WO2003097220A1 - Dispositif et procede de separation par membrane - Google Patents

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WO2003097220A1
WO2003097220A1 PCT/JP2003/005974 JP0305974W WO03097220A1 WO 2003097220 A1 WO2003097220 A1 WO 2003097220A1 JP 0305974 W JP0305974 W JP 0305974W WO 03097220 A1 WO03097220 A1 WO 03097220A1
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water
separation element
membrane
pressure vessel
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Katsuyoshi Tanida
Shinichi Nonaka
Mitsushige Shimada
Tsutomu Matsuda
Kiyoshi Hirai
Masahiro Uemura
Kazutaka Takata
Yutaka Ito
Susumu Hasegawa
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Kobelco Eco-Solutions Co., Ltd.
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    • B01D2319/022—Reject series

Definitions

  • the present invention includes solid-liquid separation, ion removal, soluble organic matter removal, colloidal silica wastewater treatment, latex wastewater treatment, various wastewater treatments, tap water filtration, activated sludge treatment, food wastewater treatment, domestic wastewater treatment (medium water treatment),
  • the present invention relates to a flat membrane type membrane separation device and a membrane separation method that can be used for wastewater treatment of ships, night soil treatment, COD reduction, BOD reduction, backwashing drainage treatment of a filter, wastewater treatment of printing paint, and the like.
  • Membrane separation devices are used to separate liquids (water to be treated) in which various substances are dissolved or mixed in water into clean water (permeated water) and concentrated water with a high concentration.
  • membrane separation devices For example, membrane separation by a cross-mouth type is widely performed.
  • this cross-floor type system is configured such that water to be treated is pumped by a supply pump 42 to a membrane module 41 having a function of separating permeated water and concentrated water.
  • the condensed water is taken out from the membrane module 41 via the route 44, and the condensed water is taken out from the membrane module 41 via the route 44, and the concentrated water is taken out from the membrane module 41 via the circulation pump 46.
  • the concentrated water is circulated many times through the routes 44 and 45 to increase the concentration, and as shown in Fig. 11 (b), the concentrated water is stored in the tank 47 of the water to be treated.
  • the treated water is supplied to the membrane module 41 by the supply pump 48, the permeated water is removed from the membrane module 41 via the path 49, and the concentrated water is returned to the tank 47 via the paths 50 and 51.
  • the water to be treated in the tanks 4.7 is supplied to the membrane module 41 by a supply pump 48, and , There is a method in which increase its enrichment with multiple circulates path 5 0, 5 1 a concentrated water.
  • Hollow fiber module has a structure in which hollow fibers with an outer diameter of about 500 to 150 m are bundled, Although the membrane area per unit volume is extremely large, it has the disadvantage that the inside of the hollow fiber, which is a narrow channel, is easily blocked, the need for frequent cleaning is required, and the disadvantage is that it is limited to relatively clean raw water. However, precise pretreatment is required.
  • a spirally wound module membrane and spacer are spirally wound around a central water collection tube. These are placed in a pressure-resistant container, and the water collection tubes are connected one after another, and several tubes are connected in series.
  • Tube-type module A structure in which several tens of tubes with a length of up to about 3 m with a membrane attached to the inner or outer surface of a support tube with an inner diameter of several mm to several 10 mm are bundled, and the flow passage in the pipe is blocked It has the advantage of being difficult to perform, and has the advantage of increasing the flow rate of the processing solution, but has the disadvantage that the numerical value of the membrane filling rate is small and the membrane filling efficiency is inferior to those of the above two modules.
  • Japanese Patent Publication No. 3-184900 discloses a filtration / separation apparatus as shown in FIGS.
  • the tubular outer casing 61 has one end closed by a dome-shaped bottom 62 and the other end closed by a lid 63.
  • the lid 63 has a raw water inlet connection portion 64, a salt water outlet connection portion 65, and an outlet for the permeate discharge pipe 66.
  • inner casings 67, 67 are arranged one behind the other, and in each inner casing 67, a laminated body of the diaphragm cushion 68 and its diaphragm are arranged.
  • the spacer 69 arranged between the cushions 68, 68 is filled.
  • a tubular port 70 penetrates the laminated body of the diaphragm cushion 68, and a plurality of radial holes 71 are formed in the tubular port 70.
  • the raw water flowing into the outer casing 61 from the inlet connection portion 64 penetrates into the diaphragm cushion 68, and the permeated material is tubular from the radial hole 71. It flows into the port 70 and is discharged through the permeate discharge pipe 66, while the non-permeate is discharged from the salt water outlet connection 65.
  • the present invention has been made in view of such problems of the prior art,
  • the purpose is a membrane separation device and a membrane separation system, which are capable of preventing membrane clogging, enabling membrane separation even when the flow rate of water to be treated is relatively small, and having excellent membrane filling efficiency, and preventing foreign substances from being deposited in the device. It is to provide a method.
  • the present invention provides a pressure vessel having a flow straightening plate disposed on the inlet side of water to be treated, a number of inner casings arranged in the pressure vessel, and a membrane separator laminated in the inner casing.
  • a through-hole is formed so as to penetrate the membrane separation element, a permeated water discharge path is formed in the inner casing in the longitudinal direction, and the through-hole communicates with the permeated water discharge path.
  • the water to be treated introduced into the pressure vessel through the flow straightener penetrates through the membrane separation element and can be discharged to the outside through the through-hole and the permeated water discharge passage provided in the inner casing.
  • the present invention also includes a pressure vessel having a treated water inlet and a concentrated water outlet, an inner casing provided in the pressure vessel, and a membrane separation element group provided in the inner casing.
  • a separation element group is configured by stacking a plurality of membrane separation elements and a spacer provided between the membrane separation elements, and the membrane separation element penetrates the membrane separation element and the spacer.
  • a through hole is formed in the element, and the through hole formed in the membrane separation element group is communicated with a permeated water discharge passage formed in the inner casing, and is introduced into the pressure vessel. The water to be treated permeates through the inside of the membrane separation element and is discharged to the outside through the through hole and the permeated water discharge passage.
  • the membrane separation device it is preferable that a plurality of inner casings are provided in the pressure vessel, and the membrane separation element groups in the adjacent inner casing are close to each other. .
  • the membrane separation element has a permeability.
  • the notch communicating with (contacting with) the through-hole is provided in the support plate, the liquid permeating the membrane separation element is passed through the notch and the through-hole.
  • the water can be effectively sent to the permeated water discharge channel. That is, by providing the cuts, the pressure loss of the permeated water can be reduced, and a smooth flow of the permeated water into the through holes can be ensured.
  • the other end of the cut is provided outside the projection area of the spacer on the support plate. According to this preferred configuration, even when the membrane separation element and the spacer are closely stacked, the other end of the cut is formed in the projection area of the spacer on the support plate. Since it is provided on the outside, the inflow path of the liquid that has permeated the inside of the membrane separation element is secured, and the permeated water is appropriately transported through the cuts and the like (transported via the permeated water discharge path described above). ) Can be implemented.
  • the membrane separation device it is preferable that a plurality of the membrane separation element groups are provided in the inner casing.
  • the adjacent membrane separation elements are arranged at a predetermined angle.
  • the adjacent film separation element groups are provided substantially orthogonally.
  • the adjacent membrane separation element groups are arranged at a predetermined angle (for example, orthogonally), the flow of the water to be treated becomes turbulent and slow. Accumulation of suspended substances and the like on the membrane surface (the permeable membrane surface) of the membrane separation element is suppressed. It is more preferable to provide the group of membrane separation elements substantially orthogonally because the turbulence effect of the water to be treated is maximized.
  • the “predetermined angle” is not particularly limited, but in consideration of balance with pressure loss and the like, The angle may be larger than 0 °, for example, preferably about 10 ° to 90 °.
  • a rectifying plate is provided on the inlet side of the water to be treated of the pressure vessel, and the rectifying plate is provided so as to be substantially orthogonal to the adjacent membrane separation element group. Is preferred.
  • the membrane of the membrane separation element is formed as described above. Deposition of suspended substances and the like on the surface (the surface of the permeable membrane) is suppressed.
  • a plurality of membrane separation elements can be sandwiched and fixed, and the permeated water discharge passage communicated with a through hole formed in the membrane separation element group. It is also possible to configure a membrane separation device by using a water collecting section.
  • the membrane separation device comprises: a pressure vessel having a treated water inlet and a concentrated water outlet; a water collecting section provided in the pressure vessel;
  • the membrane separation element group wherein the membrane separation element group is configured by stacking a plurality of membrane separation elements and a spacer provided between the membrane separation elements.
  • a through-hole is formed in the membrane separation element so as to penetrate the separation element and the spacer, and the through-hole formed in the membrane separation element group is provided with a permeation formed in the water collecting portion.
  • the water to be treated which is communicated with the water discharge path and introduced into the pressure vessel, penetrates the inside of the membrane separation element and is discharged outside through the through hole and the permeate discharge path.
  • the structure Possible it is.
  • the membrane separation element group is sandwiched between a pair of water collecting portions, and the pair of water collecting portions is fixed by fixing means.
  • the water collecting section is configured using a plate-shaped member.
  • the membrane separation method according to the present invention includes: a pressure vessel having an inlet for treated water and an outlet for concentrated water; an inner casing provided in the pressure vessel; and an inner casing provided in the inner casing.
  • a membrane separation element group wherein the membrane separation element group is configured by stacking a plurality of membrane separation elements and a spacer provided between the membrane separation elements.
  • a through-hole is formed in the membrane separation element so as to penetrate the membrane separation element and the spacer, and the through-hole formed in the membrane separation element group is formed in the inner casing.
  • the to-be-treated water introduced into the pressure vessel penetrates into the membrane separation element, communicates with the formed permeate discharge passage, and passes through the through hole and the permeate discharge passage to the outside. It is characterized by being discharged to
  • a pressure vessel having a treated water inlet and a concentrated water outlet, a water collecting part provided in the pressure vessel, and the water collecting part are sandwiched and held.
  • a through hole is formed in the membrane separation element so as to penetrate the spacer, and the through hole formed in the membrane separation element group communicates with a permeated water outlet formed in the water collecting section.
  • the treatment water introduced into the pressure vessel penetrates through the membrane separation element and is discharged to the outside through the through hole and the permeated water discharge passage.
  • FIG. 1 is a perspective view of the pressure vessel of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the inner casing of the present invention, which is disassembled vertically.
  • FIG. 3 is a schematic view of a pressure vessel according to the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of one embodiment of the pressure vessel of the present invention.
  • FIG. 3 (b) is a front view of the inlet side thereof.
  • 3 (c) is a cross-sectional view showing a part of the rectifying plate in the cross section taken along the line C-C in FIG. 3 (d), and
  • FIG. 3 (d) is a rectifying plate in the cross section taken along the line D--D in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic view of a pressure vessel according to the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a cross-sectional view of one embodiment of the pressure vessel of the present invention.
  • FIG. 3 (b) is a front view of the inlet side thereof.
  • 3 (c) is a cross-sectional view showing a part
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a laminate including a number of membrane separation elements.
  • FIG. 5 is a schematic view of the inner casing according to the present invention
  • FIG. 5 (a) is an exploded perspective view for explaining a method of fastening the lower half of the inner casing and the membrane separation element
  • FIG. ) Is a plan view of the pipe.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the membrane separation element.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the membrane separation element, and Fig. 7 (a) shows the support of the membrane separation element.
  • FIG. 7B is a plan view showing an example of a cut formed around the through hole of the holding plate, and FIG. 7B is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a schematic view of a membrane separation element
  • FIG. 8 (a) is a plan view showing another example of a cut formed around a through hole of a support plate of the membrane separation element
  • FIG. FIG. 8 (a) is a sectional view taken along line VIII-VIII.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the flow of backwashing.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a change in transmembrane pressure due to backwashing.
  • FIGS. 11 are schematic flow diagrams of the cross-mouth type membrane separation process.
  • FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a conventional membrane separation device.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line II-III of FIG.
  • FIG. 14 is a schematic sectional view of a membrane separation device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of a membrane separation device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 (a) is a schematic side view of an inner casing provided in a pressure vessel
  • FIG. 15 (c) is a schematic view in the direction of arrow C in FIG. 15 (a), showing a schematic side view of a group of membrane separation elements provided in the casing.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of a membrane separation device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 (a) is a schematic cross-sectional view of a membrane separation device according to another embodiment of the present invention, and FIG. ) Is a schematic sectional view taken along the line BB in FIG. 16 (a), and FIG. 16 (c) is a schematic sectional view taken along the line C-C in FIG. 16 (a).
  • the gist of the present invention resides in that a number of inner casings are arranged one after the other in a pressure vessel having a treated water inlet on one end side and a concentrated water outlet on the other end side.
  • a flow straightening plate is arranged on the water inlet side, a number of membrane separation elements are stacked on each inner casing, and a spacer also serving as a sealing material is arranged between adjacent membrane separation elements.
  • a through hole is formed so as to penetrate the membrane separation element including the spacer from one side to the other side of the formed membrane separation element, and a permeated water discharge path is formed in each inner casing in the longitudinal direction, The through-hole communicates with the permeated water discharge passage, and the pressure vessel passes through the straightening plate.
  • the water to be treated introduced into the inside 8 permeates the inside of the membrane separation element and is discharged outside through the through hole and the permeated water discharge channel.
  • the straightening plate is disposed on the inlet side of the water to be treated of the pressure vessel, the water to be treated introduced into the vessel is rectified and no drift occurs.
  • the flow speed can be relatively high.
  • a flow rate of 0.5 to 2. O mZsec can be taken. If it is less than 0.5 m / sec, sufficient flux of permeate cannot be obtained, and if it exceeds 2 m / sec, it is not energy efficient.
  • the pressure of the treated water can be reduced by setting the permeated water discharge side to negative pressure (0. IMPa or less).
  • the membrane can also be introduced into the membrane to separate the membrane.
  • domestic wastewater treatment reverse osmosis membrane
  • latex wastewater and filter backwash wastewater ultrafiltration membrane
  • some high-concentration sludge eg, activated sludge
  • the water to be treated introduced into the pressure vessel through the flow straightener penetrates through the membrane separation element and is discharged to the outside through the through hole and the permeated water discharge passage provided in the inner casing.
  • a pipe is inserted, and a permeate discharge groove is formed in the pipe along the longitudinal direction of the pipe.
  • This permeated water discharge groove is formed on the outer surface of the pipe.
  • a “pipe” is used as a member that is inserted into a through hole to form a permeated water discharge groove.
  • a "solid rod” may be used instead of a pipe if necessary.
  • a permeated water discharge groove is formed along the longitudinal direction of the outer surface of the solid rod.
  • This pipe plays the role of fixing the membrane separation element together with the role of the permeated water flow path, and can provide a device having a simple structure for discharging permeated water.
  • the permeated water discharge groove formed in the pipe facilitates the flow of permeated water, and can suppress unnecessary pressure loss on the permeated water side.
  • This permeated water discharge groove is 0.5 to 1.0 O inmX O.5 to 1.0 O mm (the size of ⁇ X cg in Fig. 5 (b)) to prevent clogging by foreign matter in a short time.
  • one or more permeate drain grooves are provided, and a plurality (for example, 2 to 8) of permeate discharge grooves are provided at equal intervals. More preferred.
  • the length of the inner casing and the number of membrane separation elements in the longitudinal direction of the pressure vessel are substantially the same, and there is no substantial gap between the membrane separation elements in adjacent inner casings. If there is no gap between the inner casings arranged before and after, no suspended matter is deposited at that part.
  • the present invention is not limited to this configuration. If there is no substantial gap between the adjacent membrane separation elements (membrane separation element group), the longitudinal lengths of the inner casing and the membrane separation element are the same. Or different.
  • the membrane separation element has a rectangular flat membrane shape, the ratio of the long side to the short side is 1 or more and 3 or less, and the through-hole is on the bisector of the short side. This is because if the ratio of the long side to the short side exceeds 3, it is difficult to produce a membrane separation element by welding using ultrasonic waves or the like. Even if an element could be obtained, the membrane area would be a small element.Because the through-hole is on the bisector of the short side, permeated water can be evenly collected in the through-hole. Because.
  • the membrane separation element is a rectangular flat membrane
  • the ratio of the long side to the short side is 1 or more and 3 or less
  • the through hole is on the bisector of the short side
  • the membrane is a flat membrane. This has the effect that it is easy to manufacture (cut, weld) a membrane separation element that can be backwashed.
  • by arranging the through holes on the bisector of the short side it becomes possible to collect the balanced treated water.
  • the membrane separation element has a five-layer structure in which a permeable membrane, a spacing member, a support plate, a spacing member, and a permeable membrane are sequentially laminated, and the support plate near the through hole has a small amount toward the through hole. Preferably, one cut is provided.
  • the permeated water in the membrane separation element penetrates through a drain cloth (non-woven cloth, etc.) serving as a flow path (drain) of the permeated water as a permeable membrane and as a spacing member, and forms a through-hole penetrating the membrane separation element.
  • a spacer which also serves as a sealing material is arranged between the adjoining membrane separation elements, so that the membrane is pressed from above and below by a spacer which sandwiches the membrane separation element.
  • the permeable membrane As the permeable membrane, a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, a nanofiltration membrane, or a reverse osmosis membrane can be used. As described above, by changing the type of the permeable membrane according to the application, there is an effect that it is possible to cope with various application chains.
  • gas is mixed into the water to be treated and the water to be treated in a two-phase flow state is introduced into the pressure vessel, the gas mixed into the water to be treated can wash the membrane separation element (clogging of the membrane). This is preferable since an anti-reflection effect can be expected. Air or nitrogen can be used as this gas.
  • gas may be mixed intermittently. For example, by mixing pressurized air into the water to be treated about once a day, the effect of removing suspended matter by bubbles can be expected, and the membrane of the membrane separation element is less likely to be clogged.
  • the suspended matter adhering to the membrane surface can be removed.
  • permeated water can be used as the backwash water.
  • the pressure of the backwash water is preferably from 0.05 to 0.2 MPa, more preferably from 0.05 to 0.2 MPa. 0.2MPa or more
  • the film may be damaged, and a sufficient cleaning effect can be obtained with 0.05 to 0.5 MPa.
  • the membrane separation device according to the present embodiment can be used for a filtration method such as a cross-mouth type method, a dead end method, and the like.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pressure vessel 3 having a treated water inlet 1 at one end and a concentrated water outlet 2 at the other end.
  • a tank-shaped inner casing consisting of an upper half 4 and a lower half 5
  • a flow straightening plate 7 is installed on the treated water inlet 1 side of the pressure vessel 3.
  • the flow straightening plate 7 is composed of two rows of plate-like bodies 8 arranged at regular intervals in a comb-like shape at a circular opening on the side of the water inlet 1 of the pressure vessel 3 at the treated water inlet 1. is there.
  • FIG. 3 (d) which is an enlarged view of the current plate 7 in a cross section taken along the line D-D in FIG. 3 (a), the length L 2 of the plate 8 is 30 to 60 mm, 40 to 50 mm is preferred. Further, as shown in FIG.
  • the cross-sectional size of the plate body 8 is 1 to; And 2-5 ram is preferred. Also, d 2 is 5 ⁇ 2 0 mm, 7 ⁇ 1 5mm are preferable.
  • the interval 1 ⁇ between the adjacent plate-like bodies 8, 8 is 5 to 20 mm, preferably 7 to: L0 mm.
  • a number of membrane separation elements 9 are stacked in each inner casing 6. Further, as shown in FIG. 4, a spacer 10 also serving as a sealing material is disposed between the adjacent membrane separation elements 9.
  • a through hole 11 is formed from one side of the laminated membrane separation element 9 to the other side so as to penetrate the membrane separation element 9 including the spacer.
  • a pipe 12 is inserted into the through hole 11.
  • four permeated water discharge grooves 13 are formed in the pipe 12 along the longitudinal direction of the pipe.
  • the membrane separation element 9 has a rectangular flat membrane shape, the ratio of the long side to the short side of the present embodiment is 2, and the through hole 11 for inserting the pipe has the short side.
  • the long side is 100 to 300 mm and the short side is 50 to 150 mm. If it is too long, it will be difficult to fabricate the membrane separation element by ultrasonic welding, and it will not be possible to backwash (there is a risk of breakage).
  • the membrane separation element 9 has a five-layer structure in which a permeable membrane 14, a nonwoven fabric 15, a support plate 16, a nonwoven fabric 17, and a permeable membrane 18 are sequentially laminated. The ends of the nonwoven fabric 15, the nonwoven fabric 17, the nonwoven fabric 17 and the permeable membrane 18 are ultrasonically welded.
  • the material of the support plate 16 may be a synthetic resin or a metal. In short, any material may be used as long as the membrane 9 can maintain a certain shape.
  • FIG. 7 (a) eight cuts 19 are formed in the support plate 16 near the through hole 11 toward the through hole 11.
  • Reference numeral 20 denotes a ring-shaped gasket, and the cut 19 extends to a position beyond the outside of the gasket 20.
  • an oblong gasket 21 as shown in FIG. 8 (a) can be employed. Also in this case, the notch 22 extends beyond the outside of the gasket 21.
  • the gaskets 20 and 21 correspond to the seal material combined spacer 10.
  • a permeated water discharge passage 23 is formed in the inner casing 6 in the longitudinal direction, and the pipe 12 inserted into the through hole 11 communicates with the permeated water discharge passage 23. ing.
  • the membrane separation element 9 has two through holes 11, and the permeable membrane 14 or 18 of the membrane separation element 9 and the nonwoven fabric 15 Or the permeated water reaching the through holes 11 a and 11 b through the permeate 17 flows into the permeated water discharge channel 23 and is discharged out of the membrane module.
  • a plurality of cuts 19 or 22 are formed in the support plate 16 near the through hole 11 as shown in FIG. 7 (a) or 8 (a).
  • the cut since the cut also forms a flow path of the permeated water together with the nonwoven fabric, the pressure loss of the permeated water permeating the membrane separation element is reduced, and the smooth flow of the permeated water into the through hole 11 is ensured.
  • the number of cuts 19 or 22 is not limited, as long as the pressure loss of the permeated water is reduced and a smooth flow of permeated water into through-hole 11 is ensured. Actually, about 4 to 20 wires can be provided around the through hole.
  • the width of the cut is preferably about 0.5 mm. .
  • the length of the inner casing 6 (where the membrane separation element (membrane separation element group) is disposed) and the number of membrane separation elements 9 (membrane separation element group) in the longitudinal direction of the pressure vessel are shown.
  • the dimensions are similar, with no substantial gap between the membrane separation elements 9 in adjacent inner casings.
  • the water to be treated introduced into the pressure vessel 3 through the flow straightening plate 7 penetrates through the membrane separation element 9, and the pipe 12 inserted into the through hole 11 and the inner casing
  • the concentrated water is discharged to the outside via the permeated water discharge channel 23 provided in Is discharged to the outside.
  • the inlet and outlet of the pressure vessel 3 gradually expand or contract in diameter, the formation of vortices can be suppressed. Therefore, the pressure loss of the water to be treated can be reduced as much as possible by the enlarged diameter portion 24 or the reduced diameter portion 25.
  • the disassembly operation of the membrane separation device of the present invention is extremely simple, and when the flange 26 fixing the pressure vessel 3 and the inner casing shown in FIG. 1 is removed, the inner casing is easily pulled out of the pressure vessel 3. be able to.
  • the pressure vessel 3 contains 5 to 10 inner casings.
  • the inner casing 6 is composed of two parts, an upper half part 4 and a lower half part 5, and as shown in detail in Fig. 5, the half parts are: Port 2 7, Nuts 28 and washers 29 are used for fastening, so loosening the port-nut screwing structure makes it easy to split into two parts. Also, as shown in FIG.
  • a spacer 10 also serving as a sealing material is interposed between the contacting membrane separation elements 9 and 9, and a structure in which a pipe 12 pierces the stacked body of the membrane separation elements 9. It can be easily disassembled by removing each membrane separation element 9 and spacer 10, and after removing these membrane separation element 9 and spacer 10, pipe 12 is removed. The membrane separation element 9 and the spacer 10 can be removed after the pipe 12 has been removed.
  • the permeable membranes 14 and 18 are ultrafiltration membranes, and the support plate 16 is made of ABS resin (the dimensions of the membrane separation element are 100 mm X 20 O mm)>
  • Spacer 10 is made of EPDM (ethylene propylene-gen copolymer), and spacer 10 is interposed between membrane separation elements 9 as shown in FIG. , A total of 28 layers of membrane separation elements 9 (lOO mm XIOO mm X 200 mm) (corresponding to the “membrane separation element group” of the present invention) in an inner casing 6 having a diameter of 150 mm, and as shown in FIG. Five pieces were placed in the container 3 in contact with each other. Then, fresh water was passed through a pipe (not shown) connected to the flow straightening plate 7 on the inlet side of the pressure vessel 3, and filtered with a permeation flux of 100 liters Zm 2 Zhr.
  • the pressure of fresh water at the inlet side of the pressure vessel 3 is 0.25MP. a, and the pressure of the water discharged from the permeated water discharge channel 23 was 0.18 MPa, so the pressure loss was found to be 0.07 MPa.
  • the pressure loss of the permeated water increases.
  • the length of the inner casing 6 and the number of membrane separation elements 9 in the longitudinal direction of the pressure vessel are made substantially the same, and as shown in FIG. 3, the membrane in the adjacent inner casing 6 is formed. If there is no substantial gap between the separation elements, the effect of reducing the pressure loss in the flow channel can be expected without the accumulation of suspended matter.
  • the entire length of the pressure vessel can be reduced by about 7.5%. is there.
  • Activated sludge (MLSS: 5000-3000 Omgliter) is passed through a pressure vessel 3 configured as shown in Fig. 3 to perform membrane separation for 6 hours.
  • 31 is a water tank to be treated
  • 32 is a pressure vessel (a membrane module equipped with the membrane separation element of the present invention)
  • 33 is a permeated water tank
  • 34 is a pump for supplying treated water
  • 35 is a backwash.
  • a water supply pump 36 is a flow rate regulating valve for permeated water.
  • the to-be-treated water (raw water) stored in the to-be-treated water tank 31 is supplied to the membrane module 32 via the path 37 by the to-be-treated water supply pump 34, and the permeated water is supplied to the permeated water tank 33 via the path 38. Is done.
  • the treated water supply pump 34 is stopped, the backwashed water supply pump 35 is activated, and a back pressure (0. IMPa) is applied to the membrane separation element in the membrane module 32 via the path 39.
  • the suspension adhering to the membrane separation element 9 was washed with fresh water and discharged from the outlet 2 to the concentrated water side (see Fig. 3).
  • the backwash water supply pump 35 was operated intermittently by a timer for several minutes every 120 minutes.
  • FIG. 10 shows an example of the change in transmembrane pressure due to the backwash.
  • the vertical axis indicates the transmembrane pressure
  • the horizontal axis indicates the cumulative operation time of the membrane separation device.
  • the backwash water supply pump is not running continuously and runs for several minutes every two hours as described above Intermittent operation was carried out.
  • peaks and valleys are seen about every two hours, and the valleys indicate the recovery of the transmembrane pressure difference due to backwashing.
  • the operation timing of the backwash water supply pump 35 using a timer can be arbitrarily selected according to the degree of contamination of the membrane separation element.
  • Table 1 compares the requirements for achieving the condition of reducing the B ⁇ D of treated water to 20 ppm or less when treating domestic wastewater at 1 O m 3 / day. It is.
  • the required concentration of suspended solids in the water to be treated is relatively low, so it is only necessary to provide a simple pretreatment facility such as a strainer.
  • pretreatment equipment such as coagulation sedimentation equipment, sand filtration equipment, and microfiltration equipment is required. Therefore, a large equipment installation area is required.
  • the present invention and the tubular module are at the same level, and the pre-treatment equipment may be as small as the strainer.
  • the present invention can increase the numerical value of the membrane packing ratio as compared with the tubular module (the membrane separation element can be densely inserted into the module), and can also reduce the pressure loss.
  • the reason why the film filling rate can be increased in the present invention is as follows.
  • membrane filling rate can be increased leads to securing a large required flow channel when modules having the same membrane area are manufactured. Even if the flow velocity is low, the flow path is large even if the flow velocity is low, so that a fluid containing a large solid content flows easily (the Reynolds number increases). According to the present invention, membrane separation can be performed at a low flow velocity.
  • the overall length of the pressure vessel can be reduced by 7.5%. Further, since there is no gap, there is no accumulation of suspended matter, and the pressure loss of the water to be treated can be reduced.
  • the water quality level required for raw water is moderate and large-scale pretreatment equipment is not required, the installation area of the whole equipment can be small, and efficient membrane separation can be performed even if the flow rate of the water to be treated is small. .
  • FIG. 14 is a schematic sectional view of a membrane separation device according to another embodiment of the present invention.
  • the components of the membrane separation apparatus according to the present embodiment are basically the same as those described with reference to FIG. 3 and the like, and the same components are denoted by the same reference numerals. The description will be omitted, and portions different from the above-described embodiment will be mainly described.
  • the membrane separation device includes a pressure vessel 3, an inner casing 6 provided in the pressure vessel 3, and a second casing 6 provided in the inner casing 6. It is composed of one membrane separation element group 90 (9 OA, 9 OB) and a flow straightening plate 7 provided on the inlet side of the water to be treated in the inner J casing 6.
  • the membrane separation element group 90 one having a size of, for example, 10 O mm X 10 O mm X 20 O mm is used.
  • Each membrane separation element group 90 is formed by laminating a plurality of membrane separation elements 9 and a spacer 10 provided between each membrane separation element 9, and the laminated membrane separation elements 9
  • a through-hole 11 is formed in the membrane separation element group 90 so as to penetrate from one side of the spacer 9 and the spacer 10 to the other side.
  • a pipe 12 is inserted into the through hole 11, and four permeated water discharge grooves 13 are formed in the pipe 12 along the longitudinal direction (see FIG. 5 (a) and the like). ing.
  • the adjacent membrane separation element group 90 (the first membrane separation element group 9OA and the second membrane separation element group 90B) should be orthogonal. Is provided.
  • the water to be treated that passes (or permeates) through the membrane separation element group 90 usually flows along the surface of the membrane separation element 9 formed in a flat membrane shape. That is, it becomes a flow path of the water to be treated passing between the respective membrane separation elements 9.
  • the current plate 7 located on the inlet side of the water to be treated and the first membrane separation element group 9OA adjacent to the current plate 7 are also provided so as to be orthogonal to each other. That is, the flow path of the water to be treated in the current plate 7 (the flow path between the plate-like bodies 8) and the flow path of the water to be treated in the first membrane separation element group 90A are configured to be orthogonal to each other. ing.
  • the adjacent membrane separation element groups 90 for example, the adjacent membrane separation element group.
  • the first and second membrane separation element groups 9 OA and 90 B are arranged so that 90 is in contact with each other.
  • adjacent membrane separation element groups 90 A and 90 B are configured to be substantially orthogonal. Therefore, according to the present embodiment, the flow of the water to be treated in the membrane separation device easily becomes turbulent, and the accumulation of suspended substances on the membrane surface (the surface of the transparent membrane) of the S separation element 9 is suppressed. It is possible to do.
  • the current plate 7 and the first membrane separation element group 90 A adjacent to the current plate 7 are also provided so as to be orthogonal to each other. Therefore, according to the present embodiment, since the turbulence of the water to be treated is promoted between the flow straightening plate 7 and the first membrane separation element group 90A, the membrane separation element group 90 Accumulation of suspended substances and the like on the membrane surface (permeable membrane surface) of the membrane separation element 9 that constitutes is suppressed.
  • FIG. 15 is a schematic view of a membrane separation apparatus according to another embodiment of the present invention. Specifically, it shows a schematic diagram of the inner casing and its internal structure which constitute the membrane separation device.
  • the device according to this embodiment is basically configured using the same components as those in the above-described embodiments, and differs mainly in the structure of the inner casing. Therefore, in the following, the same components as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted, and portions different from the above-described embodiments will be mainly described.
  • FIG. 15 (a) shows a schematic side view of an inner casing 96 provided in a pressure vessel (not shown). Here, three inner casings 96 are connected. The configuration arranged in the pressure vessel is shown. Further, FIG. 15 (b) shows a schematic side view of a membrane separation element group 90 provided in the inner casing 96. Further, FIG. 15 (c) shows a view in the direction of arrow C of FIG. 15 (a).
  • the inner casing 96 is formed using a half upper part 94 and a half lower part 95, and the inner casing 96 has eight parts.
  • the membrane separation element group 90 of this example can be arranged. Specifically, as shown in FIG. 15 (b), the four membrane separation element groups 90 are grouped into one, and the first membrane separation element group assembly part 90X and the second membrane separation element group assembly part 90 Y are provided, and these gathering portions 90 X and 90 Y are provided in the inner casing 96 so as to be substantially orthogonal to each other.
  • the inner casing 96 also includes a permeated water discharge passage 23 formed to communicate with the through-hole 11 of the first membrane separation element group gathering section 90 X, and a second membrane separation element group gathering section 90.
  • a permeated water discharge channel 23 Y formed to communicate with the Y through-hole 11 is provided.
  • the first membrane separation element group gathering portion 90 X and the second membrane separation element group gathering portion 90 Y provided in one inner casing 96 should be substantially orthogonal. With the configuration, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 14 can be obtained. Since the basic components are the same as those of the embodiment described with reference to FIG. 3 and the like, the same effects can be obtained.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of a membrane separation device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 (a) is a schematic cross-sectional view of a membrane separation apparatus according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 16 (b) is a schematic cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 16 (a).
  • FIG. 16 (c) is a schematic cross-sectional view taken along the line C-C of FIG. 16 (a).
  • the membrane separation apparatus is basically configured using substantially the same components as those in the above-described embodiments, but each of the above-described embodiments is provided inside the pressure vessel with an inner case.
  • the membrane separator according to the present embodiment is different in that it does not have the inner casing as shown in each embodiment. Therefore, in the following description, the same components as those in the previous embodiments are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the characteristic portions of the present embodiment (portions different from the respective embodiments) Is mainly described.
  • the membrane separation device includes a rectangular tubular pressure vessel 103, a flat water collecting section 106 provided in the pressure vessel 103, and a pair of water collecting sections 106. It is configured using two membrane separation element groups 90 and the like that are sandwiched and held.
  • the membrane separation element group 90 one having a size of, for example, 10 OmmX10 OmmX20 Omm is used.
  • Each membrane separation element group 90 is configured by laminating a plurality of membrane separation elements 9 and a spacer 10 provided between each membrane separation element 9, and the laminated membrane separation elements 9 and Through holes 11 are formed in the membrane separation element group 90 so as to penetrate the spacer 10 from one side to the other side.
  • a pipe 12 is inserted into the through hole 11, and the pipe 12 is formed with four permeated water discharge grooves 13 (see FIG. 5 (a) and the like) along the longitudinal direction. .
  • the pressure vessel 103 constituting the membrane separation device according to the present embodiment is provided with flange portions 121 and 122 on the inlet 1 and outlet 2 sides, respectively.
  • an inlet joint 130 and an outlet joint 140 provided with flange portions 131 and 142 which can be connected to the flange portions 121 and 122, respectively, are provided.
  • the flange portions 121 and 122 provided on the pressure vessel 103 and the flange portions 131 and 142 provided on the joints 130 and 140 are connected to each other by using fastening means such as a port and a nut.
  • a permeated water discharge passage 143 communicating with a permeated water discharge passage (described later) formed in the water collecting portion 106 is provided in the flange portion 142 provided on the outlet side joint 140.
  • the membrane separation device is constituted by being sandwiched by 106.
  • the membrane separation element group 90 is sandwiched between a pair of water collecting sections 106, and a pair of the water collecting sections 106 sandwiched in this manner is formed by a plurality of tightening bands 1 16 (Corresponding to the “fixing means” of the present invention), and the membrane separation element group 90 clamped and held by the pair of water collecting portions 106 and the tightening bands 1 16 is fixed.
  • the membrane separation device is constituted by being pushed into a pressure vessel 103 formed in a rectangular tubular shape.
  • each membrane separation element group 90 sandwiched by the pair of water collecting sections 106 is fastened using four fastening bands 1 16. As shown in Fig. 16, from the viewpoint of preventing leakage between the membrane separation element group 90 and the pipe 12, the tightening band 1 16 is It is provided corresponding to the location.
  • the plate-shaped water collecting portion 106 configured to sandwich the membrane separation element group 90 in this manner is provided with a mounting groove portion 106 a for mounting the tightening band 1 16.
  • the water collecting portion 106 and the membrane separation element group 90 are connected to the pressure vessel 10 3 in a state where the tightening band 1 16 is attached to the attachment groove portion 106 a. It can be arranged inside.
  • the tightening band 1 16 is made of, for example, stainless steel, plastic, rubber, or the like.
  • each membrane separation element group 90 is arranged so that there is no substantial gap between adjacent membrane separation element groups 90. It is arranged.
  • a water collecting portion 106 is provided in place of the inner casing having the membrane separation element group and the permeate discharge passage in the other embodiments.
  • the water collecting section 106 has a permeated water discharge channel 23 similarly to the inner casing, and functions to hold the membrane separation element group 90, but the configuration is different from that of the inner casing.
  • the inner casing has a cylindrical shape that can accommodate the membrane separation element group
  • the water collecting part 106 has a flat plate shape. Then, as shown in FIG.
  • the membrane separation element group 90 is sandwiched between a pair of water collecting sections 106, and the water collecting sections 10 6 and the membrane separation element group 90 are fixed.
  • the water collecting section 106 has a width substantially similar to that of the membrane separation element group 90, and the tightening band 1 16 has a water collecting section 106.
  • the membrane separation element group 90 is sandwiched between a pair of water collecting sections 106 so as to be in contact with the end of the membrane separation element group 90.
  • the side surfaces of the membrane separation element group have substantially the same thickness as the upper and lower surfaces of the membrane separation element group.
  • the pressure vessel 103 can be reduced in size by eliminating the useless space.
  • the installation area is about 30%. Can be reduced. By reducing the installation area in this way, it is of course possible to reduce costs.
  • the water collecting part 106 is formed using a plate-shaped member, the manufacturing of the water collecting part 106 is easy, the cost can be reduced, and the assembly can be performed easily.
  • the pressure vessel 103 is formed in a rectangular tubular shape in order to eliminate dead space in accordance with the shapes of the water collecting section 106 and the membrane separation element group 90. As a result, the entire membrane separation device is also square.
  • the present embodiment it is possible to easily stack a plurality of membrane separation devices.
  • the membrane separation device since the membrane separation device was configured using a cylindrical pressure vessel to withstand high pressure, some kind of holding member was required instead of simply stacking when laminating. Met.
  • the entire membrane separation device is square, a laminated structure can be more easily realized.
  • the membrane separation device can reduce the installation area by itself. However, if a configuration in which lamination or the like is performed is used, the number of holding members other than the device alone can be reduced, so that the degree of reduction in the installation area can be further increased in comparison with a configuration in which a plurality of devices are laminated.
  • a membrane other than the reverse osmosis membrane as the permeable membrane in consideration of the manufacturing cost of the pressure vessel and the pressure resistance.
  • FIG. 16 shows a configuration in which the pressure vessel 103 is provided with the flange portions 121 and 122.
  • the present invention is not limited to this configuration, and may be provided as necessary.
  • the water collecting portion has a flat plate shape
  • the present invention is not limited to this configuration, and the water collecting portion is provided with a permeated water discharge passage.
  • the shape and configuration thereof are not particularly limited as long as they have the following and can hold the membrane separation element group therebetween. Therefore, for example, the water collecting section may be configured using a pipe-shaped member having a circular cross section or an elliptical cross section. Further, the case where the pressure vessel has a rectangular cross section has been described, but the present invention is not limited to this configuration, and the cross section may be a square.
  • FIG. 16 particularly shows a case where no rectifying plate is provided, but the present invention is not limited to this configuration, and the membrane separation apparatus configured as shown in FIG. Accordingly, it is preferable to provide a current plate at the inlet 1.
  • the arrangement positions of the membrane separation element groups 90 provided adjacent to each other may be inclined by about 90 ° as in the embodiment shown in FIG.
  • the present invention is not limited to this configuration. Therefore, for example, it is necessary to reverse the inlet 1 and the outlet 2 in each embodiment so that the water to be treated is circulated. It may be configured as follows. That is, the water to be treated may flow in from the outlet 2 and the concentrated water may flow out from the inlet 1 in each embodiment. In addition, a configuration may be adopted in which straightening plates are provided at both the inlet 1 and the outlet 2 to switch the flow direction of the water to be treated at predetermined time intervals.
  • the material for forming the pressure vessels 3 and 103 was not specifically mentioned.
  • a metal such as stainless steel or carbon steel, or a material capable of withstanding pressure is used. Can be used.
  • the pressure vessel 3, 103 can be configured by lining a resin or the like on the inner surface. Since the present invention is configured as described above, the following effects are obtained.
  • the membrane is not easily clogged, and the membrane can be separated even if the flow rate of the water to be treated is relatively small. It is possible to provide a membrane separation apparatus and a membrane separation method that have excellent membrane filling efficiency and are less likely to deposit foreign matter in the apparatus.
  • the water collecting portion formed of a plate-shaped member or the like is used instead of the inner casing, in addition to the above effects, a more compact membrane separation device is provided. And a membrane separation method can be provided.
  • the entire length of the pressure vessel can be made shorter and more compact, and the accumulation of suspended matter in the pressure vessel can be suppressed.
  • the pressure loss of the permeated water in the membrane separation element can be reduced. Further, according to the invention of claim 13, the pressure loss can be further reduced.
  • the flow of the water to be treated is liable to be turbulent.
  • the accumulation of suspended substances on the membrane surface of the element can be suppressed.
  • the membrane separation element group is provided substantially orthogonally, the turbulence effect of the water to be treated is maximized, and the membrane separation is more effectively performed. Can be suppressed from accumulating on the film surface.
  • the membrane of the membrane separation element is formed in the same manner as described above. Deposition of suspended substances on the surface can be suppressed.
  • an effective film cleaning method can be provided.

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Description

明 細 書
膜分離装置及び膜分離方法
技術分野
本発明は、 固液分離、 イオン除去、溶解性有機物除去、 コロイドシリカ排水処理、 ラテックス排水処理、 各種廃液処理、 水道水濾過、 活性汚泥処理、 食品排水処理、 生活排水処理（中水処理)、 船舶雑廃水処理、 し尿処理、 C OD低減、 B OD低減、 濾過器逆洗排水処理、 印刷塗料排水処理などに禾拥することができる平膜型の膜分 離装置及び膜分離方法に関する。
背景技術
水の中に様々な物質を溶解あるいは混合した液 （被処理水） を、 清浄な水 （透過 水） と濃度が高い濃縮水とに分離するために膜分離装置が用いられている。 膜分離 装置には様々な形式のものがあるが、 例えば、 クロスフ口一方式による膜分離が広 く行われている。 このクロスフ口一方式には、 例えば、 図 1 1 ( a ) に示すように、 透過水と濃縮水に分離する機能を有する膜モジュール 4 1に対して供給ポンプ 4 2 により被処理水を圧送し、透過水を経路 4 3を経て膜モジュール 4 1力 ^ら取り出し、 濃縮水を経路 4 4を経て膜モジュール 4 1から取り出し、 この濃縮水を経路 4 5、 循環ポンプ 4 6を経て膜モジュール 4 1に戻し、 以降、 濃縮水を経路 4 4、 4 5を 多数回循環させてその濃縮度を増す方式と、 図 1 1 ( b ) に示すように、 被処理水 のタンク 4 7に貯留された被処理水を供給ポンプ 4 8により膜モジュール 4 1に供 給し、透過水を経路 4 9を経て膜モジュール 4 1から取り出し、濃縮水を経路 5 0、 5 1を経てタンク 4 7に戻し、 このタンク 4· 7内の被処理水を供給ポンプ 4 8によ り膜モジュール 4 1に供給し、 以降、 濃縮水を経路 5 0、 5 1を多数回循環させて その濃縮度を増す方式等がある。 ところで、 現在使われているモジュールの形式に よって膜モジュールを分類すると、 次のようになる。
( 1 )中空糸モジュール外径が約 5 0 0〜1 5 0 0 mの中空糸を束ねた構造で、 単位体積あたりの膜面積が極めて大きいが、 狭い流路である中空糸内が閉塞しやす いという欠点や頻繁な洗浄が必要となるという欠点や比較的きれいな原水に限られ るという欠点があるので、 精密な前処理が必要である。
( 2 )スパイラル巻きモジュール膜とスぺ一サーを中心の集水管のまわりに螺旋状 に巻き付けたもので、 これを耐圧容器に入れて集水管を次々に接続していき、 数本 を直列に接続して用いる構造が多ぐコンパクトに大きな膜面積の膜が得られるが、 中空糸モジュールと同様に膜の流路が閉塞しやすいという欠点がある。
( 3 ) 管型モジュール 内径数 mm〜数 1 0 mmの支持管の内面または外面に膜を 装着した長さが約 3 m程度までのものを数十本まとめた構造で、 管内流路は閉塞し にくく、 処理液の流速も大きくとれるという利点はあるが、 上記両モジュールに比 ベて膜充填率の数値が小さく、 膜充填効率が劣つているという欠点がある。
また、 日本国特公平 3— 1 8 4 9 0号公報には、 図 1 2および 1 3に示すような 濾過兼分離装置が開示されている。 図 1 2、 1 3において、 管状の外側ケーシング 6 1は、 一端がド一ム形の底 6 2によって閉鎖されており、 他端が蓋 6 3によって 閉じられている。 蓋 6 3には原水入口接続部 6 4と、 塩水出口接続部 6 5と、 浸透 物排出管 6 6用出口が開口されている。 外側ケーシング 6 1内には、 内側ケ一シン グ 6 7、 6 7が前後して配置されており、 各内側ケ一シング 6 7内には、 ダイァフ ラムクッション 6 8の積層体と、 そのダイアフラムクッション 6 8、 6 8の間に配 置されたスぺ一サ一 6 9が充填されている。 また、 ダイァフラムクッション 6 8の 積層体を管状ポルト 7 0が貫通しており、 その管状ポルト 7 0には複数の半径方向 孔 7 1が穿設されている。 この特許公報に記載された濾過装置によれば、 入口接続 部 6 4から外側ケーシング 6 1内に流入した原水は、 ダイアフラムクッション 6 8 内を浸透して、 浸透物は半径方向孔 7 1から管状ポルト 7 0内に流入し、 さらに、 浸透物排出管 6 6を経て排出され、 一方、 非浸透物は塩水出口接続部 6 5から排出 される。
ところが、 この特許公報に記載された濾過装置では、被処理液の流路が長いので、 圧損が大きく、 さらに、 前後の内側ケーシング 6 7、 6 7の間には隙間 7 2が存在 するので、 この部分に異物が堆積しやすいという欠点がある。
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、 その目的は、 膜が目詰まりしにくく、 被処理水の流速が比較的小さくても膜分離が 可能で、 膜充填効率が優れており、 装置内に異物が堆積しにくい膜分離装置及び膜 分離方法を提供することにある。
発明の開示
上記目的を達成するために本発明は、 被処理水入口側に整流板を配した圧力容器 と、 この圧力容器内に配置した多数の内側ケ一シングと、 この内側ケーシング内に 積層した膜分離エレメントとを備え、 膜分離エレメントを貫通するように貫通孔を 形成し、 内側ケ一シングには長手方向に透過水排出路を形成し、 上記貫通孔を透過 水排出路に連通したことにより、 整流板を経て圧力容器内に導入された被処理水は 膜分離エレメント内を浸透して、 貫通孔および内側ケーシングに設けた透過水排出 路を経て外部に排出することができる。
また、 本発明は、 被処理水入口および濃縮水出口を有する圧力容器と、 前記圧力 容器内に設けられた内側ケーシングと、 前記内側ケーシング内に設けられた膜分離 エレメント群とを備え、 前記膜分離エレメント群が、 複数の膜分離エレメントと、 前記膜分離エレメント間に設けられたスぺーサとを積層して構成され、 前記膜分離 エレメントおよび前記スぺ一サを貫通すべく、 前記膜分離エレメントに貫通孔が形 成されており、 前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、 前記内側ケー シングに形成された透過水排出路に連通されており、 前記圧力容器内に導入された 被処理水が、 前記膜分離エレメント内を浸透して、 前記貫通孔および前記透過水排 出路を経て外部に排出されることを特徴としている。
さらに、 本発明にかかる膜分離装置においては、 前記圧力容器内に複数の内側ケ 一シングが設けられており、 隣接する前記内側ケーシング内の前記膜分離エレメン ト群が近接している構成が好ましい。
この好ましい構成によれば、 前記膜分離エレメント群がそれぞれ近接しているた め、従来技術に示したような隙間が形成されない。 したがって、 この構成によれば、 隙間部分における 「異物の堆積」 という従来の問題を解決することができる。
また、 本発明にかかる膜分離装置においては、 前記膜分離エレメントが、 透過性 膜、 間隔保持体、 支持板、 間隔保持体、 透過性膜を順次積層した 5層構造であって、 前記貫通孔に一方端部が接すべく、 前記支持板に少なくとも一つの切り込みが設け られている構成が好ましい。
この好ましい構成によれば、 前記支持板に前記貫通孔に連通する （接する） 前記 切り込みが設けられているため、 前記膜分離エレメント内を浸透してきた液体を前 記切り込みおよび前記貫通孔を介して、 効果的に前記透過水排出路に送ることが可 能となる。すなわち、前記切り込みを設けることによって、透過水の圧損を低減し、 透過水の前記貫通孔に対するスムーズな流れ込みを確保することができる。
さらに、 本発明にかかる膜分離装置においては、 前記切り込みの他方端部が、 前 記支持板における前記スぺ一サの投影領域の外側に設けられている構成が好ましい。 この好ましい構成によれば、 前記膜分離エレメントと前記スぺ一サとが密接して 積層された場合であっても、 前記切り込みの他方端部が前記支持板における前記ス ぺーサの投影領域の外側に設けられているため、 前記膜分離ェレメント内を浸透し てきた液体の流入路が確保され、前記切り込み等を介して、適切に透過水の搬送（前 記透過水排出路を介した搬送） を実施することができる。
また、 本発明にかかる膜分離装置においては、 前記内側ケーシング内に、 複数の 前記膜分離エレメント群が設けられている構成が好ましい。
この好ましい構成によれば、 前記内側ケ一シング内に複数の膜分離エレメント群 が設けられることによって、 設置面積に対して、 従来よりも大容量の処理を実施す ることが可能となる。
さらに、 本発明にかかる膜分離装置においては、 隣接する前記膜分離エレメント 群が、 所定の角度傾けて配設されている構成が好ましい。 特に、 隣接する前記膜分 離エレメント群が、 略直交して設けられている構成が好ましい。
この好ましい構成によれば、 隣接する前記膜分離エレメント群が所定の角度傾け て （例えば直交すべく） 配設されていることにより、 前記被処理水の流れが乱流化 しゃすくなるため、 前記膜分離エレメントの膜面 （前記透過性膜表面） への懸濁物 質等の堆積が抑制される。 前記膜分離エレメント群を略直交して設ければ、 前記被 処理水の乱流効果が最大となるため、 より好ましい。
なお、 「所定の角度」は、特に限定されないが、圧損等とのバランスを考慮して、 0 ° より大きければよく、 例えば、 1 0 ° 〜9 0 ° 程度であることが好ましい。 また、 本発明にかかる膜分離装置においては、 前記圧力容器の被処理水入口側に は整流板が設けられており、 前記整流板が、 隣接する膜分離エレメント群と略直交 すべく設けられている構成が好ましい。
この好ましい構成によれば、 前記整流板と前記膜分離エレメント群との間にて、 前記被処理水の流れが乱流ィ匕しゃすくなるため、 上記と同様に、 前記膜分離エレメ ントの膜面 （前記透過性膜表面） への懸濁物質等の堆積が抑制される。
さらに、 本発明においては、 上述した内側ケ一シングに換えて、 複数の膜分離ェ レメントを挟持して固定可能であって、 膜分離エレメント群に形成された貫通孔に 連通した透過水排出路を有する、 集水部を用いて膜分離装置を構成することもでき る。
具体的には、 本発明にかかる膜分離装置は、 被処理水入口および濃縮水出口を有 する圧力容器と、 前記圧力容器内に設けられた集水部と、 前記集水部にて挾持して 保持された膜分離エレメント群とを備え、 前記膜分離エレメント群が、 複数の膜分 離エレメントと、 前記膜分離エレメント間に設けられたスぺ一ザとを積層して構成 され、 前記膜分離エレメントおよび前記スぺ一サを貫通すべく、 前記膜分離エレメ ントに貫通孔が形成されており、 前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔 が、 前記集水部に形成された透過水排出路に連通されており、 前記圧力容器内に導 入された被処理水が、 前記膜分離エレメント内を浸透して、 前記貫通孔および前記 透過水排出路を経て外部に排出されることを特徴とするように、 構成可能である。 また、 力 る膜分離装置においては、 前記膜分離エレメント群が一対の集水部に て挟持され、 前記一対の集水部が固定手段にて固定されている構成とすることが好 ましい。
さらに、 かかる膜分離装置においては、 前記集水部が、 板状部材を用いて構成さ れていることが好ましい。
また、 本発明にかかる膜分離方法は、 被処理水入口および濃縮水出口を有する圧 力容器と、 前記圧力容器内に設けられた内側ケ一シングと、 前記内側ケ一シング内 に設けられた膜分離エレメント群とを備え、 前記膜分離エレメント群が、 複数の膜 分離ェレメン卜と、 前記膜分離ェレメント間に設けられたスぺーザとを積層して構 成され、 前記膜分離エレメントおよび前記スぺ一サを貫通すべく、 前記膜分離エレ メントに貫通孔が形成されており、 前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通 孔が、 前記内側ケーシングに形成された透過水排出路に連通しており、 前記圧力容 器内に導入された被処理水を、 前記膜分離エレメント内を浸透して、 前記貫通孔ぉ よび前記透過水排出路を経て外部に排出することを特徴としている。
さらに、 本発明にかかる膜分離方法は、 被処理水入口および濃縮水出口を有する 圧力容器と、 前記圧力容器内に設けられた集水部と、 前記集水部にて挾持して保持 された膜分離エレメント群とを備え、 前記膜分離エレメント群が、 複数の膜分離ェ レメントと、前記膜分離ェレメント間に設けられたスぺーサとを積層して構成され、 前記膜分離エレメントおよび前記スぺーサを貫通すべく、 前記膜分離エレメントに 貫通孔が形成されており、 前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、 前 記集水部に形成された透過水お出路に連通しており、 前記圧力容器内に導入された 被処理水を、 前記膜分離エレメント内を浸透して、 前記貫通孔および前記透過水排 出路を経て外部に排出することを特徴としている。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の圧力容器の斜視図である。
図 2は、 本発明の内側ケーシングを上下に分解した斜視図である。 図 3は、 本発明にかかる圧力容器の概略図であり、 図 3 ( a) は本発明の圧力容 器の一実施例の断面図、 図 3 ( b) はその入口側の正面図、 図 3 ( c ) は図 3 ( d ) の C一 C矢視断面の整流板の一部を示す断面図、 図 3 ( d) は図 3 ( a) の D— D 矢視断面の整流板の拡大新面図である。
図 4は、 多数の膜分離エレメントからなる積層体を分解した斜視図である。
図 5は、 本発明にかかる内側ケ一シングの概略図であり、 図 5 ( a) は内側ケ一 シングの半割下部と膜分離エレメントの締結方法を説明する分解斜視図、図 5 ( b) はパイプの平面図である。
図 6は、 膜分離エレメントの断面図である。
図 7は、 膜分離エレメントの概略図であり、 図 7 ( a) は膜分離エレメントの支 持板の貫通孔周囲に形成した切り込みの一例を示す平面図、 図 7 (b) は図 7 (a) の VII— VII線断面図である。
図 8は、 膜分離エレメントの概略図であり、 図 8 (a) は膜分離エレメントの支 持板の貫通孔周囲に形成した切り込みの別の例を示す平面図、図 8 (b)は図 8 (a) の VIII -VIII線断面図である。
図 9は、 逆洗のフローを説明する図である。
図 10は、 逆洗による膜間差圧の変化例を示す図である。
図 11 (図 11 )、 (b)) は、 クロスフ口一式膜分離プロセスの概略フロ一図 である。
図 12は、 従来の膜分離装置の縦方向断面図である。
図 13は、 図 12の ΧΠΙ— ΧΙΠ線断面図である。
図 14は、 本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略断面図である。
図 15は、本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略図であって、図 15(a) は圧力容器内に設けられた内側ケーシングの概略側面図、 図 15 (b) は内側ケ一 シング内に配設された膜分離エレメント群の概略側面図、図 15 (c)は図 15 (a) の矢印 C方向の矢視図である。
図 16は、本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略図であって、図 16(a) は本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略断面図、図 16 (b)は図 16 (a) の B— B矢視断面の概略断面図、 図 16 (c) は図 16 (a) の C一 C矢視断面の 概略断面図である。
発明を実施するための最良の形態
すなわち、 本発明の要旨は、 一端側に被処理水入口を有し、 他端側に濃縮水出口 を有する圧力容器内に多数の内側ケーシングを相前後して配置し、 該圧力容器の被 処理水入口側には整流板を配し、 各内側ケ一シングには多数の膜分離エレメントを 積層し且つ隣接する膜分離エレメントの間にはシール材を兼ねたスぺ一サを配し、 積層した膜分離エレメントの一方側から他方側にかけてスぺーサを含む膜分離ェレ メントを貫通するように貫通孔を形成し、 各内側ケ一シングには長手方向に透過水 排出路を形成し、 上記貫通孔を透過水排出路に連通し、 上記整流板を経て圧力容器 4
8 内に導入された被処理水は膜分離エレメント内を浸透して、 貫通孔および透過水排 出路を経て外部に排出されることを特徴としている。
本発明によれば、 圧力容器の被処理水入口側には整流板を配しているので、 容器 内に導入される被処理水は整流され、 偏流が生じることはないので、 被処理水の流 速を比較的高くすることができる。被処理水の種類および性状にも依存するが、 0 . 5〜2. O mZsec の流速をとることができる。 0 . 5 m/sec未満では十分な透 過水の流束が得られず、 2 m/sec を超えても、 エネルギー的に非効率である。 本 発明においては、加圧された被処理水を圧力容器内に供給する方法を採らなくても、 透過水排出側を負圧 （0. I M P a以下） にすることによって被処理水を圧力容器 内に導入して膜分離することもできる。 生活排水処理 （逆浸透膜） やラテックス排 水およびフィルタ一逆洗排水 （限外濾過膜） のような場合には、 加圧方式で被処理 水を圧力容器内に供給する方法が好ましぐ一部の高濃度汚泥（例えば、活性汚泥） のような場合には、 負圧方式で被処理水を圧力容器内に導入する方法が好ましい。 整流板を経て圧力容器内に導入された被処理水は膜分離エレメント内を浸透して、 貫通孔および内側ケーシングに設けた透過水排出路を経て外部に排出されるが、 貫 通孔内にパイプを揷入し、 且つ上記パイプにはパイプの長手方向に沿つて透過水排 出溝が形成されている。 この透過水排出溝は、 パイプの外面に形成されている。 な お、 以下の本実施形 n (および各実施例） においては、 貫通孔内に挿入して、 透過 水排出溝を形成する部材として、 「パイプ」を用いる場合について説明するが、本発 明は、 この構成に限定されるものではなく、 必要に応じて、 パイプのかわりに 「中 実棒」 を用いてもよい。 このように中実棒を用いる場合には、 この中実棒外面の長 手方向に沿って、 透過水排出溝が形成される。
このパイプは、 透過水流路の役割とともに、 膜分離エレメントを固定する役割も 果たし、 透過水を排出する簡便な構造の装置を提供することができる。 パイプに形 成した透過水排出溝により透過水が流れやすくなり、 透過水側に不要な圧力損失が 生じるのを抑えることができる。 この透過水排出溝は、 短期間で異物により閉塞さ れるのを防止するために、 0 . 5〜1 . O inmX O . 5〜1 . O mm (図 5 ( b ) の ^X cg の大きさの断面にすることが好ましい。 また、 この透過水排出溝は、 1本以上設けるのが好ましく、 均等間隔で複数本 （例えば、 2〜8本） 設けるのが より好ましい。
内側ケ一シングと多数の膜分離エレメントの圧力容器の長手方向における長さを 略同様とし、 隣接する内側ケ一シング内の膜分離エレメントの間には実質的な間隙 がないことが好ましい。 前後して配置された内側ケ一シング間に間隙がなければ、 その部分に懸濁物質が堆積しないからである。
なお、 本実施形態においては、 内側ケーシング （における膜分離エレメント （膜 分離エレメント群） 配設部） と膜分離エレメント （膜分離エレメント群） との長手 方向長さが略同様の場合について説明したが、 本発明はこの構成に限定されず、 隣 接する膜分離エレメント （膜分離エレメント群） の間に実質的な間隙がなければ、 内側ケーシングと膜分離エレメントとの長手方向の長さが、 同一であってもまたは 異なるものであってもよい。
膜分離エレメントは矩形の平膜状であって、 長辺対短辺の比は 1以上 3以下であ り、 貫通孔は短辺の 2等分線上にあることが好ましい。 というのは、 長辺対短辺の 比が 3を超えると、 超音波等による溶着によって膜分離エレメントを作製するのが 困難であり、 たとえ、 長辺対短辺の比が 3以上の膜分離エレメントを得ることがで きたとしても、 膜面積が小さなエレメントになってしまうからであり、 貫通孔が短 辺の 2等分線上にあることで、 均等に透過水を貫通孔に集めることができるからで ある。 このように、 膜分離エレメントが矩形の平膜状であって、 長辺対短辺の比が 1以上 3以下であり、 貫通孔が短辺の 2等分線上にあれば、 平膜でありながら逆洗 が可能な膜分離エレメントの製作 （切断、 溶着） が容易であるという効果がある。 また、 貫通孔を短辺の 2等分線上に配置することにより、 バランスのとれた処理水 の集水が可能になる。
膜分離エレメントは透過性膜、 間隔保持体、 支持板、 間隔保持体、 透過性膜を順 次積層した 5層構造であって、 貫通孔近傍の上記支持板に、 貫通孔に向かって少な くとも 1つの切り込みを設けることが好ましい。 膜分離エレメント内の透過水は、 透過性膜と間隔保持体として透過水の流路（ドレン）の役目をするドレンクロス（不 織布等） を浸透して膜分離エレメントを貫通する貫通孔に到達しょうとするが、 隨 接する膜分離エレメントの間にはシール材を兼ねたスぺ—ザが配置されているので、 上下から膜分離エレメントを挟持するスぺ一ザで押圧されることによって膜分離ェ 05974
10 レメントから貫通孔への透過水のスムーズな流入が阻止されることがある。そこで、 貫通孔近傍の支持板に、 貫通孔に向かって少なくとも 1つの切り込みを設ければ、 膜分離エレメント内を浸透する透過水の圧損が低減され、 透過水の貫通孔へのスム —ズな流入が確保される。
透過性膜は、 精密濾過膜、 限外濾過膜、 ナノ濾過膜または逆浸透膜を用いること ができる。 このように、 用途に応じて透過性膜の膜種を変えることにより、 様々な ァプリケ——ンヨンに対応できるという効果がある。
また、 被処理水に気体を混入して、 2相流状態の被処理水を圧力容器内に導入す れば、 被処理水に混入された気体により膜分離エレメントの洗浄効果 （膜の目詰ま り防止効果） が期待できるので好ましい。 この気体としては、 空気または窒素を使 用することができる。
また、 被処理水に連続的に気体を混入するのではなく、 間欠的に気体を混入して もよい。 例えば、 1日に 1回程度、 被処理水中に加圧空気を混入することで、 気泡 による懸濁物の搔き取り効果が期待でき、 膜分離エレメントの膜が目詰まりしにく くなる。
さらに、 圧力容器の透過水排出側から加圧された逆洗水または気体を混入した逆 洗水を容器内に通入することで、膜表面に付着した懸濁物を剥離することができる。 なお、 逆洗水には透過水を用いることができる。 逆洗水の圧力は、 0 . 0 5〜 0 . 2 MP aが好ましく、 0 . 0 5〜 0 . MP aがより好ましい。 0 . 2 MP a以上
ク
では膜の破損の恐れがあり、 0 . 0 5〜0. I MP aで十分な洗浄効果が得られる からである。
また、 本実施形態にかかる膜分離装置は、 クロスフ口一方式、 デッドエンド方式 等の濾過方式に使用可能である。 <実施例 >
以下に本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。 図 1は、 一端側に被処理 水入口 1を有し、 他端側に濃縮水出口 2を有する圧力容器 3の斜視図である。 圧力 容器 3内には、 図 2に示すように、 半割上部 4と半割下部 5からなる槽状の内側ケ
6が多数相前後して配置されている。 図 3 ( a) に示すように、 圧力容器 3の被処理水入口 1側には整流板 7が設置さ れている。 整流板 7は、 図 3 (b) に示すように、 圧力容器 3の被処理水入口 1側 の円形開口部に櫛目状に一定間隔で設置した板状体 8を 2列に配置したものである。 図 3 ( a ) の D— D矢視断面の整流板 7の拡大図である図 3 ( d) に示すように、 板状体 8の長さ L2は 3 0〜6 0 mmであり、 4 0〜 5 0 mmが好ましい。 また、 図 3 (d) の C— C矢視断面の整流板 7の一部である図 3 ( c ) に示すように、 板 状体 8の断面の大きさは、 は 1〜； L 0mmであり、 2〜 5 ramが好ましい。 ま た、 d2は 5〜2 0 mmであり、 7〜 1 5mmが好ましい。 そして、 隣接する板状 体 8、 8の間隔 1^は 5〜2 0 mmであり、 7〜： L 0 mmが好ましい。 このように、 整流板を 2列に配することで、 圧力容器内の入口側に被処理水をほぼ一様に分配す るとともに整流状態で容器内に導入することができる。
図 2に示すように、 各内側ケーシング 6内には、 多数の膜分離エレメント 9が積 層されている。 また、 図 4に示すように、 隣接する膜分離エレメント 9と 9の間に はシール材を兼ねたスぺーサ 1 0が配置されている。
図 3 ( a) に示すように、 積層した膜分離エレメント 9の一方側から他方側にか けてスぺーサを含めて膜分離エレメント 9を貫通するように貫通孔 1 1が形成され ており、 貫通孔 1 1にはパイプ 1 2が挿入されている。 図 5 ( a ) に示すように、 パイプ 1 2には、 パイプの長手方向に沿って 4本の透過水排出溝 1 3が形成されて いる。
図 4に示すように、 膜分離エレメント 9は矩形の平膜状であって、 本実施例の長 辺対短辺の比は 2であり、パイプを揷入する貫通孔 1 1は短辺の 2等分線上にある。 具体的には、 長辺が 1 0 0〜 3 0 0 mmで、 短辺が 5 0〜1 5 0 mmが好ましい。 あまり長いと、 超音波による溶着によって膜分離エレメントを作製するのが困難に なり、 また逆洗もできなくなる （破損の恐れが生じる）。
図 6に示すように、 膜分離エレメント 9は透過性膜 1 4、 不織布 1 5、 支持板 1 6、 不織布 1 7、 透過性膜 1 8を順次積層した 5層構造であって、 透過性膜 1 4、 不織布 1 5、 不織布 1 7および透過性膜 1 8の端部は超音波で溶着されている。 支 持板 1 6の材質は、 合成樹脂でもよく、 金属でもよく、 要するに、 膜分離： ト 9が一定の形状を保持できるような材質のものであればよい。 P 删菌 74
12 また、 図 7 ( a) に示すように、 貫通孔 1 1近傍の支持板 1 6には、 貫通孔 1 1 に向かって 8つの切り込み 1 9が形成されている。 2 0はリング状ガスケットであ り、 切り込み 1 9はガスケット 2 0の外側を超えるところまで延びている。 また、 ガスケットとしては、 図 8 ( a ) に示すような長円状のガスケット 2 1を採用する こともできる。 この場合も、 切り込み 2 2はガスケット 2 1の外側を超えるところ まで延びている。 ガスケット 2 0と 2 1はシール材兼用スぺ一サ 1 0に相当するも のである。
図 3 ( a ) に示すように、 内側ケーシング 6には長手方向に透過水排出路 2 3が 形成されており、 貫通孔 1 1に挿入したパイプ 1 2は透過水排出路 2 3に連通して いる。
図 3 ( a ) または図 4に示すように、 膜分離エレメント 9に設けられた貫通孔 1 1は 2個であって、 膜分離エレメント 9の透過性膜 1 4または 1 8と不織布 1 5ま たは 1 7を浸透して貫通孔 1 1 a、 1 1 bに達した被処理水は、 透過水排出路 2 3 で合流して膜モジュール外に排出される。
また、 貫通孔 1 1近傍の支持板 1 6には、 図 7 ( a) または図 8 ( a) に示すよ うに、 貫通孔 1 1に向かって複数の切り込み 1 9または 2 2が形成されており、 切 り込みも不織布とともに透過水の流路となるので、 膜分離ェレメント内を浸透する 透過水の圧損が低減され、 透過水の貫通孔 1 1へのスムーズな流れ込みが確保され る。 切り込み 1 9または 2 2の数については、 限定されるものではなく、 透過水の 圧損を低減し、 透過水の貫通孔 1 1へのスムーズな流れ込みが確保されるものであ ればよい。 実際には、 貫通孔周囲に 4〜2 0本程度設けることができる。 また、 切 り込みの幅は 0 . 5 mm程度が好ましい。 .
図 2に示すように、 内側ケ一シング 6 (における膜分離エレメント （膜分離エレ メント群） 配設部） と多数の膜分離エレメント 9 (膜分離エレメント群） の圧力容 器の長手方向における長さは略同様であって、 隣接する内側ケーシング内の膜分離 エレメント 9の間には実質的な間隙が存在しない。
かくして、 図 3に示すように、 整流板 7を経て圧力容器 3内に導入された被処理 水は膜分離エレメント 9内を浸透して、 貫通孔 1 1に挿入したパイプ 1 2および内 側ケーシング 6に設けた透過水排出路 2 3を経て外部に排出され、 濃縮水は出口 2 から外部に排出される。 さらに、 圧力容器 3の入口部および出口部は、 揺るやかに 拡径または縮径しているため、 渦の形成を抑制できる。 そのため、 これら拡径部 2 4または縮径部 2 5により被処理水の圧損を極力少なくすることができる。
本発明の膜分離装置の分解操作は極めて簡単であつて、 図 1に示す圧力容器 3と 内側ケーシングを固定しているフランジ 2 6を取り外すと、 圧力容器 3から内側ケ 一シングを容易に引き抜くことができる。 通常、 圧力容器 3には、 5〜1 0個の内 側ケーシングが内蔵されている。 図 2に示すように、 内側ケ一シング 6は、 半割上 部 4と半割下部 5の 2部分からなっており、 図 5にその詳細を示すように、 それら 半割部分は： ポルト 2 7、 ナット 2 8、 座金 2 9により締結されているので、 その ポルト—ナット螺着構造を緩めることにより簡単に、 2分割することができる。 ま た、 図 2に示すように、 内側ケ一シング 6の半割上部 4を取り外すことにより、 多 数の膜分離エレメント 9からなる積層体が現れるが、 図 4に示すように、 上下で隣 接する膜分離エレメント 9、 9の間には、 シール材を兼ねたスぺ一サ 1 0が介装さ れており、 この膜分離エレメント 9の積層体をパイプ 1 2がくし刺しするような構 造であって、 各膜分離エレメント 9およびスぺーサ 1 0を取り外すことにより簡単 に分解することが可能で、 これら膜分離エレメント 9およびスぺ一サ 1 0を除去し た後、 パイプ 1 2を抜き取ることができるし、 また、 パイプ 1 2を抜き取った後に 膜分離エレメント 9およびスぺーサ 1 0を除去することもできる。
次に、本発明の特徴ある構成の効果について、具体的な実験に基づいて説明する。 ( 1 ) 切り込みの効果
図 7または図 8に示すように、 貫通孔 1 1周囲の膜分離エレメントの支持板 1 6 に切り込みを入れることにより、 膜分離エレメント内を浸透する透過液の圧損が低 減されることが期待できるので、 その効果を確認するために以下のような実験を行 つたので説明する。
膜分離エレメントとしては、 図 6に示す構成において、 透過性膜 1 4と 1 8を限 外濾過膜とし、 支持板 1 6を A B S樹脂製とし （膜分離エレメントの寸法は 1 0 0 mmX 2 0 O mm) > スぺーサ 1 0を E P DM (エチレン 'プロピレン ·ジェン共重 合体） 製とし、 図 2に示すように、 各膜分離エレメント 9の間にスぺーサ 1 0を介 在させて、 膜分離エレメント 9を合計で 2 8段積層したもの （l O O mm X I O O mm X 2 0 0 mm) (本発明の 「膜分離エレメント群」 に相当） を、 直径 1 5 0 mm の内側ケーシング 6に内蔵し、 図 3に示すように、 この内側ケ一シング 6を圧力容 器 3内に 5個当接させて配置した。 そして、 圧力容器 3の入口側の整流板 7に接続 した配管 （図示せず） から清水を通入し、 1 0 0リットル Zm2Zhr の透過流束で濾過 した。
a . 支持板に切り込みを設けた場合
膜分離エレメント 9の支持板 1 6に図 7に示すような切り込み 1 9を 8つ設けた 場合、 圧力容器 3の入口側の清水の圧力は、 0. 2 MP aであり、 透過水排出路 2 3から排出される水の圧力は 0 . 1 8 MP aであったので、 圧損は 0. 0 2 MP a であることが分かった。
b . 支持板に切り込みを設けなかった場合
膜分離エレメント 9の支持板 1 6に図 7または図 8に示すような切り込み 1 9ま たは 2 2を設けなかった場合、 圧力容器 3の入口側の清水の圧力は、 0. 2 5 MP aであり、 透過水排出路 2 3から排出される水の圧力は 0. 1 8 MP aであったの で、 圧損は 0. 0 7 MP aであることが分かった。 このように、 膜分離エレメント 9の支持板 1 6に切り込みを設けないと、 膜分離エレメント内の透過水は不織布の みを通じて排出されるため、 透過水の圧損が大きくなることは明らかである。
( 2 ) 隣接する内側ケ一シング内の膜分離エレメント間の間隙排除の効果
隣接する内側ケーシング内の膜分離エレメントの間に間隙があると、 その間隙に 懸濁物が堆積して、 流路圧損が増大する。 そこで、 図 2に示すように、 内側ケーシ ング 6と多数の膜分離エレメント 9の圧力容器の長手方向における長さを略同様と し、 図 3に示すように、 隣接する内側ケーシング 6内の膜分離エレメントの間には 実質的な間隙が存在しないようにすると、 懸濁物が堆積することもなく、 流路圧損 が低下する効果が期待できる。
そこで、 図 3に示すように、 隣接する内側ケ一シング 6内の膜分離エレメント 9 の間には実質的な間隙が存在しないようにして運転すると、 圧力容器 3の入口 1側 の清水の圧力から透過水排出路 2 3から排出される水の圧力を差し引いた圧損は 0 . 0 I MP aであったが、 図 3において、 隣接する内側ケーシング 6、 6間の膜分離 エレメントの間に 1 5mmの間隙が存在する状態で運転すると、 圧力容器 3の入口 1側の清水の圧力から透過水排出路 23から排出される水の圧力を差し引いた圧損 は 0. 02 MP aとなり、 流路圧損が増大することが分かった。 なお、 十分な前処 理 （例えば、 堆積する懸濁物の除去） をすれば、 隣接する膜分離エレメントの間に 10mm程度以下の間隙があっても、 膜分離は可能である。
また、 隣接する内側ケーシング 6内の膜分離エレメントの間には実質的な間隙が 存在しないような構造とすることにより、 圧力容器全体の長さを約 7. 5%短くす ることが可能である。
(3) 逆洗の効果
図 3に示すような構成の圧力容器 3に、 活性汚泥（MLSS ： 5000〜 300 0 Omgliter) を通入して 6時間膜分離を行うと、 当初、約 0. IMPaであった膜 間差圧 （圧力容器 3の入口側の被処理水圧力と透過水排出路 23から排出される水 の圧力との差) が 0. 15MP aに上昇したので、 膜分離エレメントの構成要素に 懸濁物が付着 ·堆積していると考えられたので、 図 9に示すようなフローの逆洗シ ステムにより、 逆洗を実行した。 図 9を説明すると、 31は被処理水タンク、 32 は圧力容器（本発明の膜分離エレメントを備えた膜モジュール)、 33は透過水タン ク、 34は被処理水供給ポンプ、 35は逆洗水供給ポンプ、 36は透過水の流量調 整弁である。
すなわち、 被処理水タンク 31に貯留された被処理水 （原水） は、 被処理水供給 ポンプ 34により経路 37を経て膜モジュール 32に供給され、 透過水は経路 38 を経て透過水タンク 33に供給される。 逆洗時には、 被処理水供給ポンプ 34を停 止し、 逆洗水供給ポンプ 35を起動して経路 39を介して膜モジュール 32内の膜 分離エレメントに逆圧 (0. IMPa) を付加し、 膜分離エレメント 9に付着して いる懸濁物を清水で洗浄して出口 2より濃縮水側に排出した（図 3参照)。なお、逆 洗水供給ポンプ 35は、 タイマーにより 120分ごとに数分間運転するという間欠 運転を実施した。 その逆洗の結果、 膜間差圧が 0. 11〜0. 12 MP aに回復し たので、 逆洗水供給ポンプ 35の運転を停止し、 被処理水供給ポンプ 34の運転を 再開し膜分離を継続した。 その逆洗による膜間差圧の変化例を図 10に示す。 図 1 0の縦軸は膜間差圧を示し、 横軸は膜分離装置の累積運転時間を示す。 逆洗水供給 ポンプは連続して運転されておらず、 上記したように、 2時間毎に数分間運転する という間欠運転を実施した。 図 1 0の鋸歯状のグラフにおいて、 約 2時間毎に山部 と谷部が見られるが、 その谷部が逆洗による膜間差圧の回復を示している。
なお、 タイマーによる逆洗水供給ポンプ 3 5の運転タイミングは、 膜分離エレメ ン卜の汚れ程度に応じて、 任意に選択することができる。
(4 ) 既存の膜分離設備と本発明の膜分離装置との比較
前提条件として、 1 O m3/日の生活廃水を処理する場合において、処理水の B〇 Dを 2 0 p p m以下にするという条件を達成するための要件を比較したのが、 次の 表 1である。
(表 1 )
Figure imgf000018_0001
表 1に示すように、 本発明および管型モジュールでは、 被処理水 （原水） への要 求懸濁物濃度は比較的緩やかなので、 ストレーナ程度の簡単な前処理設備を設ける だけでよい。 しかし、 スパイラル巻きモジユーレゃ中空糸モジュールでは、 被処理 水 （原水） への要求懸濁物濃度が厳しいので、 凝集沈澱設備や砂濾過設備、 さらに は精密濾過設備などの前処理設備が必要とされるため、 大きな設備設置面積が必要 となる。
表 1における被処理水 （原水） への要求懸濁物濃度で比較すれば、 本発明と管型 モジュールでは同レベルであり、 前処理設備もストレーナ程度のものでよいが、 次 の表 2に示すように、 本発明は管型モジュールに比較して膜充填率の数値を大きく とることができる （膜分離エレメントをモジュールに密に揷入できる） と同時に圧 損も小さく抑えることができる。 本発明において膜充填率を大きくとれる理由は、
差替え用 紙 （規則 26) 平膜エレメントを積層しているので隙間なく密に充填できるからである。
一方、 比較的大きい円筒状のチューブラー膜 （直径 5〜1 0 mm程度） を円筒モ ジュールに揷入する場合、 充填率は低くなる。 というのは、 隣接する円筒状のチュ 一ブラ一間に不可避的な隙間が形成されるからである。
膜充填率を大きくとれるということは、同一膜面積のモジュールを製造した場合、 必要な流路を大きく確保できることにつながる。流速が低くても流路が大きいため、 大きな固形分を含有する流体が流れやすくなり （レイノルズ数が大きくなり）、本発 明によれば、 低流速で膜分離が可能になるのである。
(表 2 )
Figure imgf000019_0001
( 5 ) 本発明の膜分離装置の効果
以上の実験結果を要約すると、 以下のようになる。
① 膜分離エレメントの支持体に切り込みを入れることにより、 透過水の圧損を改 善できる。
② 隣接する内側ケーシング内の膜分離エレメント間の間隙をなくすことにより、 圧力容器の全長を 7 . 5 %短くすることができる。 さらに、 その隙間がないので懸 濁物の堆積もなく、 被処理水の圧損を低減することができる。
③ 原水に要求される水質レベルが緩やかで大がかりな前処理設備が不要であり、 設備全体の設置面積が小さくてよく、 被処理水の流速が小さくても効率的な膜分離 を行うことができる。 このように、 流速は小さい方が効率が良いが、 膜の目詰まり 防止の面から最低必要な流速はある。
なお、 本発明は、 上記実施例に限定されるものではなく、 その趣旨を逸脱しない 限りにおいて、 上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
以下、 図面に基づいて、 他の実施例について説明する。 差 え 用 紙（規則 26) 図 1 4は、 本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略断面図を示したもので ある。 本実施例にかかる膜分離装置の構成要素は、 基本的に、 先の図 3等にて説明 したものと同様であるため、 ここでは、 同様の構成要素については同様の符号を付 してその説明を省略し、 上述した実施例と異なる部分について主に説明する。
図 1 4に示すように、 本実施例にかかる膜分離装置は、 圧力容器 3と、 この圧力 容器 3内に設けられた内側ケ一シング 6と、 この内側ケーシング 6内に配設された 二つの膜分離エレメント群 9 0 ( 9 O A, 9 O B) と、 この内御 Jケーシング 6にお ける被処理水の入口側に設けられた整流板 7等とを用いて構成されている。ここで、 膜分離エレメント群 9 0は、 例えば、 1 0 O mmX 1 0 O mmX 2 0 O mm の大き さのものが用いられる。
各膜分離エレメント群 9 0は、 複数の膜分離エレメント 9と、 各膜分離エレメン ト 9間に設けられたスぺ一サ 1 0とを積層して構成されており、 積層された膜分離 エレメント 9およびスぺ一サ 1 0の一方側から他方側にかけて貫通すべく、 膜分離 エレメント群 9 0に貫通孔 1 1が形成されている。 そして、 この貫通孔 1 1にはパ イブ 1 2が挿入されており、 パイプ 1 2には長手方向に沿って 4本の透過水排出溝 1 3 (図 5 ( a ) 等参照） が形成されている。
本実施例においては、 図 1 4に示すように、 隣接する膜分離エレメント群 9 0が (第一膜分離エレメント群 9 O Aと第二膜分離エレメント群 9 0 Bとが)、直交すベ く設けられている。
膜分離エレメント群 9 0を通過する （あるいは透過する） 被処理水は、 通常、 平 膜状に形成された膜分離エレメント 9の表面を沿うように流通する。 すなわち、 各 膜分離エレメント 9間が通過する被処理水の流通経路となる。
したがって、 図 1 4に示すように、 各膜分離エレメント群 9 0を直交すべく配置 すれば、 それぞれの膜分離エレメント群 9 0における被処理水の流通経路も直交す ることとなる。
また、 本実施例においては、 被処理水の入口側に位置する整流板 7と、 この整流 板 7に隣接する第一膜分離エレメント群 9 O Aとも、 直交すべく設けられている。 すなわち、 整流板 7における被処理水の流通経路 （板状体 8間の流通経路） と、 第 一膜分離エレメント群 9 0 Aにおける被処理水の流通経路とが直交すべく構成され ている。
さらに、 本実施例においても、 先に説明した実施例と同様に、 隣接する膜分離ェ レメント群 9 0の間には、 実質的な間隙が存在しないように （例えば、 隣接する膜 分離エレメント群 9 0が接するように）、第一および第二膜分離エレメント群 9 O A, 9 0 Bが配設されている。
また、 本実施例においては、 図面の都合上、 第二膜分離エレメント群 9 0 Bの貫 通孔 1 1と連通する透過水排出路 2 3のみが示されているが、 内側ケ一シング 6に は、 第一膜分離エレメント群 9 O Aの貫通孔 1 1と連通する透過水排出路 （図示省 略） が、 これらの透過水排出路 2 3と略 9 0 ° 異なる位置に設けられている。
本実施例にかかる膜分離装置は、 以上のように構成されているため、 図 3等にて 説明した実施例にて得られる効果に加えて、 次のような効果を得ることができる。
この図 1 4に示された実施例においては、 隣接する膜分離エレメント群 9 0 A， 9 0 Bが略直交すべく構成されている。 したがって、 本実施例によれば、 膜分離装 置内における被処理水の流れが乱流化しやすくなり、 S莫分離エレメント 9膜面 （透 過性膜表面） への懸濁物質の堆積を抑制することが可能となる。
また、 本実施例においては、 整流板 7と、 この整流板 7に隣接する第一膜分離ェ レメント群 9 0 Aとについても、 それぞれが直交すべく設けられている。 したがつ て、 本実施例によれば、 整流板 7と第一膜分離エレメント群 9 0 Aとの間にて、 被 処理水の乱流化が促進されるため、 膜分離エレメント群 9 0を成す膜分離エレメン ト 9の膜面 （透過性膜表面） への懸濁物質等の堆積が抑制される。
なお、上記各実施例（図 3等あるいは図 1 4にて説明された実施例） においては、 内側ケーシング内に二つの膜分離エレメント群を設ける場合について説明したが、 本発明はこの構成に限定されず、 必要に応じて、 一つあるいは三つ以上の膜分離ェ レメント群を内側ケ一シング内に設けてもよい。
以下、 図 1 5を用いて、 内側ケ一シング内に三つ以上 （具体的には八つ） の膜分 離エレメント群を設けた構成について説明する。
図 1 5は、本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略図を示したものである。 具体的には、 膜分離装置を構成する内側ケ一シングおよびその内部構造等の概略図 を示したものである。 本実施例にかかる装置は、 基本的に、 上述した各実施例と同様の構成要素を用い て構成されており、主に内側ケ一シングの構造が異なる。そこで、以下においては、 先の実施例と同様の構成要素については同様の符号を付してその説明を省略し、 上 述した各実施例と異なる部分について主に説明する。
図 1 5 ( a ) は、 圧力容器 （図示省略） 内に設けられた内側ケ一シング 9 6の概 略側面図を示したものであり、 ここでは、三つの内側ケーシング 9 6が連接されて、 圧力容器内に配設される構成が示されている。 また、 図 1 5 (b ) においては、 内 側ケーシング 9 6内に配設された膜分離エレメント群 9 0の概略側面図が示されて いる。 さらに、 図 1 5 ( c ) においては、 図 1 5 ( a) の矢印 C方向の矢視図が示 されている。
図 1 5に示すように、 本実施例においては、 内側ケーシング 9 6が、 半割上部 9 4および半割下部 9 5を用いて構成されており、 この内側ケ一シング 9 6は、 八つ の膜分離エレメント群 9 0が配設可能に構成されている。具体的には、図 1 5 ( b) に示すように、 四つの膜分離エレメント群 9 0を一塊りとして、 第一膜分離エレメ ント群集合部 9 0 Xと第二膜分離エレメント群集合部 9 0 Yとが設けられ、 これら の集合部 9 0 X, 9 0 Yが、内側ケ一シング 9 6内に略直交すべく設けられている。 また、 内側ケーシング 9 6には、 第一膜分離エレメント群集合部 9 0 Xの貫通孔 1 1に連通すべく形成された透過水排出路 2 3 と、 第二膜分離エレメント群集合 部 9 0 Yの貫通孔 1 1に連通すべく形成された透過水排出路 2 3 Yとが設けられて いる。
図 1 5に示した実施例によれば、 複数 （八つ） の膜分離エレメント群 9 0が内側 ケーシング 9 6内に設けられているため、 設置面積に対して、 より大容量の処理を 実施することが可能となる。
また、 この実施例によれば、 一の内側ケーシング 9 6内に設けられた第一膜分離 エレメント群集合部 9 0 Xと第二膜分離エレメント群集合部 9 0 Yとが略直交すベ く構成されているため、 先の図 1 4にて示した実施例と同様の効果を得ることがで きる。 そして、 基本的な各構成要素は、 図 3等にて説明した実施例とも同様である ため、 これらと同様の効果も得ることができる。
図 1 6は、本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略図を示したものである。 ここで、 図 16 (a) は本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略断面図を示 し、図 16 (b)は図 16 (a)の B— B矢視断面の概略断面図を示し、図 16 (c) は図 16 (a) の C一 C矢視断面の概略断面図を示している。
本実施例にかかる膜分離装置は、 基本的に、 上述した各実施例と略同様の構成要 素を用いて構成されているが、 先に説明された各実施例が圧力容器内に内側ケーシ ングを有するのに対し、 本実施例にかかる膜分離装置は各実施例にて示されたよう な内側ケーシングを有しない点が異なる。 そこで、 以下の説明においては、 先の各 実施例と同様の構成要素については、 同様の符号を付してその説明を省略し、 本実 施例の特徴的部分 （各実施例と異なる部分） について主に説明する。
図 16に示すように、 本実施例にかかる膜分離装置は、 矩形管状の圧力容器 10 3、 この圧力容器 103内に設けられた平板状の集水部 106、 および一対の集水 部 106に挟持して保持された二つの膜分離エレメント群 90等を用いて構成され ている。 ここで、 膜分離エレメント群 90は、 例えば、 10 OmmX 10 OmmX 20 Ommの大きさのものが用いられる。
各膜分離エレメント群 90は、 複数の膜分離エレメント 9と、 各膜分離エレメン ト 9間に設けられたスぺ一サ 10とを積層して構成されており、 積層された膜分離 エレメント 9およびスぺーサ 10の一方側から他方側にかけて貫通すべく、 膜分離 エレメント群 90に貫通孔 11が形成されている。 そして、 この貫通孔 1 1にはパ イブ 12が揷入されており、 パイプ 12には長手方向に沿って 4本の透過水排出溝 13 (図 5 (a) 等参照） が形成されている。
本実施例にかかる膜分離装置を構成する圧力容器 103には、 入口 1および出口 2側のそれぞれにフランジ部 121, 122が設けられている。 そして、 この入口 1および出口 2側には、 それぞれフランジ部 121， 122に連接可能に構成され たフランジ部 131， 142を備えた、 入口側継手 1 30および出口側継手 140 が設けられている。 圧力容器 103に設けられたフランジ部 121, 122と各継 手 130, 140に設けられたフランジ部 131, 142とは、 ポルトおよびナツ ト等から成る締結手段を用いて接続されている。 また、 出口側継手 140に設けら れたフランジ部 142には、 集水部 106に形成された透過水排出路 （後述する） に連通した透過水排出路 143が設けられている。 本実施例においては、 図 1 6に示すように、 複数の膜分離エレメント 9およびス ぺーサ 1 0等を積層して構成された膜分離エレメント群 9 0が平板状に形成された 集水部 1 0 6で挟持されることによって膜分離装置が構成されている。 より具体的 には、 膜分離エレメント群 9 0がー対の集水部 1 0 6にて挟持され、 このように挟 持した一対の集水部 1 0 6が複数の締付バンド 1 1 6 (本発明の 「固定手段」 に相 当） にて締め付けて固定され、 一対の集水部 1 0 6および締付バンド 1 1 6にて挟 持して保持された膜分離エレメント群 9 0が、 矩形管状に形成された圧力容器 1 0 3内に押し込められることによつて膜分離装置が構成されている。
また、 本実施例にかかる膜分離装置においては、 一対の集水部 1 0 6にて挟持さ れたそれぞれの膜分離エレメント群 9 0が、 四本の締付バンド 1 1 6を用いて締め 付けられており、 この締付バンド 1 1 6は、 膜分離エレメント群 9 0とパイプ 1 2 との間における漏洩防止等の観点から、 図 1 6に示すように、 パイプ 1 2の配設位 置に対応して設けられている。
さらに、 このようにして膜分離エレメント群 9 0を挟持すべく構成された板状の 集水部 1 0 6には、 締付バンド 1 1 6を取り付けるための取付溝部 1 0 6 aが設け られており、 本実施形態においては、 この取付溝部 1 0 6 aに締付バンド 1 1 6を 取り付けた状 ,態で、 集水部 1 0 6および膜分離エレメント群 9 0が圧力容器 1 0 3 内に配設可能である。 この締付バンド 1 1 6は、 例えば、 ステンレス、 プラスチッ ク、 ゴム等を用いて構成されている。
また、 本実施例においても、 先に説明した実施例と同様に、 隣接する膜分離エレ メント群 9 0の間には、 実質的な間隙が存在しないように、 各膜分離エレメント群 9 0が配設されている。
本実施例にかかる膜分離装置は、 以上のように構成されているため、 図 3等にて 説明した実施例にて得られる効果に加えて、 次のような効果を得ることができる。 本実施例においては、 他の実施例にて膜分離エレメント群の保持を行うと共に透 過水排出路を備えた内側ケーシングに換えて、 集水部 1 0 6が設けられている。 か かる集水部 1 0 6は、 内側ケーシングと同様に透過水排出路 2 3を有し、 膜分離ェ レメント群 9 0を保持するように機能するが、 その構成が内側ケーシングとは異な る。つまり、内側ケーシングは膜分離エレメント群を収容可能な円筒形状であるが、 集水部 1 0 6は平板形状である。 そして、 図 1 6に示すように、 本実施例では、 一 対の集水部 1 0 6間に膜分離エレメント群 9 0を挟持し、 締付バンド 1 1 6を用い て集水部 1 0 6および膜分離エレメント群 9 0の固定が行われている。 この集水部 1 0 6は、 図 1 6 ( c ) に示すように、 膜分離エレメント群 9 0と略同様の幅寸法 を有し、 締付バンド 1 1 6は、 集水部 1 0 6および膜分離エレメント群 9 0の端部 に接するようにして、 一対の集水部 1 0 6間の膜分離エレメント群 9 0を挟持して いる。
以上のように、 本実施例によれば、 膜分離エレメント群 9 0が保持された状態に おいて、 その側面側には、 薄い帯状の締付パンド 1 1 6が存在するだけである。 一 方、 上記各実施例においては、 円筒形状の内側ケーシングが用いられているため、 膜分離エレメント群の側面側には、 膜分離エレメント群の上下面と略同様の厚みが 存在する。
したがって、 本実施例によれば、 平板状の集水部 1 0 6を用いることによって、 膜分離エレメント群 9 0の側面側に無駄なスペースを設けることなぐ 膜分離装置 を構成することができる。 この無駄なスペースをなくした分だけ、 圧力容器 1 0 3 の小型化も可能となり、 本実施例によれば、 同様の処理能力を有する装置を構成す る場合において、 設置面積を約 3割程度削減することができる。 このように設置面 積を削減することによって、 当然ながらコストダウンを図ることも可能となる。 ま た、 集水部 1 0 6が平板状の部材を用いて構成されるため、 集水部 1 0 6の製作が 容易でコストダウンを図ることが可能となり、組み立ても簡単に行うことができる。 また、 本実施例においては、 図 1 6に示したように、 集水部 1 0 6および膜分離 エレメント群 9 0の形状に合わせてデッドスペースをなくすべく、 圧力容器 1 0 3 が矩形管状に構成されるため、 膜分離装置全体も角型となる。
したがって、 本実施例によれば、 複数の膜分離装置の積層を容易に行うことがで きる。 つまり、 上述した各実施例は、 高い圧力に耐えうるべく円筒形状の圧力容器 を用いて膜分離装置が構成されていたため、 積層の際に単に重ねるのではなく、 何 等かの保持部材が必要であった。 しかしながら、 本実施例によれば、 膜分離装置全 体が角型であるため、 より容易に積層構造を実現可能である。
本実施例にかかる膜分離装置は、 上述したように単体でも設置面積の削減が可能 であるが、積層等を行う構成とすれば、装置単体以外の保持部材も削減できるため、 複数の装置を積層した構成の比較においては、 さらにその設置面積の削減度合いを 高めることができる。
なお、 矩形管状の圧力容器 1 0 3を用いる場合には、 圧力容器の製造コストと耐 圧性能との兼ね合いから、 透過性膜としては逆浸透膜以外の膜を用いることが好ま しい。
また、 図 1 6においては、 圧力容器 1 0 3にフランジ部 1 2 1， 1 2 2が設けら れた構成が示されているが、 本発明はこの構成に限定されず、 必要に応じて、 各膜 分離装置を成す圧力容器 1 0 3にはフランジ部 1 2 1 , 1 2 2を設けなくてもよい。 したがって、 例えば、 それぞれの圧力容器 1 0 3にフランジ部を有しない膜分離装 置を所定数積層して、 その所定数積層された膜分離装置の集合体ごとにフランジ部 および継手等を設けてもよい。
このような構成によれば、 膜分離装置を複数積層した際の設置面積等をより削減 することが可能となる。
なお、 図 1 6に示した実施例においては、 集水部が平板形状を有する場合につい て説明したが、 本発明はこの構成に限定されるものではなく、 集水部は、 透過水排 出路を有すると共に膜分離エレメント群を挟持して保持可能であれば、 その形状お よび構成は特に限定されない。 したがって、 例えば、 断面円形状あるいは断面楕円 形状のパイプ状部材を用いて集水部を構成してもよい。 また、 圧力容器は断面が長 方形である場合について説明したが、 本発明はこの構成に限定されず、 断面が正方 形であってもよい。
また、 図 1 6においては、 特に整流板を設けない場合を示しているが、 本発明は この構成に限定されず、 図 1 6に示すように構成された膜分離装置においても、 必 要に応じて入口 1に整流板を設けることが好ましい。
さらに、 必要に応じて、 隣接して設けられた膜分離エレメント群 9 0の配設位置 を、 図 1 4にて示した実施例と同様に、 略 9 0 ° 傾けてもよい。
また、 上記各実施例においては、 被処理水の流通方向と透過水の流通方向とが同 様である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、 例えば、 各実施例における入口 1と出口 2とを逆にして、 被処理水を流通させるよ うに構成してもよい。つまり、各実施例における出口 2から被処理水を流入させて、 入口 1から濃縮水を流出させてもよい。 また、 入口 1および出口 2の両方に整流板 を設けて、 被処理水の流通方向を所定時間ごとに切り替えるような構成としてもよ い。
さらに、 上記各実施例においては、 圧力容器 3， 1 0 3の形成材料等については 特に言及しなかったが、 本発明においては、 例えば、 ステンレスや炭素鋼等の金属 や、 圧力に耐え得るように構成された樹脂等を用いることが可能である。 また、 金 属製の材料を用いる場合においては、 その内面に樹脂等をライニングすることによ つて、 圧力容器 3， 1 0 3を構成することも可能である。 本発明は上記のとおり構成されているので、 次の効果を奏する。
( 1 ) 請求項 1、 4、 9、 1 5、 1 6、 1 7記載の発明によれば、 膜が目詰まりし にくく、 被処理水の流速が比較的小さくても膜分離が可能で、 膜充填効率が優れて おり、 装置内に異物が堆積しにくい膜分離装置及び膜分離方法を提供することがで きる。 特に、 請求項 9、 1 7記載の発明によれば、 内側ケーシングに換えて板状部 材等にて形成された集水部が用いられるため、 上記効果に加えて、 よりコンパクト な膜分離装置および膜分離方法を提供可能である。
( 2 ) 請求項 2、 5記載の発明によれば、 圧力容器の全長を短くコンパクトにする とともに、 圧力容器内の懸濁物の堆積を抑えることができる。
( 3 ) 請求項 3、 1 2記載の発明によれば、 膜分離エレメント内の透過水の圧損を 小さくすることができる。 また、 請求項 1 3記載の発明によれば、 さらに圧損を小 さくすることができる。
( 4) 請求項 6記載の発明によれば、 設置面積に対して、 従来よりも大容量の処理 を実施することが可能となる。
( 5 ) 請求項 7記載の発明によれば、 隣接する膜分離エレメント群が所定の角度傾 けて配設されていることにより、 被処理水の流れが乱流化しやすくなるため、 膜分 離エレメントの膜面 （透過性膜表面） への懸濁物質等の堆積を抑制することができ る。 特に請求項 8記載の発明によれば、 膜分離エレメント群が略直交して設けられ ているため、 被処理水の乱流効果が最大となり、 より効果的に、 膜分離： の膜面への懸濁物質等の堆積を抑制することができる。 さらに、 請求項 1 4記載の 発明によれば、 整流板と膜分離エレメント群との間にて、 被処理水の流れが乱流化 しゃすくなるため、 上記と同様に、 膜分離エレメントの膜面への懸濁物質等の堆積 を抑制することができる。
( 6 ) 請求項 1 8記載の発明によれば、 膜分離エレメントの膜が目詰まりしにくい 膜分離方法を提供することができる。
( 7 ) 請求項 1 9記載の発明によれば、 効果的な膜洗浄方法を提供することができ る。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 一端側に被処理水入口を有し、 他端側に濃縮水出口を有する圧力容器内に多 数の内側ケーシングを相前後して配置し、 該圧力容器の被処理水入口側には整流板 を配し、 各内側ケ一シングには多数の膜分離エレメントを積層し且つ隣接する膜分 離エレメントの間にはシール材を兼ねたスぺーサを配し、 積層した膜分離エレメン トの一方側から他方側にかけてスぺーサを含む膜分離エレメントを貫通するように 貫通孔を形成し、 各内側ケーシングには長手方向に透過水排出路を形成し、 上記貫 通孔を透過水排出路に連通し、 上記整流板を経て圧力容器内に導入された被処理水 は膜分離エレメント内を浸透して、 貫通孔および透過水排出路を経て外部に排出さ れることを特徴とする膜分離装置。
2 . 内側ケーシングと多数の膜分離エレメントの圧力容器の長手方向における長 さを同じにし、 隣接する内側ケーシング内の膜分離ェレメントの間には実質的な間 隙がない請求項 1記載の膜分離装置。
3 . 膜分離エレメントは透過性膜、 間隔保持体、 支持板、 間隔保持体、 透過性膜 を順次積層した 5層構造であって、 貫通孔近傍の上記支持板に、 貫通孔に向かって 少なくとも 1つの切り込みを設けた請求項 1または 2記載の膜分離装置。
4 . 被処理水入口および濃縮水出口を有する圧力容器と、 前記圧力容器内に設け られた内側ケーシングと、 前記内側ケーシング内に設けられた膜分離：
とを備え、
前記膜分離エレメント群が、 複数の膜分離エレメントと、 前記膜分離： 間に設けられたスぺ一ザとを積層して構成され、 前記膜分離ェレメントおよび前記 スぺーサを貫通すべく、 前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、 前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、 前記内側ケ一シングに形成 された透過水排出路に連通されており、
前記圧力容器内に導入された被処理水が、 前記膜分離エレメント内を浸透して、 前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出される
ことを特徴とする膜分離装置。
5 . 前記圧力容器内に複数の内側ケーシングが設けられており、 隣接する前記内 側ケ一シング内の前記膜分離ェレメント群が近接している
請求項 4に記載の膜分離装置。
6 . 前記内側ケーシング内に、 複数の前記膜分離エレメント群が設けられている 請求項 4または 5に記載の膜分離装置。
7 . 隣接する前記膜分離エレメント群が、 所定の角度傾けて配設されている 請求項 4から 6のいずれか 1項に記載の膜分離装置。
8 . 隣接する前記膜分離エレメント群が、 略直交して設けられている
請求項 4から 6のいずれか 1項に記載の膜分離装置。
9 . 被処理水入口および濃縮水出口を有する圧力容器と、 前記圧力容器内に設け られた集水部と、前記集水部にて挟持して保持された膜分離ェレメント群とを備え、 前記膜分離エレメント群が、 複数の膜分離エレメントと、 前記膜分離エレメント 間に設けられたスぺ一ザとを積層して構成され、 前記膜分離ェレメントおよび前記 スぺーサを貫通すべく、 前記膜分離ェレメントに貫通孔が形成されており、 前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、 前記集水部に形成された透 過水排出路に連通されており、
前記圧力容器内に導入された被処理水が、 前記膜分離エレメント内を浸透して、 前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出される
ことを特徴とする膜分離装置。
1 0 . 前記膜分離エレメント群が一対の集水部にて挟持され、 前記一対の集水部 が固定手段にて固定されている
請求項 9に記載の膜分離装置。
1 1 . 前記集水部が、 板状部材を用いて構成されている
請求項 9または 1 0に記載の膜分離装置。
1 2 . 前記膜分離エレメントが、 透過性膜、 間隔保持体、 支持板、 間隔保持体、 透過性膜を順次積層した 5層構造であって、 前記貫通孔に一方端部が接すべく、 前 記支持板に少なくとも一つの切り込みが設けられている
請求項 4から 1 1のいずれか 1項に記載の膜分離装置。
1 3 . 前記切り込みの他方端部が、 前記支持板における前記スぺーザの投影領域 の外側に設けられている
請求項 1 2に記載の膜分離装置。
1 4. 前記圧力容器の被処理水入口側には整流板が設けられており、 前記整流板 が、 隣接する膜分離エレメント群と略直交すべく設けられている
請求項 4力 ^ら 1 3のいずれか 1項に記載の膜分離装置。
1 5 . 被処理水入口および濃縮水出口を有する圧力容器と、 前記圧力容器内に設 けられた内側ケーシングと、 前記内側ケーシング内に設けられた膜分離ェレメント 群とを備え、
前記膜分離エレメント群が、 複数の膜分離エレメントと、 前記膜分離エレメント 間に設けられたスぺ一サとを積層して構成され、 前記膜分離ェレメントおよび前記 スぺ一サを貫通すべく、 前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、 前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、 前記内側ケーシングに形成 された透過水排出路に連通しており、
前記圧力容器内に導入された被処理水を、 前記膜分離エレメント内を浸透して、 前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出する
ことを特徴とする膜分離方法。
1 6 . —端側に被処理水入口を有し、 他端側に濃縮水出口を有する圧力容器内に 多数の内側ケーシングを相前後して配置し、 該圧力容器の被処理水入口側には整流 板を配し、 各内側ケーシングには多数の膜分離エレメントを積層し且つ隣接する膜 分離エレメントの間にはシール材を兼ねたスぺ一サを配し、 積層した膜分離エレメ ントの一方側から他方側にかけてスぺ一サを含む膜分離エレメントを貫通するよう に貫通孔を形成し、 各内側ケーシングには長手方向に透過水排出路を形成し、 上記 貫通孔は透過水排出路に連通している膜分離装置による膜分離方法であって、 上記 整流板を経て圧力容器内に導入された被処理水を膜分離エレメント内を浸透させ、 貫通孔および透過水排出路を経て外部に排出することを特徴とする膜分離方法。
1 7 . 被処理水入口および濃縮水出口を有する圧力容器と、 前記圧力容器内に設 けられた集水部と、 前記集水部にて挟持して保持された膜分離エレメント群とを備 え、
前記膜分離エレメント群が、 複数の膜分離エレメントと、 前記膜分離エレメント 間に設けられたスぺーザとを積層して構成され、 前記膜分離ェレメントおよび前記 スぺーサを貫通すべく、 前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、 前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、 前記集水部に形成された透 過水排出路に連通しており、
前記圧力容器内に導入された被処理水を、 前記膜分離エレメント内を浸透して、 前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出する
ことを特徴とする膜分離方法。
1 8 . 被処理水に気体を混入して、 2相流状態の被処理水を圧力容器内に導入す る請求項 1 5から 1 7のいずれか 1項に記載の膜分離方法。
1 9 . 圧力容器の透過水排出側から加圧された逆洗水または気体を混入した逆洗 水を圧力容器内に通入して膜分離エレメントを洗浄する請求項 1 5から 1 8のいず れか 1項に記載の膜分離方法。
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