JPWO2015092835A1 - 膜分離装置 - Google Patents

Abstract

膜分離装置たる膜分離ユニット（２）が、ラック（５）と、ラック（５）に収容された複数の浸漬式膜モジュール（６）と、膜モジュール（６）の下方においてエアを吐出する複数の散気口（４６ａ）を有し当該膜モジュール（６）と上下方向に近接して配置された散気管（４６）とを備えている。

Description

本発明は、下水や工場排水を浄化する水処理に用いられる膜分離装置に関する。

従来、膜分離活性汚泥法を用いて、下水や工場排水の浄化が行われている。膜分離活性汚泥法では、被処理水が活性汚泥で処理され、処理された水（処理水）と活性汚泥とが分離膜を用いて分離される。このような処理水と活性汚泥との分離は、例えば、処理水と活性汚泥の混合液が流入する膜分離槽において、混合液に浸漬された分離膜で行われる。このような膜分離槽には、分離膜の膜面洗浄のための曝気装置が備えられることがある。この曝気装置は、分離膜を下方から曝気するように構成されている。曝気装置により膜分離槽内に気泡が供給されると、槽内に上昇流が発生し、これにより活性汚泥による分離膜の目詰まりが抑制される。

上記分離膜を備えた装置の一例として、特許文献１には、浸漬型膜分離装置が示されている。この浸漬型膜分離装置は、分離膜の膜モジュールと、膜モジュールを収容した膜モジュールケースと、膜モジュールケースの下部に配置されたディフューザケースとを備えている。ディフューザケースは、上部のキャビティと、下部の脚と、キャビティと脚との上下間に設けられた複数の散気口を有するエア供給管とを備えている。そして、ディフューザケースの高さが膜モジュールケースの高さの０．１５倍から０．９８倍であり、脚の高さが全高（膜モジュールケースとディフューザケースを合わせた高さ）の５％から３０％であるように、ディフューザケースが調整されている（特許文献１の段落０１０７〜０１１７、参照）。

米国特許出願公開公報ＵＳ２０１１／０１００９１２Ａ１

分離膜の目詰まりを抑止するためには、膜分離槽内で混合液の適切な循環流を形成することが肝要である。膜分離槽内で混合液の循環流を形成するためには、槽底から膜モジュール下端までの高さと、膜モジュール上端から水面までの高さとのそれぞれに、十分な大きさが必要である。

新規に膜分離槽を製造する場合には、所望の処理能力（濾過能力）に見合う膜モジュールを選択し、その膜モジュールに適した水深となるように膜分離槽を設計することができる。しかし、既存の膜分離槽や沈殿槽などの既存の水槽に、新たに膜分離装置を導入する場合には、既存の水槽の水深に合わせた高さの膜モジュールが設置される。この場合に、処理能力が膜モジュールの面積に依存するので、特に、既存の水槽の水深が低いときには、所望の処理能力を満足できないことがある。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、処理能力を低下させずに膜分離装置の高さをより低くすることにある。

特許文献１に記載された膜分離装置では、槽底からエアが放出される散気口までの高さ（ディフューザケースの脚の高さ）と、散気口から膜モジュール下端までの高さ（ディフューザケースのキャビティの高さ）と、膜モジュールの高さとの関係が調整されている。このように、従来、散気口から膜モジュール下端までの高さを設けることが必須とされていた。これに対し、本願の発明者らは、膜モジュールの下側開口の面積と膜モジュール上から水面までの高さとを適切に設定すれば、散気口から膜モジュール下端までの高さがゼロ又はゼロに近い値の場合と、およそ３００ｍｍの場合とで、分離膜の洗浄効果に関してほぼ同じ結果が得られるという知見を得た。そこで、本発明では、散気口から膜モジュール下端までの高さをゼロ又はゼロに近い値とすることによって、処理能力を低下させずに、膜分離装置の高さを抑えることを実現しようとしている。

本発明に係る膜分離装置は、ラックと、前記ラックに収容された少なくとも１つの浸漬式膜モジュールと、前記膜モジュールの下方においてエアを吐出する複数の散気口を有し、前記膜モジュールと上下方向に近接して配置された散気管とを備えているものである。

また、本発明は、上記膜分離装置において、前記ラックが、上枠と、前記膜モジュールが載置された下枠と、前記上枠と前記下枠との間を接続する複数の柱とを有し、前記散気管の上端が前記ラックの前記下枠の高さ範囲内に位置しているものであってよい。ここで、前記ラックの前記下枠が、前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを含んでいてよい。さらに、前記ラックが、前記下枠の下部に設けられた複数の脚を有していてよい。

また、本発明は、上記膜分離装置において、前記ラックが、上枠と、前記膜モジュールが載置された下枠と、前記上枠と前記下枠との間を接続する複数の柱とを有し、前記散気管が前記ラックの前記下枠に支持されているものであってよい。ここで、上記膜分離装置が前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを更に備え、前記散気ヘッダが前記下枠に固定されているものであってよい。

また、本発明は、上記膜分離装置において、前記ラックが載置される架台を更に備え、前記架台が、前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを含む支持枠と、前記支持枠の下部に設けられた複数の脚とを有しているものであってよい。

本発明によれば、膜分離装置の濾過（分離）処理能力を低下させずに、膜分離装置の高さをより低くすることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る膜分離装置を備えた膜分離槽の平面図及びその周辺設備の概要を示す図である。 図２は、図１のII−II矢視断面図である 図３は、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニットの正面図である。 図４は、第１実施形態に係る膜分離ユニットの側面図である。 図５は、第１実施形態に係る膜分離ユニットのラックの平面図である。 図６は、第１実施形態に係る膜分離ユニットのラックの斜視図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る膜分離ユニットの正面図である。 図８は、第２実施形態に係る膜分離ユニットの側面図である。 図９は、第２実施形態に係る膜分離ユニットのラックと散気装置の平面図である。 図１０は、本発明の第３実施形態に係る膜分離ユニットの正面図である。 図１１は、第３実施形態に係る膜分離ユニットの側面図である。 図１２は、第３実施形態に係る膜分離ユニットのラックと架台の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る膜分離装置を備えた膜分離槽２５の平面図及びその周辺設備の概略構成を示す図であり、図２は図１のII−II矢視断面図である。図１及び図２に示される膜分離槽２５には、活性汚泥で処理された被処理水（以下、「処理水」という）と活性汚泥との混合液（以下、単に「混合液」という）が流入する。膜分離槽２５は、混合液から処理水を分離するための水槽であり、混合液を濾過するための１以上（本実施形態では６つ）の膜分離ユニット２が混合液に浸漬された状態で槽内に設けられている。膜分離ユニット２は、本発明に係る膜分離装置の一実施形態である。各膜分離ユニット２は、少なくとも１つの浸漬式膜モジュール６を備えており、この膜モジュール６で活性汚泥から分離された処理水（濾過水）は集められて、再利用されるか又は放流される。

以下、膜分離ユニット２の第１〜３実施形態について各々説明する。なお、膜分離槽２５に設けられた少なくとも１つの膜分離ユニット２の概略構成はいずれも同じであるので、少なくとも１つの膜分離ユニット２のうちの１つの構造について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図３は、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニット２の正面図であり、図４は、第１実施形態に係る膜分離ユニット２の側面図である。図４において、膜モジュール６は二点鎖線で示されている。図５は、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニット２のラック５の平面図であり、この図ではラック５のうち後述する柱５３及び上枠５１を除いた部分が示されている。図６は、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニット２のラック５の斜視図であり、この図ではラック５の下部分が示されている。図３〜図６に示されるように、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニット２は、ラック５と、ラック５に収容された複数の膜モジュール６と、ラック５に組み込まれた散気装置４と、を備えている。続いて、これらの膜分離ユニット２の構成要素の各々について詳細に説明する。

ラック５は、上枠５１と、上枠５１と上下に平行に配置された下枠５２と、上枠５１と下枠５２との間を接続する複数の柱５３と、下枠５２の下部に設けられた複数の脚５４とにより概略構成されている。このラック５には、膜モジュール６の下方においてエアを吐出する複数の散気口４６ａを有する少なくとも１本の散気管４６が設けられている。

ラック５の下枠５２は、平行に配置された一対の散気ヘッダ４１と、一対の散気ヘッダ４１間に架け渡された複数の接続部材４２とにより構成されており、平面視において膜モジュール６の配列方向を長手方向とする略長方形状の外形を有している。

各散気ヘッダ４１は、内部にエアが流通する直管形状の部材である。散気ヘッダ４１として、例えば、両端が閉塞された角型鋼を用いることができる。各散気ヘッダ４１には、エア供給口４７が設けられている。エア供給口４７は、少なくとも１つの配管を介してエア供給管８２（図１及び２、参照）と接続されている。更に、エア供給管８２は、少なくとも１つの配管を介してブロワ８１と接続されている。

接続部材４２は、一対の散気ヘッダ４１の長手方向両端部と長手方向中央部とにおいて、接続部材４２の長手方向と散気ヘッダ４１の長手方向とが略直交するように配置されている。そして、接続部材４２の一端は一対の散気ヘッダ４１のうち一方の散気ヘッダ４１に固定され、接続部材４２の他端は一対の散気ヘッダ４１のうち他方の散気ヘッダ４１に固定されている。接続部材４２として、例えば、溝形鋼を用いることができる。なお、本実施形態に限定されず、ラック５の剛性を高めるために、適宜位置に適宜数の接続部材４２を設けることができる。

一対の散気ヘッダ４１間に、少なくとも１本の散気管４６が設けられている。散気管４６は、周囲に複数の散気口４６ａが設けられた直管形状の部材である。散気口４６ａの径は例えば５ｍｍ程度である。散気管４６は、散気ヘッダ４１の長手方向と散気管４６の長手方向とが略直交するように配置されている。そして、散気管４６の一端は一対の散気ヘッダ４１のうち一方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定され、散気管４６の他端は一対の散気ヘッダ４１のうち他方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定されている。このようにして、散気管４６の内部は各散気ヘッダ４１の内部と連通されている。以上の構成により、ブロワ８１から送給されたエアがエア供給口４７を通じて散気ヘッダ４１内へ供給され、散気ヘッダ４１内のエアが散気管４６に設けられた散気口４６ａから膜分離槽２５の混合液内へ放出される。

ラック５の脚５４は、一対の散気ヘッダ４１の長手方向両端と長手方向中央部とにおいて、散気ヘッダ４１の下面に固定されている。脚５４の高さＨ_ｂは、下枠５２と脚５４とにより下枠５２の下方に形成された「ラック５の下側開口」の面積（本実施形態ではラック５の４面の下側開口の総面積）に基づいて、後述する膜分離ユニット２を通過する上昇流の流量が好適な値となるように定められている。

ラック５の上枠５１は、略水平な複数の長尺部材により構成され、下枠５２と略等しい、平面視において膜モジュール６の配列方向を長手方向とする平面視略長方形状の外形を有している。そして、この上枠５１に囲まれた空間が「ラック５の上側開口」となっている。

上枠５１と下枠５２とは、これらの間の適宜位置に配置された複数の柱５３によって連結されている。柱５３の上端は上枠５１の下面に固定され、柱５３の下端は下枠５２の上面に固定されている。本実施形態においては、一対の散気ヘッダ４１の長手方向両端と長手方向中央部との各々において脚５４と柱５３とが一直線上に上下に並ぶように、脚５４と柱５３とが対応して設けられている。

上記構成のラック５において、上枠５１、下枠５２、及び柱５３で囲まれた空間には、複数の膜モジュール６が配置されている。本実施形態において、各膜モジュール６は鉛直方向と平行な平面状を成し、複数の膜モジュール６が水平方向に互いに対向するようにラック５の下枠５２上で配列されている。複数の膜モジュール６の配列方向は、複数の散気管４６の配列方向と同方向である。なお、膜モジュール６の上端から、膜分離槽２５の水面までの高さＨ_ｕ（図２、参照）は、後述する膜分離ユニット２を通過する上昇流の形成を阻害しないために十分な値（例えば、３００ｍｍ以上）となっている。

膜モジュール６は、上下に平行に配置された上ヘッダ６０及び下ヘッダ６１と、上ヘッダ６０に上端が下ヘッダ６１に下端がそれぞれ接続された複数の中空糸膜６２と、上ヘッダ６０と下ヘッダ６１を接続する支柱６３とで概略構成されている。支柱６３は、上ヘッダ６０と下ヘッダ６１との離間距離を保持するとともに、上ヘッダ６０と下ヘッダ６１とを連結している。中空糸膜６２は、混合液から処理水を濾過（分離）する濾過膜（分離膜）であって、例えば、長さ方向に中空なＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニデン）の多孔質中空膜である。

膜モジュール６の上ヘッダ６０は、膜分離ユニット２ごとに設けられたユニット集水管６５と少なくとも１つの配管を介して接続されている。さらに、ユニット集水管６５は少なくとも１つの配管を介して集水管８３（図１及び２、参照）と接続されている。そして、集水管８３は、途中に吸引ポンプ２６が設けられた配管２７を介して、例えば濾過水槽２８などの膜分離槽２５の下流側設備と接続されている。

上記構成の膜分離ユニット２において、吸引ポンプ２６が稼働すると、膜モジュール６の中空糸膜６２で濾過された濾過水が上ヘッダ６０へ集められ、各膜モジュール６の上ヘッダ６０へ集められた濾過水がユニット集水管６５へ集められる。さらに、各膜分離ユニット２のユニット集水管６５に集められた濾過水が集水管８３へ集められて、ここから膜分離槽２５の下流の例えば濾過水槽２８などへ導かれる。なお、吸引ポンプ２６は、例えば、運転と停止とを繰り返すように間欠駆動される。

上記のように混合液の固液分離を行う過程で、混合液中の懸濁物質（活性汚泥など）により膜モジュール６の中空糸膜６２表面の目詰まりが進行する。その結果、中空糸膜６２の表面積の減少により濾過流量が低下し、また、膜間差圧が上昇して、膜モジュール６の濾過能力が低下する。このような中空糸膜６２表面の目詰まりを解消及び防止するために、膜分離ユニット２に散気装置４が備えられている。散気装置４は、ラック５に組み込まれた散気ヘッダ４１及び散気管４６、ブロワ８１、並びにこれらを接続する配管等で構成されている。

散気装置４では、膜モジュール６の下方に配置された散気管４６からエア（微細気泡）を吐出させる。散気管４６から吐出されたエアは、膜モジュール６の間を速やかに上昇して、中空糸膜６２に振動を与え、中空糸膜６２の表面に付着した異物を除去する。一方で、散気管４６から吐出されたエアの上昇により、膜モジュール６間でエアと混合液との気液混合上昇流が生じる。この上昇流の発生により、ラック５の下側開口に周囲から混合液が流れ込み、ラック５の上側開口からは濾過後の濃縮された混合液が周囲に拡散される。そして、この気液混合上昇流の剪断力により、膜モジュール６の中空糸膜６２の表面から懸濁物質が引き剥がされる。このようにして、散気管４６から吐出されるエアにより、膜モジュール６が効率的に洗浄されるとともに、中空糸膜６２の表面への固体の吸着が抑制される。

以上説明した膜分離ユニット２において、膜分離ユニット２の高さを抑えるために、膜モジュール６と散気管４６とが上下方向に近接して配置されている。この明細書及び請求の範囲において、「近接」とは、散気管４６の上端（又は散気管４６の散気口４６ａ）から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨ（図３、参照）が、実質的にゼロである状態、又は、ラック５の下枠５２の高さＨ_０に許容値αを加えた大きさ以下である状態を意味する。許容値αは、０以上且つラック５の下枠５２の高さＨ_０以下の値であり、より望ましくは、０以上且つラック５の下枠５２の高さＨ_０の１／２以下の値である。許容値αには、散気管４６の撓み、散気管４６の両端を支持する散気ヘッダ４１の上端から散気管４６の上端（又は散気口４６ａ）までの高さ、及び製造誤差などが含まれている。したがって、「近接」とは、散気管４６の上端から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨが、実質的にゼロである状態（ΔＨ≒０）、又は、ラック５の下枠５２の高さＨ_０の２倍以下である状態（ΔＨ≦２Ｈ_０）、より好ましくは、ラック５の下枠５２の高さＨ_０の３／２倍以下である状態（ΔＨ≦３／２Ｈ_０）を意味する。

本実施形態に係る膜分離ユニット２では、散気ヘッダ４１がラック５の下枠５２の構成要素とされ、この下枠５２に直接的に膜モジュール６が載置されている。つまり、散気ヘッダ４１は、散気管４６へエアを供給するという本来の機能に加えて、膜モジュール６を支持する支持要素としての機能と、ラック５の剛性を確保するための強度要素としての機能とを併せ備えている。これにより、散気管４６の両端を支持する散気ヘッダ４１の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが実質的にゼロとなっており、散気ヘッダ４１の上端と散気管４６の上端の高さ位置が同じ場合には、散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが実質的にゼロとなる。また、散気管４６に撓みが生じていたり、散気管４６の上端が散気ヘッダ４１の上端より低い位置にある場合には、散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが、ラック５の下枠５２の高さＨ_０に許容値αを加えた大きさ以下となる。そして、上記場合のいずれにおいても、散気管４６の上端がラック５の下枠５２の高さ範囲（下枠５２の下端から上端までの高さ範囲）内に位置している。なお、従来の膜分離ユニット（特許文献１に記載された膜分離装置）では、散気口から膜モジュールの下端までの間に気泡が上昇するための十分な高さが確保されているため、従来の膜分離ユニットの散気口から膜モジュールの下端までの高さは、本実施形態に係る膜分離ユニット２の散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨと比較して大きい。

本実施形態に係る膜分離ユニット２の膜モジュール６の洗浄効果を評価するために、当該膜分離ユニット２と概略同じ形で散気管４６の上端から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨが３００ｍｍである点のみ異なる比較例に係る膜分離ユニットの洗浄効果と比較した。この結果、本実施形態に係る膜分離ユニット２の膜モジュール６の洗浄効果と、比較例に係る膜分離ユニットの膜モジュールの洗浄効果は、ほぼ同程度であることが分かった。即ち、本実施形態に係る膜分離ユニット２によれば、膜モジュール６の洗浄能力を低下させずに、ひいては、膜モジュール６の濾過処理能力を低下させずに、膜分離ユニット２の高さを抑えることが可能であることが分かった。

上記の通り、本実施形態に係る膜分離ユニット２では、膜モジュール６の濾過処理能力を低下させずに、膜分離ユニット２の高さを抑えることができるので、膜分離槽２５の水深を従来と比較して浅くすることができる。膜分離槽２５の水深が浅くなれば、散気口４６ａから吐出される気泡にかかる水圧が小さくなるので、より小さい能力のブロワ８１を採用することが可能となる。従来の膜分離槽２５では、ブロワ８１を駆動するためのエネルギーが膜分離槽２５の運転エネルギーの大半を占めていることから、ブロワ８１を駆動するためのエネルギーを削減することで膜分離槽２５の運転エネルギーを効果的に削減することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る膜分離ユニット２について説明する。図７は本発明の第２実施形態に係る膜分離ユニット２の正面図であり、図８は同じく側面図である。図７では、紙面最手前側の脚５４を透過して、散気装置４の散気ヘッダ４１が紙面手前側に示されている。図９は第２実施形態に係る膜分離ユニット２のラック５と散気装置４の平面図であり、この図ではラック５のうち柱５３と上枠５１が省略されている。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図７〜図９に示されるように、第２実施形態に係る膜分離ユニット２は、ラック５と、ラック５に固定された散気装置４と、ラック５に収容された複数の膜モジュール６とを備えている。なお、図７及び図８では、ラック５の形態をわかりやすくするために、膜モジュール６が二点鎖線で示されている。膜モジュール６は前述の第１実施形態と同じ態様のものであるので、膜モジュール６についての詳細な説明は省略する。

ラック５は、上枠５１と、上枠５１と上下に平行に配置された下枠５２と、上枠５１と下枠５２との間を接続する複数の柱５３と、下枠５２の下部に設けられた複数の脚５４とにより概略構成されている。ラック５は、全体として脚付きの略直方体枠状を成している。そして、上枠５１、下枠５２、及び柱５３により形成された略直方体状の空間に複数の膜モジュール６が配置されている。膜モジュール６は、下枠５２に載置されている。

散気装置４は、平行に配置された一対の散気ヘッダ４１と、多数の散気口４６ａが設けられた複数の散気管４６と、ブロワ８１（図１、参照）と、ブロワ８１と各散気ヘッダ４１とを接続する少なくとも１つの配管などで構成されている。図８に示されるように、一対の散気ヘッダ４１と散気管４６は、散気ヘッダ４１の長手方向と散気管４６の長手方向とが略直交するように、梯子状に配置されている。そして、散気管４６の一端は一対の散気ヘッダ４１のうち一方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定され、散気管４６の他端は一対の散気ヘッダ４１のうち他方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定されている。このようにして、散気管４６の内部は各散気ヘッダ４１の内部と連通されている。各散気ヘッダ４１には、エア供給口４７が設けられている。エア供給口４７は、少なくとも１つの配管を介してエア供給管８２（図１及び２、参照）と接続されている。更に、エア供給管８２は、少なくとも１つの配管を介してブロワ８１と接続されている。

散気ヘッダ４１は、ラック５の下枠５２に支持金具４９を介して支持されている。支持金具４９は、散気ヘッダ４１及び散気管４６の重量を支持するために十分な数が適宜位置に設けられている。本実施形態に係る支持金具４９は、Ｕ字ボルトであり、Ｕ字ボルトのＵ字に散気ヘッダ４１が挿入されたうえで、当該Ｕ字ボルトの上端が下枠５２にナットで固定されている。このようにして、散気ヘッダ４１及び散気管４６は、下枠５２に吊り下げられた状態で支持されている。但し、支持金具４９は本実施形態に限定されるものではない。

上記構成の膜分離ユニット２では、膜分離ユニット２の高さを抑えるために、膜モジュール６と散気管４６とが上下方向に近接して配置されている。具体的には、ラック５において膜モジュール６が載置される部材（下枠５２）に散気ヘッダ４１が直接的に固定されている。これにより、散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが、ラック５の下枠５２の高さＨ_０に許容値αを加えた大きさ以下となっている。なお、本実施形態に係る膜分離ユニット２では、前述の第１実施形態に係る膜分離ユニット２と比較して、散気管４６の上端から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨは下枠５２の高さＨ_０分だけ構造上大きくなる。しかし、ラック５から散気ヘッダ４１及び散気管４６が着脱可能となるので、散気ヘッダ４１及び散気管４６の交換やメンテナンスが容易となる点で有利である。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る膜分離ユニット２について説明する。図１０は本発明の第３実施形態に係る膜分離ユニット２の正面図であり、図１１は同じく側面図である。図１０において、ラック５と架台７は分離された状態で示されている。図１２は第３実施形態に係る膜分離ユニット２のラック５と架台７の斜視図であり、この図ではラック５と架台７の接続部分が示されている。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

図１０〜図１２に示されるように、第３実施形態に係る膜分離ユニット２は、ラック５と、ラック５が載置される架台７と、ラック５に収容された少なくとも１つの膜モジュール６と、架台７に組み込まれた散気装置４と、で構成されている。なお、図１０及び図１１では、ラック５及び架台７の形態をわかりやすくするために、膜モジュール６が二点鎖線で示されている。膜モジュール６は前述の第１実施形態と同じ態様のものであるので、膜モジュール６についての詳細な説明は省略する。

ラック５は、上枠５１と、上枠５１と上下に平行に配置された下枠５２と、上枠５１と下枠５２との間を接続する複数の柱５３とにより概略構成されている。ラック５は、全体として略直方体枠状を成している。そして、上枠５１、下枠５２、及び柱５３により形成された略直方体状の空間に複数の膜モジュール６が配置されている。膜モジュール６は、下枠５２に載置されている。

架台７は、ラック５の下枠５２と略平行に配置された支持枠７１と、支持枠７１の下部に固定された複数の脚７２とで概略構成されている。この架台７には、膜モジュール６の下方においてエアを吐出する複数の散気口４６ａを有する少なくとも１つの散気管４６が設けられている。

支持枠７１は、平行に配置された一対の散気ヘッダ４１と、一対の散気ヘッダ４１間に架け渡された複数の接続部材４２とにより構成されており、平面視において略矩形状の外形を有している。各散気ヘッダ４１には、エア供給口４７が設けられている。エア供給口４７は、少なくとも１つの配管を介してエア供給管８２（図１及び２、参照）と接続されている。更に、エア供給管８２は、少なくとも１つの配管を介してブロワ８１と接続されている。

支持枠７１の一対の散気ヘッダ４１間に、少なくとも１つの散気管４６が設けられている。各散気管４６には、多数の散気口４６ａが設けられている。一対の散気ヘッダ４１と少なくとも１つの散気管４６は、散気ヘッダ４１の長手方向と散気管４６の長手方向とが略直交するように、梯子状に配置されている。そして、散気管４６の一端は一対の散気ヘッダ４１のうち一方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定され、散気管４６の他端は一対の散気ヘッダ４１のうち他方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定されている。このようにして、散気管４６の内部は各散気ヘッダ４１の内部と連通されている。以上の構成により、ブロワ８１から送給されたエアがエア供給口４７を通じて散気ヘッダ４１内へ供給され、散気ヘッダ４１内のエアが散気管４６に設けられた散気口４６ａから膜分離槽２５の混合液内へ放出される。

ラック５の下枠５２と、架台７の支持枠７１とは、上下に重ね合わせることができるように形状が対応している。そして、架台７の支持枠７１上にラック５の下枠５２が載置され、支持枠７１と下枠５２とがボルト等の締結部材により締結されることにより、ラック５と架台７とが連結されている。

上記構成の膜分離ユニット２では、膜分離ユニット２の高さを抑えるために、膜モジュール６と散気管４６とが上下方向に近接して配置されている。具体的には、ラック５において膜モジュール６が載置される部材（下枠５２）と、架台７に組み込まれた散気ヘッダ４１とが、上下に並んで配置されている。これにより、散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが、ラック５の下枠５２の高さＨ_０に許容値αを加えた大きさ以下となっている。なお、本実施形態に係る膜分離ユニット２では、前述の第１実施形態に係る膜分離ユニット２と比較して、散気管４６から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨは下枠５２の高さＨ_０分だけ構造上大きくなる。しかし、ラック５と架台７とが分離可能であるので、膜モジュール６の交換やメンテナンス、並びに、散気ヘッダ４１及び散気管４６の交換やメンテナンスが容易となる点で有利である。

〔その他の実施形態〕
上記第１〜第３実施形態では、散気管４６の長手方向と複数の膜モジュール６の配列方向とが略直交しているが、散気管４６の長手方向と複数の膜モジュール６の配列方向とが略平行であってもよい。散気管４６の長手方向と複数の膜モジュール６の配列方向とが略平行である場合には、散気ヘッダ４１の長手方向と複数の膜モジュール６の配列方向とが略直交する。

また、上記第１〜第３実施形態では、膜分離ユニット２は一対の散気ヘッダ４１を備えているが、膜分離ユニット２は散気ヘッダ４１を少なくとも１つ備えていればよい。膜分離ユニット２が１つの散気ヘッダ４１を備える場合には、散気ヘッダ４１と平行に延びる構造部材を設け、当該構造部材と散気ヘッダ４１との間に散気管４６が設けることができる。或いは、散気管４６を２列に配列し、２列の散気管４６の間に散気ヘッダ４１を設けることができる。

以上の通り、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明したが、当業者であれば本件明細書を見て自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

２ 膜分離ユニット（膜分離装置）
４ 散気装置
４１ 散気ヘッダ
４２ 接続部材
４６ 散気管
４６ａ 散気口
４７ エア供給口
５ ラック
５１ 上枠
５２ 下枠
５３ 柱
５４ 脚
６ 膜モジュール
７ 架台
７１ 支持枠
７２ 脚
４９ 支持金具

Claims (7)

1. ラックと、
   前記ラックに収容された少なくとも１つの浸漬式膜モジュールと、
   前記膜モジュールの下方においてエアを吐出する複数の散気口を有し、前記膜モジュールと上下方向に近接して配置された散気管とを備えている、膜分離装置。
2. 前記ラックが、上枠と、前記膜モジュールが載置された下枠と、前記上枠と前記下枠との間を接続する複数の柱とを有し、
   前記散気管の上端が前記ラックの前記下枠の高さ範囲内に位置している、請求項１に記載の膜分離装置。
3. 前記ラックの前記下枠が、前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを含んでいる、請求項２に記載の膜分離装置。
4. 前記ラックが、前記下枠の下部に設けられた複数の脚を有している、請求項２又は３に記載の膜分離装置。
5. 前記ラックが、上枠と、前記膜モジュールが載置された下枠と、前記上枠と前記下枠との間を接続する複数の柱とを有し、
   前記散気管が前記ラックの前記下枠に支持されている、請求項１に記載の膜分離装置。
6. 前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを更に備え、
   前記散気ヘッダが前記下枠に固定されている、請求項５に記載の膜分離装置。
7. 前記ラックが載置される架台を更に備え、
   前記架台が、前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを含む支持枠と、前記支持枠の下部に設けられた複数の脚とを有している、請求項１に記載の膜分離装置。

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