(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内の被処理水中に多数の膜モジュールが垂直に浸漬して並設されるとともに、前記多数の膜モジュールの下方に散気手段が配設された浸漬平膜濾過装置において、前記多数の膜モジュールを、隣接する２列の膜モジュール同士を１つのグループとして複数のグループに分けて、該グループごとに上下に開口を備えた囲い壁で囲んで前記散気手段から散気された気泡を前記膜モジュールに誘導するとともに、前記囲い壁同士を所定の間隔をあけて配置し、前記囲い壁に囲まれた２列の膜モジュールの間に仕切壁を設けたことを特徴とする浸漬平膜濾過装置。
【請求項２】
処理槽内の被処理水中に多数の膜モジュールが垂直に浸漬して並設されるとともに、前記多数の膜モジュールの下方に散気手段が配設された浸漬平膜濾過装置において、前記多数の膜モジュールを隣接する膜モジュール同士を１つのグループとして複数のグループに分けて、該グループごとに上下に開口を備えた囲い壁で囲んで前記散気手段から散気された気泡を前記膜モジュールに誘導するとともに、前記囲い壁同士を所定の間隔をあけて配置し、前記囲い壁の下側開口には、該下側開口を開閉する開閉手段が設けられ、前記開閉手段で前記下側開口を閉成すると前記囲い壁内が前記処理槽から隔絶されることを特徴とする浸漬平膜濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浸漬平膜濾過装置に係り、特に下水や産業排水等の処理に使用される浸漬平膜濾過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浸漬平膜濾過装置は、産業排水系の凝集汚泥処理や、下水等の活性汚泥処理に用いられる。この装置では、高濃度化された懸濁液の処理槽（例えば硝化槽）内に多数の膜モジュールが浸漬され、この膜モジュールの内部に懸濁液がポンプやサイフォンにより吸引されて処理水が得られる。前記多数の膜モジュールは、間隔をもって垂直に設置されており、その下方には散気するための散気手段が設けられている。ここで、散気を行う目的は、膜面に堆積する汚泥ケーキを除去し、膜の閉塞を抑制する洗浄効果を得ること、処理槽内に旋回流を起こして膜面にクロスフローを与えるとともに処理槽内を攪拌すること、処理槽内の被処理水が活性汚泥等の微生物を含有している場合は好気処理のための酸素供給をすることなどである。
【０００３】
前記多数の膜モジュール全体の周囲には、散気誘導壁が設置され、この散気誘導壁により散気手段から散気された気泡が膜モジュールへ向けて誘導される。これにより、散気誘導壁の内部には、上昇流、即ち膜の濾過方向に対して垂直な方向にクロスフローが生じて膜面の汚泥に剪断力が発生し、膜面の閉塞が抑制される。前記上昇流は、液面位置で旋回して散気誘導壁の外部を下降する下降流となり、散気誘導壁の下端から再び散気誘導壁の内部に進入し、散気誘導壁の内部と外部とを旋回する旋回流を形成する。なお、膜面に汚泥が付着しても、散気手段からの気泡が膜面に当たるので、前記汚泥が破壊される。
【０００４】
しかし、散気により膜面を常に洗浄していても、膜面に付着した微細な粒子までは剥離できないため、膜面は徐々に閉塞し、やがて膜としての濾過機能を果たさなくなる。このような時には、薬液による洗浄が必要となり、被処理水の性状にもよるが通常数カ月〜１年の間隔で定期的に行われる。
【０００５】
このように、従来の浸漬平膜濾過装置では、散気手段から散気することにより生じたクロスフローと気泡によって膜面の閉塞を抑制するとともに、定期的な薬液洗浄によって膜モジュールの濾過機能を回復させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の浸漬平膜濾過装置では、並設された多数の膜モジュールのうちの両端部の膜モジュールが閉塞しにくい反面、中央部の膜モジュールが閉塞しやすいという欠点があった。これは、前記中央部の膜モジュールは、両端部の膜モジュールに比べて、上昇流を発生させるための旋回流路を確保しにくく、汚泥溜まりを発生しやすいからである。一旦形成された汚泥溜まりは、気泡を膜面に当てても破壊できず、逆に圧密化されて徐々に成長し、やがて全膜面を閉塞する。このため、中央部の膜モジュールは、両端部の膜モジュールに比べて閉塞しやすかった。
【０００７】
閉塞した膜面は、薬液による洗浄をしなければならないが、従来の浸漬平膜濾過装置は、薬液洗浄に多大な手間やコストがかかるという欠点があった。例えば、薬液洗浄する方法としては、▲１▼膜モジュールを処理槽から取り出して別途用意された薬液槽に浸漬する方法、▲２▼処理槽内の懸濁液を一時的に抜き取って処理槽内に薬液を満たす方法、▲３▼濾過の流れと逆方向に膜モジュールの内側から薬液流す方法がある。しかし、▲１▼の方法は、膜モジュールを取り出すための吊上装置や薬液槽等の付帯設備のコストが大きく、▲２▼の方法は、洗浄の必要のない膜モジュールも洗浄するので洗浄に要するコストが高く、▲３▼の方法は、洗浄薬液が膜を介して処理槽内に流れ出すので有機膜を用いた処理に適していないという欠点があった。
【０００８】
このようなことから、膜モジュールの薬液洗浄を簡単且つ低コストで行うことができる浸漬平膜濾過装置が要望されていた。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、散気によって各膜モジュールの閉塞を効果的に抑制し、さらには薬液洗浄を簡単且つ低コストで行うことのできる浸漬平膜濾過装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
請求項１記載の発明は前記目的を達成するために、処理槽内の被処理水中に多数の膜モジュールが垂直に浸漬して並設されるとともに、前記多数の膜モジュールの下方に散気手段が配設された浸漬平膜濾過装置において、前記多数の膜モジュールを、隣接する２列の膜モジュール同士を１つのグループとして複数のグループに分けて、該グループごとに上下に開口を備えた囲い壁で囲んで前記散気手段から散気された気泡を前記膜モジュールに誘導するとともに、前記囲い壁同士を所定の間隔をあけて配置し、前記囲い壁に囲まれた２列の膜モジュールの間に仕切壁を設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、前記多数の膜モジュールを２列ごとに分けて囲い壁で囲むとともに、その囲い壁同士を所定の間隔をあけて配置し、囲い壁に囲まれた２列の膜モジュールの間に仕切壁を設けたので、各膜モジュールに対して十分な旋回流が形成される。したがって、膜モジュールの膜面に汚泥溜まりが形成されるのを防止でき、膜モジュールの閉塞を効果的に抑制することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、前記囲い壁の下側開口を閉成することにより、前記処理槽の内部に、独立した洗浄槽が形成される。したがって、この洗浄槽に薬液を投入することにより、その洗浄槽内の膜モジュールのみを洗浄することができる。これにより、所定の膜モジュールのみを簡単に且つ低コストで薬液洗浄することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る浸漬平膜濾過装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１４】
図１は、浸漬平膜濾過装置の概略構造図であり、図２は、図１の平膜槽の内部構造を説明する斜視図である。
【００１５】
浸漬平膜濾過装置１０の平膜槽（処理槽に相当）１２の内部には、被処理水（懸濁液）１４が貯留されており、この被処理水１４中に多数の膜モジュール１６、１６…が浸漬されている。多数の膜モジュール１６、１６…は、垂直に、且つ互いが平行になるように配設され、その膜モジュール１６、１６…の間隔は、図２のＹ軸方向において２列ごとに大きく形成されている。膜モジュール１６は、筒状に形成された散気誘導壁（囲い壁に相当）１８によって２列ごとに囲まれている。また、膜モジュール１６は、図１に示すようにポンプ２２に接続され、ポンプ２２を駆動することにより、膜モジュール１６の内部に吸引力を作用させることができる。
【００１６】
膜モジュール１６の下方には、平膜槽１２の底面１２Ａに沿って散気管２４が設けられる。散気管２４は、できるだけ下方から散気できるように、散気孔（図示せず）が側面に形成されている（図６参照）。この散気管２４は、開閉弁２６が配設された送気管２８を介してブロア３０に接続される。これにより、ブロア３０を駆動すると、散気管２４から気泡が散気され、散気された気泡は、前記散気誘導壁１８によって膜モジュール１６に誘導される。
【００１７】
また、前記散気管２４は、配管３２を介してポンプ３４に接続され、このポンプ３４に水道水供給源３６と薬液供給源３８が接続される。これにより、配管３２に配設された開閉弁２６を開いてポンプ３４を駆動すると、水道水と薬液が散気管２４に送液される。また、前記ポンプ３４には、排水管４２が接続され、排水管４２に配設された開閉弁４４を開くことにより、散気管２４内の液体が外部に排水される。
【００１８】
図３は、膜モジュール１６の構造を説明する斜視図である。
【００１９】
同図に示すように、膜モジュール１６は、複数（例えば１０枚）の膜袋４６（一個のみ図示）と、この膜袋４６の左右両端を支持する一対の集水部４８、４８とから構成される。膜袋４６は、中空状の支持板（プラ段）５０の両面に、スペーサ５２を介して有機平膜５４を貼りつけて形成される。各膜袋４６の上下端部は、バインダ５６が取り付けられ、これにより前記膜袋４６の端部が補強される。また、膜袋４６は、ウレタンゴム製の隙間保持部材５８によって一定間隔になるように支持されている。一方、集水部４８は、各膜袋４６の内部と連通するとともに図１のポンプ２２に接続される。これにより、ポンプ２２を駆動すると、各膜袋４６の内部に吸引力が作用し、各膜袋４６の外部の被処理水１４が有機平膜５４を介して膜袋４６の内部に吸引されて濾過される。なお、膜モジュール１６の大きさは、例えば、幅（Ｘ軸方向）１１１６ｍｍ，厚さ（Ｙ軸方向）１２４ｍｍ、高さ（Ｚ軸方向）１１５２ｍｍである。
【００２０】
図４は、散気誘導壁１８を説明する側面図であり、図５は、図４の平面図である。これらの図において、右側の散気誘導壁１８は下部の開口６１を開放した状態、左側の散気誘導壁１８は下部の開口６１を閉成した状態を示している。
【００２１】
これらの図に示すように、散気誘導壁１８は、膜モジュール１６の膜面に対して直交する一対の側壁１８Ａ、１８Ａと、膜モジュール１６の膜面に対して平行な一対の側壁１８Ｂ、１８Ｂとによって矩形の筒状に形成される。この散気誘導壁１８は、前記膜モジュール１６を２列ごとに囲むように配置され、隣接する散気誘導壁１８と所定の間隔で配設される。ここで、前記所定の間隔とは、隣り合う散気誘導壁１８、１８同士の間を下降する下降流の流路が十分に確保される間隔とする。
【００２２】
前記側壁１８Ａ、１８Ａは、下端が平膜槽１２の底面１２Ａに密接するとともに、上端が被処理水１４の液位よりも上方になるように形成される。一方、側壁１８Ｂ、１８Ｂは、前記側壁１８Ａよりも高さ方向において短く形成され、下方に開口６１が形成されるとともに上部に被処理水１４の連通路が形成されるように前記側壁１８Ａ、１８Ａに架設される。これにより、被処理水１４が散気誘導壁１８の内部を上昇して前記連通路を介して散気誘導壁１８の外部に流出し、さらに散気誘導壁１８、１８同士間を下降して前記開口６１を介して内部に進入する、被処理水１４の旋回流路が形成される。
【００２３】
また、前記膜モジュール１６、１６の間には仕切壁２０が設けられ、各膜モジュール１６に形成される旋回流路が左右対象となるように構成されている。
【００２４】
前記側壁１８Ｂの下方には、揺動壁６０が平膜槽１２の底面１２Ａにヒンジ６２等により回動自在に取り付けられている。揺動壁６０は、図４及び図５に示したリンク機構を介してレバー７４に連結される。リンク機構の構造については、３個のリンク６６、６６…がピン６８により水平面上で回動自在に設けられ、このリンク６６の両端が、揺動壁６０の上部内側の取付板７０に回動自在に支持される。そして、前記リンク６６に、Ｌ字状の支持棒７２を介してレバー７４が設けられる。したがって、レバー７４を図５の矢印方向に押し引き動作すると、リンク６６が回動して揺動壁６０の上端同士の間隔が変動し、揺動壁６０が揺動する。例えば、図５の右側に示すようにレバー７４を上方にスライドさせると、揺動壁６０が所定の角度になり、開口６１を介して被処理水の旋回流路が十分に確保される。また、レバー７４を下方にスライドさせると、揺動壁６０が揺動して前記側壁１８Ｂに当接し、前記下方の開口６１が閉成される。前記揺動壁６０には、側壁１８Ｂとの当接部分にシールゴム７６が貼り付けられており、前記開口６１は、確実に密閉される。なお、前記ヒンジ６２は、ゴムシート７８によって覆われており、このゴムシート７８によって連結部分からの漏洩が防止されている。
【００２５】
また、散気誘導壁１８は、前記側壁１８Ｂの上方の連通路を遮断することができるように構成されている。即ち、図４の左側の散気誘導壁１８のように、側壁１８Ｂの上方に、別体からなるスライド壁８０を取り付けることにより、側壁１８Ｂの実質的な上端を被処理水１４の液位よりも上方に位置させる。スライド壁８０は、側壁１８Ａの両側部に形成されたガイド部８４にガイドされて上下方向にスライドするように構成され、スライド壁８０を自重により下方にスライドさせた後、テーパブロック８２を前記ガイド部８４に落とし込むことにより取り付けられる。スライド壁８０の上下端部には、テーパ面が形成されており、このうち下端のテーパ面が側壁１８Ｂのテーパ面に当接され、上端のテーパ面がテーパブロック８２のテーパに当接される。また、スライド壁８０の上下端部にはシールゴム８１が貼り付けられ、さらに側壁１８Ａとの当接面にはシールゴム（図示せず）が貼り付けられる。これにより、前記スライド壁８０は、スライド壁８０とテーパブロック８２の自重により内側に押し付けられて、前記シールゴムにより確実に密着され、側壁１８Ｂの上方の連通路が遮断される。
【００２６】
次に上記の如く構成された浸漬平膜濾過装置１０の作用を図６に基づいて説明する。図６は、浸漬平膜濾過装置１０の作用を説明する模式図であり、膜モジュール１６を３つのグループに分けた場合にそのうちの２つのグループで濾過運転し、残りのグループで薬液洗浄する例である。
【００２７】
まず、通常の濾過運転をする膜モジュール１６の説明であるが、この場合には図５のレバー７４を上方にスライドさせておく。これにより、揺動壁６０が内側に所定の角度に揺動し、側壁１８Ｂの下部の開口６１が開放される。したがって、散気管２４から散気すると、散気された気泡は、揺動壁６０と散気誘導壁１８によって膜モジュール１６の下方に誘導され、膜モジュール１６に沿って上昇する。これにより、膜面に気泡が当たり、膜面に付着した汚泥が破壊される。このとき、気泡の上昇に伴って散気誘導壁１８内に上昇流が形成され、さらに側壁１８Ｂの上方の連通路から回り込んだ下降流が散気誘導壁１８の外部に形成される。これにより、散気誘導壁１８の内部と外部と旋回する旋回流が形成され、この旋回流による剪断力によって、膜モジュール１６の膜に付着した汚泥が剥離される。
【００２８】
ところで、本実施の形態では、多数の膜モジュール１６が２列ごとに散気誘導壁１８に囲まれるとともに、散気誘導壁１８、１８…が所定の間隔で配設されているので、散気誘導壁１８、１８同士の間を下降する旋回流の旋回流路が各膜モジュール１６に対して十分に確保されている。これを従来装置と比較すると、従来装置では多数の膜モジュール全体が１つの散気導入壁で囲まれているので、両端部の膜モジュールにおいては膜面と平行な壁面を越えて下降する旋回流路が十分に確保される一方で、中央部の膜モジュールにおいては膜面と直交する壁面を越えて下降する旋回流路しかなく、下降流のための旋回流路が狭い。このように、下降流のための流路が狭いと散気誘導壁の内部に進入した際に上昇する旋回流が乱れて膜面の汚泥に働く剪断力が膜面において不均一になる。このため、従来装置の中央部の膜モジュールは、両端部の膜モジュールに対して閉塞しやすい。本実施の形態では、全ての膜モジュール１６が、従来装置の両端部の膜モジュールに相当し、旋回流路が十分に確保されている。したがって、各膜モジュール１６の膜面には、旋回流による剪断力が均等に働くので、各膜モジュールの膜面の閉塞を効果的に抑制することができる。これにより、各膜モジュール１６の寿命を向上させることができる。
【００２９】
また、本実施の形態では、前記開口６１が膜モジュール１６の幅全体に渡って形成されているので、膜モジュール１６の幅方向において旋回流による膜の閉塞防止効果が等しくなり、より効果的に膜の閉塞を防止することができる。
【００３０】
また、前記旋回流は、各膜モジュール１６において略均等に形成されるので、各膜モジュール１６の膜面に付着した汚泥溜まりに働く剪断力も略均等になる。したがって、各膜モジュール１６ごとの閉塞の抑制効果のバラツキが少なくなり、各膜モジュール１６の寿命のバラツキがなくなる。
【００３１】
また、本実施の形態では、散気管２４を平膜槽１２の底面１２Ａに沿って配設したので、平膜槽１２の底部に滞留域が形成されない。したがって、被処理水が嫌気状態となって腐敗することを防止でき、液性状を安定化することができる。
【００３２】
さらに、本実施の形態では、揺動壁６０を所定の角度に揺動させたので、散気管２４から散気された気泡は、散気誘導壁１８の外部に開口６１から漏れることなく、膜モジュール１６に誘導される。したがって、前記旋回流が安定して発生するので、膜モジュール１６の膜面の閉塞の抑制効果も安定する。
【００３３】
次に、薬液洗浄する膜モジュール１６の説明であるが、この場合には図５のレバー７４を下方にスライドさせ、そして、スライド壁８０を側壁１８Ｂの上部に取り付ける。これにより、側壁１８Ｂの下方の開口６１が閉成されるとともに、側壁１８Ｂの上方の連通路が遮断されるので、平膜槽１２の内部に周囲から独立した洗浄槽８６が形成される。
【００３４】
次いで、図１の開閉弁２６を閉じるとともに、開閉弁４０、４４を開く。これにより、前記洗浄槽８６の内部の被処理水１４が外部に排出される。次に、開閉弁４４を閉じてポンプ３４を駆動することにより、洗浄槽８６に薬液と水道水が供給される。これにより、図８の洗浄槽８６内の膜モジュール１６を洗浄することができる。
【００３５】
このように、本実施の形態では、独立した洗浄槽８６を形成して膜モジュール１６を洗浄するので、所定の膜モジュール１６のみを薬液洗浄することができる。したがって、必要以上に薬液を使わないので、薬液洗浄にかかるコストを大幅に削減することができる。また、他のグループの膜モジュール１６において通常の濾過運転を行いながら薬液洗浄することができるので、浸漬平膜濾過装置１０の濾過効率を向上させることができる。また、この方法では、膜モジュール１６を取り出したりする必要がないので、簡単に薬液洗浄することができる。さらに、散気管２４から薬液を投入するので、散気管２４内の洗浄効果を得ることができる。
【００３６】
なお、上述した実施の形態では、散気誘導壁１８によって膜モジュール１６を２列ごとに囲むようにしたが、これに限られるものではなく、多数の膜モジュール１６、１６…を複数のグループに分けて散気誘導壁１８で囲むとともにその散気誘導壁１８を所定の間隔で配設することにより、各膜モジュール１６に対する旋回流路を広げることができるので、膜モジュール１６の閉塞を効果的に抑制することができる。なお、多数の膜モジュール１６を一つずつ散気誘導壁１８によって囲むようにしてもよい。
【００３７】
また、前記揺動壁６０の揺動手段は上述した実施の形態に限られるものではなく、例えばシリンダ等の駆動装置によって揺動させてもよい。
【００３８】
また、側壁１８Ｂの下方の開口６１の開閉手段や、側壁１８Ｂの上方の連通路の遮断手段は、上述した実施の形態に限られるものではない。例えば、図７に示す散気誘導壁９０は、側壁が２段のスライド壁９２、９４によって構成されている。スライド壁９２、９４の構造は、上述したスライド壁８０と同様であるので説明を省略する。この散気誘導壁９０で濾過する場合（図７の左側の場合）、スライド壁９２を所定の位置でピン（図示せず）等により固定する。また、薬液洗浄する場合（図７の右側の場合）、前記ピンを外すとともに、スライド壁９２の上方にテーパブロック９６、スライド壁９４、テーパブロック９８を順に落とし込む。これにより、両方のスライド壁９２、９４ともテーパにより内側に押し付けられ、スライド壁９２、９４のそれぞれの上下端に設けられたシールゴム９５が密着し、独立した洗浄槽８６が形成される。
【００３９】
また、図８に示すような筒状の囲い壁９９を散気誘導壁１８の上部や下部に取り付けることによって、前記開口６１や連通路を塞いでもよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、スライド壁８０によって連通路を塞いだが、平膜槽１２の被処理水１４の液位を低下させてもよい。
【００４１】
さらに、本実施の形態では、側壁１８Ｂ側にのみ開口６１や前記連通路を形成したが、これに限定するものではなく、側壁１８Ａ側にも開口や連通路を形成し、これを遮断できるように構成してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の浸漬平膜濾過装置によれば、前記多数のモジュールを複数のグループに分けて囲い壁で囲むとともに、その囲い壁同士を下降流の流路が十分に確保される間隔で配置しているので、各膜モジュールに対して十分な旋回流路が確保され、膜モジュールの閉塞を効果的に抑制することができる。また、本発明によれば、前記囲い壁の下側開口を閉成するので、処理槽内に独立した洗浄槽を形成することができ、所定の膜モジュールを容易に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る浸漬平膜濾過装置の概略構造図
【図２】図１の平膜槽の内部構造を説明する斜視図
【図３】図２の膜モジュールの斜視図
【図４】図２の散気誘導壁の側面断面図
【図５】図４の散気誘導壁の上方からの断面図
【図６】本発明の実施の形態に係る浸漬平膜濾過装置の作用説明図
【図７】図４と異なる形状の散気誘導壁の側面断面図
【図８】図４と異なる形状の散気誘導壁の一部を示す斜視図
【符号の説明】
１０…浸漬平膜濾過装置、１２…平膜槽、１４…被処理水、１６…膜モジュール、１８…散気誘導壁、２４…散気管、６０…揺動壁、６１…開口、８０…スライド壁
【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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