JPH06134265A

JPH06134265A - 投げ込み式固液分離装置

Info

Publication number: JPH06134265A
Application number: JP28975592A
Authority: JP
Inventors: Senichi Takarakura; 銑一宝蔵
Original assignee: BEST KOGYO KK; BESUTO KOGYO KK
Current assignee: BEST KOGYO KK; BESUTO KOGYO KK
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1994-05-17
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH0790151B2

Abstract

(57)【要約】【目的】膜モジュールを用いた固液分離装置の構造を
簡素化して小型化を計ると共に、装置の運転管理をより
容易なものにし、常に安定した分離機能を維持できるよ
うにする。【構成】水中ポンプの吐出口へ、粒径１μｍ以下の粒
子の分離が可能な精密濾過膜又は限外濾過膜を備えた膜
モジュールを直結した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は膜モジュールを用いた固
液分離装置の改良に係り、非常時に於ける飲料水の製造
や汚水処理設備に於ける処理水の分離等に用いる投げ込
み式固液分離装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、機能膜を利用した膜分離技術は著
しい発達を遂げ、多種類の機能膜を用いた固液分離装置
が開発されている。図９は、機能膜として精密濾過膜を
用いた従前の固液分離装置Ａの一例を示すものであり、
原水ポンプＰにより原水貯槽Ｔから膜モジュールＭへ原
水Ｗを圧送し、処理水Ｅを外部へ取り出すと共に濃縮水
Ｆを循環ラインＣを通して原水貯槽Ｔへ返送するよう構
成されている。また、前記膜モジュールＭは、筒型シェ
ルの内部へ管状・中空糸又は平膜をスパイライル型に形
成した限外濾過膜や精密濾過膜を収納した型のものや、
平膜を積層したプレート型のもの等であって、通常の濾
過による固液分離装置に比較して、格段に優れた固液分
離性能を有している。

【０００３】而して、前記膜モジュールＭの膜分離性能
は、膜の表面に形成された緻密な超薄層（即ち、厚さ約
１μｍ以下の分離活性層）の性状によって大きく変動す
る。例えば、限外濾過により膜面上に濾過された物質が
集積され、膜外表面に濾過物質のゲル層が形成される
と、膜の分離効率、特にその透水性（ｌ／ｍ²・ｈｒ・
ｋｇ／ｃｍ²）が大幅に低下したり、或いは濾過物質が
膜に吸着されることにより、膜の分画粒子径が大きく変
化する等の不都合が生ずることになる。即ち、濾過され
た物質（溶質）により膜面に目詰まりや汚れが発生する
と、膜の分離性能が大きく悪化することになり、膜モジ
ュールＭの有する優れた固液分離性能を十分に活用する
ことが出来なくなる。

【０００４】従って、この種の膜モジュールＭを用いた
固液分離装置に於いては、膜モジュールＭ内の膜面流速
を可能な限り高め、濾過された物質による膜面の汚れや
分離活性層の目詰まり等を防ぐことが、装置の正常な運
転を維持する上で欠くことのできない要件となる。換言
すれば、膜モジュールＭ内に於ける原水Ｗの流速を上
げ、モジュールＭ内及び膜面近傍を流れる原水Ｗを常に
乱流状態に保持することが必要となる。尚、この場合、
膜の強度や膜モジュールＭの構造等によって原水の流速
の上限値が制限を受けることは勿論であるが、可能な限
り高流速とする方が、膜面の汚れや閉塞を防止すると云
う点で好都合である。

【０００５】ところで、一定容量の原水Ｗを所謂ワンパ
ス方式によって処理する場合には、膜モジュールＭへの
原水Ｗの供給量は、膜モジュールＭの処理容量によって
制約を受けることになり、膜モジュールＭ内の原水の流
速を十分に高く設定することは困難となる。そのため、
膜モジュールＭを用いた固液分離装置では、通常図９に
示す如く、循環ラインＣを設けた所謂循環処理方式を採
用し、膜モジュールＭ内の流速を上げるために、相当量
の原水Ｗを膜モジュールＭ内へ供給すると共に、余剰の
原水（即ち処理レベルの低い濃縮水Ｆ）を原水貯槽Ｔへ
戻す構成としている。

【０００６】しかし、図９の如き従前の循環処理方式の
固液分離装置に於いては、循環ラインＣが必要となるた
め固液分離装置の構成が複雑になり、装置の簡素化並び
にコンパクト化を図り難いと云う難点がある。また、膜
モジュールＭへの原水の供給量が大きくなると、配管径
が必然的に大きくなると共に原水ポンプＰの消費エネル
ギーも増大し、装置のランニングコストが高騰すると云
う問題がある。更に、膜モジュールＭ内の膜面流速等を
所定の範囲内に保持しつつ装置を連続運転するために
は、高度な運転制御装置と優れた運転技術を必要とする
ことになり、設備費や運転費の引下げが図り難いと云う
問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前の膜モ
ジュールを用いた固液分離装置に於ける上述の如き問
題、即ち装置の構成が複雑となり、その小形化が図り
難いこと、消費エネルギーの削減を図り難いこと、
高度な制御装置と高度な運転技術を必要とし、設備費の
削減が図り難いこと等の問題を解決せんとするものであ
り、構造が極めて簡単で、しかも優れた分離性能が常に
安定して得られるようにした投げ込み式固液分離装置を
提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本件発明は、水中ポンプ
の吐出口へ、粒径１μｍ以下の粒子の分離が可能な精密
濾過膜又は限外濾過膜を備えた膜モジュールを直結した
ことを、発明の基本構成とするものである。

【０００９】

【作用】原水内へ固液分離装置を投げ込み、水中ポンプ
を運転する。これにより、所定の流量・圧力の原水が膜
モジュール内へ供給され、処理水と濃縮水とに分けられ
る。膜モジュールにより１μｍ以下の粒径を有する固体
分を除かれた処理水は、原水槽から外部へ導出され、ま
た、固体分を多量に含んだ濃縮水は、膜モジュール内か
らそのまま原水槽内へ排出される。膜モジュール内へは
所定量の原水が供給されるため、内部の原水の流速は所
定値に保持される。その結果、膜面の詰まりや汚れの発
生は完全に防止され、高い膜分離性能が維持される。ま
た、濃縮水は膜モジュールから直接に原水内へ排出され
るため、従前の循環方式の装置に比較してポンプ動力費
が著しく減少する。更に、水中ポンプの吐出口へ膜モジ
ュールを直結する構造であるため、従前の循環方式の装
置に比較して装置が著しく小形になると共に、運転管理
も簡単且つ容易となる。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明にかかる投げ込み式固液分離装置の
正面図であり、図２は本発明で使用する膜モジュールの
一部を破断した正面図である。図１及び図２に於いて、
Ａは投げ込み式固液分離装置、１は水中ポンプ、２は膜
モジュールであり、本願発明は水中ポンプ１の吐出口側
に膜モジュール２を直結することにより構成されてい
る。

【００１１】前記水中ポンプ１は如何なる形式のもので
あってもよく、その吐出圧は、膜モジュール２内に於け
る原水の分離のための推進力を確保する点から、約０．
２〜１．５ｋｇ／ｃｍ²程度の吐出圧を必要とする。ま
た、吐出量は、必要とする処理水の量と膜モジュール２
内に於ける膜面流速とから決定され、本実施例に於いて
は、最高吐出圧１．０ｋｇ／ｃｍ²、吐出量６００ｌ／
ｍｉｎ、２．２ｋｗの水中型遠心ポンプが使用されてい
る。

【００１２】前記膜モジュール２は、図２に示す如く筒
形のシェル３とその内部に収納したキャピラリチューブ
型精密濾過膜４等から形成されており、シェル３には原
水入口３ａ、濃縮水出口３ｂ、処理水出口３ｃ等が穿設
されている。また、シェル３の前記濃縮水出口３ｂに
は、シェル３内を流通する原水Ｗの圧力調整用の絞り部
３ｄが設けられている。尚、３ｅは精密濾過膜の接着部
である。

【００１３】前記精密濾過膜４には所謂キャピラリチュ
ーブ型の精密濾過膜が用いられている。即ち、本実施例
では分画粒子径１００ｎｍ、透水速度６５０〜１０５０
（ｌ／ｍ²・ｈｒ・ｋｇ／ｃｍ²）の分離性能を有する
精密濾過膜が使用されており、膜モジュール２は入口原
水圧力１ｋｇ／ｃｍ²、原水流入量６００ｌ／ｍｉｎの
とき、約８０ｌ／ｍｉｎの処理水Ｅが得られるように設
定されている。尚、本実施例では、濾過膜として管状の
精密濾過膜を使用しているが、精密濾過膜は平膜や中空
糸やスパイラル状のものであってもよく、更に膜モジュ
ール２の形態は管形に限定されるものではない。また、
本実施例では濾過膜として精密濾過膜を使用している
が、望ましくは粒径が０．００５μｍ程度までの粒子の
分離が可能な濾過膜が理想的であり、分離性能のより良
い限外濾過モジュールを使用するこも可能である。

【００１４】図３及び図４は、本発明で使用する膜モジ
ュール２の第２実施例を示すものである。当該膜モジュ
ール２に於いては、ほぼ円錐形のシェル３の内部にスペ
ーサ１２が配設されており、シェル３とスペーサ１２と
の間隙にキャピラリーチューブ型の精密濾過膜４が、膜
固定用サポート１３を介して支持固定されている。ま
た、図３及び図４に於いて、３ａは原水入口、３ｂは濃
縮水出口、３ｃは処理水出口、３ｄは絞り部、３ｅは接
着部である。

【００１５】尚、前記投げ込み式固液分離装置に於いて
は、１台のポンプ１に１基の膜モジュール２を連結する
構成としているが、１台のポンプ１に複数基の膜モジュ
ール２を並列若しくは直列状に連結する構成としてもよ
いことは勿論である。また、前記図２及び図３の膜モジ
ュール２では、精密濾過膜４の洗浄機構を全く備えてい
ないが、モジュール入口部に洗浄用のエアー吹込口を設
け、一定時間毎にエアーを吹込むことにより、精密濾過
膜の洗浄を行うようにしても良い。

【００１６】次に、本件発明の投げ込み式固液分離装置
Ａの作動について説明する。図５は本発明の投げ込み式
固液分離装置Ａを非常時に於ける飲料水の製造に用いた
場合を示すものであり、先ず河川や池、沼等の原水Ｗ内
へ当該固液分離装置Ａを浸漬する。次に、水中ポンプ１
へエンジン発電機等から電力を供給し、ポンプ１を起動
する。ポンプ１により加圧された原水Ｗは、ポンプ吐出
口から膜モジュール２の原水入口３ａを通してシェル３
内へ流入し、シェル３内を流通する間に水分が膜壁を透
過して精密濾過膜４内へ流出し、処理水出口３ｃから処
理水Ｅとして外部へ導出されて行く。また、シェル３内
を流通した濃縮水Ｆは、濃縮水出口３ｂへ導かれ、池等
に貯留された原水Ｗ内へ直接放出されて行く。尚、前記
シェル３の濃縮水出口３ｂに絞り部３ｄが設けられてい
るため、排出される濃縮水Ｆには所定の抵抗が加わる。
その結果、シェル３内の原水Ｗは、固液分離に必要な圧
力を保持することになる。また、膜モジュール２に限外
濾過膜を使用したような場合には、固液分離だけでなし
に細菌の除去も可能となり、従来の水中ポンプによる揚
水作業とほぼ同一の操作で、高度に清浄化された処理水
が得られる。

【００１７】図６は、本発明に係る投げ込み式固液分離
装置を活性汚泥法による汚水処理装置へ適用した場合を
示すものである。図６に於いて５は沈砂槽、６は調整
槽、７は曝気槽、８は消毒槽、９はブロワーであり、流
入汚水１０は沈砂槽５、調整槽６を通して曝気槽７内へ
流入し、ここで曝気処理を受ける。曝気処理を受けた曝
気槽７内の処理水と活性汚泥の混合物は、固液分離装置
Ａによって汚泥と処理水Ｅに分離され、処理水Ｅの方は
消毒槽８を通して外部へ放出される。また、分離された
活性汚泥を多量に含む濃縮水Ｆは曝気槽７内へ戻され
る。

【００１８】本件発明の固液分離装置Ａを使用すること
により、従前の活性汚泥型汚水処理装置には欠くことの
出来ない沈澱槽（図示省略）が不要になると共に、消毒
槽８へ流入する処理水Ｅの水質が格段に清浄なものとな
り、消毒槽８の削除も可能となる。また、本発明の投げ
込み式固液分離装置Ａは曝気槽７内へ単に投入するだけ
でよいため、曝気槽内の構造が特に複雑になることはな
い。更に、固液分離装置Ａの運転は単に水中モータ１を
起動するだけでよく、従前の沈澱槽から活性汚泥の一部
を曝気槽内へ制御しつつ返送する場合に比較して、汚水
処理装置の運転管理が極めて容易となる。加えて、活性
汚泥混合物の分離の場合には、水中に懸濁物質が多量に
含まれており、通常の膜モジュールでは閉塞を起こす恐
れがある。しかし、図３に示す如き、円錐形のシェルと
円錐形のスペーサとの間にキャピラリーチューブ型の膜
を規則的に配列した構造の膜モジュールを用いると、効
果的に前記閉塞を防止できることが確認されている。
尚、本発明の固液分離装置Ａは、図４の如き好気性処理
装置だけでなく、嫌気性処理装置やバイオリァクター等
へも適用できることは勿論である。

【００１９】図７は本発明の第２実施例を示すものであ
り、水中ポンプ１と膜モジュール２とを竪向に直列状に
組み合わせたものである。また、図８は本発明の第３実
施例を示すものであり、ガイドポスト１１ａに沿ってモ
ジュール２を下降させることにより、水中着脱機構を介
して水中ポンプ１と膜モジュール２とを水中で着脱自在
に連結できる構成としたものである。尚、図８では膜モ
ジュール２をポンプ１へ着脱自在に連結するようにして
いるが、膜モジュール２へポンプ１を着脱自在に連結す
るこも可能である。また、前記第３実施例に係る固液分
離装置Ａ、主として処理量の大きな大型膜モジュール２
を使用する装置に多く採用される形式である。

【００２０】

【発明の効果】本発明に於いては、水中ポンプ１の吐出
口側に膜モジュール２を直結すると共に、水中ポンプと
膜モジュール２との組合せユニットを原水槽内へ浸漬
し、膜モジュール２からの濃縮水Ｆを原水槽内へ直接排
出する構成としている。その結果、従前の固液分離装置
で必要とする濃縮水循環ラインＣが不要となり、装置の
大幅な小形コンパクト化が可能になると共に、濃縮水の
循環に要する動力消費が不要となり、エネルギー消費の
大幅な削減を図り得る。また、膜モジュール内に於ける
原水の膜面流速は、従前の固液分離装置の場合と同様に
必要な高速度に容易に保持されるため、目詰まりや膜面
の汚れ等による分離性能の悪化は殆ど発生せず、安定し
た固液分離が可能となる。更に、単に水中ポンプを起動
するだけで特別な運転技術を要することなく装置の運転
ができ、運転管理が極めて容易となる。本発明は上述の
通り、固液分離装置の小形コンパクト化と運転管理の容
易化を可能にすると云う点で、優れた実用的効用を奏す
るものであり、非常時に於ける飲料水の製造や活性汚泥
式汚水処理装置に於ける汚泥と処理水との分離等に於い
ては、特に優れた効用を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る投げ込み式固液分離装置の正面図
である。

【図２】本発明で使用する膜モジュールの一部を破断し
た正面図である。

【図３】本発明で使用する膜モジュールの他の実施例を
示す縦断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ視断面図である。

【図５】本発明に係る投げ込み式固液分離装置の使用説
明図である。

【図６】本発明に係る投げ込み式固液分離装置の他の使
用説明図である。

【図７】本発明の第２実施例を示す正面図である。

【図８】本発明の第３実施例を示す正面図である。

【図９】従前の膜モジュールを用いた固液分離装置の構
成図である。

【符号の説明】

Ａは投げ込み式固液分離装置、Ｗは原水、Ｅは処理水、
Ｆは濃縮水、１は水中ポンプ、２は膜モジュール、３は
シェル、３ａは原水入口、３ｂは濃縮水出口、３ｃは処
理水出口、３ｄは絞り部、３ｅは接着部、４は精密濾過
膜、５は沈砂槽、６は調整槽、７は曝気槽、８は消毒
槽、９はブロワー、１０は流入汚水、１１は水中着脱機
構、１２はスペーサー、１３は膜固定サポート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水中ポンプの吐出口へ、粒径１μｍ以下
の粒子の分離が可能な精密濾過膜又は限外濾過膜を備え
た膜モジュールを直結して成る投げ込み式固液分離装
置。