在に懸垂支持されている。揚重機６は上方に設置された走行用のレール７に支持され、当該レール７に沿って水平方向に移動可能に設置されている。

図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、吊り上げ装置４は、鋼板製の一対のサイドフレーム４２，４２と、サイドフレーム４２，４２を連結するセンターフレーム４３で構成されるフレームを備え、フレームのうちサイドフレーム４２，４２に対して、上部が回動自在に枢支ピンＰで支持固定されて垂設された係合部４４が取り付けられている。

当該係合部４４は、二枚の長円状の板材の下端が膜分離装置３の被係合部３２と係合する係合ピン４４ａで連結され、上端が上述の枢支ピンＰでサイドフレーム４２，４２に揺動自在に取り付けられている。枢支ピンＰの一端側には螺子部が形成され、ナットで締付け固定可能に構成されている。

詳述すると、サイドフレーム４２，４２の左右側部には、係合部４４を取付け可能な左右一対の孔部４７，４８が形成されている（図３（ｃ）参照）。内側の孔部４８に枢支ピンＰを挿入して係合部４４を取り付けると処理槽２内に配置された膜分離装置３を吊り上げるための第１操作状態となり、外側の孔部４７に枢支ピンＰを挿入して係合部４４を取り付けると膜分離装置３を吊り上げた状態から処理槽２内に配置するための第２操作状態となる。つまり、係合部４４は第１操作状態と第２操作状態との間で取付け状態を適宜変更可能に構成されている。

さらに、センターフレーム４３の中央部には、揚重機６と連結する索体５の取付け部４６が設けられ、サイドフレーム４２，４２には、それぞれ一端側に案内バー８，８と係合する被案内部４０が設けられている。被案内部４０も左右一対の板状突起で案内バー８を挟むように構成されている。

処理槽２に浸漬配置された膜分離装置３を取り出す膜分離装置の吊り上げ方法を説明する。
図１（ｂ）に示すように、先ず、膜分離装置３の所定領域にガス（本実施形態では空気）を注入して、当該領域で発生する浮力によって膜分離装置３を処理槽２の被処理液中に浮上させる。

次に、第１操作状態となるように内側の孔部４８に係合部４４が取り付けられた吊り上げ装置４を、各被案内部材４０，４０と案内レール８，８とが係合するように位置決めして、揚重機６を繰り出し作動させることにより降下させる。

図４（ａ）に示すように、吊り上げ装置４が降下すると、吊り上げ装置４の係合部材４４が上方から膜分離装置３の被係合部３２に接触し、図４（ｂ）に示すように、さらに吊り上げ装置４が降下すると、係合部４４が被係合部３２の傾斜辺部３２ａに沿って外方に揺動、つまり枢支ピンＰ回りに係合部材４４が揺動する。

図４（ｃ）に示すように、さらに吊り上げ装置４が降下すると、係合ピン４４ａが被係合部３２の傾斜辺部３２ａを通過して、枢支ピンＰ回りに垂設状態へ戻る方向に回動するため、係合部４４の係合ピン４４ａと被係合部３２とが係合する。

図４（ｄ）に示すように、この状態で、揚重機６を巻き上げ作動させて吊り上げ装置４を上昇させると、処理槽２から膜分離装置３が引き揚げられる。

本発明による膜分離装置３の吊り上げ方法に用いられる吊り上げ装置４や膜分離装置３の被係合部３２の構造は上述の例に限るものではなく、適宜構成することができる。例えば、膜分離装置３の被係合部３２として、図５（ａ）等に示すようなアイボルト３２を用いてもよく、そのアイボルト３２と係合するようなフックを吊り上げ装置４に備えた構造であってもよい。

以下に、ガスが注入される所定領域について詳述する。
図５（ａ）には、膜分離装置３の一例が示され、図５（ｂ）には当該膜分離装置３に組み込まれる膜エレメント１１が示されている。この例では、膜分離装置３の被係合部３２として装置上面四隅にそれぞれに設置されたアイボルト３２が用いられている。

当該膜分離装置３は、上下が開口した膜ケース９の内部に１００枚の板状の膜エレメント１１が、各膜面が縦姿勢となるように、かつ６ｍｍから１０ｍｍ程度（本実施形態では８ｍｍ）の一定間隔を隔てて並列配置されており、膜ケース９の下方に散気装置１０を備えている。

膜エレメント１１には集水管１７を介して槽外に設置された差圧発生機構としてのポンプ１８が接続され、槽内の被処理水が膜エレメント１１の膜面を透過するように吸引濾過される。

図５（ｂ）に示すように、膜エレメント１１は平膜型であって、縦１０００ｍｍ×横４９０ｍｍのＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂製のろ板１２の表裏両面にろ過膜１３が配置され、ろ過膜１３の周縁の接合部１４がろ板１２に超音波や熱で融着接合され、または接着剤等を用いて接着接合されて構成されている。

ろ過膜１３は、例えばＰＥＴ製の不織布でなる支持体に多孔性を有する樹脂が塗布及び含浸され、平均孔径が約０．２μｍの微多孔性膜が形成された有機濾過膜である。

ろ板１２の表面には長手方向に沿って深さ２ｍｍ、幅２ｍｍ程度の溝部１２ｂが複数本形成され、その上端部には各溝部１２ｂを連通する水平溝部１２ｃが形成されている。表裏両面に形成された水平溝部１２ｃが連通孔１２ｄを介して連通され、膜支持体９の上縁部に形成されたノズル１２ａに連通されている。

各ノズル１２ａは、チューブ１６を介して集水管１７に接続され、集水管１７にはポンプ１８が接続され、ポンプ１８で吸引された透過水が処理水槽に移送されるように構成されている。

このような膜分離装置３における所定領域とは、ろ過膜１３と透過液の通流路である溝部１２ｂ及び水平溝部１２ｃとで仕切られる空間である。

所定領域にガスを注入するため、集水管１７にはブロワ１９がポンプ１８に併設されており、ポンプ１８及びブロワ１９の夫々にバルブ１８ａ、１９ａが設けられている。

膜分離装置３を浮上させる際には、バルブ１８ａを閉塞した上でバルブ１９ａを開放し、ブロワ或いはコンプレッサ１９から集水管１７及びチューブ１６を通じて所定領域にガスを加圧供給する。このとき、ガスの圧力によって所定領域内の透過液の一部がろ過膜１３を通じて膜分離装置３の外部の被処理液中に排出されてガスと置換されるとともにろ過膜１３が膨出し、所定領域に浮力を発生させる。尚、透過液を外部に排出しなくても、ろ過膜１３の膨出特性を利用して、ガスを供給することによってろ過膜を膨出させるだけで浮力を発生させることも可能である。

また、膜分離装置３を浸漬設置する際にはバルブ１９ａを閉塞し、ブロワ１９を停止させるとともに、ポンプ１８を作動させてバルブ１８ａを開放することで所定領域からガスが排気され、浮力が失われる。

図６（ａ）には、本発明による吊り上げ方法が適用される膜分離装置３の他の例が示され、図６（ｂ）には当該膜分離装置３に組み込まれる膜モジュール２０が示されている。

当該膜分離装置３は、膜モジュール２０が縦に８段積層設置された膜モジュール群が、横に５列並設されるように枠体２７内に収容されて構成されている。

枠体２７は、処理槽に浸漬配置された状態で各膜モジュール２０を安定姿勢で保持するとともに、各膜モジュール２０を収容した状態で一体的に生物反応槽に浸漬し、或は取り出すため、十分な強度を確保する観点等から金属製の下部フレーム２７ａ、横フレーム２７ｂ、上部フレーム２７ｃ等を備えている。

最下段の膜モジュール２０の下方に散気用給気管２８が設置され、当該散気用給気管２８から給気された散気エアにより、各膜モジュール２０に縦姿勢で水平方向に並設された複数の膜エレメント２１間に生物処理槽内の被処理液の上昇流が発生し、各膜エレメント２１の膜面を透過した透過液が集液管２９を通じて槽外へ導出される。

集液管２９には生物処理槽の外部に設置された処理液槽に到る処理液導出管（図示されていない）が連通され、その管路途中にポンプ装置が介装されている。散気用給気管２８にはブロワやコンプレッサなどの給気源が連通されている。

各膜モジュール２０は、前後一対の集液部２２と左右一対のカバー部材２３と、複数の膜エレメント２１を備え、前後一対の集液部２２と左右一対のカバー部材２３で区画される空間内に各膜エレメント２１の膜面が対向するように、一定間隔を隔てて縦姿勢で並列配置されて構成されている。

膜エレメント２１は平膜型であり、膜支持体としての平板状のろ板と分離膜で構成され、ろ板の表裏両面に分離膜が配置されている。

集液部２２は中空状の集水空間を備えた集水ケースとして形成され、分離膜を透過した処理液がろ板に形成された集水路を通じて集液部２２の内部に導かれるように構成されている。

ろ板はＡＢＳ樹脂やポリプロピレン等で形成され、分離膜は基材となる不織布に多孔性樹脂が塗布及び含浸されて構成されている。尚、ろ板はＡＢＳ樹脂等の剛性を有する材質に限らず、シート状の不織布やネット等の可撓性を有する材質を使用して構成してもよい。

集液部２２とカバー部材２３は、ＡＢＳ樹脂やポリプロピレン等の射出成形で得られる。集液部２２は、分離膜の破損等による汚泥の集液部２２への流入を確認し易いように、透光性を有するように構成されることが好ましい。

集液部２２は、上下に隣接する各膜モジュール２０の集液部２２間を透過液が流通するように連通する開口部２４と、開口部２４内壁に液密状態で嵌挿する嵌挿部２５とで連結固定されている。

嵌挿部２５は、直上に積層される膜モジュール２０の集液部２２に形成された開口部２４に液密状態で嵌挿され、上下に隣接する集液部２２間が連通される。これにより、枠体２７内部に積層された各膜モジュール２０が上下の集液部２２の対向面で接合され、開口部２４と嵌挿部２５との嵌合部を介して安定的に姿勢保持されながら、各膜モジュール２０の膜エレメント２１から集液部２２に集液された透過液が液密状態で嵌合した嵌合部を介して通液することが可能となる。嵌合部を介して通液された透過液は、上部フレーム２７ｃ近傍、及び、下部フレーム２７ａ内に配設された集液管２９に導出される。

つまり、膜分離装置３は、並列配置されるろ過膜を備えた複数の膜エレメント２１と、複数の膜エレメント２１の側部と連結して配置され膜エレメント２１からの透過液を集水する集水空間を備えた集水ケースからなる膜モジュール２０を備えている。

そして、膜分離装置３の所定領域が、膜モジュール２０の透過液の通流路をなす空間に設定されている。

このような膜分離装置３を浮上させる方法の一つとして、集液管２９を介して当該所定領域にガスを加圧供給することが挙げられる。当該所定領域に残留する透過液の少なくとも一部が、ろ過膜を通じて膜分離装置外部の被処理液中へ排出してガスと置換されるため、当該所定領域に浮力が生じる。尚、透過液を外部に排出しなくても、ろ過膜１３の膨出特性を利用して、ガスを供給することによってろ過膜を膨出させるだけで浮力を発生させることも可能である。

膜分離装置３を浮上させる別の方法として、所定領域の少なくとも１箇所、例えば集液管２９ａを大気開放しながら、前記所定領域に残留する透過液の少なくとも一部を、例えば集液管２９ｂを介して吸引排出してガスと置換することが挙げられる。

膜分離装置３の集水管２９の内、例えば下部の集水管２９ｂから所定領域に残留する透過液を吸引排出すると所定領域に負圧が生じる。同時に上部の集水管２９ａを大気解放することでガス（空気）が流入する。即ち当該所定領域の一部がガス（空気）に置換されるため浮力が生じる。

膜分離装置３を浮上させる更に別の方法として、所定領域の少なくとも１箇所からガスを加圧供給しながら、前記所定領域に残留する透過液の少なくとも一部を吸引排出してガスと置換することが挙げられる。

膜分離装置３の集水管２９の内、例えば下部フレーム２７ａ内に配設された集水管２９ｂから所定領域に残留する透過液を吸引排出すると所定領域に負圧が生じる。同時に上部フレーム２７ｃの近傍の集水管２９ａからガスを加圧供給することで、透過液で満たされていた空間が速やかにガスに置換され、膜分離装置３を速やかに浮上させることができるようになる。

上述の実施形態ではろ過膜を透過した透過液の通流路をなす空間を所定領域としたが、膜分離装置３の透過液の通流路と不連通な浮上用のガスを注入する専用領域を設けてもよい。

図７（ａ）（ｂ）に示す膜分離装置３は所定領域としてガスを注入する専用領域であるフロート５０を備えている。膜分離装置３を被処理液中に浸漬させるときはフロート５０からガスを放出させて、図７（ａ）に示すようにフロート５０を収縮した状態とする。一方、膜分離装置３を被処理液中に浮上させるときはフロート５０にガスを注入して、図７（ｂ）に示すようにフロート５０を膨出させ、浮力を発生させる。このようなフロート５０は任意の態様の膜分離装置３に適用することが可能である。

図１及び図２に示した実施形態では、処理槽２の平面視対角に立設した２本の案内バー８に沿って膜分離装置３が浮上するように構成されているが、案内バー８が１本であってもよく、３本以上立設されていてもよい。また案内バーを設けない態様であってもよい。更に案内バーの位置についても、膜分離装置３の平面視対角部位に限定されるものでもない。

上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、例えば膜エレメントは平膜型以外の中空糸膜型やセラミックス膜型等でもよく、各部位のサイズ、数量、素材等といった各部の具体的構成も本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１：水処理設備
３：膜分離装置
８：ガイド部材
１３：ろ過膜
２０：膜モジュール
２１：膜エレメント
３２：被係合部
４４：係合部
５０：専用領域（フロート）

Claims (7)

1. 被処理液中に浸漬して配置され、ろ過膜を透過した透過液を取り出す膜分離装置の吊り上げ方法であって、
   膜分離装置の所定領域にガスを注入して、注入されたガスによって発生する浮力によって膜分離装置を被処理液中で浮上させ、浮上した膜分離装置の上部に備えた被係合部に吊り上げ装置の係合部を係合させて吊り上げるように処理され、
   前記所定領域として、ろ過膜を透過した透過液の通流路をなす空間が用いられることを特徴とする膜分離装置の吊り上げ方法。
2. 膜分離装置は、ろ過膜を備える複数の膜エレメントと、並列配置される前記複数の膜エレメントの側部と連結して配置され膜エレメントの透過液の通流路と連通する集水空間を備えた集水ケースからなる膜モジュールを備え、
   前記所定領域は、膜モジュールの透過液の通流路をなす空間であることを特徴とする請求項１記載の膜分離装置の吊り上げ方法。
3. 膜分離装置は、ろ過膜を備えた複数の膜エレメントを備え、膜エレメントは、ろ過膜を透過した透過液の通流路内を加圧することでろ過膜が膨出して通流路の容積が増大する平膜型の膜エレメントであり、前記所定領域へのガスの注入を膜エレメントのろ過膜が膨出することで吸収することを特徴とする請求項１記載の膜分離装置の吊り上げ方法。
4. 前記所定領域にガスを加圧供給することで、前記所定領域に残留する透過液の少なくとも一部を、ろ過膜を通じて被処理液中へ排出してガスと置換することを特徴とする請求項１または２記載の膜分離装置の吊り上げ方法。
5. 前記所定領域の少なくとも１箇所を大気開放しながら、前記所定領域に残留する透過液の少なくとも一部を吸引排出してガスと置換することを特徴とする請求項１または２記載の膜分離装置の吊り上げ方法。
6. 前記所定領域にガスを加圧供給しながら、前記所定領域に残留する透過液の少なくとも一部を吸引排出してガスと置換することを特徴とする請求項１または２記載の膜分離装置の吊り上げ方法。
7. 膜分離装置は、被処理液中に立設されたガイド部材に沿って上下方向に移動自在に構成され、前記所定領域にガスを注入することにより、前記ガイド部材に沿って浮上させることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の膜分離装置の吊り上げ方法。
   

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