JP3815645B2 - 浸漬型平膜分離装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸漬型平膜分離装置およびその制御方法に係り、特に精密ろ過膜や限外ろ過膜による廃水中の懸濁物を効率良く分離し得る浸漬型膜分離装置およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、膜分離は、技術発展に伴い薬品や食品の製造ラインの固液分離だけでなく、用水の製造、排水からの有機物の回収、上水，中水及びし尿の固液分離に広く適用され、更には下水や産業排水処理にまで適用されようとしている。
排水処理に適用できるランニングコストの安価な方法として、原液槽にろ過膜を浸漬しながら、全量ろ過する浸漬方式が開発されている。この方式は、膜面上に原液の流れを与えない代わりに、液循環方式よりも低い膜間差圧でろ過することによって、膜面へのケーキの蓄積を抑制してろ過する方式で、低動力の運転が可能であり、また構造がシンプルであるためメンテナンスが容易という利点がある。この浸漬方式において、ろ過するため膜間に差圧を生じさせるには、加圧方式よりも目詰まりの少ないこと、ろ過膜を原液槽に浸漬するだけでよいことから吸引方式が多く用いられている。そして、この吸引方式では、膜面上に付着するケーキは、膜の下部に設けた散気管又は散気板から空気を供給しながらバブリングして剥離、除去される。
【０００３】
使用される膜の形状としては、管状膜，中空糸膜及び平膜がある。これらのうち管状膜は膜面積を大きく確保できないため大量処理には不向きである。また、中空糸膜は、容積効率が高いが、特開平４−２６５１２８号公報などで示されているように、中空糸膜の束の内部に懸濁物が付着又は固着するためにろ過抵抗が高くなり、これらの懸濁物をエアバブリングによって除去することは困難である。
【０００４】
これに対して平膜は、中空糸膜のように局部的に懸濁物が付着しないため、エアバブリングによる膜面の洗浄が容易であり、また、管状膜より容積効率が高い。このような観点から懸濁物濃度の高い液をろ過する場合の浸漬型のろ過方式は、平膜の適用が望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平膜を使用した場合、ろ過膜の下方からのエアバブリングによる膜面上のケーキの除去や剥離が充分でないときがあり、これを補うために多くの膜面積を必要とし、コストの上昇につながるなどの問題がある。これに対処する方法として、特開平６−３２７９４９号公報に開示されているように複数枚のろ過膜を分離槽内に浸漬、立設し、膜間にひも状の可撓性の洗浄体を設けたものがある。これは、下方からのエアバブリングによって、可撓性の洗浄体が膜面に接触して付着物を剥離するものであるが、接触状態が不均一のため効率的でない。また、ろ過を停止してエアバブリングを継続していると、膜上部にエア溜まりが生じ、ろ過膜が膨れて隣接するろ過膜同士がこすれ合い膜表面を損傷することがある。このようにエアバブリングによる洗浄には、未だ改善されるべき問題が残されている。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従来技術の問題点を解消し、効率よく膜面上のケーキを除去しながら、ろ過膜の損傷もなく、長時間ろ過を継続することのできる浸漬型平膜分離装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、本発明に係る請求項１の浸漬型平膜分離装置では、通水材の両面にろ過膜を添設し、その上下端の水平方向に膜端固定材をそれぞれ装着して分離体ユニットを構成し、これら複数枚の分離体ユニットを間隔をもって並設し、それらの分離体ユニットの左右端部を膜接合固定材で固定するとともに、該膜接合固定材に吸引管を配設し、該吸引管を前記通水材の通水路に連通させ、前記上下の膜端固定材に各分離体ユニットの間隔を維持する膜間保持材をそれぞれ１つ以上設けたことを特徴とする。
【０００８】
この発明の浸漬型平膜分離装置によれば、原液槽内の排水がろ過膜全体から通水材内に吸引され、ろ過膜によって浄化され、その処理水は通水材の通水路，吸引管を経て外部へ排出され、空気も処理水とともに外部へ排出されるため、膜上部に空気が溜まることなく、したがって、膜上部が膨らむことによるろ過膜同士の接触がなくなり、ろ過膜の損傷を防止できる。
【０００９】
また、本発明に係る請求項１の浸漬型平膜分離装置では、前記上下の膜端固定材に各分離体ユニットの間隔を維持する膜間保持材をそれぞれ１つ以上設けている。
この発明の浸漬型平膜分離装置によれば、膜間の間隔が保持されるので、ろ過膜同士の接触がなくなり、ろ過膜の損傷を防止できる。
【００１０】
また、本発明に係る請求項２の浸漬型平膜分離装置では、請求項１において、前記分離体ユニットの通水路に連通するドレンパイプを備えている。
この発明の浸漬型平膜分離装置によれば、装置を水面上に引き上げる際に、通水材内に滞留している処理水による膜下部の膨れを防止し、それによってろ過膜同士の接触がなくなり、ろ過膜の損傷を防止できる。
【００１１】
また、本発明に係る請求項３の浸漬型平膜分離装置では、請求項１または２において、前記分離体ユニットの下方に散気管を配設するとともに、該散気管に連通させた空気導入管を前記膜接合固定材に沿って設置している。
この発明の浸漬型平膜分離装置によれば、分離体ユニットを原水槽から取り出す際に、散気管および空気導入管も一体に取り出すことができ、作業性が向上する。
【００１２】
また、本発明に係る請求項４の浸漬型平膜分離装置の制御方法では、請求項１、２、または３の装置において、ろ過停止状態において、所定時間以内に一時的に短時間ろ過することを特徴としている。
この発明の浸漬型平膜分離装置によれば、長時間のろ過停止状態においても、膜上部が膨れる虞れがなく、したがってろ過膜同士の接触がなくなり、ろ過膜の損傷を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明の浸漬型平膜分離装置およびその制御方法の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明に係る浸漬型平膜分離装置の一実施の形態を示している。この浸漬型平膜分離装置１０では、ろ過膜１２がスペーサ１４を介して通水材１６を覆っている。スペーサ１４は不織布等の通気性のある材料によって形成されている。この場合、ろ過膜１２とスペーサ１４は一体構造でもよい。通水材１６は、図２に示したように、断面が波状をした基材１６ａの両面に多孔板１６ｂを添設したもので、基材１６ａと多孔板１６ｂとによって、高さ方向へ延びる複数本の独立した通水路１８を画成している。また、この通水材１６は多孔体でもよい。ろ過膜１２の上下端には水平方向に膜端固定材２０，２２がそれぞれ設けられており、上部膜端固定材２０は図２に示したように、中空になっている。この上部膜端固定材２０の中空部２０ａは後述する吸引管に連通されている。この実施の形態では、下部の膜端固定材２２は中空ではない。
【００１４】
このように形成されたろ過膜１２、スペーサ１４、通水材１６、膜端固定材２０、２２等によって構成された分離体ユニットＡは、複数組が互いに併置され、それらの左右側端に膜接合固定材２４、２６が配設されている。膜接合固定材２４、２６は、集水管２４ａ、２６ａを有しており、該集水管２４ａ、２６ａは上部膜端固定材２０の中空部２０ａに連通している。この集水管２４ａ、２６ａの上端には吸引管２８、３０が形成されている。また、各分離体ユニットＡの上下部の膜端固定材２０、２２には、櫛歯状をした膜間保持材３２、３４がそれぞれ少なくとも１個以上設けられ、その膜間保持材３２，３４の歯が各分離体ユニットＡ，Ａの間に介在され、膜間隔を均一に保持している
上記した浸漬型平膜分離装置１０では、該装置１０を原液槽内に浸漬し、吸引管２８、３０を真空ポンプ等の吸引ホースに接続して、集水管２４ａ、２６ａの流体を吸引し、かつ分離体ユニットＡの下方から空気を散気しながらろ過を行う。すると、ろ過膜１２の両面間には差圧が発生し、その差圧によって原液槽内の排水がろ過膜１２，スペーサ１４，多孔板１６ｂの通孔１６ｃを経て通水路１８に吸引され、該通水路１８から上部膜端固定材２０の中空部２０ａを経て膜接合固定材２４、２６の集水管２４ａ、２６ａに吸引され、吸引管２８，３０を経て外部に排出される。
【００１５】
したがって、上記した浸漬型平膜分離装置では、ろ過膜１２の全面から排水が吸引され、かつ膜間に空気が均一に供給できるため、長期間膜性能を維持することができる。また、上部の膜端固定材２０の中空部２０ａに空気が溜まると、その空気は膜接合固定材２４、２６の集水管２４ａ、２６ａに吸引されるので、ろ過膜１２の上部を膨らませることはなく、ろ過膜１２同士がこすれ合うことによるろ過膜１２の損傷は生じない。しかし、ろ過を停止した場合、停止時間とともに、ろ過膜１２内上部に空気が溜まる。ろ過停止が所定時間、例えば６時間以上になる場合には空気溜まり量が多くなり、ろ過膜１２が膨れることもあるため、６時間以内に一時的に短時間、例えば１分間以上吸引ろ過を行うことで、ろ過膜１２の膨れを防止し、ろ過膜１２の損傷を未然に防ぐことができる。
【００１６】
図３は、本発明の他の実施の形態を示すもので、下部に中空の膜端固定材２２を設け、膜接合固定材２４、２６に集水管２４ｂ，２６ｂを各分離体ユニットＡにわたって配設し、その集水管２４ｂ，２６ｂにドレンパイプ３６、３８を設け、上記膜端固定材２２の中空部を集水管２４ｂ，２６ｂに連通している。また、ドレンパイプ３６、３８には、キャップ４０，４２をそれぞれ装着し、ドレンパイプ３６，３８を閉塞しておく。そして、装置１０を水面上に引き上げる際に、キャップ４０，４２を外し、ドレンパイプ３６，３８を開成して、分離体ユニットＡから処理水を排出させて、処理水によるろ過膜１２の膨れを防止する。なお、上記キャップ４０，４２に替えて、ドレンパイプ３６，３８に逆止弁（図示せず）を介在させて、分離体ユニットＡ内が原液槽の圧力以下の場合には、ドレンパイプ３６，３８を閉塞し、分離体ユニットＡ内が原液槽の圧力よりも大きくなった場合には、ドレンパイプ３６，３８を開成するようにしてもよい。この場合には、キャップ４０，４２を取り外す等の手間を必要とせず、装置を原液槽から引き上げる際に、ドレンパイプ３６，３８は自動的に開放される。
【００１７】
なお、この実施の形態では、通水材１６とろ過膜１２を点接着で一体化したことにより、ろ過膜１２における応力集中を分散化し、信頼性を向上している。
図４は、本発明のさらに他の実施の形態を示すもので、各分離体ユニットＡの下方に、各ろ過膜１２に沿って散気管４４をそれぞれ配設するとともに、膜接合固定材２４、２６内に空気導入管４６，４８を集水管２４ａ、２６ａの吸引管２８、３０とは独立して設置している。この空気導入管４６，４８は、その下端に各分離体ユニットＡに渡って設置される枝管４６ａ，４８ａを備え、該枝管４６ａ，４８ａを各散気管４４に連通させている。これにより、各分離体ユニットＡのろ過膜１２に確実に空気を供給することができる。
【００１８】
図５は、本発明のさらに他の実施の形態を示すもので、図４に示した分離体ユニットＡ，Ａを垂直方向に重ねて配設し、上下分離体ユニットＡ，Ａの吸引管２８，２８、３０，３０を互いに接続するとともに、下段の分離体ユニットＡの下方に散気管４４を配設し、該散気管４４の端部に連通させた空気導入管４６，４８を膜接合固定材２４、２６内に配設させ、それらを上段の分離体ユニットＡの上面から外方へ延設させている。
【００１９】
なお、上記各実施の形態における分離体ユニットＡでは、通水路１８を上下方向に形成している（図２参照）が、図６に示したように、水平方向に形成してもよい。この場合には、原液槽内の排水がろ過膜１２、通水材１６の多孔板１６ｂの通孔１６ｃを経て水平に配置された通水路１８に吸引され、該通水路１８から膜接合固定材２４、２６内に配設された吸引管２８、３０を経て外部に排出される。この場合、吸引管２８、３０を設けないで、膜接合固定材２４、２６を直接吸引管として使用することもできる。その際には、図７に示すように、多孔板１６ｂ上部の通孔の開いていない部分は樹脂５０でシールしておくようにする。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１の浸漬型平膜分離装置では、通水材の両面にろ過膜を添設し、その上下端の水平方向に膜端固定材をそれぞれ装着して分離体ユニットを構成し、これら複数枚の分離体ユニットを間隔をもって並設し、それらの分離体ユニットの左右端部を膜接合固定材で固定するとともに、該膜接合固定材に吸引管を配設し、該吸引管を前記通水材の通水路に連通させている。したがって、原液槽内の排水がろ過膜全体から通水材内に吸引され、ろ過膜によって浄化され、その処理水は通水材の通水路，吸引管を経て外部へ排出される。その際、空気も処理水とともに外部へ排出されるため、膜上部に空気が溜まることなく、膜上部が膨らむことによるろ過膜同士の接触がなくなり、ろ過膜の損傷を防止できる。
【００２１】
また、本発明に係る請求項１の浸漬型平膜分離装置では、前記上下の膜端固定材に各分離体ユニットの間隔を維持する膜間保持材をそれぞれ１つ以上設けている。したがって、膜間の間隔が保持されるので、ろ過膜同士の接触がなくなり、ろ過膜の損傷を防止できる。
また、本発明に係る請求項２の浸漬型平膜分離装置では、請求項１において、前記分離体ユニットの通水路に連通するドレンパイプを備えている。したがって、装置を水面上に引き上げる際に、通水材内に滞留している処理水による膜下部の膨れを防止し、それによってろ過膜同士の接触がなくなり、ろ過膜の損傷を防止できる。
【００２２】
また、本発明に係る請求項３の浸漬型平膜分離装置では、請求項１または２において、前記分離体ユニットの下方に散気管を配設するとともに、該散気管に連通させた空気導入管を前記膜接合固定材に沿って設置している。したがって、分離体ユニットを原水槽から取り出す際に、散気管および空気導入管も一体に取り出すことができ、作業性が向上する。
【００２３】
また、本発明に係る請求項４の浸漬型平膜分離装置の制御方法では、請求項１、２、または３の装置において、ろ過停止状態において、所定時間以内に一時的に短時間ろ過することを特徴としている。したがって、長時間のろ過停止状態においても、膜上部が膨れる虞れがなく、したがってろ過膜同士の接触がなくなり、ろ過膜の損傷を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る浸漬型平膜分離装置の一実施の形態を示した概念的な一部切欠き斜視図
【図２】本発明に係る浸漬型平膜分離装置の構造の一部を示した切欠き斜視図
【図３】本発明に係る浸漬型平膜分離装置の他の実施の形態を示した概念的な一部切欠き斜視図
【図４】本発明に係る浸漬型平膜分離装置のさらに他の実施の形態を示した概念的な一部切欠き斜視図
【図５】本発明に係る浸漬型平膜分離装置のさらに他の実施の形態を示した概念的な斜視図
【図６】本発明に係る浸漬型平膜分離装置のさらに他の実施の形態を示したもので、構造の一部を示した切欠き斜視図
【図７】本発明に係る浸漬型平膜分離装置のさらに他の実施の形態を示したもので、吸引管を設けないで、膜接合固定材を直接吸引管として使用する構造の一部を示した切欠き斜視図
【符号の説明】
１０…浸漬型平膜分離装置
１２…ろ過膜
１４…スペーサ
１６…通水材
１６ａ…基材
１６ｂ…多孔板
１６ｃ…通孔
１８…通水路
２０、２２…膜端固定材
２０ａ…中空部
２４、２６…膜接合固定材
２４ａ、２６ａ…集水管
２８、３０…吸引管
３２、３４…膜間保持材
３６、３８…ドレン部
４０、４２…キャップ
４４…散気管
４６、４８…空気導入管
４６ａ、４８ａ…枝管

Claims (4)

1. 通水材の両面にろ過膜を添設し、その上下端の水平方向に膜端固定材をそれぞれ装着して分離体ユニットを構成し、これら複数枚の分離体ユニットを間隔をもって並設し、それらの分離体ユニットの左右端部を膜接合固定材で固定するとともに、該膜接合固定材に吸引管を配設し、該吸引管を前記通水材の通水路に連通させ、前記上下の膜端固定材に各分離体ユニットの間隔を維持する膜間保持材をそれぞれ１つ以上設けたことを特徴とする浸漬型平膜分離装置。
2. 前記分離体ユニットの通水路に連通するドレンパイプを備えたことを特徴とする請求項１に記載の浸漬型平膜分離装置。
3. 前記分離体ユニットの下方に散気管を配設するとともに、該散気管に連通させた空気導入管を前記膜接合固定材に沿って設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の浸漬型平膜分離装置。
4. 請求項１、２、または３の装置において、ろ過停止状態において、所定時間以内に一時的に短時間ろ過することを特徴とする浸漬型平膜分離装置の制御方法。

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