WO2017110283A1 - 膜エレメントの配置構造、膜カセット及び膜ユニット - Google Patents

膜エレメントの配置構造、膜カセット及び膜ユニット Download PDF

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cassette
membrane element
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Inventor
徳正 吉野
太一 成田
重雄 石本
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/089—Modules where the membrane is in the form of a bag, membrane cushion or pad
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement structure of membrane elements in a cassette accommodating plate-like membrane elements.
  • a membrane separation device applied as a solid-liquid separation means in sewage treatment or industrial wastewater treatment is a device that solid-liquid separates solid substances and water components after biologically treating or coagulating the pollutants contained in the wastewater. It is immersed in the liquid phase in the biological treatment tank or the coagulation treatment tank.
  • the membrane units disclosed in Patent Documents 1 and 2 are known.
  • This membrane unit has a configuration in which a plurality of membrane elements made of flat ceramic filters are arranged at a predetermined interval.
  • the membrane element is attached to the guide groove of the frame so that it can be pulled out from the frame.
  • the plurality of membrane elements are connected via any one or combination of the water collecting pipe, flexible pipe, and connector of the membrane unit, when attaching / detaching the membrane element during maintenance, it is often used for attaching / detaching the flexible pipe or connector. Takes time.
  • the number of membrane elements to be installed can be from several thousands to several tens of thousands, so considerable maintenance is required.
  • careful handling is required so as not to damage or break the filter body during the attachment / detachment operation of the membrane element.
  • the membrane separation device disclosed in Patent Document 3 includes the membrane element in the fixed frame so that the water collecting part of the membrane element in which the hollow fiber membranes are bundled can be detached from the fixed frame.
  • the water collecting part of the membrane element and the water collecting part of the fixed frame can be connected by a joint.
  • the membrane element is made of organic material such as plastic or ceramic, or non-shrinkable or non-flexible material made of inorganic material
  • the size of the membrane element and the water collecting part of the membrane element are fixed according to the mounting pitch. Manufacturing accuracy such as dimensions is required. Therefore, the manufacturing cost of the membrane element and the membrane unit including the membrane element is increased.
  • the membrane element of the membrane separation apparatus disclosed in Patent Document 4 includes a flat ceramic filter and a water collecting portion including a mount to which an end of the ceramic filter is attached. Since the water collecting part is attached to both ends of the ceramic filter, the accuracy of the connection dimension between the water collecting part and the ceramic filter is required, and the same problem as the membrane separation device of Patent Document 3 is involved. That is, since manufacturing accuracy of the membrane element and the water collecting portion is required in accordance with the mounting dimension of the membrane element with respect to the frame body that houses the membrane element, the manufacturing cost of the membrane cassette and the membrane unit is increased.
  • an object of the present invention is to reduce the manufacturing cost of a membrane separation device and improve the maintainability.
  • the arrangement structure of the membrane element of the present invention includes a filtration main body provided for solid-liquid separation processing, a water collection portion for collecting solid-liquid separation treated water from one end of the filtration main body, and the filtration main body.
  • a plurality of membrane elements each having a sealing portion for sealing the other end portion, a water collection portion receiver to which the water collection portions of the plurality of membrane elements are connected, and the plurality of membrane elements in parallel
  • a sealing portion receiver in which sealing portions of the plurality of membrane elements are arranged.
  • a membrane cassette having a plurality of membrane elements, in which a solid-liquid separation treated water is collected from a filtration main body provided for solid-liquid separation treatment and one end of the filtration main body.
  • a plurality of membrane elements provided with a water collection portion for water and a sealing portion for sealing the other end of the filtration main body, and a water collection portion receiver to which the water collection portions of the plurality of membrane elements are connected; And a sealing portion receiver in which sealing portions of the plurality of membrane elements are arranged so that the plurality of membrane elements are arranged in parallel.
  • the aspect of the membrane unit of the present invention is a membrane unit in which the membrane cassettes are stacked.
  • a treated water extraction portion fitted to the water collection portion receiver is provided at one end portion of the water collection portion.
  • a groove in which the sealing portions of the membrane elements are placed is formed in the sealing portion receiver so that the plurality of membrane elements are arranged in parallel.
  • the length of the groove is set longer than the outer diameter of the sealing portion along the lateral direction of the filtration main body.
  • One aspect of the arrangement structure of the membrane element further includes a water stop member that stops water between the water collection unit and the water collection unit receiver.
  • One aspect of the arrangement structure of the membrane elements is a pair of cover portions attached to the water collecting portion receiver and the sealing portion receiver in parallel with both of the plurality of membrane elements arranged on the outermost side. It has further.
  • One aspect of the arrangement structure of the membrane elements further includes a pressing member attached to the pair of cover portions in a state where the water collecting portions or sealing portions of the plurality of membrane elements are pressed.
  • the manufacturing cost of the membrane separation device is reduced and the maintainability is improved.
  • (A) is a front view of a membrane cassette which is one embodiment of the present invention
  • (b) is a side view of one end side of the membrane cassette
  • (c) is a side view of the other end side of the membrane cassette.
  • (A) is a top view of the film
  • (b) is a front view of the said film
  • (c) is a side view of the one end side of the said film
  • the membrane cassette 1 of this embodiment illustrated in FIG. 1 is an aspect of the arrangement structure of membrane elements, and is a membrane cassette immersed in water to be treated that is subjected to a solid-liquid separation process.
  • the membrane cassette 1 includes a plurality of membrane elements 2, a header receiver (water collection portion receiver) 3 to which the header (collection portion) 22 of the plurality of membrane elements 2 is connected, and the plurality of membrane elements 2 in parallel.
  • the footer receiver (sealing part receiver) 4 in which the footers (sealing parts) 23 of the plurality of membrane elements 2 are arranged is provided.
  • the membrane cassette 1 includes a pair of side covers (covers) 5 attached to the header receiver 3 and the footer receiver 4 and the pair of side covers in a state where the headers 22 or footers 23 of the plurality of membrane elements 2 are pressed.
  • a pressing member 6 attached to the cover 5 is provided.
  • the membrane element 2 includes a filtration main body 21 that is subjected to a solid-liquid separation process, a header 22 that collects solid-liquid separation treated water from one end of the filtration main body 21, and the other end of the filtration main body 21. And a footer 23 for sealing. Further, a treated water outlet 24 fitted to the header receiver 3 is provided at one end of the header 22.
  • the filtration main body 21 is composed of a flat plate-shaped filtration member. Inside the filter member, a flow passage or a flow gap is formed as a space for flowing the solid-liquid separation treated water.
  • Specific examples of the filtering member include those in which a filtration membrane is formed on a water-permeable flat plate-like support.
  • the filtering member is not limited to a specific mode as long as it has a filtering function.
  • constituent materials of the filtration main body 21, header 22, footer 23, and treated water extraction unit 24 include well-known inorganic materials or polymer resins exemplified by metals and ceramics applied to the solid-liquid separation technology. Well known organic materials. The constituent material is not damaged by the gas-liquid mixed flow for cleaning the filtration main body 21 when the filtration main body 21, the header 22, the footer 23, and the treated water extraction part 24 are incorporated as the membrane cassette 1. As long as it has the following strength, there is no particular limitation.
  • the header 22 and the footer 23 are fixed in a liquid-tight manner to one end and the other end of the filtration main body 21 by bonding, welding, or molding.
  • the filtration membrane module disclosed in Patent Document 5 can be cited.
  • the header receiver 3 is a rectangular parallelepiped water collecting main body 31 to which the headers 22 of the plurality of membrane elements 2 are connected, and one end and the other end of the water collecting main body 31 while horizontally supporting the water collecting main body 31.
  • the support part 32 to which the side cover 5 is attached to a pair is provided.
  • a plurality of fitting holes 33 into which the treated water outlet 24 of the membrane element 2 is fitted are formed in the water collecting main body 31 at equal intervals along the longitudinal direction of the water collecting main body 31.
  • water collection paths 34 communicating with the individual fitting holes 33 are formed along the longitudinal direction of the water collection main body 31.
  • a water collecting pipe 35 is provided on the longitudinal side surface of the water collecting main body 31 to transfer the solid-liquid separation treated water collected in the water collecting passage 34 from the header 22 of each membrane element 2 to the outside of the system. .
  • the water passage 350 of the water collection pipe 35 communicates with the water collection passage 34 of the water collection main body 31 through a water passage hole 352.
  • Polyvinyl chloride resin is exemplified as a constituent material of the water collection main body 31, but the material is not limited to this material, and a well-known steel material having a strength and chemical resistance according to the use environment of the membrane cassette 1, resinous A member is appropriately selected and applied.
  • the support portion 32 is formed by bending a steel plate made of a steel material such as stainless steel (for example, SUS304).
  • the support portion 32 is formed with a fixing hole 37 to which a fastener 36 such as a bolt for fixing the water collecting main body portion 31 to the support portion 32 is attached.
  • a fastener 36 such as a bolt for fixing the water collecting main body portion 31 to the support portion 32 is attached.
  • the fixing hole 37 is formed in the long hole along a height direction, arrangement
  • the footer receiver 4 includes a rectangular parallelepiped receiving body 41 in which the footers 23 of the plurality of membrane elements 2 are disposed, and one end and the other end of the receiving body 41 while horizontally supporting the receiving body 41. And a support portion 42 to which the side cover 5 is attached in a pair.
  • a plurality of grooves 43 on which the footers 23 of the membrane elements 2 are placed are formed at equal intervals in the receiving body 41 so that the plurality of membrane elements 2 are arranged in parallel.
  • the length of the groove 43 is ensured so that the footer 23 can be placed in the groove 43 even when there is an individual difference in the length of each membrane element 2.
  • the length L of the groove 43 is set to be longer than the outer diameter D of the footer 23 along the horizontal direction of the filtration main body 21.
  • the constituent material of the receiving body 41 is exemplified by polyvinyl chloride resin.
  • the material is not limited to this material, and the strength and chemical resistance are not limited to this material depending on the use environment of the membrane cassette 1.
  • Known steel materials and resinous members are appropriately selected and applied.
  • the support portion 42 is formed by bending a steel plate made of a steel material such as stainless steel (for example, SUS304) in the same manner as the support portion 32.
  • the receiving main body 41 is fixed to the support portion 42 by a fastener, adhesion, or welding according to the materials of both members.
  • a fixing hole 44 to which a fastener 52 such as a bolt or a nut for fixing the side cover 5 to the support portion 42 is attached is formed in the support portion 42.
  • the support portion 42 is formed with a fixing hole 46 to which a fastener 45 such as a bolt for fixing the receiving body portion 41 to the support portion 42 is attached. If the fixing hole 46 is formed as a long hole along the height direction, the arrangement of the receiving body 41 can be arbitrarily adjusted in the height direction.
  • the side cover 5 is attached to the header receiver 3 and the footer receiver 4 in parallel with both of the membrane elements 2 arranged on the outermost side among the plurality of membrane elements 2.
  • the side cover 5 is made of, for example, a long plate-shaped steel material such as stainless steel (for example, SUS304). Further, the side cover 5 is formed with a fixing hole 51 through which a fastener 52 for fixing the side cover 5 to the header receiver 3, the footer receiver 4, and the pressing member 6 is inserted.
  • the arrangement of the side cover 5 can be arbitrarily adjusted in the height direction. Further, the force for pressing the header 22 or footer 23 of the membrane element 2 by the pressing member 6 can be adjusted.
  • the pressing member 6 integrally includes a pressing main body portion 61 that presses the upper end portion of the header 22 or footer 23 of the membrane element 2 and an attachment portion 62 to which the side cover 5 is attached in a pair.
  • the holding body 61 is formed with a plurality of equally spaced grooves 63 for pressing the header 22 and the upper end of the footer 23 of the membrane element 2 so that the plurality of membrane elements 2 are juxtaposed.
  • the length of the groove 63 is secured so that the header 22 and the footer 23 can be pressed by the groove 63 even when there is an individual difference in the length of each membrane element 2.
  • the length L of the groove 63 is set longer than the outer diameter D of the header 22 and the footer 23 along the horizontal direction of the filtration main body 21.
  • the constituent material of the presser body 61 is exemplified by polyvinyl chloride resin.
  • the material is not limited to this material, and well-known steel materials and resinous members having strength and chemical resistance depending on the use environment of the film cassette 1. Are appropriately selected and applied.
  • the pressing main body 61 is fixed to the mounting portion 62 by a fastener, adhesion or welding according to the material of the member.
  • a fixing hole 64 to which a fastener 52 that fixes the mounting portion 62 to the side cover 5 is attached is formed in the mounting portion 62.
  • the fixing hole 64 is formed as a long hole along the height direction, the arrangement of the pressing member 6 can be arbitrarily adjusted in the height direction. Further, the force for pressing the header 22 or footer 23 of the membrane element 2 by the pressing member 6 can be adjusted.
  • the water stop member 7 includes a water stop long plate portion 71 disposed on the water collecting main body portion 31 of the header receiver 3 and a treated water extraction portion 24 of the header 22 penetrating the water stop long plate portion 71 in a liquid-tight manner.
  • a water-stop cylindrical portion 72 that is liquid-tightly fitted into the fitting hole 33 is integrally provided.
  • the water stop cylindrical portion 72 is provided on the water stop long plate portion 71 corresponding to the number of the membrane elements 2 connected to the header receiver 3.
  • a well-known elastic member having a water-stopping property is appropriately selected and applied according to the use environment of the membrane cassette 1.
  • EPDM ethylene propylene diene rubber
  • EPM ethylene propylene rubber
  • polytetrafluoroethylene fluorine rubber, silicone rubber, and the like.
  • the water stop member 7 does not necessarily need to include the water stop cylindrical portion 72, and the presence or absence of the water stop cylindrical portion 72 is selected according to the required liquid tightness.
  • the pressing member 6 is fastened in a state where the upper ends of the headers 22 and footers 23 of the individual membrane elements 2 temporarily arranged between the side covers 5 are pressed by the pressing members 6 shown in FIGS. It is fixed to both side covers 5 by the tool 52. As described above, the assembly of the membrane cassette 1 is completed.
  • the water-stopping cylindrical portion 72 of the water-stopping member 7 is fitted in each fitting hole 33 in the water collecting main body portion 31 of the header receiver 3 in advance.
  • the side cover 5 is fixed to the header receiver 3 and the footer receiver 4 as a pair by the fasteners 52.
  • the treated water extraction portion 24 of the header 22 of the membrane element 2 is inserted into the water stop cylindrical portion 72 of the water stop member 7 on the water collection main body portion 31.
  • the footer 23 of the membrane element 2 is placed in the groove 43 of the footer receiver 4 so that the membrane element 2 is in parallel with the other membrane elements 2.
  • the membrane element 2 is positioned, so that the assembly operation of the membrane cassette 1 is further facilitated.
  • the groove 43 in which the footer 23 of the membrane element 2 is placed is formed in the footer receiver 4, the positioning accuracy is improved, and the assembly work efficiency of the membrane cassette 1 is further improved.
  • the water stop member 7 is interposed between the header 22 and the header receiver 3 so that the movement of the header 22 on the header receiver 3 is suppressed. Therefore, the liquid tightness between the header 22 and the header receiver 3 is improved and the repeated load received by the lower end portion of the header 22 is reduced, so that the material fatigue of the header 22 and the water collecting main body 31 is reduced. Can prevent damage.
  • the pair of side covers 5 are arranged in parallel with respect to the outermost membrane elements 2 of the plurality of membrane elements 2, thereby protecting both membrane elements 2 and the two membrane elements 2. Ascending gas-liquid mixed flow is supplied without waste.
  • the plurality of membrane elements 2 include the header receiver 3 and the footer receiver 4. It is supported more stably on the top.
  • the membrane element 2 can be pulled out from above the membrane cassette 1. For example, even when the membrane cassette 1 is immersed in the water to be treated during maintenance, the membrane cassette 1 An arbitrary membrane element 2 can be taken out from.
  • the length L of the groove 43 of the footer receiver 4 is longer than the outer diameter D of the header 22, even if there is an individual difference in the length of the membrane element 2, the footers 23 of all the membrane elements 2 are received by the footer receiver. 4 grooves 43.
  • the degree of freedom in manufacturing the membrane element 2 is increased.
  • the allowable range of dimensional error of the membrane element 2 is expanded. Therefore, the manufacturing cost of the membrane cassette 1 and the membrane element 2 can be reduced.
  • the length L of the groove 63 of the pressing member 6 is longer than the outer diameter D of the header 22 and footer 23, in addition to the effect of the groove 43 of the footer receiver 4 described above, the headers 22 and The footer 23 can be pressed and supported.
  • the membrane unit 11 is a membrane unit that is immersed in water to be treated for solid-liquid separation, and includes a cassette stacking unit 12 in which the membrane cassettes 1 are stacked, and a membrane cassette 1 in the cassette stacking unit 12 with air. And an air diffuser 13 for supplying
  • stacking number of the membrane cassette 1 in the membrane unit 11 are set suitably according to the amount of to-be-processed water, without being limited to the aspect illustrated in FIG.
  • the cassette stacking unit 12 is formed by stacking a plurality of film cassettes 1 in the height direction.
  • the water collecting pipe 35 of one membrane cassette 1 is connected to the water collecting pipe 35 of another membrane cassette 1 disposed above and below via a flange portion 351.
  • the flange portion 351 on the lower end side of the water collecting pipe 35 in the membrane cassette 1 arranged at the lowest position is sealed by a sealing lid 38.
  • a transfer pipe for transferring the solid-liquid separation treated water introduced into the water passage 350 of the water collecting pipe 35 to the outside of the system. 14 flange portions 141 are connected.
  • the cassette stacking portion 12 is supported upright on a support base 16 so that it can be lifted together with other cassette stacking portions 12 by a lifting member 15.
  • the support frame 16 is arranged and fixed at the bottom of the water tank in which the membrane unit 11 is installed.
  • the air diffuser 13 may take the form of a known air diffuser applied to the wastewater treatment technology.
  • the air diffuser 13 is connected to a supply pipe 131 to which air is supplied from a blower outside the system and is connected to the header pipe 132 along the width direction of the membrane unit 11, and is connected to the header pipe 132 and directly below the cassette stacking section 12. And a plurality of diffuser tubes 133 along the length direction of the membrane element 2.
  • the constituent material of the air diffuser 13 is exemplified by a steel material such as stainless steel (for example, SUS304).
  • a steel material such as stainless steel (for example, SUS304).
  • the material is not limited to the material as in the case of the receiving body 41, and depends on the use environment of the membrane unit 11.
  • well-known steel materials and resin-like members having strength and chemical resistance are appropriately selected and applied.
  • the flange portion 351 on the upper end side of the water collecting pipe 35 in one membrane cassette 1 and the flange portion 351 on the lower end side of the water collecting tube 35 in the other membrane cassette 1 are fastened via a water stop member (for example, packing). (For example, bolts and nuts).
  • a water stop member for example, packing
  • the upper and lower side covers 5 in the laminated film cassette 1 are connected by a connecting member (for example, a connecting plate) (not shown).
  • a connecting member for example, a connecting plate
  • the membrane cassette 1 is laminated so that the header receiver 3 and the footer receiver 4 are arranged below.
  • the header receiver 3 and the footer receiver 4 are not limited to this embodiment.
  • the membrane cassettes 1 may be stacked so as to be disposed above.
  • the membrane unit 11 includes the membrane cassette 1, and the membrane element 2 is shielded by the side cover 5 of the membrane cassette 1 so that the membrane element 2 is not exposed. Therefore, in addition to the effects of the first embodiment, the membrane element 2 can be prevented from being damaged or dropped during the maintenance of the membrane unit 11.
  • the membrane cassette 1 can be individually removed, so that the number of layers of the membrane cassette 1 can be arbitrarily changed according to the amount of treated water. Furthermore, it is possible to replace only the membrane cassette 1 having the membrane element 2 that is likely to fail. Therefore, the maintainability of the membrane unit is improved.

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Abstract

膜分離装置の製造コストの低減とメンテナンス性の向上を図る。　膜カセット１は、固液分離処理に供される被処理水に浸漬される膜カセットである。膜カセット１は、複数の膜エレメント２と、この複数の膜エレメント２のヘッダー２２が接続されるヘッダー受け３と、当該複数の膜エレメント２が並列するようにこの複数の膜エレメント２のフッター２３が配置されるフッター受け４を備える。また、膜カセット１は、ヘッダー受け３とフッター受け４とに取り付けられる一対のサイドカバー５と、前記複数の膜エレメント２のヘッダー２２若しくはフッター２３を押さえつけた状態で当該一対のサイドカバー５に取り付けられる押さえ部材６を備える。

Description

膜エレメントの配置構造、膜カセット及び膜ユニット
　本発明は板状の膜エレメントを収容するカセットにおける膜エレメントの配置構造に関する。
　下水処理や産業排水処理において固液分離手段として適用されている膜分離装置は、排水に含まれる汚濁物質を生物処理若しくは凝集処理した後に固形物質と水成分とに固液分離する装置であって、生物処理槽内若しくは凝集処理槽内の液相に浸漬される。
　膜分離装置としては、例えば特許文献１，２に開示された膜ユニットが知られている。この膜ユニットは平板状のセラミックフィルタから成る膜エレメントが複数所定間隔に配置された構成となっている。そして、この膜エレメントは枠体から引き出し可能に当該枠体の案内溝に装着されている。
　前記複数の膜エレメントは、膜ユニットの集水管，フレキシブル管，コネクタのいずれかまたは組合せを介して接続されているので、メンテナンス時に膜エレメントを装着脱する際、フレキシブル管やコネクタの脱着作業に多くの時間を要する。また、膜ユニットの設置規模によっては膜エレメントの装着枚数は数千から数万となるので維持管理に相当な手間を要する。さらに、膜エレメントの着脱作業時にはフィルタ本体を損傷または破損させないように慎重な取り扱いを要する。
　これに対して、特許文献３に開示された膜分離装置は、中空糸膜を束ねた膜エレメントの集水部を固定枠から取り外し可能に当該膜エレメントを当該固定枠に備える。前記膜エレメントの集水部と前記固定枠の集水部とは継ぎ手によって接続可能となっている。このように、可撓性のある中空糸膜の場合には膜の動きを制限する目的で膜エレメントの両端の集水部によって中空糸膜を保持する必要があるが、中空糸膜はその可撓性のために両端の集水部間の距離（取り付け寸法）がある程度の自由度や誤差が許容される。
　しかしながら、膜エレメントがプラスチックやセラミックなどの有機素材，無機素材からなる非収縮性，非可撓性などの場合には、取り付けピッチに合わせて膜エレメントの寸法や当該膜エレメントの集水部の固定寸法などの製作精度が要求されることとなる。したがって、膜エレメントとこれを備える膜ユニットの製造コストの上昇に繋がる。
　特許文献４に開示された膜分離装置の膜エレメントは、平板状のセラミックフィルタと、このセラミックフィルタの端部が装着されるマウントを備えた集水部とを備える。前記集水部は前記セラミックフィルタの両端に装着されるので、この集水部とセラミックフィルタの接続寸法の精度が必要となり、特許文献３の膜分離装置と同じ課題を抱える。すなわち、膜エレメントを収容する枠体に対する膜エレメントの取り付け寸法に対応して膜エレメント、集水部の製作精度が要求されるので、膜カセット，膜ユニットの製造コストの上昇に繋がる。
特開平４－２８１８２８号公報 特開２００９－１４８７４３号公報 米国特許出願公開第２００２／０１７９５１７号明細書 米国特許出願公開第２００９／０２３６２９５号明細書 国際公開２０１４／０３０６２９号パンフレット
　本発明は、上記の事情に鑑み、膜分離装置の製造コストの低減とメンテナンス性の向上を図ることを課題とする。
　そこで、本発明の膜エレメントの配置構造は、固液分離処理に供される濾過本体部とこの濾過本体部の一端部から固液分離処理水を集水する集水部と当該濾過本体部の他端部を封止する封止部とを備えた複数の膜エレメントと、この複数の膜エレメントの集水部が接続される集水部受けと、前記複数の膜エレメントが並列するように当該複数の膜エレメントの封止部が配置される封止部受けとを有する。
　本発明の膜カセットの態様としては、複数の膜エレメントを備えた膜カセットであって、固液分離処理に供される濾過本体部とこの濾過本体部の一端部から固液分離処理水を集水する集水部と当該濾過本体部の他端部を封止する封止部とを備えた複数の膜エレメントと、この複数の膜エレメントの集水部が接続される集水部受けと、前記複数の膜エレメントが並列するように当該複数の膜エレメントの封止部が配置される封止部受けとを備える。
　本発明の膜ユニットの態様としては、前記膜カセットを積層した膜ユニットである。
　また、前記膜エレメントの配置構造の一態様は、前記集水部の一端部には、前記集水部受けに嵌装される処理水取出部が備えられている。
　前記膜エレメントの配置構造の一態様は、前記封止部受けには、前記複数の膜エレメントが並列するように当該膜エレメントの封止部が載置される溝が形成されている。
　前記膜エレメントの配置構造の一態様は、前記溝の長さは、前記濾過本体部の横方向に沿う前記封止部の外径よりも長く設定されている。
　前記膜エレメントの配置構造の一態様は、前記集水部と前記集水部受けとの間を止水する止水部材をさらに有する。
　前記膜エレメントの配置構造の一態様は、前記複数の膜エレメントのうち最も外側に配置された双方の膜エレメントと並列に前記集水部受けと前記封止部受けとに取り付けられる一対の覆い部をさらに有する。
　前記膜エレメントの配置構造の一態様は、前記複数の膜エレメントの集水部若しくは封止部を押さえつけた状態で前記一対の覆い部に取り付けられる押さえ部材をさらに有する。
　以上の本発明によれば膜分離装置の製造コストが低減すると共にメンテナンス性が向上する。
（ａ）は本発明の一態様である膜カセットの正面図、（ｂ）は当該膜カセットの一端側の側面図、（ｃ）は当該膜カセットの他端側の側面図。 （ａ）は前記膜カセットを積層した膜ユニットの平面図、（ｂ）は当該膜ユニットの正面図、（ｃ）は当該膜ユニットの一端側の側面図。 前記膜カセットの組立手順例の説明図。 前記組立手順例の説明図。 前記組立手順例の説明図。 前記組立手順例の説明図。
　以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　［第一実施形態］
　図１に例示された本実施形態の膜カセット１は、膜エレメントの配置構造の一態様であって、固液分離処理に供される被処理水に浸漬される膜カセットである。膜カセット１は、複数の膜エレメント２と、この複数の膜エレメント２のヘッダー（集水部）２２が接続されるヘッダー受け（集水部受け）３と、当該複数の膜エレメント２が並列するようにこの複数の膜エレメント２のフッター（封止部）２３が配置されるフッター受け（封止部受け）４を備える。また、膜カセット１は、ヘッダー受け３とフッター受け４とに取り付けられる一対のサイドカバー（覆い部）５と、前記複数の膜エレメント２のヘッダー２２若しくはフッター２３を押さえつけた状態で当該一対のサイドカバー５に取り付けられる押さえ部材６を備える。
　（膜エレメント２の態様例）
　膜エレメント２は、固液分離処理に供される濾過本体部２１と、この濾過本体部２１の一端部から固液分離処理水を集水するヘッダー２２と、濾過本体部２１の他端部を封止するフッター２３とを備える。また、ヘッダー２２の一端部には、ヘッダー受け３に嵌装される処理水取出部２４が備えられている。
　濾過本体部２１は、平板状の濾過部材から成る。この濾過部材の内部には固液分離処理水を流通させる空間として流通路または流通間隙が形成されている。濾過部材の具体的な態様としては、通水性の平板状の支持体に濾過膜が形成されたものが挙げられるが、濾過機能を有していればよいので、特定の態様に限定しない。
　濾過本体部２１，ヘッダー２２，フッター２３及び処理水取出部２４の構成材料としては、固液分離技術に適用されている金属，セラミック等に例示される周知の無機材料または高分子樹脂等に例示される周知の有機材料が挙げられる。尚、前記構成材料は、濾過本体部２１，ヘッダー２２，フッター２３及び処理水取出部２４が膜カセット１として組み込まれた際に濾過本体部２１の洗浄のための気液混合流によって破損しない程度の強度を有していればよいので、特に限定しない。
　ヘッダー２２，フッター２３は接着、溶着若しくはモールド形態により濾過本体部２１の一端部，他端部に各々液密的に固定される。例えば、濾過本体部２１にヘッダー２２，フッター２３をモールド形態によって固定したものとしては、特許文献５に開示された濾過膜モジュールが挙げられる。
　（ヘッダー受け３の態様例）
　ヘッダー受け３は、複数の膜エレメント２のヘッダー２２が接続される直方体形状の集水本体部３１と、この集水本体部３１を水平支持する一方で集水本体部３１の一端部，他端部と対向してサイドカバー５が一対に取り付けられる支持部３２とを備える。
　集水本体部３１には、膜エレメント２の処理水取出部２４が嵌装される嵌装穴３３が集水本体部３１の長手方向に沿って等間隔に複数形成されている。集水本体部３１の内部には、個々の嵌装穴３３と連通する集水路３４が集水本体部３１の長手方向に沿って形成されている。
　また、集水本体部３１の長手側面部には、個々の膜エレメント２のヘッダー２２から集水路３４内に集めた固液分離処理水を系外に移送する集水管３５が立設されている。この集水管３５の通水路３５０は通水孔３５２を介して集水本体部３１の集水路３４と連通している。
　集水本体部３１の構成材料としてはポリ塩化ビニル樹脂が例示されるが、この材料に限定することなく、膜カセット１の使用環境に応じて強度や耐薬品性の周知の鋼材、樹脂性の部材が適宜選択して適用される。
　支持部３２は、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）等の鋼材から成る鋼板の曲げ加工によって形成される。そして、この支持部３２には、集水本体部３１を支持部３２に固定するボルト等の締結具３６が取り付けられる固定孔３７が形成されている。尚、固定孔３７は高さ方向に沿う長孔に形成されると、集水本体部３１の配置が高さ方向に任意に調整可能となる。
　（フッター受け４の態様例）
　フッター受け４には、複数の膜エレメント２のフッター２３が配置される直方体形状の受け本体部４１と、この受け本体部４１を水平支持する一方で受け本体部４１の一端部，他端部と対向してサイドカバー５が一対に取り付けられる支持部４２とを備える。
　受け本体部４１には、複数の膜エレメント２が並列するように膜エレメント２のフッター２３が載置される溝４３が複数等間隔に形成されている。溝４３の長さは、個々の膜エレメント２の長さに個体差がある場合でもフッター２３が溝４３に載置できる程度の長さが確保される。例えば、図４に示したように、溝４３の長さＬは、濾過本体部２１の横方向に沿うフッター２３の外径Ｄよりも長く設定される。
　受け本体部４１の構成材料としてはポリ塩化ビニル樹脂が例示されるが、この材料に限定することなく、集水本体部３１と同様に膜カセット１の使用環境に応じて強度や耐薬品性の周知の鋼材、樹脂性の部材が適宜選択して適用される。
　支持部４２は、支持部３２と同様にステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）等の鋼材から成る鋼板の曲げ加工によって形成される。また、支持部４２には、受け本体部４１がこの両者の部材の材料に応じて締結具または接着若しくは溶接によって固定される。さらに、支持部４２には、サイドカバー５を支持部４２に固定するボルト，ナット等の締結具５２が取り付けられる固定孔４４が形成されている。
　また、図１（ｂ）に示したように、支持部４２には、受け本体部４１を支持部４２に固定するボルト等の締結具４５が取り付けられる固定孔４６が形成されている。尚、固定孔４６は高さ方向に沿う長孔に形成されると、受け本体部４１の配置が高さ方向に任意に調整可能となる。
　（サイドカバー５の態様例）
　サイドカバー５は、複数の膜エレメント２のうちで最も外側に配置された双方の膜エレメント２と各々並列にヘッダー受け３とフッター受け４とに取り付けられる。
　サイドカバー５は、例えば、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）等の長板状の鋼材から成る。また、サイドカバー５には、このサイドカバー５をヘッダー受け３，フッター受け４，押さえ部材６に固定させる締結具５２が挿通される固定孔５１が形成されている。
　尚、固定孔５１は高さ方向に沿う長孔に形成されると、サイドカバー５の配置が高さ方向に任意に調整可能となる。また、押さえ部材６により膜エレメント２のヘッダー２２またはフッター２３を押さえつける力を調整できる。
　（押さえ部材６の態様例）
　押さえ部材６は、膜エレメント２のヘッダー２２若しくはフッター２３の上端部を押さえつける押さえ本体部６１と、サイドカバー５が一対に取り付けられる取り付け部６２とを一体的に備える。
　押さえ本体部６１には、複数の膜エレメント２が並列するように膜エレメント２のヘッダー２２，フッター２３の上端部を押さえつける溝６３が複数等間隔に形成されている。
　溝６３の長さは、個々の膜エレメント２の長さに個体差がある場合でもヘッダー２２，フッター２３を溝６３にて押さえつけが可能となる程度の長さが確保されている。例えば、図５，６に示したように、溝６３の長さＬは、濾過本体部２１の横方向に沿うヘッダー２２，フッター２３の外径Ｄよりも長く設定される。
　押さえ本体部６１の構成材料としてはポリ塩化ビニル樹脂が例示されるが、この材料に限定することなく、膜カセット１の使用環境に応じて強度や耐薬品性の周知の鋼材、樹脂性の部材が適宜選択して適用される。
　押さえ本体部６１は、部材の材料に応じて締結具または接着若しくは溶接によって取り付け部６２に固定される。
　取り付け部６２には、この取り付け部６２をサイドカバー５に固定する締結具５２が取り付けられる固定孔６４が形成されている。固定孔６４は高さ方向に沿う長孔に形成されると、押さえ部材６の配置が高さ方向に任意に調整可能となる。また、押さえ部材６により膜エレメント２のヘッダー２２またはフッター２３を押さえつける力を調整できる。
　（止水部材７の態様例）
　ヘッダー２２とヘッダー受け３との間には、この両者間を液密に封止する止水部材７が配置される。止水部材７は、ヘッダー受け３の集水本体部３１上に配置される止水長板部７１と、この止水長板部７１を液密に貫通したヘッダー２２の処理水取出部２４を嵌装穴３３に液密に嵌装させる止水円筒部７２とを一体的に備える。止水円筒部７２はヘッダー受け３に接続される膜エレメント２の数に対応して止水長板部７１に具備される。
　止水部材７の構成材料としては、膜カセット１の使用環境に応じて止水性の周知の弾性部材が適宜選択されて適用される。例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ＥＰＭ（エチレンプロピレンゴム）、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴム等から適宜選択される。
　尚、止水部材７は、必ずしも止水円筒部７２を備える必要はなく、要求される液密性に応じて止水円筒部７２の有無が選択される。
　（膜カセット１の組立手順例）
　膜カセット１の組立手順の具定例１，２について説明する。
　（具体例１）予め、図３に示したようにヘッダー受け３の集水本体部３１における個々の嵌装穴３３に止水部材７の止水円筒部７２が各々嵌装される。次いで、膜エレメント２のヘッダー２２の処理水取出部２４が集水本体部３１上の止水部材７の止水円筒部７２に挿入される。また、図４に示したように膜エレメント２が他の膜エレメント２と並列するように膜エレメント２のフッター２３がフッター受け４の溝４３に載置される。次いで、図３，４に示したようにサイドカバー５が締結具５２によってヘッダー受け３，フッター受け４に一対に固定される。そして、このサイドカバー５間にて仮配置された個々の膜エレメント２のヘッダー２２，フッター２３の上端部が図５，６に示した押さえ部材６によって押さえられた状態で、押さえ部材６が締結具５２によって双方のサイドカバー５に固定される。以上のように膜カセット１の組立が完了する。
　（具体例２）予め、図３に示したようにヘッダー受け３の集水本体部３１における個々の嵌装穴３３に止水部材７の止水円筒部７２が各々嵌装される。次いで、図３，４に示したようにサイドカバー５が締結具５２によってヘッダー受け３，フッター受け４に一対に固定される。次いで、図３に示したように膜エレメント２のヘッダー２２の処理水取出部２４が集水本体部３１上の止水部材７の止水円筒部７２に挿入される。また、図４に示したように膜エレメント２が他の膜エレメント２と並列するように膜エレメント２のフッター２３がフッター受け４の溝４３に載置される。そして、このサイドカバー５間にて仮配置された個々の膜エレメント２のヘッダー２２，フッター２３の上端部が図５，６に示された押さえ部材６によって押さえられた状態で、押さえ部材６が締結具５２によって双方のサイドカバー５に固定される。以上のように膜カセット１の組立が完了する。
　（本実施形態の効果）
　本実施態様によれば、膜カセット１を組み立てる際に膜エレメント２のヘッダー２２をヘッダー受け３の集水本体部３１に接続させる一方で膜エレメント２のフッター２３をフッター受け４の溝４３に載置すればよいので、膜カセット１の組立作業が容易となる。したがって、膜エレメント２を備えた膜分離装置の製造コストが低減すると共にメンテナンス性が向上する。
　特に、ヘッダー２２の処理水取出部２４がヘッダー受け３の嵌装穴３３に挿入されると、膜エレメント２の位置決めがなされるので、膜カセット１の組立作業がさらに容易となる。
　また、フッター受け４には、膜エレメント２のフッター２３が載置される溝４３が形成されているので、前記位置決めの精度が高まり、膜カセット１の組立作業効率がさらに向上する。
　さらに、ヘッダー２２とヘッダー受け３との間に止水部材７を介在させたことにより、ヘッダー受け３上のヘッダー２２の振動などの動きが抑制される。したがって、ヘッダー２２とヘッダー受け３との間の液密性が向上すると共にヘッダー２２の下端部が受ける繰り返し荷重が低減し、ヘッダー２２と集水本体部３１の材料疲労が軽減するので、材料疲労よる破損を防止できる。
　そして、前記複数の膜エレメント２のうち最も外側の双方の膜エレメント２に対してサイドカバー５が一対に並列配置されたことにより、双方の膜エレメント２が保護されると共にこの両者の膜エレメント２に対して上昇気液混合流が無駄なく供給される。
　また、サイドカバー５に対しては膜エレメント２のヘッダー２２並びにフッター２３の上端部を押さえた状態で押さえ部材６が取り付け固定されるので、前記複数の膜エレメント２がヘッダー受け３及びフッター受け４上に一層安定的に支持される。
　さらに、押さえ部材６を取り外せば、膜カセット１の上方から膜エレメント２を引き出すことが可能となるので、例えば、メンテナンス時に膜カセット１が被処理水に浸漬された状態であっても膜カセット１から任意の膜エレメント２を取り出すことができる。
　そして、フッター受け４の溝４３の長さＬがヘッダー２２の外径Ｄよりも長いので、膜エレメント２の長さに個体差がある場合でも、全ての膜エレメント２のフッター２３をそのフッター受け４の溝４３に載置できる。また、膜エレメント２の濾過本体部２１がプラスチックやセラミック等の有機素材若しくは無機素材からなる非収縮性、非可撓性等の場合でも、膜エレメント２の製造上の自由度が増し、例えば、膜エレメント２の寸法誤差の許容範囲が拡充する。よって、膜カセット１並びに膜エレメント２の製造コストの低減を図ることができる。
　さらに、押さえ部材６の溝６３の長さＬがヘッダー２２，フッター２３の外径Ｄよりも長いので、上述のフッター受け４の溝４３の効果に加えて、全ての膜エレメント２のヘッダー２２，フッター２３を押圧支持できる。
　［第二実施形態］
　本発明の他の実施態様としては例えば図２に示した膜ユニット１１が挙げられる。
　膜ユニット１１は、固液分離処理に供される被処理水に浸漬される膜ユニットであって、膜カセット１を積層したカセット積層部１２と、このカセット積層部１２内の膜カセット１に空気を供給する散気部１３とから成る。
　図２に例示された膜ユニット１１においては、２つのカセット積層部１２が並列に配置されている。尚、膜ユニット１１におけるカセット積層部１２の設置数及び膜カセット１の積層数は、図２に例示された態様に限定することなく、被処理水の処理量に応じて適宜に設定される。
　（カセット積層部１２の態様例）
　カセット積層部１２は、複数の膜カセット１を高さ方向に積層配置して成る。一つの膜カセット１の集水管３５はその上下に配置された他の膜カセット１の集水管３５とフランジ部３５１を介して連結される。
　また、最下位に配置された膜カセット１における集水管３５の下端側のフランジ部３５１は、密閉蓋３８によって密閉される。一方、最上位に配置された膜カセット１における集水管３５の上端側のフランジ部３５１には、集水管３５の通水路３５０内に導入された固液分離処理水を系外に移送する移送管１４のフランジ部１４１が接続される。
　カセット積層部１２は、引き上げ部材１５によって他のカセット積層部１２と共に引き上げ可能に支持架台１６上に立設支持されている。尚、支持架台１６は膜ユニット１１が設置される水槽の底部に配置固定されている。
　（散気部１３の態様例）
　散気部１３は、排水処理技術に適用されている周知の散気装置の態様を採ればよい。
　散気部１３は、系外のブロアーから空気が供給される供給管１３１に接続されて膜ユニット１１の幅方向に沿うヘッダー管１３２と、このヘッダー管１３２に接続されてカセット積層部１２の真下にて膜エレメント２の長さ方向に沿う複数の散気管１３３とを備える。
　散気部１３の構成材料としては、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）等の鋼材が例示されるが、受け本体部４１と同様に当該材料に限定されることなく、膜ユニット１１の使用環境に応じて強度や耐薬品性の周知の鋼材、樹脂性の部材が適宜選択して適用される。
　（膜ユニット１１の組立手順例）
　図２を参照しながら膜ユニット１１の組立手順の一例について説明する。
　先ず、一つの膜カセット１における集水管３５の上端側のフランジ部３５１と他の膜カセット１における集水管３５の下端側のフランジ部３５１とが止水部材（例えば、パッキン）を介して締結具（例えば、ボルト，ナット）によって連結される。次いで、積層された膜カセット１における上下のサイドカバー５が図示省略の連結部材（例えば、連結プレート）によって連結される。以上の組立作業が膜カセット１の積層数に応じて繰り返し行われることにより、図２に例示したように３つの膜カセット１を積層させたカセット積層部１２が２つ並列に支持架台１６上に設置される。そして、最下位に配置された膜カセット１における集水管３５の下端側のフランジ部３５１は密閉蓋３８によって密閉される。
　尚、図示の膜ユニット１１において、膜カセット１はヘッダー受け３，フッター受け４が下方に配置されるように積層されているが、この態様に限定することなく、ヘッダー受け３，フッター受け４が上方に配置されるように膜カセット１を積層させてもよい。
　（本実施形態の効果）
　従来の膜ユニットは膜エレメントに不具合が生じた際に膜ユニットから膜エレメントを直接取り出して膜エレメントを新たに交換する作業が必要であるが、この交換作業の過程で新たな膜エレメントを破損若しくは落下させることがある。または、既存の他の膜エレメントと接触し、この他の膜エレメントをも破損させる可能性もある。
　これに対して、膜ユニット１１は膜カセット１を備えており、膜エレメント２は膜カセット１のサイドカバー５によって遮蔽されて膜エレメント２が露出することがない。したがって、第一実施形態の効果に加えて、膜ユニット１１のメンテナンスの過程で膜エレメント２の破損若しくは落下を防止できる。
　また、膜ユニット１１において、膜カセット１は個々に取り外しが可能であるので、処理水量に応じて膜カセット１の積層数を任意に変更可能となる。さらに、故障のおそれがある膜エレメント２を有する膜カセット１のみを交換できる。したがって、膜ユニットのメンテナンス性が向上する。

Claims (9)

  1. 　固液分離処理に供される濾過本体部とこの濾過本体部の一端部から固液分離処理水を集水する集水部と当該濾過本体部の他端部を封止する封止部とを備えた複数の膜エレメントと、
    　この複数の膜エレメントの集水部が接続される集水部受けと、
    　前記複数の膜エレメントが並列するように当該複数の膜エレメントの封止部が配置される封止部受けと
    を有する膜エレメントの配置構造。
  2. 　前記集水部の一端部には、前記集水部受けに嵌装される処理水取出部が備えられた
    請求項１に記載の膜エレメントの配置構造。
  3. 　前記封止部受けには、前記複数の膜エレメントが並列するように当該膜エレメントの封止部が載置される溝が形成された
    請求項１または２に記載の膜エレメントの配置構造。
  4. 　前記溝の長さは、前記濾過本体部の横方向に沿う前記封止部の外径よりも長い
    請求項３に記載の膜エレメントの配置構造。
  5. 　前記集水部と前記集水部受けとの間を止水する止水部材
    をさらに有する請求項１から４のいずれか１項に記載の膜エレメントの配置構造。
  6. 　前記複数の膜エレメントのうち最も外側に配置された双方の膜エレメントと並列に前記集水部受けと前記封止部受けとに取り付けられる一対の覆い部
    をさらに有する請求項１から５のいずれか１項に記載の膜エレメントの配置構造。
  7. 　前記複数の膜エレメントの集水部若しくは封止部を押さえつけた状態で前記一対の覆い部に取り付けられる押さえ部材
    をさらに有する請求項６に記載の膜エレメントの配置構造。
  8. 　複数の膜エレメントを備えた膜カセットであって、
    　固液分離処理に供される濾過本体部とこの濾過本体部の一端部から固液分離処理水を集水する集水部と当該濾過本体部の他端部を封止する封止部とを備えた複数の膜エレメントと、
    　この複数の膜エレメントの集水部が接続される集水部受けと、
    　前記複数の膜エレメントが並列するように当該複数の膜エレメントの封止部が配置される封止部受けと
    を備えた膜カセット。
  9. 　請求項８に記載の膜カセットを積層した膜ユニット。
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