JPH06134460A - 中空糸膜モジュールを用いる汚水の再利用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中空糸膜モジュールを多連に組合わせて用い
ることで、処理能力を大きくするようにしながら、運転
中における経時的な処理能力の低下を回復させるために
行なう洗滌作業が、再利用装置の運転を中断させること
なく、該再利用装置を運転して汚水の透過処理を行ない
ながら行なえるようにして、中空糸膜モジュールによる
汚水の透過処理が効率良く行なえるようになる中空糸膜
モジュール多連型の汚水の再利用装置を構成する。 【構成】 中空糸膜モジュールを多連に並列させて、そ
れら中空糸膜モジュールの各一端側の接続口を第１分配
タンクを介して循環流路に接続し、それら中空糸膜モジ
ュールの各他端側の接続口を第２分配タンクを介して循
環流路に接続し、かつ、循環流路には、汚水が第１分配
タンク側から並列する中空糸膜モジュールを経て第２分
配タンクに流れる状態と第２分配タンク側から並列する
中空糸膜モジュールを経て第１分配タンクに流れる状態
とに交互に切換え可能とする切換弁と迂回流路を接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビルの排水・生活排水
等の有機質物質を含む汚水を、クロスフロー内圧型の中
空糸膜のモジュールを用いて、膜透過処理を行ない、透
過させた濾液を、中水道等の用水に再利用する汚水の再
利用装置についての改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述の形態の排水の再利用装置は、通
常、図１に示している如く、限外濾過膜を２ミリ程度の
細い中空糸状のパイプ（中空糸膜）ａに形成し、これを
数百本束ねて中空糸膜モジュールｂに形成し、この中空
糸膜のモジュールｂに、汚水槽から流入管ｃから曝気槽
ｄに送られてくる汚水を、ポンプ装置Ｐと循環流路ｅと
により圧送して、その中空糸膜モジュールｂの各中空糸
膜ａ…の内腔を経て再び汚水槽ｄに戻るよう循環させ、
この間に各中空糸膜ａ…膜壁を透過してモジュールｂを
包む外筒ｆ内に溜まる濾液（透過水）を、配管ｇにより
取り出し、消毒装置を経て、中水道等の用水に用いるよ
うに構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く構成される
中空糸膜モジュールを用いる汚水の再利用装置は、時間
の経過に従って、中空糸膜ａ…の膜壁を透過する濾液
（透過水）水量が減少してくることで、効率良く透過水
が得られない問題がある。これは、中空糸膜ａ…を形成
している限外濾過膜の微細孔が目詰まりしてくること
で、中空糸膜ａの内部に汚泥が集積し、中空糸膜ａの内
径を狭めてくることによる。このため、通常は、計画透
過水量が落ちてきた時点で、中空糸膜モジュールｂに対
する汚水の送給を停め、循環流路ｅを介して中空糸膜モ
ジュールｂに薬品を通して洗滌するか、中空糸膜モジュ
ールｂに対して、その中空糸膜モジュールｂを包む外筒
ｆの側から洗滌水を加圧送給して、各中空糸膜ａ…の膜
の微細孔を洗滌するか、中空系膜モジュールｂにエアー
を圧送してフラシッングにより目詰まりを解消させる作
業を行ない、透過水量の回復を図ることが必要で、運転
操作が面倒な問題がある。また、この形態の汚水の再利
用装置は、処理能力を増大させるために、中空糸膜モジ
ュールを多連に組合わせて用いるようにすると、透過水
量の回復を図るための洗滌作業が一層面倒なものとなる
ので、中空糸膜モジュールを多連に組合わせて処理能力
を高めることがむづかしい問題がある。

【０００４】本発明は、従来手段に生じているこれらの
問題を解消せしめるためになされたものであって、中空
糸膜モジュールを多連に組合わせて用いることで、処理
能力を大きくするようにしながら、運転中における経時
的な処理能力の低下を回復させるために行なう洗滌作業
が、再利用装置の運転を中断させることなく、該再利用
装置を運転して汚水の透過処理を行ないながら行なえる
ようにして、中空糸膜モジュールによる汚水の透過処理
が効率良く行なえるようになる中空糸膜モジュール多連
型の汚水の再利用装置を構成する新たな手段を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そして、本発明において
は、この目的を達成するための手段として、限外濾過膜
よりなるクロスフロー内圧型の中空糸膜モジュールと、
その中空糸膜モジュールに汚水を循環させる循環流路
と、その中空糸膜モジュールの膜壁を透過した濾液を取
り出す配管とからなる汚水の再利用装置において、中空
糸膜モジュールを多連に並列させて、それら中空糸膜モ
ジュールの各一端側の接続口を第１分配タンクを介して
循環流路に接続し、それら中空糸膜モジュールの各他端
側の接続口を第２分配タンクを介して循環流路に接続
し、かつ、循環流路には、汚水が第１分配タンク側から
並列する中空糸膜モジュールを経て第２分配タンクに流
れる状態と第２分配タンク側から並列する中空糸膜モジ
ュールを経て第１分配タンクに流れる状態とに交互に切
換え可能とする切換弁と迂回流路を接続したことを特徴
とする中空糸膜モジュールを用いる汚水の再利用装置を
提起するものである。

【０００６】

【実施例】次に実施例を図面に従い詳述する。図２は本
発明を実施せる中空糸膜モジュールを用いる汚水の再利
用装置の展開図で、同図において、１…は多連に並列し
た中空糸膜モジュール、２はこれら中空糸膜モジュール
１…に汚水を循環させる循環流路、３は中空糸膜モジュ
ール１…を循環する汚水から中空糸膜の膜壁を透過した
濾液（透過水）を導く配管、４は中空糸モジュール１…
の各一端側の接続口１０…と循環流路２との間に介装し
た第１分配タンク、５は中空糸膜モジュール１…の各他
端側の接続口１１…と循環流路２との間に介装した第２
分配タンク、２ａおよび２ｂは循環流路２内の汚水が第
２分配タンク５の側から中空糸膜モジュール１…を流過
して第１分配タンク４に流れるように循環流路２に接続
してある迂回流路、Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４は循環流路
２内の汚水が第１分配タンク４の側から中空糸膜モジュ
ール１…を経て第２分配タンク５に流れる状態と、第２
分配タンク５の側から中空糸膜モジュール１…を経て第
１分配タンク４に流れる状態とに切換えるよう循環流路
２に接続して設けた切換弁を示す。

【０００７】また、６は循環流路２に循環させる汚水を
張り込んでおく汚水槽、７はその汚水槽６に汚水を送込
む送液管、８は循環流路２の戻り側の管路２１に接続し
て設けた固液分離機である。

【０００８】中空糸膜モジュール１は、限外濾過膜で２
ミリ程度の径のパイプに成形した中空糸膜１ａ…を数百
本束ねることで形成される通常のもので、長手方向の両
端部には、束ねた各中空糸膜１ａ…の開口端部を管路に
対して一度に接続させるための接続口１０・１１がそれ
ぞれ形成してある。また、束ねた中空糸膜１ａ…の外周
側には、それら中空糸膜１ａ…の膜壁を透過した濾液
（透過水）を集める外筒１２が設けてあり、この外筒１
２に設けた取出口１３に透過水を所望の場所に導く配管
３の基端側が接続している。そして、この中空糸膜モジ
ュール１は複数用いて多連型にするが、その多連に組合
わせる複数の中空糸膜モジュール１…は、並列に配設し
てある。

【０００９】この多連に並列する中空糸膜モジュール１
…に対して汚水を循環させる循環流路２は、汚水槽６内
の汚水液をポンプ装置Ｐにより中空糸膜モジュール１…
に対して圧送する供給側の管路２０と、中空糸膜モジュ
ール１…を流過した汚水液を汚水槽６に返送する戻り側
の管路２１とよりなる。

【００１０】そして、この循環流路２と多連に並列した
中空糸膜モジュール１…との接続は、供給側の管路２０
に対しては、多連に並列する中空糸膜モジュール１…の
各一端側の接続口１０…を、第１分配タンク４にそれぞ
れ接続して、この第１分配タンク４を供給側の管路２０
に接続することで行なわれる。また、戻り側の管路２１
に対しては、多連に並列する中空糸膜モジュール１…の
各他端側の接続口１１…を第２分配タンク５にそれぞれ
接続し、この第２分配タンク５を戻り側の管路２１に接
続することで行なわれる。そしてまた、この循環流路２
には、第１分配タンク４と多連に並列する中空糸膜モジ
ュール１…と第２分配タンク５とを跨いで、循環流路２
の供給側の管路２０と戻り側の管路２１とを接続する迂
回流路２ａ・２ｂとが接続している。そして、循環流路
２の供給側の管路２０と第１分配タンク４とを接続する
接続管２２を跨ぐ位置と、循環流路２の戻り側の管路２
１と第２分配タンク５とを接続する接続管２３を跨ぐ位
置とに、切換弁Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４が接続してあっ
て、これにより、この切換弁Ｖ 1・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４の
切換作動によって、多連に並列した中空糸膜モジュール
１…内を流過していく汚水の流れ方向が、図３に示して
いる如く、第１分配タンク４の側から第２分配タンク５
に向けて流過していく方向となる状態と、図４に示して
いる如く、第２分配タンク５の側から第１分配タンク４
に向けて流過していく方向となる状態とに、交互に切換
わるようにしてある。

【００１１】この切換弁Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４は、そ
れの切換作動を、手動操作で行なう形態のものであって
差支えないものであるが、通電により開閉作動が制御さ
れる電動弁または電磁弁に構成し、これを、制御盤に組
付けておくタイマーにより自動制御し、一定の時間ごと
に、切換弁Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４が自動的に切換作動
を行なって、前述の図３の状態と図４の状態との切換え
が行なわれるようにする場合がある。

【００１２】また、この切換弁Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４
の切換作動の自動制御は、図３に示している如く、循環
流路２の戻り側の管路２１に、そこを流れる汚水の流量
を感知する流量計よりなるセンサＦＳを設けて、流量が
低下してきたときに、このセンサＦＳの感知作動によ
り、電動弁または電磁弁に構成した該切換弁Ｖ１〜Ｖ４
に切換作動を行なわすようにしてよい。

【００１３】さらに、この切換弁Ｖ１〜Ｖ４の切換作動
の自動制御は、図２に示す如く、循環流路２の供給側の
管路２０および戻り側の管路２１にそれぞれ圧力センサ
ＰＳを設けて、それらにより供給側の管路２０と戻り側
の管路２１との間の圧力差を検出するセンサを構成し、
中空糸膜モジュール１…に目詰まりが生じてきたときに
それにより生成される圧力差によって、切換弁の切換作
動の自動制御を行なわすようにする場合がある。

【００１４】また、モジュール１…の膜壁を透過して中
空糸膜モジュール１の外筒１２内に集められ、その外筒
１２の取出口１３に接続する配管３により所定の場所に
導かれる濾液（透過水）の流量を、流量センサＦＳによ
り検出して、それの検出信号により、濾液の流量が低下
してきたときに切換弁Ｖ１〜Ｖ４の切換作動が行なわれ
るように自動制御せしめてよい。

【００１５】さらに、この切換弁Ｖ１〜Ｖ４の切換作動
は、組立てた汚水の再利用装置Ａを実験的に運転し、そ
の際の、中空糸膜モジュール１…に生じてくる目詰まり
状態の結果から、これに応じたプログラムを作り、この
プログラムを、電動弁または電磁弁に構成した切換弁Ｖ
１〜Ｖ４の作動を制御する制御盤に組込み、このプログ
ラムに従って自動制御するようにしても良い。

【００１６】８は切換弁Ｖ１〜Ｖ４の切換作動を行なっ
て、中空糸膜モジュール１…内を流過する汚水の流れ方
向を逆にしたときに、それにより、中空糸膜モジュール
１…の内腔に圧密汚泥の状態となって詰まっていた固相
の汚泥が、糸状または棒状に連続した状態で中空糸膜モ
ジュール１…の内腔から押し出されて、循環流路２の戻
り側の管路２１に流れてくるのを、汚水槽６に戻す前に
戻り側の管路２１の途中で分離・排除するよう、その戻
り側の管路２１の途中に設けた分離機で、大径の筒状に
形成したボディ８０の内部に、そのボディ８０の上端側
の接続口８１から流入して下端側の接続口８２から流出
していく汚泥を濾過する濾体８３を、傾斜する流し板状
に傾斜させて設け、この濾体８３の傾斜下降側の上面側
と対向する部位に、固相の汚泥をボディ８０内から排出
する排出口８４を設けて、これに、所望の場所に設置す
る汚泥集合槽（図示省略）に分離した固相の汚泥を導く
排出管８５を接続することで構成してある。

【００１７】また、９０…は、第１分配タンク４と並列
する中空糸膜モジュール１…の各一端側の接続口１０…
とを接続する管路、および第２分配タンク５と並列する
中空糸膜モジュール１…の各他端側の接続口１１…とを
接続する管路に、メンテナンス用に設けた開閉弁であ
る。

【００１８】次に図５は別の実施例を示している。この
実施例は、前述の実施例における多連に並列させた中空
糸膜モジュール１…を、直列にも多連に接続して、中空
糸膜モジュール系が多連に並列するようにしている例で
あり、この点を除いたその余の構成は前述の実施例と変
わりがないので、同効の構成部材に同一の符号を付して
詳しい説明は省略する。

【００１９】次に、このように構成せる中空糸膜モジュ
ールを用いる汚水の再利用装置Ａによる浄化工程につい
て説明する。

【００２０】ビル等から排出されて、送液管７により導
かれる汚水は、沈砂槽・調整槽・スクリーン等による前
処理が行なわれる。また、この汚水を溜める汚水槽６
は、曝気槽に構成しておき、ここに適当な滞留時間と曝
気を行ない活性汚泥の形態としておく。この活性汚泥濃
度はＭＬＳＳで２０００ppm 〜８０００ppm 程度が、汚
水の再利用装置Ａの運転操作上望ましく、そのように活
性汚泥濃度を調節する。

【００２１】次に、この汚水槽６内の活性汚泥たる汚水
を、ポンプ装置Ｐにより循環流路２に圧送する。このと
き、運転の第１行程においては、切換弁Ｖ１〜Ｖ４のう
ちの切換弁Ｖ１と切換弁Ｖ２とが開弁し、切換弁Ｖ３と
切換弁Ｖ４が閉弁した状態としておく。これにより汚水
は図３に示す流れで第１分配タンク４の側から並列する
中空糸膜モジュール１…または並列する中空糸膜モジュ
ール系を経て第２分配タンク５に流れて、汚水槽６に戻
るよう循環し、この間に中空糸膜モジュール１…の膜壁
を透過した濾液が配管３を経て取り出され、消毒装置を
経て再利用水として利用されるようになる。

【００２２】この第１の行程は、中空糸膜モジュール１
…の各中空糸膜１ａ…内に、次第に圧密状態の汚泥が集
積してくることで、時間の経過に伴ないこの中空糸膜モ
ジュール１…内を流過する汚水の流量が減じ、図６に示
す如く、中空糸膜モジュール１…を透過した濾液の水量
が減少してくる。

【００２３】この時間の経過に伴なう汚水の再利用装置
Ａの処理能力の低下は、図６に示している如く、中空糸
膜モジュール１…の各中空糸膜１ａ…の膜壁を透過する
濾液の水量の低下が、略３０分位まで急速に進み、以後
は緩やかに進むことから、この運転の第１の行程が３０
分乃至１時間程度経過したところで、前述の切換弁Ｖ１
〜Ｖ４を逆に切換え、汚水槽６内の汚水が、図４に示し
ている如く、第２分配タンク５の側から流入して中空糸
膜モジュール１…を経て第１の分配タンク４に流れてい
く状態の第２の行程に切換える。この切換弁Ｖ１〜Ｖ４
の切換作動による第２の行程への移行により中空糸膜モ
ジュール１…内を流れる汚水の流れ方向が逆になること
で並列する中空糸膜モジュール１…の各中空糸膜１ａ…
の内腔に圧密汚泥の状態となって詰っていた固相の汚泥
が、糸状乃至棒状に連らなって一せいに中空糸膜モジュ
ール１…の各中空糸膜１ａ…の内腔から第１分配タンク
４内に向け押し出されるようになる。そして、中空糸膜
モジュール１…は、これにより汚水の処理能力が回復
し、図６において右半側に示している如く、第１の行程
の当初のように汚水の透過処理を行なうようになる。

【００２４】しかして、この第２の行程においても、第
１の行程と同様に、時間の経過に伴ない透過水の水量が
減少してくるから、第１の行程と同様の時間の経過また
は、循環流路２に置ける流量・圧力の変化、または配管
３における透過水量の変化に応じて、切換弁Ｖ１〜Ｖ４
の切換え制御を行ない、図３に示している如く、第１分
配タンク４側から流入して、多連に並列する中空糸膜モ
ジュール１…を経て第２分配タンク４に流れる流れ方向
に戻して、汚水を循環させる。この流れ方向の切換えの
ときにも、第２の行程の際に、並列する各中空糸膜モジ
ュール１…内に圧密汚泥の状態に詰っていた固相の汚泥
が、一せいに細い糸状乃至棒状に連らなってその中空糸
膜モジュール１…の内部から第２分配タンク５に向け押
し出されて、中空糸膜モジュール１…の処理能力が当初
の能力に復活する。

【００２５】従って、切換弁Ｖ１〜Ｖ４を所定のインタ
ーバルをおいて汚水が第１分配タンク４の側から流入す
る状態と第２分配タンク５の側から流入する状態とに交
互に切換えることで、多連に並列させた中空糸膜モジュ
ール１…の汚水の透過処理の能力を、再生復活させ得る
ようになる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明による中空糸
膜モジュールを用いる汚水の再利用装置は、汚水を循環
させる循環流路２の供給側の管路２１に第１分配タンク
４を接続し、戻り側の管路２１に第２分配タンク５を接
続して、この第１分配タンク４と第２分配タンク５との
間に、中空糸膜モジュール１…またはその中空糸膜モジ
ュール１…が直列に接続する中空糸膜モジュール系を、
多連に並列させて接続しておいて、この循環流路２に、
汚水が第１分配タンク４の側から流入して多連に並列す
る中空糸膜モジュール１…（または多連の中空糸膜モジ
ュール系）を経て第２分配タンク５に流れる状態と、第
２分配タンク５の側から流入して多連に並列する中空糸
膜モジュール１…（または多連の中空糸膜モジュール
系）を経て第１分配タンク４に流れる状態とに切換える
迂回流路２ａ・２ｂと切換弁Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３・Ｖ４を
設けておいて、この切換弁Ｖ１〜Ｖ４の切換作動によ
り、流れ方向を交互に切換えることで、多連に並列させ
て組付けた中空糸膜モジュール１…（または多連の中空
糸膜モジュール系）の処理能力の再生復活が一せいに行
なわれるようにしているのだから、中空糸膜モジュール
を多連に組合わせて用いることで、処理能力を大きくす
るようにしながら、運転中における経時的な処理能力の
低下を回復させるために行なう洗滌作業が、再利用装置
の運転を中断させることなく、該再利用装置を運転して
汚水の透過処理を行ないながら行なえるようにして、中
空糸膜モジュールによる汚水の透過処理が効率良く行な
えるようになる中空糸膜モジュール多連型の汚水の再利
用装置を構成し得るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従前の中空糸膜のモジュールを用いた汚水の再
利用装置の展開図である。

【図２】本発明を実施せる中空糸膜のモジュールを用い
た汚水の再利用装置の展開図である。

【図３】同上装置の運転の第１の行程における汚水の流
れの説明図である。

【図４】同上装置の運転の第２の行程における汚水の流
れの説明図である。

【図５】本発明を実施せる中空糸膜のモジュールを用い
た汚水の再利用装置の別の実施例の展開図である。

【図６】本発明による汚水の再利用装置の作用の説明図
である。

【符号の説明】

Ａ…再利用装置、ａ…パイプ（中空糸膜）、ｂ…モジュ
ール、ｃ…流入管、ｄ…曝気槽（汚水槽）、ｅ…配管、
ｆ…外筒、ｇ…配管、Ｐ…ポンプ装置、Ｖ１・Ｖ２・Ｖ
３・Ｖ４…切換弁、ＦＳ…流量センサ、ＰＳ…圧力セン
サ、１…中空糸膜モジュール、１ａ…中空糸膜、１０・
１１…接続口、１２…外筒、１３…取出口、２…循環流
路、２ａ・２ｂ…迂回流路、２０・２１…管路、２２・
２３…接続管、３…配管、４…第１分配タンク、５…第
２分配タンク、６…汚水槽、７…送液管、８…固液分離
機、８０…ボディ、８１・８２…接続口、８３…濾液、
８４…排出口、８５…排出管、９０…開閉弁。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 限外濾過膜よりなるクロスフロー内圧型
   の中空糸膜モジュールと、その中空糸膜モジュールに汚
   水を循環させる循環流路と、その中空糸膜モジュールの
   膜壁を透過した濾液を取り出す配管とからなる汚水の再
   利用装置において、中空糸膜モジュールを多連に並列さ
   せて、それら中空糸膜モジュールの各一端側の接続口を
   第１分配タンクを介して循環流路に接続し、それら中空
   糸膜モジュールの各他端側の接続口を第２分配タンクを
   介して循環流路に接続し、かつ、循環流路には、汚水が
   第１分配タンク側から並列する中空糸膜モジュールを経
   て第２分配タンクに流れる状態と第２分配タンク側から
   並列する中空糸膜モジュールを経て第１分配タンクに流
   れる状態とに交互に切換え可能とする切換弁と迂回流路
   を接続したことを特徴とする中空糸膜モジュールを用い
   る汚水の再利用装置。
2. 【請求項２】 限外濾過膜よりなるクロスフロー内圧型
   の中空糸膜モジュールと、その中空糸膜モジュールに汚
   水を循環させる循環流路と、その中空糸膜モジュールの
   膜壁を透過した濾液を取り出す配管とからなる汚水の再
   利用装置において、中空糸膜モジュールを直列に複数接
   続せしめて中空糸膜モジュール系に形成し、その中空糸
   膜モジュール系を多連に並列させ、それら中空糸膜モジ
   ュール系の各一端側の接続口を第１分配タンクを介して
   循環流路に接続し、それら中空糸膜モジュール系の各他
   端側の接続口を第２分配タンクを介して循環流路に接続
   し、かつ、循環流路には汚水が第１分配タンク側から並
   列する中空糸膜モジュール系を経て第２分配タンクに流
   れる状態と第２分配タンク側から並列する中空糸膜モジ
   ュール系を経て第１分配タンクに流れる状態とに交互に
   切換可能とする切換弁と迂回流路を接続したことを特徴
   とする中空糸膜モジュールを用いる汚水の再利用装置。
3. 【請求項３】 切換弁による循環流路における汚水の流
   れ方向の交互の切換え作動を、切換弁の作動を制御する
   制御装置に組込むタイマーにより所望の時間をおいて間
   欠的に行なわれるよう自動制御せしめた請求項 1および
   請求項２記載の中空糸膜モジュールを用いる汚水の再利
   用装置。
4. 【請求項４】 循環流路における汚水の流れ方向の交互
   の切換えを行なわす切換弁の作動を、循環流路を流れる
   汚水の流量または圧力または中空糸膜モジュールの膜壁
   を透過した濾液の水量を検出するセンサにより自動制御
   せしめた請求項１および請求項２記載の中空糸膜モジュ
   ールを用いる汚水の再利用装置。