JPH08281084A - 浸漬型膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜エレメント間の複数の流路間隔を満たすだ
けの少量の薬液を使用し、槽内方式で膜の洗浄を行う。 【構成】 処理槽１０内の水中に、透過水の取出口１３
を有する複数枚の膜エレメント１２を前後方向に流路間
隔１４を保って一列に立て並べた膜モジュール１１を配
置し、流路間隔を上向流する原水のうち膜エレメントの
内部に透過した透過水を採水する浸漬型膜分離装置にお
いて、上記膜エレメントの下端部に、前後の膜エレメン
トとの間の流路間隔の下端部を開閉する開閉装置２０を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、生物反応槽や膜浸漬
槽などの処理槽内の水中に、透過水の取出口を有する複
数枚の中空糸膜、管状膜、平膜などの膜エレメントを前
後方向に流路間隔を保って一列に立て並べた膜モジュー
ルを配置し、浸漬した膜モジュールの水深に基づく水頭
差や、吸引ポンプによる吸引によって低エネルギーで膜
濾過を行い、各膜エレメントの内部から透過水を採水す
る浸漬型膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような浸漬型膜分離装置では膜濾過
を間欠的に行い、運転停止時に膜エレメントの内部に透
過した透過水を膜に逆流させ、膜の外面に付着した付着
物を剥離して膜の濾過性能を回復し、長期間にわたって
透過水を安定に採水するよう運転が行われている。しか
し、このように運転を間欠的に行っても半年や一年以
上、経過すると、膜面の汚染が進行するので膜面を薬液
で洗浄することが必要になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】薬液洗浄を行うには、
膜モジュールを槽外に取出して行う槽外方式と、処理槽
内の原水を薬液と置換する槽内方式とがある。槽外方式
では水を含んだ非常な重量物の膜モジュールを吊り上げ
て外に取出す大掛りな巻上げ、移送装置が必要である。
又、膜モジュールの取出しによって、モジュールから流
れ出る原水が周囲を濡らし、汚染する。槽内方式は、槽
外方式の問題点はないが、処理槽内の原水を排水したあ
と、槽内を薬液で満たすため、多量の薬液を使用しなけ
ればならない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は少ない薬液で槽
内方式の洗浄が行えるようにしたもので、請求項１の発
明は、処理槽内の水中に、透過水の取出口を有する複数
枚の膜エレメントを前後方向に流路間隔を保って一列に
立て並べた膜モジュールを配置し、流路間隔を上向流す
る原水のうち膜エレメントの内部に透過した透過水を採
水する浸漬型膜分離装置において、上記膜エレメントの
下端部に、前後の膜エレメントとの間の流路間隔の下端
部を開閉する開閉装置を設けたことを特徴とする。又、
請求項２の発明は、処理槽内の水中に、下から気泡が入
るエアリフト筒を立設し、このエアリフト筒内に、透過
水の取出口を有する複数枚の膜エレメントを前後方向に
流路間隔を保って一列に立て並べた膜モジュールを配置
し、流路間隔を上向流する原水のうち膜エレメントの内
部に透過した透過水を採水する浸漬型膜分離装置におい
て、前記エアリフト筒の下端部に、その下端を開閉する
底部開閉装置を設けたことを特徴とする。

【０００５】

【実施例】図示の各実施例において、１０は原水が供給
される処理槽、１１は処理槽内の水中に前後方向に流路
間隔１４を保って一列に立て並べられた複数枚の膜エレ
メント１２からなる膜モジュールで、本実施例では図１
１（イ）に示した平膜エレメントで以下説明する。平膜
エレメントは前後の両面に張設された膜と、この膜を透
過して内部に浸入した透過水を取出すための取出口１３
とを備えている。取出口１３は左右の集水路兼スペーサ
１９，１９の上端に設けられている。処理槽内には膜モ
ジュール１１の下方にブロアＢから空気が供給される散
気装置１５が配置してあり、膜濾過運転を行う際は散気
装置から散気し、これにより膜モジュールを構成する平
膜エレメント１２の相対向した膜面間の流路間隔１４に
エアリフトによるクロスフロー上昇流を生じさせ、膜面
にゲル状の付着物が生成するのを防止しながら膜を透過
した透過水を各平膜エレメントの内部に得、この透過水
を各平膜エレメントの取出口１３に接続したヘッダー管
１６を介しポンプＰ1 で吸引して採水する。各流路間隔
を通過した原水は膜モジュールの外側を対流状に下降
し、流路間隔の下端に流入して循環する。

【０００６】図１〜５は請求項１の２つの実施例で、各
平膜エレメントの下端部に、前後の平膜エレメントとの
間の流路間隔１４の下端を開閉する開閉装置２０を設
け、膜濾過運転の際は開閉装置を開にし、散気装置から
の気泡と、膜モジュールの外を対流状に下向流する原水
が流路間隔１４に下から流入できるようにしておく。
尚、各平膜エレメント１２の両側部は図３に示す様に処
理槽１０の側壁の内面に密接させてあり、これにより各
流路間隔１４は平膜エレメントで完全に仕切られてい
る。

【０００７】図１，２の開閉装置２０は、前後の両面に
通気孔２２を有し、各平膜エレメント１２の下端に沿っ
て固定された四角筒部材２１と、この四角筒部材の前後
両面に周縁部を気密に取付けられた、例えばゴムなどか
らなる弾性体２３，２３と、四角筒部材内に送気管２５
で加圧空気を送入する送気装置２４とから構成され、送
気装置２４を運転して各四角筒部材中に加圧空気を送入
すると、空気は通気孔２２から出て四角筒部材の前後両
面に取付けられた弾性体２３，２３を膨らませ、前後に
隣接した平膜エレメントの下端部で膨らんだ弾性体は、
図１に拡大して示したように互いに接触して前後の平膜
エレメント間の流路間隔１４の下端を閉じる。これによ
って前後の平膜エレメント間の流路間隔は上面だけが開
放する。

【０００８】各平膜エレメントの前後両面の膜を薬液で
洗浄する際は、膜濾過運転を止め、膜モジュールの上端
部が水面上に露出するまで処理槽内の原水を排出する。
次いで、上述したように送気装置で弾性体２３，２３を
膨らませ、前後の平膜エレメント間の全部の流路間隔１
４を上面だけ開放したものにする。それから全部の流路
間隔中に存在する原水を吸引ポンプＰ2 で吸出して空に
し、次いで空になった全部の流路間隔に薬注ポンプＰ3
、薬注管１７で薬液を満たす。これによって各平膜エ
レメントの前後両面の膜を薬液で洗浄することができ
る。

【０００９】洗浄が終ったら、全部の流路間隔中の薬液
をポンプＰ2 で吸出し、その後、送気管の途中の弁を開
いて弾性体を膨らませた加圧空気を抜くことにより開閉
装置２０を開き、原水を処理槽に元の水面になるまで補
給し、それから膜濾過運転を再開する（図２）。

【００１０】開閉装置２０は、上述した空気で膨らませ
る弾性体に限定されず、図４，５に示すように各平膜エ
レメントの下端に沿ってヒンジで前後二枚の開閉板２
６，２６を取付け、膜濾過運転中は図５のように両開閉
板を下向きに垂れ下げて前後の流路間隔の下端を開き、
薬液洗浄を行う際は図４のように前の開閉板は９０°前
上向きに回動し、後の開閉板は９０°後上向きに回動
し、前の平膜エレメントの後の開閉板と、後の平膜エレ
メントの前の開閉板とを衝き合せて流路間隔１４の下端
を閉じるようにしてもよい。この場合、両開閉板を９０
°宛、往復回動させるには開閉板に連結するシャフトを
水平方向に駆動させたり、ヒモや鎖を取り付け上方に引
上げるようにすればよい。

【００１１】洗浄の際、膜モジュールの平膜エレメント
間の流路間隔１４の下端を開閉装置２０で閉じたら、そ
の流路間隔中の原水をポンプＰ2 で吸出して薬液と置換
するため、一つの処理槽内に複数の膜モジュールを浸漬
し、一つの膜モジュールの洗浄を、他の膜モジュールが
行っている膜濾過運転とは無関係に行える。

【００１２】図６〜１０は請求項２の２つの実施例で、
処理槽１０の水中に垂直なエアリフト筒１８を立設し、
前後方向に流路間隔１４を保って一列に立て並べられた
複数枚の平膜エレメントからなる膜モジュール１１はこ
のエアリフト筒１８の内部に配置してある。尚、エアリ
フト筒１８は円筒でも角形でも良い。

【００１３】図６〜８の実施例ではエアリフト筒１８の
下端部には、エアリフト筒の下端を開閉する底部開閉装
置３０を設け、エアリフト筒の上端である仕切板の上端
と、その上方の水面上との間にエアリフト筒の上方延長
部を開閉する上部開閉装置３１を設ける。

【００１４】これらの開閉装置３０，３１は、空気の送
入によって膨らむ筒形開閉部材３２を複数本、間隔を保
って平行に配列して構成されている。各開閉部材３２
は、両端が閉じ、１８０°の位相で鰭板３４，３４が突
出すると共に、これと直交した１８０°の位相で通気孔
３５が点々と開設されたパイプ部材３３と、両鰭板の両
側に位置して周縁部をパイプ部材に気密に取付けられ
た、例えばゴムからなる弾性体３６，３６とからなる。
送気装置３７を運転し、パイプ部材３３に接続した送気
管３８でパイプ部材中に空気を送入すると、空気は通気
孔３５から出て両側の弾性体３６，３６を膨らませる。
従って、間隔を保って隣接した筒形開閉部材の間の間隔
は膨らんで接触した弾性体によって閉じられる。

【００１５】底部開閉装置３０は、エアリフト筒１８の
下端部間に弾性体３６，３６を前後方向、又は左右方向
に向け、所定の間隔を保って同一水平面上に配列した複
数本の筒形開閉部材で構成する。又、上部開閉装置３１
はエアリフト筒１８上に、弾性体３６，３６を上下方向
に向け、所定の間隔を保って上下方向に多段に配列した
複数本の筒形開閉部材で構成する。

【００１６】膜濾過運転の際は、図８（イ）のように底
部開閉装置３０と、上部開閉装置３１を共に開にしてお
き、散気装置１５からの気泡と、エアリフト筒の外を対
流状に下向流した原水が開いている底部開閉装置を通っ
てエアリフト筒内に入ることができるようにすると共
に、平膜エレメントの間の流路間隔１４を上向流した原
水が開いている上部開閉装置の間を通ってエアリフト筒
の外に出、下向きに折返して循環できるようにする。こ
れにより散気装置１５から散気し、平膜エレメントの相
対向した膜面間の流路間隔１４にエアリフトによるクロ
スフロー上昇流を生じさせ、膜面にゲル状の付着物が生
成するのを防止しながら膜を透過した透過水を各平膜エ
レメントの内部に得、この透過水を各平膜エレメントの
取出口に接続したヘッダー管１６を介し、ポンプＰ1 で
吸引して採水する。各流路間隔を通過した原水は開の上
部開閉装置の間を通り、エアリフト筒の外側を対流状に
下降し、開の底部開閉装置の間を通り散気装置からの気
泡と一緒にエアリフト筒内に下から流入して循環する。

【００１７】各平膜エレメントの前後両面の膜を薬液で
洗浄する際は、膜濾過運転を止め、エアリフト筒内の原
水を無くするために処理槽内の水面が底部開閉装置３０
よりも下になるまで槽内の原水を排水する（図８ロ）。
次いで底部開閉装置３０、上部開閉装置３１に送気装置
２４で加圧空気を送入して両装置を共に閉にし（図８
ハ）、処理槽内のエアリフト筒の外に原水を、エアリフ
ト筒の内部に薬液を、夫々液面が上部開閉装置の途中に
なるまで供給して膜モジュールを薬液中に浸し、各平膜
エレメントの前後両面の膜を薬液で洗浄する。

【００１８】洗浄が終ったら、エアリフト筒内の薬液を
ポンプで吸出し、その後、送気管の途中の弁を開いて弾
性体３６，３６を膨らませていた空気を抜くことにより
底部開閉装置と、上部開閉装置を開き、原水を処理槽内
に元の水面になるまで補給し、それから膜濾過運転を再
開する。

【００１９】図６は１台のポンプＰ3 でエアリフト筒内
への薬液の供給と、エアリフト筒内の薬液を外に排出す
る装置を示す。薬液タンク４０の底部に、ポンプＰ3 を
途中に接続し、エアリフト筒の内部に薬液を供給する注
入管４１を取付ける。エアリフト筒１８には底部開閉装
置の直上に排出口４２を設け、排出口４２と、注入管４
１のポンプＰ3 よりも上流の位置を排出管４３で接続す
る。注入管４１の、排出管との接続位置よりも上流に開
閉弁Ｖ1 を設け、排出管４３には上流に開閉弁Ｖ3 を設
ける。注入管４１の、ポンプＰ3 よりも下流に開閉弁Ｖ
2 を設け、注入管４１には開閉弁Ｖ2 とＰ3 の途中に、
開閉弁Ｖ4 を有する抜出管４４を接続する。薬液タンク
内の薬液をエアリフト筒内部に供給するには開閉弁Ｖ3
，Ｖ4 を閉、開閉弁Ｖ1 ，Ｖ2 を開にし、ポンプＰ3
を運転する。又、洗浄を終った薬液を外に排出するには
開閉弁Ｖ1 ，Ｖ2 を閉、Ｖ3 ，Ｖ4 を開にし、ポンプＰ
3 を運転し、エアリフト筒内の薬液を排出管４３でポン
プに吸出し、抜出管４４で排出する。この図６に示した
ようにエアリフト筒１８の下部に散気ノズル４５を取付
けて加圧空気を供給するようにし、洗浄中に散気ノズル
から薬液中に気泡を供給すると、気泡によって膜面には
薬液の剪断流が発生するので、洗浄効果をより高めるこ
とができる。

【００２０】洗浄に際してエアリフト筒内の原水を空に
して薬液と置換するため、処理槽内の水面が底部開閉装
置３０よりも下になるまで槽内の原水を一旦、排水した
が、この排水を行わずに底部開閉装置３０と、上部開閉
装置３１を閉にし、エアリフト筒及び上部開閉装置で囲
まれている内部の原水を請求項１の実施例と同様に吸引
ポンプで吸出して無くするようにすれば、一つの処理槽
内に膜モジュールを内蔵したエアリフト筒を複数設け、
一つのエアリフト筒内の膜モジュールの洗浄を、他のエ
アリフト筒内の膜モジュールが行っている膜濾過運転と
は無関係に行える。

【００２１】図９，１０の実施例ではエアリフト筒１８
の上端は水面上に僅かに突出し、このためエアリフト筒
の下端を開閉する底部開閉装置３０は設けてあるが、エ
アリフト筒の上方を開閉する上部開閉装置３１は設けて
ない。

【００２２】膜濾過運転の際は底部開閉装置３０を開に
しておき、散気装置１５からの気泡と、エアリフト筒の
外を対流状に下向流した原水が開いている底部開閉装置
を通ってエアリフト筒内に入ることができるようにす
る。これにより散気装置１５から散気し、平膜エレメン
トの相対向した膜面間の流路間隔１４にエアリフトによ
るクロスフロー上昇流を生じさせ、膜面にゲル状の付着
物が生成するのを防止しながら膜を透過した透過水を各
平膜エレメントの内部に得、この透過水を各平膜エレメ
ントの取出口１３に接続したヘッダー管１６を介し、ポ
ンプＰ1 で吸引して採水する。各流路間隔を上に通過し
た原水は仕切板の上端から外に溢れ、仕切板の外側を対
流状に下降し、開の底部開閉装置の間を通り散気装置か
らの気泡と一緒にエアリフト筒内に下から流入して循環
する。

【００２３】各平膜エレメントの前後両面の膜を薬液で
洗浄する際は、膜濾過運転を止め、底部開閉装置３０を
閉にしたのちエアリフト筒の内部の原水をポンプで吸出
して無くし、次いでエアリフト筒内に薬液を満たして膜
モジュールを浸す。洗浄が終ったら、エアリフト筒内の
薬液をポンプで吸出して無くし、底部開閉装置を開くと
共に、原水を補給して水面を元通りの高さにし、膜濾過
運転を再開する。

【００２４】図示の実施例では、膜モジュールを構成す
る膜エレメントは図１１（イ）に示す平膜エレメントで
説明したが、膜エレメントは平膜エレメントに限定され
ず、左右の集水路兼スペーサ１９，１９の間に横方向に
多数本の中空糸膜や管状膜を張設した図１１（ロ）に示
すようなものでもよい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１によれば膜エレメント間の複数
の流路間隔を満たすだけの少量の薬液を使用し、槽内方
式の洗浄を行うことができる。又、請求項２によれば膜
モジュールを内部に配置したエアリフト筒の、底部開閉
装置と、上部開閉装置を閉じたときの内部を満たすだけ
の少量の薬液を使用し、槽内方式の洗浄を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の第１実施例の洗浄中の状態を示す、
要部の一部を拡大して示す説明図である。

【図２】図１の装置の膜濾過運転状態の説明図である。

【図３】図１の装置の処理槽、膜モジュールの平面図で
ある。

【図４】請求項１の第２実施例の洗浄中の状態を示す説
明図である。

【図５】図４の装置の膜濾過運転状態の説明図である。

【図６】請求項２の第１実施例の洗浄中の状態を示す説
明図である。

【図７】図６の開閉装置の動作説明図である。

【図８】（イ）は図６の装置の膜濾過運転状態の説明図
である。（ロ）は洗浄するために排水を行っている途中
の状態を示す図６の装置の説明図である。（ハ）は排水
を完了し、底部と上部の開閉装置を閉にした状態を示す
図６の装置の説明図である。（ニ）は洗浄のためにエア
リフト筒の外に原水、エアリフト筒内に薬液を注入して
いる状態を示す図６の装置の説明図である。

【図９】請求項２の第２実施例の洗浄中の状態を示す説
明図である。

【図１０】図９の装置の膜濾過運転状態の説明図であ
る。

【図１１】（イ）は平膜エレメントの斜視図である。
（ロ）は中空糸膜や管状膜による膜エレメントの斜視図
である。

【符号の説明】 １０ 処理槽 １１ 膜モジュール １２ 平膜エレメント １３ 平膜エレメントの透過水の取出口 １４ 平膜エレメント間の流路間隔 １５ 散気装置 １６ ヘッダー管 １７ 薬注管 １８ エアリフト筒 ２０ 流路間隔の下端の開閉装置 ３０ エアリフト筒の底部開閉装置 ３１ エアリフト筒の上部開閉装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽内の水中に、透過水の取出口を有
   する複数枚の膜エレメントを前後方向に流路間隔を保っ
   て一列に立て並べた膜モジュールを配置し、流路間隔を
   上向流する原水のうち膜エレメントの内部に透過した透
   過水を採水する浸漬型膜分離装置において、上記膜エレ
   メントの下端部に、前後の膜エレメントとの間の流路間
   隔の下端部を開閉する開閉装置を設けたことを特徴とす
   る浸漬型膜分離装置。
2. 【請求項２】 処理槽内の水中に、下から気泡が入るエ
   アリフト筒を立設し、このエアリフト筒内に、透過水の
   取出口を有する複数枚の膜エレメントを前後方向に流路
   間隔を保って一列に立て並べた膜モジュールを配置し、
   流路間隔を上向流する原水のうち膜エレメントの内部に
   透過した透過水を採水する浸漬型膜分離装置において、
   前記エアリフト筒の下端部に、その下端を開閉する底部
   開閉装置を設けたことを特徴とする浸漬型膜分離装置。