WO2012099143A1 - 膜分離装置 - Google Patents

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英俊 桝谷
康信 岡島
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株式会社クボタ
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Definitions

  • the present invention relates to a membrane separation apparatus suitable for water treatment such as sewage treatment and wastewater treatment employing an activated sludge method.
  • an immersion type membrane separation apparatus is used for solid-liquid separation that is required in the course of treatment.
  • Patent Document 1 a plurality of membrane elements in which separation membranes for filtration are arranged on both the front and back surfaces of a plate-like or sheet-like membrane support are spaced at regular intervals so that the separation membranes of each membrane element face each other.
  • a membrane separation small combined septic tank is disclosed that incorporates a membrane separation device that is arranged in a vertical orientation and is supported by lateral sides of each membrane element.
  • Each membrane element is provided with a suction nozzle for leading the treated water that has passed through the separation membrane to the outside, and each suction nozzle is connected to a water collecting pipe.
  • a filtration operation is performed by operating a suction device such as a pump to suck treated water through the water collecting pipe.
  • ⁇ A diffuser is arranged at the bottom of such a membrane separator.
  • the air lift action of the bubbles supplied from the air diffuser causes an upward flow in which the water to be treated rises along with the activated sludge in the gap between the membrane elements, and the upward flow of the gas-liquid mixed phase diffuses the membrane surface of the separation membrane. Washed.
  • joint portions 83 are formed in which the membrane support 81 and the separation membrane 82 are joined along the vertical direction. .
  • the separation membrane 82 that swells between the membrane elements 80 arranged at a predetermined interval is suppressed in degree of bulging when the bulging portions 84 contact each other.
  • the separation membrane 82 of the outermost membrane element 80 is disposed between the outermost membrane element 80 along the arrangement direction and the cover member 85 arranged on the outer side at the predetermined interval. Since there is no separation membrane for suppressing the bulging, the degree of the bulging is increased.
  • the angle between the membrane support 81 and the separation membrane 82 in the vicinity of the joint 83 is such that the membrane support 81 in the vicinity of the joint 83 of the inner membrane element. And the angle with the separation membrane 82.
  • a large force is applied to the separation membrane 82 at the joint 83 and the separation membrane 82 may be broken.
  • An object of the present invention is to provide a membrane separation apparatus that can avoid the breakage of the separation membrane outside the membrane element disposed on the outermost side even if the aeration is continued with the filtration operation stopped in view of the above-described problems.
  • the first characteristic configuration of the membrane separation apparatus is that, as described in claim 1 of the claims, the separation membranes are provided on both the front and back surfaces of a flat or sheet-like membrane support.
  • a plurality of arranged membrane elements is a membrane separation apparatus arranged in a vertical posture at regular intervals so that the separation membranes of each membrane element face each other, and are arranged on the outermost side in the arrangement direction
  • the stenosis member is arranged outside the membrane element at a predetermined interval narrower than the predetermined interval, at least in the vicinity of the joint portion along the longitudinal direction of the membrane support and the separation membrane.
  • Air diffusion by the air diffuser is continued with the filtration operation stopped, and the treated water and gas accumulated between the membrane support and the separation membrane are pushed upward by the upward flow, and a bulging portion is formed above the membrane element. Is formed.
  • the constriction members are arranged outside the membrane elements arranged on the outermost side in the arrangement direction at a predetermined interval narrower than the arrangement interval of the membrane elements. Therefore, the separation membrane that swells in the vicinity of the joint portion of the outer membrane element comes into contact with the constriction member and the degree of bulge is suppressed.
  • the angle between the membrane support and the separation membrane at the junction is limited to be smaller than when the narrowing member is not provided, and the force repeatedly applied to the separation membrane at the junction is suppressed. Can reduce the risk of breakage.
  • the second feature configuration is that, in addition to the first feature configuration described above, the constriction member is disposed at least in the vicinity of the junction.
  • the bulging part of the separation membrane becomes large at the upper part of the membrane element.
  • a constricting member is arranged at least in the vicinity of the joint part, the degree of bulging of the separation membrane can be effectively suppressed, and the cost is low.
  • a compact constricting member can be realized.
  • the constriction member in addition to the first or second feature configuration described above, includes a membrane element disposed on the outermost side in the arrangement direction. It is in the point comprised by a part of cover member for maintaining the said fixed space
  • the cover member and the narrowing member can be formed integrally, and the number of parts can be increased. An inexpensive membrane separation apparatus can be realized without causing an increase.
  • the separation membrane is folded at least at the upper side of the membrane support.
  • the membrane support is disposed on both the front and back surfaces of the membrane support.
  • the bulging part is formed so as to extend over the upper and lower sides of the membrane element and the upper side of the membrane support. Become. As a result, the degree of swelling toward the surface side of the membrane support is reduced, and the resistance to the upward flow of bubbles and water to be treated can be reduced.
  • the predetermined interval is set to be equal to or less than half of the fixed interval. In the point.
  • the degree of bulge is constant between the membrane elements. It is suppressed to about half of the interval.
  • the constriction members are arranged at a predetermined interval equal to or less than half of the predetermined interval with respect to the separation membrane of the membrane element arranged on the outermost side in the arrangement direction, the degree of bulging is It is suppressed below the extent of the bulging part of the separation membrane formed on each facing surface. As a result, the breakage of the separation membrane of the outermost membrane element can be extremely effectively suppressed.
  • a membrane separation apparatus capable of avoiding the breakage of the separation membrane outside the membrane element arranged on the outermost side even when the aeration is continued in a state where the filtration operation is stopped. I was able to do that.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a membrane separation apparatus.
  • FIG. 2 is an explanatory view of a membrane separation device and a membrane module.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the membrane module.
  • FIG. 4 is an explanatory view of the membrane element.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of each part of the membrane module.
  • FIG. 6 is a schematic view of the membrane module.
  • Fig.7 (a) is the A section enlarged view of FIG. 6,
  • FIG.7 (b) is the A section enlarged view which shows another embodiment.
  • FIG. 8A is an explanatory diagram in which the degree of swelling of the separation membrane is reduced by the constricting member, and FIG.
  • FIG. 8B is an explanatory diagram of the degree of swelling of the separation membrane in the case where the constricting member is not provided. is there.
  • FIG. 9A is an explanatory view of a stenosis member according to another embodiment
  • FIG. 9B is an explanatory view of a stenosis member according to another embodiment
  • FIG. 9C is an illustration of a stenosis member according to another embodiment
  • FIG. 9D is an explanatory view of a constricting member according to another embodiment.
  • FIG. 10A is a schematic view of a membrane element by a conventional membrane separation apparatus
  • FIG. 10B is an explanatory view of a bulging portion formed in the membrane element by a conventional membrane separation apparatus.
  • the membrane separation apparatus 10 is incorporated in the main body frame 11 so that a membrane module group in which membrane modules 20 are vertically stacked and stacked in eight stages is arranged side by side in five rows. And is immersed in the water to be treated in the membrane separation tank.
  • a diffuser air supply pipe 12 is installed below the lowermost membrane module 20, and the diffused air supplied from the diffuser air supply pipe 12 is juxtaposed in the horizontal direction in a vertical position on each membrane module 20. Further, an upward flow of the water to be treated in the membrane separation tank is generated between the plurality of membrane elements 21, and the treated water that has permeated the membrane surface of each membrane element 21 is led out of the tank through the water collecting pipe 13.
  • the water collecting pipe 13 communicates with a treated water outlet pipe (not shown) that reaches a treated water tank installed outside the membrane separation tank, and a pump device is interposed in the middle of the pipe line.
  • An air supply source such as a blower or a compressor communicates with the air supply pipe 12 for air diffusion.
  • each membrane module 20 includes a plurality of membrane elements 21 arranged in a space defined by a pair of front and rear water collecting cases 22 and a pair of left and right cover members 23.
  • the filter plate 21a is formed of ABS resin or the like, and the separation membrane 21b is configured by applying and impregnating a porous resin to a nonwoven fabric serving as a base material.
  • the filter plate 21a is not limited to a rigid material such as ABS resin, and may be configured using a flexible material such as a sheet-like nonwoven fabric or a net.
  • the water collection case 22 and the cover member 23 are obtained by injection molding such as ABS resin or polypropylene.
  • the water collection case 22 is preferably configured to have translucency so that the inflow of sludge into the water collection case 22 due to breakage of the separation membrane 21b or the like can be easily confirmed.
  • the membrane element 21 includes separation membranes 21b on both front and back surfaces of a flat filter plate 21a as a membrane support.
  • the separation membrane 21b is folded at the upper side and the lower side of the filter plate 21a and is disposed on both the front and back surfaces of the filter plate 21a.
  • the separation membrane 21b is wound around the periphery of the filter plate 21a to form an endless shape by adhering or welding the overlapped portion.
  • the separation membrane 21b is bonded or welded to the filter plate 21a at or near the lateral side portion of the membrane element 21. It is pressed.
  • ultrasonic welding, heat welding, adhesion using an adhesive, or pressing means using a pressing member is employed, and the bonded, welded, or pressed portion becomes the joint portion 21c.
  • the treated water that has permeated the separation membrane 21b and the gas vaporized from the treated water gradually accumulated and accumulated between the filter plate 21a and the separation membrane 21b.
  • the treated water and gas are pushed upward by the upward flow.
  • the separation membrane 21b is folded at least on the upper side of the filter plate 21a and arranged on both the front and back surfaces of the filter plate 21a, the separation membrane 21b pushed up by the upward flow swells also on the upper side of the filter plate 21a. It becomes like this. As a result, it is possible to reduce the degree of bulging toward the facing surface, and to reduce the resistance to the upward flow.
  • a plurality of horizontal flow passages are formed in parallel in the vertical direction.
  • a plurality of fine holes communicating with the flow passage are formed on both front and back surfaces of the filter plate 21a.
  • the treated water that has permeated the separation membrane 21b flows through the flow path from the fine holes and flows out from both ends of the filter plate 21a.
  • an interval holding portion 24 for holding the interval between the membrane elements 21 at the predetermined interval is provided at the central portion in the horizontal direction of each membrane element 21.
  • a plurality of vertical slits 24a are provided in parallel in the interval holding portion 24 in the horizontal direction, and by inserting each membrane element 21 into each slit 24a, each membrane element 21 is vertically spaced at the predetermined interval. Arranged in posture.
  • the interval holding unit 24 is an elastic body such as a synthetic rubber so that the vibration of the membrane element 21 due to the upward flow can be absorbed while maintaining the holding interval of each membrane element 21 and wear of the separation membrane 21b due to contact is reduced. It is preferable to form.
  • the membrane elements 21 are arranged in a vertical posture at regular intervals so that the separation membranes 21 b of the membrane elements 21 are opposed to each other by the interval holding unit 24.
  • the water collecting case 22 is joined to the lateral side portion of the.
  • the water collection case 22 is formed in a hollow shape having a water collection space inside, and connecting portions 25 and 26 communicating with the water collection space are formed on upper and lower surfaces, respectively.
  • a plurality of slits 22 a are formed on the opposing surface side of the pair of water collecting cases 22 at the same pitch as the slits 24 a provided in the interval holding unit 24.
  • a fixed interval is provided between both outer sides of the membrane element 21 arranged on the outermost side along the arrangement direction and the membrane element 20 arranged on the outermost side along the arrangement direction.
  • a pair of cover members 23 for forming the flow path of the water to be treated are disposed.
  • the cover member 23 is bonded or welded to the water collecting case 22 in a state where the cover member 23 is inserted into the slits 24b formed in the vicinity of both ends of the spacing member 24 in the lateral direction.
  • the cover member 23 is a surface facing the membrane element 21 arranged on the outermost side in the arrangement direction, and a joint portion 21c along the vertical direction between the filter plate 21a and the separation membrane 21b of the membrane element 21.
  • the constriction member 23a is integrally formed in the vicinity.
  • the constriction member 23a is disposed on the outermost side in the arrangement direction so as to be the predetermined interval, that is, the predetermined interval t narrower than the interval T between the opposing surfaces of the membrane elements 21.
  • the membrane element 21 is formed so as to protrude toward the joint portion 21c.
  • the predetermined interval t is set to be equal to or less than half of the predetermined interval, that is, the interval T between the facing surfaces of the membrane elements 21.
  • the degree of swelling of the separation membrane 21b between the constriction member 23a and the joint portion 21c of the membrane element 21 is less than or equal to the degree of swelling of the separation membrane 21b between the opposing surfaces of each membrane element 21.
  • the possibility that the separation membrane 21b breaks due to concentration at the joint portion 21c of the membrane element 21 can be avoided.
  • the constriction member 23a is composed of a protruding portion formed thicker than the central portion of the cover member 23 on the surface facing the joint portion 21c of the membrane element 21 arranged on the outermost side in the arrangement direction. The parts are connected by a gentle inclined surface.
  • the membrane element 21 is formed from the upper end to the lower end, that is, in a range covering the entire joint portion 21c.
  • a space 23b sandwiched between the constricting members 23a serves as a flow path for the upward flow of the water to be treated.
  • the cover member 23 As shown in FIG. 8A, by providing the cover member 23 with the constriction member 23a, when the air diffuser by the air diffuser is continued with the filtration operation stopped, the cover member 23 is disposed on the outermost side along the arrangement direction.
  • the separation membrane 21b of the membrane element 21 contacts the constriction member 23a.
  • the angle between the filter plate 21a and the separation membrane 21b in the vicinity of the joint portion 21c of the outer membrane element 21 is in the vicinity of the joint portion 21c of the membrane element 21 when no constriction member is provided. It does not become too large compared to the angle between the filter plate 21a and the separation membrane 21b. That is, it can suppress that big force is applied to the separation membrane 21b by the said junction part 21c, and can reduce the possibility that the separation membrane 21b will fracture
  • the water collecting pipe 13 is connected to the upper connecting portion 25 of the uppermost membrane module 20 on the left side in the drawing and the lower connecting portion 26 of the lowermost membrane module 20 on the right side in the drawing, respectively.
  • the lower connecting portion 26 of the uppermost membrane module 20 on the middle left side and the upper connecting portion 25 of the lowermost membrane module 20 on the right side in the drawing are sealed with a sealing member (not shown).
  • the illustration of the upper connecting portion 25 and the lower connecting portion 26 is omitted, and the flow direction of the treated water is indicated by a broken line arrow.
  • constriction member is not limited to a configuration in which the constriction member is integrally formed with the cover member, and the constriction member may be arranged as a separate member from the cover member, and may be configured to be attached to the cover member by adhesion or welding. Good.
  • the constriction member 23a is configured by a protruding portion formed thicker than the center portion of the cover member 23 on the surface facing the joint portion 21c of the membrane element 21 arranged on the outermost side in the arrangement direction.
  • the configuration in which the central portion and the protruding portion are connected by a gentle inclined surface has been described, but the central portion and the protruding portion may be connected by a smooth curved surface instead of the inclined surface.
  • the constricting member 23a and the cover member 23 may be configured without being connected by an inclined surface or a curved surface.
  • the end of the cover member 23 facing the joint portion 21c of the membrane element 21 arranged on the outermost side in the arrangement direction is bent toward the membrane element 21 side. You may comprise so that it may function as the constriction member 23a.
  • the distance between the cover member 23 and the joint portion 21 c of the membrane element 21 arranged on the outermost side in the arrangement direction is narrower than the distance between the facing surfaces of the membrane elements 21.
  • the cover member 23 itself may be configured to function as a narrowing member by being arranged at a predetermined interval.
  • the constriction member 23a may be formed integrally with the water collecting case 22, or may be joined by adhesion or welding without providing the membrane module with a cover member.
  • the configuration in which the constriction member 23a is provided only at the position facing the lateral side portion of the membrane element 21 arranged on the outermost side in the arrangement direction has been described.
  • a constricting member may be provided at a location facing the joint.
  • the membrane module including the water collecting cases on both sides of the membrane element has been described.
  • the present invention is not limited thereto, and the membrane module having a structure in which the membrane element is detachably accommodated inside the casing member, etc. Any membrane module may be used as long as the membrane element is provided with a junction between the membrane support and the separation membrane along the longitudinal direction.

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Abstract

　平板状のろ板２１ａの表裏両面に分離膜２１ｂを配置した複数の膜エレメント２１が、各膜エレメント２１の分離膜２１ｂが対向するように、一定間隔を隔てて縦姿勢で配列されている膜分離装置に、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の外側で、少なくともろ板２１ａと分離膜２１ｂとの縦方向に沿った接合部２１ｃの近傍に、一定間隔Ｔよりも狭い所定間隔ｔで狭窄部材２３ａを配置し、濾過運転を停止した状態で散気を継続しても、最も外側に配置された膜エレメントの外側の分離膜の破断を回避する。

Description

膜分離装置
　本発明は、活性汚泥法を採用した下水処理や廃水処理等の水処理に好適な膜分離装置に関する。
　従来から、活性汚泥法を採用した下水処理や廃水処理では、処理の過程で必要となる固液分離のために浸漬型の膜分離装置が用いられている。
　例えば、特許文献１には、平板状またはシート状の膜支持体の表裏両面に濾過用の分離膜を配置した複数の膜エレメントが、各膜エレメントの分離膜が対向するように、一定間隔を隔てて縦姿勢で配列され、各膜エレメントの横方向側辺部で支持されている膜分離装置が組み込まれた膜分離小型合併浄化槽が開示されている。
　各膜エレメントには分離膜を透過した処理水を外部に導出する吸引ノズルが設けられ、各吸引ノズルが集水管に接続されている。ポンプのような吸引装置を作動させて当該集水管を介して処理水を吸引することにより濾過運転が行なわれる。
　このような膜分離装置の下部には散気装置が配置されている。当該散気装置から供給される気泡のエアリフト作用により、膜エレメントの間隙で活性汚泥とともに被処理水が上昇する上昇流が引き起こされ、この気液混相の上昇流によって分離膜の膜面が散気洗浄される。
　このような散気洗浄によってファウリングに起因する膜分離機能の低下が抑制される。そして、分離膜による濾過運転を停止した状態で散気装置から散気することにより、分離膜の洗浄効果を高めることができることが知られている。
特開平０７－２５６２８２号公報
　しかし、図１０（ａ）に示すように、膜エレメント８０の横方向両側辺部には、膜支持体８１と分離膜８２とが縦方向に沿って接合された接合部８３が形成されている。
　図１０（ｂ）に示すように、濾過運転を停止した状態で散気装置による散気を継続すると、膜支持体８１と分離膜８２との間に溜った処理水と、処理水中に溶解していたガス成分であって分離膜８２を透過した際に気化したガスとが、エアリフト作用に起因する上昇流によって上方へ押し上げられ、膜エレメント８０の上部に大きな膨出部８４が形成される。その結果、この膨出部８４が上昇流に対する抵抗となって分離膜８２に振動が生じる。
　一定間隔を隔てて配置されている膜エレメント８０同士の間で膨出する分離膜８２は、互いの膨出部８４が接することによって膨出の程度が抑制される。しかし、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント８０と前記一定間隔でその外側に配置されているカバー部材８５との間には、最も外側に配置された膜エレメント８０の分離膜８２の膨出を抑制するための分離膜が存在しないため、その膨出の程度が大きくなる。
　その結果、最も外側に配置された膜エレメント８０の外側では、接合部８３近傍での膜支持体８１と分離膜８２との角度が、内側の膜エレメントの接合部８３近傍での膜支持体８１と分離膜８２との角度よりも大きくなる。その結果、当該接合部８３で分離膜８２に大きな力が掛かり、分離膜８２が破断する虞があるという問題があった。
　本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、濾過運転を停止した状態で散気を継続しても、最も外側に配置された膜エレメントの外側の分離膜の破断を回避可能な膜分離装置を提供する点にある。
　上述の目的を達成するため、本発明による膜分離装置の第一特徴構成は、特許請求の範囲の請求項１に記載した通り、平板状またはシート状の膜支持体の表裏両面に分離膜を配置した複数の膜エレメントが、各膜エレメントの分離膜が対向するように、一定間隔を隔てて縦姿勢で配列されている膜分離装置であって、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメントの外側で、少なくとも前記膜支持体と前記分離膜との縦方向に沿った接合部の近傍に、前記一定間隔よりも狭い所定間隔で狭窄部材が配置されている点にある。
　濾過運転を停止した状態で散気装置による散気を継続し、膜支持体と分離膜との間に溜った処理水とガスが上昇流によって上方へ押し上げられ、膜エレメントの上部に膨出部が形成される。そのような場合であっても、上述の構成によれば、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメントの外側に、各膜エレメントの配列間隔よりも狭い所定間隔で狭窄部材が配置されているので、外側の膜エレメントの接合部近傍で膨出する分離膜が狭窄部材に当接して膨出の程度が抑制されるようになる。
　その結果、接合部での膜支持体と分離膜との角度が、狭窄部材を備えていない場合よりも小さくなるように制限され、当該接合部で分離膜に繰返し掛かる力が抑制されて分離膜が破断する虞を低減させることができる。
　同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記狭窄部材は、少なくとも前記接合部の近傍のうち上部に配置されている点にある。
　分離膜の膨出部は膜エレメントの上部で大きくなるが、少なくとも接合部の近傍のうち上部に狭窄部材を配置すれば、分離膜の膨出の程度を効果的に抑制することができ、安価且つコンパクトな狭窄部材を実現することができる。
　同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記狭窄部材は、前記配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメントとの間に前記一定間隔を保つためのカバー部材の一部で構成されている点にある。
　配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメントとの間に前記一定間隔を保つためのカバー部材の一部が狭窄部材となるので、カバー部材と狭窄部材を一体に形成でき、部品点数の増加を招くことなく、安価な膜分離装置を実現できる。
　同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記分離膜は、少なくとも前記膜支持体の上辺部で折り返されて前記膜支持体の表裏両面に配置されている点にある。
　分離膜が膜支持体の上辺部で折り返されて膜支持体の表裏両面に配置されているので、膨出部が膜エレメントの表裏両面の上部及び膜支持体の上辺部にかけて形成されるようになる。その結果、膜支持体の面側に膨出する程度が小さくなり、気泡や被処理水の上昇流に対する抵抗を低減させることができる。
　同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記所定間隔が、前記一定間隔の半分以下に設定されている点にある。
　一定間隔を隔てて対向配置された各膜エレメントの各対向面に形成される分離膜の膨出部は、対向する膨出部と接当するために、膨出の程度が膜エレメント間の一定間隔の半分程度に抑えられる。そして、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメントの分離膜に対して狭窄部材が、前記一定間隔の半分以下の所定間隔で配置されているため、膨出の程度が各膜エレメントの各対向面に形成される分離膜の膨出部の程度以下に抑えられる。その結果、最も外側に配置された膜エレメントの分離膜の破断を極めて効果的に抑制することができる。
　以上説明した通り、本発明によれば、濾過運転を停止した状態で散気を継続しても、最も外側に配置された膜エレメントの外側の分離膜の破断を回避可能な膜分離装置を提供することができるようになった。
図１は膜分離装置の説明図である。 図２は膜分離装置及び膜モジュールの説明図である。 図３は膜モジュールの説明図である。 図４は膜エレメントの説明図である。 図５は膜モジュールの各部の説明図である。 図６は膜モジュールの概略図である。 図７（ａ）は図６のＡ部拡大図であり、図７（ｂ）は別実施形態を示すＡ部拡大図である。 図８（ａ）は狭窄部材によって分離膜の膨出の程度が低減されている説明図であり、図８（ｂ）は狭窄部材を備えない場合の分離膜の膨出の程度の説明図である。 図９（ａ）は別実施形態による狭窄部材の説明図であり、図９（ｂ）は別実施形態による狭窄部材の説明図であり、図９（ｃ）は別実施形態による狭窄部材の説明図であり、図９（ｄ）は別実施形態による狭窄部材の説明図である。 図１０（ａ）は従来の膜分離装置による膜エレメントの概略図であり、図１０（ｂ）は従来の膜分離装置による膜エレメントに形成される膨出部の説明図である。
　以下、本発明による膜分離装置を説明する。
　図１及び図２に示すように、膜分離装置１０は、膜モジュール２０が縦に８段積層設置された膜モジュール群が、横に５列並設されるように本体フレーム１１内に組み込まれて構成され、膜分離槽内の被処理水に浸漬配置される。
　最下段の膜モジュール２０の下方に散気用給気管１２が設置され、当該散気用給気管１２から給気された散気エアにより、各膜モジュール２０に縦姿勢で水平方向に並設された複数の膜エレメント２１間に膜分離槽内の被処理水の上昇流が発生し、各膜エレメント２１の膜面を透過した処理水が集水管１３を通じて槽外へ導出される。
　集水管１３には、膜分離槽の外部に設置された処理水槽に到る処理水導出管（図示されていない）が連通され、その管路途中にポンプ装置が介装されている。散気用給気管１２にはブロワやコンプレッサなどの給気源が連通されている。
　図３に示すように、各膜モジュール２０は、前後一対の集水ケース２２と左右一対のカバー部材２３に区画される空間内に複数の膜エレメント２１が配設されて構成されている。
　ろ板２１ａは、ＡＢＳ樹脂等で形成され、分離膜２１ｂは、基材となる不織布に多孔性樹脂が塗布及び含浸されて構成されている。なお、ろ板２１ａは、ＡＢＳ樹脂等の剛性を有する材質に限らず、シート状の不織布やネット等のフレキシブルな材質を使用して構成してもよい。
　集水ケース２２とカバー部材２３は、ＡＢＳ樹脂やポリプロピレン等の射出成形で得られる。集水ケース２２は、分離膜２１ｂの破損等による汚泥の集水ケース２２への流入を確認し易いように、透光性を有するように構成されることが好ましい。
　図４に示すように、膜エレメント２１は、膜支持体としての平板状のろ板２１ａの表裏両面に分離膜２１ｂを備えている。分離膜２１ｂは、ろ板２１ａの上辺部、及び、下辺部で折り返されてろ板２１ａの表裏両面に配置される。
　分離膜２１ｂは、ろ板２１ａの周囲に巻きつけられて重合部が接着または溶着されて無端状に形成され、膜エレメント２１の横方向側辺部またはその近傍でろ板２１ａに接着、溶着、または押圧されている。例えば、超音波溶着や熱溶着、接着剤による接着、押圧部材による押圧手段が採用され、当該接着、溶着、または押圧された箇所が接合部２１ｃとなる。
　濾過運転を停止した状態で散気装置による散気を継続すると、ろ板２１ａと分離膜２１ｂとの間に分離膜２１ｂを透過した処理水と処理水から気化したガスが徐々に溜り、溜った処理水とガスが上昇流によって上方へ押し上げられる。しかし、分離膜２１ｂは、少なくともろ板２１ａの上辺部で折り返されてろ板２１ａの表裏両面に配置されているので、上昇流で押し上げられた分離膜２１ｂはろ板２１ａの上辺部にも膨出するようになる。その結果、対向面側への膨出の程度を小さくすることができ、上昇流に対する抵抗を低減することができる。
　ろ板２１ａの内部には、水平方向の流通路が縦方向に複数本並列して貫通形成されている。ろ板２１ａの表裏両面には、前記流通路と連通する複数の微細孔が形成されている。分離膜２１ｂを透過した処理水は、前記微細孔から前記流通路を流通して、ろ板２１ａの両端部から流出することになる。
　図４（ｂ）に示すように、各膜エレメント２１の横方向中央部に各膜エレメント２１の間隔を前記一定間隔で保持する間隔保持部２４が設けられている。
　間隔保持部２４には、縦方向のスリット２４ａが水平方向に複数本並列して備えられ、各膜エレメント２１を各スリット２４ａに挿通することによって、各膜エレメント２１は前記一定間隔を隔てて縦姿勢で配列されるようになる。間隔保持部２４は、各膜エレメント２１の保持間隔を保ちつつ、上昇流による膜エレメント２１の振動を吸収でき、接触による分離膜２１ｂの摩耗が軽減されるように、合成ゴム等の弾性体で形成することが好ましい。
　図５，図６に示すように、各膜エレメント２１は、間隔保持部２４により各膜エレメント２１の分離膜２１ｂが対向するように、一定間隔を隔てて縦姿勢で配列され、各膜エレメント２１の横方向側辺部に、集水ケース２２が接合されている。集水ケース２２は、内部に集水空間を有する中空状に形成され、上下の夫々の面に前記集水空間に連通する連結部２５，２６が形成されている。
　一対の集水ケース２２の対向面側には、間隔保持部２４に備えられた各スリット２４ａと同じピッチで、複数のスリット２２ａが形成されている。
　図７（ａ）に示すように、ろ板２１ａとともに分離膜２１ｂをもスリット２２ａに挿通した状態で、スリット２２ａに樹脂を充填して各膜エレメント２１を集水ケース２２に接合する。これにより、分離膜２１ｂを透過した処理水がろ板２１ａに形成された流通路を通じて各集水ケース２２内に導かれる。なお、スリット２２ａと分離膜２１ｂとの境界が接合部２１ｃとなる。
　なお、図７（ｂ）に示ように、各膜エレメント２１のろ板２１ａの横方向側辺部のみがスリット２２ａに挿通された状態で接着または溶着されて接合されてもよい。その場合には、接合部２１ｃは、ろ板２１ａとスリット２２ａの接合箇所よりも内側に配置することになる。これにより、分離膜２１ｂを透過した処理水がろ板２１ａに形成された流通路を通じて各集水ケース２２内に導かれる。
　図５，図６に戻り、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の両外側には、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２０との間に一定間隔を設けて、被処理水の流路を形成するための一対のカバー部材２３が配置されている。なお、カバー部材２３は、間隔保持部材２４の横方向両端近傍に形成されたスリット２４ｂに挿通した状態で、その両端部が集水ケース２２に接着または溶着されて接合される。
　カバー部材２３には、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１と対向する面であって、当該膜エレメント２１のろ板２１ａと分離膜２１ｂとの縦方向に沿った接合部２１ｃの近傍に狭窄部材２３ａが一体形成されている。
　図６に示すように、狭窄部材２３ａは、前記一定間隔、つまり、各膜エレメント２１の対向面間の間隔Ｔよりも狭い所定間隔ｔとなるように、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の接合部２１ｃ側へ突出して形成されている。所定間隔ｔは、前記一定間隔、つまり、各膜エレメント２１の対向面間の間隔Ｔの半分以下に設定されている。
　これにより、狭窄部材２３ａと膜エレメント２１の接合部２１ｃの間における分離膜２１ｂの膨出の程度が、各膜エレメント２１の対向面間における分離膜２１ｂの膨出部の程度以下となり、最も外側の膜エレメント２１の接合部２１ｃで集中して分離膜２１ｂが破断する虞を回避できる。
　狭窄部材２３ａは、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の接合部２１ｃと対向する面にカバー部材２３の中央部より厚く形成された突出部で構成され、前記中央部と突出部はなだらかな傾斜面により連結されている。本実施形態では、膜エレメント２１の上端から下端まで、つまり、接合部２１ｃ全体を覆う範囲に形成されている。各狭窄部材２３ａで挟まれた空間２３ｂは、被処理水の上昇流の流路となっている。
　図８（ａ）に示すように、カバー部材２３に狭窄部材２３ａを備えることで、濾過運転を停止した状態で散気装置による散気を継続すると、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の分離膜２１ｂは狭窄部材２３ａに当接する。
　図８（ｂ）に示すように、外側の膜エレメント２１の接合部２１ｃ近傍でのろ板２１ａと分離膜２１ｂとの角度は、狭窄部材を備えない場合の膜エレメント２１の接合部２１ｃ近傍でのろ板２１ａと分離膜２１ｂとの角度に比べて大きくなり過ぎることがない。つまり、当該接合部２１ｃで分離膜２１ｂに大きな力が掛かかることを抑制でき、分離膜２１ｂが破断する虞を低減することができる。
　図２に戻り、図中左側の最上段の膜モジュール２０の上部連結部２５、及び、図中右側の最下段の膜モジュール２０の下部連結部２６には、夫々集水管１３が接続され、図中左側の最上段の膜モジュール２０の下部連結部２６、及び、図中右側の最下段の膜モジュール２０の上部連結部２５は、封止部材（図示されていない）で封止されている。なお、図２では、上部連結部２５及び下部連結部２６の記載は省略し、処理水の通流方向は破線矢印で示されている。
　以下、本発明による膜分離装置の別実施形態について説明する。
　上述の実施形態では、狭窄部材２３ａが、膜エレメント２１の上端から下端まで形成されている場合、つまり、接合部２１ｃ全体を覆う範囲に形成されている場合について説明したが、狭窄部材２３ａは、少なくとも前記接合部２１ｃの近傍のうち上部に配置されていればよい。
　濾過運転を停止した状態で散気装置による散気を継続すると、ろ板２１ａと分離膜２１ｂとの間に溜った処理水とガスが上昇流によって上方へ押し上げられ、膜エレメント２１の上部に膨出部が形成される。しかし、狭窄部材２３ａを、少なくとも接合分２１ｃの近傍のうち上部に配置することで、当該膨出部が大きくなりすぎることを抑制できるので、当該接合部２１ｃの近傍うち上部で分離膜２１ｂが破断する虞を低減することができる。
　また、狭窄部材は、カバー部材と一体形成する構成に限らず、狭窄部材をカバー部材とは別部材で配置してもよく、さらには、接着または溶着等によりカバー部材に取り付ける構成であってもよい。
　上述の実施形態では、狭窄部材２３ａは、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の接合部２１ｃと対向する面にカバー部材２３の中央部より厚く形成された突出部で構成され、前記中央部と突出部がなだらかな傾斜面により連接された構成について説明したが、前記中央部と突出部を傾斜面ではなく、なめらかな湾曲面で連接してもよい。
　さらに、図９（ａ）に示すように、狭窄部材２３ａとカバー部材２３を傾斜面や湾曲面で連接せずに構成してもよい。
　また、図９（ｂ）に示すように、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の接合部２１ｃと対向するカバー部材２３の端部を当該膜エレメント２１側に屈曲させて、狭窄部材２３ａとして機能するように構成してもよい。
　図９（ｃ）に示すように、カバー部材２３を、配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の接合部２１ｃとの間隔が各膜エレメント２１の対向面間の間隔よりも狭い所定間隔となるように配置して、カバー部材２３そのものを狭窄部材として機能させるように構成してもよい。
　図９（ｄ）に示すように、膜モジュールにカバー部材を備えずに、狭窄部材２３ａを集水ケース２２と一体形成、または、接着または溶着により接合する構成であってもよい。
　また、上述の実施形態では、狭窄部材２３ａを配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメント２１の横方向側辺部と対向する位置のみに備える構成について説明したが、各膜エレメントの横方向中央部に配置された各膜エレメントの間隔を前記一定間隔で保持する間隔保持部の近傍等、各膜エレメントの横方向側辺部以外に、分離膜とろ板の接合部が構成される場合には、当該接合部と対向する箇所に狭窄部材を備えてもよい。
　また、上述の実施形態では、膜エレメントの両側に集水ケースを備えた膜モジュールについて説明したが、これに限定されず、膜エレメントをケーシング部材内部に着脱可能に収容する構造の膜モジュールなど、膜エレメントに縦方向に沿った膜支持体と分離膜の接合部を備えた膜モジュールであればよい。
　上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、当該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
１０：膜分離装置
１１：本体フレーム
１２：散気用給気管
１３：集水管
２０：膜モジュール
２１：膜エレメント
２２：集水ケース
２３：カバー部材
２３ａ：狭窄部材
２４：間隔保持部
２５：上部連結部
２６：下部連結部
２７：取手

Claims (5)

  1. 　平板状またはシート状の膜支持体の表裏両面に分離膜を配置した複数の膜エレメントが、各膜エレメントの分離膜が対向するように、一定間隔を隔てて縦姿勢で配列されている膜分離装置であって、
    　配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメントの外側で、少なくとも前記膜支持体と前記分離膜との縦方向に沿った接合部の近傍に、前記一定間隔よりも狭い所定間隔で狭窄部材が配置されている膜分離装置。
  2. 　前記狭窄部材は、少なくとも前記接合部の近傍のうち上部に配置されている請求項１記載の膜分離装置。
  3. 　前記狭窄部材は、前記配列方向に沿って最も外側に配置された膜エレメントとの間に前記一定間隔を保つためのカバー部材の一部で構成されている請求項１または２記載の膜分離装置。
  4. 　前記分離膜は、少なくとも前記膜支持体の上辺部で折り返されて前記膜支持体の表裏両面に配置されている請求項１から３の何れかに記載の膜分離装置。
  5. 　前記所定間隔が、前記一定間隔の半分以下に設定されている請求項１から４の何れかに記載の膜分離装置。
     
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