JPH0731853A - 槽浸漬式膜エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】原液槽に浸漬設置し、透過側の減圧により膜間
差圧を発生させて使用する膜エレメントにおいて、原液
流による膜の動揺のもとでの膜破損並びに原液槽からの
引揚げ時での膜内の溜り透過液重量による膜破損を共に
良好に防止できる槽浸漬式膜エレメントを提供する。 【構成】ド−プを押出成形して成る、多数本の平行な透
過液流路孔１１を有する帯状膜分離材１の複数枚を並設
し、その並設体Ａの端部を一括し、該端部から各帯状膜
分離材１の透過液流路孔１１を外部に導出してある。通
常、帯状膜分離材１の厚みは０．５mm〜３．０mm、透過
液流路孔１１の直径は同厚みの０．２〜０．８倍、透過
液流路孔１１，１１間の間隔は同厚みの０．３〜２．０
倍とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原液槽内に浸漬設置し、
透過側を減圧して使用する槽浸漬式膜エレメントに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】原液を限外濾過膜、精密濾過膜或いは低
圧用逆浸透膜で分離処理する場合、開放式の原液槽内に
膜エレメントを浸漬設置し、膜エレメントの透過側を減
圧して膜間差圧を発生させ、原液を散気装置またはポン
プにより流動させつつ、原液の溶媒を上記膜間差圧のも
とで膜透過させることが公知である。

【０００３】例えば、汚水を活性汚泥法により処理する
場合、曝気槽内に膜エレメントを浸漬設置し、散気管か
らの空気の供給下、汚水中の浮遊微生物で汚水中の有機
物を吸着・代謝分解させると共に膜エレメントの透過側
を減圧して膜間差圧を発生させ、この膜間差圧のもと
で、上記散気空気に基づく気液混合流で膜面を洗浄しつ
つ、溶媒である水を膜透過させて分離し、放流していく
ことが公知である。

【０００４】従来、上記の槽浸漬式膜エレメントとして
は、図３の（イ）並びに図３の（ロ）〔図３の（イ）の
ロ−ロ断面図〕に示すように、一端１２'を閉塞した中
空糸膜の多数本を他端において注型樹脂隔壁２'により
一括し、この一括端部に透過液集水室４'を設け、各中
空糸膜１'の中空孔（透過液流路）１１'からの透過液を
この透過液集水室４'を経て放流するもの、図４の
（イ）並びに図４の（ロ）〔図４の（イ）のロ−ロ断面
図〕に示すように、内部に透過液流路材１１"を収容し
た膜封筒１"の複数枚を並設し、この並設体を開口端側
において注型樹脂隔壁２'により一括し、この一括端部
に透過液集水室４'を設け、各膜封筒１"の透過液流路か
らの透過液をこの透過液集水室４'を経て放流するもの
等が公知である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の膜エレメントに
おいては、膜の下端が自由状態にあり、原液の流動に伴
い膜が動揺され、膜相互の接触による膜面への汚泥の付
着防止のために、高透過流束が期待できる。

【０００６】しかしながら、中空糸膜を使用した膜エレ
メントにおいては、中空糸膜の曲げ剛性並びに捩じれ剛
性が小であって、上記動揺に伴い発生する歪が大であ
り、しかも、この歪が曲げ歪と捩じれ歪との重畳のため
に複雑であり、更に、中空糸膜の絡み合いが発生し易
く、かかる絡み合いのもとでは、歪の著大化が余儀なく
されるから、膜破損が発生し易い。また、中空糸膜の絡
み合いによる膜相互の接触低下のために、高透過流束の
保証も難かしくなる。

【０００７】これに対し、膜封筒を使用した膜エレメン
トにおいては、曲げ歪が中空糸膜に較べて小であり、捩
じれが生じ難く、歪が単純であり、膜破損が生じ難い。
また、膜相互の絡み合いも生じ難く、膜相互の接触によ
る膜面への汚泥の付着防止をよく達成でき、高透過流束
を保証でき、かかる点からすれば、膜封筒を使用した膜
エレメントが中空糸膜を使用した膜エレメントよりも有
利である。

【０００８】上記何れの膜エレメントにおいても、定期
的に原液槽から引き上げて保守・点検する必要があり、
この際、膜の透過液流路内の透過液への浮力の作用が喪
失されるために、その透過液重量が膜に作用することに
なる。この場合、中空糸膜においては、透過液流路孔の
内径が小さく、内圧に基づき膜に作用する引張りストレ
スが小であるために（内圧をｐ、透過液流路の内径を
d、膜の厚みをtとすると、引張りストレスδは、δ＝ｄ
ｐ／ｔで与えられる）、膜内の透過液重量による膜破損
は生じ難い。

【０００９】これに対し、膜封筒を使用した膜エレメン
トにおいては、膜エレメントを槽内から引き上げると同
時に膜封筒が内部の透過液の重量のために拡張され、上
記中空糸膜に較べ膜の封筒内径が著大となるために、膜
に作用する引張りストレスが過大となって膜破損が発生
し易く（かかる危険性は、膜を逆洗する場合にも、避け
難い）、かかる点からすれば、膜封筒を使用した膜エレ
メントが中空糸膜を使用した膜エレメントよりも不利で
ある。

【００１０】上記のように、従来の槽浸漬式膜エレメン
トにおいては、一長一短があり、前記した、清澄水の分
離を膜分離で行う活性汚泥法の実用化には、それらの不
利を解消できる膜エレメントの出現が要請される。

【００１１】本発明の目的は、原液槽に浸漬設置し、透
過側の減圧により膜間差圧を発生させて使用する膜エレ
メントにおいて、原液流による膜の動揺のもとでの膜破
損並びに原液槽からの引揚げ時での膜内の溜り透過液重
量による膜破損を共に良好に防止できる槽浸漬式膜エレ
メントを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の槽浸漬式膜エレ
メントは、ド−プを押出成形して成る、多数本の平行な
透過液流路孔を有する帯状膜分離材の複数枚を並設し、
その並設体の端部を一括し、該端部から各帯状膜分離材
の透過液流路孔を外部に導出したことを特徴とする構成
であり、通常、帯状膜分離材の厚みは０．５mm〜３．０
mm、透過液流路孔の直径は同厚みの０．２〜０．８倍、
０、透過液流路孔間の間隔は同厚みの０．３〜２．０倍
とされる。

【００１３】

【作用】膜体が帯状であるため、原液の流動で揺動され
ても、膜体の捩じれや絡み合いがよく防止され、膜に作
用する歪が単純となり、膜破損を充分に排除でき、膜体
相互の接触により膜面への懸濁物質の付着防止を良好に
行うことができる。

【００１４】また、膜体の透過液流路が内径の小なる多
本数の孔により形成されているから、膜エレメントを原
液槽から引き上げる際に膜透過液流路内の溜り透過液の
重量のために膜に作用する引張りストレス並びに逆洗時
に膜に作用する引張りストレスを充分に小さくでき、膜
破損を防止できる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説
明する。図１の（イ）は本発明の実施例を示す縦断面説
明図、図１の（ロ）並びに（ハ）は図１の（イ）のロ−
ロ断面図並びにハ−ハ断面図である。図１の（イ）乃至
図１の（ハ）において、１は帯状膜分離材であり、多数
本の平行な透過液流路孔１１を有し、ド−プの押出によ
り成形され、一端部１２において透過液流路孔１１，…
を樹脂の注入、加熱融着等により閉塞してある。Ａは帯
状膜分離材１１，…を上記の一端部１２を下側にした状
態で所定の間隔ａにて並設した帯状膜分離材並設体、２
は帯状膜分離材並設体Ａの上端を一括せる注型樹脂隔壁
であり、各帯状膜分離材１の透過液流路孔１１を当該隔
壁２の表面に開口させてある。３は帯状膜分離材１に対
する曲げ補強体であり、各帯状膜分離材１の上端部両面
に弾性係数が帯状膜分離材よりも大なる補強用テ−プを
貼着したうえで樹脂隔壁２を注型するか、または、樹脂
隔壁の注型後、スポンジ等の柔軟性材を被着する等によ
り設けることができ、この曲げ補強体３の突出寸法ｂは
５〜３０mm程度とされる。図１の（イ）並びに（ロ）に
おいて、４は透過液集水室用ケ−スを示し、樹脂隔壁２
上に取着されている。

【００１６】上記帯状膜分離材の成形には、ノズル（通
常、チュ−ブインオリフィス型ノズルが使用される）を
多数箇並設し、ド−プ（所定の高分子濃厚溶液）を各ノ
ズルに定量押出ポンプにより供給し、各ノズルからド−
プを中空糸状に押出すと共に中空糸の内部にノズル内の
チュ−ブからの芯液（通常、水が使用される）を供給
し、これらノズルからの中空糸状体を凝固浴に浸漬する
以前の溶媒蒸発段階において並列に凝着させ、次いで、
凝固浴に導入して凝固する方法、シ−ト押出ダイス内に
芯液供給チュ−ブを所定の間隔で組込み、ド−プをダイ
スから押出すと共に各チュ−ブから芯液を送出して連通
孔を形成し、次いで、凝固浴に導入して凝固する方法等
を使用できる。前者の方法による場合、表面に凹凸が発
生し、後者の方法による場合、平坦な表面となる。

【００１７】上記帯状膜分離材の厚み（表面に凹凸が在
る場合は、平均の厚み）は、通常、０．５mm〜３．０m
m、透過液流路孔の直径は厚みの０．２〜０．８倍、透
過液流路孔間の間隔は同厚みの０．３〜２．０倍とされ
る。また、帯状膜分離材の外郭寸法は、通常、巾が３cm
〜５０cm、長さが２０cm〜３００cmとされ、特に長さ／
巾の比を２〜１００とすることが好ましい。

【００１８】本発明の膜エレメントの膜には、被処理原
液に応じ、限外濾過膜、精密濾過膜或いは逆浸透膜が使
用される。本発明の膜エレメントにおいては、透過側の
減圧によって膜間差圧が与えられ、その差圧が１気圧以
下であるので、逆浸透法の場合は、低圧逆浸透法が使用
される。

【００１９】また、帯状膜分離材１，１間の間隔ａは、
懸濁物質、例えば、浮遊汚泥の付着堆積を防止し得るよ
うに広くされ、通常、帯状膜分離材１の厚み〜３０mm程
度に設定される。

【００２０】図２は本発明の膜エレメントを使用した活
性汚泥法による散気式曝気槽を示している。図２におい
て、５１は開放式の散気式曝気槽であり、底部に散気管
５２，…を配設してある。５３は散気管５２，…に空気
を供給するコンプレッサ−である。Ｅ，…は本発明の膜
エレメントを示し、適宜の手段（図示されていない）に
より散気管５２上に固設してある。５４は膜エレメント
Ｅ，…の透過側を減圧する真空ポンプであり、膜エレメ
ント上端の樹脂隔壁へのケ−ス４の取着により透過液集
水室を設け、この透過液集水室に当該真空ポンプ５４を
接続してある。

【００２１】この散気式曝気槽を使用しての汚水の処理
においては、コンプレッサ−５３を駆動し、散気管５
２，…から空気を噴出させ、好気性の浮遊微生物で汚水
中の有機物を吸着・代謝分解させると共に、真空ポンプ
５４を駆動し、膜エレメントＥ，…の透過側を減圧し、
この減圧による膜間差圧のもとで汚水中の水を膜透過さ
せ、透過液集水室４を経て放流していく。この場合、散
気管５２からの噴出空気のために、膜エレメントＥの帯
状膜分離材が絡み合うことなく揺動され、帯状膜分離材
の膜面が擦られるから、その膜面への浮遊汚泥の付着を
よく防止でき、透過流束を高く保持できる。尤も、帯状
膜分離材においては、揺動に伴い歪を受けるが、捩じれ
難く、その歪が単純な曲げ歪であるから、中空糸膜使用
の膜エレメントに較べ、膜を安定に保持でき膜破損を充
分に防止できる。

【００２２】上記汚水処理においては、定期的に膜エレ
メントを曝気槽から引き上げて点検する必要があり、こ
の引揚げ時、帯状膜分離材の透過液流路孔内の溜り透過
液の重量が帯状膜分離材に作用するが、透過液流路孔の
内径が極めて小さいために、溜り透過液の重量に基づき
帯状膜分離材に作用する引張りストレスを僅小に抑える
ことができ、膜破損を充分に防止できる。また、膜エレ
メントの透過側に空気又は透過液等の洗浄液を圧入して
逆洗を行う場合においても、膜破損をよく防止できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の槽浸漬式膜エレメントは、上述
した通りの構成であり、膜分離材が帯状であるために、
原液の流動により動揺されても捩じれをよく抑制でき、
動揺に伴い発生する歪を単純な曲げ歪にとどめることが
できるから、膜の歪破損を充分に防止できる。

【００２４】また、膜分離材の透過液流路を内径の小な
る連通孔により形成してあるから、膜エレメントを原液
槽から引き上げる際に膜透過液流路内の溜り透過液の重
量のために膜に作用する引張りストレス並びに逆洗時に
膜に作用する引張りストレスを充分に小さくでき、かか
る場合においても、膜破損を充分に防止できる。

【００２５】従って、本発明によれば、膜エレメントを
散気式曝気槽に浸漬設置し、散気により膜を揺動させて
膜面への汚泥の付着を抑制しつつ、膜エレメントの透過
側の減圧による膜間差圧のもとで高透過流束を保証し、
かつ、定期的に膜エレメントの点検を行う汚水処理方式
を安全に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（イ）は本発明の実施例を示す縦断面説
明図、図１の（ロ）並びに（ハ）は図１の（イ）におけ
るロ−ロ断面図並びにハ−ハ断面図である。

【図２】本発明の膜エレメントを使用した汚水処理槽を
示す説明図である。

【図３】図３の（イ）は従来例を示す断面説明図、図３
の（ロ）は図３の（イ）のロ−ロ断面図である。

【図４】図４の（イ）は従来例を示す断面説明図、図４
の（ロ）は図４の（イ）のロ−ロ断面図である。

【符号の説明】

１ 帯状膜分離材 １１ 透過液流路孔 Ａ 帯状膜分離材の並設体 ２ 樹脂隔壁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ド−プを押出成形して成る、多数本の平行
   な透過液流路孔を有する帯状膜分離材の複数枚を並設
   し、その並設体の端部を一括し、該端部から各帯状膜分
   離材の透過液流路孔を外部に導出したことを特徴とする
   槽浸漬式膜エレメント。
2. 【請求項２】帯状膜分離材の厚みが０．５mm〜３．０m
   m、透過液流路孔の直径が同厚みの０．２〜０．８倍、
   透過液流路孔間の間隔が同厚みの０．３〜２．０倍であ
   る請求項１記載の槽浸漬式膜エレメント。