(57)【要約】【課題】平膜エレメント洗浄時、通常状態での曝気量を減らし、さらに、固形物濃度が非常に高い場合等、気泡による洗浄が困難になる領域での平膜エレメントの洗浄効率を向上させるようにした膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法を提供すること。【解決手段】活性汚水処理において汚水に含まれる固形分と液体とをろ過により分離するための膜ろ過装置Ａ内に、平膜エレメント２と清浄用振動板３とを交互に並設し、清浄用振動板３及び／又は平膜エレメント１を上下方向に振動させることにより、平膜エレメント２の表面に付着する固形汚泥分のケーキ層を剥がし取り、洗浄するようにする。【選択図】図２
2006281031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚水処理において汚水に含まれる固形分と液体とをろ過により分離するための膜ろ過装置内に、平膜エレメントと清浄用振動板とを交互に並設し、清浄用振動板及び／又は平膜エレメントを上下方向に振動させることにより、平膜エレメント表面に付着する固形汚泥分のケーキ層を剥がし取り、洗浄するようにしたことを特徴とする膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法。
【請求項２】
清浄用振動板及び／又は平膜エレメントの振動を、連続あるいは間欠的に行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法。
【請求項３】
活性汚水処理において汚水に含まれる固形分と液体とをろ過により分離するための膜ろ過装置内に、平膜エレメントと清浄用振動板とを交互に並設するようにしたことを特徴とする膜ろ過装置。
【請求項４】
平膜エレメントの外表面に、洗濯板状の突起を多数形成し、かつ該突起間に千鳥状の気泡通過溝を形成したことを特徴とする請求項３記載の膜ろ過装置。
【請求項５】
清浄用振動板及び／又は平膜エレメントをガイドにて支持するようにしたことを特徴とする請求項３又は４記載の膜ろ過装置。
【請求項６】
平膜エレメントの両側面に清浄用振動板を配設したことを特徴とする請求項３、４又は５記載の膜ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法及び膜ろ過装置に関し、特に、活性汚水処理において、汚水に含まれる固形分（汚泥）を有機性の平膜エレメントを用いてろ過により固形分の汚泥と液体（清浄水）とを分離するようにした膜ろ過装置で、該装置内の平膜エレメントを簡易な方法で効果的に洗浄するようにした膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法及び膜ろ過装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、活性汚水処理において、汚水に含まれる固形分の汚泥と液体（清浄水）とを分離するために膜ろ過装置が採用されている。この膜ろ過装置は、ろ過槽内部に複数枚の平膜エレメント（「膜モジュール」ともいう。）を所定の隙間をあけて並行するようにして配設し、かつ各平膜エレメントに吸引管を接続するとともに、この平膜エレメントをろ過槽の汚水中に浸漬し、かつ平膜エレメント内を吸引することにより汚水中の液体のみをろ過吸引することで、汚水中の液体と固形分とを分離し処理するよう構成している。
【０００３】
ところで、この汚水中の液体と固形分とを分離する膜ろ過装置は、平膜エレメント内の吸引によるろ過にて固形分と液体とを分離する際、液体の吸引除去によりろ過槽内の汚泥濃度が高まり、その粘性が高くなってくると、平膜エレメントの外表面に粘性の高い固形汚泥分が付着してケーキ層となり、これが平膜エレメントに目詰まりを生じさせてろ過効率が低下する。このため、この平膜エレメントの外表面を定期的に、あるいは連続的に、さらには任意に清浄するための洗浄手段が採用されている。
この平膜エレメントの洗浄手段として、例えば、特許文献１及び２に開示されているように、並設する平膜エレメント間にブラシを配設し、該ブラシを回転させることでブラシ先端にて平膜エレメント外表面に付着している粘性の高い固形汚泥分を掻き落とすようにした洗浄方法、さらには平膜エレメント群の下方に配設した散気管よりの曝気により発生する気泡を膜表面に当てて洗浄する曝気洗浄方法、平膜エレメントに逆圧をかける逆洗浄方法、薬品洗浄方法、平膜エレメントに補助的に超音波振動を照射する超音波洗浄方法、平膜エレメント自体をディスク状に製作し回転させながらろ過しつつ洗浄する方法、などが提案され、これらを単独で、あるいは組み合わせて平膜エレメント外表面を洗浄するようにしている。
【０００４】
しかしながら、回転ブラシによる洗浄方法においては、回転部分、特に軸受け部分が汚水中に位置するため、固液分離により汚水の固形分濃度が高まるとこの軸受け部分の摩耗が著しくなり、軸受け部分の交換などのメンテナンスに手数がかかり、また曝気による清浄方法や逆洗浄方法においては、洗浄のための圧縮空気を必要とし、そのために多大な動力を消費するととともに、ろ過対象の液中の固形物濃度が濃縮されて高くなると粘度が増し、散気管からの曝気気泡の合体が早期に起こるようになり、曝気気泡が不均一となり、気泡のみによる十分な攪拌と膜面の洗浄が困難になるという問題があった。
また、いずれの洗浄方法も、固形物濃度が濃縮されて高くなると粘度が増すと平膜エレメント外表面の洗浄による清浄も不十分になるという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−０７９３６０号公報
【特許文献２】特開平１１−２６７４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法の有する問題点に鑑み、平膜エレメント洗浄時、通常状態での曝気量を減らし、さらに、固形物濃度が非常に高い場合等、気泡による洗浄が困難になる領域での平膜エレメントの洗浄効率を向上させるようにした膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法及び膜ろ過装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法は、活性汚水処理において汚水に含まれる固形分と液体とをろ過により分離するための膜ろ過装置内に、平膜エレメントと清浄用振動板とを交互に並設し、清浄用振動板及び／又は平膜エレメントを上下方向に振動させることにより、平膜エレメント表面に付着する固形汚泥分のケーキ層を剥がし取り、洗浄するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、清浄用振動板及び／又は平膜エレメントの振動を、連続あるいは間欠的に行うようにすることができる。
【０００８】
また、上記膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法を適用する本発明の膜ろ過装置は、活性汚水処理において汚水に含まれる固形分と液体とをろ過により分離するための膜ろ過装置内に、平膜エレメントと清浄用振動板とを交互に並設するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この場合において、平膜エレメントの外表面に、洗濯板状の突起を多数形成し、かつ該突起間に千鳥状の気泡通過溝を形成することができる。
【００１０】
また、清浄用振動板及び／又は平膜エレメントをガイドにて支持することができる。
【００１１】
また、平膜エレメントの両側面に清浄用振動板を配設することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法及び膜ろ過装置によれば、活性汚水処理において汚水に含まれる固形分と液体とをろ過により分離するための膜ろ過装置内に、平膜エレメントと清浄用振動板とを交互に並設し、該清浄用振動板及び／又は平膜エレメントを上下方向に振動させることにより、平膜エレメント表面に付着する固形汚泥分のケーキ層を剥がし取り、洗浄するようにしているから、簡易な方法で固体粒子濃度が高い原液中においても、長期間の作動によっても安定したろ過性能を維持することができる。
【００１３】
また、清浄用振動板及び／又は平膜エレメントの上下方向の振動を、連続あるいは間欠的に行うようにすることにより、平膜エレメント表面に付着しやすい固形汚泥分のケーキ層を強制的に剥がし取ることができるので、汚泥濃度に関係なく平膜エレメント表面の清浄状態を保持することができる。
【００１４】
また、平膜エレメントの外表面に、洗濯板状の突起を多数形成し、かつ該突起間に千鳥状の気泡通過溝を形成することにより、平膜エレメント表面に付着しやすい固形汚泥分のケーキ層の剥がし取りが確実に行われるとともに、気泡通過溝内を浮上する気泡による平膜エレメント表面の洗浄も同時に行うことができる。
【００１５】
また、上下方向に振動する清浄用振動板及び／又は平膜エレメントをガイドにて支持するようにすることにより、上下方向に振動が安定して行うことができる。
【００１６】
また、平膜エレメントの両側面に清浄用振動板を配設するようにすることにより、すべての平膜エレメント表面の洗浄が均一に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法及び膜ろ過装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１〜図６に、本発明の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法及び膜ろ過装置の一実施例を示す。
【００１９】
この膜ろ過装置Ａは、特に限定されるものではないが、例えば、図１〜図２に示すように、所要の形状と容積を有するろ過槽１に、下水などの汚水（原液）を流入するための原液流入管１１と、ろ過槽底部より汚泥中の固形分等の濃縮液を流出するようにした濃縮液流出管１２とを接続する。
この場合、原液流入管１１のろ過槽１への接続位置は、特に限定されるものではないが、例えば、ろ過槽１の上部などに接続し、また濃縮液流出管１２はロート状としたろ過槽１の最下部位置に接続し、これによりろ過槽１の濃縮汚泥の排出をより確実に行えるようにする。
【００２０】
また、このろ過槽１内には、複数枚の平膜エレメント２と洗濯板状の清浄用振動板３とを交互に、かつ並行するようにして配列する。この場合、各平膜ユニットの両側を挟むようにして清浄用振動板３を配置することが好ましい。
この平膜エレメント２又は清浄用振動板３を、上下方向に振動させない場合、ろ過槽１側に固定することができるが、平膜エレメント２又は清浄用振動板３のいずれか一方あるいは双方を振動させる場合には、ろ過槽１に対して固定しないで振動させるか、あるいはガイドにて上下方向に確実に導くようにして振動できるよう支持する。
なお、いずれか片方あるいは双方が振動する際、平膜エレメント２と清浄用振動板３とが接触しても差し支えないものとする。
【００２１】
複数枚の各平膜エレメント２には、それぞれ吸引管２１を配設し、この全吸引管２１の先端を、ろ過槽１外へ導き出すように配管した吸引ヘッダ管２２に接続し、これにより各平膜エレメント２から吸引される液体を吸引し、ろ過槽外へ排出するようにする。
なお、各平膜エレメント２と吸引ヘッダ管２２とを接続する吸引管２１の本数は特に限定されるものではないが、例えば、図示の実施例では２本とした。さらに、平膜エレメント２を振動させる場合には、該吸引管２１は可撓性を備えるものとする。
【００２２】
また、清浄用振動板３の表面には、洗濯板状の突起３１を多数形成するとともに、この多数の突起３１の間に千鳥状に配置するようにして気泡通過溝３２を形成する。
この突起３１の断面形状は、平膜エレメント２の膜面に対する突起面の角度が上部で深く、下部で浅い形状とする。これは特に限定されるものではないが、例えば、図３に示すように、頂角θ１＝８０〜１００°、上部角度θ２＝６０〜８０°、下部角度θ３＝１０〜３０°の範囲とし、特にその寸法は規定しない。
【００２３】
この平膜エレメント群の下方のろ過槽内底部には散気管４を配設し、外部の空気供給装置、例えば、ブロアーから圧力空気を供給して散気管４の散気孔から放出される気泡にてろ過槽１内の汚水を曝気及び攪拌し、かつ前記気泡通過溝３２内を浮上する際、平膜エレメント２の膜面を洗浄するようにする。
【００２４】
また、図示の実施例においては、清浄用振動板３側を上下方向に振動させるようにしている。このため、清浄用振動板３の上方位置に加振機構５を配設し、この加振機構５と清浄用振動板３とを接続するようにしているが、平膜エレメント２側を振動させるには、加振機構５を平膜エレメント２と接続するようにする。
この加振機構５としては、特に限定されるものではないが、例えば、圧電素子、電磁石、カム機構等が採用される。
また、図１、図２、図４及び図５に示すように、本実施例では、加振機構５を平膜エレメント等のユニット上方部に置いているが、これは限定されるものではなく、図６に示すように、平膜エレメント等のユニットの下方部の位置に置くこともできる。
なお、この加振機構５を、平膜エレメント２側を振動させる場合には、平膜エレメント２の上方位置に配設するものとする。
さらに、図１及び図２に示すように、平膜エレメント２を逆洗するための逆洗管６を各平膜エレメント２に接続するとともに、逆洗管６を逆洗ヘッダ管６１に接続する。
【００２５】
次に、本発明の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法について説明する。
平膜エレメント２と清浄用振動板３とを交互に並行配列したろ過槽１内に、原液流入管１１を経て原水、例えば、下水処理場などから回収された汚水を供給し、かつ吸引管２１及び吸引ヘッダ管２２を介して平膜エレメント２内が負圧になるよう吸引すると、ろ過槽１内に供給された汚水中の液体分のみをろ過されるようにして各平膜エレメント２の膜面より平膜エレメント２内に吸引され、吸引管２１及び吸引ヘッダ管２２を経てろ過槽１の外部に排出される。
この場合、汚水中の固形分である汚泥は、ろ過分として平膜エレメント２の膜面より外表面にとどまり、このようにして汚水の吸引ろ過が経時的に行われることによりその濃度が高くなり、汚泥の粘性が高まるようになる。
【００２６】
なお、この汚水の吸引ろ過を開始すると同時に、あるいは汚泥濃度が一定値に達すると、散気管から圧力空気を噴出して汚水の曝気を行うとともに、加振機構５の駆動により清浄用振動板３を上下方向に振動させる。これにより、液体の吸引ろ過作業により汚泥濃度が高く、粘性も高くなった汚泥は、平膜エレメント２の外表面に付着し、成長しやすくなるが、この場合、清浄用振動板３及び／又は平膜エレメント２を加振機構５により上下方向に振動させる。
これにより、この清浄用振動板３及び／又は平膜エレメント２の上下振動により、固体粒子を多量に含む濃度が高く、粘性も高くなった液体汚泥は、清浄用振動板３又は平膜エレメント２に引き摺られて清浄用振動板３の振幅分だけ上に押し上げられるようになるが、この場合、突起３１の断面形状が平膜エレメント２の膜面に対する突起面の角度が上部で深く、下部で浅い形状となっているため、濃度が高く粘性も高くなった液体汚泥は確実に上方へ押し上げられるようになる。また、反対に清浄用振動板３又は平膜エレメント２の下降時には殆ど下がらない。このようにして清浄用振動板３及び／又は平膜エレメント２の振動を繰り返すことで、平膜エレメント２の全膜面が洗浄されるようになる。
【００２７】
また、この清浄用振動板３及び／又は平膜エレメント２の上下振動と同時に、ろ過槽内底部に配設した散気管４から圧力空気を汚水中に噴出することで、この気泡は清浄用振動板３の外表面に多数形成した凸起３１間の千鳥状に形成された気泡通過溝３２内を、しかも平膜エレメント２の膜面に沿って水面方向に浮上するようになる。この気泡の気泡通過溝３２内を浮上する時、さらにこの上昇する気泡を気泡通過溝３２により破砕されて再度均一化しつつ、膜面近傍に上向流を発生させる。
これにより、ろ過槽内全体に対流を発生させて攪拌するようになる。この場合、原液の高濃度化に関わらず、ろ過槽内の原液濃度をほぼ一定に保つことが可能となり、効率的な液体の吸引が行われる。
【００２８】
また、気泡のみならず、平膜エレメント２が清浄用振動板３の突起部分のごく近傍で上下運動することにより、固体粒子の平膜エレメントの膜面への付着によって発生するケーキの厚さが一定に保たれ、結果として平膜エレメントの膜自身の目詰まりを予防することができる。
さらに、洗濯板状に形成した清浄用振動板３の振動により濃縮液中の攪拌流は維持され、かつ千鳥状に配置した気泡通過溝３２によって気泡を破砕拡散させる効果もあり、これによりろ過槽内全体の攪拌がより均一に行われるものとなり、高濃度下での安定したろ過が可能となる
【００２９】
以上、本発明の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法及び膜ろ過装置について、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法及び膜ろ過装置は、汚水に含まれる固形分と液体とをろ過により分離するための膜ろ過装置内に、平膜エレメントと清浄用振動板とを交互に並設し、該清浄用振動板及び／又は平膜エレメントを上下方向に振動させることにより、平膜エレメント表面に付着する固形汚泥分のケーキ層を剥がし取り、洗浄するという特性を有していることから、上下水道の膜ろ過装置の用途に好適に用いることができるほか、例えば、食品関係や薬品関係の各種ろ過の用途にも用いることができる。 
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の膜ろ過装置に用いられる平膜エレメントの洗浄方法を適用する膜ろ過装置の一実施例を示す正面縦断面図である。
【図２】同膜ろ過装置の側面縦断面図である。
【図３】清浄用振動板の一部拡大側面図である。
【図４】清浄用振動板の拡大説明図で、（Ａ）は右半分を示す正面図、（Ｂ）は側面縦断面図である。
【図５】清浄用振動板の異なる実施例の拡大説明図で、（Ａ）は右半分を示す正面図、（Ｂ）は側面縦断面図である。
【図６】清浄用振動板の異なる実施例の拡大説明図で、（Ａ）は右半分を示す正面図、（Ｂ）は側面縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ    膜ろ過装置
１    ろ過槽
１１  原液流入管
１２  濃縮液流出管
２    平膜エレメント
２１  吸引管
２２  吸引ヘッダ管
３    清浄用振動板
３１  洗濯板状の突起
３２  千鳥状に配置した気泡通過溝
４    散気管
５    加振機構
６    逆洗管
６１  逆洗ヘッダ管
【図１】
2006281031.tif 000003
【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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