(57)【要約】【課題】集水ケースの内外圧力差に因る膜エレメントの移動および膜モジュールの変形を防止できる膜分離装置を提供する。【解決手段】並列配置して相互間に被処理液流路を形成する複数の平膜型の膜エレメント５２と、膜エレメント５２の透過液流路に連通する集水空間を内部に形成した集水ケース５９とを備え、集水ケース５９が各膜エレメント５２の側部を挿入する複数のスリットを有する膜エレメント保持部５３と、集水ケース５９の内部において膜エレメント保持部５３に当接する当て止め部材５８を備え、スリットにおいて膜エレメント５２と膜エレメント保持部５３の間を水密に封着する充填材５５を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列配置して相互間に被処理液流路を形成する複数の平膜型の膜エレメントと、膜エレメントの透過液流路に連通する集水空間を内部に形成した集水ケースとを備え、集水ケースが各膜エレメントの側部を保持する複数のスリットを有する膜エレメント保持部と、集水ケースの内部において膜エレメントの側部端面および膜エレメント保持部の少なくとも一方に当接する当て止め部材を備えることを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
並列配置して相互間に被処理液流路を形成する複数の平膜型の膜エレメントと、各膜エレメントの側部の相互間を水密に封着して複数の膜エレメントの全体を一体化する充填材と、複数の膜エレメントの側部を前記充填材を介して一体的に保持し、膜エレメントの透過液流路に連通する集水空間を内部に形成した集水ケースと、集水ケースの内部において膜エレメントの側部端面に当接する当て止め部材を備えたことを特徴とする膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水や廃水などの一般水処理においてろ過または濃縮に用いられる膜分離装置に関し、膜モジュールの保持構造に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の膜分離装置としては、例えば、図２０に示すものがある。これは膜モジュール１が複数の膜エレメント２を所定間隔で並列に配置し、膜エレメント２の相互間に縦方向に被処理水の流路を形成してなり、膜エレメント２の両側に集水ケース３を配置している。各集水ケース３は中空状をなして内部に集水空間を有し、集水空間に各膜エレメント２からの透過液が集水される。相互に隣接する膜エレメント２の間および膜エレメント２と集水ケース３の間には樹脂４が充填してあり、複数の膜エレメント２は樹脂４で一体化するとともに集水ケース３に水密に封着している。集水ケース３の内部に集水された透過液は集水ケース３の上端面に設けた排出口５を通して外部へ吸引排出される。
【０００３】
特許文献１に記載するものは、並設した複数個のろ過膜体をその両側部において一体化するとともに、一体化した側部に各ろ過膜体内に連通する濾液集水部を設けたものであり、各膜ろ過体は２枚の平膜をその間にスペーサーを介して積層し、双方の平膜の両端部同士を互いに封着したものである。
【０００４】
特許文献２に記載するものは、複数の単位モジュールを所定の間隔で配置し、単位モジュールの左右の側部をハウジングに固定したものである。単位モジュールはスペーサの両側に膜を設けたものであり、単位モジュールは上下の縁を接着剤で封止し、単位モジュールとハウジングとの接続部分もシール部材や充填部材により封止し、透過液室や集水室内に原液が浸入しない構造を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３３７０号
【特許文献２】特許第３２９３２１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したような膜分離装置は、ろ過運転時に集水ケース３の集水空間の圧力が周囲の水圧より低くなるために樹脂４の層には集水ケース３の外部側から内部側へ向かう力が作用し、特に吸引ろ過時には樹脂４に吸引圧が作用することで樹脂４が集水ケース３の内部側へ引っ張られる。
このため、樹脂４の層の移動に伴って膜エレメント２が移動し、膜モジュールが変形して損壊することがあり、膜エレメント２と樹脂４の間や集水ケース３と樹脂４の間の接着面において液漏れが発生する場合があり、膜エレメント２の相互間の膜間距離を一定に保持することができなくなる。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するものであり、集水ケースの内外圧力差に因る膜エレメントの移動および膜モジュールの変形を防止できる膜分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の膜分離装置は、並列配置して相互間に被処理液流路を形成する複数の平膜型の膜エレメントと、膜エレメントの透過液流路に連通する集水空間を内部に形成した集水ケースとを備え、集水ケースが各膜エレメントの側部を保持する複数のスリットを有する膜エレメント保持部と、集水ケースの内部において膜エレメントの側部端面および膜エレメント保持部の少なくとも一方に当接する当て止め部材を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の膜分離装置は、並列配置して相互間に被処理液流路を形成する複数の平膜型の膜エレメントと、各膜エレメントの側部の相互間を水密に封着して複数の膜エレメントの全体を一体化する充填材と、複数の膜エレメントの側部を前記充填材を介して一体的に保持し、膜エレメントの透過液流路に連通する集水空間を内部に形成した集水ケースと、集水ケースの内部において膜エレメントの側部端面に当接する当て止め部材を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、膜エレメント保持部もしくは膜エレメントに当接する当て止め部材を集水ケースの内部に備えることで、集水ケースの内外の圧力差に起因する力を膜エレメント保持部や充填材に受けても膜エレメント保持部、膜エレメントおよび充填材の移動や膜モジュールの変形、損壊を防止でき、膜エレメントの相互間の膜間距離を一定に保持することができる。さらに、膜エレメントと充填材の間や膜エレメント保持部と集水ケースの間において液漏れが発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における膜モジュールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図２】同実施の形態における膜モジュールを示す分解斜視図
【図３】同実施の形態における膜モジュールを示す模式図
【図４】同実施の形態における膜モジュールを示す斜視図
【図５】同実施の形態における膜モジュールを示す断面図
【図６】同実施の形態における膜エレメントを示す模式図
【図７】同実施の形態における当り止め部材を示す模式図
【図８】本発明の他の実施の形態における膜モジュールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図
【図９】同実施の形態における膜モジュールを示す斜視図
【図１０】同実施の形態における当り止め部材を示す斜視図
【図１１】本発明の他の実施の形態における膜モジュールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図
【図１２】同実施の形態における膜モジュールを示す分解斜視図
【図１３】同実施の形態における膜モジュールを示す斜視図
【図１４】同実施の形態における膜モジュールを示す断面図
【図１５】同実施の形態における当り止め部材を示す正面図
【図１６】本発明の他の実施の形態における膜モジュールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図
【図１７】同実施の形態における膜モジュールを示す分解斜視図
【図１８】同実施の形態における膜モジュールを示す断面図
【図１９】他の実施の形態における当り止め部材を示す正面図
【図２０】従来の膜モジュールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図７において、膜分離装置を構成する膜モジュール５１は複数の膜エレメント５２を所定間隔で並列に配置し、膜エレメント５２の相互間に縦方向に被処理水の流路を形成している。
【００１３】
図６に示すように、膜エレメント５２は膜支持体をなす樹脂製のろ板５２１と、ろ板５２１の表裏の主面を覆って配置する平膜（有機膜）からなるろ過膜５２２を有しており、ろ板５２１の表裏の主面とろ過膜５２２との間に透過液流路を有している。
【００１４】
本実施の形態ではろ過膜５２２は１枚の膜シートをループ状に形成したものであるが、ろ過膜５２２は複数枚の膜シートでループ状に形成することも可能であり、シームレスのループ状をなす膜シートで形成することも可能である。あるいは膜支持体の表裏に夫々一枚の膜シートを配置して膜シートの周縁を膜支持体に接合させて膜エレメント５２とすることも可能である。膜支持体には、樹脂製のろ板５２１に限らず、不織布やネット等のフレキシブルな材質のものも使用可能である。さらに、膜エレメント５２は、ろ板５２１の表裏の主面とろ過膜５２２との間に透過液流路を形成するするものに限らず、ろ板５２１が透過液流路をなす中空部を有し、ろ板５２１の表裏の主面に中空部と連通する通水部を有するものであってもよい。
【００１５】
図５に示すように、膜エレメント保持部５３は各膜エレメント５２の側部を挿入する複数のスリット５４を有しており、各スリット５４において樹脂等の封着材からなる充填材５５が膜エレメント５２と膜エレメント保持部５３の間を水密に封着し、各膜エレメント５２の側部の相互間において充填材５５が各膜エレメント５２を拘束している。
【００１６】
図３に示すように、膜エレメント保持部５３で一体化した複数の膜エレメント５２の側部を集水ケース部材５６がその開口部５６１において一体的に保持することで集水ケース５９を形成しており、集水ケース部材５６の内部の集水空間が膜エレメント５２の透過液流路に連通している。集水ケース部材５６と膜エレメント保持部５３の間は封着材をなすシール材５７で水密に封着しており、シール材５７は充填材５５と同じ材質の樹脂でも良く、ゴム等を使用することも可能である。
【００１７】
集水ケース部材５６の内部には当て止め部材５８が設けてあり、本実施の形態では当て止め部材５８が複数枚の板材５８１からなる。複数枚の板材５８１は上下方向に所定間隔で配置するとともに、それぞれを膜エレメント５２と直交する方向に配置しており、各板材５８１の一側辺が膜エレメント保持部５３に当接している。板材５８１は集水ケース部材５６と一体的に成形しているが、集水ケース部材５６とは別体の部材で形成した後に集水ケース部材５６に固定することも可能である。
【００１８】
各板材５８１には連通孔５８２が設けてあり、集水ケース部材５６の上端面および下端面には集水口５６２が設けてある。集水口５６２は複数の膜モジュール５１を重ねて配置する場合に連結部をなし、単独の膜モジュール５１を使用する場合には上端面もしくは下端面の集水口５６２の何れかを栓体等により閉塞して使用する。板材５８１における連通孔５８２の位置は、図７（ａ）に示すように全ての板材５８１において同じ位置、ここでは中央に設けることも可能であり、図７（ｂ）に示すように上下の板材５８１において異なる位置、ここでは中央と側部に設けることも可能であり、図７（ｃ）に示すように上下の板材５８１において異なる位置、ここでは中央と側部に設けるとともに、連通孔５８２を半円状に形成することも可能である。
【００１９】
以下、上記した構成における作用を説明する。膜モジュール５１の各膜エレメント５２に駆動圧力を与える方式には種々のものがある。ここでは、吸引ポンプにより集水口５６２を通して膜モジュール５１に駆動圧力として吸引圧力を与えて吸引ろ過するが、槽内の水頭を駆動圧力として各膜エレメント５２により槽内の被処理液を重力ろ過することも可能である。
【００２０】
駆動圧力を受けて膜エレメント５２のろ過膜５２２を透過した透過液は、ろ過膜５２２とろ板５２１との間の透過液流路を通って集水ケース部材５６の内部の集水空間に流入する。膜モジュール５１の集水ケース部材５６に流入した透過液は上部の集水口５６２から処理水として導き出す。複数の膜モジュール５１を連結した構成では、下段の膜モジュール５１の集水ケース部材５６に流入した透過液は上部の集水口５６２を通り、上段の膜モジュール５１の集水ケース部材５６へ流入する。
【００２１】
この間に、上昇流によって膜エレメント５２の相互間の流路にクロスフローで活性汚泥混合液を供給するとともに、上昇流によって膜エレメント５２の膜面を曝気洗浄する。この曝気洗浄によって、ファウリングに起因する分離機能の低下を抑制し、膜分離装置が機能不全に至ることを防止する。
【００２２】
上述したろ過運転時において、集水ケース５９には内部圧力として吸引圧力が作用し、外部圧力として周囲の被処理液の水頭が作用する。この集水ケース５９の内外の圧力差に起因する力が膜エレメント保持部５３や充填材５５あるいはシール材５７に作用し、膜エレメント保持部５３や充填材５５あるいはシール材５７を集水ケース５９の内部側、つまり集水ケース５９の集水空間の容積を小さくする方向に押圧する。
【００２３】
しかしながら、本実施の形態では、集水ケース５９の内部に備えた当て止め部材５８の各板材５８１が膜エレメント保持部５３に当接し、集水ケース５９の内外の圧力差に起因する力を当て止め部材５８の各板材５８１が受け止めることで、膜エレメント保持部５３の移動、ひいては膜エレメント５２および充填材５５の移動を防止し、膜モジュール５１の変形、損壊を防止でき、膜エレメント５２の相互間の膜間距離を一定に保持することができる。さらに、膜エレメント５２と充填材５５の間や膜エレメント保持部５３と充填材５５の間、あるいは集水ケース部材５６と充填材５５の間や集水ケース部材５６とシール材５７の間の接着面において液漏れが発生することを防止できる。
【００２４】
図８〜図１０は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を果たす構成部材には同符号を付してその説明を省略する。ここでは、当て止め部材５８として複数の棒状部材５８３を設けており、さらに集水ケース部材５６の内部上側面および内部下側面に当て止め部材５８として段部５８４を設けている。ここでは棒状部材５８３および段部５８４は集水ケース部材５６と一体的に成形しているが、集水ケース部材５６とは別体の部材で形成した後に集水ケース部材５６に固定することも可能である。また、棒状部材５８３もしくは段部５８４の何れか一方だけを設けることも可能である。
【００２５】
複数の棒状部材５８３はそれぞれが膜エレメント保持部５３の所定箇所に当接し、上下の段部５８４は一側辺が膜エレメント保持部５３の上端縁もしくは下端縁に当接している。棒状部材５８３は、図１０（ａ）に示すように円筒状でも良く、図１０（ｂ）に示すようにテーパー状でも良く、図１０（ｃ）に示すように角柱状でも良い。
【００２６】
この構成により、集水ケース５９の内部に備えた当て止め部材５８の棒状部材５８３および段部５８４が膜エレメント保持部５３に当接し、集水ケース５９の内外の圧力差に起因する力を当て止め部材５８の棒状部材５８３および段部５８４が受け止めることで、膜エレメント保持部５３の移動、ひいては膜エレメント５２および充填材５５の移動を防止し、膜モジュール５１の変形、損壊を防止でき、膜エレメント５２の相互間の膜間距離を一定に保持することができる。さらに、膜エレメント５２と充填材５５の間や膜エレメント保持部５３と充填材５５の間、あるいは集水ケース部材５６と充填材５５の間や集水ケース部材５６とシール材５７の間の接着面において液漏れが発生することを防止できる。
【００２７】
図１１〜図１５は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を果たす構成部材には同符号を付してその説明を省略する。ここでは、図１４に示すように、複数の膜エレメント５２は樹脂等の封着材からなる充填材５５により膜エレメント５２の側部の相互間を水密に封着し、複数の膜エレメント５２を一体化している。
【００２８】
充填材５５で一体化した複数の膜エレメント５２の側部を集水ケース部材５６がその開口部５６１において一体的に保持しており、集水ケース部材５６の内部の集水空間が膜エレメント５２の透過液流路に連通している。集水ケース部材５６と充填材５５の間は封着材をなすシール材５７で水密に封着しており、シール材５７は充填材５５と同じ材質の樹脂でも良く、ゴム等を使用することも可能である。本実施の形態では、充填材５５で複数の膜エレメント５２を一体化した後に集水ケース部材５６と充填材５５をシール材５７で封着しているが、充填材５５で複数の膜エレメント５２の一体的な保持と集水ケース部材５６の封着とを同時に行なうことも可能である。
【００２９】
本実施の形態では、膜エレメント保持材５３が集水ケース部材５６の開口部５６１を塞ぐことで集水ケース５９を形成しているが、膜エレメント保持材５３を箱状に形成してその開口部を板状の集水ケース部材５６で塞ぐことで集水ケース５９を形成する構成でも良い。
【００３０】
集水ケース部材５６の内部には当て止め部材５８が設けてあり、本実施の形態では当て止め部材５８が平板な網状部材５８５からなる。網状部材５８５は集水ケース部材５６に接着等により固定しており、一側の主面において集水ケース５９の内部に納めた全ての膜エレメント５２の側端面に当接している。網状部材５８５は、図１５（ａ）に示すように枠体５８６の内部に複数の支持材５８７を膜エレメント５２の側辺に対して所定角度に傾斜する平行な斜線状に配置する構成でも良く、図１５（ｂ）に示すように複数の支持材５８７を膜エレメント５２の側辺に対して所定角度に傾斜する平行な斜線状に、かつ交差させて配置しても良く、図１５（ｃ）に示すように複数の支持材５８７を直角に交差する格子状に配置しても良く、図１５（ｄ）に示すように複数の支持材５８７を膜エレメント５２の側辺に対して直角をなして平行に配置する構成でも良く、図１５（ｅ）に示すように板材５８８に複数の孔５８９を形成する構成でも良い。
【００３１】
この構成により、集水ケース部材５６の内部に備えた当て止め部材５８の網状部材５８５が全ての膜エレメント５２の側端面に当接し、集水ケース５９の内外の圧力差に起因する力を当て止め部材５８の網状部材５８５が受け止めることで、膜エレメント保持部５３の移動、ひいては膜エレメント５２および充填材５５の移動を防止し、膜モジュール５１の変形、損壊を防止でき、膜エレメント５２の相互間の膜間距離を一定に保持することができる。さらに、膜エレメント５２と充填材５５の間や集水ケース部材５６とシール材５７の間の接着面において液漏れが発生することを防止できる。
【００３２】
図１６〜図１８は本発明の他の実施の形態を示すものであり、先の実施の形態と同様の作用を果たす構成部材には同符号を付してその説明を省略する。ここでは、充填材５５で一体化した複数の膜エレメント５２の側部を集水ケース部材５６がその開口部５６１において一体的に保持しており、集水ケース５９の内部の集水空間が膜エレメント５２の透過液流路に連通している。集水ケース部材５６と充填材５５の間は封着材をなすシール材５７で水密に封着しており、シール材５７は充填材５５と同じ材質の樹脂でも良く、ゴム等を使用することも可能である。
【００３３】
集水ケース部材５６の内部には当て止め部材５８が設けてあり、本実施の形態では当て止め部材５８が複数枚の板材５８１からなる。複数枚の板材５８１は上下方向に所定間隔で配置するとともに、それぞれを膜エレメント５２と直交する方向に配置しており、各板材５８１の一側辺が集水ケース５９の内部に納めた全ての膜エレメント５２の側端面に当接している。板材５８１は集水ケース部材５６と一体的に成形しているが、集水ケース部材５６とは別体の部材で形成した後に集水ケース部材５６に固定することも可能である。
【００３４】
また、図１９に示すように当て止め部材５８としては、複数のバー５９０を集水ケース部材５６に直接に設け、膜エレメント５２の側辺に対して直角をなして平行に配置する構成でも良く、直角に交差する格子状に配置する構成も可能である。
【００３５】
上記各実施の形態では、膜エレメント５２と集水ケース５９の間を充填材５５を介して水密に封着しているが、膜エレメント５２のろ板５２１および集水ケース５９の膜エレメント保持部５３が樹脂からなる場合には、膜エレメント保持部５３のスリット５４において膜エレメント５２と集水ケース５９を熱融着や超音波溶着で直接的に接合することも可能である。なお、この場合に膜エレメント５２のろ板５２１には透過液流路をなす中空部を有してろ板５２１の表裏の主面に中空部と連通する通水部を有するものが好ましく、ろ板５２１と膜エレメント保持部５３を接合すればよい。
【００３６】
上記の各実施の形態において、当て止め部材５８は膜エレメント保持部５３に限らず膜エレメント５２の側部端面に当接させることも可能であり、膜エレメント５２の側部端面および膜エレメント保持部５３の少なくとも一方に当接すればよい。また、一つの当て止め部材５８を全ての膜エレメント５２の側部端面に当接させてもよいし、各膜エレメント５２の側部端面に何れかの当て止め部材５８を当接させてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
５１    膜モジュール
５２    膜エレメント
５３    膜エレメント保持部
５４    スリット
５５    充填材
５６    集水ケース部材
５７    シール材
５８    当て止め部材
５９    集水ケース
５２１  ろ板
５２２  ろ過膜
５６１  開口部
５６２  集水口
５８１  板材
５８２  連通孔
５８３  棒状部材
５８４  段部
５８５  網状部材
５８６  枠体
５８７  支持材
５８８  板材
５８９  孔
５９０  バー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010234225.tif 000018
【図１７】
2010234225.tif 000019
【図１８】
2010234225.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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