WO2010073574A1 - 膜ユニットおよび膜モジュール - Google Patents

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WO2010073574A1
WO2010073574A1 PCT/JP2009/007041 JP2009007041W WO2010073574A1 WO 2010073574 A1 WO2010073574 A1 WO 2010073574A1 JP 2009007041 W JP2009007041 W JP 2009007041W WO 2010073574 A1 WO2010073574 A1 WO 2010073574A1
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membrane
liquid
membrane module
permeate
module
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PCT/JP2009/007041
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白岩由紀
岡島康信
Original Assignee
株式会社クボタ
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a membrane unit and a membrane module used for solid-liquid separation in, for example, sewage treatment or sludge concentration.
  • each membrane module 13 includes a plurality of elongated cylindrical membrane elements 14 that filter the liquid 12 to be treated, a water collecting member 15 that holds one end of the membrane element 14, and a holding that holds the other end of the membrane element 14.
  • a member 16 and a reinforcing frame 17 for attaching and reinforcing the water collecting member 15 and the holding member 16 are provided.
  • a water collection space 18 in which the permeated liquid that has passed through each membrane element 14 is collected is formed. Further, the water collecting member 15 is provided with a drain nozzle 19 that communicates with the water collecting space 18.
  • a membrane unit 21 is formed by stacking a plurality of membrane modules 13 in the vertical direction. Further, the drain nozzle 19 of each membrane module 13 is connected to a drain pipe 22 for sucking permeate (filtrate). A suction pump 23 is connected to the downstream side of the drain pipe 22.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. JP-A-2001-2897 discloses a plurality of plate-like membrane elements arranged in parallel and a water collecting pipe arranged above these membrane elements.
  • the membrane element is composed of a filter plate and a filter membrane disposed on the surface of the filter plate, and has a permeate channel inside.
  • the water collecting pipe is disposed in a direction orthogonal to each membrane element.
  • a suction nozzle is provided at the upper edge of each membrane element.
  • the water collecting pipe and the suction nozzle of each membrane element communicate with each other through a plurality of suction tubes.
  • a filter (capturing member) is provided in each suction nozzle.
  • the liquid to be treated passes through the filtration membrane and is filtered.
  • the permeate that has permeated the filtration membrane in this manner flows through the permeate flow path, and is discharged from the suction nozzle through the suction tube to the water collecting pipe.
  • the unfiltered liquid to be processed flows into the permeate flow path in the damaged membrane element.
  • the unfiltered liquid to be processed is filtered by a filter. Therefore, the solid content in the unfiltered liquid to be treated is prevented from entering the water collecting pipe through the suction tube from the damaged membrane element.
  • the solid content in the liquid 12 to be processed is changed to that of the damaged membrane element 14. It flows inward without being captured from the outside, flows into the water collection space 18 from the inside of the damaged membrane element 14, and flows into the drainage pipe 22 from the water collection space 18 through the drainage nozzle 19. For this reason, the solid content is also mixed in the permeate obtained by the normal membrane module 13 higher than the damaged membrane module 13 at the lowest level, and the water quality of the whole permeate obtained by the membrane unit 21 deteriorates. There is.
  • An object of the present invention is to provide a membrane unit and a membrane module that can be used.
  • the first invention is a membrane unit that is used in a state of being immersed in a liquid to be treated and is composed of a plurality of membrane modules,
  • the membrane module has one or more membrane elements that filter the liquid to be treated, and a liquid collecting member,
  • the membrane element is equipped with a filtration membrane,
  • the permeate that has permeated through the membrane of the membrane element is collected in the liquid collection member,
  • At least one of the predetermined membrane modules is provided with a permeate extraction unit for extracting the permeate in the liquid collection member to the outside of the membrane unit
  • the liquid collecting members of the membrane modules adjacent to each other communicate with each other through the liquid passing portions,
  • the liquid passing part is opened in the liquid collecting member of one membrane module adjacent to each other and in the liquid collecting member of the other membrane module,
  • a capturing member for capturing the solid content flowing through the liquid passing part is provided.
  • the permeate permeated from the outside to the inside of the membrane element is collected in the liquid collecting member.
  • the permeated liquid collected in the liquid collecting member can flow into the liquid collecting member of another adjacent membrane module through the liquid passing portion and the capturing member.
  • the permeate collected in the liquid collecting member of each membrane module flows into the liquid collecting member of the predetermined membrane module through the liquid passing part and the capturing member, and the permeate extracting part of the predetermined membrane module To the outside of the membrane unit.
  • the solid content in the liquid to be treated flows inward without being captured from the outside of the damaged membrane element, and from inside the damaged membrane element.
  • the solid content in the liquid to be treated is captured by the capturing member when passing through the liquid passing portion.
  • the capture member closes the liquid passage portion with the solid content.
  • the liquid passage portion communicating from the liquid collecting member of the membrane module having the damaged membrane element (hereinafter referred to as the damaged membrane module) into the liquid collecting member of the adjacent normal membrane module is blocked.
  • the permeate in the liquid collection member of the damaged membrane module is prevented from flowing into the liquid collection member of the adjacent normal membrane module. Thereby, it can suppress that the water quality deterioration of permeate spreads to the whole membrane unit.
  • the trapping member is provided in the liquid passage part that allows adjacent liquid collection members to communicate with each other, even if the number of membrane elements per membrane module increases, the number of trapping members increases accordingly. Since it is not necessary to reduce the cost, the cost can be reduced.
  • the trapping member is clogged by the accumulation of the trapped solid content and closes the liquid passing portion.
  • the liquid passing portions of two or more membrane modules are used as the permeate extracting portion.
  • the membrane unit of the fourth invention a plurality of membrane modules are connected in series, The liquid passing parts of the membrane modules arranged at both ends are used as the permeate extracting part.
  • the permeate collected in the liquid collecting member of other normal membrane modules passes through the liquid passing portion to the other end. It is taken out of the membrane unit from the liquid passage part of the predetermined membrane module arranged.
  • the permeate collected in the liquid collecting member of other normal membrane modules passes through the liquid passing portion and is arranged at one end. Then, the liquid is taken out from the liquid passage portion of the predetermined membrane module to the outside of the membrane unit.
  • the membrane element of one of the membrane modules arranged between both ends is damaged, the permeate collected in the liquid collecting member of other normal membrane modules passes through the liquid passing portion, The membrane unit is taken out from the liquid passage portion of a predetermined membrane module disposed in the outside.
  • the liquid passing portions communicate with each other through the connecting members between the liquid collecting members of the membrane modules adjacent to each other.
  • the capturing member is provided on the connecting member.
  • liquid collecting members of the membrane modules adjacent to each other are connected by the connecting member and communicated via the connecting member.
  • the membrane unit in the sixth aspect of the invention is a flat membrane type element in the form of a plate or sheet having membrane membranes on both sides,
  • the liquid collecting member is provided on the periphery of the membrane element.
  • the solid content in the liquid to be treated is captured by the filtration membrane, and the permeate that has permeated from the outside to the inside of the filtration membrane is collected in the liquid collection member.
  • a plurality of membrane modules are stacked and connected in the vertical direction, Liquid passing portions are provided at both upper and lower ends of the liquid collecting member.
  • the liquid collecting member is provided on both sides of the membrane element.
  • the capturing member is made of one or a combination of two or more of woven fabric, non-woven fabric, wire mesh, resin mesh, porous material, and sintered material.
  • the tenth invention is a membrane module used in the membrane unit according to the first invention,
  • the liquid collecting member is provided with a liquid passing portion and a capturing member.
  • the liquid passing part communicating from the liquid collection member of the damaged membrane module to the liquid collection member of the adjacent normal membrane module is blocked by the capture member.
  • the permeate in the liquid collection member of the membrane module is prevented from flowing into the liquid collection member of the adjacent normal membrane module. Thereby, it can suppress that the water quality deterioration of permeate spreads to the whole membrane unit.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the liquid passage portion of the membrane module, showing a state in which the protruding member of the lower membrane module is fitted into the intruding member of the upper membrane module.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid passage portion of the membrane module, showing a state in which the protruding member of the lower membrane module is removed from the protruding member of the upper membrane module.
  • FIG. 3 is a perspective view of the membrane unit, showing a state where the membrane element of the membrane module second from the lowermost end is damaged.
  • FIG. 4 is a front view of the membrane unit, showing a state in which the membrane element of the third membrane module from the lowermost end is damaged.
  • FIG. 2 is a front view of the membrane unit, showing a state in which the membrane element of the uppermost membrane module is damaged.
  • FIG. 4 is a front view of the membrane unit, showing a state in which the membrane element of the membrane module at the lowermost end is damaged. It is a graph which shows the particle size distribution of SS contained in a to-be-processed liquid.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid passage portion of the membrane module, showing a state in which the protruding member of the lower membrane module is removed from the protruding member of the upper membrane module. It is sectional drawing of the liquid flow part of the membrane module in the 3rd Embodiment of this invention, and shows the state by which the protrusion member of the low-order membrane module was engage
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid passage portion of the membrane module, showing a state in which the protruding member of the lower membrane module is removed from the protruding member of the upper membrane module. It is a perspective view of the membrane module in the 4th Embodiment of this invention. It is a partially cutaway front view of the membrane module.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid passage portion of the membrane module, showing a state where the connecting member is fitted into the first plunging member of the lower membrane module and the second piercing member of the upper membrane module.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the liquid passage portion of the membrane module, showing a state where the connecting member is removed from the first plunging member of the lower membrane module and the second piercing member of the upper membrane module.
  • It is a front view of the film
  • FIG. 6 is a perspective view of a capturing member used for a membrane unit in the first to eleventh embodiments of the present invention. It is a perspective view of the capture member in other embodiments of the present invention. It is a perspective view of the capture member in other embodiments of the present invention. It is a perspective view of the capture member in other embodiments of the present invention. It is a perspective view of the capture member in other embodiments of the present invention. It is a figure of the conventional membrane unit. It is a perspective view of the membrane module which comprises a membrane unit. It is sectional drawing of the membrane module which comprises a membrane unit equally.
  • 31 is a membrane unit.
  • the membrane unit 31 is installed in a treatment tank 32 and immersed in a liquid to be treated 33 (such as sewage waste water).
  • the membrane unit 31 is composed of a plurality of membrane modules 34 connected in a stacked manner (stacked) in series in the vertical direction A.
  • each membrane module 34 includes a plurality of membrane elements 35 for filtering the liquid 33 to be treated, and a pair of water collection cases 36a, 36b (collections) for collecting the permeated liquid that has passed through the membrane elements 35.
  • a liquid member An example of a liquid member).
  • Each water collecting case 36a, 36b is a rectangular box-shaped member, and has a water collecting space 37 inside.
  • Each membrane element 35 is a plate-like or sheet-like flat membrane-type element, and a rectangular flat plate-like filter plate 39 as a membrane support, and a flat membrane-like filtration membrane attached to both front and back surfaces of the filter plate 39. 40.
  • the membrane elements 35 are provided in a standing state between the two water collecting cases 36a and 36b, and are arranged with a predetermined interval 38 therebetween.
  • a horizontal permeate flow passage 41 communicating with the water collecting space 37 is formed on both the front and back surfaces of the filter plate 39.
  • the permeated water passage 41 is covered with a filtration membrane 40.
  • the water collection cases 36a and 36b are provided on both side surfaces of the membrane element 35, and each membrane element 35 is fixed to the water collection cases 36a and 36b in a watertight manner.
  • the water collecting cases 36a and 36b are provided with liquid passing portions 43a and 43b, respectively.
  • the water collection space 37 of one water collection case 36a of the upper membrane module 34 adjacent to each other and the water collection space 37 of one water collection case 36a of the lower membrane module 34 communicate with each other via the mutual liquid passing portion 43a. is doing.
  • the water collecting space 37 of the other water collecting case 36b of the upper membrane module 34 adjacent to each other and the water collecting space 37 of the other water collecting case 36b of the lower membrane module 34 are connected to each other through the liquid passing portion 43b. Communicate.
  • the liquid passing portions 43 a and 43 b are provided on the upper end surfaces of the water collecting cases 36 a and 36 b, respectively, and the cylindrical projecting members 44 projecting upward and outward, It is comprised by the cylindrical piercing member 45 provided in the lower end surface of cases 36a and 36b and rushing into the water collection space 37.
  • the fitting member 45 is formed with a fitting hole 46, the upper end of the fitting hole 46 opens into the water collecting space 37, and the lower end of the fitting hole 46 opens into the lower end surfaces of the water collecting cases 36a and 36b.
  • the projecting member 44 of the lower membrane module 34 is removably fitted into the fitting hole 46 of the projecting member 45 of the upper membrane module 34 from below.
  • the protruding member 44 is formed with a flow hole 47 that opens to the upper end of the protruding member 44 and the water collection space 37.
  • a capturing member 48 that captures the solid content flowing through the flow hole 47 is provided.
  • a disk-shaped wire net having a large number of pores is used for the capturing member 48.
  • the pore diameter (mesh) of the capturing member 48 is larger than the pore diameter (mesh) of the filtration membrane 40 and is large enough to capture at least part of the solid content in the liquid to be treated 33 (for example, The diameter is about 0.1 mm to 10 mm).
  • the protruding member 44 is provided with an O-ring 55 (an example of a sealing material) that seals a gap between the outer peripheral surface of the protruding member 44 and the inner peripheral surface of the protruding member 45.
  • the water collecting spaces 37 of one of the water collecting cases 36a of the plurality of upper and lower membrane modules 34 communicate with each other through the flow holes 47 of the one liquid passing portion 43a.
  • the water collection spaces 37 of the other water collection case 36b communicate with each other through the flow holes 47 of the other liquid passage portion 43b.
  • the protruding member 44 of one liquid passing portion 43 a of the membrane module 34 (an example of a predetermined membrane module) disposed at the uppermost end takes out the permeate collected in the water collection space 37 to the outside of the membrane unit 31.
  • One of the discharge pipes 49a is connected to the protruding member 44.
  • the rush member 45 of the other liquid passing portion 43b of the membrane module 34 (an example of the predetermined membrane module) disposed at the lowermost end allows the permeate collected in the water collection space 37 to be outside the membrane unit 31. It is used as a permeate extraction part for discharging, and the other discharge pipe 49 b is connected to the rush member 45. Further, as indicated by the phantom line in FIG. 3, the trapping member that traps the solid content in the liquid 33 to be processed that flows through the fitting hole 46 is inserted into the piercing member 45 of the other liquid passing portion 43 b of the membrane module 34 at the lowermost end. 48 is provided.
  • the flow hole 47 of the protruding member 44 of the other liquid passage portion 43 b of the uppermost membrane module 34 and one liquid passage portion 43 a of the lowermost membrane module 34 are shown.
  • the fitting holes 46 of the plunging members 45 are each closed by a closing plate 50.
  • One discharge pipe 49a and the other discharge pipe 49b merge with the main discharge pipe 51, and the main discharge pipe 51 is provided with a suction pump (not shown).
  • gravity filtration using the water head pressure in the treatment tank 32 as a driving force can also be used to extract permeated water.
  • an air diffuser 53 for ejecting a gas such as air is provided below the lowermost membrane module 34.
  • the lowermost membrane module 34 is supported on the diffuser case 54.
  • the suction pump By driving the suction pump, the inside of the membrane element 35 of each membrane module 34 is decompressed, and the solid content (sludge etc.) in the liquid to be treated 33 is captured by the filtration membrane 40 of the membrane element 35. Further, the permeate that has permeated from the outside to the inside of the filtration membrane 40 passes through the permeate flow passage 41 and is collected in the water collection space 37 in each of the water collection cases 36a and 36b.
  • the permeate collected in the respective water collection cases 36a and 36b in this way passes through the flow holes 47 and the capturing members 48 of the respective liquid passing portions 43a and 43b, as shown in FIG. Alternatively, it can flow into the water collection cases 36a and 36b of the lower membrane module 34.
  • the permeated liquid collected in one water collecting case 36a of each membrane module 34 passes through the flow hole 47 and the capturing member 48 of one liquid passage portion 43a, and one of the membrane modules 34 at the uppermost end.
  • the water flows into the water collection case 36a and is discharged from the flow hole 47 of the protruding member 44 of one liquid passing portion 43a of the uppermost membrane module 34 to one discharge pipe 49a.
  • the permeated liquid collected in the other water collecting case 36b of each membrane module 34 passes through the flow hole 47 and the capturing member 48 of the other liquid passing portion 43b and the other membrane module 34 at the lowermost end.
  • the water flows into the water collection case 36b and is discharged from the fitting hole 46 of the protrusion member 45 of the other liquid passage portion 43b of the lowermost membrane module 34 to the other discharge pipe 49b.
  • the permeate discharged to the one and the other discharge pipes 49a and 49b flows through the main discharge pipe 51 from these discharge pipes 49a and 49b, and is discharged to the outside of the processing tank 32.
  • the trapping member 48 between the one water collecting case 36a at the lowermost end D1 and the one water collecting case 36a second from the lowermost end D2 is clogged with solids to close the flow hole 47.
  • the trapping member 48 between the other water collecting case 36b of the second D2 from the lowermost end and the other water collecting case 36b of the third D3 is also clogged with the solid content and closes the circulation hole 47.
  • the damaged membrane module 34 having the damaged membrane element 35 from the bottom end.
  • the flow holes 47 communicating with the 34 water collecting cases 36a and 36b are closed by the clogged catching member 48, and after the closing, the permeation in the water collecting cases 36a and 36b of the second D2 membrane module 34 from the lowermost end.
  • the liquid is prevented from flowing into the water collecting cases 36a and 36b of the adjacent upper and lower normal membrane modules 34.
  • the permeate collected in one water collection case 36a of the normal membrane module 34 disposed higher than the damaged membrane module 34, which is the second D2 from the lowermost end flows through one liquid passage portion 43a.
  • the water flows through the hole 47 into one water collecting case 36a of the membrane module 34 disposed at the uppermost end D4, and is discharged from the water collecting case 36a to one discharge pipe 49a.
  • the permeate collected in the other water collecting case 36b of the normal membrane module 34 disposed at the lowermost end D1 is discharged to the other discharge pipe 49b.
  • the membrane elements 35 per one membrane module 34 are provided. Even if the number of the members increases, it is not necessary to increase the number of the capturing members 48 accordingly, so that the cost can be reduced.
  • the graph shown in FIG. 9 is an example of a particle size distribution of SS (suspended solid) contained in the liquid to be treated 33 (sludge), and the horizontal axis represents the SS particle diameter and the vertical axis. Indicates the composition ratio. According to this, many SSs having a particle size of several tens to several hundreds of ⁇ m are included, and considering this point, the pore diameter of the trapping member 48 is several tens of ⁇ m to several thousand ⁇ m, and further 100 ⁇ m to 1000 ⁇ m. It is desirable that If the pore diameter of the capture member 48 is smaller than the above numerical value, the flow path resistance becomes too large and the pressure loss during normal operation increases, so it is inappropriate to make the pore diameter of the capture member 48 too small. It is.
  • the particle diameter is larger than the pore diameter of the capturing member 48.
  • the trapping member 48 traps the solid content, and the trapped solid particles further narrow the pore diameter of the trapping member 48, so that the solid component having a smaller particle diameter is gradually trapped by the trapping member 48. After a certain amount of time has elapsed, the pores of the trapping member 48 are completely blocked by the trapped solid content. As a result, as described in the above (1) and (2), the capturing member 48 is clogged with the solid content and the flow hole 47 is closed.
  • the capture member 48 is provided on the protruding member 44 as shown in FIGS. 5 and 6. However, as shown in FIGS. 10 and 11, the capture member 48 is captured as shown in FIGS.
  • the member 48 may be provided on the entry member 45. That is, the capturing member 48 is provided at the upper end portion of the plunging member 45 and captures the solid content in the liquid to be processed 33 flowing through the fitting hole 46.
  • a capturing member 48 is provided at the tip of the protruding member 44 provided on the upper surface of one water collecting case 36a of the uppermost membrane module 34.
  • the flow hole 47 of the protruding member 44 of the other liquid passage portion 43b of the uppermost membrane module 34 and the one liquid passage portion 43a of the lowermost membrane module 34 enter.
  • the fitting holes 46 of the member 45 are each closed by a closing plate 50.
  • the capture member 48 may be provided at the tip end portion of the projecting member 44 and the upper end portion of the entry member 45, respectively.
  • Each of the liquid passing portions 43a and 43b includes a cylindrical first piercing member 57, a cylindrical second piercing member 58, and a connecting member 59.
  • the first entry member 57 is provided at the upper end of each of the water collection cases 36 a and 36 b and enters the internal water collection space 37.
  • the second entry member 58 is provided at the lower end of each of the water collection cases 36 a and 36 b and enters the internal water collection space 37.
  • the connection member 59 connects the water collection cases 36a and 36b of the membrane modules 34 adjacent to each other in the vertical direction A.
  • the first fitting member 57 is formed with a first fitting hole 60, the upper end of the first fitting hole 60 opens on the upper surface of each water collecting case 36a, 36b, and the lower end of the first fitting hole 60 is collected.
  • the water space 37 is open.
  • the second fitting member 58 is formed with a second fitting hole 61, the lower end of the second fitting hole 61 opens on the lower surface of each water collecting case 36 a, 36 b, and the upper end of the second fitting hole 61. Is open to the water collection space 37.
  • the connecting member 59 has fitting parts 62 and 63 at both ends. These fitting portions 62 and 63 are fitted into the first and second fitting holes 60 and 61 so as to be detachable in the vertical direction A. Further, the connection member 59 has a flow hole 64, one end of the flow hole 64 is opened at the tip of one fitting portion 62, and the other end of the flow hole 64 is opened at the tip of the other fitting portion 63. Yes. As shown in FIG. 16, the connection member 59 is opened to the inside of the water collection cases 36 a and 36 b of the upper membrane module 34 and the inside of the water collection cases 36 a and 36 b of the lower membrane module 34 by the flow holes 64. To do.
  • the capturing member 48 captures the solid content in the liquid to be treated 33 that flows through the flow hole 64, and is provided in the connection member 59.
  • the fitting portions 62 and 63 are provided with an O-ring 55 (an example of a sealing material) that seals the gap between the outer peripheral surface of the fitting portions 62 and 63 and the inner peripheral surface of the piercing members 57 and 58.
  • the water collecting spaces 37 of one water collecting case 36a of the plurality of upper and lower membrane modules 34 communicate with each other through the flow holes 64 of one liquid passing portion 43a, and the water collecting spaces 37 of the other water collecting case 36b are communicated with each other. It communicates through the flow hole 64 of the other liquid passing part 43b.
  • the first rush member 57 of one liquid passing portion 43a of the membrane module 34 arranged at the uppermost end is used as a permeate extracting portion, and as shown by a virtual line, The first entry member 57 and one discharge pipe 49 a are connected via a connection member 59.
  • the second entry member 58 of the other liquid passing portion 43b of the membrane module 34 disposed at the lowermost end is used as a permeate extracting portion, and as shown by a virtual line, The second entry member 58 and the other discharge pipe 49 b are connected via a connection member 59.
  • the second fitting holes 61 of the second entry members 58 of the one water collecting case 36 a of the module 34 are respectively closed by the closing plates 50.
  • one discharge pipe 49a is connected to the protruding member 44 at the upper end of one water collecting case 36a of the uppermost membrane module 34, and the other discharge pipe 49b. Is connected to the entry member 45 at the lower end of the other water collecting case 36b of the lowermost membrane module 34, but the number and connection form of the discharge pipes 49a, 49b are limited to those of the first embodiment. Instead, for example, the fifth to tenth embodiments described below may be used. (Fifth embodiment) In the fifth embodiment, as shown in FIG. 18A, one discharge pipe 49a is connected to the protruding member 44 at the upper end of one water collecting case 36a of the uppermost membrane module 34. The other discharge pipe 49b is connected to the protruding member 44 at the upper end of the other water collecting case 36b of the uppermost membrane module 34.
  • the permeate collected in one water collection case 36a of each membrane module 34 passes through the flow hole 47 and the capture member 48 of one liquid passage portion 43a, and is one water collection case of the uppermost membrane module 34. It flows into 36a, and is discharged
  • the permeated liquid collected in the other water collecting case 36b of each membrane module 34 passes through the flow hole 47 and the capturing member 48 of the other liquid passage portion 43b and the other of the uppermost membrane module 34. It flows into the water collection case 36b and is discharged from the flow hole 47 of the protruding member 44 of the other water collection case 36b of the uppermost membrane module 34 to the other discharge pipe 49b.
  • the membrane module 34 having the damaged membrane element 35 (hereinafter referred to as a damaged membrane module 34)
  • the flow holes 47 of the fluid passage portions 43a and 43b for communicating the water collection cases 36a and 36b with the water collection cases 36a and 36b of the normal membrane module 34 adjacent to the upper side of the damaged membrane module 34 are the eyes of the capturing member 48. Blocked by clogging.
  • the first discharge pipe 49a is connected to the protruding member 44 at the upper end of one water collecting case 36a of the uppermost membrane module 34
  • the second discharge pipe 49b is connected to the protruding member 44 at the upper end of the other water collecting case 36b of the uppermost membrane module 34
  • the third discharge pipe 49c is a protruding member at the lower end of one water collecting case 36a of the lowermost membrane module 34 45
  • a fourth discharge pipe 49d is connected to the bottom entry member 45 of the other water collecting case 36b of the lowermost membrane module 34.
  • the first to fourth discharge pipes 49a to 49d merge with the main discharge pipe 51.
  • One discharge pipe 49a is connected to the protruding member 44 at the upper end of one water collecting case 36a of the uppermost membrane module 34 of one membrane unit 31a. Further, the other discharge pipe 49b is connected to the urging member 45 at the lower end of the other water collecting case 36b of the membrane module 34 at the lowermost end of the other membrane unit 31b.
  • each membrane module 34 has a pair of water collection cases 36a and 36b.
  • one water collection case 36a As shown in FIG. 19B, one water collection case 36a.
  • the membrane unit 31 may be formed by laminating a plurality of membrane modules 34 each having only one. In this case, one discharge pipe 49a is connected to the protruding member 44 at the upper end of the water collecting case 36a of the uppermost membrane module 34, but the other discharge pipe 49b is not provided.
  • the ninth embodiment is a modification of the eighth embodiment, and as shown in FIG. 19C, one discharge pipe 49a has a protruding member 44 at the upper end of the water collecting case 36a of the uppermost membrane module 34.
  • the other discharge pipe 49b is connected to the plunging member 45 at the lower end of the water collecting case 36a of the membrane module 34 at the lowermost end.
  • each membrane module 34 has a plurality of membrane elements 35 and a water collecting pipe 71 (an example of a liquid collecting member) in the lateral direction C provided above the membrane elements 35.
  • the permeated water flow passage of each membrane element 35 and the water collecting pipe 71 are connected through a connecting pipe 72.
  • the permeated liquid that has passed through the filtration membrane of each membrane element 35 flows through the permeated water flow passage and is collected in the water collecting pipe 71 through the connecting pipe 72.
  • the liquid passing portion 75 is a cylindrical member and has a flow hole 76 that opens into the water collecting pipe 71 of one membrane module 34 adjacent to each other and the water collecting pipe 71 of the other membrane module 34.
  • Each liquid passing portion 75 is provided with a capturing member 48 that captures the solid content in the liquid 33 to be processed flowing through the flow hole 76.
  • One discharge pipe 49a is connected to the outer end of the water collecting pipe 71 of the membrane module 34 arranged at one end through a liquid passing part 75 used as a permeate extracting part.
  • the other discharge pipe 49b is connected to the outer end of the water collecting pipe 71 of the membrane module 34 disposed at the other end part via a liquid passing part 75 used as a permeate extracting part.
  • Each liquid passing portion 75 is joined to the water collecting pipe 71 by fitting or screwing or joining means such as bolts and nuts.
  • the permeate collected in the water collecting pipe 71 of each membrane module 34 flows through the liquid passing part 75 into the water collecting pipe 71 of the membrane module 34 at both ends, and is discharged to one and the other discharge pipes 49a and 49b. Is done.
  • the membrane module 34 is a flat membrane type membrane module including a membrane element 35 composed of a filter plate 39 and a filtration membrane 40. It is not limited.
  • a hollow fiber membrane module 34 having a membrane element 35 made of a hollow fiber membrane 78 may be used.
  • the capture member 48 made of a disk-shaped wire mesh is used.
  • the present invention is not limited to the disk shape, and other embodiments are used.
  • a capturing member 48 made of a cage-shaped (cage-shaped) wire mesh may be used.
  • the wire mesh is not limited to the wire mesh.
  • a resin mesh or a porous plate 79 having a large number of through holes as shown in FIG. One example), or a sponge 80 (an example of a porous body) as shown in FIG. 22D a woven or non-woven fabric, or a porous sintered material may be used, or two of these may be used. A combination of the above may also be used.
  • the water collection cases 36a and 36b of each membrane module 34 may be made of a transparent member. According to this, since the water collection cases 36a and 36b are transparent, the inside of the water collection cases 36a and 36b can be visually confirmed from the outside.
  • the turbid liquid that has been filtered by the membrane element 35 is collected.
  • the liquid 33 to be treated is collected from the damaged membrane element 35 into the water collection cases 36a and 36b in an unfiltered state.
  • the untreated liquid 33 to be treated has turbidity and chromaticity.
  • the membrane module 34 including the water collection cases 36a and 36b It is possible to quickly grasp that the membrane element 35 has been damaged.

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Abstract

複数台の膜モジュールで構成される膜ユニットであって、隣接する各膜モジュールの集水ケース３６ａ同士が通液部４３ａを介して連通し、通液部４３ａは隣接する一方の膜モジュールの集水ケース３６ａ内と他方の膜モジュールの集水ケース３６ａ内とに開口しており、通液部４３ａに、破損部位から流入して通液部４３ａを流れる被処理液中の固形分を捕捉する捕捉部材４８が設けられ、捕捉部材４８は、捕捉した固形分により目詰まりして、通液部４３ａを閉塞する。

Description

膜ユニットおよび膜モジュール
　本発明は、例えば下廃水処理や汚泥濃縮などにおいて固液分離に使用される膜ユニットおよび膜モジュールに関する。
　従来、この種の膜ユニットとしては、図２３～図２５に示すように、処理槽１１内の被処理液１２（下廃水等）中に浸漬される複数台の膜モジュール１３からなるものがある。各膜モジュール１３は、被処理液１２を濾過する複数の細長い円筒状の膜エレメント１４と、膜エレメント１４の一端部を保持する集水部材１５と、膜エレメント１４の他端部を保持する保持部材１６と、集水部材１５および保持部材１６を取り付けて補強する補強枠１７とを有している。
　集水部材１５の内部には、各膜エレメント１４を透過した透過液が集められる集水空間１８が形成されている。また、集水部材１５には、集水空間１８に連通する排水ノズル１９が設けられている。
　図２３に示すように、複数台の膜モジュール１３を上下方向に積み重ねることによって膜ユニット２１が形成されている。また、各膜モジュール１３の排水ノズル１９は透過液（ろ過液）を吸引する排水管２２に接続されている。排水管２２の下流側には吸引ポンプ２３が接続されている。
　これによると、吸引ポンプ２３を駆動して排水管２２から吸引して各膜エレメント１４の内部を減圧することにより、被処理液１２中の汚泥等の固形分が膜エレメント１４で捕捉され、各膜エレメント１１の外側から内側へ透過した透過液は、集水空間１８に集められ、集水空間１８から排水ノズル１９を通って排水管２２へ流れ、処理槽１１の外部に排出される。
　尚、上記のような膜モジュール１３からなる膜ユニット２１は例えば下記特許文献１の日本国公開特許公報に記載されている。
　また、別の構成の膜モジュールとして、下記特許文献２の日本国公開特許公報には、平行に配設された複数の平板状の膜エレメントと、これら膜エレメントの上方に配設された集水管とを有する膜モジュールが記載されている。膜エレメントは、濾板と、濾板の表面に配置された濾過膜とからなり、内部に透過液流路を有している。集水管は各膜エレメントに直交する方向に配置されている。各膜エレメントの上縁部には吸引ノズルが設けられている。集水管と各膜エレメントの吸引ノズルとは複数の吸引チューブを介して連通している。各吸引ノズル内にはフィルタ（捕捉部材）が設けられている。
　これによると、各膜エレメント内の透過液流路に吸引負圧を作用させることにより、被処理液が濾過膜を透過して濾過される。このようにして濾過膜を透過した透過液は、透過液流路を流れ、吸引ノズルから吸引チューブを通って集水管に排出される。
　また、いずれかの膜エレメントの濾過膜が破損した場合、未濾過の被処理液が破損した膜エレメント内の透過液流路に流入するが、この際、未濾過の被処理液はフィルタによって濾過されるため、未濾過の被処理液中の固形分が破損した膜エレメントから吸引チューブを通って集水管に侵入することは阻止される。
特開平２－８６８１８ 特開平８－２９９７１２
　しかしながら上記図２３～図２５に示した従来形式では、例えば、万一、最下位の膜モジュール１３の膜エレメント１４が破損した場合、被処理液１２中の固形分が、破損した膜エレメント１４の外側から捕捉されずに内側へ流れ込んで、破損した膜エレメント１４の内部から集水空間１８に流れ込み、集水空間１８から排水ノズル１９を通って排水管２２へ流入する。このため、最下位の破損した膜モジュール１３よりも上位の正常な膜モジュール１３によって得られた透過液にも固形分が混入し、膜ユニット２１によって得られる透過液全体の水質が悪化するといった問題がある。このように膜ユニット２１を構成する複数台の膜モジュール１３のうちのいずれかの膜モジュール１３が破損すると、破損していない正常な膜モジュール１３から得られた透過液の水質も悪化し、透過液の水質悪化が膜ユニット２１全体に拡大してしまうといった問題がある。
　また、上記特許文献２（特開平８－２９９７１２）に記載された膜モジュールでは、膜エレメント毎にフィルタを設けているため、膜エレメントの枚数と同数のフィルタが必要となる。膜エレメントの枚数が多い場合、それに応じてフィルタの個数も増加し、コストが上がるといった問題がある。
　本発明は、いずれかの膜モジュールの膜エレメントが破損した場合、他の正常な膜モジュールから得られる透過液へ水質悪化が拡大するのを抑制することが可能であり、また、コスト低減を図ることができる膜ユニットおよび膜モジュールを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本第１発明は、被処理液中に浸漬された状態で使用され且つ複数台の膜モジュールで構成される膜ユニットであって、
膜モジュールは、被処理液を濾過する１以上の膜エレメントと、集液部材とを有し、
膜エレメントには濾過膜が備えられ、
膜エレメントの濾過膜を透過した透過液が集液部材に集められ、
少なくともいずれか１台の所定の膜モジュールに、集液部材内の透過液を膜ユニットの外部へ取り出す透過液取出部が設けられ、
互いに隣り合う各膜モジュールの集液部材同士が通液部同士を介して連通し、
通液部は互いに隣り合う一方の膜モジュールの集液部材内と他方の膜モジュールの集液部材内とに開口しており、
通液部に対応して、通液部を流れる固形分を捕捉する捕捉部材が設けられているものである。
　これによると、膜エレメントの内部を減圧することにより、被処理液中の固形分が膜エレメントの濾過膜で捕捉され、膜エレメントの外部から内部へ透過した透過液は集液部材内に集められる。このようにして集液部材内に集められた透過液は、通液部と捕捉部材とを通って、隣接する別の膜モジュールの集液部材内に流れることが可能となる。これにより、各膜モジュールの集液部材内に集められた透過液は、通液部と捕捉部材とを通って所定の膜モジュールの集液部材内に流れ、所定の膜モジュールの透過液取出部から膜ユニットの外部へ取り出される。
　また、万一、いずれかの膜モジュールの膜エレメントが破損して、被処理液中の固形分が、破損した膜エレメントの外側から捕捉されずに内側へ流れ込んで、破損した膜エレメントの内部から集液部材内に流れ込んだ場合、上記被処理液中の固形分は通液部を通る際に捕捉部材で捕捉される。このようにして捕捉された固形分が捕捉部材に堆積することで、捕捉部材が固形分によって通液部を閉塞する。
　これにより、破損した膜エレメントを有する膜モジュール（以下、破損した膜モジュールと言う）の集液部材内から隣接する正常な膜モジュールの集液部材内へ連通する通液部が閉塞される。閉塞後は、破損した膜モジュールの集液部材内の透過液が隣接する正常な膜モジュールの集液部材内に流れ込むことは阻止される。これにより、透過液の水質悪化が膜ユニット全体に拡大するのを抑制することができる。
　また、隣接した集液部材同士を連通させる通液部に捕捉部材が設けられているため、膜モジュール一台当りの膜エレメントの個数が増加しても、これに応じて捕捉部材の個数を増加させる必要は無いため、コスト低減を図ることができる。
　本第２発明における膜ユニットは、捕捉部材は、捕捉された固形分が堆積することにより目詰まりして、通液部を閉塞するものである。
　本第３発明における膜ユニットは、２台以上の膜モジュールの通液部が透過液取出部として利用されるものである。
　本第４発明における膜ユニットは、複数台の膜モジュールが直列に接続され、
両端部に配置された膜モジュールの通液部が透過液取出部として利用されるものである。
　これによると、一端部に配置された膜モジュールの膜エレメントが破損した場合、その他の正常な膜モジュールの集液部材内に集められた透過液は、通液部を通って、他端部に配置された所定の膜モジュールの通液部から膜ユニットの外部へ取り出される。
　また、他端部に配置された膜モジュールの膜エレメントが破損した場合、その他の正常な膜モジュールの集液部材内に集められた透過液は、通液部を通って、一端部に配置された所定の膜モジュールの通液部から膜ユニットの外部へ取り出される。
　また、両端部間に配置されたいずれかの膜モジュールの膜エレメントが破損した場合、その他の正常な膜モジュールの集液部材内に集められた透過液は、通液部を通って、両端部に配置された所定の膜モジュールの通液部から膜ユニットの外部へ取り出される。
　これにより、破損した膜モジュール以外の全ての正常な膜モジュールから透過液を膜ユニットの外部へ取り出すことができる。
　本第５発明における膜ユニットは、通液部同士は、接続部材を介して、互いに隣り合う各膜モジュールの集液部材同士を連通し、
捕捉部材が接続部材に設けられているものである。
　これによると、互いに隣り合う各膜モジュールの集液部材同士は、接続部材で接続され、接続部材を介して連通する。
　本第６発明における膜ユニットは、膜エレメントは、両面に濾過膜を備えた板状又はシート状の平膜型エレメントであり、
集液部材は膜エレメントの周縁に設けられているものである。
　これによると、被処理液中の固形分は濾過膜で捕捉され、濾過膜の外側から内側へ透過した透過液は集液部材内に集められる。
　本第７発明における膜ユニットは、複数台の膜モジュールが上下方向に積層されて接続され、
通液部が集液部材の上下両端部に設けられているものである。
　本第８発明における膜ユニットは、集液部材が膜エレメントの両側部に設けられているものである。
　本第９発明における膜ユニットは、捕捉部材は織布と不織布と金網と樹脂製の網と多孔質体と焼結材とのいずれか１つ又は２つ以上を組み合わせたものからなる。
　本第１０発明は、上記第１発明に記載の膜ユニットに用いられる膜モジュールであって、
集液部材に通液部と捕捉部材とが備えられているものである。
　以上のように本発明によると、破損した膜モジュールの集液部材内から隣接する正常な膜モジュールの集液部材内へ連通する通液部が捕捉部材によって閉塞されるため、閉塞後は、破損した膜モジュールの集液部材内の透過液が隣接する正常な膜モジュールの集液部材内に流れ込むことは阻止される。これにより、透過液の水質悪化が膜ユニット全体に拡大するのを抑制することができる。
　また、膜モジュール一台当りの膜エレメントの個数が増加しても、これに応じて捕捉部材の個数を増加させる必要は無いため、コスト低減を図ることができる。
本発明の第１の実施の形態における膜ユニットの正面図である。 同、膜ユニットを構成する膜モジュールの斜視図である。 同、膜モジュールの一部切欠き正面図である。 同、膜モジュールの膜エレメントの側面図である。 同、膜モジュールの通液部の断面図であり、下位の膜モジュールの突出部材が上位の膜モジュールの突入部材に嵌め込まれた状態を示す。 同、膜モジュールの通液部の断面図であり、下位の膜モジュールの突出部材が上位の膜モジュールの突入部材から脱抜された状態を示す。 同、膜ユニットの斜視図であり、最下端から二番目の膜モジュールの膜エレメントが破損した状態を示す。 同、膜ユニットの正面図であり、最下端から三番目の膜モジュールの膜エレメントが破損した状態を示す。 同、膜ユニットの正面図であり、最上端の膜モジュールの膜エレメントが破損した状態を示す。 同、膜ユニットの正面図であり、最下端の膜モジュールの膜エレメントが破損した状態を示す。 被処理液中に含まれるＳＳの粒度分布を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態における膜モジュールの通液部の断面図であり、下位の膜モジュールの突出部材が上位の膜モジュールの突入部材に嵌め込まれた状態を示す。 同、膜モジュールの通液部の断面図であり、下位の膜モジュールの突出部材が上位の膜モジュールの突入部材から脱抜された状態を示す。 本発明の第３の実施の形態における膜モジュールの通液部の断面図であり、下位の膜モジュールの突出部材が上位の膜モジュールの突入部材に嵌め込まれた状態を示す。 同、膜モジュールの通液部の断面図であり、下位の膜モジュールの突出部材が上位の膜モジュールの突入部材から脱抜された状態を示す。 本発明の第４の実施の形態における膜モジュールの斜視図である。 同、膜モジュールの一部切欠き正面図である。 同、膜モジュールの通液部の断面図であり、接続部材が下位の膜モジュールの第１の突入部材と上位の膜モジュールの第２の突入部材とに嵌め込まれた状態を示す。 同、膜モジュールの通液部の断面図であり、接続部材が下位の膜モジュールの第１の突入部材と上位の膜モジュールの第２の突入部材とから脱抜された状態を示す。 本発明の第５の実施の形態における膜ユニットの正面図である。 本発明の第６の実施の形態における膜ユニットの正面図である。 本発明の第７の実施の形態における膜ユニットの正面図である。 本発明の第８の実施の形態における膜ユニットの正面図である。 本発明の第９の実施の形態における膜ユニットの正面図である。 本発明の第１０の実施の形態における膜ユニットの斜視図である。 同、膜ユニットに備えられた通液部の断面図である。 本発明の第１１の実施の形態における膜ユニットの斜視図である。 本発明の第１～第１１の実施の形態における膜ユニットに使用される捕捉部材の斜視図である。 本発明のその他の実施の形態における捕捉部材の斜視図である。 本発明のその他の実施の形態における捕捉部材の斜視図である。 本発明のその他の実施の形態における捕捉部材の斜視図である。 従来の膜ユニットの図である。 同、膜ユニットを構成する膜モジュールの斜視図である。 同、膜ユニットを構成する膜モジュールの断面図である。
（第１の実施の形態）
　以下、本発明における第１の実施の形態を図面を参照して説明する。
　図１に示すように、３１は膜ユニットである。この膜ユニット３１は処理槽３２内に設置されて被処理液３３（下廃水等）に浸漬されている。膜ユニット３１は上下方向Ａに直列に積層されて（積み重ねられて）接続された複数台の膜モジュール３４で構成されている。
　図２～図４に示すように、各膜モジュール３４は、被処理液３３を濾過する複数の膜エレメント３５と、膜エレメント３５を透過した透過液を集める一対の集水ケース３６ａ，３６ｂ（集液部材の一例）とを有している。
　各集水ケース３６ａ，３６ｂは、四角形の箱型の部材であり、内部に集水空間３７を備えている。各膜エレメント３５は、板状又はシート状の平膜型エレメントであり、膜支持体である四角形の平板状の濾板３９と、濾板３９の表裏両面に取り付けられた平膜状の濾過膜４０とを有している。また、各膜エレメント３５は、両集水ケース３６ａ，３６ｂ間に立設した状態で設けられ、互いに所定の間隔３８をあけて配列されている。濾板３９の表裏両面にはそれぞれ、集水空間３７に連通する水平方向の透過水流通路４１が形成されている。透過水流通路４１は濾過膜４０によって覆われている。
　集水ケース３６ａ，３６ｂは膜エレメント３５の両側面部に設けられ、各膜エレメント３５は集水ケース３６ａ，３６ｂに水密に固着されている。
　集水ケース３６ａ，３６ｂにはそれぞれ通液部４３ａ，４３ｂが開口して設けられている。互いに隣り合う上位の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの集水空間３７と下位の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの集水空間３７とが互いの通液部４３ａを介して連通している。また、互いに隣り合う上位の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの集水空間３７と下位の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの集水空間３７とが互いの通液部４３ｂを介して連通している。
　図５，図６に示すように、各通液部４３ａ，４３ｂはそれぞれ、各集水ケース３６ａ，３６ｂの上端面に設けられて上向き外側へ突出した円筒状の突出部材４４と、各集水ケース３６ａ，３６ｂの下端面に設けられて集水空間３７に突入した円筒状の突入部材４５とで構成されている。突入部材４５には嵌め込み孔４６が形成され、嵌め込み孔４６の上端が集水空間３７に開口し、嵌め込み孔４６の下端が各集水ケース３６ａ，３６ｂの下端面に開口している。
　下位の膜モジュール３４の突出部材４４は、下方から、上位の膜モジュール３４の突入部材４５の嵌め込み孔４６に嵌脱自在に嵌め込まれている。また、突出部材４４には、突出部材４４の上端部と集水空間３７とに開口する流通孔４７が形成されている。
　突出部材４４の先端部には、流通孔４７を流れる固形分を捕捉する捕捉部材４８が設けられている。捕捉部材４８には、例えば、多数の細孔を有する円板状の金網が用いられている。尚、捕捉部材４８の細孔径（メッシュ）は、濾過膜４０の細孔径（メッシュ）よりも大きく、且つ、被処理液３３中の固形分の少なくとも一部を捕捉し得る程度の大きさ（例えば直径０．１ｍｍ～１０ｍｍ程度）である。尚、突出部材４４には、突出部材４４の外周面と突入部材４５の内周面との間隙をシールするＯリング５５（シール材の一例）が設けられている。
　上下複数台の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの集水空間３７同士は一方の通液部４３ａの流通孔４７を介して連通する。他方の集水ケース３６ｂの集水空間３７同士は他方の通液部４３ｂの流通孔４７を介して連通する。
　また、最上端に配置された膜モジュール３４（所定の膜モジュールの一例）の一方の通液部４３ａの突出部材４４は、集水空間３７に集められた透過液を膜ユニット３１の外部へ取り出すための透過液取出部として利用されており、この突出部材４４には一方の排出管４９ａが接続されている。
　同様に、最下端に配置された膜モジュール３４（所定の膜モジュールの一例）の他方の通液部４３ｂの突入部材４５は、集水空間３７に集められた透過液を膜ユニット３１の外部へ排出するための透過液取出部として利用されており、この突入部材４５には他方の排出管４９ｂが接続されている。また、図３の仮想線で示すように、最下端の膜モジュール３４の他方の通液部４３ｂの突入部材４５には、嵌め込み孔４６を流れる被処理液３３中の固形分を捕捉する捕捉部材４８が設けられている。
　尚、図１および図３の仮想線で示すように、最上端の膜モジュール３４の他方の通液部４３ｂの突出部材４４の流通孔４７と最下端の膜モジュール３４の一方の通液部４３ａの突入部材４５の嵌め込み孔４６とは、それぞれ、閉鎖板５０によって閉鎖されている。また、一方の排出管４９ａと他方の排出管４９ｂとは主排出管５１に合流しており、主排出管５１には吸引ポンプ（図示省略）が設けられている。さらに、透過水の取り出しには、処理槽３２内の水頭圧を駆動力とする重力濾過を用いることもできる。
　また、最下端の膜モジュール３４の下方には、空気等の気体を噴出する散気装置５３が設けられている。尚、最下端の膜モジュール３４は散気ケース５４上に支持されている。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　吸引ポンプを駆動することにより、各膜モジュール３４の膜エレメント３５の内部が減圧され、被処理液３３中の固形分（汚泥等）が膜エレメント３５の濾過膜４０で捕捉される。また、濾過膜４０の外部から内部へ透過した透過液は透過水流通路４１を通って各集水ケース３６ａ，３６ｂ内の集水空間３７に集められる。
　このようにして各集水ケース３６ａ，３６ｂ内に集められた透過液は、図５に示すように、各通液部４３ａ，４３ｂの流通孔４７と捕捉部材４８とを通って、隣接する上位又は下位の膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ内に流れることが可能となる。これにより、各膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａ内に集められた透過液は、一方の通液部４３ａの流通孔４７と捕捉部材４８とを通って最上端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａ内に流れ、最上端の膜モジュール３４の一方の通液部４３ａの突出部材４４の流通孔４７から一方の排出管４９ａへ排出される。同様に、各膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂ内に集められた透過液は、他方の通液部４３ｂの流通孔４７と捕捉部材４８とを通って最下端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂ内に流れ、最下端の膜モジュール３４の他方の通液部４３ｂの突入部材４５の嵌め込み孔４６から他方の排出管４９ｂへ排出される。
　上記のように一方および他方の排出管４９ａ，４９ｂへ排出された透過液は、これらの排出管４９ａ，４９ｂから主排出管５１を流れて、処理槽３２の外部へ排出される。
　（１）また、万一、上下両端部間に配置された中間部の膜モジュール３４、例えば、図７に示すように、最下端から二番目Ｄ２に配置された膜モジュール３４の膜エレメント３５の濾過膜４０が破損した場合、被処理液３３中の固形分が、濾過膜４０によって捕捉されずに両集水ケース３６ａ，３６ｂ内に流れ込む。
　そして、最下端から二番目Ｄ２の他方の集水ケース３６ｂ内の固形分は、下方へ吸引されて他方の通液部４３ｂの流通孔４７を通る際に、最下端Ｄ１の他方の集水ケース３６ｂと最下端から二番目Ｄ２の他方の集水ケース３６ｂとの間にある捕捉部材４８でその少なくとも一部が捕捉される。そして、さらに固形分が捕捉されて捕捉部材４８に堆積し、ついには捕捉部材４８が固形分により目詰まりして流通孔４７を閉塞する。
　同様に、最下端から二番目Ｄ２の一方の集水ケース３６ａ内の固形分は、上方へ吸引されて一方の通液部４３ａの流通孔４７を通る際に、最下端から二番目Ｄ２の一方の集水ケース３６ａと三番目Ｄ３の一方の集水ケース３６ａとの間にある捕捉部材４８でその少なくとも一部が捕捉される。そして、さらに固形分が捕捉されて捕捉部材４８に堆積し、ついには捕捉部材４８が固形分により目詰まりして流通孔４７を閉塞する。
　さらに同様に、最下端Ｄ１の一方の集水ケース３６ａと最下端から二番目Ｄ２の一方の集水ケース３６ａとの間にある捕捉部材４８も固形分により目詰まりして流通孔４７を閉塞し、最下端から二番目Ｄ２の他方の集水ケース３６ｂと三番目Ｄ３の他方の集水ケース３６ｂとの間にある捕捉部材４８も固形分により目詰まりして流通孔４７を閉塞する。
　これにより、破損した膜エレメント３５を有する最下端から二番目Ｄ２の膜モジュール３４（以下、破損した膜モジュール３４と言う）の集水ケース３６ａ，３６ｂ内から隣接する上位および下位の正常な膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ内へ連通する流通孔４７は目詰まりした捕捉部材４８によって閉塞され、閉塞後は、最下端から二番目Ｄ２の膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ内の透過液が隣接する上位および下位の正常な膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ内に流れ込むことは阻止される。
　これにより、透過液の水質悪化が膜ユニット３１の全体に拡大するのを防止することができる。また、最下端から二番目Ｄ２の破損した膜モジュール３４よりも上位に配置された正常な膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａ内に集められた透過液は、一方の通液部４３ａの流通孔４７を通って、最上端Ｄ４に配置された膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａ内に流れ、この集水ケース３６ａから一方の排出管４９ａへ排出される。また、最下端Ｄ１に配置された正常な膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂ内に集められた透過液は他方の排出管４９ｂへ排出される。これにより、最下端から二番目Ｄ２の破損した膜モジュール３４以外の全ての正常な膜モジュール３４からは継続して透過液を外部へ取り出すことができる。
　（２）また、最下端から二番目Ｄ２の膜モジュール３４以外の膜モジュール３４の膜エレメント３５の濾過膜４０が破損した場合、すなわち、図８Ａに示すように最下端から三番目Ｄ３に配置された膜モジュール３４が破損した場合、又は、図８Ｂに示すように最上端Ｄ４の膜モジュール３４が破損した場合、又は、図８Ｃに示すように最下端Ｄ１の膜モジュール３４が破損した場合も、それぞれ、上記（１）の場合と同様に、透過液の水質悪化が膜ユニット３１の全体に拡大するのを抑制することができ、さらに、破損した膜モジュール３４以外の全ての正常な膜モジュール３４から透過液を外部へ取り出すことができる。
　また、図５に示すように、上下に隣接した集水ケース３６ａ，３６ｂ同士を連通させる通液部４３ａ，４３ｂに捕捉部材４８が設けられているため、膜モジュール３４一台当りの膜エレメント３５の個数が増加しても、これに応じて捕捉部材４８の個数を増加させる必要は無いため、コスト低減を図ることができる。
　尚、図９に示すグラフは、被処理液３３（汚泥）中に含まれるＳＳ（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　ｓｏｌｉｄ：懸濁物質）の粒度分布の一例を示すグラフであり、横軸がＳＳの粒子径、縦軸が構成比を示している。これによると、粒子径が数十μｍ～数百μｍのＳＳが多く含まれており、この点を考慮すると、捕捉部材４８の細孔径は、数十μｍ～数千μｍ、さらには１００μｍ～１０００μｍであることが望ましい。尚、捕捉部材４８の細孔径が上記の数値よりも小さくなると、流路抵抗が大きくなり過ぎて正常運転時の圧力損失が増大するため、捕捉部材４８の細孔径を小さくし過ぎることは不適当である。
　また、上記（１）（２）で説明したように被処理液３３中の固形分（ＳＳ）が捕捉部材４８で捕捉される際には、先ず、捕捉部材４８の細孔径よりも大きな粒子径を有する固形分が捕捉部材４８で捕捉され、捕捉された固形分の粒子によって捕捉部材４８の細孔径がさらに狭窄するため、次第に、より小さな粒子径を有する固形分が捕捉部材４８で捕捉されて堆積し、ある時間が経過すると、捕捉部材４８の細孔が捕捉された固形分で完全に閉塞される。これにより、上記（１）（２）で説明したように、捕捉部材４８が固形分により目詰まりして流通孔４７を閉塞するに至る。
（第２の実施の形態）
　上記第１の実施の形態では、図５，図６に示すように、捕捉部材４８を突出部材４４に設けたが、第２の実施の形態として、図１０，図１１に示すように、捕捉部材４８を突入部材４５に設けてもよい。すなわち、捕捉部材４８は、突入部材４５の上端部に設けられており、嵌め込み孔４６を流れる被処理液３３中の固形分を捕捉するものである。
　尚、この場合、最上端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの上面に設けられた突出部材４４の先端部には、捕捉部材４８が設けられている。また、上記第１の実施の形態と同様に、最上端の膜モジュール３４の他方の通液部４３ｂの突出部材４４の流通孔４７と最下端の膜モジュール３４の一方の通液部４３ａの突入部材４５の嵌め込み孔４６とは、それぞれ、閉鎖板５０によって閉鎖されている。
　これによると、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
（第３の実施の形態）
　また、第３の実施の形態として、図１２，図１３に示すように、捕捉部材４８を突出部材４４の先端部と突入部材４５の上端部とにそれぞれ設けてもよい。
　これによると、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
（第４の実施の形態）
　次に、第４の実施の形態を図１４～図１７を参照して説明する。
　各通液部４３ａ，４３ｂはそれぞれ、円筒状の第１の突入部材５７と、円筒状の第２の突入部材５８と、接続部材５９とで構成されている。第１の突入部材５７は、各集水ケース３６ａ，３６ｂの上端部に設けられて、内部の集水空間３７に突入している。第２の突入部材５８は、各集水ケース３６ａ，３６ｂの下端部に設けられて、内部の集水空間３７に突入している。接続部材５９は、上下方向Ａにおいて互いに隣り合う各膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ同士を接続するものである。
　第１の突入部材５７には第１の嵌め込み孔６０が形成され、第１の嵌め込み孔６０の上端が各集水ケース３６ａ，３６ｂの上面に開口し、第１の嵌め込み孔６０の下端が集水空間３７に開口している。また、第２の突入部材５８には第２の嵌め込み孔６１が形成され、第２の嵌め込み孔６１の下端が各集水ケース３６ａ，３６ｂの下面に開口し、第２の嵌め込み孔６１の上端が集水空間３７に開口している。
　接続部材５９は両端部に嵌め込み部６２，６３を有している。これら嵌め込み部６２，６３は、上下方向Ａにおいて、第１および第２の嵌め込み孔６０，６１に対し嵌脱自在に嵌め込まれている。また、接続部材５９は流通孔６４を有しており、流通孔６４の一端が一方の嵌め込み部６２の先端に開口し、流通孔６４の他端が他方の嵌め込み部６３の先端に開口している。この流通孔６４により、図１６に示すように、接続部材５９は互いに隣り合う上位の膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ内と下位の膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ内とに開口する。
　捕捉部材４８は、流通孔６４を流れる被処理液３３中の固形分を捕捉するものであり、接続部材５９内に設けられている。尚、嵌め込み部６２，６３には、嵌め込み部６２，６３の外周面と突入部材５７，５８の内周面との間隙をシールするＯリング５５（シール材の一例）が設けられている。
　上下複数台の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの集水空間３７同士は一方の通液部４３ａの流通孔６４を介して連通し、他方の集水ケース３６ｂの集水空間３７同士は他方の通液部４３ｂの流通孔６４を介して連通する。
　また、図１４に示すように、最上端に配置された膜モジュール３４の一方の通液部４３ａの第１の突入部材５７は透過液取出部として利用されており、仮想線で示すように、この第１の突入部材５７と一方の排出管４９ａとが接続部材５９を介して接続されている。また、図１５に示すように、最下端に配置された膜モジュール３４の他方の通液部４３ｂの第２の突入部材５８は透過液取出部として利用されており、仮想線で示すように、この第２の突入部材５８と他方の排出管４９ｂとが接続部材５９を介して接続されている。
　尚、図１４の仮想線および図１５の仮想線で示すように、最上端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの第１の突入部材５７の第１の嵌め込み孔６０と最下端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの第２の突入部材５８の第２の嵌め込み孔６１とは、それぞれ、閉鎖板５０によって閉鎖されている。
　これによると、上記第１の実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。
　上記第１の実施の形態では、図１に示すように、一方の排出管４９ａが最上端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの上端の突出部材４４に接続され、他方の排出管４９ｂが最下端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの下端の突入部材４５に接続されているが、排出管４９ａ，４９ｂの本数や接続形態は、第１の実施の形態に限定されるものではなく、例えば以下に説明する第５～第１０の実施の形態のようにしてもよい。
（第５の実施の形態）
　第５の実施の形態では、図１８Ａに示すように、一方の排出管４９ａが最上端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの上端の突出部材４４に接続されている。また、他方の排出管４９ｂが最上端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの上端の突出部材４４に接続されている。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　各膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａ内に集められた透過液は、一方の通液部４３ａの流通孔４７と捕捉部材４８とを通って最上端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａ内に流れ、最上端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの突出部材４４の流通孔４７から一方の排出管４９ａへ排出される。
　同様に、各膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂ内に集められた透過液は、他方の通液部４３ｂの流通孔４７と捕捉部材４８とを通って最上端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂ内に流れ、最上端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの突出部材４４の流通孔４７から他方の排出管４９ｂへ排出される。
　また、本第５の実施の形態では、いずれか１台の膜モジュール３４の膜エレメント３５が破損した場合、破損した膜エレメント３５を有する膜モジュール３４（以下、破損した膜モジュール３４と言う）の集水ケース３６ａ，３６ｂとこの破損した膜モジュール３４の上位に隣接する正常な膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂとを連通させる通液部４３ａ，４３ｂの流通孔４７が捕捉部材４８の目詰まりによって閉塞される。
　これにより、透過水の水質悪化が膜ユニット３１の全体に拡大するのを抑制することができる。尚、破損した膜モジュール３４よりも上位に配置された正常な膜モジュール３４から透過液を外部へ取り出すことはできるが、破損した膜モジュール３４よりも下位に配置された正常な膜モジュール３４からは透過液を外部へ取り出すことができない。
（第６の実施の形態）
　第６の実施の形態では、図１８Ｂに示すように、第１の排出管４９ａが最上端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの上端の突出部材４４に接続され、第２の排出管４９ｂが最上端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの上端の突出部材４４に接続され、第３の排出管４９ｃが最下端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの下端の突入部材４５に接続され、第４の排出管４９ｄが最下端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの下端の突入部材４５に接続されている。尚、これら第１～第４の排出管４９ａ～４９ｄは主排出管５１に合流している。
　これによると、透過液の水質悪化が膜ユニット３１の全体に拡大するのを抑制することができ、さらに、破損した膜モジュール３４以外の全ての正常な膜モジュール３４から透過液を外部へ取り出すことができる。
（第７の実施の形態）
　第７の実施の形態では、図１９Ａに示すように、処理槽３２内に、２台の膜ユニット３１ａ，３１ｂが並列に配置されている。一方の膜ユニット３１ａの他方の各集水ケース３６ｂ内と他方の膜ユニット３１ｂの一方の各集水ケース３６ａ内とがそれぞれ通液部４３ｃを介して連通している。各通液部４３ｃは、上記各通液部４３ａ，４３ｂと同様に構成されており、捕捉部材４８を有している。
　一方の排出管４９ａが一方の膜ユニット３１ａの最上端の膜モジュール３４の一方の集水ケース３６ａの上端の突出部材４４に接続されている。また、他方の排出管４９ｂが他方の膜ユニット３１ｂの最下端の膜モジュール３４の他方の集水ケース３６ｂの下端の突入部材４５に接続されている。
　これによると、透過液の水質悪化が膜ユニット３１ａ，３１ｂの全体に拡大するのを抑制することができ、さらに、破損した膜モジュール３４以外の全ての正常な膜モジュール３４から透過液を外部へ取り出すことができる。
（第８の実施の形態）
　上記第１～第７の実施の形態では、各膜モジュール３４は一対の集水ケース３６ａ，３６ｂを有するが、第８の実施の形態として、図１９Ｂに示すように、片方の集水ケース３６ａのみを有する複数台の膜モジュール３４を積層して膜ユニット３１を形成してもよい。尚、この場合、一方の排出管４９ａは最上端の膜モジュール３４の集水ケース３６ａの上端の突出部材４４に接続されているが、他方の排出管４９ｂは設けられていない。
　これによると、透過水の水質悪化が膜ユニット３１の全体に拡大するのを抑制することができる。尚、破損した膜モジュール３４よりも上位に配置された正常な膜モジュール３４から透過液を外部へ取り出すことはできるが、破損した膜モジュール３４よりも下位に配置された正常な膜モジュール３４からは透過液を外部へ取り出すことができない。
（第９の実施の形態）
　第９の実施の形態は、第８の実施の形態の変形例であり、図１９Ｃに示すように、一方の排出管４９ａが最上端の膜モジュール３４の集水ケース３６ａの上端の突出部材４４に接続され、他方の排出管４９ｂが最下端の膜モジュール３４の集水ケース３６ａの下端の突入部材４５に接続されている。
　これによると、透過液の水質悪化が膜ユニット３１の全体に拡大するのを抑制することができ、さらに、破損した膜モジュール３４以外の全ての正常な膜モジュール３４から透過液を外部へ取り出すことができる。
　上記第１～第９の実施の形態では、膜モジュール３４を上下方向Ａに四台積み上げているが、四台以外の複数台であってもよい。
（第１０の実施の形態）
　上記第１～第９の実施の形態では、複数台の膜モジュール３４が上下方向Ａに直列に積み上げられているが、第１０の実施の形態として、図２０Ａ，図２０Ｂに示すように、複数台の膜モジュール３４が横方向Ｃに直列に配置されて接続されたものであってもよい。各膜モジュール３４は、複数の膜エレメント３５と、これら膜エレメント３５の上方に設けられた横方向Ｃの集水管７１（集液部材の一例）とを有している。各膜エレメント３５の透過水流通路と集水管７１とは接続管７２を介して接続されている。各膜エレメント３５の濾過膜を透過した透過液は、透過水流通路を流れ、接続管７２を通って集水管７１内に集められる。
　互いに隣り合う各膜モジュール３４の集水管７１同士が通液部７５を介して連通している。通液部７５は、円筒状の部材であり、互いに隣り合う一方の膜モジュール３４の集水管７１内と他方の膜モジュール３４の集水管７１内とに開口する流通孔７６を有している。各通液部７５には、流通孔７６を流れる被処理液３３中の固形分を捕捉する捕捉部材４８が設けられている。
　一端部に配置された膜モジュール３４の集水管７１の外端には、透過液取出部として利用される通液部７５を介して、一方の排出管４９ａが接続されている。また、他端部に配置された膜モジュール３４の集水管７１の外端には、透過液取出部として利用される通液部７５を介して、他方の排出管４９ｂが接続されている。尚、各通液部７５は、集水管７１に、嵌め込み又はねじ込み或いはボルト，ナット等の接合手段によって接合されている。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　各膜モジュール３４の集水管７１内に集められた透過液は、通液部７５を通って、両端部の膜モジュール３４の集水管７１内に流れ、一方および他方の排出管４９ａ，４９ｂへ排出される。
　いずれか１台の膜モジュール３４の膜エレメント３５の濾過膜４０が破損した場合、この破損した膜モジュール３４の集水管７１と破損した膜モジュール３４の隣りの正常な膜モジュール３４の集水管７１との間の通液部７５の捕捉部材４８が固形分により目詰まりして流通孔７６を閉塞する。
　これにより、透過液の水質悪化が膜ユニット３１の全体に拡大するのを抑制することができ、さらに、破損した膜モジュール３４以外の全ての正常な膜モジュール３４から透過液を外部へ排出することができる。
（第１１の実施の形態）
　上記第１～第１０の実施の形態では、膜モジュール３４は、濾板３９と濾過膜４０とからなる膜エレメント３５を備えた平膜形の膜モジュールであるが、平膜形の膜モジュールに限定されるものではない。例えば、第１１の実施の形態として、図２１に示すように、中空糸膜７８からなる膜エレメント３５を備えた中空糸形の膜モジュール３４であってもよい。
（その他の実施の形態）
　上記第１～第１１の実施の形態では、図２２Ａに示すように円板状の金網からなる捕捉部材４８を用いたが、円板状に限定されるものではなく、その他の実施の形態として、例えば、図２２Ｂに示すように碗形状（かご形状）の金網からなる捕捉部材４８を用いてもよい。また、捕捉部材４８として、金網を用いたが、金網に限定されるものではなく、例えば、樹脂製の網や、図２２Ｃに示すような多数の貫通孔を有する多孔板７９（多孔質体の一例）、或いは、図２２Ｄに示すようなスポンジ８０（多孔質体の一例）、織布や不織布、又は、多孔質の焼結材等のいずれかを用いてもよく、或いは、これらを２つ以上組み合わせて用いてもよい。
　また、上記各々の実施の形態において、各膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂを透明な部材で構成してもよい。これによると、集水ケース３６ａ，３６ｂは透明であるため、外部から集水ケース３６ａ，３６ｂの内部を目視で確認することができる。
　正常な膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ内には、膜エレメント３５で濾過された濁りのない透過液が集められている。また、いずれかの膜モジュール３４の膜エレメント３５が破損した場合、破損した膜エレメント３５から被処理液３３が未濾過の状態で集水ケース３６ａ，３６ｂ内に集められる。この際、未濾過の状態の被処理液３３は濁りおよび色度を有している。
　したがって、外部からの目視により、いずれかの膜モジュール３４の集水ケース３６ａ，３６ｂ内の液体が濁りおよび色度を有している場合、その集水ケース３６ａ，３６ｂを備えた膜モジュール３４の膜エレメント３５が破損したことを迅速に把握することができる。

Claims (10)

  1. 被処理液中に浸漬された状態で使用され且つ複数台の膜モジュールで構成される膜ユニットであって、
    膜モジュールは、被処理液を濾過する１以上の膜エレメントと、集液部材とを有し、
    膜エレメントには濾過膜が備えられ、
    膜エレメントの濾過膜を透過した透過液が集液部材に集められ、
    少なくともいずれか１台の所定の膜モジュールに、集液部材内の透過液を膜ユニットの外部へ取り出す透過液取出部が設けられ、
    互いに隣り合う各膜モジュールの集液部材同士が通液部同士を介して連通し、
    通液部は互いに隣り合う一方の膜モジュールの集液部材内と他方の膜モジュールの集液部材内とに開口しており、
    通液部に対応して、通液部を流れる固形分を捕捉する捕捉部材が設けられていることを特徴とする膜ユニット。
  2. 捕捉部材は、捕捉された固形分が堆積することにより目詰まりして、通液部を閉塞することを特徴とする請求項１記載の膜ユニット。
  3. ２台以上の膜モジュールの通液部が透過液取出部として利用されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の膜ユニット。
  4. 複数台の膜モジュールが直列に接続され、
    両端部に配置された膜モジュールの通液部が透過液取出部として利用されることを特徴とする請求項３記載の膜ユニット。
  5. 通液部同士は、接続部材を介して、互いに隣り合う各膜モジュールの集液部材同士を連通し、
    捕捉部材が接続部材に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の膜ユニット。
  6. 膜エレメントは、両面に濾過膜を備えた板状又はシート状の平膜型エレメントであり、
    集液部材は膜エレメントの周縁に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の膜ユニット。
  7. 複数台の膜モジュールが上下方向に積層されて接続され、
    通液部が集液部材の上下両端部に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の膜ユニット。
  8. 集液部材が膜エレメントの両側部に設けられていることを特徴とする請求項７記載の膜ユニット。
  9. 捕捉部材は織布と不織布と金網と樹脂製の網と多孔質体と焼結材とのいずれか１つ又は２つ以上を組み合わせたものからなることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の膜ユニット。
  10. 上記請求項１記載の膜ユニットに用いられる膜モジュールであって、
    集液部材に通液部と捕捉部材とが備えられていることを特徴とする膜モジュール。
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