(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転平膜を有する膜分離槽と、被処理液の貯留タンクと、該貯留タンクから前記膜分離槽に被処理液を供給する供給ポンプを備えた供給ラインと、前記膜分離槽から前記貯留タンクに被処理液を戻す戻りラインとを有する回転平膜装置において、
前記膜分離槽内にスポンジ状部材を投入すると共に、投入したスポンジ状部材を回収する投入・回収装置が設けられ、
該投入・回収装置は、両端に開閉可能な蓋部材を有すると共に、前記戻りラインが接続され、該戻りラインへの前記スポンジ状部材の流出を防止するスクリーンを有する容器と、前記蓋部材を開閉する開閉手段と、を備えたことを特徴とする回転平膜装置。
【請求項２】
前記回転平膜のろ過圧力を検出し、その検出値が所定値以上になった際に前記蓋部材の開閉を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１の回転平膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転平膜装置に係り、特に回転平膜により用水、廃水のろ過処理を行う回転平膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転平膜装置は、廃水処理、純水装置、分離、精製、濃縮、更にはバイオ分野にも応用されている。回転平膜のように、膜を用いた液体処理における最大の問題点は、運転中に被処理液中の付着物が膜面に付着して堆積し、付着物のケーキ層を形成すると、ろ過性能が低下することである。
【０００３】
従来は、回転平膜に形成されたケーキ層を剥離するために定期的に回転平膜を回転させたままろ過運転を停止、即ち吸引ポンプを停止することにより、回転平膜の遠心力で膜表面の付着物を剥離していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、回転平膜のケーキ層を回転平膜の回転で剥離しようとすると、膜表面に乱流による一定以上の剪断力を与える必要があるため、ろ過運転時の回転平膜を高速回転させなくてはならない。従って、剥離操作のためだけに回転平膜を高速回転させる大出力のモータを設置しなくてはならないといだけでなく、装置の構成部品も耐久性がよく、加工精度や組み付け精度のよい部品を使用しなくてはならないので、装置コストが高価になるという欠点がある。
【０００５】
更には、回転平膜の回転だけでのケーキ層の剥離は、ケーキ層が高密度で膜に付着した場合、剥離効率が悪く剥離操作に長時間を必要とするため、被処理液を処理するための処理運転時間が大幅に削減されてしまうという欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、回転平膜に高密度で付着物のケーキ層が形成されても、回転平膜を低回転数で回転させて付着物を効果的に剥離することのできる回転平膜装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明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、回転平膜を有する膜分離槽と、被処理液の貯留タンクと、該貯留タンクから前記膜分離槽に被処理液を供給する供給ポンプを備えた供給ラインと、前記膜分離槽から前記貯留タンクに被処理液を戻す戻りラインとを有する回転平膜装置において、
前記膜分離槽内にスポンジ状部材を投入すると共に、投入したスポンジ状部材を回収する投入・回収装置が設けられ、
該投入・回収装置は、両端に開閉可能な蓋部材を有すると共に、前記戻りラインが接続され、該戻りラインへの前記スポンジ状部材の流出を防止するスクリーンを有する容器と、前記蓋部材を開閉する開閉手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、回転平膜を回転させた状態で投入・回収装置から膜分離槽内にスポンジ状部材を投入することにより、スポンジ状部材と、ろ過処理により回転平膜に付着した付着物によるケーキ層とが接触するので、ケーキ層がスポンジ状部材により削り取られる。また、スポンジ状部材による付着物の剥離が終了したら、スポンジ状部材を投入・回収装置に回収する。従って、ケーキ層を剥離したい時にのみスポンジ状部材を膜分離槽に投入することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面により本発明の回転平膜装置の好ましい実施の形態を詳説する。
図１は、回転平膜装置の全体構成を示す縦断面図であり、図２は回転平膜を有する膜分離槽の構造を説明する上面図である。
【０００９】
図１に示すように、本発明の回転平膜装置１０は、回転平膜１６を有する膜分離槽１２と、被処理液の貯留タンク１１と、貯留タンク１１から膜分離槽に被処理液を供給する供給ポンプ１９を備えた供給ライン１３と、膜分離槽１２から貯留タンク１１に被処理液を戻す戻りライン１７とで構成される。被処理液が供給される膜分離槽１２内には、図２に示すように、左右に平行な２本の中空回転軸１４、１４が回転自在に並設される。それぞれの中空回転軸１４には、その軸方向に所定間隔をもって穿設された連通口（図示せず）を臨んで、円板状を有する複数の回転平膜１６、１６…が支持される。回転平膜１６は、膜支持体上の不織布や網等のような通水性の有するスペーサに精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜を被覆させて構成され、膜の材質としては、ポリスチレン系、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリオレフィン系等の高分子樹脂膜を用いることができる。並設された２本の中空回転軸１４に支持された回転平膜１６同士は、隣り合う回転平膜１６同士の一部分がオーバラップするようになっている。中空回転軸１４の両端は膜分離槽１２外に延設されると供に、膜分離槽１２と中空回転軸１４とは軸封手段１８により水密性が確保される。そして、中空回転軸１４の一方閉塞端がモータ２０、２０にそれぞれ接続され、他方開放端がろ過液配管２２、２２にそれぞれ接続され、中空回転軸１４と回転平膜１６とが一体的に回転される。ろ過液配管２２は、２本の中空回転軸１４にそれぞれ接続された枝管２４、２４と、枝管２４が合流した幹管２６で構成され、幹管２６に吸引ポンプ２８が設けられる。また、中空回転軸１４と枝管２４との接続は、中空回転軸１４の回転を阻害しないための連結装置３０、３０を介して連結される。２本の中空回転軸１４に支持された回転平膜１６は、同方向に回転される。この場合、回転数も回転平膜１６の径の大きさに応じて変えることが好ましい。この同方向の回転により、回転平膜１６同士のオーバラップした部分では、回転方向が反対向きになり、乱流が発生する。
【００１０】
このように構成された回転平膜装置１０による被処理液のろ過運転は、モータ２０で回転平膜１６を回転しながら吸引ポンプ２８を作動することにより行なわれる。即ち、吸引ポンプ２８の作動により、ろ過液配管２２、中空回転軸１４を介して回転平膜１６内が負圧になり、膜分離槽１２中の被処理液が回転平膜１６内に吸引ろ過され、被処理液中の付着物が除去されると共に、回転平膜の膜表面にはケーキ層が形成される。回転平膜１６を通過したろ過水は、中空回転軸１４、ろ過液配管２２を通って装置１０外に引き抜かれる。
【００１１】
また、図１に示すように、膜分離槽１２内の上部には、膜分離槽１２内にスポンジ状部材３２を投入すると共に、投入したスポンジ状部材３２を回収する投入・回収装置３４が設けられる。投入・回収装置３４は、図３に示すように、両端に開閉可能な蓋部材３６、３６を有すると共に、スポンジ状部材３２の戻りライン１７への流出を防止するスクリーン３７を有する容器４０と、容器４０の蓋部材３６を開閉する正逆回転可能なモータ４２、４２とで構成され、モータ４２は信号回転を介してコントローラ４８に接続される。これにより、コントローラ４８は、モータ４２を正逆回転させて、蓋部材３６を容器４０本体に回動自在に支持する回動軸４４、４４を回動させることにより、容器４０両端の開口４６、４６を開閉する。
【００１２】
そして、図１に示すように、戻りライン１７の膜分離槽１２側が２つに分岐され、第１の分岐ライン１７Ａは膜分離槽１２に直接接続され、第２の分岐ライン１７Ｂは投入・回収装置３４に接続されている。また、第１の分岐ライン１７Ａと第２の分岐ライン１７Ａにはそれぞれ自動開閉弁５０、５２が設けられ、信号ケーブルを介してコントローラ４８に接続される。また、前記ろ過液ライン２６には、ろ過圧力を検出するろ過圧検出器４９が設けられ、検出した圧力値が信号ケーブルを介して逐次コントローラ４８に送信される。
【００１３】
次に、膜分離槽１２に投入して回転平膜１６に形成されたケーキ層１５を剥離するスポンジ状部材３２について説明する。
図４〜図９は、各種形状のスポンジ状部材３２を示したものであり、図４はスポンジボール形状のもの、図５は立方体形状のもの、図６は紐状のもの、図７は雲丹状のもの、図８は糸玉状のものである。また、図９のように不定形状にしたスポンジ片を使用することもできる。スポンジ状部材３２の大きさは、最小経の部分の寸法が１〜１５ｍｍ程度のものを使用するのが適当である。この理由は、膜分離槽１２に投入するスポンジ状部材３２の投入量が一定の場合、スポンジ状部材３２が小さいほど総表面積が大きくなるので、それだけケーキ層１５との接触効率が良くなり剥離効率が向上するが、スポンジ状部材３２が小さすぎるとケーキ層１５を削り取る研削力が弱くなるためである。
【００１４】
スポンジ状部材３２の大きさと剥離性の関係は、回転平膜１６の回転数にも影響されるので、回転平膜１６の回転数に応じてスポンジ状部材３２の大きさを変えることも剥離性を向上させる要因である。スポンジ状部材３２の比重は、回転平膜１６で攪拌させた時に被処理液中で分散し易いように被処理液の比重と略同等にすることが必要である。しかし、投入する多数のスポンジ状部材３２の全ての比重を同一にする必要はなく、むしろ比重を変えることが好ましい。これは、回転平膜１６を回転させて時に、回転平膜１６の周縁近傍の被処理液の流れが速く、回転平膜１６の中心近傍の被処理液は流れが遅くなるので、異なる比重のスポンジ状部材３２を混合投入することにより、回転平膜１６の面全体にスポンジ状部材３２を均等に分散させ易いためである。スポンジ状部材３２の材質としは、多孔質ウレタンフォーム、海綿等のように回転平膜１６を傷つけない材質のもので研削力を発揮可能なものであれば、どのようなものでもよい。
【００１５】
次に、スポンジ状部材３２により、回転平膜１６の膜表面に付着したケーキ層１５を剥離するための投入・回収装置３４の使用方法について説明する。
被処理液のろ過処理を行う場合には、コントローラ４８は第１の分岐ライン１７Ａの自動開閉弁５０を開け、第２の分岐ライン１７Ｂの自動開閉弁５２を閉じると共に、容器４０の蓋部材３６を２枚とも閉めてスポンジ状部材３２が膜分離槽１２内に流出しないようにしておく。これにより、貯留タンク１１から供給ポンプ１９で膜分離槽１２に供給された被処理液は、第１の分岐ライン１７Ａを流れる戻しライン１７により貯留タンク１１に戻される循環を行なう。これにより、被処理液中の付着物は回転平膜１６によりろ過処理される。
【００１６】
そして、コントローラ４８は、ろ過圧検出器４９の圧力値が所定以上になったら、第２の分岐ライン１７Ｂの自動開閉弁５２を閉じたままで、容器４０の両端開口４６が開放されるように蓋部材３６を揺動させる。これにより、容器４０内のスポンジ状部材３２は、回転平膜１６の回転による被処理液の旋回流にのって容器４０から膜分離槽１２内に出ていく。容器４０から出たスポンジ状部材３２は、回転平膜１６の回転により膜分離槽１２内の全体に分散されると共に、回転平膜１６の回転によって生じる旋回流にのって動き回る。従って、スポンジ状部材３２とケーキ層１５とが接触し、スポンジ状部材３２でケーキ層１５を削り取る。
【００１７】
スポンジ状部材３２によるケーキ層１５の剥離が終了したら、コントローラ４８は第１の分岐ライン１７Ａの自動開閉弁５０を閉じて第２の分岐ライン１７Ｂの自動開閉弁５２を開けると共に、２つの蓋部材３６うちの一方を閉じる。これにより、膜分離槽１２内から第２の分岐ライン１７Ｂへ向う水流が生じるので、膜分離槽１２内に投入されたスポンジ状部材３２は容器４０の開放された開口４６側から容器４０内に回収される。この場合、図１のように回転平膜１６を反時計回りで回転させる場合には、矢印方向の旋回流が発生するので、図１の右側の蓋部材３６を開け、左側の蓋部材３６を閉じた方がより回収し易くなる。
【００１８】
このように、本発明の回転平膜装置１０では、膜分離槽１２内に投入・回収装置３４を設けて、スポンジ状部材３２の投入・回収を自動的に行えるようにしたので、スポンジ状部材３２を投入・回収作業を容易に行うことができる。また、ケーキ層１５を剥離したいときのみスポンジ状部材３２を膜分離槽１２内に投入し、ケーキ層１５を剥離しないときはスポンジ状部材３２を回収しておくことができる。従って、スポンジ状部材３２の磨耗を最小限に抑えることができると共に、スポンジ状部材３２がろ過処理の邪魔になることがない。
【００１９】
尚、本発明の実施の形態で説明した、スポンジ状部材３２の投入・回収の別の装置としては、戻り配管１７の出口に金網状容器をおいて戻り配管１７から戻ってくるスポンジ状部材３２の回収を行い、膜分離槽１２内にスポンジ状部材３２を投入する時には金網状容器の底を開放して貯留タンク１１に放出し、供給ポンプ１９で被処理液と一緒に膜分離槽１２内に投入することもできる。この場合には、供給ポンプ１９でスポンジ状部材３２が破損しないように、ポンプの種類を選択する必要がある。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の回転平膜装置によれば、膜分離槽内に投入・回収装置を設けけたので、スポンジ状部材の投入・回収作業を容易に行うことができる。
また、スポンジ状部材を使用しない時には、スポンジ状部材を回収しておくことができるので、スポンジ状部材の磨耗を最小限に抑えることができると共に、スポンジ状部材がろ過処理の邪魔になることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微生物担持型の回転平膜装置の全体構成を示す縦断面図
【図２】本発明の微生物担持型の回転平膜装置のうちの膜分離槽の構造を説明する上面図
【図３】投入・回収装置の構造を説明する斜視図
【図４】スポンジボール形状のスポンジ状部材の斜視図
【図５】立方体形状のスポンジ状部材の斜視図
【図６】紐状のスポンジ状部材の斜視図
【図７】雲丹状のスポンジ状部材の斜視図
【図８】糸玉状のスポンジ状部材の斜視図
【図９】不定形状のスポンジ状部材の斜視図
【符号の説明】
１０…回転平膜装置
１１…貯留タンク
１２…膜分離槽
１３…供給ライン
１４…中空回転軸
１５…ケーキ層
１６…回転平膜
１７…循環ライン
１７Ａ…第１の分岐ライン
１７Ｂ…第２の分岐ライン
１９…供給ポンプ
２０…モータ
２２…ろ過液配管
２８…吸引ポンプ
３２…スポンジ状部材
３４…投入・回収装置
３６…蓋部材
４０…容器
４２…投入・回収装置のモータ
４４…蓋部材の回動軸
４６…容器の開口
４８…コントローラ
４９…ろ過圧力検出器
５０…第１の分岐ラインの自動開閉弁
５２…第２の分岐ラインの自動開閉弁
【図１】
0003641950.tif 000002
【図２】
0003641950.tif 000003
【図３】
0003641950.tif 000004
【図４】
0003641950.tif 000005
【図５】
0003641950.tif 000006
【図６】
0003641950.tif 000007
【図７】
0003641950.tif 000008
【図８】
0003641950.tif 000009
【図９】
0003641950.tif 000010