JPH0857267A - 浸漬型膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 沈澱槽内を仕切り壁で区分しなくても高い沈
澱効果を得ることができ、バブリングを行なって膜面を
確実に清浄する。 【構成】 膜エレメント１９を、間に所定の通水間隙を
配して複数枚並べて膜ユニット１４を構成し、この膜ユ
ニットを液槽内に複数浸漬した浸漬型膜分離装置におい
て、膜ユニットの各膜エレメントを垂直面に対して同じ
方向に傾斜させた状態で取り付け、側面同士を隣り合わ
せて設置する膜ユニット１４ａ，１４ｂの膜エレメント
１９ａ，１９ｂの傾斜方向を膜ユニットごとに交互に異
ならせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スペーサの両側に膜を
張設した膜エレメントを液槽内に複数並べて浸漬し、液
槽内の水深に基づく水頭差と、吸引ポンプの吸引力によ
り低エネルギーで膜分離処理を行う膜分離装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、膜分離技術の発達により、各種の
分野で膜濾過が使用されるようになった。除濁、除菌な
どの分野での膜濾過は従来より多用されていたが、クロ
ス・フロー型の膜モジュールや定期的な逆洗操作により
長期間濾過を継続できるデッドエンド型の膜モジュール
の発達により、使用できる濃度範囲が広くなった。クロ
ス・フロー型の膜モジュールや定期的に逆洗操作を行な
うデッドエンド型の膜モジュールを用いれば、濁度に変
動があっても、使用に耐えない程の濾過速度まで低下さ
せることなく膜濾過を継続させることができる。また、
高濁度の原水には液槽内に浸漬した形状の膜モジュール
が好適である。このため、河川水、工業用水、上水をＲ
Ｏ膜分離するための前処理に凝集・沈澱・濾過に代わっ
て、ＵＦ膜やＭＦ膜で膜濾過を行ない、前処理プロセス
を簡素化することが可能になった。また、従来の凝集・
沈澱・濾過の設備に膜分離装置を組み込む、即ち、凝集
槽で凝集剤を投入して原水を凝集し、次に膜分離し、そ
の次に濃縮水の沈澱・濾過というようなフローを採用す
ることで、既設の浄水設備の浄水処理能力を高めること
も可能となった。この様なフローにおいて、図６に示す
ように、凝集槽１の次に設置した既設の沈澱槽２に膜ユ
ニット３を浸漬すれば、新たな敷地を必要とすることな
く浄水能力を高めることができる。そして、沈澱槽２内
に膜ユニット３を浸漬する膜分離装置は定期的に膜面の
洗浄が必要であり、この洗浄には膜ユニット３の下方に
配設した散気管４の噴出口から気泡を噴出させること
（バブリング）が効果的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バブリ
ングをそのまま行なうと沈澱槽２内の原液に水流が発生
して沈澱効果を減じる。このため、前記したフローを採
用するには、沈澱槽２内に仕切り壁５を設けて膜分離部
分２ａと沈澱部分２ｂとに区分する必要があった。この
ため、沈澱槽２の容積が大きくても膜分離部分の有効容
積が狭められてしまい、透過能力の大きな膜ユニット３
を浸漬することができなかった。そこで、本発明は、沈
澱槽内を仕切り壁で区分しなくても高い沈澱効果を得る
ことができ、バブリングを行なって膜面を清浄可能な膜
分離装置を提供しようとすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたもので、膜エレメントを、間に所
定の通水間隙を配して複数枚並べて膜ユニットを構成
し、この膜ユニットを液槽内に複数浸漬した浸漬型膜分
離装置において、膜ユニットの各膜エレメントを垂直面
に対して同じ方向に傾斜させた状態で取り付け、側面同
士を隣り合わせて設置する膜ユニットの膜エレメントの
傾斜方向を膜ユニットごとに交互に異ならせたものであ
る。

【０００５】

【作用】沈澱槽内に傾斜した状態で浸漬せしめた膜エレ
メントが沈澱槽の傾斜板として機能し、バブリング洗浄
しても膜ユニットごとに異なる方向に傾斜している膜エ
レメントの整流効果により沈澱作用をもたらすことがで
きる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説
明する。図１に示す凝集沈澱濾過設備は、凝集槽１１で
凝集剤を投入して原水を凝集し、この凝集液を沈澱槽１
２に導いて沈澱処理し、上澄み液を砂濾過器１３に導い
て砂濾過するもので、上記沈澱槽１２に本発明に係る浸
漬型膜分離装置を組み込んだものである。即ち、液槽と
して機能する沈澱槽１２内に膜ユニット１４を浸漬し、
途中に吸引ポンプ１５を備えた透過水排出管１６の吸引
側を膜ユニット１４に接続し、ブロワー１７に接続した
散気管１８の噴出口１８′を各膜ユニット１４の下方に
配置する。

【０００７】膜ユニット１４を構成する１枚宛の膜エレ
メント１９は、平らで四角の、トリコット編地等からな
るネット状の透過水流路スペーサ２０と、この透過水流
路スペーサ２０の両側の面に重ねて配置した平膜２１，
２１とからなり、両膜の四周縁は熱、接着、高周波溶着
などのシール手段によりシールして一体化し、二枚の膜
の間にシール部２１´で囲まれた透過室２２を形成す
る。また、この膜エレメント１９にはシール部２１´で
囲まれた透過室２２内の一対角方向のコーナには透過水
集水穴２３を開設する。

【０００８】この様な構成から成る複数枚の膜エレメン
ト１９を所定間隔を配して膜ユニット１４として組み立
てるには、図２に示すように、隣接する二枚の膜エレメ
ント１９，１９間に弾性ガスケット２４ａ〜２４ｃを介
在させ、各膜エレメント１９を垂直面に対して傾斜した
状態、即ち膜エレメント１９の列設方向に傾斜した状態
で並べ、これら膜エレメント列の両端に側板２５を当て
て、両側板２５，２５、各膜エレメント１９…、及び各
ガスケット２４…を締め付けボルト２６とナット２７で
締め付けて一体化する。

【０００９】ガスケット２４ａ〜２４ｃは、膜エレメン
ト１９の透過水集水穴２３を有するコーナに配置して膜
エレメント１９間に所定の通水間隙２８を保つもので、
膜エレメント１９のコーナに対応した直角な二辺を有す
る三角形又は四角形で、膜エレメント１９に当接する面
は垂直面（膜エレメント１９を並べる方向に対して直交
する面）に対して傾斜し、透過水集水穴２３に連通する
同大の開口２９を開設する。上記したガスケット２４の
傾斜面の角度が膜エレメント１９の傾斜角度になるの
で、この角度は垂直面から５〜３５度に設定することが
望ましい。

【００１０】隣り合う膜エレメント１９の間に介在させ
る中間ガスケット２４ａは、通水間隙２８を確保するも
のなので、この中間ガスケット２４ａの長さ（厚さ）は
５〜１５mmに設定することが望ましい。また、両端に配
置した膜エレメント１９と側板２５との間に介在させる
端部ガスケットは、膜エレメント１９の傾斜方向と膜エ
レメント１９の高さに対応して長さを異ならせ、長尺ガ
スケット２４ｂと短尺ガスケット２４ｃとの２種類を用
意する。そして、長尺ガスケット２４ｂには、上記した
開口２９に連通する接続口３０を側面に開設する。

【００１１】膜ユニット１４に組み立てるには、所定の
枚数の膜エレメント１９を間にガスケット２４を介在し
て一列に同じ方向に傾斜した状態で並べて重ねる。この
場合、図２に示すように、下方の一端に短尺ガスケット
２４ｃを介在させたならその上方の一端には長尺ガスケ
ット２４ｂを介在させ、当該長尺ガスケット２４ｂの傾
斜面と短尺ガスケット２４ｃの傾斜面とが同一平面に位
置するように調整し、この傾斜した面に膜エレメント１
９を配置し、当該膜エレメント１９に中間ガスケット２
４ａを介在させながら順次膜エレメント１９を重ねる。
そして、各ガスケット２４の開口２９と各膜エレメント
１９の透過水集水穴２３及び側板２５の貫通孔３１を同
軸上に配置して連通させ、これら連通穴に締め付けボル
ト２６を貫通し、側板２５から突出したボルト２６の先
端にナット２７を螺合して締め付け、この締め付け力に
より膜エレメント１９とガスケット２４と両側板２５を
一体にする。なお、側板２５の貫通孔３１にはＯリング
３２を嵌めてシールする。また、膜ユニット１４の上面
及び下面は平坦になるようにする。

【００１２】この様にして組み立てた複数の膜ユニット
１４を沈澱槽１２内に設置するときには、膜ユニット１
４の側面同士を隣り合わせて設置し、且つ、膜ユニット
１４ごとに膜エレメント１９の傾斜方向を交互に異なら
せ状態で設置する。例えば、第１，第２膜ユニット１４
ａ，１４ｂを設置する場合には、図５に示すように、第
１膜ユニット１４ａは各膜エレメント１９ａの上端が図
中右側に倒れる方向に向け、第２膜ユニット１４ｂは各
膜エレメント１９ｂの上端が図中左側に倒れる方向に向
け、第１膜ユニット１４ａの側面と第２膜ユニット１４
ｂの側面同士を隣り合わせる。

【００１３】そして、沈澱槽１２内に設置した膜ユニッ
ト１４の接続口３０に、前記した透過水排出管１６を接
続する。

【００１４】この様にして沈澱槽１２内に設置した膜ユ
ニット１４が凝集槽１１から導入した凝集液に浸漬され
ると、凝集液中の水が各膜エレメント１９の膜２１を透
過して透過室２２内に入り込み、この透過水は水頭差と
吸引ポンプ１５の吸引力により透過水排出管１６を介し
て排出される。

【００１５】また、沈澱槽１２内における膜ユニット１
４の各膜エレメント１９は垂直面に対して傾斜している
ので、これらの膜エレメント１９は沈澱槽１２の傾斜板
としても機能する。したがって、この沈澱槽１２内では
傾斜した膜エレメント１９が沈降促進効果を発揮し、膜
エレメント１９を垂直に設置した場合に比較して沈澱時
間を短縮することができる。

【００１６】上記した膜分離を継続すると膜２１の外面
に沈澱物等が付着する。この様に膜２１の外面に付着物
が成長した場合には、ブロワー１７を運転して散気管１
８の噴出口１８′から空気を噴出してバブリング洗浄を
行う。

【００１７】膜ユニット１４の下方から空気を噴出する
と、上昇する気泡が膜エレメント１９の下端縁に衝突
し、この時の衝撃、振動が膜エレメント１９の膜２１に
伝達され膜２１の外面の付着物が剥離する。また、本発
明における膜エレメント１９は垂直面に対して傾斜して
いるので、隣り合う膜エレメント１９，１９の間に形成
された斜めの通水間隙２８内を気泡が上昇する。この様
にして、気泡が斜め上方に向かって上昇する途中で膜２
１の外面に接触すると、気泡の剪断力により膜２１の外
面の付着物が剥離され、特に膜エレメント１９の傾斜下
面となっている膜２１においては気泡の浮力が強く作用
しているので、上記剪断力が確実に作用し、強力な剥離
が行われる。したがって、このバブリング洗浄によれ
ば、膜外面の付着物が剥離され、膜２１の透過機能が確
実に回復する。

【００１８】また、図５に示すように、第１，第２膜ユ
ニット１４ａ，１４ｂを膜エレメント１９の傾斜方向が
互い違いになる状態で設置した場合には、第１膜ユニッ
ト１４ａ側と第２膜ユニット１４ｂ側とを交互にバブリ
ング洗浄する。なお、交互にバブリング洗浄するには、
散気管１８の途中から分岐させ、一方の分岐散気管の噴
出口を第１膜ユニット１４ａの下方に、他方の分岐散気
管の噴出口を第２膜ユニット１４ｂの下方に配置し、分
岐散気管の途中にそれぞれ設けた開閉弁を交互に開閉す
るか、或は分岐部分に流路切換弁を設けて流路を切り換
えるなどの手段を採ることにより行う。

【００１９】この様な交互バブリング洗浄を行うと、片
方の膜ユニット１４の膜エレメント１９の傾斜構造によ
り、バブリング洗浄によって生じる沈澱槽１２内の流れ
を整流させることができる。そして、この整流効果によ
りバブリング洗浄によって膜面からの剥離物の沈澱効果
を高めることができる。したがって、沈澱槽１２内に仕
切り壁を設けなくても、膜ユニット１４の整流効果によ
り沈澱作用をもたらすことができる。

【００２０】なお、図５に示す実施例では２つの膜ユニ
ット１４を、膜エレメント１９の傾斜方向を互い違いに
して設置したが、本発明は２つの膜ユニット１４に限定
されるものではなく、３つ以上の膜ユニット１４を設置
してもよい。そして、複数の膜ユニット１４を設置する
場合には、隣り合う膜ユニット１４の側面同士を近付け
ると共に膜エレメント１９の傾斜方向を膜ユニット１４
ごとに互い違いにした状態で設置する。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、膜
エレメントを傾斜させ、しかも隣り合う膜ユニットの膜
エレメントの傾斜方向を膜ユニットごとに交互に異なら
せた状態で設置するので、各膜エレメント自体が傾斜板
として機能し、バブリング洗浄しても膜ユニットごとに
異なる方向に傾斜している膜エレメントの整流効果によ
り沈澱作用をもたらすことができる。したがって、槽内
に仕切り壁を設けて膜分離部分と沈澱部分とに区分する
必要がなくなる。このため、液槽の容積を有効に活用す
ることができ、高い膜分離能力を発揮することができ、
同じ膜分離能力であれば液槽の小型化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】浸漬型膜分離装置を組み込んだ凝集沈澱濾過設
備の概略構成図である。

【図２】複数枚の膜エレメントを傾斜させて取り付けた
膜ユニットの概略側面図である。

【図３】一部を欠截した膜エレメントの正面図である。

【図４】膜エレメントの組み付け状態を示す拡大断面図
である。

【図５】二つの膜ユニットを、膜エレメントの傾斜方向
を互い違いにして設置した実施例の概略斜視図である。

【図６】沈澱槽内に仕切り壁を設けて膜分離部分と沈澱
部分とに区分けした従来の凝集沈澱濾過設備の概略構成
図である。

【符号の説明】

１１ 凝集槽 １２ 沈澱槽 １３ 砂濾過器 １４ 膜ユニット １５ 吸引ポンプ １６ 透過水排出管 １７ ブロワー １８ 散器管 １８′散器管の噴出口 １９ 膜エレメント ２０ スペーサ ２１ 膜 ２２ 膜エレメントの透過室 ２３ 透過水集水穴 ２４ 弾性ガスケット ２５ 側板 ２８ 通水間隙 ２９ ガスケットの開口 ３０ 接続口 ３３ 膜支持板 ３４ 透過水集水ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 膜エレメントを、間に所定の通水間隙を
   配して複数枚並べて膜ユニットを構成し、この膜ユニッ
   トを液槽内に複数浸漬した浸漬型膜分離装置において、
   膜ユニットの各膜エレメントを垂直面に対して同じ方向
   に傾斜させた状態で取り付け、側面同士を隣り合わせて
   設置する膜ユニットの膜エレメントの傾斜方向を膜ユニ
   ットごとに交互に異ならせたことを特徴とする浸漬型膜
   分離装置。