JPH09299951A - 浸漬型平膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓性の平膜を用い、効率よく膜面上のケー
キを除去しながら長時間効率のよいろ過を継続しうる浸
漬型平膜分離装置を提供すること。 【解決手段】 可撓性の透水材の両面にろ過膜を被覆し
た複数の平膜１１を槽内に垂直に、かつ隣接する平膜と
の距離を一定間隔に保持して平行に配置し、垂直に配置
した平膜１１の横方向の両端又は片端に透過液取出部１
３、１４を設けた浸漬型平膜分離装置において、平膜自
体の下部に散気部１５を設けたことを特徴とする浸漬型
平膜分離装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜分離装置に係
り、特に精密ろ過膜や限外ろ過膜による廃水中の懸濁物
を効率良く分離しうる浸漬型膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、膜分離は、技術発展に伴い薬品や
食品の製造ラインの固液分離だけでなく、用水の製造、
排水からの有機物の回収、上水、中水及びし尿の固液分
離に広く適用され、更には下水や産業廃水処理にまで適
用されようとしている。廃水処理に適用できるランニン
グコストの安価な方法として、原液槽に膜を浸漬しなが
ら、全量ろ過する浸漬方式が開発されている。これは、
膜面上に原液の流れを与えない代わりに、液循環方式よ
り低い膜間差圧でろ過することによって膜面へのケーキ
の蓄積を抑制してろ過する方式で、低動力の運転が可能
である。また、構造がシンプルなためメンテナンスが容
易という利点がある。ろ過するため膜間に差圧を生じさ
せるには、加圧方式より目詰まりの少ないこと、膜を原
液槽に浸漬するだけでよいことから吸引方式が多く用い
られている。膜面上に付着するケーキは、膜の下部に設
けた散気管又は散気板から空気を供給しながらバブリン
グして剥離、除去される。

【０００３】使用される膜の形状としては、管状膜、中
空糸膜及び平膜がある。これらのうち管状膜は膜面積を
大きく確保できないため大量処理には不向きである。ま
た、中空糸膜は、容積効率が高いが、特開平４−２６５
１２８号公報などで示されているように、中空糸膜の束
の内部に懸濁物が付着又は固着するためにろ過抵抗が高
くなり、これらの懸濁物をエアバブリングによって除去
することは極めて困難である。これに対して平膜は、中
空糸膜のように局部的に懸濁物が付着しないため、エア
バブリングによる膜面の洗浄が容易であり、また、管状
膜より容積効率が高い。このような観点から懸濁物濃度
の高い液をろ過する場合の浸漬型のろ過方式は、平膜の
適用が望ましい。

【０００４】しかしながら、可撓性の平膜を用いた場
合、エアバブリングによって膜の揺動も加味され、膜面
上のケーキを剥離、除去できるが、横方向の平膜の中央
部分は、張り度合いが最も小さいため次の問題がある。
平膜の中央部分は、エアバブリングによる揺動が大き
く、膜と膜との間隔である膜間距離が横方向の平膜の両
端に比べて変動しやすい。そのため、膜間距離が小さく
なるところではエアの気泡が入りにくいこともあり、膜
面上に付着したケーキが剥離、除去できないところも生
じる。このように、可撓性の平膜を用いた場合には、エ
アバブリングによる洗浄にはまだ改善すべき問題が残っ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の平膜分離装置
において、平膜のろ過膜の内側にある支持体は、可撓性
の透水材である。この可撓性の透水材の両面にろ過膜を
被覆した平膜を用いてろ過し、膜面上からのケーキの除
去、剥離のために平膜の下方からエアバブリングした場
合、気泡が左右に揺れ、蛇行しながら上昇して膜面に間
欠的に圧力を加えるために、分離槽に垂直に浸漬した平
膜の表裏方向にろ過膜と支持体とが一緒になって揺れ
る。即ち、可撓性の支持体を用いた平膜は揺動する。

【０００６】しかし、横方向の平膜の中央部分では、張
り度合いが小さいため膜間距離が小さくなるところがあ
り、そこでは、平膜の下部からのエアバブリングによる
気泡の供給は困難になっている。この解決策として、エ
アの気泡径を膜間距離より小さくすることが考えられる
が、膜面上にケーキが付着しており、膜間に気泡を入り
込ませることは困難である。したがって、本発明は、前
記従来技術の欠点を解消し、可撓性の平膜を用い、効率
よく膜面上のケーキを除去しながら、長時間効率のよい
ろ過を継続することのできる浸漬型平膜分離装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、膜間
にエアを確実に供給する手段として、平膜自体の下部に
散気部を設けて、散気部のある平膜の両面又は片面にエ
アを上昇させることにより上記目的を達成したものであ
る。すなわち、本発明による浸漬型平膜分離装置は、可
撓性の透水材の両面にろ過膜を被覆した複数の平膜を槽
内に垂直に、かつ隣接する平膜との距離を一定間隔に保
持して平行に配置し、垂直に配置した平膜の横方向の両
端又は片端に透過液取出部を設けた浸漬型平膜分離装置
において、平膜自体の下部に散気部を設けたことを特徴
とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明を好
ましい実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の
第一の実施例を示す浸漬型平膜分離装置の系統図であ
り、図２は、本発明の第一の実施例における平膜の端部
の構造を示す説明図であり、図３は、本発明の第二の実
施例を示す浸漬型平膜分離装置における散気部の略示断
面図である。第一及び第二の実施例において、可撓性の
通水シート２５は、通水路を確保するため通水抵抗がろ
過膜２６より著しく低いことが望まれ、例えば、ポリエ
ステルの不織布、網状の樹脂などを用いるのが好まし
い。

【０００９】この可撓性の通水シート２５の両面をろ過
膜２６で被覆した平膜１１を、設定の膜間距離で等間隔
に複数枚並べて束ねるために、その両端縁又は片端を直
方体の塩化ビニルの容器２８に入れ、合成樹脂、例えば
ポリウレタン樹脂を流し込んで固化するポッティングを
行って、平膜１１の端部を固定した。そして透過液を通
水するために、ポッティングした部分を切断して透過液
取出口を確保した。さらに、透過液だけを取り出すため
に、ポッティング部２７に塩化ビニル管等を溶接又は接
着して透過液取出部１３及び１４を設け、その上部に透
過液取出口２９を設けた。なお、４３は散気部１５への
エア供給口である。この平膜１１を分離層１０に垂直に
入れ、平膜１１を枠１８で全体を囲んで透過液取出部１
３及び１４の両端を固定し、調節ねじ１９で移動できる
ようにして、平膜１１の張り具合を調節できる膜モジュ
ールを分離槽１０内に浸漬してある。

【００１０】平膜１１自体の下部の膜シール部１２は、
平膜１１と通水シート２５を加熱して溶融して溶着させ
るか又は接着剤による接着で二段にしてある。一段目と
二段目の膜シール部１２に挟まれた部分には、ろ過膜２
６の両面又は片面に散気孔２３を設け、そのまま散気部
１５としてもよいが、図３に示すようにろ過膜２６内部
にエア噴出口２４を有するビニル管等の保護管２２を入
れて散気部１５に強度を持たせてもよい。散気孔２３の
孔径は、目詰まりを防止するために０．１〜１０ｍｍと
し、望ましくは０．５〜３ｍｍとする。保護管２２のエ
ア噴出口２４と散気孔２３とは、位置を合わせて連通さ
せ、エアが噴出しうるようにする。

【００１１】平膜の横手方向の散気孔２３の位置は、等
間隔であるか、又は第三の実施例として図４に示すとお
りろ過量が多い吸引部に近いほど密にしてもよい。ま
た、散気孔は、第四の実施例として図５に示すように、
散気部の縦断面において、中央部の散気孔４０、中央部
より上の散気孔４２又は下の散気孔４１として配置して
もよいが、中央部の散気孔４０及び／又は中央部より上
の散気孔４２とするのが好ましい。

【００１２】散気部１５へのエアの供給には、二つの方
法があり、その一つは図２に示すとおり、平膜１１の各
々にある散気部１５を通気させる部分にエア供給口４３
を設ける方法である。なお、この場合は、散気部１５は
接着剤などで密閉して透過液取出部１３及び１４と連通
しないようにする。第二の方法は、図６に示したよう
に、散気部１５のポッティング部２８と透過液取出部１
３及び１４との間に仕切板４５を設置し、仕切板４５の
下方にエア供給口４４を設け、ここから通気している散
気部１５にエアを供給しようとするものである。

【００１３】分離槽１０の下部には原液及び濃縮液を供
給する原液入口１６が設けてあり、上部には循環水が分
離槽１０内で偏流しないようにするため均一にオーバー
フローできるようにすることが望ましく、さらに排出す
るための循環水出口１７が設けてある。また、分離槽１
０の底部は、沈殿した懸濁物を含む濃縮液を容易に排出
させるため、濃縮液排出口２０が最も低くなるように傾
斜させてある。エアバブリング用の空気は、送風機３３
を用いて散気用配管２１から供給できるようにしてあ
る。

【００１４】図１に示した分離装置を用いてろ過運転を
行う場合には、まず、原液入口１６から原液を供給して
分離槽１０内を満たし、循環水出口１７から原液を循環
させる。次に、吸引ポンプ３０を稼動させ、流量調節弁
３９を開にして流量指示調節計３２を見ながら透過液取
出部１３、１４から吸引ろ過する。吸引ろ過は、透過液
の確保、つまり処理水量が優先されることから、定量ろ
過することが多い。原液中の懸濁物は、吸引ろ過によっ
て平膜１１面上に捕集されて付着し、堆積しながらケー
キ層となる。この間、送風機３３を稼動させ、空気配管
中の流量調節弁３６で流量計３５を見ながら流量を調節
して散気部１５からエアバブリングし、平膜１１の下部
から膜間に気泡を供給する。気泡が膜間を揺れながら上
昇するため、気泡が膜面上のケーキと接触したり、膜を
揺動したりして平膜１１上のケーキを効率よく剥離、除
去する。空気の供給は間欠的でも連続的でもよい。ろ過
の初期は、平膜１１の汚れが少ないため膜間差圧が低
く、問題ないが、長期間ろ過して平膜１１の汚れが増加
しても、平膜１１自体の下部に設けた散気部１５からエ
アが噴出されるため、膜間に確実にエアが供給され、隣
接する平膜１１と平膜１１とが接触せず、また、噴出し
たエアは平膜１１の表面と接触しながら膜間を上昇す
る。これにより膜面上に堆積したケーキを確実に除去で
き、膜間差圧の上昇の抑制が可能となり、安定して処理
水が得られる。

【００１５】図７は、本発明の第五の実施例を示す平膜
分離装置における平膜の設置状態を示す説明図である。
すなわち、図７に示した実施例では、隣接する平膜１１
の下部が互いに段違いに設置されていて、隣接する平膜
１１の散気部１５と間隔が狭すぎて原液の流入及び循環
が抑制されることが防止されている。図１に示した実施
例では、平膜を設定の膜間距離で等間隔に複数枚並べ、
平膜１１の下部の末端を揃えているが、平膜１１自体の
下部に散気部１５を設けているので、隣接する散気部１
５同士の距離が狭くなり、原液の流入そして循環が困難
になる場合がある。その場合には、図７に示すように、
隣接する平膜１１の下部を互いに段違いとし、散気部１
５と隣接する平膜１１との距離を確保するのが好まし
い。

【００１６】

【発明の効果】本発明の浸漬型平膜分離装置によれば、
膜間に気泡を確実に供給することができるため、効率よ
く膜面上のケーキを除去することができ、懸濁物を含ん
だ廃水中の懸濁物を効率よく長期間にわたって安定して
膜分離することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す浸漬型平膜分離装
置の略示系統図である。

【図２】本発明の第一の実施例における平膜の端部の構
造を示す説明図である。

【図３】本発明の第二の実施例を示す浸漬型平膜分離装
置における散気部の略示断面図である。

【図４】本発明の第三の実施例を示す浸漬型平膜分離装
置における平膜の正面図である。

【図５】本発明の第四の実施例を示す浸漬型平膜分離装
置における散気部の縦断面図である。

【図６】本発明の浸漬型平膜分離装置における散気部へ
のエア供給構造の別の実施例を示す説明図である。

【図７】本発明の第五の実施例を示す浸漬型平膜分離装
置における平膜の設置状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 分離槽 １１ 平膜 １２ 膜シール部 １３ 透過液取出部 １４ 透過液取出部 １５ 散気部 １８ 枠 １９ 調節ねじ ２０ 濃縮液排出口 ２１ 散気用配管 ２２ 保護管 ２３ 散気孔 ２４ エア噴出口 ２５ 通水シート ２６ ろ過膜 ２７ ポッティング部 ２８ 容器 ２９ 透過液取出口 ３０ 吸引ポンプ ３２ 流量指示調節計 ３３ 送風機 ３５ 流量計 ３６ 流量調節弁 ４０ 散気孔 ４１ 散気孔 ４２ 散気孔 ４３ エア供給口 ４４ エア供給口 ４５ 仕切板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性の透水材の両面にろ過膜を被覆し
   た複数の平膜を槽内に垂直に、かつ隣接する平膜との距
   離を一定間隔に保持して平行に配置し、垂直に配置した
   平膜の横方向の両端又は片端に透過液取出部を設けた浸
   漬型平膜分離装置において、平膜自体の下部に散気部を
   設けたことを特徴とする浸漬型平膜分離装置。
2. 【請求項２】 平膜自体の下部の横方向のシール部を２
   段とし、その二つのシール部に挟まれた部分が散気部と
   して形成され、この部分の２枚の平膜の間に１個以上の
   エア噴出口を有する保護管が挿入されており、この保護
   管を覆っている平膜の両面又は片面には保護管のエア噴
   出孔と連通する散気孔が設られている請求項１記載の浸
   漬型平膜分離装置。
3. 【請求項３】 保護管のエア噴出孔及び散気部の散気孔
   が、横方向の両端ほど密に、中央部ほど粗に配置されて
   いる請求項２記載の浸漬型平膜分離装置。