JPH11235586A

JPH11235586A - 固液分離装置および固液分離方法

Info

Publication number: JPH11235586A
Application number: JP4074298A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Miyashita; 聡史宮下; Masumi Kobayashi; 真澄小林
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】濾過の為のポンプ等を必要とせず、濾液の排
出口の位置に制約がなく、被処理液槽本体に特別な加工
を必要とせず、分離膜による処理を低コストで行なうこ
とのできる汎用性の高い固液分離装置および方法。【解決手段】被処理液槽１内に配置される膜モジュー
ル２と、被処理液槽内の被処理液面よりも下方にて膜モ
ジュールと接続し、膜モジュールでの濾液が送給される
貯溜室６とを具備し、貯溜室に、貯溜室内に気体を供給
する気体供給管７と、貯溜室内の圧力を調整する圧力調
整管８と、貯溜室内の液体を排出する排液管１０とが接
続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理等におい
て、特に曝気槽において、分離膜を用いて固液分離を行
なう固液分離装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】浄水あるいは排水の濾過工程において、
良好な処理水質および容積効率などの点から、近年、分
離膜を用いて固液分離を行なう技術が採用されている。
しかしながら、この技術において用いられる膜分離装置
は、通常、濾過を行なうためのコンプレッサ等の動力を
必要とする為、ランニングコストが大きいという不都合
があった。そこで、特開平５−１６８８６４号公報に
は、濾過水の取出口を水面よりも低い位置に設けてサイ
フォンを形成し、濾過を行なう方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この技
術であると濾過に直接要するエネルギは削減できるもの
の、サイフォンが切れるのを防止する為に、真空ポンプ
等を設けて、濾液中に混在する気泡を除去しなければな
らず、装置全体として複雑化してしまうという問題があ
った。また、特開平６−２１８２３７号公報、特開平７
−１３２２１３号公報には、機械的動力を用いず、水頭
差を利用して濾過を行なう方法が開示されている。しか
しながら、これらの技術であると、濾液の排出口を被処
理液の水位よりも必ず低い位置に設けなければならず、
装置の構成、配置に制約が生じ、汎用性の低いものであ
った。本発明は前記課題を解決するためになされたもの
で、濾過の為のポンプ等を必要とせず、濾液の排出口の
位置に制約がなく、被処理液槽本体に特別な加工を必要
とせず、分離膜による処理を低コストで行なうことので
きる汎用性の高い固液分離装置および方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の固液分離装置
は、被処理液槽内に配置される膜モジュールと、被処理
液槽内の被処理液面よりも下方にて前記膜モジュールと
接続し、膜モジュールでの濾液が送給される貯溜室とを
具備し、該貯溜室に、貯溜室内に気体を供給する気体供
給管と、貯溜室内の圧力を調整する圧力調整管と、貯溜
室内の液体を排出する排液管とが接続されていることを
特徴とするものである。この固液分離装置においては、
その貯溜室内の水位に応じて、及び又は、経時時間に応
じて圧力調整管を制御することが望ましい。膜モジュー
ルの下方には散気装置を配置し、散気装置への気体供給
源と、気体供給管への気体供給源とを兼用することが望
ましい。膜モジュールとしては、編織物状とされた中空
糸膜と、該中空糸膜の端部を固定し、中空糸膜内に取り
込まれた濾液が送給される中空支持体とを具備してなる
ものが望ましい。

【０００５】本発明の固液分離方法は、水頭差現象を利
用して、被処理液槽内に配置した膜モジュールで濾過し
た濾液を、被処理液槽内の被処理液面よりも下方にて前
記膜モジュールと接続した貯溜室に送給し、該貯溜室内
の圧力を調整して、貯溜室内に貯溜された濾液を排出す
ることを特徴とするものである。その際、水頭差による
圧力よりも高い圧力で貯溜室内に気体を供給することに
より、貯溜室内の圧力を調整することが望ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に示す本発明の一実施形態例
を参照して本発明を以下に詳説する。本発明の固液分離
装置においては、その処理しようとする被処理液が滞留
する被処理液槽１内に膜モジュール２が配置される。膜
モジュール２としては、被処理液を濾過し、固液分離す
ることのできるものであれば特に制限されるものではな
く、平膜、袋状膜、管状膜、中空糸膜等、任意のものを
用いることができる。また、その材質についても何ら限
定されるものではなく、セルロース、ポリオレフィン、
ポリスルフォン、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤ
Ｆ）、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、セラミック
などを例示することができる。膜の孔径は、固液分離に
支障のない限りにおいて、任意に設定することができ
る。

【０００７】膜モジュール２としては、中空糸膜モジュ
ールを用いれば、容積当たりの膜面積を高く取ることが
できるため、効率的な固液分離が可能となる。中空糸膜
モジュールに好適なものとして図６に示すようなものを
例示できる。この膜モジュール２は、中空糸を緯糸とし
て編織物状とされた中空糸膜１８，１８と、中空糸膜１
８の端部を固定し、中空糸膜内に取り込まれた濾液が送
給される中空支持体２０，２０とを具備するもので、中
空糸膜１８の端部が、中空支持体２０の側面に形成され
た矩形状のスリット２８に挿入され、各中空糸の端部が
中空支持体２０内の内部流路２４内に位置してその開口
状態が保たれるように、スリット２８にて樹脂で固定さ
れたものである。中空糸としては、その外径が２０〜２
０００μｍ、孔径が０.０１〜１μｍ、空孔率が２０〜
９０％、中空糸膜の膜厚は５〜３００μｍであるものが
好ましい。また、後述する散気装置によるエアーバブル
洗浄を考慮すると、分離膜１８の膜面が鉛直方向に沿う
ように、分離膜モジュール２を配置することが望まし
い。膜面が鉛直方向に沿うように配置することで、その
下方から上昇する気泡が全ての分離膜１８の膜面全体に
対し均一に作用し、かつ円滑に被処理液槽１の上方に通
り抜け易くなるからである。

【０００８】本発明においては、この膜モジュール２
に、貯溜室６が接続されている。貯溜室６の形状として
は、特に限定されるものでなく、図４に示すように箱
状、もしくは円筒状であっても良いし、図５に示すよう
に卵状でも良いし、あるいは球状、円錐状等、任意の形
状で良い。膜モジュール２と貯溜室６の接続は、本例で
は膜モジュール２の二次側と接続した濾液供給管９にて
なされており、膜モジュール２にて濾過処理された濾液
が貯溜室６に送給されるようになっている。即ち、上述
した図６に示す膜モジュールにおいては、その中空支持
体の内部流路２４と濾液供給管９が接続される。本発明
においては、貯溜室６における濾液入口１４は、被処理
液槽１内の被処理液面１５よりも下方に位置することが
重要である。

【０００９】また、貯溜室６には、気体供給管７が接続
している。気体供給管７は、貯溜室６内に気体を供給す
るもので、図示例のものでは、この気体供給管７の他端
は気体供給源としてブロワー５が接続されている。ま
た、気体供給管７には、その気体供給流量を調整する流
量調整器１３が付設されている。貯溜室６内に吹き込む
気体の種類としては特に限定されるものではなく、空
気、酸素、窒素等の任意の気体が選ばれる。また、貯溜
室６には、貯溜室６内の気圧の調整を行なう圧力調整管
８が接続されている。図示例の圧力調整管８は、他端が
外部に開放されており、かつ、圧力調整管８を開放もし
くは閉塞する弁部材１１を備えている。弁部材１１とし
ては、例えば電磁弁などを適用することができる。そし
て、この弁部材１１によって圧力調整管８を開放させる
ことにより貯溜室６内の気圧を大気圧と同等とすること
ができ、かつ、閉塞した状態で気体供給管７から気体を
流入させることにより貯溜室６内を大気圧以上とするこ
とができる。また、貯溜室６の下部には、貯溜室６内の
液体を排出する排液管１０が接続されている。

【００１０】上述した例では、１つの被処理液槽内に、
１つの膜モジュールを配置し、その膜モジュールに１つ
の貯溜室を接続した例を示したが、これに限られるもの
ではない。例えば、被処理液槽内に、複数の膜モジュー
ルを配置し、各膜モジュールに対応して貯溜室を接続し
たり、また、複数の膜モジュールからの濾液供給管を集
束して１つの貯溜室に接続するようにしてもかまわな
い。

【００１１】この固液分離装置においては、貯溜室６が
被処理液面１５よりも下方に位置されていることによ
り、水頭差現象により、被処理液が膜モジュール２の中
空糸膜内に吸引され、濾過処理がなされ、浄化された濾
液のみが濾液供給管９を経由して貯溜室６内に送給され
る。貯溜室６内には、気体供給管７から気体が常に吹き
込まれている。吹き込まれた気体は、圧力調整管８の弁
部材１１が開放状態の場合、圧力調整管８を通って貯溜
室６の外部に放出される。この場合、膜モジュール２に
おいては水頭差による濾過が継続され、貯溜室６内に濾
液が供給され、貯溜室６内には濾液が貯溜される。

【００１２】そして、貯溜室６内の水位が上がり、上限
に達した時点で弁部材１１を閉塞状態にすると、貯溜室
６内部は吹き込まれた気体により加圧されるため、排液
管１０を通して、濾液が貯溜室６外に排出され、次処理
工程に送給される。その後、貯溜室６内の水位が下限に
達したら弁部材１１を開放するようにすれば、再び貯溜
室６内に濾液が溜まり始める。この動作を繰り返すこと
により膜モジュール２による固液分離が可能となり、濾
過のためのポンプ等の動力を必要としない。気体供給管
７から吹き込まれる気体の圧力は、貯溜室６から濾液を
排出することができれば特に限定されるものではない
が、膜モジュールの一次側と二次側にかかる水頭差によ
る圧力差よりも大きくすることにより、弁部材１１の閉
塞時には、濾液の一部は解放時とは逆に膜モジュール２
の二次側より一次側に移動し、膜モジュールを逆洗浄す
ることができるため好ましい。吹込み圧力の範囲として
は、水頭差による圧力差の０.１〜１０倍とすることが
好ましい。

【００１３】弁部材１１の開閉は、貯溜室６内に例えば
水位センサー、フロートスイッチ等の水位モニタを設
け、これと連動させることが望ましい。すなわち、貯溜
室６内の水位の上昇により弁部材１１を閉塞し、水位の
下降により弁部材１１を開放することで、貯溜室６内の
濾液の貯溜量を適性範囲内に自動的に保つことができ
る。また、弁部材の開閉は、タイマー等を用い、経時時
間に応じた時間制御により行うことも可能である。即
ち、膜モジュール２から貯溜室６に送給される濾液の送
給速度は殆ど一定なので、所定時間、弁部材１１を開放
して貯溜室６内に濾液を溜めた後、所定時間、弁部材１
１を閉塞して濾液を貯溜室６外へと排出するようにし、
これを繰り返せば、貯溜室６内の濾液の貯溜量を適性範
囲内に自動的に保つことができる。

【００１４】更に、上述した水位モニタとタイマーを組
み合わせることも可能である。例えば、貯溜室６内の水
位が上がり、上限に達した時点で弁部材１１を閉塞して
濾液を排出し、タイマー制御により所定時間閉塞後、弁
部材１１を開放すれば、再び貯溜室６内に濾液が溜まり
始める。あるいは、貯溜室６内の水位が下がり、下限に
達した時点で弁部材１１を開放して貯溜室６内に濾液を
溜め、タイマー制御により所定時間経過後に弁部材１１
を閉塞して濾液を排出するようにすることにより、自動
運転を行うこともできる。

【００１５】本発明において、貯溜室６の設置位置は、
その濾液入口１４が被処理液槽１内の被処理液水位より
も低い位置にあり、水頭差を確保できれば特に限定され
るものではなく、被処理液槽１の内部であっても、外部
であっても構わない。例えば、図２，３に示すように、
貯溜室６を被処理液槽１の外部に設けてもよく、その
際、濾液供給管９は、図２に示すように被処理液槽１の
上部に迂回させても、また、図３に示すように被処理液
槽１の側壁を貫通させて配管させてもよい。また、本発
明における分離膜の濾過流量の調整は、濾過供給管９と
貯溜室６の接続部分である濾液入口１４の位置と、被処
理液槽１内の被処理液の水位との差を調節することによ
り行うことができ、差を大きくするほど水頭差による膜
モジュール２にかかる圧力差が大きくなるため、濾過流
量を大きくできる。

【００１６】濾過を行うにあたって、被処理液中の固形
分（ＳＳ）粒子による膜面の閉塞の進行を防ぐため、洗
浄を行うことが望ましい。そこで、膜モジュール２の下
方には、図示例のように、散気装置４を配置しておくこ
とが望ましい。散気装置４は、気体供給源であるブロワ
ー５から送られてくる空気などの気体を多数の細孔の形
成された中空体から気泡として発散し、所謂エアーバブ
ル処理を行うもので、濾過中もしくは濾過停止中に、散
気装置４から発散し上昇する気泡により、膜モジュール
２の中空糸膜が揺動し、この揺動により中空糸同しが擦
れあったり、又は中空糸と水の相対的流動により、被処
理液を攪拌し、中空糸の表面に付着した汚泥、ＳＳを掻
き落とすことができる。また、被処理液槽１が曝気槽で
ある場合、空気または酸素ガスを発散することにより曝
気処理を促進することができる。散気装置４には、複数
の０.５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の散気孔が形成されている
中空管等を利用することができる。

【００１７】散気装置４への気体供給源と、気体供給管
７への気体供給源は、それぞれ別個に設け、独立系とし
て散気装置４、または気体供給管７に気体を送給するよ
うにしてもよいが、図１〜３に示す如く、散気装置４へ
の気体供給源と、気体供給管７への気体供給源とを兼用
することが、装置的に簡便となり、かつエネルギーコス
ト的にも安くなり、好ましい。

【００１８】この洗浄の必要頻度は、一般にＳＳ濃度に
依存し、濃度が高いほど頻繁に行う必要があり、例えば
活性汚泥のように、ＳＳ濃度が数千ｐｐｍに達する場合
はバブリングによる洗浄を常時行いつつ濾過する必要が
ある。この場合はブロワーからの空気を散気装置４と貯
溜室へと両者に同時に空気を供給すればよい。また、例
えば河川水のように、ＳＳ濃度が数百ｐｐｍ以下の場合
には、常時バブリング洗浄を行う必要はなく、洗浄は間
欠的に行えばよい。この場合は図３に示す如く、散気管
４への配管途中に切換弁１２を設け、濾過時には散気装
置４への空気の供給を遮断し、濾過停止時に散気装置４
へ空気を供給するようにすればよい。ブロワー５とし
て、圧空ポンプなどの各種のコンプレッサを使用するこ
ともできるが、その場合にも、貯溜室６から濾液を排出
するのに必要なエネルギは、従来のように膜モジュール
での吸引濾過をコンプレッサで強制的に行なうのに必要
なエネルギよりも格段に小さく、本発明の固液分離装置
であれば省エネルギを達成することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の固液分離装置ないし方法は、水
頭差を利用して膜モジュールにて濾過された濾液を貯溜
室内に貯留した後、貯溜室内に気体を供給する等により
貯溜室内の圧力を調整することにより濾液を排出するも
ので、濾過のためのポンプ等の特別な動力を必要とせ
ず、ランニングコストは小さい。また、濾液出口、即ち
排液管の出口を被処理液槽よりも高低いずれの位置にも
設置可能で、また被処理液槽本体には、特別な加工は必
要としないので、濾液出口の位置に制約がなく、装置の
複雑化を招かず、簡易で、汎用性が高く、分離膜による
処理を低コストで行なえる。しかも、既存の被処理液槽
に対しても本発明の固液分離装置を設けることも容易で
ある。また、請求項２または３記載の装置であると、そ
の装置を容易に自動運転できる。

【００２０】また、散気装置を配置させることにより、
膜面の閉塞の進行を防ぐことができ、しかも、散気装置
への気体供給源と、気体供給管への気体供給源とを兼用
することにより、高効率で、簡便、かつ、低コストとで
きる。本発明の固液分離装置としては、請求項５記載の
膜モジュールが特に好適である。また、貯溜室内に気体
を供給する圧力を水頭差による圧力よりも高くすること
で、貯溜室内の圧力制御のみで、即ち、貯溜室内の圧力
を高めた際に、膜モジュールの逆洗浄を行なうこともで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固液分離装置の一例を示す側面図で
ある。

【図２】本発明の固液分離装置の一例を示す側面図で
ある。

【図３】本発明の固液分離装置の一例を示す側面図で
ある。

【図４】貯溜室の一例を示す側面図である。

【図５】貯溜室の一例を示す側面図である。

【図６】膜モジュールの一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１被処理液槽２膜モジュール４散気装置５ブロワー６貯溜室７気体供給管８圧力調整管９濾液供給管１０排液管１１弁部材１４濾液入口１５被処理液面１８中空糸膜２０中空支持体２４内部流路２８スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 63/02 Ｂ０１Ｄ 63/02 65/02 ５２０ 65/02 ５２０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理液槽内に配置される膜モジュール
と、被処理液槽内の被処理液面よりも下方にて前記膜モ
ジュールと接続し、膜モジュールでの濾液が送給される
貯溜室とを具備し、該貯溜室に、貯溜室内に気体を供給
する気体供給管と、貯溜室内の圧力を調整する圧力調整
管と、貯溜室内の液体を排出する排液管とが接続されて
いることを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】前記貯溜室に、該貯溜室内の水位を検出
する水位モニタが設けられ、該モニタにより前記圧力調
整管が制御されることを特徴とする請求項１記載の固液
分離装置。
【請求項３】前記圧力調整管は経時時間に応じて制御
されることを特徴とする請求項１または２記載の固液分
離装置。
【請求項４】前記膜モジュールの下方に散気装置が配
置され、該散気装置への気体供給源と、前記気体供給管
への気体供給源とが兼用されていることを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の固液分離装置。
【請求項５】前記膜モジュールは、編織物状とされた
中空糸膜と、該中空糸膜の端部を固定し、中空糸膜内に
取り込まれた濾液が送給される中空支持体とを具備して
なることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
固液分離装置。
【請求項６】水頭差現象を利用して、被処理液槽内に
配置した膜モジュールで濾過した濾液を、被処理液槽内
の被処理液面よりも下方にて前記膜モジュールと接続し
た貯溜室に送給し、該貯溜室内の圧力を調整して、貯溜
室内に貯溜された濾液を排出することを特徴とする固液
分離方法。
【請求項７】水頭差による圧力よりも高い圧力で貯溜
室内に気体を供給することにより、貯溜室内の圧力を調
整することを特徴とする請求項６記載の固液分離方法。