(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側を濾過液側とする膜エレメントを原液中に浸漬し、散気手段により膜エレメントをエア−スクラビングしつつ膜エレメントの濾過液側を減圧して原液を濾過処理する膜分離装置の膜エレメントであり、枠体の両側に平膜を配し、各平膜の周囲部裏面と枠体との接触面を塗布接着剤により接着し、各平膜の周囲部表面に枠体の内周位置を越えて接着剤を塗布したことを特徴とする平膜エレメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿、下水、家庭排水、工場排水等の汚水処理に使用する浸漬型膜分離装置の膜エレメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近来、し尿、下水、家庭排水、工場排水（以下、汚水と称する）の伝統的な処理方法である重力分離活性汚泥処理法（曝気槽で微生物分解処理を行い、この処理汚水を沈殿分離室に導き、活性汚泥を重力分離により分離し、その分離汚泥の一部を曝気槽に返送する方法）に代替する方法として、膜分離活性汚泥処理法が注目されている。
この処理法においては、固液分離を膜モジュ−ルによる濾過で行い、濾過液を取出し、余剰汚泥を直接曝気槽から引き抜いており、▲１▼曝気槽のＭＬＳＳ（混合液浮遊性固形物）を重力分離法に較べて著しく高くできるので、曝気槽を重力分離法の場合に較べて相当に縮小でき、更に沈殿分離室が不要であるので、装置全体を小型化できる、▲２▼曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を高く維持できるので、重力分離法とは異なり、余剰汚泥処理に際しての脱水を軽減できる、▲３▼運転エネルギ−の省力化を図ることができる、等の利点がある。
【０００３】
本出願人においては、膜分離法による汚水処理装置として、「散気装置を有し、膜面に沿い鉛直方向通路を有する膜モジュ−ルを前記散気装置の直上に配設し、該膜装置の膜体濾過側を負圧とするための手段を設けた散気式曝気槽」を既に提案した（特公平４−７０９５８号、特許第１８７４８８１号）。
この装置における膜モジュ−ルには、平膜エレメントを相互間に鉛直方向通路を保持するように並設したものが使用され、その平膜エレメントには、図７の（イ）及び図７の（ロ）〔図７の（イ）におけるロ−ロ断面図〕に示すように、濾過液取出し口２０６’を有する枠体２１’内に濾過液流路材２３’を納め、その枠体２１’の両側に平膜２２’を配し、図７の（ハ）に示すように各平膜の外面周囲部と枠体面とにまたがり接着剤ａ’を塗布して平膜の周囲部裏面と枠体面との間を接着剤の浸透により接着したものが使用されている。
【０００４】
この散気式曝気槽を使用して汚水を処理するには、散気装置からの噴出エアのエア−リフト効果で槽内原液を旋回させ、汚水中の有機物を空気との接触下、活性汚泥で吸着・代謝分解させ、有機物を減少させると共に活性汚泥を増殖させ、膜エレメントの膜面に沿う気液混合上昇流で膜面での汚泥ゲル層の生成を抑制しつつ膜エレメントの濾過液側を減圧して膜間差圧を発生させ、この膜間差圧下で活性汚泥液から水を濾過により分離していく。
この膜分離においては、膜エレメントの膜面に沿う気液混合上昇流で膜面での汚泥ゲル層の生成を抑制しているが、膜エレメント内が減圧され膜面に活性汚泥が吸引されるので、ゲル層の生成速度がかなり急速である。
而るに、膜エレメントの濾過液側の減圧を間歇的に行うと、膜面に付着している活性汚泥を減圧０のときに膜面での吸引から解除し得ると共に膜を無張力状態にして膜面に沿う気液混合上昇流で膜面をよく振動させ得るので、すでに付着した活性汚泥をある程度剥離除去でき、ゲル層の生成速度を遅くし得て濾過流束の低下軽減に有効である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、膜面の振動が激しくなり膜の枠体接着箇所に複雑な引張り力が作用する結果、膜と枠体との間の封止・固定が早期に破損され易い。
【０００６】
本発明の目的は、内側を濾過液側とする膜エレメントを原液中に浸漬し、散気手段により膜エレメントをエア−スクラビングしつつ膜エレメントの濾過液側を間歇的に減圧して原液を濾過処理する膜分離装置における膜エレメントのエア−スクラビングに対する封止安定性を向上させ、間歇的減圧のもとでも膜分離装置を安全に運転できるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る平膜エレメントは、内側を濾過液側とする膜エレメントを原液中に浸漬し、散気手段により膜エレメントをエア−スクラビングしつつ膜エレメントの濾過液側を減圧して原液を濾過処理する膜分離装置の膜エレメントであり、枠体の両側に平膜を配し、各平膜の周囲部裏面と枠体との接触面を塗布接着剤により接着し、各平膜の周囲部表面に枠体の内周位置を越えて接着剤を塗布したことを特徴とする構成である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る平膜エレメントの接着剤封止構造を示し、平膜２２の周囲部の裏面と枠体２１の側面との接触面を塗布接着剤ａ１で接着し、平膜２２の周囲部表面に枠体２１の内周位置ｐを越えて接着剤ａ２（接着剤と同一接着剤）を塗布してあり、接着剤には、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ホットメルト樹脂等を使用できる。
この接着剤封止構造においては、図７の（ハ）に示すように平膜周囲部の裏面と枠体面との間を接着剤ａ’の浸透で接着する場合とは異なり、図１に示すように枠体内周縁端ｐに至る全接触面を接着剤で接着できるために平膜の引張りに対し高い強度を呈する。
また、各平膜の周囲部表面に枠体の内周位置箇所を覆って接着剤を塗布しているので、図８に示すように平膜周囲部の裏面と枠体面との間のみを接着剤ａ”の塗布により接着する場合とは異なり、枠体内周縁端ｐの角から隔離した位置を振動支点にでき支点反力を緩和できるため、耐振動性にも優れている。
このため、後述する実施例と比較例との対比からも明らかなように、膜エレメントのエア−スクラビングに対する封止安定性を飛躍的に向上できる。
【０００９】
図２の（イ）は本発明に係る平膜エレメントの一例を示す平面図、図２の（ロ）及び図２の（ハ）は図２の（イ）におけるロ−ロ断面図及びハ−ハ断面図をそれぞれ示し、縦部材１８，１８と横部材１９，１９とをジョイナ−２０，…で連結して枠体２１を組立て、濾過液通路用スペ−サ２３（例えば、プラスチックネット、プラスチック不織布、トリコット等）の両端部を両縦部材１８，１８内にスリット１８１より挿入し、この濾過液通路用スペ−サ２３を挾む各平膜２２，２２の周囲を枠体２１の上下面に上記図１に示した構造で接着剤により封止固定してある。
【００１０】
図３の（イ）は縦部材１８の断面図を、図３の（ロ）は横部材１９の断面図を、図４の（イ）及び図４の（ロ）はジョイナ−の側面図及び正面図をそれぞれ示し、例えば、ＡＢＳ樹脂の射出または押出成形による製作できる。これらの部材を使用して上記枠体２１を組み立てるには、横部材１９の端部において両側面の溝１９１，１９１にジョイナ−２０の半受口２０１のスロット２０２を案内してジョイナ−２０を横部材１９の端部に嵌め込み、横部材１２の端部において高さ片半部外面にジョイナ−２０の半受口２０１を嵌合し、同他半部の中空内にジョイナ−２０のインサ−トプレ−ト部２０３の一部２０３’を嵌入し、更に、縦部材１８の端部において中空本体部１８２をジョイナ−２０の挿口２０４の外面上に嵌合すると共に縦部材１８の端部においてスリット部１８１内にジョイナ−２０のインサ−トプレ−ト部２０３の残部を嵌入させ、そして、ジョイナ−と横部材との境界及びジョイナ−と縦部材との境界をそれぞれ接着剤で封止・結着し、縦部材と横部材との接続を行い、この接合を４コ−ナで行って枠体を組み立てを終了する。このようにして組み立てた枠体においては、縦部材のスリット部の外側面と横部材の側面とが面一になっている。
本発明に係る平膜エレメントの寸法は、通常、縦５０〜１５０ｃｍ、横２０〜１００ｃｍ、厚み３ｍｍ〜６ｍｍとされる。
【００１１】
図５は本発明に係る平膜エレメントを使用した浸漬型平膜モジュ−ルを示している
図５において、２，…は上記した平膜エレメントを示し、複数枚を縦部材を相互に密接させて重ね、ジョイナ−２０，２０，…の側面同士を当接し、ジョイナ−２０，…にボルト２０５を通し、このボルトの締め付けにより一体化し、各平膜エレメントの上側両ジョイナ−の一方に濾過液取出し管２０６を平膜エレメントの一枚ごとに互い違いの位置にして取り付けてある。勿論、ジョイナ−のボルト挿通孔とボルトとの間は水密にシ−ルしてある。ジョイナ−におけるボルト挿通孔をジョイナ−内空洞より独立して穿孔すれば、このシ−ルは不要である。
上記において、ジョイナ−に鍔または耳部を設け、この鍔または耳部にボルト挿通孔を穿孔することもできる。
上記の本発明に係る平膜エレメントにおいては、平膜エレメントの縦部材１８，１８が相互に密接されており、実質上、上下のみに開放された周囲壁構造となっている。
【００１２】
図６は上記の膜モジュ−ルを使用した膜分離活性汚泥処理装置の一例を示す説明図である。
図６において、３１は開放式の被処理液槽である。平膜は浸漬型平膜モジュ−ルである。３２は膜エレメント２，…の濾過液集水管に連通した濾過水取出し配管である。３３はこの配管３２に設けた減圧ポンプであり、間歇駆動させるための制御回路を備えている。３４は濾過液貯水槽である。４１は原液供給配管、４２はこの配管４１に設けた液送ポンプである。
５１，…は膜モジュ−ルの直下に配設した散気管である。５２は散気管５１，…に接続したブロワである。
【００１３】
この汚水処理装置により汚水を処理するには、この排水を貯槽に一旦貯え、図６において、この汚水を液送ポンプ４２により被処理液槽３１に供給し、ブロワ５２の駆動により散気管５１，…から空気を噴出させ、この噴出気流により槽内汚水を旋回させると共に吸引ポンプ３３の間歇的駆動により平膜エレメント２，…の濾過液通路側を間歇的に減圧し、汚水中の有機物を空気との接触下、好気性微生物により吸着・代謝分解させ、有機物を減少させると共に好気性微生物を増殖させ、膜エレメント２の濾過液側の減圧による膜間差圧のもとで水を膜濾過させ、これを濾過液貯水槽３４に貯えていく。
吸引ポンプ３３の間歇運転の停止時、上記減圧が行われず、従って、濾過は行われないが、ブロワ５２が連続駆動され、散気管５１，…からの噴出気流による槽内汚水の旋回が続行されたままであり、膜エレメント２の膜面に付着している活性汚泥が減圧吸引から解除されて散気管５１，…からのエアによるアアスクラビングで剥離除去されていく。
【００１４】
【実施例】
〔実施例〕
平膜エレメントは図２に示す構造とし、寸法は縦５７０ｍｍ、横４５０ｍｍ、厚み５ｍｍとし、平膜には公称孔径０．４μｍ、膜面積０．３ｍ２のポリオレフィン系限外濾過膜を使用し、平膜周囲の接着封止にはウレタン樹脂を用い、図１に示す構成とした。
この平膜エレメント１５枚を相互間隔８ｍｍで並設した膜モジュ−ルを水槽内に浸漬し、下方から平膜エレメント１枚当たり、５リットル／分、１０リットル／分、５０リットル／分の空気量でエアスクラビングし、膜の剥離の有無を観察したところ表１の通りであった。
【００１５】
〔比較例１〕
図７の（ハ）に示す構成で平膜周囲の接着封止を行った以外、実施例に同じとして膜の剥離の有無を観察したところ表１の通りであった。
〔比較例２〕
図８に示す構成で平膜周囲の接着封止を行った以外、実施例に同じとして膜の剥離の有無を観察したところ表１の通りであった。
【００１６】
【表１】
0003574539.tif 000002
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係る平膜エレメントにおいては、表１から確認できる通り、膜エレメント内が常圧で膜間差圧の作用が無くて膜が振動しやすい状態でエアスクラビングを受けても、枠体と平膜との封止固定状態を安定に保持でき、散気手段により膜エレメントをエア−スクラビングしつつ膜エレメントの濾過液側を間歇的に減圧し、この間歇的減圧のもとで膜汚染の進行を遅らせて濾過流束の低下速度を遅延させる場合でも、膜分離装置を安全に運転できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る平膜エレメントにおける平膜周囲部の接着封止構造を示す説明図である。
【図２】本発明に係る平膜エレメントを示す図面である。
【図３】図３の（イ）は図２における膜エレメントの支持体の縦部材の断面図、図３の（ロ）は同じく横部材の断面図である。
【図４】図３における平膜エレメントの支持体のジョイナ−を示す図面である。
【図５】本発明に係る膜エレメントを使用した膜モジュ−ルの一例を示す図面である。
【図６】本発明に係る膜エレメントを使用した膜モジュ−ルで膜分離活性汚泥処理するための装置の一例を示す説明図である。
【図７】従来の平膜エレメントを示す図面である。
【図８】従来の平膜エレメントの平膜の接着剤による封止固定構造の別例を示す図面である。
【符号の説明】
１１        平膜
１２        平膜の周囲部
１３        孔
１４        支持体
１５        両面粘着テ−プ
１６        接着剤
１７        クリアランス
【図１】
0003574539.tif 000003
【図２】
0003574539.tif 000004
【図３】
0003574539.tif 000005
【図４】
0003574539.tif 000006
【図５】
0003574539.tif 000007
【図６】
0003574539.tif 000008
【図７】
0003574539.tif 000009
【図８】
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