JPH11128695A - 中空糸膜モジュール及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単独浄化槽を、屎尿だけでなく生活排水のす
べてを高度に浄化処理できる合併浄化槽レベルの浄化設
備に改造するために、各家庭の経済的負担を可能な限り
軽減すべく、効率的な分離膜モジュールとしての中空糸
膜モジュールを提供し、併せて分離膜モジュールを用い
た単独浄化槽の合併化方法を提案し、その使用方法を提
供する。 【解決手段】 円周状に配列した複数の中空糸膜２の両
端部をそれぞれ上部リング状固定部材３と下部リング状
固定部材５とに収束固定し、上部リング状固定部材には
各中空糸膜の開口端に連通したろ過液通路４とろ過液出
口１５を設け、各中空糸膜の端部が閉口状態で収束固定
された下部リング状固定部材には外部から空気を送るた
めの入り口１６と複数の空気の散気孔７を有する空気の
流路６を設け、同軸状に配した外側円筒８と内側円筒９
の間であって上部に上部位置固定部材１１によって上部
リング状固定部材を浮遊状態で取付けるとともに、下部
に下部位置固定部材１２によって下部リング状固定部材
を浮遊状態で取付けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の一つは、比較的小さ
い容積の容器に装着して効率的にろ過するための中空糸
膜モジュールに関する。他の一つは、屎尿処理のみを対
象とする分離接触ばっ気方式による浄化槽（単独浄化
槽）の接触ばっ気室に、接触材の代わりに分離膜モジュ
ールを浸漬し、ばっ気しながらろ過する膜分離活性汚泥
処理槽とし、分離沈殿槽を嫌気槽としても利用すること
によって、単独浄化槽を、生活総合排水を処理する合併
浄化槽と同様な機能を有する浄化槽とする分離膜モジュ
ールの使用方法に関する。本発明の中空糸膜モジュール
はこの使用目的に特に適したものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高汚濁液中に空気をばっ気するこ
とによって、分離膜面上へのろ過抵抗物質の付着を抑制
して高汚濁液を効率よくろ過するいわゆる浸漬ばっ気ろ
過方法が開発された。このような使用方法に適した分離
膜モジュールとして、例えば、特開昭６１−１２９０９
４号公報では、プレートあるいは管状の分離膜モジュー
ルが示され、特開平７−６００７１号公報、特開平８−
１９７３０号公報には中空糸膜をすだれ状に配列し、そ
の両端をろ過液の集水管に収束固定したモジュールが、
特開平７−２３２０４１号公報にはこれらのすだれ状モ
ジュールを多数積層したモジュールも示されている。

【０００３】これらの分離膜モジュールは比較的大量の
液を処理するために適した構造であり、小さな容積の中
に浸漬して使用するものとしては効率的なデザインでは
ない。例えば、先のプレート型のモジュールの場合、分
離膜の周辺を密封するための枠と、複数の分離膜プレー
トを重ねて使用する場合にはこれらを締め付けるための
部材が必要であり、モジュール全体の外寸法が占める体
積に比べて有効な膜面積はプレートが小さくなるほど小
さくならざるを得ない。また、すだれ状の中空糸膜モジ
ュールについても中空糸膜が短くなるとプレート型の場
合と同様に集水部材の占める体積の割合が大きくなり、
モジュールの外寸法全体の占める体積に対する有効膜面
積は小さくならざるを得ない。

【０００４】従来は、そのように小さな容積の中で浸漬
ばっ気ろ過しなければならない要請は少なく、特にこの
目的に適したモジュールを開発しなければならない必然
性も乏しかった。しかしながら、最近、環境浄化の必要
性は急務となってきており、水環境についても汚染防止
対策が行政の重要な課題とされるようになり、小型で性
能のよい中空糸膜モジュールが開発されればその解決手
段の一つとして可能性があり、注目されるようになっ
た。

【０００５】水環境浄化のために、行政指導により長年
努力が続けられ、技術の開発も進んできたが、生活排水
の処理については様々な問題が残されている。例えば、
下水道事業に関して平成９年度の総事業予算は３兆３千
億円を越える（松原、月刊生活排水、１９頁、１９９７
年４月号参照）が、各利用家庭も下水道利用のために更
に１５０万円程度の出費が必要であると言われる。従っ
て、生活排水の処理のために巨額な国家予算と家庭の出
費が投資され続けられることになる。また、生活排水が
下流の下水処理場に直結すると河川や湖沼の水不足を招
くことになり、その弊害も懸念されている。

【０００６】一方、下水道利用が経済的でない過疎的な
地域、あるいは下水道工事が困難な状況にある過密都市
地域では、家庭排水を個別に処理する設備の開発も進め
られてきた。建設省により昭和５５年に屎尿の水洗化の
ための浄化槽に関する構造基準が定められ、沈殿分離
槽、接触ばっ気槽、沈殿室及び消毒室からなる分離接触
ばっ気方式（例えば、昭和５５年建設省告示第１２９２
号第１第一号による分離接触ばっ気方式）による浄化槽
（以下、単独浄化槽と呼ぶ）が開発された。この型式の
浄化槽は現在約６百万台使用（大森、資源環境対策、３
１(11)、８，１９９５など）されていると言われる。し
かしながら、この単独浄化槽で処理された排水のＢＯＤ
は約８０ｐｐｍであり、また、屎尿以外の生活雑排水は
無処理でそのまま放流されているために、今や河川や湖
沼の最大の汚染源になってしまっている。建設省だけで
なく、厚生省もこのような事態を憂慮し、屎尿だけでな
く、生活雑排水も含めた生活総合排水を、少なくともＢ
ＯＤが２０ｐｐｍ以下になる、下水道処理水レベルまで
効率よく処理できる浄化槽の開発を支援し、現在では下
水道処理水レベル以上の水質が得られる合併浄化槽が開
発された。合併浄化槽で処理された水は河川や湖沼に放
流可能であり、汚濁した河川や湖沼を再びきれいなもの
によみがえらせる可能性を持っている。従って、行政も
積極的に資金援助して単独浄化槽から合併浄化槽への転
換を進めているが、基本的に嫌気槽を増設することであ
り、単独浄化槽に比べて大型化し、汚泥の発生量も増加
する。これらは設置上の制約や維持管理費の増加とな
り、利用者にとって導入のための大きな障害となってい
る。

【０００７】近年、財団法人日本環境整備教育センター
「膜処理法を導入した小型生活排水処理装置の実用化に
関する研究報告書、日本環境整備教育センター、平成７
年３月」が主体になって、生活排水の活性汚泥処理槽に
吸引ろ過膜分離装置を組み込むことによって、汚泥菌濃
度を通常の数倍まで高め、活性汚泥槽の容量を数分の１
まで小さくでき、余剰汚泥の発生量も少なくなることが
実験検証された。この成果により、膜分離装置を組み込
んだ、およそ５０人以上の生活排水を対象とする中規模
合併浄化槽が個別認定され、下水道処理に匹敵する設備
として本格的な導入が始まった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浄化槽
の大部分を占め、現在も使用されている家庭規模の小型
単独浄化槽を合併浄化槽に交換できるほどの性能の優れ
た膜分離装置はまだ無く、従って、前記のような様々な
障害が依然として残されており、技術的には高度処理が
すでに可能であるにも拘わらず、導入がほとんど進んで
いない。従って、全国規模で生活排水の高度処理を現実
的に進めるためには高性能の膜分離装置を開発し、既設
の単独浄化槽を最小限の改善によって合併浄化槽レベル
の処理装置に改造する工夫が必要である。

【０００９】単独浄化槽は、夾雑物の沈殿分離室、接触
ばっ気室、汚泥の沈殿室及び消毒室から構成される。合
併浄化槽は、これに脱窒のための嫌気槽が加わるだけで
なく、例えば高度処理の目標としてＢＯＤを２０ｐｐｍ
以下、全窒素濃度（Ｔ−Ｎ）を１０ｐｐｍ以下にするた
めに、更に硝化反応時間、脱窒反応時間が単独浄化槽よ
りも長くなるように各槽の容量も大きくしている。従っ
て、全体の容積は単独浄化槽に比べてほぼ３倍にもなっ
ている。また、硝化反応が進むために余剰汚泥の発生量
も増加する。

【００１０】このように合併浄化槽は優れた浄化機能を
有するが、家庭事情からは設置上の制約や維持管理費の
増加負担などの障害が大きく、行政の努力が必ずしも報
われない原因となっている。

【００１１】本発明で解決すべき課題は、利用者のこの
ような負担を可能な限り軽減すべく、効率的な分離膜モ
ジュールとしての中空糸膜モジュールを考案し、これを
利用して、単独浄化槽を、屎尿だけでなく生活排水すべ
てを高度に浄化処理できる合併浄化槽レベルの浄化設備
に改造することである。

【００１２】単独浄化槽は、合併浄化槽に比べて前記し
たようにおよそ１／３の容量である。従って、この容量
の中で合併浄化槽と同じ機能を発揮させるためには、分
離膜モジュールの弊害になる夾雑物を効果的に除去して
硝化反応、脱窒反応を効率的に短時間で進めなければな
らない。また、小型単独浄化槽を合併浄化槽に改造する
場合、排水量の変動が大きいことを考慮し、このような
変動に対しても安定的に浄化できる工夫も必要である。

【００１３】かって、単独浄化槽に分離膜モジュールを
組み込んで合併浄化する試みはあった（渡辺、月刊生活
排水、７−８頁、１９９７、８月号）が、この目的を満
足できる小型で性能のよい分離膜モジュールは見い出せ
なかった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

（中空糸膜モジュール）小型で効率のよい中空糸膜モジ
ュールであるためには、枠体などを含むモジュール全体
の外寸法の占める体積に対する有効膜面積が大きいこ
と、ばっ気によるろ過抵抗物質の膜面への付着が効率よ
く抑制されること、浸漬槽中の液体がばっ気によって効
率よく循環すること、ろ過に要するエネルギーが小さい
こと、及び寿命が長いことが必須な要件と考え、鋭意努
力した結果、本発明に至った。

【００１５】即ち、本発明の中空糸膜モジュールは、
「円周状に配列した複数の中空糸膜の両端部をそれぞれ
上部リング状固定部材と下部リング状固定部材とに収束
固定し、上部リング状固定部材には各中空糸膜の開口端
に連通したろ過液流路とろ過液出口を設け、各中空糸膜
の端部が閉口状態で収束固定された下部リング状固定部
材には外部から空気を送るための入り口と複数の空気の
散気孔を有する空気の流路を設け、同軸状に配した外側
円筒と内側円筒の間であって上部に上部位置固定部材に
よって上部リング状固定部材を浮遊状態で取付けるとと
もに、下部に下部位置固定部材によって下部リング状固
定部材を浮遊状態で取付けてなることを特徴とする中空
糸膜モジュール」である。

【００１６】また、本発明の中空糸膜モジュールは「ほ
ぼ同じ軸方向の円周状に配列した多数の中空糸膜の一端
を、開口状態で、外部への取り出し口を有するろ過液の
流路が埋設された上部リング状固定部材に収束固定し、
他端を、閉口状態で、外部から空気を送るための入り口
と多数の空気の散気孔を有する空気の流路が埋設され
た、内、外径が上部リング状固定部材にほぼ等しい下部
リング状固定部材に収束固定し、かくのごとく上部及び
下部リング状固定部材で両端が収束固定された中空糸膜
を、内径が上部、下部リング状固定部材の外径よりも大
きく、上端が上部リング状固定部材の上面近傍にあり、
下端が下部リング状固定部材の底面よりも長い外側円筒
と、外径が上部、下部リング状固定部材の内径よりも小
さく、上端が上部リング状固定部材の上面近傍にあり、
下端が下部リング状固定部材の底面よりも長い内側円筒
の二本の円筒の間に固定するために、上部リング状固定
部材を上部位置固定部材で二本の円筒に均等に固定し、
下部リング状固定部材を下部位置固定部材で二本の円筒
に均等に固定し、更に、外側円筒を、その下端が中空糸
膜モジュールの接地面から所定高さ高くなるように、固
定枠で固定することを特徴とする中空糸膜モジュール」
である。

【００１７】また、本発明の中空糸膜モジュールは、
「ほぼ同じ軸方向の円周状に配列した多数の中空糸膜の
一端を、開口状態で、外部への取り出し口を有するろ過
液の流路が埋設された上部リング状固定部材に収束固定
し、他端を、閉口状態で、外部から空気を送るための入
り口と多数の空気の散気孔を有する空気の流路が埋設さ
れた、内、外径が上部リング状固定部材にほぼ等しい下
部リング状固定部材に収束固定し、かくのごとく上部及
び下部リング状固定部材で両端が収束固定された中空糸
膜を、内径が上部、下部リング状固定部材の外径よりも
大きく、上端が上部リング状固定部材の上面近傍にあ
り、下端が下部リング状固定部材の底面よりも長い外側
円筒と、外径が上部、下部リング状固定部材の内径より
も小さく、上端が上部リング状固定部材の上面近傍にあ
り、下端が下部リング状固定部材の底面よりも長く、外
側円筒よりも短い内側円筒の二本の円筒の間に固定する
ために、上部リング状固定部材を上部位置固定部材で二
本の円筒に均等に固定し、下部リング状固定部材を下部
位置固定部材で二本の円筒に均等に固定し、更に、少な
くとも外側円筒の下端に３本以上の足を均等な位置に設
けるべく、下部リング状固定部材の底面から離れた部分
を切り欠いたことを特徴とする中空糸膜モジュール」で
ある。

【００１８】更に、前記中空糸膜モジュールにおいて、
全長をおよそ８０ｃｍ以下にし、中空糸膜として水透過
係数が３０００Ｌ／ｍ² ・ｈｒ・１００ｋＰａ以上の中
空糸膜を使用し、二本の円筒に挟まれた断面積に対する
中空糸膜の外断面積の合計を５〜３０％にすることがよ
り好ましい。

【００１９】本発明の中空糸膜モジュールは、前記の必
要用件のすべてを高度に満足したもであり、小容積中の
高汚濁液を効率よくろ過できる。

【００２０】（中空糸膜モジュールによる単独浄化槽の
合併処理化方法）前記の文献「膜処理法を導入した小型
生活排水処理装置の実用化に関する研究報告書、日本環
境整備教育センター、平成７年３月」にも記載されてい
るように、硝化反応をさせる活性汚泥菌の濃度を分離膜
モジュールを組み込むことによって数倍にすることがで
きるのでＢＯＤの処理能力も数倍になる。例えば、ＢＯ
Ｄが約２００ｐｐｍの生活排水をＭＬＳＳの濃度が約５
０００ｍｇ／Ｌの活性汚泥槽で２０ｐｐｍ以下に硝化反
応処理するために要な時間は、本発明者らの経験によっ
ても約５時間である。従って、濃度が約２００ｐｐｍの
生活排水１．２５ｍ ³ を２４時間で処理するために必要
な硝化反応槽（活性汚泥槽）の容量は、 ５×１２５０／２４＝２６０（Ｌ） に相当する。この生活排水の量及びＢＯＤ濃度は、上記
文献でも実際の５人家族のモデルとして利用されてお
り、この容量は５人用単独浄化槽の接触ばっ気槽の容量
にほぼ等しく、分離膜モジュールをこの槽に組み込むこ
とによって合併浄化槽レベルの硝化反応が可能であるこ
とを示している。

【００２１】一方、同じ排水の全窒素（Ｔ−Ｎ）を約１
０ｐｐｍ以下にするために必要な脱窒反応槽（嫌気槽）
の容量は上記の硝化反応槽の容量とほぼ同じである。５
人用の単独浄化槽の分離沈殿槽の容量は約８００Ｌであ
る。従って、この槽を更に分離沈殿槽としてだけでな
く、夾雑物を効率的に除去し、脱窒反応槽としても効率
的に利用することができれば単独浄化槽を合併浄化槽と
して再生することが可能になる。

【００２２】即ち、本発明の分離膜モジュールの使用方
法は、「単独浄化槽の接触ばっ気室に、接触材の代わり
に請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の
中空糸膜モジュール若しくは同様な機能を有する分離膜
モジュールを浸漬し、ばっ気しながらろ過する膜分離活
性汚泥処理槽とし、分離沈殿槽を嫌気槽としても利用す
ることによって、単独浄化槽を、生活総合排水を処理す
る合併浄化槽と同様な機能を有する浄化槽として使用す
ることを特徴とする分離膜モジュールの使用方法」であ
る。ここで、本発明の中空糸膜モジュールと同様な機能
を有するモジュールとして本願発明者らの中空糸膜モジ
ュール（特願平９−６４８９４号公報参照）も使用可能
である。

【００２３】膜分離装置を単独浄化槽に組み込む改造の
ために、合併浄化槽に転換するほどの大きな設備費と運
転及び維持管理のための出費が発生するようであれば、
本発明の目的は失われる。従って、単独浄化槽をほとん
ど改造することなく中空糸膜モジュールを組み込み、ポ
ンプ等の新たな設備を増設せず、配管を多少変更する程
度の改造だけで合併浄化槽レベルの処理を可能にしなけ
ればならない。

【００２４】即ち、本発明の方法の改良点の一つは、
「屎尿処理のみを対象とする単独処理浄化槽の接触ばっ
気室に、接触材の代わりに中空糸膜モジュールを浸漬
し、ばっ気しながら水位差でろ過する膜分離活性汚泥処
理槽とし、分離沈殿槽を嫌気槽としても利用し、これら
の槽の中の液をばっ気によって自然に発生する流れを利
用して循環することによって、合併処理浄化槽と同様な
機能を有する生活排水の浄化槽として使用することであ
り」、更に、「水位差でろ過した液を貯める少容量の貯
槽を中空糸膜モジュールの側に併設し、ばっ気圧より高
い圧力を利用して、貯槽内に貯まったろ過液を定期的に
排出するとともにその一部を中空糸膜の逆洗にも利用す
る回路を設ける」ことによって、膜の寿命を長くすると
共に、付加設備と運転費の出費を極力少なくすることで
ある。

【００２５】本発明のごとき高性能の中空糸膜モジュー
ルを用いて水位差をろ過圧力し、膜分離活性汚泥処理槽
と分離沈殿槽の液をばっ気によって自然に発生する流れ
を利用して循環することによって排水量の変動にも対応
することが可能である。排水量の変動に対しては、ろ過
抵抗の小さい膜モジュールを用いることにより、水位差
をろ過圧として利用することが可能となり、排水量に比
例してろ過量を変えることができる。そのためには中空
糸膜の水透過係数は３０００Ｌ／ｍ² ・ｈｒ・１００ｋ
Ｐａ以上であることが必要である。

【００２６】改造工事等を極力少なくして、単独浄化槽
を可能な限りそのまま利用するためには、接触ばっ気槽
に装着する膜モジュールは、単独浄化槽のマンホールか
らそのまま装着できることが必要である。ただし、単独
浄化槽における汚泥の沈殿室は本発明では必ずしも必要
ではないのでこの室が膜モジュール装着の障害になる場
合には除去してもよい。一方、ほとんどの単独浄化槽で
はこのような障害にはならないのでこの室を余剰汚泥の
貯槽として利用することもできる。

【００２７】硝化反応を促進するための膜モジュールの
運転方法は、前記の文献等「膜処理法を導入した小型生
活排水処理装置の実用化に関する研究報告書、日本環境
整備教育センター、平成７年３月」にも詳しく述べられ
ているが、ばっ気は汚泥の培養のためだけではなく、膜
面上へのろ過抵抗物質の付着を抑制する重要な働きも持
っている。この抑制効果は経験的にはばっ気量を多くす
ることによって向上することが知られているが、尾崎ら
（第３１回日本水環境学会年会、１−Ｄ−１０−２、１
９９７）によって、平面状の膜についてではあるが、ろ
過抵抗物質の付着量は、ばっ気量をばっき流路断面積で
割ったばっ気線速度で決まり、ばっ気線速度が大きくな
るほどこの付着量が少なくなり、ろ過速度が大きくなる
ことが示された。

【００２８】従って、これらを考慮して、従来の単独浄
化槽で使用されていたばっ気量を大きく越えないにも拘
わらず、ばっ気による膜面付着物の量が極力少なくなる
ようなモジュールにしなければならない。そのために
は、本発明の中空糸膜モジュールを使用する場合には二
本の円筒に挟まれた断面積に対する中空糸膜の外断面積
の合計は５〜３０％、更に好ましくは１０〜２０％であ
る。

【００２９】脱窒反応を効率的に進めるためには硝化反
応槽の汚泥を脱窒反応槽に返送しなければならない。即
ち、分離膜モジュールを装着した硝化反応槽と脱窒反応
槽の液は一部循環する必要がある。この循環量はそれぞ
れの槽の反応効率が最大になるＭＬＳＳ濃度を最適にす
るためにも重要であり、経験的に最適値を設定すべきで
ある。また、このようにすることによって、余剰汚泥の
発生量も少なくなり、数ヶ月毎の定期点検時に抜き出す
ことができる。ばっ気によって自然に液体の循環が発生
するので、この作用を有効に利用することができれば循
環ポンプ等の新たな設備を付け加える必要が無くなる。
本発明のモジュールはこの点についても考慮された構造
を持っている。

【００３０】夾雑物物を除去するための多数の装置、方
法が知られているものの、中空糸膜分離モジュールにと
って特に弊害となるものは、毛髪、繊維などであり、必
ずしもこれらの装置や方法では満足に除去できない。こ
れらが中空糸膜に絡みつくと、ばっ気による中空糸膜の
揺動効果が損なわれるだけでなく、汚泥が固着して膜の
閉塞の原因にもなる。従って、これらの弊害物質は、主
な発生源である風呂や洗濯機の排水口にも簡単でしかも
効果的なフィルターを付ける等してあらかじめ除去する
ことが特に望まれる。同様にして、５人以上用の単独浄
化槽についても合併浄化槽への改造が可能であることを
示すことができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】

（中空糸膜モジュール）本発明の中空糸膜モジュール
を、その一具体例である図１〜図３を用いて更に具体的
に説明する。第１、２、３図は、それぞれその断面、平
面及び底面図である。

【００３２】本発明の中空糸膜モジュール１は、中空糸
膜ユニット２が外側円筒８と内側円筒９に挟まれた構造
を基本的な特徴としている。従って、二つの円筒８，９
の間の空間がばっ気する空気の流路になり、これらの円
筒の直径を変えることによって前記のばっ気断面積を調
整することが可能になる。

【００３３】中空糸膜ユニット２は、水透過係数が３０
００Ｌ／ｍ² ・ｈｒ・１００ｋＰａ以上、孔径が約０．
１〜０．５μｍ、有効長さが約３０〜８０ｃｍの中空糸
膜がほぼ同軸方向に束の外径が約３０ｍｍを越えないよ
うに、数百本束ねられたものからなる。これらの中空糸
膜ユニット２の両端が上部リング状固定部材３と下部リ
ング状固定部材５にそれぞれ収束固定され、各中空糸膜
ユニット２，…は固定部材３，５の円周に沿って一定間
隔で配列されている。水透過係数（中空糸膜の長さを変
えてろ過速度を測定し、中空糸膜の長さを０に外挿した
ときの値）が３０００Ｌ／ｍ² ・ｈｒ・１００ｋＰａ未
満であると、中空糸膜を細くして本数を増やしても水位
差でろ過が可能になる小型モジュールを作製することは
困難である。

【００３４】そして、前記上部リング状固定部材３と下
部リング状固定部材５との間に中空糸膜ユニット２，…
を配列する方法として、本例のように数百本の束状の中
空糸膜ユニット２を一定間隔で配列するのではなく、上
部、下部リング状固定部材３，５に円周上に厚さが約１
ｃｍ以下になるように連続的に配置してもよい。

【００３５】ここで、上部リング状固定部材３には、中
空糸膜の開口端が収束固定され、この各開口端に連通し
たろ過液通路４を形成しており、その一カ所以上に外部
にろ過液を取り出すための出口１５が接続されている。
中空糸膜ユニット２の他端は、中空糸膜の端部が密封さ
れた状態で、空気の通路６が埋設された下部リング状固
定部材５に収束固定されている。この通路には空気を外
部から送り込むための一つ以上の入り口１６が接続され
ている。下部リング状固定部材５の内外両側面には、す
べての中空糸膜ユニット２，…にできるだけ均等に気泡
を分配するために空気の通路６に連通した多数の空気の
散気孔７が穿孔されている。

【００３６】かくのごとく上部リング状固定部材３及び
下部リング状固定部材５で両端が収束固定された中空糸
膜ユニット２，…を、内径が上部、下部リング状固定部
材３，５の外径よりも大きく、上端が上部リング状固定
部材３の上面近傍にあり、下端が下部リング状固定部材
５の底面よりも約５ｃｍ以上長い外側円筒８と、外径が
上部、下部リング状固定部材３，５の内径よりも小さ
く、上端が上部リング状固定部材３の上面近傍にあり、
下端が下部リング状固定部材５の底面よりも約５ｍｍ以
上長く、外側円筒８よりも短い内側円筒９の二本の円筒
の間に固定するために、上部リング状固定部材３を少な
くとも３本の上部位置固定部材１１で二本の円筒に均等
に固定し、下部リング状固定部材５を少なくとも３本の
下部位置固定部材１２で二本の円筒にネジ等の留め具１
４で均等に固定されている。尚、前記上部位置固定部材
１１と下部位置固定部材１２及び留め具１４からなる固
定手段は、単に一対のネジを外側円筒８と内側円筒９か
らそれぞれ貫通螺合して、その先端間に上部リング状固
定部材３及び下部リング状固定部材５を挾持する構造に
置き換えても良い。

【００３７】外側円筒８の下端は、３本以上の足１０を
設けると共に、ばっ気によって自然に発生する液体の上
向き流れを効率的に利用して、活性汚泥液を循環させる
ための効果も持ち、下部リング状固定部材５の底面から
約５ｍｍ以上、好ましくは１ｃｍ以上離れたところから
先端までが３カ所以上外側円筒８の先端までが３ｃｍ以
上切り欠かれている。図中符号１３は、この切り欠きを
示している。尚、前述のように外側円筒８に一体化して
形成した足１０の代わりに、外側円筒８の下端に少なく
とも３本の固定枠を固定して、外側円筒８の下端が中空
糸膜モジュールの接地面から約３ｃｍ以上高くなるよう
にしても良い（図示せず）。この場合には、外側円筒８
の下端は下部リング状固定部材５の底面よりも約５ｍｍ
以上長くすれば足りる。

【００３８】下部リング上固定部材３の底面から内側円
筒９及び外側円筒８の下端がおよそ５ｍｍ以上離れてい
なければ、散気された気泡が二つの円筒の外側に漏れ出
る可能性がある。

【００３９】また、ばっ気による膜面へのろ過抵抗物質
の付着を効率的抑制し、かつ液の循環も効率的であるた
めには、二本の円筒８、９の間の断面積に対する中空糸
膜の外断面積の合計は５〜３０％、好ましくは１０〜２
０％である。

【００４０】外側円筒８の外径は、単独浄化槽のマンホ
ールからそのまま挿入できるように、約４５ｃｍ以下に
すべきであり、水位差によるろ過を可能にするためには
モジュール全体の長さを約８０ｃｍ以下にすべきであ
る。

【００４１】（単独浄化槽に組み込んだ中空糸膜モジュ
ールの使用方法）図４及び図５は、本発明の中空糸膜モ
ジュールの一つの使用方法として、昭和５５年建設省告
示第１第一号による分離接触ばっ気方式による、最も規
模の小さい５人用単独浄化槽の接触ばっ気室に本発明の
中空糸膜モジュールとろ過液貯槽を装着して合併処理化
する方法を例として示す。５人槽以上の単独浄化槽にも
本方法は勿論適用可能である。

【００４２】建設省の構造基準による単独浄化槽２１の
沈殿分離室２３、接触ばっ気室２４、沈殿室２６及び消
毒室２７の各容積は、それぞれおよそ８００、２６０、
１７０、１５Ｌである。液面の最大高さはおよそ１．２
ｍに調整されている。

【００４３】本発明の中空糸膜モジュール３０とろ過液
の貯槽３１は、直径約４５ｃｍのマンホール３９から接
触ばっ気室２４に挿入され、後述するように配管等が行
われる。

【００４４】単独浄化槽から合併浄化槽に改造された状
態では、屎尿を含む生活排水は、投入口２２から油等の
浮遊物と分離されて、沈殿分離槽でありかつ脱窒反応槽
でもある槽２３に移動し、連通口２８で決まる最大高さ
約１．２ｍまで貯槽可能である。脱窒反応槽２３と、接
触材を除去して中空糸膜モジュール３０とろ過液の貯槽
３１を装着した硝化反応槽２４を隔てる隔壁４３には、
中空糸膜モジュール３０の上端にほぼ等しい位置に長穴
４０が穿孔され、その下部には脱窒反応槽２３の液を硝
化反応槽２４へ引き込む内径がおよそ１０ｃｍ以上の太
い通路２５が取り付けられている。尚、図４中符号３８
は、脱窒反応槽２３に対応するマンホールである。

【００４５】上限水位の調整口２８及び長穴４０は、ふ
たつの槽の液ができるだけ均等に循環されるように、浄
化槽の幅の１／２以上、高さが２〜５ｃｍの長穴状であ
ることが好ましい。長穴４０の位置は、この位置から活
性汚泥槽の上限水位２９までの硝化反応槽２４の容量が
２６０Ｌ以上になるように定めるべきであり、通路２５
の連通口２５Ａは長穴４０よりも１〜５ｃｍ低い位置に
すべきである。

【００４６】中空糸膜モジュール３０のろ過液出口１５
（図１及び図２参照）は、逆止弁３６を経て、上端の位
置が中空糸膜モジュール３０の上端にほぼ等しい、ろ過
液の貯槽３１に接続されている。この貯槽３１の下部は
二つの流路に別れ、一方は逆止弁３６と中空糸膜モジュ
ール３０のろ過液出口１５の間に接続し、他方は電磁弁
３７を経て消毒室に向かって大気に開放されている。

【００４７】ばっ気のための送風機３２は、単独浄化槽
では３０〜４０Ｌ／分の送風量であるが、生活排水を合
併浄化槽レベルまで浄化するためには、ＢＯＤ負荷だけ
でもおよそ３倍になるので、少なくともこの２〜３倍の
送風量が必要である。従って、本発明の方法では、送風
量が６０〜９０Ｌ／分の送風機３２が使用される。送風
機３２の出口は三つに分岐し、一つは電磁弁３３を経て
ろ過液の貯槽３１へ、一つは電磁弁３４を経て中空糸膜
モジュールの空気入り口１６（図１及び図３参照）へ、
残りは流量調整弁もしくはニードル弁３５を経て中空糸
膜モジュール３０の空気入り口ラインに接続されてい
る。

【００４８】次に、中空糸膜モジュールを組み込んだ単
独浄化槽の合併化方法について本装置の使用方法を説明
する。

【００４９】投入口２２から沈殿・脱窒反応槽２３に入
った屎尿及び生活雑排水からなる生活排水は、活性汚泥
槽である硝化反応槽２４との通路２５の連通口２５Ａを
越えると硝化反応槽２４に流れ込む。硝化反応槽２４の
液が中空糸膜モジュール３０の上端を越えると水位差に
よるろ過圧が開始する。この水位差による圧力は水位の
調整口２８で決まる貯液の上限レベル２９まで増加す
る。従って、水位差が大きいときにはろ過速度が大き
く、中空糸膜モジュールの上端の高さにほぼ等しい位置
に隔壁４３に穿孔した長穴４０以下まで水位が低下する
と自然にろ過は停止する。

【００５０】実際の生活の中で、例えば風呂の水を排水
する場合にはおよそ３００Ｌ／時間の排水が一時的に流
され、急激に浄化槽の水位が上昇することも想定される
が、中空糸膜モジュールが水位差に比例するろ過速度を
持つならば、このような事態にも対応は可能である。し
かしながら、連通孔２５から上限レベル２９までの脱窒
反応槽２３の容量はおよそ３００Ｌ以上必要である。ま
た、平均５５〜６０Ｌ／時間のろ過速度は持たなければ
ならない。

【００５１】操作が開始されると、バルブ３３が閉じ、
バルブ３４、３７が開き、送風機３２は最大量の風量で
中空糸膜モジュール３０の空気入り口１６（図１及び図
３参照）へ送風している。このときの送風機３２の元圧
はおよそ１０〜２０ｋＰａである。脱窒反応槽２３から
連通口２５を通って硝化反応槽２４に排水が送り込ま
れ、水位が中空糸膜モジュール３０の上端の位置を超え
るとろ過が始まり、ばっ気された気泡は、中空糸膜を揺
動させながら、かつ活性汚泥液に大きな上向流を与えな
がら二本の円筒８，９の間を急速に上向きに流れる。従
って、脱窒反応槽２３の液は連通路２５から硝化反応槽
２４に引き込まれ、水位によって、隔壁４３に穿孔した
長穴４０あるいは水位の上限レベルを決める調整口２８
から溢れ出し、脱窒反応槽２３と硝化反応槽２４の間を
高速で循環する。

【００５２】ろ過液貯槽３１のろ過液の量がほぼ満杯に
なるとろ過はほとんど停止する。従って、満杯になる前
に、定期的に１０〜６０秒間の短時間、バルブ３３を開
き、バルブ３４と３７を閉じ、送風機の圧力を大きくし
て、あらかじめ貯槽３１中の少量のろ過液（１〜３Ｌ）
で中空糸膜を逆洗したのち、バルブ３７を開いて残りの
ろ過液を消毒室２７に放流し、必要ならば殺菌処理等後
出口４２から放出する。あるいは、バルブ３３と３４を
例えば１０回、それぞれ開、閉する毎に１回バルブ３７
を閉じて、他の９回は開くことによって、逆洗をろ過１
０サイクルに１回とすることもできる。

【００５３】逆洗液量は通常単にバルブ３７を閉じてい
る時間で調整するが、ろ過液貯槽３１から分岐し、ろ過
液出口１５に合流するまでの管路に定流量弁４１を付け
ると更に正確に制御することができる。また、逆洗ライ
ンを特別に設けず、逆止弁３６を外すと、逆洗液量は中
空糸膜モジュール３０の中のろ過液と、そのろ過液出口
から貯槽３１への入口までの間のろ過液流路にあるろ過
液の合計量に自ら決まるので、この流路の容積で逆洗液
量を調整することもできる。

【００５４】ろ過液貯槽３１の容量は、通常１サイクル
におけるろ過時間を８〜１５分にするので、この間のろ
過量よりも少し大きければよく、１０〜３０Ｌである。

【００５５】次の表は、ろ過−逆洗−放流からなるサイ
クルにおける電磁弁の開閉状態をまとめたものである。

【００５６】前記のように、ｎサイクルに１回だけバル
ブ３７を閉じることによって、逆洗をｎサイクルに１回
とすることもできる。

【００５７】生活排水の投入がほとんど無くなる夜間に
は水位が低下してろ過はほとんど行われないが、この間
にも上記のサイクルは継続されるので、ろ過が行われな
い状態で中空糸膜がばっ気によって揺動する。この揺動
は中空糸膜表面の付着物を洗い落とす効果を有する。こ
のようなサイクルを繰り返すことによって差圧の上昇を
小さく押さえることが可能になり、頻繁な薬品洗浄等の
維持管理が不要で、単独浄化槽の合併化が現実的に可能
になる。

【００５８】かくして本発明の使用方法によって、高性
能の小型中空糸膜モジュールを利用することによってポ
ンプ等の設備を追加することなく、最小限の設備と維持
費で単独浄化槽の合併化が可能になる。本方法を５人用
以上の単独浄化槽にも容易に適用できることは以上の説
明により明らかである。

【００５９】

【実施例】

（中空糸膜束Ａの作製）平均分子量が３０万のポリエチ
レンオキサイド（住友精化（株））（以下、ＰＥＯと呼
ぶ）を５重量％（以下同じ）、Ｎ−メチル−２−ピロリ
ドン（以下、ＮＭＰと呼ぶ）６３．７５％とプロピレン
グリコール（以下、ＰＧと呼ぶ）１１．２５％の混合溶
剤に溶解し、撹拌しながらポリスルホン（テイジンアモ
コエンジニアリングプラスチック（株）、Ｐ−３５０
０、以下、ＰＳと呼ぶ）を２０％徐々に加えて１３０℃
で３時間溶解したのち、５０℃まで冷却した。

【００６０】これを紡糸原液として、外径１．３ｍｍ、
内径０．８ｍｍ、芯径０．５ｍｍからなる二重管状ノズ
ルの管状ノズルから５０℃、２１ｇ／分で押し出し、同
時に芯管からＮＭＰとＰＧの６０／４０の混合溶剤を１
１ｇ／分で押し出し、空気中を約２５ｃｍ走行させてか
ら、６０℃の温水中を約３ｍ走行させたのち、平均５０
ｍ／分の紡糸速度でカセに６００本巻き取った。

【００６１】この中空糸の束の両端をバンドで束ねてか
ら、３０容量％のアセトン水溶液を２時間シャワーリン
グして中空糸に残存するＰＥＯを抽出除去した。次いで
１０分間水洗してからヒドロキシプロピルメチルセルロ
ース（信越化学（株））の２０００ｐｐｍ水溶液を１時
間この束にシャワーリングしたのち、５０℃の温水で３
０分間、９０℃以上の熱水で２時間更に洗浄してから、
常温の水に切り替えて冷却した。この中空糸を９０℃で
乾燥した。

【００６２】得られた中空糸膜の内、外径はそれぞれ５
００、８００μｍで、平均孔径はおよそ０．１μｍ、水
の透過係数は６０００Ｌ／ｍ² ・ｈｒ・１００ｋＰａで
あった。また、表面は自然に水に濡れる親水性であっ
た。

【００６３】（中空糸膜束Ｂの作製）ＰＳ／ＮＭＰ／Ｐ
Ｇ／ＰＥＯの割合を２４／５９．８５／１０．１５／６
（％）とした紡糸原液を用い、紡糸原液を管状ノズルか
ら５０℃、１５ｇ／分で押し出し、ＮＭＰ／ＰＧ比が６
３／３７の混合溶剤を芯管から５．２ｇ／分で押し出
し、空気中を約２５ｃｍ走行させてから、６５℃の温水
中を約３ｍ走行させた後、以下、中空糸膜Ａの場合と同
様にして中空糸膜束Ｂを作製した。ただし、カセには中
空糸を１０００本巻き取った。

【００６４】この中空糸膜の内、外径はそれぞれ３０
０、６００μｍで、平均孔径はおよそ０．１μｍであっ
た。水の透過係数は４０００Ｌ／ｍ² ・ｈｒ・１００ｋ
Ｐａであった。また、表面は自然に水に濡れる親水性で
あった。これらの中空糸膜を用いて以下の実施例に使用
した。

【００６５】（実施例１）中空糸膜モジュール 図１〜図３は本発明の中空糸膜モジュールの一例であ
る。有効長が約４０ｃｍの中空糸膜束Ａからなる中空糸
膜ユニット２は約４９ｍｍの等しい間隔で、１６本、外
径２７０ｍｍ、内径２３２ｍｍの上部リング状固定部材
３と下部リング状固定部材５で両端が収束固定され、
外、内径が３１８、２８６ｍｍの呼び径３００のＶＰ塩
ビ管からななる外側円筒８と、外、内径が２１６、１９
４ｍｍの呼び径２００のＶＰ塩ビ管からなる内側円筒９
の間に、それぞれ三カ所で、上部位置固定部材１１と下
部位置固定部材１２に皿ビス１４によって固定され、外
側円筒８の３本の足１０の間は液を循環させるための高
さが４５ｍｍの大きな切り欠き１３が設けられている。
切り欠き１３の上端は下部リング状固定部材５の底面か
ら約５ｍｍ離れた位置にした。

【００６６】上部リング状固定部材３には中空糸膜の開
口端と連通するろ過液の通路４が埋設され、少なくとも
一つのろ過液出口１５が付いている。下部リング状固定
部材５に収束固定された中空糸膜の端部は密封されてお
り、空気の通路６が埋設されている。この通路には空気
を送り込むための入り口１６と、各々の中空糸膜ユニッ
トにできるだけ均等に気泡を分配するために各々の中空
糸膜ユニット２の中間の位置に等間隔で直径２ｍｍの空
気の散気孔７が穿孔されている。上部リング状固定部材
３、下部リング状固定部材５ともに全長は約５０ｍｍで
ある。

【００６７】中空糸膜モジュール１の全長は約５５０ｍ
ｍで、有効膜面積は約９ｍ² であり、２本の円筒の間の
断面積に対する中空糸膜の外断面積の合計は１７．５％
であった。

【００６８】図１１の装置を用いて、この中空糸膜モジ
ュールの水のろ過速度を測定した。中空糸膜モジュール
２１１を、底面が５０ｃｍ角で高さが１５０ｃｍの水槽
２１２の内部に設置し、ろ過液の出口１５（図１及び図
２参照）に内径１５ｍｍのホース２１４を接続して、そ
の先端を水槽２１２の外部に垂らし、水位２１３を変え
て、水位差Ｈとろ過速度との関係を調べた。

【００６９】水位差Ｈにろ過速度はほぼ比例し、Ｈが１
０ｃｍで約４．５Ｌ／分、５０ｃｍで約１８Ｌ／分であ
った。ただし、ろ過速度は測定温度の水の粘度を測定値
に乗じて２０℃の水に換算した。

【００７０】（実施例２）中空糸膜モジュールを利用し
た単独浄化槽の合併化方法 沈殿分離室２３、接触ばっ気室２４、沈殿室２６の各有
効容量が、それぞれ約８００、２６０、１７０Ｌの５人
用単独浄化槽２１の接触ばっ気室に、マンホール３９か
ら接触材を取り出してから、実施例１で作製し、ステン
レススチール製の架台（図示せず）に固定した中空糸膜
モジュール３０を入れ、更に、その横に、中空糸膜モジ
ュール３０よりも低い位置に、呼び径が２５０のＶＰ塩
ビ管の上下に閉塞用フランジを接続して作製した全長が
約４０ｃｍ、容量が約１７Ｌのろ過液の貯槽３１も入れ
て固定した。

【００７１】沈殿分離室２３と接触ばっ気室２４の隔壁
４３には、中空糸膜モジュール３０の高さにほぼ等しい
位置に、下辺が接触ばっ気室２４の底から約５０ｃｍ
で、高さが約５ｃｍ、幅が約５０ｃｍの長穴４０を新た
に開けた。上限レベルは浄化槽の底から約１２０ｃｍで
あり、長穴４０から上限レベル２９までの接触ばっ気室
２４及び沈殿室２６の合計容量はおよそ２６０Ｌであっ
た。

【００７２】接触ばっ気室２４の底面近くに沈殿分離室
２３の液が流れ込むように、底から約１０ｃｍの位置
に、呼び径１００のＶＵ塩ビ管を固定し、沈殿分離室２
３のほぼ中央で液の取り込み口２５Ａが長穴４０よりも
約５ｃｍ低くなるように立ち上げた。沈殿分離室２３の
底には約４０ｃｍの厚さで外径が約３０ｍｍ、長さが約
４０ｍｍポリエチレン製ネット状リング４４などを充填
した。

【００７３】本発明の使用方法では、可能な限りポンプ
等の新たな付属設備が少なくなるように、送風機を多面
的に利用している。送風量が約６０Ｌ／分の送風機３２
から出た管は三つに分岐し、一つは電磁弁３４を経て中
空糸膜モジュール３０の空気入り口１６（図１及び図３
参照）へ、一つは電磁弁３３を経てろ過液の貯槽３１
へ、他の一つは流量調整弁３５を経て再び中空糸膜モジ
ュール３０の空気入り口１６と接続している。

【００７４】ろ過液の貯槽３１の底からの配管は二つに
分岐し、一つは電磁弁３７を経て元の浄化槽の消毒室２
７に大気開放されている。消毒室２７に放流されたろ過
液は適当に処理された後、あるいは無処理で放流口４２
から放出される。消毒室２７は接触ばっ気室の液が直接
溢流しないようにした。他の一つは中空糸膜モジュール
のろ過液出口１５（図１及び図２参照）と逆止弁３６の
手前で接続し、逆止弁３６の出口はろ過液の貯槽３１の
入り口に接続されている。

【００７５】かくして、沈殿分離室２３は、脱窒反応槽
を兼ね、接触ばっ気室２４と沈殿室２６は硝化反応槽と
なり、単独浄化槽２１は合併浄化機能を有するものとな
る。

【００７６】あらかじめ、送風機３２を稼働してから、
沈殿・脱窒反応槽２３に、生活排水を原液として別途調
整したＭＬＳＳが約３０００〜４０００ｍｇ／Ｌの無酸
素槽内の液を上限ライン２９まで投入し、硝化反応槽２
４には生活排水を原液として別途調整した膜分離活性汚
泥槽のＭＬＳＳが約５０００〜６０００ｍｇ／Ｌの液を
上限ライン２９まで投入した。

【００７７】電磁弁３３を閉じ、電磁弁３４と３７を開
いて水位差によるろ過を開始した。初期の水位差は、約
６０ｃｍであり、約１．９Ｌ／分のろ過速度が得られ
た。９分後、電磁弁３３を開き、電磁弁３４と電磁弁３
７を閉じて送風機３２の元圧を約２０から約４０ｋＰａ
に上げた。電磁弁３７を１０秒後に開いて、この間に貯
槽３１のろ過液を約２Ｌ使って中空糸膜を逆洗した。次
いで電磁弁３４を３０秒後に開いて、この間に貯槽３１
中のろ過液を消毒室２７にすべて放出した。９分間のろ
過、３０秒間の逆洗及びろ過液の放出からなるサイクル
操作を繰り返したが、水位差が１０ｃｍになると、ろ過
速度は約０．４Ｌ／分となった。従って、この間に実質
的に得られた平均ろ過速度は、約０．９５Ｌ／分であっ
た。

【００７８】次に、あらかじめ風呂、洗濯機及び台所の
排水口にそれぞれ市販の目の小さいフィルターを付け
て、毛髪や繊維クズをできるだけ除去した生活排水を投
入口２２から、沈殿・脱窒反応室２３に投入して実際の
合併処理可能性を評価した。また、一日の排水量を１２
５０Ｌ以下に抑える、風呂水の排水と洗濯を同時にしな
い等、浄化能力を超えないようにも注意しながら一ヶ月
間実際の生活排水を処理した。

【００７９】夜間、生活排水の投入がほとんど無くな
り、脱窒反応槽２３の水位が連通口２５の位置よりも低
くなると、ろ過は停止したが、前記のろ過−逆洗−ろ過
液の放出のサイクルは続いており、ろ過しない状態で活
性汚泥液中でばっ気が行われているので、この間に中空
糸膜の付着物が効果的に振るい落とされたと考えられ
る。

【００８０】この間、薬品洗浄等の性能回復のための処
理を全くしなくとも、ろ過速度はほとんど変化せず、ろ
過液のＢＯＤは２０ｐｐｍを超えず、更に、ろ過液のＴ
−Ｎも１０ｐｐｍ以下であった。従って、本方法によっ
て単独浄化槽の合併化の可能性は得られたと考えられ
る。

【００８１】（実施例３）他の中空糸膜モジュールによ
る単独浄化槽の合併化方法 図６〜図１０は、本発明者等による他の中空糸膜モジュ
ールを示すが、詳しくは特願平９−６４８９４号公報を
参照していただき、ここでは簡単にその構造を説明す
る。

【００８２】本中空糸膜モジュール１０１では有効長が
約４０ｃｍの中空糸膜束Ｂが１２本用いられ、有効膜面
積は約９ｍ² である。中空糸膜ユニット１０２は、中空
糸膜の両端が開口状態で上下の固定部材１０３、１０５
で収束固定されている。図８の部分平面図が示すよう
に、厚さ３２ｍｍ、長さ２３０ｍｍの上部固定部材１０
３に５０ｍｍ間隔で３本収束固定された各中空糸膜ユニ
ット１０２のろ過液は互いに通路１０４で連通し、固定
部材の両端で出口１０６となっている。下部固定部材１
０５についても同じ構造である。同じ上下固定部材１０
３、１０５で収束固定された３本の中空糸膜ユニットを
モジュールユニットと称すると、図１０の部分平面図が
示すように、四つのモジュールユニット間のろ過液の通
路１０４もＯリング１１８でシールされながら互いに連
通している。従って、ろ過液の取り出し口としては、上
部固定部材１０３のうちのいずれか一つ、下部固定部材
１０５のいずれか一つのろ過液出口１０６のみを使用し
て、他の出口には密栓することができる。更に一つずつ
残した出口１０６を互いに接続して一つの出口にまとめ
ることもできる。

【００８３】厚さ１６ｍｍ、幅３５ｍｍ、長さ７０ｍｍ
の固定板１１１は、図７の側面図が示すように、各モジ
ュールユニットを挟むように配置され、該固定板１１１
であって下部固定部材１０５の底面から約１ｃｍ離れた
位置に内、外径がそれぞれ８、１０ｍｍの散気管１１３
を配置し、図９の部分底面図が示すように、直径２ｍｍ
の空気の散気孔１０７が散気管１１３に連通するように
各中空糸膜ユニットに均等に気泡が分配される位置に配
置されている。

【００８４】中空糸膜ユニット１０２は、二枚の側面板
１０８、と二枚の正面板１０９で囲まれている。従っ
て、散気孔１０７から放出された気泡はすべてこれらの
板で囲まれた中空糸膜モジュールユニットの間を上向に
流れ、厚さ１６ｍｍ、幅３５ｍｍのスペーサー１１２で
形成された、上部固定部材１０３の間の隙間１１６から
放出される。空気の入り口１１４は互いに独立になって
いるので適当な配管材料を組み合わせてすべてを接続
し、空気の導入口としては一つにまとめるべきである。

【００８５】４枚のモジュールユニット（１０２，１０
３，１０５）と５枚の散気ユニット（１１１，１１３，
１０７）及びスペーサー１１２は、二枚のステンレスス
チール製の押さえ枠１１７で挟み、４カ所でボルト１１
５で締め付けられる。押さえ枠１１７の下端に設けた４
本の足１１０の散気管１１３までの高さは約５０ｍｍ
で、散気管１１３を覆い隠すように押さえ枠１１７の横
板１１９が渡されている。

【００８６】この中空糸膜モジュールの最大外寸法は、
正面幅約２３０ｍｍ、側面幅約２３０ｍｍ、高さ約５７
０ｍｍであり、ばっ気断面積に対する中空糸膜の外断面
積の合計は約１０％であった。

【００８７】本モジュールを使用して実施例２と同様な
実験を行ったが、ほとんど同様な結果が得られ、単独浄
化槽の合併処理化が可能であることを示した。

【００８８】（比較例１）市販されている、ポリエチレ
ン中空糸膜からなるすだれ型のモジュールを用いて、実
施例２の硝化反応槽２４に投入したものと同じ膜分離活
性汚泥液を、中空糸膜１ｍ² あたり、７．５Ｌ／分でば
っ気しながら吸引ろ過したが、本発明の中空糸膜モジュ
ールと同じろ過速度を得るためには約４倍のろ過圧が必
要で、水位差で単独浄化槽を合併処理化可能にするろ過
速度は得られなかった。

【００８９】（比較例２）市販のプレート型のモジュー
ルを使用して比較例１と同様に評価したが、ばっ気量を
２倍以上にしなければ、本発明の中空糸膜モジュールと
同等なろ過速度が得られなかっただけでなく、約１週間
でろ過速度が初期の約３／４になり、ろ過能力不足とな
った。

【００９０】

【発明の効果】ポンプやセンサーなど、特別な設備を付
け加えたり、槽を大幅に改造する等なく、水位差でろ過
ができる高性能の小型中空糸膜モジュールを接触ばっ気
室に組み込み、簡単な設備を付加することによって、簡
単な操作で、単独浄化槽を合併浄化槽に改造可能である
ことを本発明は示した。

【００９１】従って、本方法は、水環境を改善する現実
的な手段として高い可能性を持つものであり、国民生活
の中に自然を蘇らせるための現実的な手段として、国家
経済及び社会に対する寄与は極めて大きいと考えられ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールを示す断面図であ
り、上半分は図２のＡ−Ａ線断面図、下半分は図３のＢ
−Ｂ線断面図である。

【図２】同じく中空糸膜モジュールの平面図である。

【図３】同じく中空糸膜モジュールの底面図である。

【図４】単独浄化槽に組み込んだ中空糸膜モジュールの
使用方法を示す簡略断面図である。

【図５】同じく接触ばっ気室（硝化反応槽）の簡略断面
図である。

【図６】本発明の分離膜モジュールの使用方法において
用いる他の中空糸膜モジュールの例を部分断面で示した
正面図である。

【図７】同じく側面図である。

【図８】同じく部分平面図である。

【図９】同じく部分底面図である。

【図１０】同じく説明用の部分平面図である。

【図１１】本発明の中空糸膜モジュールのろ過速度を測
定するための装置を示す簡略説明図である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜モジュール ２ 中空糸膜ユニット ３ 上部リング状固定部材 ４ ろ過液通路 ５ 下部リング状固定部材 ６ 空気の通路 ７ 散気孔 ８ 外側円筒 ９ 内側円筒 １０ 足 １１ 上部位置固定部材 １２ 下部位置固定部材 １３ 切り欠き １４ 留め具 １５ ろ過液出口 １６ 空気の入り口 ２１ 単独浄化槽 ２２ 投入口 ２３ 沈殿分離室（脱窒反応槽） ２４ 接触ばっ気室（硝化反応槽） ２５ 通路 ２５Ａ 連通口 ２６ 沈殿室 ２７ 消毒室 ２８ 上限水位の調整口 ２９ 上限水位 ３０ 中空糸膜モジュール ３１ ろ過液の貯槽 ３２ 送風機 ３３ 電磁弁 ３４ 電磁弁 ３５ 流量調整弁 ３６ 逆止弁 ３７ 電磁弁 ３８，３９ マンホール ４０ 長穴 ４１ 定流量弁 ４２ 放流口 ４３ 隔壁 ４４ 充填材 １０１ 中空糸膜モジュール １０２ 中空糸膜ユニット １０３ 上部固定部材 １０４ ろ過液の通路 １０５ 下部固定部材 １０６ ろ過液の出口 １０７ 散気孔 １０８ 側面板 １０９ 正面板 １１０ 足 １１１ 散気管の固定板 １１２ スペーサー １１３ 散気管 １１４ 空気の入り口 １１５ 締め付けボルト １１６ 隙間 １１７ 押さえ枠 １１８ Ｏリング １１９ 横板 ２１１ 中空糸膜モジュール ２１２ 水槽 ２１３ 水位 ２１４ ホース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 3/00 Ｃ０２Ｆ 3/00 Ｂ Ｅ 3/12 3/12 Ｂ 3/30 3/30 Ｚ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周状に配列した複数の中空糸膜の両端
   部をそれぞれ上部リング状固定部材と下部リング状固定
   部材とに収束固定し、上部リング状固定部材には各中空
   糸膜の開口端に連通したろ過液流路とろ過液出口を設
   け、各中空糸膜の端部が閉口状態で収束固定された下部
   リング状固定部材には外部から空気を送るための入り口
   と複数の空気の散気孔を有する空気の流路を設け、同軸
   状に配した外側円筒と内側円筒の間であって上部に上部
   位置固定部材によって上部リング状固定部材を浮遊状態
   で取付けるとともに、下部に下部位置固定部材によって
   下部リング状固定部材を浮遊状態で取付けてなることを
   特徴とする中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】 ほぼ同じ軸方向の円周状に配列した多数
   の中空糸膜の一端を、開口状態で、外部への取り出し口
   を有するろ過液の流路が埋設された上部リング状固定部
   材に収束固定し、他端を、閉口状態で、外部から空気を
   送るための入り口と多数の空気の散気孔を有する空気の
   流路が埋設された、内、外径が上部リング状固定部材に
   ほぼ等しい下部リング状固定部材に収束固定し、かくの
   ごとく上部及び下部リング状固定部材で両端が収束固定
   された中空糸膜を、内径が上部、下部リング状固定部材
   の外径よりも大きく、上端が上部リング状固定部材の上
   面近傍にあり、下端が下部リング状固定部材の底面より
   も長い外側円筒と、外径が上部、下部リング状固定部材
   の内径よりも小さく、上端が上部リング状固定部材の上
   面近傍にあり、下端が下部リング状固定部材の底面より
   も長い内側円筒の二本の円筒の間に固定するために、上
   部リング状固定部材を上部位置固定部材で二本の円筒に
   均等に固定し、下部リング状固定部材を下部位置固定部
   材で二本の円筒に均等に固定し、更に、外側円筒を、そ
   の下端が中空糸膜モジュールの接地面から所定高さ高く
   なるように、固定枠で固定することを特徴とする中空糸
   膜モジュール。
3. 【請求項３】 ほぼ同じ軸方向の円周状に配列した多数
   の中空糸膜の一端を、開口状態で、外部への取り出し口
   を有するろ過液の流路が埋設された上部リング状固定部
   材に収束固定し、他端を、閉口状態で、外部から空気を
   送るための入り口と多数の空気の散気孔を有する空気の
   流路が埋設された、内、外径が上部リング状固定部材に
   ほぼ等しい下部リング状固定部材に収束固定し、かくの
   ごとく上部及び下部リング状固定部材で両端が収束固定
   された中空糸膜を、内径が上部、下部リング状固定部材
   の外径よりも大きく、上端が上部リング状固定部材の上
   面近傍にあり、下端が下部リング状固定部材の底面より
   も長い外側円筒と、外径が上部、下部リング状固定部材
   の内径よりも小さく、上端が上部リング状固定部材の上
   面近傍にあり、下端が下部リング状固定部材の底面より
   も長く、外側円筒よりも短い内側円筒の二本の円筒の間
   に固定するために、上部リング状固定部材を上部位置固
   定部材で二本の円筒に均等に固定し、下部リング状固定
   部材を下部位置固定部材で二本の円筒に均等に固定し、
   更に、少なくとも外側円筒の下端に３本以上の足を均等
   な位置に設けるべく、下部リング状固定部材の底面から
   離れた部分を切り欠いたことを特徴とする中空糸膜モジ
   ュール。
4. 【請求項４】 １００〜２０００本の中空糸膜の束が、
   隣り合う束の中空糸膜が多数は重なり合わない間隔で円
   周状に上部及び下部リング状固定部材に収束固定されて
   いる請求項１、２又は３記載の中空糸膜モジュール。
5. 【請求項５】 すべての中空糸膜が約１ｃｍ以下のほぼ
   均等な厚さで円周状に、上部及び下部リング状固定部材
   に収束固定されている請求項１、２又は３記載の中空糸
   膜モジュール。
6. 【請求項６】 中空糸膜の水透過係数が３０００Ｌ／ｍ
   ² ・ｈｒ・１００ｋＰａ以上である請求項１、２、３、
   ４又は５記載の中空糸膜モジュール。
7. 【請求項７】 二本の円筒に挟まれた断面積に対する中
   空糸膜の外断面積の合計が５〜３０％である請求項１、
   ２又は３記載の中空糸膜モジュール。
8. 【請求項８】 外側円筒の外径が約４５ｃｍ以下である
   請求項１、２又は３記載の中空糸膜モジュール。
9. 【請求項９】 屎尿処理のみを対象とする分離接触ばっ
   気方式による浄化槽（単独浄化槽）のマンホールから接
   触ばっ気室に挿入できる寸法である請求項１、２、３、
   ４、５、６、７又は８記載の中空糸膜モジュール。
10. 【請求項１０】 単独浄化槽の接触ばっ気室に、接触材
    の代わりに請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は
    ９記載の中空糸膜モジュール若しくは同様な機能を有す
    る分離膜モジュールを浸漬し、ばっ気しながらろ過する
    膜分離活性汚泥処理槽とし、分離沈殿槽を嫌気槽として
    も利用することによって、単独浄化槽を、生活総合排水
    を処理する合併浄化槽と同様な機能を有する浄化槽とし
    て使用することを特徴とする分離膜モジュールの使用方
    法。
11. 【請求項１１】 ばっ気しながら水位差でろ過する膜分
    離活性汚泥処理槽とし、分離沈殿槽を嫌気槽としても利
    用し、これらの槽の中の液をばっ気によって自然に発生
    する流れを利用して循環する請求項１０記載の分離膜モ
    ジュールの使用方法。
12. 【請求項１２】 水位差でろ過した液を貯める貯槽を中
    空糸膜モジュールの側に併設し、ばっ気圧より高い圧力
    を利用して、貯槽内に貯まったろ過液を定期的に排出す
    るとともにその一部を中空糸膜の逆洗にも利用する請求
    項１０又は１１記載の分離膜モジュールの使用方法。
13. 【請求項１３】 単独浄化槽の分離沈殿槽から、液面に
    浮遊する油分及び軽量雑廃物、液中に浮遊する食物残
    さ、繊維質、毛髪などの雑廃物、一般ごみ類など、中空
    糸膜に絡みつく雑廃物をほとんど含まない上澄み液を膜
    分離活性汚泥処理槽に供給する請求項１０、１１又は１
    ２記載の分離膜モジュールの使用方法。