(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜透過水が入る透過室を備えた膜エレメントを複数並べて液中に浸漬し、膜分離装置を行う浸漬型膜分離装置において、各膜エレメントに３個以上の通水口を設け、これら通水口の１以上に吸引ポンプ側の取出管を、残りの通水口に水や薬液の供給管を接続し、前記取出管及び供給管には弁を設けて連通する通水口を選択可能とし、弁の切換操作によって、各膜エレメントの透過室内に水や薬液を導入する際の流れ方向を切換可能にしたことを特徴とする浸漬型膜分離装置。
【請求項２】
スペーサの両側に膜を配置して対向する端縁に集水管を設け、スペーサの透過流路を集水管に連通して膜エレメントを構成し、この膜エレメントを複数並べて液中に浸漬し、膜分離を行う浸漬型膜分離装置において、各膜エレメントの一方の集水管を吸水ポンプ側の取出管に接続し、他方の集水管を水や薬液の供給管に接続したことを特徴とする浸漬型膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜、その他高分子状膜、無機（アルミナセラミックなど）の膜と、膜を透過した水が入る透過室とを備えた膜エレメントを複数液中に浸漬し、膜分離処理を行う浸漬型膜分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浸漬型膜分離装置は、膜エレメントを浸漬した浸漬槽内の水深に基づく水頭差と、吸引ポンプの吸引力により低エネルギで膜分離を行い、透過水を得ることができる。
この様な浸漬型膜分離装置では間欠停止、バブリング、エアーリフト上向流などにより膜面のケーキ、ゲル層を剥離させて透過流束を維持させるが、長期の運転ではその付着が不可逆となり薬品洗浄が必要となる。
そこで、本願出願人は特願平５−２９１５１６号により、膜エレメントの対向する隅角部に接続口を設け、一方の接続口に吸引ポンプの取出管を、他方の接続口に水や薬液を供給する供給管を接続し、少量の薬液により洗浄するように構成した浸漬型膜分離装置を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記浸漬型膜分離装置では、膜の全面に均一に薬液を分布させることが困難であり、薬液の入口となる接続口と出口となる接続口を直線で結ぶ近傍のみが薬品洗浄され、未洗浄範囲が広かった。したがって、次第に薬品洗浄の効果が低下し、膜性能を維持できないという問題点があった。
そこで、本発明は、膜の全面に薬液を分布させ、薬品洗浄の効果を向上せしめた浸漬型膜分離装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたもので、請求項１に記載のものは、膜透過水が入る透過室を備えた膜エレメントを複数並べて液中に浸漬し、膜分離装置を行う浸漬型膜分離装置において、各膜エレメントに３個以上の通水口を設け、これら通水口の１以上に吸引ポンプ側の取出管を、残りの通水口に水や薬液の供給管を接続し、前記取出管及び供給管には弁を設けて連通する通水口を選択可能とし、弁の切換操作によって、各膜エレメントの透過室内に水や薬液を導入する際の流れ方向を切換可能にしたものである。また、請求項２に記載のものは、スペーサの両側に膜を配置して対向する端縁に集水管を設け、スペーサの透過流路を集水管に連通して膜エレメントを構成し、この膜エレメントを複数並べて液中に浸漬し、膜分離を行う浸漬型膜分離装置において、各膜エレメントの一方の集水管を吸水ポンプ側の取出管に接続し、他方の集水管を水や薬液の供給管に接続したものである。
【０００５】
【作用】
請求項１に記載の浸漬型膜分離装置では、供給管の弁と取出管の弁を適宜に切り換えると、膜エレメントの透過室内に導入される位置と排出される位置が変化し、これにより透過室内の洗浄液の流れる流域が切り換わる。したがって、この洗浄液の流域の切り換えにより膜面の全面にわたって洗浄液を流すことができる。
また、請求項２に記載のものでは、一方の集水管が膜間の透過流路の一側と線状に連通しているので、この一方の集水管から洗浄液を供給すると、膜間の透過流路内には洗浄液が当初から広がりをもって流れ込み、また、他方の集水管が透過流路の他側と線状に連通しているので、透過流路内の洗浄液はそのまま広がりをもったまま他方の集水管から排出される。したがって、膜面の全面にわたって洗浄することができる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
膜ユニット１を構成する１枚宛の膜エレメント２は、平らで四角の、トリコット編地等からなるネット状の流路スペーサ３の両面に同大の平膜４，４を重ね、その四周縁部を熱、接着、高周波溶着などによりシールして一体に構成し、二枚の平膜の間にシール５で囲まれた透過室６を形成する。なお、膜エレメント２は多孔質部材のスペーサの表裏両面に直接製膜したものでもよい。そして、各膜エレメント２にはシール５で囲まれた透過室６内の各コーナには通水口７が設けてある。即ち、本実施例では膜エレメント２のコーナに合計４つの通水口７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを開設する。
【０００７】
８は膜エレメント２の通水口７を有する各コーナに配置し、隣接する二枚の膜エレメント２の間に所定の通水間隔を保つ弾性のガスケットであり、膜エレメント２のコーナに対応した直角な二辺を有する三角形又は四角形で、通水口７に連通する同大の開口９を有する。
【０００８】
１０と１１は、ガスケットで通水間隔１２を保って並べて重ねた複数枚の膜エレメント２の一列を対向して挟圧する端板であり、大きさは膜エレメント２と同大である。そして、各端板１０，１１には、膜エレメント２の通水口７と連通する貫通孔１３が開設してある。
【０００９】
端板の貫通孔１３は、相対向した部分が膜エレメント２の通水口７やガスケットの開口９と同大の大径部１４であり、残部は締付ボルト１５が通る小径部１６になっている。そして、大径部１４の奥に外面に開口した接続口１７が設けてある。したがって、本実施例では膜エレメント２の各通水口７ａに連通する接続口１７ａ、各通水口７ｂに連通する接続口１７ｂ、各通水口７ｃに連通する接続口１７ｃ、各通水口７ｄに連通する接続口１７ｄがそれぞれ独立して開口している。
【００１０】
膜ユニット１に組み立てるには、所定の枚数の膜エレメント２をガスケット８を介して一列に並べて重ね（膜エレメント２の通水口７とガスケットの開口９を連通させる）、連通している全部の膜エレメント２の通水口７と、全部のガスケット８の開口９に一連にボルト１５を貫通し、ボルト１５の各端部に貫通孔１３を嵌めて両端板１０，１１で膜エレメント２を挟み、ボルト１５の各端部に螺合したナット１８を端板１０，１１に対して締め付け、膜エレメント２とガスケット８を挟圧して一体にする。
【００１１】
なお、ボルト１５の各端部の、貫通孔１３の小径部１６内に位置する部分にはＯリング１９を嵌めてシールする。これにより端板１０，１１の貫通孔１３の大径部１４と、ガスケット８の開口８と、膜エレメント２の通水口７とが一連に連なり、個々の膜エレメント２の透過室６を連通させる第１，第２水路２１，２２が上部に、下部には第３，第４水路２３，２４がそれぞれ平行に形成される。
【００１２】
上記した構成からなる膜ユニット１を浸漬槽２５の液中に浸漬して上になった第１水路２１の端板１０にある接続口１７ａに第１取出管２６ａを、下になった第３水路２３の端板１０にある接続口１７ｃに第２取出管２６ｂを接続し、第１開閉弁２７ａを途中に有する第１取出管２６ａの下流側と、第２開閉弁２７ｂを途中に有する第２取出管２６ｂの下流側を合流して主取出管２６ｃとして途中に吸引ポンプ２８を設ける。主取出管２６ｃは吸引ポンプ２８の下流で二つに分岐し、第３開閉弁２７ｃを途中に有する分岐管の一方２９ａは起立して、水面が浸漬槽２５と同じか、それよりも上位の透過水の貯槽３０に上から開口し、第４開閉弁２７ｄを途中に有する分岐管２９ｂの他方は真っ直ぐに延びて排水槽３１に開口する。
【００１３】
また、浸漬して上になった第２水路２２の端板１１にある接続口１７ｂに第１供給管３２ａを、下になった第４水路２４の端板１１にある接続口１７ｄに第２供給管３２ｂを接続し、第５開閉弁２７ｅを途中に有する第１供給管３２ａの上流側と第６開閉弁２７ｆを途中に有する第２供給管３２ｂの上流側とを合流して主供給管３２ｃとし、この主供給管３２ｃの上流端を前記貯槽３０の液中に上から突入してストレーナに接続する。なお、取出管２６或は供給管３２を接続しない端板１０，１１の接続口１７は栓で閉じる。
【００１４】
そして、薬液槽３３内の薬液を薬液ポンプ３４で注入する薬注管３５を主供給管３２ｃの途中に接続する。また、浸漬槽２５には上部に原水の供給管３６を設け、底には排泥管３７を設ける。
【００１５】
透過水を採水するには第１，第２，第３開閉弁２７ａ，２７ｂ，２７ｃを開き、第４，第５，第６開閉弁２７ｄ，２７ｅ，２７ｆを閉じて、吸引ポンプ２８を運転する。これにより、浸漬槽２５内の液のうち、吸引ポンプ２８の吸引と水頭差で膜を透過した透過水は各膜エレメント２の透過室６から第１，第３水路２１，２３に集まり、第１，第２取出管２６ａ，２６ｂ，主取出管２６ｃおよび分岐管２９ａを介して貯槽３０に入る。
【００１６】
透過水の採水工程を行ない、膜４の外面にある程度ケークが付着したら、第３開閉弁２７ｃを閉じ、第４開閉弁２７ｄを開き、第１，第２，第５，第６開閉弁２７ａ，２７ｂ，２７ｅ，２７ｆを適宜選択して開閉するとともに吸引ポンプ２８と薬液ポンプ３４を運転し、これにより各膜エレメント２の透過室６内を流れる水や薬液の流れ方向を切り換えて洗浄する。
【００１７】
例えば、第１開閉弁２７ａと第６開閉弁２７ｆを閉じ、第２開閉弁２７ｂと第５開閉弁２７ｅを開いた状態（第１ステップ）で洗浄すると、膜ユニット１の透過室６を満たしている透過水は吸引ポンプ２８で引かれて第３水路２３を通って第２取出管２６ｂから分岐管２９ｂを流れて排水槽３１に入ると同時に、貯槽３０内の透過水が浸漬槽２５との水頭差、及び吸引ポンプ２８の吸引で置換水の主供給管３２ｃ，第１供給管３２ａ内を膜ユニット１の第２水路２２に向かって流れ、薬注管３５で注入される薬液と合流し、所定濃度の洗浄液になって膜４に過剰な圧力を付加することなく第２水路２２から各膜エレメント２の通水口７ｂを通り透過室６に入る。
【００１８】
この様にして、洗浄液が透過室６内の透過水と置換した後に、暫く吸引ポンプ２８と薬液ポンプ３４の運転を継続すると、各膜エレメント２の透過室６内では上方の通水口７ｂから流入した洗浄液が対角に位置する下方の通水口７ｃから吸引されて排出されるので、主として図５（Ａ）一点鎖線で示す範囲内が洗浄液の水流によって強力に洗浄される。なお、この場合、膜４の内面側の洗浄効果が顕著である。
【００１９】
そして、吸引ポンプ２８と薬液ポンプ３４の運転を停止し、第３開閉弁２７ｃ以外に第４開閉弁２７ｄも閉じ、貯槽３０と浸漬槽２５との水頭差で洗浄液を第２水路２２から各膜エレメント２の透過室６に送り込むと、透過室６内の洗浄液が膜４の内面から外面に透過し、これにより外面に付着しているケークを剥離することができる。この場合、洗浄液は図５（Ａ）一点鎖線で示す範囲よりも広い範囲で透過する。なお、洗浄液は透過水とは逆方向に膜を透過するため、ケークは比較的容易に膜の外面から剥がれ、除去される。除去されたケークは排泥管３７の弁を開いて浸漬槽２５から排出する。
【００２０】
第１ステップが終了して次の第２ステップでは第１開閉弁２７ａを開いて第２開閉弁２７ｂを閉じ、また、第５開閉弁２７ｅを閉じて第６開閉弁２７ｆを開き、この状態で前記と同様の操作で再度洗浄を行なう。この様にすると、各エレメントの透過室６内では下方の通水口７ｄから流入した洗浄液が対角に位置する上方の通水口７ａから吸引されて第１水路２１から排出されるので、主として図５（Ｂ）一点鎖線で示す範囲内が洗浄液の水流によって強力に洗浄される。
【００２１】
したがって、先の第１ステップの洗浄と本第２ステップの洗浄を行なうと、膜面のほぼ全域にわたって強力な洗浄を行なうことが可能となり、洗浄残しに起因する膜性能の低下を防止することができる。
【００２２】
前記した実施例では第１ステップでは透過室６の左上から右下に洗浄液を流して洗浄し（図５（Ａ））、この後の第２ステップでは第１ステップの流れに交叉させる様にして左下から右上に洗浄液を流して膜のほぼ全域を強力洗浄したが、本発明における洗浄液の流れの方向はこれに限定されるものではなく、開閉弁を適宜に選択して開閉することにより様々な洗浄態様を採ることができる。
【００２３】
例えば、第１ステップでは第１開閉弁２７ａ，第５開閉弁２７ｅ，第６開閉弁２７ｆを開いて第２開閉弁２７ｂを閉じて洗浄すると、図６（Ａ）で示すように、各膜エレメント２の透過室６内では一側上下に開口した通水口７ｂ，７ｄから流入した洗浄液が他側上方に位置する通水口７ａから吸引されて第１水路２１から排出され、同図中一点鎖線で示す範囲が主として強力洗浄される。そして、次の第２ステップでは第２開閉弁２７ｂ，第５開閉弁２７ｅ，第６開閉弁２７ｆを開いて第１開閉弁２７ａを閉じて洗浄する。この様にして洗浄すると、図６（Ｂ）で示すように、透過室６内では一側上下に開口した通水口７ｂ，７ｄから流入した洗浄液が他側下方に位置する通水口７ｃから吸引されて第３水路２３から排出され、同図中一点鎖線で示す範囲が主として強力洗浄される。したがって、第１ステップと第２ステップの洗浄を切り換えることにより膜のほぼ全面を強力洗浄することができる。
【００２４】
なお、前記した第１ステップと第２ステップの洗浄は連続して行なってもよい１回目の洗浄では第１ステップのみを行ない、一定期間稼働した後に２回目の洗浄として第２ステップの洗浄を行なうようにしてもよい。
【００２５】
また、前記した実施例では膜エレメント２に４つの通水口７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを設け、２つの通水口７ａ，７ｃの接続口１７ａ，１７ｃに吸引ポンプ２８側の取出管２６ａ，２６ｂを、残りの２つの通水口７ｂ，７ｄの接続口１７ｂ，１７ｄに供給管３２ａ，３２ｂを接続し、各管に設けた開閉弁２７ａ，２７ｂ，２７ｅ，２７ｆの切換により連通する接続口１７、即ち通水口を選択可能として透過室６内に導入する洗浄液の流れ方向を切り換えるようにしたが、本発明における通水口７の数は３個以上であればよく、また、透過室６内の洗浄液の流れを切り換える弁の機構も前記実施例に限定されるものではなく適宜設計変更することができる。
【００２６】
そして、前記第１実施例では、互いに対角に位置する一方の通水口７から洗浄液を導入して取出管側の他方の通水口７から吸引等によって回収して洗浄し、第２実施例では、２つの通水口７から洗浄液を導入し、これらの対角に位置する１つの通水口７から回収して洗浄したが、互いに対角に位置する通水口７について順に導入、回収するようにしてもよい。
【００２７】
また、図７に示すように、膜エレメント２′は、平らで四角のスペーサ３８の両面に同大の平膜４，４を重ね、左右の対向する端縁はそのまま開放しておき、他の端縁、即ち本実施例では上縁と下縁を熱、接着、高周波溶着などによりシールして一体に構成し、二枚の平膜４，４の間に透過流路（透過室）３９を形成し、対向する端縁、即ち本実施例では左右の端縁に集水管４０ａ，４０ｂを設けて該集水管４０ａ，４０ｂに透過流路３９を連通したものである。この様な構成からなる膜エレメント２を複数枚並べて膜ユニット１として浸漬槽２５の液中に浸漬したならば、一方の集水管４０ａに前記主供給管３２ｃを、他方の集水管４０ｂを前記主取出管２６ｃを接続する。なお、各集水管４０ａ，４０ｂを供給管や取出管に直接接続してもよいが、一方の集水管４０ａ群に連通する第５水路を設けるとともに、他方の集水管４０ｂ群に連通する第６水路を設け、第５水路を供給管３２に、第６水路を取出管２６に接続してもよい。
【００２８】
透過水を採水するには膜ユニット１と吸引ポンプ２８との間の開閉弁、貯槽３０への分岐管の途中の開閉弁を開き、主供給管３２ｃの途中の開閉弁を閉じて、吸引ポンプ２８を運転する。これにより、浸漬槽２５内の液のうち、吸引ポンプ２８の吸引と水頭差で膜を透過した透過水は各膜エレメント２の透過流路３９から他方の集水管４０ｂに集まり、主取出管２６ｃおよび分岐管を介して貯槽３０に入る。
【００２９】
透過水の採水工程を行ない、膜の外面にある程度ケークが付着したら、貯槽３０への分岐管の開閉弁を閉じ、主供給管３２ｃの開閉弁を開き、吸引ポンプ２８と薬液ポンプ３４を運転し、これにより各膜エレメント２の透過流路内に一方の集水管４０ａから水や薬液などの洗浄液を導入し、他方の集水管４０ｂからこの洗浄液を回収して洗浄する。
【００３０】
この様にして洗浄すると、本実施例における膜エレメント２は、一方の集水管４０ａに透過室６の一側が連通して他側が他方の集水管４０ｂに連通しているので、一方の集水管４０ａから透過流路３９内に導入された洗浄液が膜面の全域に均等に流れて他方の集水管４０ｂに回収され、これにより膜面の全域を確実に洗浄することができる。
【００３１】
なお、前記した各実施例では、薬液槽３３の薬液を所定濃度の洗浄液にしたり、透過室６内の洗浄液を置換するのに貯槽３０の透過水を使用したが、貯槽３０とは別に、浸漬槽２５よりも上位に清水槽を設け、置換水の供給管を清水槽の清水中に上から突入させ、薬液の希釈、置換を清水で行なってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、膜エレメントの透過水側の流路に特別な手段を施すことなく膜面の全域にわたって均一に洗浄液を分布させて洗浄することができる。したがって、薬品洗浄の効果を毎回期待することができ、膜性能を長期間維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のフローシートである。
【図２】膜エレメントの一部を剥離した斜視図である。
【図３】膜エレメントにガスケットを重ねた正面図である。
【図４】膜ユニットの組立状態の一部の拡大断面図である。
【図５】洗浄範囲を示す膜の正面図であり、（Ａ）は洗浄液を左上の通水口から右下の通水口に通した状態の主洗浄範囲を示し、（Ｂ）は左下の通水口から右上の通水口に通した状態の主洗浄範囲を示す。
【図６】洗浄範囲を示す膜の正面図であり、（Ａ）は洗浄液を左側の両通水口から右上の通水口に通した状態の主洗浄範囲を示し、（Ｂ）は左側の両通水口から右下の通水口に通した状態の主洗浄範囲を示す。
【図７】膜の左右の端縁に集水管を設けた膜エレメントの正面図である。
【図８】図７に示す膜エレメントの集水管部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  膜ユニット
２  膜エレメント
３  流路スペーサ
４  膜
６  透過室
７  通水口
１０，１１  端板
１７  接続口
２１  第１水路
２２  第２水路
２３  第３水路
２４  第４水路
２５  浸漬槽
２６  取出管
２７  開閉弁
２８  吸引ポンプ
２９  分岐管
３０  貯槽
３１  排水槽
３２  供給管
３３  薬液槽
３４  薬液ポンプ
３５  薬液管
３８  スペーサ
３９  透過流路
４０  集水管
【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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