WO2015092835A1 - 膜分離装置 - Google Patents

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WO2015092835A1
WO2015092835A1 PCT/JP2013/007487 JP2013007487W WO2015092835A1 WO 2015092835 A1 WO2015092835 A1 WO 2015092835A1 JP 2013007487 W JP2013007487 W JP 2013007487W WO 2015092835 A1 WO2015092835 A1 WO 2015092835A1
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diffuser
membrane
rack
membrane separation
air
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PCT/JP2013/007487
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康二 福本
洋士 山本
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川崎重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a membrane separation apparatus used for water treatment for purifying sewage and factory wastewater.
  • the membrane separation activated sludge method water to be treated is treated with activated sludge, and treated water (treated water) and activated sludge are separated using a separation membrane.
  • a separation membrane immersed in a mixed solution in a membrane separation tank into which a mixed solution of treated water and activated sludge flows.
  • a membrane separation tank may be equipped with an aeration device for cleaning the membrane surface of the separation membrane.
  • This aeration apparatus is configured to aerate the separation membrane from below. When bubbles are supplied into the membrane separation tank by the aeration apparatus, an upward flow is generated in the tank, thereby suppressing clogging of the separation membrane due to activated sludge.
  • Patent Document 1 discloses an immersion type membrane separation apparatus.
  • This submerged membrane separation apparatus includes a membrane module for a separation membrane, a membrane module case that houses the membrane module, and a diffuser case that is disposed below the membrane module case.
  • the diffuser case includes an upper cavity, a lower leg, and an air supply pipe having a plurality of air diffusion ports provided between the upper and lower sides of the cavity and the leg.
  • the height of the diffuser case is 0.15 to 0.98 times the height of the membrane module case, and the leg height is 5% of the total height (the height of the membrane module case and the diffuser case combined).
  • the diffuser case is adjusted to be 30% (see paragraphs 0107 to 0117 of Patent Document 1).
  • a membrane module suitable for a desired processing capacity (filtration capacity) can be selected, and the membrane separation tank can be designed to have a water depth suitable for the membrane module.
  • a membrane separator is newly introduced into an existing water tank such as an existing membrane separation tank or a sedimentation tank, a membrane module having a height that matches the water depth of the existing water tank is installed.
  • the processing capacity depends on the area of the membrane module, the desired processing capacity may not be satisfied particularly when the water depth of the existing water tank is low.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to lower the height of the membrane separation apparatus without reducing the processing capacity.
  • the height from the bottom of the tank to the air diffuser opening (the height of the legs of the diffuser case) and the height from the air diffuser to the lower end of the membrane module (The relationship between the height of the cavity of the diffuser case) and the height of the membrane module is adjusted.
  • the inventors of the present application set the height of the lower opening of the membrane module and the height from the top of the membrane module to the water surface to zero, or the height from the air diffuser to the lower end of the membrane module is zero or It was found that almost the same results were obtained with respect to the cleaning effect of the separation membrane in the case of a value close to zero and in the case of about 300 mm. Therefore, in the present invention, by setting the height from the air diffuser to the lower end of the membrane module to zero or a value close to zero, it is attempted to suppress the height of the membrane separation device without reducing the processing capacity. Yes.
  • the membrane separation apparatus includes a rack, at least one immersion membrane module housed in the rack, and a plurality of air outlets for discharging air below the membrane module. And an air diffuser arranged close to the vertical direction.
  • the rack includes an upper frame, a lower frame on which the membrane module is placed, and a plurality of columns that connect between the upper frame and the lower frame.
  • the upper end of the air diffuser may be located within the height range of the lower frame of the rack.
  • the lower frame of the rack may include at least one diffuser header connected to the diffuser tube and supplying air to the diffuser tube.
  • the rack may have a plurality of legs provided at a lower portion of the lower frame.
  • the rack includes an upper frame, a lower frame on which the membrane module is placed, and a plurality of columns that connect between the upper frame and the lower frame.
  • the air diffuser may be supported by the lower frame of the rack.
  • the membrane separation device may further include at least one diffuser header connected to the diffuser tube and supplying air to the diffuser tube, and the diffuser header may be fixed to the lower frame. .
  • the present invention further includes a gantry on which the rack is placed, and the gantry includes at least one diffuser header that is connected to the diffuser tube and supplies air to the diffuser tube. It may have a support frame and a plurality of legs provided at the lower part of the support frame.
  • the height of the membrane separation device can be further reduced without reducing the filtration (separation) processing capacity of the membrane separation device.
  • FIG. 1 is a plan view of a membrane separation tank equipped with a membrane separation apparatus according to an embodiment of the present invention and a diagram showing an outline of its peripheral equipment.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a front view of the membrane separation unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view of the membrane separation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view of the rack of the membrane separation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view of the rack of the membrane separation unit according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a front view of a membrane separation unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view of the membrane separation unit according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of a membrane separation tank equipped with a membrane separation apparatus according to an embodiment of the present invention and a diagram showing an outline of its peripheral equipment.
  • 2 is a cross
  • FIG. 9 is a plan view of the rack and the air diffuser of the membrane separation unit according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a front view of a membrane separation unit according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a side view of the membrane separation unit according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view of the rack and mount of the membrane separation unit according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of a membrane separation tank 25 equipped with a membrane separation apparatus according to an embodiment of the present invention and a schematic configuration of its peripheral equipment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG.
  • a mixed liquid of treated water hereinafter referred to as “treated water” treated with activated sludge and activated sludge (hereinafter simply referred to as “mixed liquid”).
  • the membrane separation tank 25 is a water tank for separating the treated water from the mixed liquid, and one or more (six in this embodiment) membrane separation units 2 for filtering the mixed liquid are immersed in the mixed liquid. It is provided in the tank.
  • the membrane separation unit 2 is an embodiment of the membrane separation apparatus according to the present invention. Each membrane separation unit 2 includes at least one submerged membrane module 6, and treated water (filtered water) separated from the activated sludge by the membrane module 6 is collected and reused or discharged.
  • FIG. 3 is a front view of the membrane separation unit 2 according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a side view of the membrane separation unit 2 according to the first embodiment.
  • the membrane module 6 is indicated by a two-dot chain line.
  • FIG. 5 is a plan view of the rack 5 of the membrane separation unit 2 according to the first embodiment of the present invention. In this figure, a portion excluding a pillar 53 and an upper frame 51 described later is shown in the rack 5.
  • FIG. 6 is a perspective view of the rack 5 of the membrane separation unit 2 according to the first embodiment of the present invention. In this figure, the lower part of the rack 5 is shown. As shown in FIGS.
  • the membrane separation unit 2 according to the first embodiment of the present invention includes a rack 5, a plurality of membrane modules 6 accommodated in the rack 5, and a dispersion unit incorporated in the rack 5.
  • the air device 4 is provided. Next, each of the components of the membrane separation unit 2 will be described in detail.
  • the rack 5 includes an upper frame 51, a lower frame 52 arranged in parallel with the upper frame 51, a plurality of pillars 53 connecting the upper frame 51 and the lower frame 52, and a lower portion of the lower frame 52.
  • a plurality of legs 54 are provided.
  • the rack 5 is provided with at least one diffuser tube 46 having a plurality of diffuser ports 46 a for discharging air below the membrane module 6.
  • the lower frame 52 of the rack 5 includes a pair of air diffuser headers 41 arranged in parallel and a plurality of connection members 42 spanned between the pair of air diffuser headers 41.
  • 6 has a substantially rectangular outer shape with the arrangement direction of 6 as the longitudinal direction.
  • Each aeration header 41 is a straight pipe-shaped member through which air flows.
  • As the diffuser header 41 for example, square steel with both ends closed can be used.
  • Each aeration header 41 is provided with an air supply port 47.
  • the air supply port 47 is connected to an air supply pipe 82 (see FIGS. 1 and 2) via at least one pipe. Further, the air supply pipe 82 is connected to the blower 81 via at least one pipe.
  • the connecting member 42 is disposed so that the longitudinal direction of the connecting member 42 and the longitudinal direction of the diffuser header 41 are substantially orthogonal to each other at both longitudinal ends and the longitudinal center of the pair of diffuser headers 41.
  • One end of the connection member 42 is fixed to one of the diffuser headers 41 of the pair of diffuser headers 41, and the other end of the connection member 42 is fixed to the other of the diffuser headers 41 of the pair of diffuser headers 41.
  • a grooved steel can be used as the connection member 42. Note that the present invention is not limited to this embodiment, and in order to increase the rigidity of the rack 5, an appropriate number of connection members 42 can be provided at appropriate positions.
  • the air diffuser 46 is a straight tube-shaped member provided with a plurality of air diffusers 46a around it.
  • the diameter of the air diffuser 46a is, for example, about 5 mm.
  • the diffuser tube 46 is arranged so that the longitudinal direction of the diffuser header 41 and the longitudinal direction of the diffuser tube 46 are substantially orthogonal.
  • One end of the diffuser tube 46 is inserted into and fixed to one of the diffuser headers 41 of the pair of diffuser headers 41, and the other end of the diffuser tube 46 is the other diffuser header 41 of the pair of diffuser headers 41. It is inserted and fixed.
  • the inside of the air diffuser 46 communicates with the inside of each air diffuser header 41.
  • the air supplied from the blower 81 is supplied into the diffuser header 41 through the air supply port 47, and the air in the diffuser header 41 is separated from the diffuser port 46 a provided in the diffuser pipe 46. It is discharged into the liquid mixture in the tank 25.
  • the legs 54 of the rack 5 are fixed to the lower surface of the diffuser header 41 at both longitudinal ends of the pair of diffuser headers 41 and at the center in the longitudinal direction.
  • the height Hb of the leg 54 is the area of the “lower opening of the rack 5” formed below the lower frame 52 by the lower frame 52 and the leg 54 (in this embodiment, the lower openings of the four surfaces of the rack 5). Is determined so that the flow rate of the upward flow passing through the membrane separation unit 2 to be described later becomes a suitable value.
  • the upper frame 51 of the rack 5 is composed of a plurality of substantially horizontal long members, and has an outer shape that is substantially equal to the lower frame 52 and has a substantially rectangular shape in plan view with the arrangement direction of the membrane modules 6 as the longitudinal direction in plan view. is doing.
  • a space surrounded by the upper frame 51 is “an upper opening of the rack 5”.
  • the upper frame 51 and the lower frame 52 are connected by a plurality of pillars 53 arranged at appropriate positions between them.
  • the upper end of the column 53 is fixed to the lower surface of the upper frame 51, and the lower end of the column 53 is fixed to the upper surface of the lower frame 52.
  • the legs 54 and the pillars 53 correspond so that the legs 54 and the pillars 53 are aligned vertically on both ends of the pair of diffuser headers 41 in the longitudinal direction and the central part in the longitudinal direction. Is provided.
  • each membrane module 6 has a planar shape parallel to the vertical direction, and a plurality of membrane modules 6 are arranged on the lower frame 52 of the rack 5 so as to face each other in the horizontal direction.
  • the arrangement direction of the plurality of membrane modules 6 is the same as the arrangement direction of the plurality of diffuser tubes 46.
  • the height H u (see FIG. 2) from the upper end of the membrane module 6 to the water surface of the membrane separation tank 25 is a sufficient value so as not to inhibit the formation of an upward flow passing through the membrane separation unit 2 described later. (For example, 300 mm or more).
  • the membrane module 6 includes an upper header 60 and a lower header 61 arranged in parallel in the vertical direction, a plurality of hollow fiber membranes 62 each having an upper end connected to the upper header 60 and a lower end connected to the lower header 61, an upper header 60 and a lower header It is roughly composed of a column 63 that connects the header 61.
  • the support 63 holds the separation distance between the upper header 60 and the lower header 61 and connects the upper header 60 and the lower header 61.
  • the hollow fiber membrane 62 is a filtration membrane (separation membrane) that filters (separates) treated water from the mixed solution, and is, for example, a porous hollow membrane of PVDF (polyvinylidene fluoride) that is hollow in the length direction.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the upper header 60 of the membrane module 6 is connected to a unit water collecting pipe 65 provided for each membrane separation unit 2 via at least one pipe. Further, the unit water collecting pipe 65 is connected to the water collecting pipe 83 (see FIGS. 1 and 2) via at least one pipe. And the water collection pipe
  • the filtered water filtered by the hollow fiber membrane 62 of the membrane module 6 is collected in the upper header 60 and collected in the upper header 60 of each membrane module 6.
  • the filtered water is collected in the unit water collecting pipe 65.
  • the filtered water collected in the unit water collecting pipe 65 of each membrane separation unit 2 is collected in the water collecting pipe 83 and guided from here to the filtered water tank 28 etc. downstream of the membrane separation tank 25.
  • the suction pump 26 is intermittently driven so as to repeat operation and stoppage, for example.
  • the membrane separation unit 2 is provided with an air diffuser 4.
  • the air diffuser 4 includes an air diffuser header 41, an air diffuser pipe 46, a blower 81, and a pipe that connects them, which are incorporated in the rack 5.
  • air fine bubbles
  • the air discharged from the air diffuser 46 quickly rises between the membrane modules 6, vibrates the hollow fiber membrane 62, and removes foreign matters attached to the surface of the hollow fiber membrane 62.
  • a gas-liquid mixed upward flow of air and liquid mixture occurs between the membrane modules 6. Due to the generation of this upward flow, the mixed liquid flows from the surroundings into the lower opening of the rack 5, and the concentrated mixed liquid after filtration is diffused from the upper opening of the rack 5 to the surroundings.
  • the suspended substance is peeled off from the surface of the hollow fiber membrane 62 of the membrane module 6 by the shearing force of the gas-liquid mixed upward flow. In this way, the membrane module 6 is efficiently cleaned by the air discharged from the air diffusing tube 46, and solid adsorption to the surface of the hollow fiber membrane 62 is suppressed.
  • the membrane module 6 and the air diffuser 46 are disposed close to each other in the vertical direction.
  • the term “proximity” means the height ⁇ H (see FIG. 3) from the upper end of the diffuser tube 46 (or the diffuser port 46a of the diffuser tube 46) to the lower end of each membrane module 6. , A state that is substantially zero, or a state that is equal to or smaller than the height H 0 of the lower frame 52 of the rack 5 plus an allowable value ⁇ .
  • Tolerance ⁇ is the height H 0 following values of the lower frame 52 of 0 or more and the rack 5, and more preferably, 0 or more and 1/2 or less of the value of the height H 0 of the lower frame 52 of the rack 5 It is.
  • the allowable value ⁇ includes the deflection of the air diffuser 46, the height from the upper end of the air diffuser header 41 that supports both ends of the air diffuser 46 to the upper end of the air diffuser 46 (or the air diffuser 46a), manufacturing errors, and the like. It is. Therefore, “adjacent” means a state where the height ⁇ H from the upper end of the air diffuser 46 to the lower end of each membrane module 6 is substantially zero ( ⁇ H ⁇ 0), or the height of the lower frame 52 of the rack 5.
  • the state is the state is 2 times or less of H 0 ( ⁇ H ⁇ 2H 0) , more preferably, the state is 3/2 times or less of the height H 0 of the lower frame 52 of the rack 5 ( ⁇ H ⁇ 3 / 2H 0) means.
  • the diffuser header 41 is a component of the lower frame 52 of the rack 5, and the membrane module 6 is directly placed on the lower frame 52. That is, the diffuser header 41 functions as a support element for supporting the membrane module 6 and a strength element for ensuring the rigidity of the rack 5 in addition to the original function of supplying air to the diffuser pipe 46. It has both functions.
  • the height ⁇ H from the upper end of the diffuser header 41 that supports both ends of the diffuser tube 46 to the lower end of the membrane module 6 is substantially zero, and the upper end of the diffuser header 41 and the upper end of the diffuser tube 46 When the height positions of the two are the same, the height ⁇ H from the upper end of the diffuser tube 46 to the lower end of the membrane module 6 is substantially zero.
  • the air diffuser 46 is bent or when the upper end of the air diffuser 46 is lower than the upper end of the air diffuser header 41, the height ⁇ H from the upper end of the air diffuser 46 to the lower end of the membrane module 6 is The height is equal to or less than the height H 0 of the lower frame 52 of the rack 5 plus an allowable value ⁇ .
  • the upper end of the air diffuser 46 is positioned within the height range of the lower frame 52 of the rack 5 (the height range from the lower end to the upper end of the lower frame 52).
  • the conventional membrane separation unit membrane separation device described in Patent Document 1
  • a sufficient height for air bubbles to rise between the air diffuser and the lower end of the membrane module is secured.
  • the height from the air diffusion port of the conventional membrane separation unit to the lower end of the membrane module is compared with the height ⁇ H from the upper end of the air diffusion tube 46 of the membrane separation unit 2 according to this embodiment to the lower end of the membrane module 6. large.
  • the height ⁇ H from the upper end of the diffusion tube 46 to the lower end of each membrane module 6 is approximately the same as the membrane separation unit 2. Comparison was made with the cleaning effect of the membrane separation unit according to the comparative example which differs only in that it was 300 mm. As a result, it was found that the cleaning effect of the membrane module 6 of the membrane separation unit 2 according to this embodiment and the cleaning effect of the membrane module of the membrane separation unit according to the comparative example are substantially the same. That is, according to the membrane separation unit 2 according to the present embodiment, the height of the membrane separation unit 2 is increased without reducing the cleaning ability of the membrane module 6 and thus without reducing the filtration processing ability of the membrane module 6. It turns out that it can be suppressed.
  • the height of the membrane separation unit 2 can be suppressed without reducing the filtration capacity of the membrane module 6, so that the water depth of the membrane separation tank 25 is conventionally increased. It can be made shallower than. If the water depth of the membrane separation tank 25 becomes shallower, the water pressure applied to the bubbles discharged from the air diffuser port 46a becomes smaller, so that it becomes possible to employ a blower 81 having a smaller capacity.
  • the energy for driving the blower 81 occupies most of the operating energy of the membrane separation tank 25. Therefore, the energy for driving the blower 81 is reduced to reduce the membrane separation tank 25. The operating energy can be effectively reduced.
  • FIG. 7 is a front view of the membrane separation unit 2 according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a side view of the same.
  • the air diffuser header 41 of the air diffuser 4 is shown on the front side of the paper surface through the leg 54 on the front side of the paper surface.
  • FIG. 9 is a plan view of the rack 5 and the air diffuser 4 of the membrane separation unit 2 according to the second embodiment.
  • the column 53 and the upper frame 51 of the rack 5 are omitted.
  • the same or similar members as those of the above-described embodiment may be denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof may be omitted.
  • the membrane separation unit 2 includes a rack 5, an air diffuser 4 fixed to the rack 5, and a plurality of membrane modules 6 housed in the rack 5. And. 7 and 8, the membrane module 6 is indicated by a two-dot chain line in order to make the form of the rack 5 easy to understand. Since the membrane module 6 has the same mode as the first embodiment described above, a detailed description of the membrane module 6 is omitted.
  • the rack 5 includes an upper frame 51, a lower frame 52 arranged in parallel with the upper frame 51, a plurality of pillars 53 connecting the upper frame 51 and the lower frame 52, and a lower portion of the lower frame 52.
  • a plurality of legs 54 are provided.
  • the rack 5 has a substantially rectangular parallelepiped frame shape with legs as a whole.
  • a plurality of membrane modules 6 are arranged in a substantially rectangular parallelepiped space formed by the upper frame 51, the lower frame 52, and the pillars 53. The membrane module 6 is placed on the lower frame 52.
  • the air diffuser 4 includes a pair of air diffuser headers 41 arranged in parallel, a plurality of air diffusers 46 provided with a large number of air diffusers 46a, a blower 81 (see FIG. 1), a blower 81, It comprises at least one pipe connecting the diffuser header 41.
  • the pair of diffuser headers 41 and the diffuser tubes 46 are arranged in a ladder shape so that the longitudinal direction of the diffuser header 41 and the longitudinal direction of the diffuser tubes 46 are substantially orthogonal to each other.
  • One end of the diffuser tube 46 is inserted into and fixed to one of the diffuser headers 41 of the pair of diffuser headers 41, and the other end of the diffuser tube 46 is the other diffuser header 41 of the pair of diffuser headers 41. It is inserted and fixed. In this way, the inside of the air diffuser 46 communicates with the inside of each air diffuser header 41.
  • Each aeration header 41 is provided with an air supply port 47.
  • the air supply port 47 is connected to an air supply pipe 82 (see FIGS. 1 and 2) via at least one pipe. Further, the air supply pipe 82 is connected to the blower 81 via at least one pipe.
  • the diffuser header 41 is supported on the lower frame 52 of the rack 5 via a support bracket 49.
  • a sufficient number of support fittings 49 are provided at appropriate positions to support the weight of the diffuser header 41 and the diffuser pipe 46.
  • the support bracket 49 according to this embodiment is a U-shaped bolt, and after the diffuser header 41 is inserted into the U-shape of the U-shaped bolt, the upper end of the U-shaped bolt is fixed to the lower frame 52 with a nut. Yes. In this way, the diffuser header 41 and the diffuser tube 46 are supported in a state of being suspended from the lower frame 52.
  • the support bracket 49 is not limited to this embodiment.
  • the membrane module 6 and the diffuser tube 46 are disposed close to each other in the vertical direction in order to suppress the height of the membrane separation unit 2.
  • the diffuser header 41 is directly fixed to a member (lower frame 52) on which the membrane module 6 is placed in the rack 5.
  • the height ⁇ H from the upper end of the air diffuser 46 to the lower end of the membrane module 6 is equal to or smaller than the height H 0 of the lower frame 52 of the rack 5 plus the allowable value ⁇ .
  • the height ⁇ H from the upper end of the diffusion tube 46 to the lower end of each membrane module 6 is lower than the membrane separation unit 2 according to the first embodiment described above.
  • the structure becomes larger by the height H 0 of 52.
  • the diffuser header 41 and the diffuser pipe 46 can be attached to and detached from the rack 5, it is advantageous in that the diffuser header 41 and the diffuser pipe 46 can be easily replaced and maintained.
  • FIG. 10 is a front view of the membrane separation unit 2 according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a side view of the same.
  • the rack 5 and the gantry 7 are shown in a separated state.
  • FIG. 12 is a perspective view of the rack 5 and the gantry 7 of the membrane separation unit 2 according to the third embodiment.
  • the connecting portion of the rack 5 and the gantry 7 is shown.
  • the same or similar members as those of the above-described embodiment may be denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof may be omitted.
  • the membrane separation unit 2 includes a rack 5, a mount 7 on which the rack 5 is placed, and at least one membrane module 6 accommodated in the rack 5. And an air diffuser 4 incorporated in the gantry 7. 10 and 11, the membrane module 6 is indicated by a two-dot chain line in order to make the form of the rack 5 and the mount 7 easier to understand. Since the membrane module 6 has the same mode as the first embodiment described above, a detailed description of the membrane module 6 is omitted.
  • the rack 5 is schematically configured by an upper frame 51, a lower frame 52 arranged in parallel with the upper frame 51 and a plurality of pillars 53 connecting the upper frame 51 and the lower frame 52.
  • the rack 5 has a substantially rectangular parallelepiped frame shape as a whole.
  • a plurality of membrane modules 6 are arranged in a substantially rectangular parallelepiped space formed by the upper frame 51, the lower frame 52, and the pillars 53. The membrane module 6 is placed on the lower frame 52.
  • the gantry 7 is schematically configured by a support frame 71 disposed substantially parallel to the lower frame 52 of the rack 5 and a plurality of legs 72 fixed to the lower part of the support frame 71.
  • the gantry 7 is provided with at least one aeration tube 46 having a plurality of aeration ports 46 a for discharging air below the membrane module 6.
  • the support frame 71 includes a pair of air diffusion headers 41 arranged in parallel and a plurality of connection members 42 spanned between the pair of air diffusion headers 41, and has a substantially rectangular outer shape in plan view. have.
  • Each aeration header 41 is provided with an air supply port 47.
  • the air supply port 47 is connected to an air supply pipe 82 (see FIGS. 1 and 2) via at least one pipe. Further, the air supply pipe 82 is connected to the blower 81 via at least one pipe.
  • each air diffuser 46 is provided with a number of air diffusers 46a.
  • the pair of diffuser headers 41 and at least one diffuser tube 46 are arranged in a ladder shape so that the longitudinal direction of the diffuser header 41 and the longitudinal direction of the diffuser tube 46 are substantially orthogonal to each other.
  • One end of the diffuser tube 46 is inserted into and fixed to one of the diffuser headers 41 of the pair of diffuser headers 41, and the other end of the diffuser tube 46 is the other diffuser header 41 of the pair of diffuser headers 41. It is inserted and fixed. In this way, the inside of the air diffuser 46 communicates with the inside of each air diffuser header 41.
  • the air supplied from the blower 81 is supplied into the diffuser header 41 through the air supply port 47, and the air in the diffuser header 41 is separated from the diffuser port 46 a provided in the diffuser pipe 46. It is discharged into the liquid mixture in the tank 25.
  • the shape of the lower frame 52 of the rack 5 and the support frame 71 of the gantry 7 correspond to each other so that they can be superposed vertically. Then, the lower frame 52 of the rack 5 is placed on the support frame 71 of the gantry 7, and the rack 5 and the gantry 7 are connected by fastening the support frame 71 and the lower frame 52 with fastening members such as bolts. Has been.
  • the membrane module 6 and the diffuser tube 46 are disposed close to each other in the vertical direction in order to suppress the height of the membrane separation unit 2.
  • a member (lower frame 52) on which the membrane module 6 is placed in the rack 5 and an aeration header 41 incorporated in the gantry 7 are arranged side by side.
  • the height ⁇ H from the upper end of the air diffuser 46 to the lower end of the membrane module 6 is equal to or smaller than the height H 0 of the lower frame 52 of the rack 5 plus the allowable value ⁇ .
  • the height ⁇ H from the diffuser tube 46 to the lower end of each membrane module 6 is lower than that of the lower frame 52 compared to the membrane separation unit 2 according to the first embodiment.
  • the structure becomes larger by height H 0 minutes.
  • the rack 5 and the gantry 7 are separable, it is advantageous in that the replacement and maintenance of the membrane module 6 and the replacement and maintenance of the diffuser header 41 and the diffuser pipe 46 are facilitated.
  • the longitudinal direction of the diffuser tube 46 and the arrangement direction of the plurality of membrane modules 6 are substantially orthogonal to each other.
  • the longitudinal direction of the diffuser tube 46 and the arrangement direction of the plurality of membrane modules 6 are May be substantially parallel.
  • the longitudinal direction of the diffusion header 41 and the arrangement direction of the plurality of membrane modules 6 are substantially orthogonal.
  • the membrane separation unit 2 includes a pair of diffuser headers 41.
  • the membrane separator unit 2 only needs to include at least one diffuser header 41.
  • the membrane separation unit 2 includes one aeration header 41, a structural member extending in parallel with the aeration header 41 can be provided, and an aeration tube 46 can be provided between the structural member and the aeration header 41.
  • the diffuser tubes 46 can be arranged in two rows, and the diffuser header 41 can be provided between the two rows of diffuser tubes 46.

Abstract

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

Description

膜分離装置
　本発明は、下水や工場排水を浄化する水処理に用いられる膜分離装置に関する。
　従来、膜分離活性汚泥法を用いて、下水や工場排水の浄化が行われている。膜分離活性汚泥法では、被処理水が活性汚泥で処理され、処理された水（処理水）と活性汚泥とが分離膜を用いて分離される。このような処理水と活性汚泥との分離は、例えば、処理水と活性汚泥の混合液が流入する膜分離槽において、混合液に浸漬された分離膜で行われる。このような膜分離槽には、分離膜の膜面洗浄のための曝気装置が備えられることがある。この曝気装置は、分離膜を下方から曝気するように構成されている。曝気装置により膜分離槽内に気泡が供給されると、槽内に上昇流が発生し、これにより活性汚泥による分離膜の目詰まりが抑制される。
　上記分離膜を備えた装置の一例として、特許文献１には、浸漬型膜分離装置が示されている。この浸漬型膜分離装置は、分離膜の膜モジュールと、膜モジュールを収容した膜モジュールケースと、膜モジュールケースの下部に配置されたディフューザケースとを備えている。ディフューザケースは、上部のキャビティと、下部の脚と、キャビティと脚との上下間に設けられた複数の散気口を有するエア供給管とを備えている。そして、ディフューザケースの高さが膜モジュールケースの高さの０．１５倍から０．９８倍であり、脚の高さが全高（膜モジュールケースとディフューザケースを合わせた高さ）の５％から３０％であるように、ディフューザケースが調整されている（特許文献１の段落０１０７～０１１７、参照）。
米国特許出願公開公報ＵＳ２０１１／０１００９１２Ａ１
　分離膜の目詰まりを抑止するためには、膜分離槽内で混合液の適切な循環流を形成することが肝要である。膜分離槽内で混合液の循環流を形成するためには、槽底から膜モジュール下端までの高さと、膜モジュール上端から水面までの高さとのそれぞれに、十分な大きさが必要である。
　新規に膜分離槽を製造する場合には、所望の処理能力（濾過能力）に見合う膜モジュールを選択し、その膜モジュールに適した水深となるように膜分離槽を設計することができる。しかし、既存の膜分離槽や沈殿槽などの既存の水槽に、新たに膜分離装置を導入する場合には、既存の水槽の水深に合わせた高さの膜モジュールが設置される。この場合に、処理能力が膜モジュールの面積に依存するので、特に、既存の水槽の水深が低いときには、所望の処理能力を満足できないことがある。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、処理能力を低下させずに膜分離装置の高さをより低くすることにある。
　特許文献１に記載された膜分離装置では、槽底からエアが放出される散気口までの高さ（ディフューザケースの脚の高さ）と、散気口から膜モジュール下端までの高さ（ディフューザケースのキャビティの高さ）と、膜モジュールの高さとの関係が調整されている。このように、従来、散気口から膜モジュール下端までの高さを設けることが必須とされていた。これに対し、本願の発明者らは、膜モジュールの下側開口の面積と膜モジュール上から水面までの高さとを適切に設定すれば、散気口から膜モジュール下端までの高さがゼロ又はゼロに近い値の場合と、およそ３００ｍｍの場合とで、分離膜の洗浄効果に関してほぼ同じ結果が得られるという知見を得た。そこで、本発明では、散気口から膜モジュール下端までの高さをゼロ又はゼロに近い値とすることによって、処理能力を低下させずに、膜分離装置の高さを抑えることを実現しようとしている。
　本発明に係る膜分離装置は、ラックと、前記ラックに収容された少なくとも１つの浸漬式膜モジュールと、前記膜モジュールの下方においてエアを吐出する複数の散気口を有し、前記膜モジュールと上下方向に近接して配置された散気管とを備えているものである。
　また、本発明は、上記膜分離装置において、前記ラックが、上枠と、前記膜モジュールが載置された下枠と、前記上枠と前記下枠との間を接続する複数の柱とを有し、前記散気管の上端が前記ラックの前記下枠の高さ範囲内に位置しているものであってよい。ここで、前記ラックの前記下枠が、前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを含んでいてよい。さらに、前記ラックが、前記下枠の下部に設けられた複数の脚を有していてよい。
　また、本発明は、上記膜分離装置において、前記ラックが、上枠と、前記膜モジュールが載置された下枠と、前記上枠と前記下枠との間を接続する複数の柱とを有し、前記散気管が前記ラックの前記下枠に支持されているものであってよい。ここで、上記膜分離装置が前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを更に備え、前記散気ヘッダが前記下枠に固定されているものであってよい。
　また、本発明は、上記膜分離装置において、前記ラックが載置される架台を更に備え、前記架台が、前記散気管と接続され当該散気管へエアを供給する少なくとも１つの散気ヘッダを含む支持枠と、前記支持枠の下部に設けられた複数の脚とを有しているものであってよい。
　本発明によれば、膜分離装置の濾過（分離）処理能力を低下させずに、膜分離装置の高さをより低くすることができる。
図１は、本発明の一実施形態に係る膜分離装置を備えた膜分離槽の平面図及びその周辺設備の概要を示す図である。 図２は、図１のII－II矢視断面図である 図３は、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニットの正面図である。 図４は、第１実施形態に係る膜分離ユニットの側面図である。 図５は、第１実施形態に係る膜分離ユニットのラックの平面図である。 図６は、第１実施形態に係る膜分離ユニットのラックの斜視図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る膜分離ユニットの正面図である。 図８は、第２実施形態に係る膜分離ユニットの側面図である。 図９は、第２実施形態に係る膜分離ユニットのラックと散気装置の平面図である。 図１０は、本発明の第３実施形態に係る膜分離ユニットの正面図である。 図１１は、第３実施形態に係る膜分離ユニットの側面図である。 図１２は、第３実施形態に係る膜分離ユニットのラックと架台の斜視図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る膜分離装置を備えた膜分離槽２５の平面図及びその周辺設備の概略構成を示す図であり、図２は図１のII－II矢視断面図である。図１及び図２に示される膜分離槽２５には、活性汚泥で処理された被処理水（以下、「処理水」という）と活性汚泥との混合液（以下、単に「混合液」という）が流入する。膜分離槽２５は、混合液から処理水を分離するための水槽であり、混合液を濾過するための１以上（本実施形態では６つ）の膜分離ユニット２が混合液に浸漬された状態で槽内に設けられている。膜分離ユニット２は、本発明に係る膜分離装置の一実施形態である。各膜分離ユニット２は、少なくとも１つの浸漬式膜モジュール６を備えており、この膜モジュール６で活性汚泥から分離された処理水（濾過水）は集められて、再利用されるか又は放流される。
　以下、膜分離ユニット２の第１～３実施形態について各々説明する。なお、膜分離槽２５に設けられた少なくとも１つの膜分離ユニット２の概略構成はいずれも同じであるので、少なくとも１つの膜分離ユニット２のうちの１つの構造について詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
　図３は、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニット２の正面図であり、図４は、第１実施形態に係る膜分離ユニット２の側面図である。図４において、膜モジュール６は二点鎖線で示されている。図５は、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニット２のラック５の平面図であり、この図ではラック５のうち後述する柱５３及び上枠５１を除いた部分が示されている。図６は、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニット２のラック５の斜視図であり、この図ではラック５の下部分が示されている。図３～図６に示されるように、本発明の第１実施形態に係る膜分離ユニット２は、ラック５と、ラック５に収容された複数の膜モジュール６と、ラック５に組み込まれた散気装置４と、を備えている。続いて、これらの膜分離ユニット２の構成要素の各々について詳細に説明する。
　ラック５は、上枠５１と、上枠５１と上下に平行に配置された下枠５２と、上枠５１と下枠５２との間を接続する複数の柱５３と、下枠５２の下部に設けられた複数の脚５４とにより概略構成されている。このラック５には、膜モジュール６の下方においてエアを吐出する複数の散気口４６ａを有する少なくとも１本の散気管４６が設けられている。
　ラック５の下枠５２は、平行に配置された一対の散気ヘッダ４１と、一対の散気ヘッダ４１間に架け渡された複数の接続部材４２とにより構成されており、平面視において膜モジュール６の配列方向を長手方向とする略長方形状の外形を有している。
　各散気ヘッダ４１は、内部にエアが流通する直管形状の部材である。散気ヘッダ４１として、例えば、両端が閉塞された角型鋼を用いることができる。各散気ヘッダ４１には、エア供給口４７が設けられている。エア供給口４７は、少なくとも１つの配管を介してエア供給管８２（図１及び２、参照）と接続されている。更に、エア供給管８２は、少なくとも１つの配管を介してブロワ８１と接続されている。
　接続部材４２は、一対の散気ヘッダ４１の長手方向両端部と長手方向中央部とにおいて、接続部材４２の長手方向と散気ヘッダ４１の長手方向とが略直交するように配置されている。そして、接続部材４２の一端は一対の散気ヘッダ４１のうち一方の散気ヘッダ４１に固定され、接続部材４２の他端は一対の散気ヘッダ４１のうち他方の散気ヘッダ４１に固定されている。接続部材４２として、例えば、溝形鋼を用いることができる。なお、本実施形態に限定されず、ラック５の剛性を高めるために、適宜位置に適宜数の接続部材４２を設けることができる。
　一対の散気ヘッダ４１間に、少なくとも１本の散気管４６が設けられている。散気管４６は、周囲に複数の散気口４６ａが設けられた直管形状の部材である。散気口４６ａの径は例えば５ｍｍ程度である。散気管４６は、散気ヘッダ４１の長手方向と散気管４６の長手方向とが略直交するように配置されている。そして、散気管４６の一端は一対の散気ヘッダ４１のうち一方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定され、散気管４６の他端は一対の散気ヘッダ４１のうち他方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定されている。このようにして、散気管４６の内部は各散気ヘッダ４１の内部と連通されている。以上の構成により、ブロワ８１から送給されたエアがエア供給口４７を通じて散気ヘッダ４１内へ供給され、散気ヘッダ４１内のエアが散気管４６に設けられた散気口４６ａから膜分離槽２５の混合液内へ放出される。
　ラック５の脚５４は、一対の散気ヘッダ４１の長手方向両端と長手方向中央部とにおいて、散気ヘッダ４１の下面に固定されている。脚５４の高さＨｂは、下枠５２と脚５４とにより下枠５２の下方に形成された「ラック５の下側開口」の面積（本実施形態ではラック５の４面の下側開口の総面積）に基づいて、後述する膜分離ユニット２を通過する上昇流の流量が好適な値となるように定められている。
　ラック５の上枠５１は、略水平な複数の長尺部材により構成され、下枠５２と略等しい、平面視において膜モジュール６の配列方向を長手方向とする平面視略長方形状の外形を有している。そして、この上枠５１に囲まれた空間が「ラック５の上側開口」となっている。
　上枠５１と下枠５２とは、これらの間の適宜位置に配置された複数の柱５３によって連結されている。柱５３の上端は上枠５１の下面に固定され、柱５３の下端は下枠５２の上面に固定されている。本実施形態においては、一対の散気ヘッダ４１の長手方向両端と長手方向中央部との各々において脚５４と柱５３とが一直線上に上下に並ぶように、脚５４と柱５３とが対応して設けられている。
　上記構成のラック５において、上枠５１、下枠５２、及び柱５３で囲まれた空間には、複数の膜モジュール６が配置されている。本実施形態において、各膜モジュール６は鉛直方向と平行な平面状を成し、複数の膜モジュール６が水平方向に互いに対向するようにラック５の下枠５２上で配列されている。複数の膜モジュール６の配列方向は、複数の散気管４６の配列方向と同方向である。なお、膜モジュール６の上端から、膜分離槽２５の水面までの高さＨｕ（図２、参照）は、後述する膜分離ユニット２を通過する上昇流の形成を阻害しないために十分な値（例えば、３００ｍｍ以上）となっている。
　膜モジュール６は、上下に平行に配置された上ヘッダ６０及び下ヘッダ６１と、上ヘッダ６０に上端が下ヘッダ６１に下端がそれぞれ接続された複数の中空糸膜６２と、上ヘッダ６０と下ヘッダ６１を接続する支柱６３とで概略構成されている。支柱６３は、上ヘッダ６０と下ヘッダ６１との離間距離を保持するとともに、上ヘッダ６０と下ヘッダ６１とを連結している。中空糸膜６２は、混合液から処理水を濾過（分離）する濾過膜（分離膜）であって、例えば、長さ方向に中空なＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニデン）の多孔質中空膜である。
　膜モジュール６の上ヘッダ６０は、膜分離ユニット２ごとに設けられたユニット集水管６５と少なくとも１つの配管を介して接続されている。さらに、ユニット集水管６５は少なくとも１つの配管を介して集水管８３（図１及び２、参照）と接続されている。そして、集水管８３は、途中に吸引ポンプ２６が設けられた配管２７を介して、例えば濾過水槽２８などの膜分離槽２５の下流側設備と接続されている。
　上記構成の膜分離ユニット２において、吸引ポンプ２６が稼働すると、膜モジュール６の中空糸膜６２で濾過された濾過水が上ヘッダ６０へ集められ、各膜モジュール６の上ヘッダ６０へ集められた濾過水がユニット集水管６５へ集められる。さらに、各膜分離ユニット２のユニット集水管６５に集められた濾過水が集水管８３へ集められて、ここから膜分離槽２５の下流の例えば濾過水槽２８などへ導かれる。なお、吸引ポンプ２６は、例えば、運転と停止とを繰り返すように間欠駆動される。
　上記のように混合液の固液分離を行う過程で、混合液中の懸濁物質（活性汚泥など）により膜モジュール６の中空糸膜６２表面の目詰まりが進行する。その結果、中空糸膜６２の表面積の減少により濾過流量が低下し、また、膜間差圧が上昇して、膜モジュール６の濾過能力が低下する。このような中空糸膜６２表面の目詰まりを解消及び防止するために、膜分離ユニット２に散気装置４が備えられている。散気装置４は、ラック５に組み込まれた散気ヘッダ４１及び散気管４６、ブロワ８１、並びにこれらを接続する配管等で構成されている。
　散気装置４では、膜モジュール６の下方に配置された散気管４６からエア（微細気泡）を吐出させる。散気管４６から吐出されたエアは、膜モジュール６の間を速やかに上昇して、中空糸膜６２に振動を与え、中空糸膜６２の表面に付着した異物を除去する。一方で、散気管４６から吐出されたエアの上昇により、膜モジュール６間でエアと混合液との気液混合上昇流が生じる。この上昇流の発生により、ラック５の下側開口に周囲から混合液が流れ込み、ラック５の上側開口からは濾過後の濃縮された混合液が周囲に拡散される。そして、この気液混合上昇流の剪断力により、膜モジュール６の中空糸膜６２の表面から懸濁物質が引き剥がされる。このようにして、散気管４６から吐出されるエアにより、膜モジュール６が効率的に洗浄されるとともに、中空糸膜６２の表面への固体の吸着が抑制される。
　以上説明した膜分離ユニット２において、膜分離ユニット２の高さを抑えるために、膜モジュール６と散気管４６とが上下方向に近接して配置されている。この明細書及び請求の範囲において、「近接」とは、散気管４６の上端（又は散気管４６の散気口４６ａ）から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨ（図３、参照）が、実質的にゼロである状態、又は、ラック５の下枠５２の高さＨ０に許容値αを加えた大きさ以下である状態を意味する。許容値αは、０以上且つラック５の下枠５２の高さＨ０以下の値であり、より望ましくは、０以上且つラック５の下枠５２の高さＨ０の１／２以下の値である。許容値αには、散気管４６の撓み、散気管４６の両端を支持する散気ヘッダ４１の上端から散気管４６の上端（又は散気口４６ａ）までの高さ、及び製造誤差などが含まれている。したがって、「近接」とは、散気管４６の上端から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨが、実質的にゼロである状態（ΔＨ≒０）、又は、ラック５の下枠５２の高さＨ０の２倍以下である状態（ΔＨ≦２Ｈ０）、より好ましくは、ラック５の下枠５２の高さＨ０の３／２倍以下である状態（ΔＨ≦３／２Ｈ０）を意味する。
　本実施形態に係る膜分離ユニット２では、散気ヘッダ４１がラック５の下枠５２の構成要素とされ、この下枠５２に直接的に膜モジュール６が載置されている。つまり、散気ヘッダ４１は、散気管４６へエアを供給するという本来の機能に加えて、膜モジュール６を支持する支持要素としての機能と、ラック５の剛性を確保するための強度要素としての機能とを併せ備えている。これにより、散気管４６の両端を支持する散気ヘッダ４１の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが実質的にゼロとなっており、散気ヘッダ４１の上端と散気管４６の上端の高さ位置が同じ場合には、散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが実質的にゼロとなる。また、散気管４６に撓みが生じていたり、散気管４６の上端が散気ヘッダ４１の上端より低い位置にある場合には、散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが、ラック５の下枠５２の高さＨ０に許容値αを加えた大きさ以下となる。そして、上記場合のいずれにおいても、散気管４６の上端がラック５の下枠５２の高さ範囲（下枠５２の下端から上端までの高さ範囲）内に位置している。なお、従来の膜分離ユニット（特許文献１に記載された膜分離装置）では、散気口から膜モジュールの下端までの間に気泡が上昇するための十分な高さが確保されているため、従来の膜分離ユニットの散気口から膜モジュールの下端までの高さは、本実施形態に係る膜分離ユニット２の散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨと比較して大きい。
　本実施形態に係る膜分離ユニット２の膜モジュール６の洗浄効果を評価するために、当該膜分離ユニット２と概略同じ形で散気管４６の上端から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨが３００ｍｍである点のみ異なる比較例に係る膜分離ユニットの洗浄効果と比較した。この結果、本実施形態に係る膜分離ユニット２の膜モジュール６の洗浄効果と、比較例に係る膜分離ユニットの膜モジュールの洗浄効果は、ほぼ同程度であることが分かった。即ち、本実施形態に係る膜分離ユニット２によれば、膜モジュール６の洗浄能力を低下させずに、ひいては、膜モジュール６の濾過処理能力を低下させずに、膜分離ユニット２の高さを抑えることが可能であることが分かった。
　上記の通り、本実施形態に係る膜分離ユニット２では、膜モジュール６の濾過処理能力を低下させずに、膜分離ユニット２の高さを抑えることができるので、膜分離槽２５の水深を従来と比較して浅くすることができる。膜分離槽２５の水深が浅くなれば、散気口４６ａから吐出される気泡にかかる水圧が小さくなるので、より小さい能力のブロワ８１を採用することが可能となる。従来の膜分離槽２５では、ブロワ８１を駆動するためのエネルギーが膜分離槽２５の運転エネルギーの大半を占めていることから、ブロワ８１を駆動するためのエネルギーを削減することで膜分離槽２５の運転エネルギーを効果的に削減することができる。
〔第２実施形態〕
　次に、本発明の第２実施形態に係る膜分離ユニット２について説明する。図７は本発明の第２実施形態に係る膜分離ユニット２の正面図であり、図８は同じく側面図である。図７では、紙面最手前側の脚５４を透過して、散気装置４の散気ヘッダ４１が紙面手前側に示されている。図９は第２実施形態に係る膜分離ユニット２のラック５と散気装置４の平面図であり、この図ではラック５のうち柱５３と上枠５１が省略されている。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
　図７～図９に示されるように、第２実施形態に係る膜分離ユニット２は、ラック５と、ラック５に固定された散気装置４と、ラック５に収容された複数の膜モジュール６とを備えている。なお、図７及び図８では、ラック５の形態をわかりやすくするために、膜モジュール６が二点鎖線で示されている。膜モジュール６は前述の第１実施形態と同じ態様のものであるので、膜モジュール６についての詳細な説明は省略する。
　ラック５は、上枠５１と、上枠５１と上下に平行に配置された下枠５２と、上枠５１と下枠５２との間を接続する複数の柱５３と、下枠５２の下部に設けられた複数の脚５４とにより概略構成されている。ラック５は、全体として脚付きの略直方体枠状を成している。そして、上枠５１、下枠５２、及び柱５３により形成された略直方体状の空間に複数の膜モジュール６が配置されている。膜モジュール６は、下枠５２に載置されている。
　散気装置４は、平行に配置された一対の散気ヘッダ４１と、多数の散気口４６ａが設けられた複数の散気管４６と、ブロワ８１（図１、参照）と、ブロワ８１と各散気ヘッダ４１とを接続する少なくとも１つの配管などで構成されている。図８に示されるように、一対の散気ヘッダ４１と散気管４６は、散気ヘッダ４１の長手方向と散気管４６の長手方向とが略直交するように、梯子状に配置されている。そして、散気管４６の一端は一対の散気ヘッダ４１のうち一方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定され、散気管４６の他端は一対の散気ヘッダ４１のうち他方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定されている。このようにして、散気管４６の内部は各散気ヘッダ４１の内部と連通されている。各散気ヘッダ４１には、エア供給口４７が設けられている。エア供給口４７は、少なくとも１つの配管を介してエア供給管８２（図１及び２、参照）と接続されている。更に、エア供給管８２は、少なくとも１つの配管を介してブロワ８１と接続されている。
　散気ヘッダ４１は、ラック５の下枠５２に支持金具４９を介して支持されている。支持金具４９は、散気ヘッダ４１及び散気管４６の重量を支持するために十分な数が適宜位置に設けられている。本実施形態に係る支持金具４９は、Ｕ字ボルトであり、Ｕ字ボルトのＵ字に散気ヘッダ４１が挿入されたうえで、当該Ｕ字ボルトの上端が下枠５２にナットで固定されている。このようにして、散気ヘッダ４１及び散気管４６は、下枠５２に吊り下げられた状態で支持されている。但し、支持金具４９は本実施形態に限定されるものではない。
　上記構成の膜分離ユニット２では、膜分離ユニット２の高さを抑えるために、膜モジュール６と散気管４６とが上下方向に近接して配置されている。具体的には、ラック５において膜モジュール６が載置される部材（下枠５２）に散気ヘッダ４１が直接的に固定されている。これにより、散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが、ラック５の下枠５２の高さＨ０に許容値αを加えた大きさ以下となっている。なお、本実施形態に係る膜分離ユニット２では、前述の第１実施形態に係る膜分離ユニット２と比較して、散気管４６の上端から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨは下枠５２の高さＨ０分だけ構造上大きくなる。しかし、ラック５から散気ヘッダ４１及び散気管４６が着脱可能となるので、散気ヘッダ４１及び散気管４６の交換やメンテナンスが容易となる点で有利である。
〔第３実施形態〕
　次に、本発明の第３実施形態に係る膜分離ユニット２について説明する。図１０は本発明の第３実施形態に係る膜分離ユニット２の正面図であり、図１１は同じく側面図である。図１０において、ラック５と架台７は分離された状態で示されている。図１２は第３実施形態に係る膜分離ユニット２のラック５と架台７の斜視図であり、この図ではラック５と架台７の接続部分が示されている。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
　図１０～図１２に示されるように、第３実施形態に係る膜分離ユニット２は、ラック５と、ラック５が載置される架台７と、ラック５に収容された少なくとも１つの膜モジュール６と、架台７に組み込まれた散気装置４と、で構成されている。なお、図１０及び図１１では、ラック５及び架台７の形態をわかりやすくするために、膜モジュール６が二点鎖線で示されている。膜モジュール６は前述の第１実施形態と同じ態様のものであるので、膜モジュール６についての詳細な説明は省略する。
　ラック５は、上枠５１と、上枠５１と上下に平行に配置された下枠５２と、上枠５１と下枠５２との間を接続する複数の柱５３とにより概略構成されている。ラック５は、全体として略直方体枠状を成している。そして、上枠５１、下枠５２、及び柱５３により形成された略直方体状の空間に複数の膜モジュール６が配置されている。膜モジュール６は、下枠５２に載置されている。
　架台７は、ラック５の下枠５２と略平行に配置された支持枠７１と、支持枠７１の下部に固定された複数の脚７２とで概略構成されている。この架台７には、膜モジュール６の下方においてエアを吐出する複数の散気口４６ａを有する少なくとも１つの散気管４６が設けられている。
　支持枠７１は、平行に配置された一対の散気ヘッダ４１と、一対の散気ヘッダ４１間に架け渡された複数の接続部材４２とにより構成されており、平面視において略矩形状の外形を有している。各散気ヘッダ４１には、エア供給口４７が設けられている。エア供給口４７は、少なくとも１つの配管を介してエア供給管８２（図１及び２、参照）と接続されている。更に、エア供給管８２は、少なくとも１つの配管を介してブロワ８１と接続されている。
　支持枠７１の一対の散気ヘッダ４１間に、少なくとも１つの散気管４６が設けられている。各散気管４６には、多数の散気口４６ａが設けられている。一対の散気ヘッダ４１と少なくとも１つの散気管４６は、散気ヘッダ４１の長手方向と散気管４６の長手方向とが略直交するように、梯子状に配置されている。そして、散気管４６の一端は一対の散気ヘッダ４１のうち一方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定され、散気管４６の他端は一対の散気ヘッダ４１のうち他方の散気ヘッダ４１に挿入されて固定されている。このようにして、散気管４６の内部は各散気ヘッダ４１の内部と連通されている。以上の構成により、ブロワ８１から送給されたエアがエア供給口４７を通じて散気ヘッダ４１内へ供給され、散気ヘッダ４１内のエアが散気管４６に設けられた散気口４６ａから膜分離槽２５の混合液内へ放出される。
　ラック５の下枠５２と、架台７の支持枠７１とは、上下に重ね合わせることができるように形状が対応している。そして、架台７の支持枠７１上にラック５の下枠５２が載置され、支持枠７１と下枠５２とがボルト等の締結部材により締結されることにより、ラック５と架台７とが連結されている。
　上記構成の膜分離ユニット２では、膜分離ユニット２の高さを抑えるために、膜モジュール６と散気管４６とが上下方向に近接して配置されている。具体的には、ラック５において膜モジュール６が載置される部材（下枠５２）と、架台７に組み込まれた散気ヘッダ４１とが、上下に並んで配置されている。これにより、散気管４６の上端から膜モジュール６の下端までの高さΔＨが、ラック５の下枠５２の高さＨ０に許容値αを加えた大きさ以下となっている。なお、本実施形態に係る膜分離ユニット２では、前述の第１実施形態に係る膜分離ユニット２と比較して、散気管４６から各膜モジュール６の下端までの高さΔＨは下枠５２の高さＨ０分だけ構造上大きくなる。しかし、ラック５と架台７とが分離可能であるので、膜モジュール６の交換やメンテナンス、並びに、散気ヘッダ４１及び散気管４６の交換やメンテナンスが容易となる点で有利である。
〔その他の実施形態〕
　上記第１～第３実施形態では、散気管４６の長手方向と複数の膜モジュール６の配列方向とが略直交しているが、散気管４６の長手方向と複数の膜モジュール６の配列方向とが略平行であってもよい。散気管４６の長手方向と複数の膜モジュール６の配列方向とが略平行である場合には、散気ヘッダ４１の長手方向と複数の膜モジュール６の配列方向とが略直交する。
　また、上記第１～第３実施形態では、膜分離ユニット２は一対の散気ヘッダ４１を備えているが、膜分離ユニット２は散気ヘッダ４１を少なくとも１つ備えていればよい。膜分離ユニット２が１つの散気ヘッダ４１を備える場合には、散気ヘッダ４１と平行に延びる構造部材を設け、当該構造部材と散気ヘッダ４１との間に散気管４６が設けることができる。或いは、散気管４６を２列に配列し、２列の散気管４６の間に散気ヘッダ４１を設けることができる。
　以上の通り、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明したが、当業者であれば本件明細書を見て自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
　２　膜分離ユニット（膜分離装置）
　４　散気装置
　　４１　散気ヘッダ
　　４２　接続部材
　　４６　散気管
　　４６ａ　散気口
　　４７　エア供給口
　５　ラック
　　５１　上枠
　　５２　下枠
　　５３　柱
　　５４　脚
　６　膜モジュール
　７　架台
　　７１　支持枠
　　７２　脚
　４９　支持金具

Claims (7)

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