(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無数の開口を穿孔して平行に配置した２枚の平板材の間に複数の隔壁を所定の間隔で平行に固定し前記２枚の平板材と各前記隔壁との間で濾液流路を形成して成るプラスチックを素材として作られた段ボールシートであるプラ段で構成される膜支持体と、
前記膜支持体の上端部の一方の側面部を当接して支持する第一棚部を枠本体の一方の外表面と面一になるよう前記枠本体の上端部から下端部に向かって前記枠本体の高さの半分より短い長さで門型形状となるように、前記膜支持体の下端部の他方の側面部を当接して支持する第二棚部を前記枠本体の他方の外表面と面一になるよう前記枠本体の下端部から上端部に向かって前記枠本体の高さの半分より短い長さで逆門型形状となるようにそれぞれ設けると共に、前記枠本体の外側部に集水ノズルを設ける枠本体と第一棚部と第二棚部と集水ノズルからなる枠部材と、
前記膜支持体上に配置されるスペーサと、
前記スペーサ上に配置される平膜と
を備え、
前記膜支持体は、前記膜支持体自体の上端部を前記第一棚部と前記第二棚部との間のそれぞれの棚部延長線上の仮想隙間に、第二棚部の上面に膜支持体の側部を滑らせながら前記第一棚部の上端に向けて移動させていき、膜支持体の下端部を前記枠部材の内周面上に載置して組み立てることによって、前記枠部材の内周面と前記濾液流路の開口端部との間に前記集水ノズルに通じる集水路が形成されるように前記枠部材に配置され、
前記平膜は、前記枠部材の周囲に溶着されている
ことを特徴とする浸漬型平膜エレメント。
【請求項２】
無数の開口を穿孔して平行に配置した２枚の平板材の間に複数の隔壁を所定の間隔で平行に固定し前記２枚の平板材と各前記隔壁との間で濾液流路を形成して成るプラスチックを素材として作られた段ボールシートであるプラ段で構成される膜支持体と、
前記膜支持体の上端部の一方の側面部を当接して支持する第一棚部を枠本体の一方の外表面と面一になるよう前記枠本体の上端部から下端部に向かって前記枠本体の高さの半分より短い長さで門型形状となるように、前記膜支持体の下端部の他方の側面部を当接して支持する第二棚部を前記枠本体の他方の外表面と面一になるよう前記枠本体の下端部から上端部に向かって前記枠本体の高さの半分より短い長さで逆門型形状となるようにそれぞれ設けると共に、前記枠本体の外側部に集水ノズルを設ける前記枠本体と第一棚部と第二棚部と集水ノズルからなる枠部材と、
前記膜支持体上に配置されるスペーサと、
前記スペーサ上に配置される平膜と
を備え、
前記膜支持体は、前記膜支持体自体の上端部を前記第一棚部と前記第二棚部との間のそれぞれの棚部延長線上の仮想隙間に、第二棚部の上面に膜支持体の側部を滑らせながら前記第一棚部の上端に向けて移動させていき、膜支持体の下端部を前記枠部材の内周面上に載置して組み立てることによって、前記枠部材の内周面と前記濾液流路の開口端部との間に前記集水ノズルに通じる集水路が形成されるように前記枠部材に配置され、
前記平膜は、前記スペーサと共に重ねられて前記スペーサの周囲と共に周囲が前記枠部材の周囲に溶着されている
ことを特徴とする浸漬型平膜エレメント。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の浸漬型平膜エレメントにおいて、
前記集水ノズルは、前記膜支持体の一方の端部又は両方の端部と前記枠部材の内周面との間に形成される集水路に通じるように、前記枠部材の一方の端部又は両方の端部の一側部又は両側部に形成されている
ことを特徴とする浸漬型平膜エレメント。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか記載の浸漬型平膜エレメントにおいて、
前記膜支持体は、前記第一棚部及び／又は前記第二棚部に、ねじ止め又はリベット止め又は溶着によって固定されている
ことを特徴とする浸漬型平膜エレメント。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか記載の浸漬型平膜エレメントにおいて、
前記枠部材は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル(Acrylonitrile)、ブタジエン(Butadiene)、スチレン(Styrene)共重合合成樹脂）又はＰＰ（ポリプロピレン）で構成され、
前記スペーサは、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）樹脂、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、ＰＳ（ポリスルホン）樹脂又はＣＡ（酢酸セルロース）樹脂から成る不織布又は網で構成され、
前記平膜は、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）樹脂、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、ＰＳ（ポリスルホン）樹脂又はＣＡ（酢酸セルロース）樹脂から成る膜部材で構成されている
ことを特徴とする浸漬型平膜エレメント。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか記載の浸漬型平膜エレメントを用いた膜ユニットにおいて、
前記枠部材には、
前記枠部材の隣り合う他の枠部材の平膜との所定の間隔を保つための少なくとも前記枠部材の片側の外表面から突出する突条と、
前記枠部材の外側に向けて、連結用ボルト受け部として中央部に連結用ボルトを嵌入する凹溝を設けた突起部と、
を両外側部の全長に沿って形成する間隔保持部材が追加され、
積層する前記枠部材の膜面と平行した両側には、
前記枠部材の間隔保持部材の突起部と対応する位置に凹溝を備えた抑えパネルをそれぞれ設置して、
積層する前記枠部材と前記抑えパネルとを前記連結用ボルトにて前記凹溝を貫通して取り付けることで一体化される
ことを特徴とする浸漬型平膜エレメントを用いた膜ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、固液分離を行う浸漬型膜分離装置を構成する平膜エレメント及び浸漬型平膜エレメントを用いた膜ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水や有機排水を好気的に生物分解させる有機性廃水の活性汚泥法による排水処理において、平膜エレメントによる固液分離を行う技術が知られている。また、活性汚泥法に平膜を使用する膜分離活性汚泥処理法は、微生物濃度も溶存有機物濃度も高い処理方法なので、たんぱく質の分離や発酵プロセスからの菌体分離などの操作にも応用できる処理技術である。
図１７は、平膜エレメントを使用した膜分離活性汚泥処理法（メンブレンバイオリアクター（Membrane Bioreactor： ＭＢＲ））の装置の一例を示す説明図である。
開放式の被処理液槽ａ内には、複数の平膜エレメントｃで構成される膜ユニットｂが配置されている。各平膜エレメントｃには、濾過液を取り出すための配管ｄが接続されている。配管ｄには吸引ポンプｅが設けられている。濾過液は、配管ｄを介して処理水槽へ送られる。
【０００３】
被処理液槽ａには、原水供給配管ｆから被処理水が供給される。原水供給配管ｆには、原水供給ポンプｇが設けられている。
各平膜エレメントｃの直下には、散気管ｈが配設されている。散気管ｈにはブロワｉが設けられている。
この処理装置では、被処理水を原水供給ポンプｇにより被処理液槽ａに供給し、ブロワｉの駆動により散気管ｈ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ｅの間歇的駆動により平膜エレメントｃの濾過液通路側を間歇的に減圧し、平膜エレメントｃの濾過液側の減圧と及び被処理液槽ａの水位による浸漬平膜エレメントｃへの加圧水圧とによる膜間差圧のもとで水を膜濾過させ、配管ｄを介して膜により所定の固体を分離させた処理水を処理水槽に貯えることができる。
【０００４】
従来、この種の平膜エレメントとしては、例えば、濾体又は膜支持体の表面にスペーサと膜を貼付けた構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の平膜エレメントは、濾体等の表面を濾液が流れるため、及び膜の密着と吸引圧力を低減するために、濾液の流路となる溝を形成している。
また、この種の平膜エレメントの膜支持体として、プラスチック成型された、平行に配置した２枚の平板の間にそれらに直交する方向に障壁を複数平行に配置して一体化するプラスチック段ボール板状（以下、プラ段という）の、平板表面に複数の貫通孔を形成した支持板を用いる技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。このプラ段内部の透過水室に、平板の複数の貫通孔を介して処理水を通過させるようにしている。
特許文献２では、プラ段である支持板表面に膜を貼り、支持板を枠体で保持する構造を採用している。また、枠体内に集水路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１１９７７３号公報
【特許文献２】特許第３５３８９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、標準活性汚泥法では沈殿槽での沈降速度の問題から活性汚泥混合液のＳＳ濃度であるＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solid)濃度は沈降後、10,000ｍｇ／Ｌ程度となり、原水と混合すると槽内ででせいぜい6,000ｍｇ／Ｌの範囲で処理しなければならないが、膜分離活性汚泥法のＭＢＲの場合、重力による分離でなくサイズ濾過なので、ＭＬＳＳ濃度を高濃度まで濃縮でき、清澄な膜濾過水を得ることができる。高濃度なＭＬＳＳを固液分離するので、クロスフロー流速の取り扱いが重要になる。そして、浸漬型ＭＢＲの場合、槽に膜を浸漬させて曝気の気泡上昇によりもたらされるエアリフト上昇流をクロスフロー流と兼用していることから、膜表面のエアリフト上昇流の流速を形成する曝気空気量は、標準活性汚泥法の好気性生物処理の曝気空気量よりも２〜４倍多くなる。この膜での処理能力を決定するクロスフロー流形成のエアリフト上昇流を無駄なく有効に利用するには、浸漬する平膜エレメントの高さ方向の長さが長いほど有利なので、高さ方向に膜エレメントを大型化したほうがよい。また、クロスフロー流を作ってくれるエアリフト上昇流は、液中を揺れながら上昇するので、接触する膜を振動させる。
【０００７】
このような特性を有する浸漬型膜分離装置には、膜エレメントの大型化に伴う重量化の低減（軽量化）や濾過面積比の維持要請や、膜接着強度の確保の要請があり、さらにランニングの省エネルギーとして膜濾過のための濾液吸引圧力を低減（膜濾過圧力が小さい）することも要望されている。
これに対し、特許文献１では、下記のような問題点が提起されている。
膜を通過した濾液は、板状でそれ自体水を通過させない濾体表面を膜との隙間だけを通過して流れるため、濾液の吸引圧力が高くなりやすい。
濾体表面に複数の溝を形成する等で解決を図っているが、膜エレメントの大型化においては、さらに吸引力が高くなる。
また、濾体が無垢の板材であり、大型化した場合に膜エレメントが重くなり取り扱いが難しくなる。
【０００８】
また、特許文献２では、下記のような問題点が提起されている。
膜支持体に膜を接着又は貼設して枠体に嵌め込み固定しており、膜支持体がエアリフト上昇流により振動しやすい薄い素材であることにより、長期運転時における膜の接着強度や、膜と枠体の境界面との剥がれや汚泥流入が懸念される。特許文献２の図６〜図８の実施例のように、異なる材質である膜と支持材とを細密に線状止着するのはとても困難を伴う。
また、大型化した場合に、枠体の強度を大きくすると、膜エレメント中の濾過面積比が小さくなる。
【０００９】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、膜透過後の濾液吸引圧力低減（膜濾過圧力が小さい）、大型化に伴う、重量化の低減（軽量化）、膜接着強度の確保と濾過面積比の維持を可能とした浸漬型平膜エレメント及び浸漬型平膜エレメントを用いた膜ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、無数の開口を穿孔して平行に配置した２枚の平板材の間に複数の隔壁を所定の間隔で平行に固定し前記２枚の平板材と各前記隔壁との間で濾液流路を形成して成るプラスチックを素材として作られた段ボールシートであるプラ段で構成される膜支持体と、前記膜支持体の上端部の一方の側面部を当接して支持する第一棚部を枠本体の一方の外表面と面一になるよう前記枠本体の上端部から下端部に向かって前記枠本体の高さの半分より短い長さで門型形状となるように、前記膜支持体の下端部の他方の側面部を当接して支持する第二棚部を前記枠本体の他方の外表面と面一になるよう前記枠本体の下端部から上端部に向かって前記枠本体の高さの半分より短い長さで逆門型形状となるようにそれぞれ設けると共に、前記枠本体の外側部に集水ノズルを設ける枠本体と第一棚部と第二棚部と集水ノズルからなる枠部材と、前記膜支持体上に配置されるスペーサと、前記スペーサ上に配置される平膜とを備え、前記膜支持体は、前記膜支持体自体の上端部を前記第一棚部と前記第二棚部との間のそれぞれの棚部延長線上の仮想隙間に、第二棚部の上面に膜支持体の側部を滑らせながら前記第一棚部の上端に向けて移動させていき、膜支持体の下端部を前記枠部材の内周面上に載置して組み立てることによって、前記枠部材の内周面と前記濾液流路の開口端部との間に前記集水ノズルに通じる集水路が形成されるように前記枠部材に配置され、前記平膜は、前記枠部材の周囲に溶着されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、無数の開口を穿孔して平行に配置した２枚の平板材の間に複数の隔壁を所定の間隔で平行に固定し前記２枚の平板材と各前記隔壁との間で濾液流路を形成して成るプラスチックを素材として作られた段ボールシートであるプラ段で構成される膜支持体と、前記膜支持体の上端部の一方の側面部を当接して支持する第一棚部を枠本体の一方の外表面と面一になるよう前記枠本体の上端部から下端部に向かって前記枠本体の高さの半分より短い長さで門型形状となるように、前記膜支持体の下端部の他方の側面部を当接して支持する第二棚部を前記枠本体の他方の外表面と面一になるよう前記枠本体の下端部から上端部に向かって前記枠本体の高さの半分より短い長さで逆門型形状となるようにそれぞれ設けると共に、前記枠本体の外側部に集水ノズルを設ける前記枠本体と第一棚部と第二棚部と集水ノズルからなる枠部材と、前記膜支持体上に配置されるスペーサと、前記スペーサ上に配置される平膜とを備え、前記膜支持体は、前記膜支持体自体の上端部を前記第一棚部と前記第二棚部との間のそれぞれの棚部延長線上の仮想隙間に、第二棚部の上面に膜支持体の側部を滑らせながら前記第一棚部の上端に向けて移動させていき、膜支持体の下端部を前記枠部材の内周面上に載置して組み立てることによって、前記枠部材の内周面と前記濾液流路の開口端部との間に前記集水ノズルに通じる集水路が形成されるように前記枠部材に配置され、前記平膜は、前記スペーサと共に重ねられて前記スペーサの周囲と共に周囲が前記枠部材の周囲に溶着されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の浸漬型平膜エレメントにおいて、前記集水ノズルは、前記膜支持体の一方の端部又は両方の端部と前記枠部材の内周面との間に形成される集水路に通じるように、前記枠部材の一方の端部又は両方の端部の一側部又は両側部に形成されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３の何れか記載の浸漬型平膜エレメントにおいて、前記膜支持体は、前記第一棚部及び／又は前記第二棚部に、ねじ止め又はリベット止め又は溶着によって固定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４の何れか記載の浸漬型平膜エレメントにおいて、前記枠部材は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル(Acrylonitrile)、ブタジエン(Butadiene)、スチレン(Styrene)共重合合成樹脂）又はＰＰ（ポリプロピレン）で構成され、前記スペーサは、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）樹脂、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、ＰＳ（ポリスルホン）樹脂又はＣＡ（酢酸セルロース）樹脂から成る不織布又は網で構成され、前記平膜は、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）樹脂、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、ＰＳ（ポリスルホン）樹脂又はＣＡ（酢酸セルロース）樹脂から成る膜部材で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５の何れか記載の浸漬型平膜エレメントを用いた膜ユニットにおいて、前記枠部材には、前記枠部材の隣り合う他の枠部材の平膜との所定の間隔を保つための少なくとも前記枠部材の片側の外表面から突出する突条と、前記枠部材の外側に向けて、連結用ボルト受け部として中央部に連結用ボルトを嵌入する凹溝を設けた突起部と、を両外側部の全長に沿って形成する間隔保持部材が追加され、積層する前記枠部材の膜面と平行した両側には、前記枠部材の間隔保持部材の突起部と対応する位置に凹溝を備えた抑えパネルをそれぞれ設置して、積層する前記枠部材と前記抑えパネルとを前記連結用ボルトにて前記凹溝を貫通して取り付けることで一体化されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、膜支持部材（プラ段）により溶液流路を確保し、さらに特に集水路との液密に特別な配慮をせずに構成できて濾液の吸引圧力を低減できる。
また、中空構造のプラ段を膜支持部材とすることで、大型化においても濾体（濾板）使用の膜エレメントより軽量化できる。
また、枠部材に平膜を溶着し、平膜と膜支持部材との間にスペーサを介して構成するため、気泡によるエアリフト上昇流による無用な膜支持部材の振動が抑えられ、振動しづらいリジッドな枠部材での平膜溶着部分の振動も抑えられることで、平膜と枠部材との境界面での剥がれや汚泥の流入の無い膜エレメントとなる。
【００１６】
また、直方体形状の膜エレメントにおいては、膜支持部材内の濾液の流れが膜エレメントの長辺と平行方向になるように膜支持部材を配置することで、膜支持部材内の濾液流速の遅い径路を長くとれ、膜支持部材から集水ノズルまでの流速の早い集水路が短く形成でき、より吸引圧力の低減が図れる。
また、膜支持部材を枠部材に設置する際に、第一棚部と第二棚部とに差し入れて仮固定した後、スペーサと平膜とを固定する構造なので、組立てがとても容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る浸漬型平膜エレメントを示す一部切り欠き斜視図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】第一の枠部材にスペーサと平膜とを溶着した状態を示す拡大図である。
【図５】図１の第一の枠部材の正面図である。
【図６】図１の第一の枠部材の斜視図である。
【図７】図１の浸漬型平膜エレメントに組付部材を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図８】図７の組付部材を取り付けた浸漬型平膜エレメントを使用する膜ユニットの組立を示す斜視図である。
【図９】組み立てられた膜ユニットの正面図である。
【図１０】図９の膜ユニットの上面図である。
【図１１】図９の膜ユニットの側面図である。
【図１２】第二の枠部材を示す正面図である。
【図１３】第三の枠部材を示す正面図である。
【図１４】図１３の枠部材を用いた浸漬型平膜エレメントの断面図である。
【図１５】第四の枠部材を示す正面図である。
【図１６】第五の枠部材を示す正面図である。
【図１７】平膜エレメントを使用した膜分離活性汚泥処理法（メンブレンバイオリアクター（Membrane Bioreactor： ＭＢＲ））の装置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１〜図６は、本発明の一実施形態に係る浸漬型平膜エレメント１を示す。
本実施形態に係る浸漬型平膜エレメント１は、外側部１１ｂに２つの集水ノズル１３を対向して設けると共に上下端部に第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂを設けた第一の枠部材１０と、第一の枠部材１０の第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂ間に配置される膜支持部材２０と、膜支持部材２０上に配置されるスペーサ３０と、スペーサ３０と共に重ねられてスペーサ３０の周囲と共に周囲が第一の枠部材１０の周囲に溶着される平膜４０とで構成されている。
【００１９】
第一の枠部材１０は、例えば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合体）やＰＰ（ポリプロピレン）樹脂等のプラスチックを素材として造られた枠本体１１と、枠本体１１の一方の端部（図１の上端部）の一方の側面部に設けられた第一棚部１２ａと、枠本体１１の他方の端部（図１の下端部）の他方の側面部に設けられた第二棚部１２ｂと、枠本体１１の一方の端部（図１の上端部）の両方の外側部１１ｂに内周面１１ａと連通するように設けた集水ノズル１３とを備えている。
第一端部１２ａと第二端部１２ｂとは、膜支持部材２０を両端部で挟み付けるように、枠本体１１の一方の端部（図１の上端部）から他方の端部に向かって相互に門型形状を為すように、互い違いに枠本体１１の外表面と面一となるように設けられている。
外側部１１ｂと内周面１１ａとには、集水ノズル１３と連通する開口１３ａが設けられている。本実施形態では、第一の枠部材１０の板厚は、例えば、６ｍｍ程度とした。
【００２０】
膜支持部材２０は、例えば、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の開口２２を無数に穿孔して平行に配置した２枚の平板材２１の間に複数の隔壁２３を所定の間隔で固定し、２枚の平板材２１と各隔壁２３との間で濾液流路２４を形成して成るプラ段２０Ａで構成されている。プラ段２０Ａは、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂等のプラスチックを素材として造られた板厚が、例えば、２ｍｍ〜５ｍｍ程度の段ボールシートである。
膜支持部材２０は、横幅が第一の枠部材１０の枠本体１１の内周面１１ａ間の横幅Ｘとほぼ同等で、縦幅が第一の枠部材１０の枠本体１１の内周面１１ａ間の縦幅Ｙより少し短めにしてある。縦幅が第一の枠部材１０の枠本体１１の内周面１１ａ間の縦幅Ｙより少し短めにしてある理由は、膜支持部材２０の各濾液流路２４から濾過液を第一の枠部材１０の集水ノズル１３へ導くための集水路１４を、枠本体１１の内周面１１ａとの間に形成するためである。本実施形態では、膜支持部材２０の板厚は、例えば、２ｍｍ程度とした。
【００２１】
スペーサ３０は、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）樹脂、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、ＰＳ（ポリスルホン）樹脂又はＣＡ（酢酸セルロース）樹脂から成る不織布又は網で構成されている。本実施形態では、例えば、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の厚みを有するスペーサ３０を２枚重ねて用いている。
平膜４０は、ＰＥ（ポリエチレン）樹脂、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）樹脂、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂、ＰＡＮ（ポリアクリルニトリル）樹脂、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、ＰＳ（ポリスルホン）樹脂又はＣＡ（酢酸セルロース）樹脂から成る膜部材で構成されている。本実施形態では、平膜４０の厚みは、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度とした。
【００２２】
次に、本実施形態に係る浸漬型平膜エレメント１の組立について説明する。
先ず、膜支持部材２０の上端部２０ａを、第一の枠部材１０の第一棚部１２ａと第二棚部１２ｂとの間のそれぞれの棚部延長線上の仮想隙間に、第二棚部１２ｂの上面に膜支持部材２０の側部を滑らせながら第一棚部１２ａの上端に向けて移動させていき、膜支持部材２０の下端部２０ｂを第一の枠部材１０の内周面１１ａ上に載置し、膜支持部材２０の上端部２０ａと第一の枠部材１０の上端部側の内周面１１ａとの間に集水路１４となる隙間が形成されるように、膜支持部材２０の上端部２０ａを第一棚部１２ａの内面側に当接すると共に膜支持部材２０の下端部２０ｂを第二棚部１２ｂの内面側に当接する。
次に、本実施形態に係る浸漬型平膜エレメント１が、膜分離活性汚泥処理法（メンブレンバイオリアクター（Membrane Bioreactor： ＭＢＲ））の装置に装着され、掃除再生される場合に、膜支持部材２０が第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂから外れないようにするために、膜支持部材２０を第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂに、例えば、ねじ止め、リベット止め、又は溶着等によって固定する。
【００２３】
次に、図１〜図４に示すように、２枚のスペーサ３０を、周囲が第一の枠部材１０の周囲に重なるように膜支持部材２０を覆う。
次に、図１〜図４に示すように、平膜４０を、周囲が第一の枠部材１０の周囲に重なるようにスペーサ３０を覆う。
次に、平膜４０の外周４１と、平膜４０とスペーサ３０との重なり部４２とに凹凸形状の溶着具を備えた溶着装置を配置し、第一の枠部材１０と平膜４０とスペーサ３０とを溶融しながら圧着して相互に結合させる。これによって、例えば、図４に示すように、第一の枠部材１０と平膜４０との溶着部４５を形成し、第一の枠部材１０と平膜４０とスペーサ３０との溶着部４６を形成することができる。
溶着装置としては、例えば、超音波溶着機、振動溶着機、誘導溶着機、高周波溶着機、半導体レーザー溶着機、熱溶着機、スピン溶着機等が挙げられる。
以上によって、本実施形態に係る浸漬型平膜エレメント１を得ることができる。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係る浸漬型平膜エレメント１によれば、膜支持部材２０の両端部２０ａ，２０ｂが第一の枠部材１０の両端部に対称にそれぞれ配置された第一棚部１２ａと第二棚部１２ｂとの間に固定されるので、プラ段２０Ａから成る膜支持部材２０を確実に第一の枠部材１０内に配置することができる。また、膜支持部材２０が無数の開口２２を穿孔したプラ段２０Ａで構成されるので、平膜４０によって濾過された濾液の吸引圧力を低減できる。また、第一の枠部材１０の両面に平膜４０を溶着するので、平膜４０による水の濾過が効率的にできる。膜支持部材２０がプラ段２０Ａで構成されるから、軽量になる。プラ段２０Ａの開口２２の数、孔径によって濾過量の調整ができる。スペーサ３０が平膜４０と膜支持部材２０との間に配されているので、平膜４０がプラ段２０Ａによって傷を付けられる虞がない。平膜４０を溶着で第一の枠部材１０に取り付けるので、平膜４０の剥離が起こりにくい等の利点がある。
【００２５】
次に、図７〜図１１に基づいて本実施形態に係る浸漬型平膜エレメント１を用いた膜ユニット５０について説明する。
本例に係る膜ユニット５０では、例えば、図７に示すように、浸漬型平膜エレメント１の両外側部１１ｂに浸漬型平膜エレメント１の連結と浸漬型平膜エレメント１間の間隔を保つための機能を有する間隔保持部材５１が一体化してある。間隔保持部材５１は、浸漬型平膜エレメント１の第一枠部材１０と一体成形されても、浸漬型平膜エレメント１の第一の枠部材１０に固定又は溶着しても良い。
【００２６】
間隔保持部材５１は、浸漬型平膜エレメント１の両外側部１１ｂの全長に沿って、例えば、８つの連結用ボルト受け部５２を等間隔で設け、浸漬型平膜エレメント１の板厚の略半分の長さを有する突条５３を形成することができる横幅を有する。連結用ボルト受け部５２は、中央部に連結用ボルトを嵌入する凹溝５２ａを設けた断面略山形形状を為す突起部で形成されている。突条５３は、浸漬型平膜エレメント１の両外側部１１ｂと平行に形成され、浸漬型平膜エレメント１を積層する際に、隣接する間隔保持部材５１同士が当接し、浸漬型平膜エレメント１間に、例えば、６ｍｍ〜７ｍｍ程度の間隔を形成することができるように設けられている。
【００２７】
次に、図７〜図１１に基づいて本実施形態に係る浸漬型平膜エレメント１を用いた膜ユニット５０の組立について説明する。
先ず、図８に示すように、図７に示す間隔保持部材５１を備えた所定枚数の浸漬型平膜エレメント１を、平膜４０を鉛直方向にし、平行に並べる。各浸漬型平膜エレメント１間は間隔保持部材５１の各突条５３によって所定の間隔が保たれている。
次に、並べられた浸漬型平膜エレメント１の両面側に、浸漬型平膜エレメント１より大きめの抑えパネル５５を設置する。抑えパネル５５は、間隔保持部材５１の８つの連結用ボルト受け部５２と対応する位置に連結用ボルトを嵌入する凹溝５５ａを設けている。
【００２８】
次に、連結ボルト用受け部５２と凹溝５５ａとに連結用ボルト５６を入れ、抑えパネル５５と共に各浸漬型平膜エレメント１が動かないように連結用ボルト５６にワッシャー５７、ナット５８を取り付けることによって固定する。
次に、補強のため組み付けられた浸漬型平膜エレメント１の左右端側にアングル等で構成したフレーム５９を固定具６０を介して取り外しも可能なように取り付ける。また、補強のため組み付けられた浸漬型平膜エレメント１の左右端側に側面抑え板６１を取り外しも可能なように取り付ける。また、フレーム５９には、吊板６２を取り付ける。
次に、集水管６３を浸漬型平膜エレメント１の両側面上部に設置し、集水ノズル１３と集水管６３とはチューブ６４で接続する。
以上によって、膜ユニット５０を得ることができる。
【００２９】
このように構成された膜ユニット５０は、例えば、図１７に示すように、膜分離活性汚泥処理法（メンブレンバイオリアクター（Membrane Bioreactor： ＭＢＲ））の装置に適用される。
この処理装置の作用を、図１７を用いて図１〜図１１に基づいて説明する。
被処理水を原水供給ポンプｇにより被処理液槽ａに供給し、ブロワｉの駆動により散気管ｈ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ｅの間歇的駆動により膜ユニット５０の各浸漬型平膜エレメント１の濾過液通路側を間歇的に減圧し、各浸漬型平膜エレメント１の濾過液側の減圧による膜間差圧のもとで水を平膜４０を透過させ、集水管６３を介して処理水槽に貯えることができる。
【００３０】
この処理装置によれば、平膜４０を透過した濾液は、スペーサ３０を通して膜支持部材２０の無数の開口２２から各濾液流路２４内に流入し、集水路１４に集められ、集水ノズル１３からチューブ６４を介して集水管６３へ送り出されるので、濾液の吸引圧力を低減できる。
また、浸漬型平膜エレメント１が直方体形状をしているので、膜支持部材２０内の濾液の流れが浸漬型平膜エレメント１の長辺と水平方向になるように膜支持部材２０を配置することが可能となり、膜支持部材２０から集水ノズル１３までの集水路１４が短く形成でき、より吸引圧力の低減が図れる。
【００３１】
また、平膜４０はスペーサ３０を介して膜支持部材２０及び第一の枠部材１０に重ねられているので、減圧時に膜支持部材２０や第一の枠部材１０に接することがない。従って、減圧時に平膜４０が膜支持部材２０や第一の枠部材１０によって傷付けられることがない。
この際、各浸漬型平膜エレメント間は、隣接する間隔保持部材５１同士が当接し、例えば、６ｍｍ〜７ｍｍ程度の間隔を形成することができるので、全ての浸漬型平膜エレメント１の平膜４０に水を透過させることができる。
このように構成された膜ユニット５０は、メンテナンス時に、全体のボルトを弛めると共に片側側面のフレーム５９及び連結固定用ボルト５６を取り外し、この側面側から膜エレメント１を抜き取ることができる。
【００３２】
上記実施形態では、集水ノズル１３を第一の枠部材１０の一方の端部（図１の上端部）の両側部に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、集水ノズル１３を第一の枠部材１０の他方の端部（図１の下端部）の両側部に設けても良い。
また、上記実施形態では、集水ノズル１３を第一の枠部材１０の一方の端部の両側部に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、図１２〜図１４に示すように、第二の枠部材１０Ａ又は第三の枠部材１０Ｂの両方の端部に集水ノズル１３を設けても良い。
【００３３】
また、上部実施形態では、第一の枠部材１０に設けた第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂが、門型形状を為す場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、図１５に示す第四の枠部材１０Ｃのように、枠部材の長手方向に沿って両側部に第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂを設けても良いても良い。第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂは、第一の枠部材１０と同様に膜支持部材２０の両端部を保持することがことができる。
この場合には、第一の枠部材１０を用いた浸漬型平膜エレメント１よりも軽量化が可能となる。
第四の枠部材１０Ｃにおいて、集水ノズル１３の取付位置は、例えば、第１２図、第１３に示す第二の枠部材１０Ａ又は第三の枠部材１０Ｂと同様に設けても良い。
【００３４】
また、上部実施形態では、第一の枠部材１０に設けた第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂが、門型形状を為す場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、図１６に示す第五の枠部材１０Ｄのように、枠部材の両端部に第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂを設けても良いても良い。第一棚部１２ａ及び第二棚部１２ｂは、第一の枠部材１０と同様に膜支持部材２０の両端部を保持することがことができる。
この場合には、第一の枠部材１０を用いた浸漬型平膜エレメント１よりも軽量化が可能となる。
第五の枠部材１０Ｃにおいて、集水ノズル１３の取付位置は、例えば、第１２図、第１３に示す第二の枠部材１０Ａ又は第三の枠部材１０Ｂと同様に設けても良い。
【００３５】
また、上記実施形態では、平膜４０の外周４１と、平膜４０とスペーサ３０との重なり部４２とに凹凸形状の溶着具を備えた溶着装置を配置し、第一の枠部材１０と平膜４０とスペーサ３０とを溶融しながら圧着して相互に結合させることによって、例えば、図４に示すように、第一の枠部材１０と平膜４０との溶着部４５を形成し、第一の枠部材１０と平膜４０とスペーサ３０との溶着部４６を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第一の枠部材１０と平膜４０とを溶着しても良い。
【００３６】
また、上記実施形態では、膜支持部材２０の２枚の平板材２１それぞれの外側にスペーサ３０及び平膜４０を配置した両面処理可能型の場合を説明したが、本発明はこれに限らず、膜支持部材２０の平板材２１の片面にだけ開口２２を施し、その平板材２１側だけにスペーサ３０及び平膜４０を配置した片面処理可能型であっても良い。
また、図７〜図１１に示す膜ユニット５０の組立において、例えば、図７に示すように、浸漬型平膜エレメント１の両外側部１１ｂに浸漬型平膜エレメント１の連結と浸漬型平膜エレメント１間の間隔を保つための機能を有する間隔保持部材５１が一体化した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、膜ユニットとして組み立てることができる構成であれば任意である。
【符号の説明】
【００３７】
１  浸漬型平膜エレメント
１０  第一の枠部材
１１  枠本体
１１ａ  内周面
１１ｂ  外側部
１２ａ  第一棚部
１２ｂ  第二棚部
１３  集水ノズル
２０  膜支持部材
２０Ａ  プラ段
２１  平板材
２２  開口
２３  隔壁
２４  濾液流路
３０  スペーサ
４０  平膜
４５，４６  溶着部
【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】
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【図１７】
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