JPH1157427A

JPH1157427A - 膜分離装置

Info

Publication number: JPH1157427A
Application number: JP22883297A
Authority: JP
Inventors: Masashi Beppu; 雅志別府; Toshimitsu Hamada; 敏充浜田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1997-08-11
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】枠体または支持板１１の両面に平膜１３を配
し、平膜周囲と枠体または支持板との間を接着剤層１４
で封止した膜エレメント１の複数枚を原液中に並設し、
散気手段により膜エレメントをエア−スクラビングしつ
つ膜エレメントの濾過液側を減圧して原液を濾過処理す
る膜分離装置において、膜エレメントの逆洗等を可能と
するために平膜周囲を封止する接着剤層の耐内圧強度の
向上を図っても、膜エレメント間の間隙通路と並設膜エ
レメント群外部の原液空間との間でのスム−ズな原液流
通を確保して良好な原液処理効率を保証できるようにす
る。【解決手段】平膜１３周囲の接着剤層１４を繊維材１５
で補強した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浸漬型膜分離装置
に関し、特にし尿、下水、家庭排水、工場排水等の汚水
処理に有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】近来、し尿、下水、家庭排水、工場排水
（以下、汚水と称する）の伝統的な処理方法である重力
分離活性汚泥処理法（曝気槽で微生物分解処理を行い、
この処理汚水を沈殿分離室に導き、活性汚泥を重力分離
により分離し、その分離汚泥の一部を曝気槽に返送する
方法）に代替する方法として、膜分離活性汚泥処理法が
注目されている。この処理法においては、固液分離を膜
モジュ−ルによる濾過で行い、濾過液を取出し、余剰汚
泥を直接曝気槽から引き抜いており、曝気槽のMLSS
（混合液浮遊性固形物）を重力分離法に較べて著しく高
くできるので、曝気槽を重力分離法の場合に較べて相当
に縮小でき、更に沈殿分離室が不要であるので、装置全
体を小型化できる、曝気槽内のMLSS濃度を高く維持で
きるので、重力分離法とは異なり、余剰汚泥処理に際し
ての脱水を低減できる、運転エネルギ−の省力化を図
ることができる、等の利点がある。

【０００３】本出願人においては、膜分離法による汚水
処理装置として、「散気装置を有し、膜面に沿い鉛直方
向通路を有する膜モジュ−ルを前記散気装置の直上に配
設し、該膜装置の膜体濾過側を負圧とするための手段を
設けた散気式曝気槽」を既に提案した（特公平４−７０
９５８号、特許第１８７４８８１号）。この装置におけ
る膜モジュ−ルには、平膜エレメントを相互間に鉛直方
向通路を保持するように並設したものが使用されてい
る。

【０００４】この散気式曝気槽を使用して汚水を処理す
るには、散気装置からの噴出エアのエア−リフト効果で
槽内原液を旋回させ、汚水中の有機物を空気との接触
下、活性汚泥で吸着・代謝分解させ、有機物を減少させ
ると共に活性汚泥を増殖させ、膜エレメントの膜面に沿
う気液混合上昇流で膜面での汚泥ゲル層の生成を抑制し
つつ膜エレメントの濾過液側を減圧して膜間差圧を発生
させ、この膜間差圧下で活性汚泥液から水を濾過により
分離していく。この膜分離においては、膜エレメントの
膜面に沿う気液混合上昇流で膜面に汚泥ゲル層が生成す
るのを抑制しているが、膜エレメント内が減圧され膜面
に活性汚泥が吸引されるので、ゲル層の生成速度がかな
り急速である。而るに、膜エレメントの濾過液側の減圧
を間歇的に行うと、膜面に付着している汚泥ゲル層を減
圧停止期間に膜面への吸引から解除でき、すでに付着し
た汚泥ゲル層をある程度剥離除去し得、全体として膜面
ゲル層の生成速度を遅られて濾過流束の低下軽減を図る
ことができる。この場合、膜エレメントの濾過液側の減
圧停止時、既に得た濾過液を膜エレメント内に逆送する
ようにすれば、膜エレメントにおける膜と濾過液流路材
との間を離隔して膜の煽りを促すことができるので、汚
泥ゲル層のより効果的な剥離除去が期待できる。このよ
うに膜面ゲル層の生成を遅らせるように運転しても、や
がては濾過流速が許容下限値に達することは避けられ
ず、その際には、膜洗浄を行って濾過流速を回復させる
ことが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記膜エレメントの減
圧停止時、膜エレメント内への濾過液の逆送・充填を行
うには、膜エレメントの耐内圧強度の増強が不可欠であ
り、この耐内圧強度の増強如何によっては、上記膜エレ
メントの洗浄を逆洗により行うことも可能となる（例え
ば、膜エレメントを原液に浸漬したままで、膜エレメン
トの濾過液側に薬液を加圧注入することも可能とな
る）。而るに、従来の平膜エレメントにおいては、濾過
液取出し管部を有する枠体内に濾過液流路材を納め、そ
の枠体の両側に平膜を配し、各平膜の外面周囲部と枠体
面との間を接着剤層で封止してあり、耐内圧強度を増強
するには、接着剤層の厚さを厚くして内圧による接着剤
層の曲げ変形を抑えるようにしている（接着剤層が薄い
と、曲げ変形量が大きくなり、クラックの発生が避けら
れない）。

【０００６】しかしながら、接着剤層を厚くすると、膜
エレメント間の間隙通路と並設膜エレメント群外部の原
液空間との間での原液流通に対し、接着剤層が絞りとし
て作用し膜エレメントの膜面への原液のスム−ズな供給
に支障を来し、かかる面からの原液の処理効率の低下が
避けられない。

【０００７】本発明の目的は、枠体または支持板の両面
に平膜を配し、平膜周囲と枠体または支持板との間を接
着剤層で封止した膜エレメントの複数枚を原液中に並設
し、散気手段により膜エレメントをエア−スクラビング
しつつ膜エレメントの濾過液側を減圧して原液を濾過処
理する膜分離装置において、膜エレメントの逆洗等を可
能とするために平膜周囲を封止する接着剤層の耐内圧強
度の向上を図っても、膜エレメント間の間隙通路と並設
膜エレメント群外部の原液空間との間でのスム−ズな原
液流通を確保して良好な原液処理効率を保証できるよう
にすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る膜分離装置
は、枠体または支持板の両面に平膜を配し、平膜周囲と
枠体または支持板との間を接着剤層で封止した膜エレメ
ントの複数枚を原液中に並設し、散気手段により膜エレ
メントをエア−スクラビングしつつ膜エレメントの濾過
液側を減圧して原液を濾過処理する膜分離装置におい
て、平膜周囲の接着剤層を繊維材で補強したことを特徴
とする構成であり、繊維材で補強した接着剤層の枠体ま
たは支持板からの高さは２ｍｍ以下とすることが好まし
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１の（イ）は本発明に
おいて使用する平膜エレメントの一例の平面図を、図１
の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれぞ
れ示している。図１において、１１は枠体であり、濾過
液集水管部１１１を有し、プラスチック、例えばＡＢＳ
樹脂の射出成形により製作してある。１２は枠体１１内
に収容した濾過液通路材であり、例えば、プラスチック
ネット、プラスチック不織布、トリコット等を使用でき
る。１３，１３は枠体１１の両面に配した平膜であり、
不織布、織布等の支持材上に限外濾過膜や精密濾過膜等
を貼り合わせたもの、限外濾過膜や精密濾過膜等に織
布、不織布等の支持材を埋入したものを使用できる。１
４は各平膜の周囲と枠体１１との間を封止するために設
けた接着剤層であり、繊維材１５で補強してある。この
封止は、枠体に平膜を仮固定し、接着剤を含浸した織布
または不織布を所定の位置に貼付け、而るのち、接着剤
を硬化させることにより行うことができる。この繊維
材補強接着剤層の枠体面からの高さｈは、後述するよう
に、膜エレメント間の間隙通路と並設膜エレメント群外
の原液空間との間の低抵抗流通を確保するために、２ｍ
ｍ以下としてある。

【００１０】上記接着剤には、例えば、エポキシ樹脂、
ウレタン樹脂、ホットメルト樹脂等を使用できる。上記
織布または不織布の厚さは、通常、５０〜１０００μｍ
とされる。５０μｍ以下では、接着剤層の補強を満足に
行い難く、１０００μｍ以上では、繊維補強接着剤層の
厚みを２ｍｍ以下にするのに支障となる。上記織布とし
ては、開孔率３０〜７０％のプラスチック繊維織布（例
えば、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ
エチレン繊維布等）やガラス繊維布を使用でき、上記不
織布としては、目付け量１０〜３００ｇ／ｍ²のプラス
チック不織布（例えば、ポリプロピレン、ナイロン、ポ
リエステル、ポリエチレン不織布等）かガラス不織布を
使用できる。上記平膜エレメントの寸法（枠体の寸法）
は、通常、縦５０〜１５０ｃｍ、横２０〜１００ｃｍ、
厚み３ｍｍ〜１０ｍｍとされる。

【００１１】図２は本発明において使用する浸漬型平膜
モジュ−ルＡの一例を示している図２において、２は下
端にスカ−ト部２１を有するラックを、１，…は上記の
平膜エレメントをそれぞれ示し、ラック２内に複数枚の
平膜エレメント１，…を相互間に原液通路間隙を保持し
て装着し、各平膜エレメント１の濾過液集水管１１１を
合流管１１２に連通してある。この平膜エレメント１相
互間の原液通路間隙は膜エレメントの濾過液集水管部に
より定まり、通常、５ｍｍ〜１５ｍｍとされる。この間
隔を固定するために、膜エレメントの濾過液集水管部と
反対側の端部をボルト等の留止部材で固定してあり、ま
た、スカ−ト部２１内には散気管を収容してあるが、こ
れらの図示は省略してある。２２は散気管に対する給気
口である。

【００１２】図３は上記の膜モジュ−ルＡを使用した本
発明に係る膜分離装置の一例を示している。図３におい
て、３は開放式の被処理液槽である。Ａは浸漬型平膜モ
ジュ−ルである。３１は膜エレメント１，…の濾過液集
水管に連通した濾過水取出し配管である。３３はこの配
管３１に設けた吸引ポンプであり、間歇駆動させるため
の制御回路を備えている。３４は濾過液貯水槽である。
４１は原液供給配管、４２はこの配管４１に設けた液送
ポンプである。５１，…は膜モジュ−ルＡの直下に配設
した散気管である。５２は散気管５１，…に接続したブ
ロワである。

【００１３】この膜分離装置により汚水を処理するに
は、この排水を貯槽に一旦貯え、この汚水を液送ポンプ
４２により被処理液槽３に供給し、ブロワ５２の駆動に
より散気管５１，…から空気を噴出させ、この噴出気流
により槽内汚水を旋回させると共に吸引ポンプ３３の間
歇的運転により平膜エレメント１，…の濾過液通路側を
間歇的に減圧し、汚水中の有機物を空気との接触下、好
気性微生物により吸着・代謝分解させ、有機物を減少さ
せると共に好気性微生物を増殖させ、膜エレメント１の
濾過液側の減圧による膜間差圧のもとで濾過を行い、こ
れを濾過液貯水槽３４に貯えていく。吸引ポンプ３３の
間歇運転の停止時、上記減圧は行われず、従って、濾過
は行われないが、ブロワ５２が連続駆動され、散気管５
１，…からの噴出気流による槽内汚水の旋回が続行され
たままであり、膜エレメント１の膜面に付着している活
性汚泥が減圧吸引から解除されて散気管５１，…からの
エアによるスクラビングで剥離除去されていく。吸引ポ
ンプ３３の間歇運転の停止時、空気導入弁３５１を開い
て膜エレメント内に空気を導入したり、開閉弁３５２を
開いて濾過液貯水槽３４内の濾過液を膜エレメント１内
に逆送することによって膜エレメントの膜を濾過液流路
材から離隔し、膜を上記のアアスクラビングで煽れば、
膜面付着活性汚泥の剥離除去を一層に促進できる。

【００１４】この場合、膜に内圧が作用し、吸引ポンプ
３３の単なる間歇運転の場合に較べて膜周囲の接着剤層
がそれだけ大きな曲げ歪や引張り等の負荷を受ける。而
るに、本発明においては、この接着剤層の負荷増大に対
応するための強度増加を、繊維材による補強で行ってお
り、接着剤層の厚みを充分に薄くして所望の強度を付与
できるから、膜エレメント間の原液間隙通路への原液供
給に対し、膜エレメントの膜周囲の接着剤層が抵抗とし
て作用するのをよく防止し得、原液のスム−ズな濾過処
理を保証できる。また、膜周囲の接着剤層の耐内圧強度
に対する信頼性が高いから、濾過流束が下限値にまで低
下したとき、膜エレメントの濾過液側への薬液注入によ
る逆洗を安心して行うことができる。

【００１５】本発明において、膜エレメントには、図４
に示すように、支持板１１（通常、プラスチック製）の
両面に濾過液通路材１２を配し、その上に平膜１３を配
し、この平膜１３の周囲と支持板１１との間を繊維材１
５補強接着剤層１４で封止したものも使用できる。図４
において、１１２は濾過液取出し口を示している。

【００１６】

【実施例】

〔実施例１〕枠体にはＡＢＳ樹脂製で、寸法が縦５７０
ｍｍ、横４５０ｍｍ、厚み５ｍｍのものを使用し、平膜
には公称孔径０．４μｍ、膜面積０．３ｍ²のポリオレ
フィン系限外濾過膜を使用した。この膜の周囲と枠体と
の間を、厚さ１６０μｍ，目付量９０ｇ／ｍ²のポリエ
ステル不織布にウレタン樹脂を含浸した巾２５ｍｍのテ
−プで封止して図１に示した膜エレメントを作成した。
ポリエステル不織布・ウレタン樹脂層のウレタン樹脂硬
化後の枠体面からの高さは、ほぼ１．５ｍｍであった。
この膜エレメント１５枚をラック内に相互間隔８ｍｍで
並設して組立てた膜モジュ−ルを水槽内に浸漬し、下方
から膜エレメント１枚当たり、１０リットル／分の空気
量でエアスクラビングしつつ吸引ポンプを１０分間作動
（減圧力は約−１０KPa)、５分間停止で間歇運転し、１
ヵ月運転ごとに、膜エレメントの濾過液側に圧力ほぼ
０．１ｋｇｆ／ｃｍ²で薬液を注入して逆洗を行った。
６ヵ月経過後も何ら異常が認められず、この時点で膜エ
レメントの耐内圧強度を測定したところ、３．０ｋｇｆ
／ｃｍ²であった。

【００１７】〔実施例２〕膜の周囲と枠体との間を、厚
さ３００μｍ，開孔率５０％のポリエステル織布にウレ
タン樹脂を含浸した巾２．５ｍｍのテ−プで封止した以
外、実施例と同様とした。ポリエステル織布・ウレタン
樹脂層のウレタン樹脂硬化後の枠体面からの高さは、ほ
ぼ１．５ｍｍであった。実施例１と同様の条件で運転し
たところ、６ヵ月経過後も何ら異常が認められず、この
時点で膜エレメントの耐内圧強度を測定したところ、
２．５ｋｇｆ／ｃｍ²であった。

【００１８】〔比較例〕膜の周囲と枠体との間を、ウレ
タン樹脂単体の接着剤層で封止した以外、実施例と同様
とした。接着剤層の硬化後の厚みは、実施例１のポリエ
ステル不織布・ウレタン樹脂層と実質上同等とした。実
施例１と同様の条件で運転したところ、最初の薬液注入
で接着剤層がクラック破壊し、以後、運転を停止した。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係る膜分離装置においては、膜
エレメントの膜周囲の接着剤層の内圧に対する強度を高
くし得るから、膜の逆洗を安心して行うことができ、し
かも、その接着剤層の耐内圧強度の増強を繊維材による
補強で行っており、接着剤層の厚みをその耐内圧強度の
増強にもかかわらず、充分に薄くできるから、膜エレメ
ント間の原液間隙流路と並設膜エレメント群の外部との
間の抵抗を低く維持でき、膜エレメントの膜面への原液
の低抵抗供給を確保し得、原液のスム−ズな濾過処理を
保証できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用する平膜エレメントの一例
を示す図面である。

【図２】本発明において使用する膜モジュ−ルの一例を
示す図面である。

【図３】本発明に係る膜分離装置の一例を示す図面であ
る。

【図４】本発明において使用する膜エレメントの別例を
示す図面である。

【符号の説明】

１１枠体または支持板１２濾過液通路材１３平膜１４接着剤層１５繊維材３３吸引ポンプ５１散気管

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【手続補正書】

【提出日】平成９年９月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】〔実施例２〕膜の周囲と枠体との間を、厚
さ３００μｍ，開孔率５０％のポリエステル織布にウレ
タン樹脂を含浸した巾２５ｍｍのテープで封止した以
外、実施例と同様とした。ポリエステル織布・ウレタン
樹脂層のウレタン樹脂硬化後の枠体面からの高さは、ほ
ぼ１．５ｍｍであった。実施例１と同様の条件で運転し
たところ、６ヵ月経過後も何ら異常が認められず、この
時点で膜エレメントの耐内圧強度を測定したところ、
２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２であった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】枠体または支持板の両面に平膜を配し、平
膜周囲と枠体または支持板との間を接着剤層で封止した
膜エレメントの複数枚を原液中に並設し、散気手段によ
り膜エレメントをエア−スクラビングしつつ膜エレメン
トの濾過液側を減圧して原液を濾過処理する膜分離装置
において、平膜周囲の接着剤層を繊維材で補強したこと
を特徴とする膜分離装置。
【請求項２】繊維材で補強した接着剤層の枠体または支
持板からの高さが２ｍｍ以下である請求項１記載の膜分
離装置。