JPH08281080A - 膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】処理槽１内の被処理液中に平型の膜エレメント
２がその膜面２１を垂直にして配設され、膜エレメント
の下方に囲い壁３２が設けられ、該囲い壁３２内に散気
手段４が設けられてなる膜分離装置において、噴出エア
を膜面に均一分散で接触させて膜洗浄を効率よく行い得
る充分に小型の膜分離装置を提供する。 【構成】囲い壁３２内に散気手段４が設けられ、該散気
手段４と膜エレメント２との中間に散気手段４により発
生される気液混合流に対する整流手段３３が設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は膜分離装置に関し、特に
生活排水や工場排水の浄化処理に有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】懸濁液を膜分離法により浄化処理する場
合、濾過液流路部材の両側に半透膜を設けた平型膜エレ
メントの複数枚を原液槽内に並設し、この膜エレメント
群の下方に散気管を配設し、原液槽内に懸濁液を供給
し、散気管からの噴出エアによりエア−スクラビングを
行いつつ、膜エレメントの濾過液流路側を減圧して懸濁
液を濾過することが公知である（特公平４−７０９５８
号公報）。

【０００３】この膜分離においては、特に、懸濁液が生
活排水や工場排水のように有機物を多量に含有する場
合、排水中の有機物が浮遊状態の活性汚泥によって好気
状態下で吸着・代謝分解されて病原菌が減少され、活性
汚泥が増殖されていく。即ち、微生物反応も進行してい
く。

【０００４】従来、上記形式の膜分離装置において、膜
エレメントの下方に長さ５００ｍｍ〜２０００ｍｍとい
った長いケ−シング部を設け、このケ−シング部の下端
部に散気手段を設け、この散気手段からの噴出エアによ
る気液混合流れを当該ケ−シング部上端位置に達するま
でに平行流にして、エアを膜エレメントの膜面に一様分
散で接触させて膜面でのケ−ク層の生成を防止し、濾過
流速の低下を抑制することが提案されている（特開平５
−２７７３４５号公報）。また、膜エレメントの下方に
ケ−シングを設け、該ケ−シングの下方空間に噴流管を
設け、同ケ−シングの下端に噴流ガイドを設け、該噴流
ガイド外の両側の各部位に散気管をそれぞれ配設するこ
とにより、消費エネルギ−の低減を図ると共に上昇流を
膜エレメントの膜面に対し平行流れにして膜面でのケ−
ク層の生成を防止し、濾過流速の低下を抑制することが
提案されている（特開平４−３３４５３０号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
構成では（特開平５−２７７３４５号公報）、膜エレメ
ントの下方に５００ｍｍ〜２０００ｍｍと云う長尺のケ
−シング部を設ける必要があり、装置の高さの大型化が
余儀なくされる。後者の構成においても（特開平４−３
３４５３０号公報）、散気管からの噴出エアによる気液
混合流れが噴流ガイドを通過することなく膜エレメント
に達するので、ケ−シングによりこの気液混合流れを整
流して膜エレメントの膜面に平行流で接触させるにはそ
れだけケ−シングを長くしなければならないこと、噴流
管がケ−シング外の下方にあり、ケ−シングの設置高さ
をそれだけ高くしなければならないこと等のために、装
置の高さの大型化は否めない。

【０００６】本発明の目的は、処理槽内の被処理液中に
平型の膜エレメントがその膜面を垂直にして配設され、
膜エレメントの下方に囲い壁が設けられ、該囲い壁内に
散気手段が設けられてなる膜分離装置において、噴出エ
アを膜面に均一分散で接触させて膜洗浄を効率よく行い
得る充分に小型の膜分離装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る膜分離装置
は、処理槽内の被処理液中に平型の膜エレメントがその
膜面を垂直にして配設され、膜エレメントの下方に囲い
壁が設けられ、該囲い壁内に散気手段が設けられ、該散
気手段と膜エレメントとの中間に散気手段により発生さ
れる気液混合流に対する整流手段が設けられていること
を特徴とする構成であり、膜エレメントに接する気液混
合流の上昇流速が０．０１〜２ｍ／secのもとで、囲い
壁の高さを２００ｍｍ〜５００ｍｍとし、散気手段と膜
エレメント下端との間隔を２００ｍｍ以上とすることが
適切である。

【０００８】以下、図面を参照しつつ本発明の構成を説
明する。図１は本発明に係る膜分離装置を示す説明図で
ある。図１において、１は処理槽である。２は平型の膜
エレメントであり、膜面２１を垂直とするように複数箇
が枠３１内に並設されている。３２は膜エレメント２，
…の下方に設けられた囲い壁であり、下端は処理槽底面
に近接されている。４，…は囲い壁３２内に囲い壁３２
内のほぼ全域にわたって設けられた散気管である。３３
は膜エレメント下端と散気管４との中間位置において、
囲い壁３２内のほぼ全域にわたって設けられた整流板で
あり、散気管４，…からの噴出エアによる気液混合流の
平行流化が促さられる。

【０００９】この整流板には、図２の（イ）〔左側は斜
視図、右側は平面図〕に示すように囲い壁の内郭にほぼ
等しい外郭の枠体に多数箇の平行ガイド板を取り付けた
もの、図２の（ロ）〔左側は斜視図、右側は平面図〕に
示すように同上枠体に格子状のガイド板を取り付けたも
の、図２の（ハ）〔左側は斜視図、右側は平面図〕に示
すように囲い壁の内郭にほぼ等しい外郭のプレ−トに多
数箇の孔を穿設したもの、図２の（ニ）〔左側は斜視
図、右側は平面図〕に示すように上記枠体に多数箇の平
行ガイド板を互いに直交する方向に設けた二段式のもの
等を使用できる。図１において、５２は被処理液を原液
槽１に供給するための液送ポンプ、５１は散気管４，…
にエア−を供給するためのブロワ、５３は膜エレメント
２，…の濾過液流路側を減圧するための吸引ポンプ、５
４は濾過液取出し配管、５５は濾過液貯槽である。

【００１０】本発明に係る膜分離装置により懸濁液、例
えば、生活排水、工場排水等の汚水を処理するには、図
１において、この汚水を液送ポンプ５２により原液槽１
に供給し、ブロワ５１の駆動により散気管４，…から空
気を噴出させ、この噴出空気に基づく気液混合流を囲い
壁３２と整流板３３とで囲い壁上端３２１に至るまでに
平行流になし、この平行流を平型膜エレメント２，２間
の間隙に沿って上昇させ、この気液混合上昇流で膜面２
１をエア−スクラビングし、一方、吸引ポンプ５３の駆
動により膜エレメント２の濾過液流路側を減圧して所定
の膜間差圧を発生させ、汚水中の有機物を空気との接触
下、好気性微生物により吸着・代謝分解させ、病原菌を
減少させると共に好気性微生物を増殖させつつ、膜エレ
メント２の膜に水を透過させ、これを濾過液取出し配管
５４を経て濾過液貯槽５５に取出していく。

【００１１】上記気液混合流の上昇速度は、懸濁液の液
質や濃度や処理速度等によっても異なるが、通常０．０
１〜２ｍ／ｓｅｃ、好ましくは、０．０２〜１ｍ／ｓｅ
ｃとされる。０．０１ｍ／ｓｅｃ以下では、活性汚泥が
沈殿して微生物反応を促進させ難く、また、膜面の洗浄
効果も不充分となる。２ｍ／ｓｅｃ以上では、膜分離装
置本体（例えば、後述の図４）の強度上、安全保障が難
しくなり、空気供給コストも高くなり過ぎる。かかる気
液混合流速を得るための散気口からのエアの噴出線速
は、１０〜２０ｍ／ｓｅｃ以上である。

【００１２】この散気管４の散気口からの噴出エアによ
る気液混合流は整流板３３により平行流化されると共に
囲い壁３２のために外側への拡がりが防止されつつ上昇
するにつれて平行流化される行き、囲い壁３２の長さや
整流板３３の高さ位置は、囲い壁上端３２１での気液混
合流れが平行流となるように設定されている。この場
合、囲い壁上端４２での気液混合流れを平行流れとなし
得る囲い壁４の高さは、気液混合流の流速が高速となる
ほど長くなる。而るに、気液混合流の流速は、通常０．
０１〜２ｍ／secとされので、囲い壁４の高さは、通常
２００ｍｍ以上とされ、５００ｍｍ以上では長すぎ、装
置の高さ寸法の大型化が招来されるから、５００ｍｍ以
下とされる。そして、整流板の位置を膜エレメント下端
から離すほど上記囲い壁上端３２１での気液混合流れの
平行流化に有利であり、整流板は膜エレメント下端から
少なくとも２００ｍｍ隔離して配設される。

【００１３】上記膜エレメントの寸法は、通常、高さが
５０ｃｍ〜１５０ｃｍ、巾が２０ｃｍ〜１００ｃｍ、厚
みが３ｍｍ〜６ｍｍ程度とされる。膜エレメント２，２
間の相互間隔は、原液の水質等によっても異なるが、通
常、５〜１５ｍｍ程度とされる。５ｍｍ以下では、膜エ
レメント間の気液混合流の上昇に対する抵抗が高くなり
過ぎ、膜面洗浄効果の低下が招来され、１５ｍｍ以上で
は、原液槽容積に対する膜面積が小となり過ぎ、膜分離
装置の大型化が招来される。上記した本発明に係る膜分
離装置の構成例では、散気管のエア−噴出孔を上に向け
ているが、エア−噴出孔を処理槽の底面側に向ければ、
上に向ける場合よりも囲い壁の高さを低くできる。エア
−噴出孔を処理槽の底面側に向ける場合、囲い壁下端と
処理槽底面との間からのエア漏出を僅かにとどめ得るよ
うにその間のギャップが充分に小さくされる。

【００１４】本発明に係る膜分離装置を使用する場合、
膜エレメント２の濾過液流路側の吸引ポンプ５３による
減圧は、間歇的に行うことが好ましく（例えば、１０分
間吸引ポンプ駆動，５分間吸引ポンプ停止の繰返し）、
かくすることにより、吸引ポンプ停止期間中、膜間差圧
を零にしケ−ク層の膜面への押え付けを回避してエア−
スクラビングによるケ−ク層の除去を効率よく行い得、
全体としての経時的なケ−ク層の付着生成を抑制するこ
とができる。

【００１５】この場合、膜面での経時的なケ−ク層の生
成にもかかわらず、濾過流束を一定とするように、ケ−
ク層生成に基づく濾過抵抗の増大に応じ、漸次に減圧度
（上記間歇的減圧運転の減圧時の減圧度）を高くして膜
間差圧を増大し、所定の減圧度（例えば、−５０KPa程
度）に達すれば、運転を中断し、適当な手段で濾過流束
をほぼ回復させたうえで、前記の一定濾過流束下での再
運転を行うことができる（定量運転）。あるいは、一定
の減圧度で間歇的に減圧し、透過流束が下限値に低下す
ると運転を中断し、適当な手段で濾過流束をほぼ回復さ
せたうえで、前記の一定減圧度下での再運転を行うこと
もできる（定圧運転）。

【００１６】本発明において、平型膜エレメントには例
えば、図３の（イ）及び図３の（ロ）〔図３の（イ）に
おけるロ−ロ断面図〕に示す構成の膜エレメントを使用
することができる。図３の（イ）並びに図３の（ロ）に
おいて、２２は濾過液流路用シ−トであり、例えば、プ
ラスチックネット、プラスチック不織布、織物（例え
ば、ポリエステル製トリコット織物、特に、この織物を
樹脂液、例えばメラミン樹脂液で内部に繊維間隙を残す
ように固めたもの等）、多孔プラスチック板等が使用さ
れる。２３はプラスチック製（例えば、塩化ビニル樹脂
製）または軽量金属製（例えば、アルミニウム製）の濾
過液集水管部材（外形は四角形）、２４は同じく補強縁
板であり、濾過液集水管部材２３の嘴部２３１に濾過液
流路用シ−ト２２の一端が差し込まれ、この濾過液流路
用シ−ト２２の三方に補強縁板２４がボルト２４１の締
め付けにより挾着され、合掌面が接着剤２５１でシ−ル
されている。２１は濾過液集水管部材２３の嘴部２３１
と補強縁板２４にわたり接着剤２５２または融着により
貼着された半透膜（精密濾過膜や限外濾過膜等）であ
り、精密濾過膜や限外濾過膜を不織布等の基材に貼り合
わせたもの、精密濾過膜や限外濾過膜に不織布等の基材
を埋め込んだもの等も使用できる。２６は濾過液集水管
部材２３の上端開口に接着剤を介して水密に差し込まれ
た濾過液取出し短管、２７は同じく濾過液集水管部２３
の下端開口に接着剤を介して水密に差し込まれた密栓で
ある。上記において、補強縁板２４，２４の合掌面のシ
−ル、半透膜２１の貼着、濾過液取出し短管２６や密栓
２７の水密固定に用いる接着剤には、例えば、エポキシ
樹脂、ウレタン樹脂等の硬化型接着剤、ホットメルト接
着剤等を使用できる。

【００１７】本発明に係る膜分離装置の本体は、例え
ば、図４に示すように、枠部３１の下端に囲い壁３２を
有する据置き式フレ−ム３の枠部３１に複数箇の膜エレ
メント２，…を膜エレメント相互間に間隙を置いて挿入
し、囲い壁３２内に整流板３３並びに散気管（図には現
れていない）をそれぞれ所定の位置に配設することによ
り組み立てることができる。散気管の配設は、図５の
（イ）または図５の（ロ）に示すように、膜エレメント
２と同方向または直交方向の何れでもよく、また、図５
の（ハ）に示すようなル−プ状の散気管の配設も可能で
ある。

【００１８】

【作用】図１において、散気管４，…からの噴出エアに
よる気液混合流が上昇につれ囲い壁３２と整流板３３と
の相乗作用により平行流とされていき、囲い壁上端３２
１で平行流となり、気液混合流がこの平行流で膜エレメ
ント２の膜面２１に接触するから、エアの膜面への一様
な分散により膜を均一に洗浄でき、ケ−ク層の生成をよ
く防止でき、初期濾過流速を充分に保持できる。この場
合、囲い壁のみの場合に較べ、低い囲い壁高さで囲い壁
上端での気液混合流を平行流にでき、膜エレメント上端
位置の高さを低くして装置を小型にできる。

【００１９】

【実施例】

〔実施例１〕膜エレメントには図３の（イ）並びに
（ロ）に示すものを使用し、寸法は縦１０６０ｍｍ×横
（巾）６１０ｍｍとし、膜２１には公称孔径０．４μ
ｍ、面積１ｍ²のポリオレフィン系精密濾過膜を、濾過
液流路用シ−ト２２にはプラスチックネツトをそれぞれ
使用し、枠板と膜との接着、枠板間の接着シ−ルには、
共にウレタン樹脂を使用した。装置本体は、図４に示す
構成とし、囲い壁３２の高さを４５０ｍｍとし、据置き
式フレ−ム３の枠部３１に上記膜エレメント３０枚を１
３ｍｍの間隔で重ねて挿入し、整流板〔図２の（イ）に
示す構成〕を膜エレメント２の下方２００ｍｍの位置
に、散気管４〔図５の（イ）に示す構成〕を膜エレメン
ト２の下方４００ｍｍの位置にそれぞれ配設した。

【００２０】この装置本体を処理槽内に設置し、被処理
液にはMLSS濃度６，０００〜７，０００ｍｇ／リットル
の活性汚泥溶液を使用し、膜エレメントの膜面での気液
混合流の流速を０．５ｍ／secとするようにエア噴出量
を設定し、濾過流束を０．６ｍ³／ｍ²・dayに保持する
ように、吸引ポンプを１０分間作動、５分間停止の間歇
的減圧で運転した。

【００２１】〔実施例２〕実施例１に対し、整流板３３
の配設位置を膜エレメント２の下方１００ｍｍとし、散
気管４の配設位置を膜エレメント２の下方２００ｍｍと
した以外、実施例１に同じとした。 〔比較例〕実施例１に対し整流板を使用しない以外、実
施例１に同じとした。

【００２２】上記の実施例並びに比較例における、濾過
処理開始後、濾過流束０．６ｍ³／ｍ²・day保持下での
膜エレメントの濾過液流路側吸引圧力（吸引ポンプの間
歇作動における吸引ポンプ操作圧力）は、図６に示す通
りであり、実施例においては、比較例に較べて経時的な
濾過抵抗の増大が小であり、減圧度を小にできること、
従って、ケ−ク層の生成が少ないことが明らかである。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、処理槽内の被処理液中
に平型の膜エレメントがその膜面を垂直にして配設さ
れ、膜エレメントの下方に囲い壁が設けられ、該囲い壁
内に散気手段が設けられてなる膜分離装置において、囲
い壁の高さを低くしても、膜面でのケ−ク層の生成をよ
く抑制でき、高さがコンパクトで、かつ濾過流速が安定
な膜分離装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用する膜分離装置を示す説明
図である。

【図２】本発明において使用する整流板の異なる例を示
す説明図である。

【図３】本発明において使用する膜エレメントの一例を
示す説明図である。

【図４】本発明において使用する膜分離装置本体の一例
を示す説明図である。

【図５】本発明において使用する散気管の異なる配設例
を示す説明図である。

【図６】本発明に係る実施例と比較例との定量濾過のも
とでの膜エレメントの濾過液流路側の減圧状態を示す図
である。

【符号の説明】

１ 処理槽 ２ 平型膜エレメント ２１ 半透膜 ３２ 囲い壁 ３３ 整流板 ４ 散気管 ５３ 吸引ポンプ ５４ 濾過液取出し配管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理槽内の被処理液中に平型の膜エレメン
   トがその膜面を垂直にして配設され、膜エレメントの下
   方に囲い壁が設けられ、該囲い壁内に散気手段が設けら
   れ、該散気手段と膜エレメントとの中間に散気手段によ
   り発生される気液混合流に対する整流手段が設けられて
   いることを特徴とする膜分離装置。
2. 【請求項２】膜エレメントに接する気液混合流の上昇流
   速が０．０１〜２ｍ／secであり、囲い壁の高さが２０
   ０ｍｍ〜５００ｍｍであり、散気手段と膜エレメント下
   端との間隔が２００ｍｍ以上である請求項１記載の膜分
   離装置。