(57)【要約】【課題】多数の膜モジュール用いる大型の処理設備において、処理槽の上部での、膜モジュールの交換作業を自動化する。【解決手段】膜モジュール洗浄システムは、廃水が入れられ多数の膜モジュール110が浸漬された活性汚泥槽1と、薬品洗浄槽10と、活性汚泥槽1の上部の空間に設置され、膜モジュール110の上部の接続口と処理水取出しライン3100とを接続する接続部5と、活性汚泥槽1と薬品洗浄槽10との間で膜モジュール110を搬送する搬送装置6と、を備える。活性汚泥槽1の上部に天板2が設けられ、天板2の所定の位置には膜モジュール110が差し込まれる開口部2aが設けられている。膜モジュール110のフレームの上部周辺には張り出し部201が設けられている。開口部2ａの周縁に膜モジュール110の張り出し部201が乗って支持されると膜モジュール110の位置が決まる。【選択図】図３
2011104479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理すべき液が入れられ、かつ膜分離用の多数の膜モジュールが浸漬された処理槽と、
前記膜モジュールを洗浄するための洗浄槽と、
前記膜モジュールの上部に配設され、前記膜モジュールを経た処理液を取り出す処理液取出し口と、
前記処理槽の上部の空間に設置され、前記膜モジュールの上部の前記処理液取り出し口に配管の端部を接続する接続ユニットと、
前記処理槽と前記洗浄槽との間で前記膜モジュールを搬送し、且つ、前記膜モジュールの上部の前記処理液取り出し口に対して前記接続ユニットを移動する搬送装置と、
を備えた膜モジュール洗浄システム。
【請求項２】
請求項１に記載の膜モジュール洗浄システムにおいて、
前記処理槽の上部に配置され、前記膜モジュールが挿入される複数の開口部が設けられた天板と、
前記膜モジュールの横側に張り出した張り出し部であって前記膜モジュールが前記開口部に挿入されたときに前記開口部の周縁に乗って支持される張り出し部と、
前記天板および前記張り出し部に設けられ、前記開口部に挿入された前記膜モジュールの位置を定める位置決め機構と、
を備えた、膜モジュール洗浄システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の膜モジュール洗浄システムにおいて、
前記搬送装置は、
前記膜モジュールの上部および前記接続ユニットを把持するハンドリングユニットと、
前記ハンドリングユニットを昇降自在に支持し、且つ、前記多数の膜モジュールが設置された領域の上で前記ハンドリングユニットを水平方向に移動させる水平駆動装置と、
を備えたことを特徴とする膜モジュール洗浄システム。
【請求項４】
請求項３に記載の膜モジュール洗浄システムにおいて、
前記膜モジュールの上面に、前記処理液取り出し口となる第１カプラと、前記ハンドリングユニットが把持する第１吊り金具と、を有しており、
前記接続ユニットは、前記配管の端部に設けられ前記第１カプラと挿抜自在である第２カプラと、該第２カプラが下面に取り付けられた取り付け板と、該取り付け板に設けられた、前記ハンドリングユニットが把持する第２吊り金具と、を備えていることを特徴とする膜モジュール洗浄システム。
【請求項５】
請求項４に記載の膜モジュール洗浄システムにおいて、
前記膜モジュールの上面と前記接続ユニットは、前記第１カプラと前記第２カプラとを結合状態に誘導するガイド機構を有することを特徴とする膜モジュール洗浄システム。
【請求項６】
請求項４または５に記載の膜モジュール洗浄システムにおいて、
前記膜モジュールの上面に前記第１カプラと前記第１吊り金具とを固定する固定板が設けられており、該固定板の周端が、前記膜モジュールの横側に張り出した張り出し部を形成していることを特徴とする膜モジュール洗浄システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚れた水を処理するための膜モジュール（膜分離ユニットとも呼ばれる。）を洗浄する洗浄システムに関するものである。より詳しくは、膜分離廃水処理設備において、廃水処理槽内から膜モジュールを取り出して洗浄槽へ移動させて洗浄する膜モジュール洗浄システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃水槽内に膜モジュールを設置し、その膜モジュール下部近傍へ外部からのブロワーで空気を供給して、廃水槽内の活性汚泥へ酸素を供給することにより、活性汚泥を含む水を膜モジュールに通し廃液処理を行う膜分離活性汚泥処理法が広く用いられている（特許文献１等）。膜モジュールを通過して得られる処理水は、膜モジュール上部で集約されてヘッダーを通して廃水槽の外へ取り出される。
【０００３】
膜モジュールを廃水槽内に浸漬させる従来の活性汚泥処理法は、大別すると、以下の２つの方式がある。
【０００４】
一つは、膜モジュールが浸漬された活性汚泥槽と薬品洗浄槽とで構成されている方式Aである（図１参照）。
【０００５】
もう一つは、活性汚泥槽および膜モジュール槽とで構成されている方式Bである（図２参照）。
【０００６】
方式Aでは、図１に示すように、多数の膜モジュール110が活性汚泥槽1内に浸漬されて固定され、その下部近傍を通る空気供給ライン3200が設けられ、膜モジュール110の上部には処理水取り出しライン3100が設けられている。活性汚泥槽1には、処理能力に応じた数の膜モジュール110が設置されるために、槽の平面寸法が非常に大きくなる。
【０００７】
膜モジュール110を活性汚泥槽1内で長期にわたって使用すると、その表面には汚れが付着することになり、高濃度の薬品溶液を使って定期的にモジュール表面を洗浄する必要性が生じる（特許文献２等）。
【０００８】
このために、膜モジュール110は活性汚泥槽1から引き上げられて、薬品洗浄槽10（洗浄タンク）に移動されて、薬品洗浄槽10内に浸漬された後に、次亜塩素酸溶液やクエン酸溶液などの洗浄液を用いて、洗浄が行われる。その後、再度、活性汚泥槽1に移送されて、膜モジュール110の上部および下部は処理水取り出しライン3100および空気供給ライン3200と接続される。
【０００９】
一方、方式Bでは、図２に示すように、活性汚泥槽1そのものには、膜モジュール110は設置されずに、空気供給ライン3200のみが活性汚泥槽1の内底部の近傍を通るように設置されている。この空気供給の目的は、活性汚泥を活動させるために酸素を送るためである。
【００１０】
膜モジュール槽11は活性汚泥槽1とほぼ同じ大きさとされ、その内部は隔壁11aで区画されており、個々の区画内には複数の膜モジュール110が設置されている。活性汚泥を活性汚泥槽1から膜モジュール槽11へ送れるように膜モジュール槽11と活性汚泥槽1とは連通しており、膜モジュール槽11の底部を通る空気供給ライン3200を用いて、膜表面の付着物を気泡のせん断力でそぎ落としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平11-057799号公報
【特許文献２】特開2009-178696号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように方式Aでは膜モジュール110は活性汚泥槽1に浸漬されて、周囲に空気の泡が常時流動しているわけであるが、長期的には膜モジュール110の表面への微生物や無機物の付着（ファウリング）が生じる。したがって、各膜モジュールの表面を定期的に洗浄処理する必要がある。
【００１３】
従って、活性汚泥槽1から膜モジュール110を抜き出して、薬品洗浄槽10に移す作業（以下、取り換え作業と呼ぶ）が行われている。
【００１４】
この取り換え作業は、従来は人手により行われている。その理由は次ぎのようなことからである。膜モジュール110の上部には空気供給口と処理水取り出し口が取り付けられており、空気供給口および処理水取り出し口と、膜モジュール外部のライン（空気供給ライン3200と処理水取り出しライン3100）との間をホースなどの可撓性配管でつなぐことが多い。ラインが密集しているため、人手によりホースの繋ぎこみ作業や切り離し作業が行われていた。取り換え作業において膜モジュール110に吊り上げ用のワイヤーを取り付けるときもまた、人手による作業が必要であった。また、個々の膜モジュール110の取り換え作業の都度に、ホースの繋ぎこみ作業または切り離し作業が必要になる。いずれの作業も活性汚泥槽1内の膜モジュール上部の空間で行われていた。
【００１５】
活性汚泥槽1では常時、活性汚泥が処理されているために臭いガスが漂い、作業環境は健康には好ましいものではない。また、狭い場所での例えば命綱を使っての作業になるなど、作業自体において危険性が高かった。
【００１６】
このような問題は処理施設が大規模になるほど顕著になる。すなわち、処理能力の点から、数十個から数百個と多数の膜モジュールが活性汚泥槽内に設置される。その結果、上記のような膜モジュール110の定期的な洗浄作業が頻繁に行われ、これに付随して膜モジュール110と空気供給ライン3200および処理水取り出しライン3100との繋ぎこみ作業や切り離し作業が行われることとなる。したがって、作業員は継続的に上記の危険な作業を伴う。
【００１７】
一方、方式Bでは、膜モジュール槽11と活性汚泥槽1が分離されているので、洗浄作業の際には、膜モジュール槽11の区画に洗浄液を供給して、膜モジュール110の洗浄が行われている。洗浄作業が終了した後には、再度、活性汚泥槽1の活性汚泥を含む水を膜モジュール槽11の区画に供給して、処理を行っている。このような方式では、活性汚泥槽周りの配管の態様は単純であるが、膜モジュール槽周りの配管の態様は錯綜している状況を招いている。
【００１８】
活性汚泥槽1に洗浄薬液が間違って供給されると、活性汚泥そのものが失活してしまうことになり、この事は避けなければいけないことである。このために、配管の切り替えが複雑になる。
【００１９】
また洗浄作業を効率良く行うためには、膜モジュール槽11の区画はなるべく細かくして、極端に言えば、1個の膜モジュール毎に区画するのが好ましい。しかし、この区画のための隔壁11aと上記ラインとを設置する建設費用の点から、複数個の膜モジュールを同一の区画に設置せざるを得ないのが実情である。このために、個々の膜モジュールの洗浄効率が低くなり、洗浄に要する時間が余計にかかる。
【００２０】
さらに、膜モジュール槽11が活性汚泥槽1とほぼ同じ大きさとなるので、敷地の有効利用という点でも問題がある。両方の槽1,11へ空気を供給するためにブロワーも２つ必要となり、消費電力が過大なものとなっている。
【００２１】
結局、敷地の有効利用および膜モジュール槽の設備費用の削減の観点から、方式Bよりも方式Aの方が良いが、方式Aは活性汚泥槽1内の膜モジュール上部の空間での作業が必要になり作業者への危険性が高かった。
【００２２】
そこで、本出願人らは、活性汚泥槽1に対する膜モジュール110の設置作業と抜き出し作業、並びに、これに付随するホースの繋ぎこみ作業と切り離し作業の自動化を検討した。この自動化の検討にあたって、以下に述べるような課題があった。特に、膜分離活性汚泥法にて用いられている従来の膜モジュールの構造は上記の自動化に対処にくいものであった。
【００２３】
従来の膜モジュールは次のような構造となっている。
【００２４】
1)一つの膜モジュール内に複数の膜エレメントユニットを備えているので、個々の膜エレメントへの空気の供給および膜エレメントからの処理水の取り出しは、膜モジュールの上部に配設される接続口を介してなされる。接続口は、最終的に空気供給ライン3200および処理水取り出しライン3100と接続される。そのため、空気供給口や処理水取り出し口をなす接続口は、膜モジュールを囲むフレームに鋼管を溶接して作製されている。
【００２５】
2)上記の接続口は比較的に大口径である（例えば内径100ｍｍ程度）。
【００２６】
3)上記の接続口の多くが、ボルト締めで結合を可能にするフランジ継ぎ手を備えたものである。
【００２７】
4)上記のフレームの上部の周辺には、膜モジュールを吊り下げする際に用いる吊り金具が設けられている。
【００２８】
5)膜モジュールを活性汚泥槽に出し入れして使用するために、膜モジュールのフレームと活性汚泥槽の内壁との間には隙間がある。
【００２９】
6)膜モジュールのフレーム自体が鋼材同士の溶接により作製されている。
【００３０】
上記のような構造のために、膜モジュールの交換を自動で行うという視点においては、次のような課題があった。
【００３１】
1）膜モジュールのフレームと接続口（処理水取り出し口や空気供給口）との相対的な位置関係にばらつきが生じやすい。接続口の位置に個体差がある。
【００３２】
このばらつきの要因は、膜モジュールのフレーム自体の仕上がり精度のばらつきの他、接続口がフレームに溶接で設置されているために位置のばらつきが生じやすいことがある。
【００３３】
さらに、膜モジュールのフレームと活性汚泥槽の内壁との相対的な位置関係においてもばらつきが生じやすい。この要因としては、活性汚泥槽の内壁自体の仕上がり精度にもばらつきがあるからである。
【００３４】
このような膜モジュールが多数浸漬される活性汚泥槽では、上記の理由より、接続口の相対的な位置関係にばらつきが生じやすい。
【００３５】
2）膜モジュールを活性汚泥槽の中から取り出す際には、接続口とラインとの接続を一旦切り離しする必要があり、膜モジュールを活性汚泥槽の中へ設置する際には接続口とラインを接続する必要がある。
【００３６】
これらの接続作業は、上記のように膜モジュールの接続口の位置が膜モジュール毎に異なっているので、自動化に対処しにくかった。
【００３７】
3）フランジ継ぎ手を備えた接続口であるために、ガスケットとボルトを使っており、軟らかい素材で出来ているガスケットの取扱いや、ボルトの締め付けトルクの管理などが必要となる。これらの作業の自動化は難しかった。また空気供給口と処理水取り出し口の二箇所について、このような作業を行う必要がある。
【００３８】
4)活性汚泥槽のガスによって接続口の継ぎ手部に腐食が生じやすく、これが長期的には、自動による接続作業を難しくしている。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明は、上記のような課題を解決することができる膜モジュール洗浄システムを提供することにある。
【００４０】
本願の目的の一例としては、多数の膜モジュール用いる大型の処理設備において、処理槽の上部での、膜モジュールの交換作業を自動化することで、取り換え作業の軽減を図るとともに、作業員を非衛生的かつ危険な作業から解放し、膜モジュールの洗浄作業の運転効率を高めることにある。
【００４１】
そこで、本発明の態様の一つは、
処理すべき液が入れられ、かつ膜分離用の多数の膜モジュールが浸漬された処理槽と、
膜モジュールを洗浄するための洗浄槽と、
膜モジュールの上部に配設され、膜モジュールを経た処理液を取り出す処理液取出し口と、
処理槽の上部の空間に設置され、膜モジュールの上部の処理水取り出し口に配管の端部を接続する接続ユニットと、
処理槽と洗浄槽との間で膜モジュールを搬送し、且つ、膜モジュールの上部の処理水取り出し口に対して接続ユニットを移動する搬送装置と、
を備えた膜モジュール洗浄システムを提供する。
【００４２】
このような態様では、搬送装置が処理槽上部で移動されて接続ユニットと処理液取り出し口の接続状態を解き、処理槽内から膜モジュールを取り出して洗浄槽の中へ搬送する。また、搬送装置は、洗浄された膜モジュールを再び処理槽内に搬送し、接続ユニットを処理槽上部で移動させて、接続ユニットと処理液取り出し口を接続状態にする。このように、処理層の上部で、人手によらず、膜モジュールの交換作業および配管接続作業を行うことができるため、前述したような本願の課題を解決することができる。
【００４３】
また、その他の態様は、上記態様の膜モジュール洗浄システムにおいて、
処理槽の上部に配置され、膜モジュールが挿入される複数の開口部が設けられた天板と、
膜モジュールの横側に張り出した張り出し部であって膜モジュールが開口部に挿入されたときに開口部の周縁に乗って支持される張り出し部と、
天板および張り出し部に設けられ、開口部に挿入された膜モジュールの位置を定める位置決め機構と、
を備えたことを特徴とする。
【００４４】
こうした態様では、天板の開口部に膜モジュールを挿入すると当該膜モジュールの位置が定まり、なおかつ、開口部の周縁に膜モジュールの張り出し部が支持されることで膜モジュールの姿勢も一定になる。結果、処理槽の水平面内における各膜モジュールの設置位置、ひいては各膜モジュール上部の処理液取り出し口の位置を所望の精度の範囲内に収めることができる。これにより、膜モジュールの交換作業および配管接続作業の自動化を容易に実現できる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、膜モジュールの取り換え作業の軽減を図るとともに、作業員を非衛生的かつ危険な作業から解放し、膜モジュールの洗浄作業の運転効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】膜モジュールを使った活性汚泥処理法を利用した膜モジュール洗浄システムの従来方式Aを示す図。
【図２】膜モジュールを使った活性汚泥処理法を利用した膜モジュール洗浄システムの従来方式Bを示す図。
【図３】本発明の一実施形態による膜モジュール洗浄システムの概要を示す図。
【図４】本発明の一実施形態に使用される膜モジュールの外観を説明するための図。
【図５】本発明の一実施形態に使用される膜モジュールの内部構成を説明するための図。
【図６】本発明の一実施形態の膜モジュール洗浄システムを適用した廃水処理設備の上面図。
【図７】本発明の一実施形態に使用される搬送装置を説明するための図。
【図８】図７の搬送装置により膜モジュールをハンドリングした状態を示す図。
【図９】本発明の一実施形態に使用される接続装置を説明するための図。
【図１０】図９の接続装置の動作を示す図。
【図１１】図７の搬送装置により接続ユニットをハンドリングした状態を示す図。
【図１２】図９の接続ユニットと膜モジュールの相対位置関係（接続前）を示す図。
【図１３】図９の接続ユニットと膜モジュールの相対位置関係（接続後）を示す図。
【図１４】本発明の一実施形態における膜モジュールと空気供給ラインおよび処理水取り出しラインを示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４８】
本発明は、活性汚泥槽に対する膜モジュールの出し入れ作業、並びに、膜モジュールと処理水取り出しラインとの接続作業を自動化するものである。この構成の概要を図3に示す。
【００４９】
本実施形態の膜モジュール洗浄システムは、図3に示すとおり、廃水が入れられ廃水内に多数の膜モジュール110が浸漬された活性汚泥槽1と、薬品洗浄槽10と、活性汚泥槽1の上部の空間に設置され、膜モジュール110の上部の接続口と処理水取出しライン3100とを接続する接続部5と、活性汚泥槽1と薬品洗浄槽10との間で膜モジュール110を搬送する搬送装置6と、を備える。
【００５０】
このようなシステムでは、搬送装置6が活性汚泥槽1上部で接続部5の接続状態を解き、活性汚泥槽1から膜モジュール110を取り出して薬品洗浄槽10の中へ移動する。また、搬送装置6は、洗浄された膜モジュール110は再び活性汚泥槽1内に浸漬し、接続部5を接続状態にする。
【００５１】
なお、図3では、空気供給ライン3200が活性汚泥槽1の下部に、膜モジュール110とは関係なく設置されているが、それぞれの膜モジュール110に個別に配設されていてもよい。
【００５２】
以下では、膜モジュール110の各々に、処理水取り出しライン3100と空気供給ライン3200を繋げる構成例で本願発明を説明する。
【００５３】
「膜モジュール110」
まず、膜モジュール110の構造について説明する。図4(a)は膜モジュール110の外観図（内部の膜エレメントは不図示。）、図4(b)は図4(a)のA-A矢視図、図4(c)は図4(a)のB-B矢視図である。これらの図に示すように、膜モジュール110の上部には、処理水取り出しライン3100と空気供給ライン3200の両方と接続を行うカプラ120と、ラインの接続装置との位置決めをするガイドピン130と、吊り金具140とが設けられている。個々の膜モジュール110は、直方体の辺の部分だけに相当する形のフレーム（枠体）を鋼材の溶接で作製し、その内部に膜エレメント300を配置したものであり、フレームからなる膜モジュール110の上面に、カプラ120、ガイドピン130、および吊り金具140を固定した固定板200が接合されている。固定板200およびフレームは膜モジュール110の吊り下げ作業に耐えうる剛性を有する。
【００５４】
図5に膜モジュール110の内部構成を示す。図5(a)は膜モジュール110の外観図（内部の膜エレメントは不図示。）、図5(b)は図5(a)のフレーム部分を除去した状態の図、図5(c)は図5(b)のC-C矢視図である。これらの図に示すように、膜モジュール内部には、複数本の膜エレメント300と、その上部から延出されている処理水取り出し管520と、全部の膜エレメント300の下部に亘って配置された空気分配用ヘッダー部400と、ヘッダー部400へ空気を送る空気供給管510と、が設けられている。処理水取り出し管520と空気供給管510は、膜モジュール110の上部で集約されている。
【００５５】
集約化された管510,520の端部は、固定板200に固定された雄型のカプラ120と連結されている。本例では4つのカプラ120が一列に並んでおり、両端の2つのカプラは空気供給管510と連結され、中央の2つのカプラは処理水取り出し管520と連結されている。また、固定板200の上面の、カプラ120を挟んだ両位置には、ガイドピン130が設けられている。ガイドピン130はカプラ接続時の位置決めと案内を行う。
【００５６】
固定板200の端部には、膜モジュール110の吊り上げのための吊り金具140が設けられている。吊り金具140は図4(b)に示すように孔付きラグプレートで構成されている。
【００５７】
また、固定板200の周端が、膜モジュール110のフレームの上部周辺より張り出した張り出し部（鍔部）201を形成している。この張り出し部201を、後述する活性汚泥槽1の天板2の開口部2aの大きさより若干大きめの寸法に設定することで、天板2の開口部2ａの周縁に張り出し部201が乗って支持され、結果、膜モジュール110の位置が決まる。
【００５８】
「活性汚泥槽1」
図6に本実施例による廃水処理設備の上面図を示し、この図に基づいて活性汚泥槽1について具体的に説明する。
【００５９】
浸漬型膜分離活性汚泥法を利用した廃水処理設備では、複数の膜モジュール110を収容できる大容量の活性汚泥槽1が用意され、図6に示すように、多数の同じ活性汚泥槽1がＸ軸方向に向きを揃えて配置されている。この設備の一端側（図6の右端）には、膜モジュール110を洗浄するための小容量の薬品洗浄槽10が単数あるいは複数設置されている。
【００６０】
活性汚泥槽1の上部には天板2（図3参照）が設けられており、天板2の所定の位置には膜モジュール110を差し込むに必要な開口部2aが設けられている。活性汚泥槽内部には、開口部2aへの膜モジュール110の差込作業に際してガイドとなるような案内部材（不図示）が設けられている。開口部2aの大きさは膜モジュール110のフレーム横幅よりも大きく設計され、かつ、前述したように膜モジュール110の張り出し部201が開口部2aの大きさより若干大きめの寸法に設計されている。膜モジュール110のフレーム並びに活性汚泥槽1の開口部2aの上面図は概ね矩形である。
【００６１】
さらに、張り出し部201と天板2の間に、ガイド機構を設けて、開口部2aの内周部と膜モジュール110のフレームとの相対的な位置関係が所定の範囲内に収まるようにしている。具体的には、張り出し部201にガイド穴を設け、天板2にガイドピンを立てる方法や、天板2に張り出し部201を案内するチャネル部材を設ける方法などがある。
【００６２】
このような構成によれば、開口部2aへ膜モジュール110を差込むことで、開口部2ａの周縁に張り出し部201が乗って支持され、結果、活性汚泥槽1の水平面内における各膜モジュール110の相対位置が決まる。
【００６３】
張り出し部201は膜エレメント300に付属する空気供給管510および処理水取り出し管520に連結されたカプラ120を固定した固定板200の外周端部である（図3参照）。カプラ120の位置は機械加工の精度の範囲内で一定の範囲に収めることが出来る。したがって、開口部2aへ膜モジュール110を差込むことで、活性汚泥槽1の水平面内における各カプラ120の相対位置も高精度に決まる。
【００６４】
「空気供給ライン3200および処理水取り出しライン3100」
図6に示すように、各活性汚泥槽1内に配置された複数の膜モジュール110の各々へ空気を供給する空気供給ライン3200と、各膜モジュール110から処理水を取り出す処理水取り出しライン3100は、それぞれ、活性汚泥槽１の脇を図6中Ｙ軸方向に沿って配置されている。本実施形態では、一つの活性汚泥槽１に対して配置された空気供給ライン3200と処理水取り出しライン3100の本数はともに２本としたが、これに限られない。
【００６５】
廃水処理設備の図6中Ｘ軸方向にヘッダー3300、3400が延びており、空気を供給するヘッダー3300は空気供給ライン3200に、処理水を取り出すヘッダー3400は処理水取り出しライン3100に繋がっている。
【００６６】
「搬送装置6」
図7に搬送装置6の側面図を示し、この図に基づいて搬送装置6について具体的に説明する。
【００６７】
図6に示すように、多数の活性汚泥槽1が配置された領域の上部空間には、この上部空間をＸ軸およびＹ軸方向に往復移動する搬送装置6が備えられている。搬送装置6は、例えば、Ｘ軸方向に延びる一対の走行レール1200と、走行レール1200に跨って走行する走行クレーン1000と、走行クレーン1000上を図6中Ｙ軸方向に移動する台車1100と、を含む。
【００６８】
台車1100の下部には、図7に示すように、膜モジュール110および接続ユニット（図9の符号2000の部品）を把持して吊り上げたり、吊り下げたりの作業を行うためのハンドリングユニット1300が備えられている。
【００６９】
ハンドリングユニット1300は、膜モジュール110の横幅に応じて、台車の下方に突き出す支持部材の両端部にそれぞれ配設されている。
【００７０】
各ハンドリングユニット1300は、直線的に上下方向への駆動を可能にする2つの直線駆動要素1340と、各直線駆動要素1340に取り付けられて実際に昇降する台座（ブラケット）1330と、台座1330の下端に形成された二股状のフォーク1310と、備える。二股状のフォーク1310は、フォーク片の間に膜モジュール110の吊り金具140がはまり込む隙間を有する。そして、一方のフォーク片に空気シリンダー1320が取り付けられており、フォーク片の間の隙間に吊り金具140がはまり込んだ後に、シリンダーロッドを吊り金具140の孔に差し込む構成である（図8参照）。
【００７１】
2つのブラケット1330間、特には二股状フォーク1310間の距離は、膜モジュール110上部の2つの吊り金具140の位置と接続ユニット2000の上部の2つの吊り金具2400（図6）の位置に応じて決められる。
【００７２】
さらに、ハンドリングユニット1300の全体が、上下に昇降可能となっている。このために、台車1100には、ハンドリングユニット1300を昇降させるための巻き上げケーブル1410および巻き上げ用駆動装置1420が設けられている。巻き上げケーブル1410は、例えば、鋼線で作られるワイヤーケーブルであってもよく、チェーンであっても良い。巻き上げ用駆動装置1420は、例えば、クレーンなどで使われる巻上げ胴であってよい。
【００７３】
また、巻き上げケーブル1410および巻き上げ用駆動装置1420に加えて、台車1100の下部にシリンダーが設けられていてもよい。これは、接続ユニット2000を膜モジュール110のカプラ120と接続するために必要ならば設ける。
【００７４】
「接続部5」
図9(a)に接続部5の正面図を示し、図9(b)に図9(a)のD-D矢視図を示す。図10に接続部5での動作を示している。
【００７５】
図9(a)に示される空気供給ライン3200および処理水取り出しライン3100は、図6に示した各ヘッダー3300，3400から分岐されて構成される。
【００７６】
活性汚泥槽1の脇を通る空気供給ライン3200および処理水取り出しライン3100には、活性汚泥槽1内の各々の膜モジュール110の位置に対応して接続ユニット2000が配置されている。
【００７７】
接続ユニット2000は、雌型カプラ2100が固定された取り付け板2300を含んでなる。雌型カプラ2100は取り付け板2300の下面に配置されて、膜モジュール110上部の雄型カプラ120と連結可能である。取り付け板2300の下面にはまた、膜モジュール110上部のガイドピン130が嵌合するガイド用のカプラ2200が設けられている。
【００７８】
さらに、取り付け板2300の両端部には、接続ユニット2000を吊り上げ又は吊り下げに用いられる吊り金具2400が設けられている。吊り金具2400には孔（図9(b)参照)が設けられている。吊り金具2400の間隔は、膜モジュール110上部の吊り金具140と同じ間隔となっている。
【００７９】
搬送装置6のハンドリングユニット1300を用い、フォーク1310の隙間に吊り金具2400をはめ込んだ後に、空気シリンダー1320のロッドを吊り金具2400の孔に差し込むことにより、接続ユニット2000を把持して移動させることができる。
【００８０】
接続ユニット2000の各カプラ2100は、横Ｕ字状に屈曲した可撓性配管2500を介して空気供給ライン3200および処理水取り出しライン3100に連結されている。可撓性配管2500を用いることにより、接続ユニット2000は膜モジュール110の真上の空間とライン3100，3200の近傍との間を容易に移動できるようにされている。つまり、接続ユニット2000は、膜モジュール110を活性汚泥槽1に対して出し入れするときはその邪魔にならない位置に置かれ、活性汚泥槽１内に設置された膜モジュール110とライン接続するときに膜モジュール110の真上に配される。
【００８１】
［運用方法］
次に、上記のような処理設備に適用した膜モジュール洗浄システムの運用方法について説明する。
【００８２】
例えば、100,000m3/日の処理能力を持つ活性汚泥浄化処理設備では、膜モジュール110のフレーム全体の大きさは概略であるが、幅1400ｍｍ、奥行き1000ｍｍ、高さ3000ｍｍであり、この大きさのフレームを持つ膜モジュール110を400ユニット程度配置する必要がある。この配置の概要は図6を参照されたい。
【００８３】
約400ユニットの膜モジュール110を配置するために、処理設備全体の大きさは、幅70ｍ、奥行き20ｍ、活性汚泥槽1の深さは4ｍ程度となる。この上に、膜モジュール110の交換作業のための搬送装置6が配備されている。
【００８４】
槽上に位置した搬送装置6の水平駆動装置（走行クレーン1000および台車1100）がハンドリングユニット1300を図6中のＸ軸方向およびＹ軸方向に移動できることにより、膜モジュール110を活性汚泥槽1内の所定の位置に搬送することができる。
【００８５】
各膜モジュール110の上部の両端に吊り金具140が取り付けられている。吊り金具140間の寸法は、膜モジュール110の全てにおいて共通の寸法となっている。もちろん、所定の寸法公差を持って製作される。
【００８６】
膜モジュール110を活性汚泥槽1から取り出すためには、まず、走行クレーン1000および台車1100が、所望の膜モジュール110の上部の所定の位置に移動し停止させられる。次いで、ハンドリングユニット1300（図7参照）が巻き上げ用駆動装置1420によって降下させられる。
【００８７】
ハンドリングユニット1300が下方向に移動し、図示しないセンサーなどの位置検出手段により、所定の位置にて停止させられる。
【００８８】
このとき、ハンドリングユニット1300の二股状フォーク1310が膜モジュール110上部の吊り金具140に衝突しないようにハンドリングユニット1300が降下させられて、吊り金具140が二股状フォーク1310のフォーク片間の隙間に嵌まる。この操作では、必要により、ガイドピンなどの案内システムを用いても良い。
【００８９】
続いて、空気シリンダー1320の駆動によってシリンダーロッドが押し出され吊り金具140の孔に挿入される。空気シリンダー1320は、膜モジュール110を持ち上げている間に万が一に空気が消失してもシリンダーロッドが戻らないように、スプリングの補助を持つなど、フェイルセーフの設計とするのが望ましい。吊り金具140の孔と空気シリンダー1320のロッド径を適宜に調整することにより、吊り金具140の本体と干渉せずにシリンダーロッドの押し出しが可能となる。
【００９０】
その後、ハンドリングユニット1300の直線駆動要素1340を作動して、膜モジュール110を少し持ち上げることで、吊り金具140とハンドリングユニット1300が係合状態になる。次いで、巻き上げ用駆動装置1420が駆動されて、膜モジュール110全体が大きく上方へ持ち上げられる。
【００９１】
以上のようなハンドリングユニット1300と膜モジュール110との連結作業を示したのが図8である。
【００９２】
膜モジュール110を完全に活性汚泥槽1から抜き出した後には、走行クレーン1000および台車1100を用いて、膜モジュール110を薬品洗浄槽10の上部まで移送して、今までの説明の取り出し操作とは逆の操作により、膜モジュール110を薬品洗浄槽10内に設置する。
【００９３】
薬品洗浄槽10内でその表面が清浄された膜モジュール110は再度、搬送装置6で取り出されて、薬品洗浄槽10内から活性汚泥槽１の所定の場所へ移動される。この取り出しおよび移動は上記した説明と同様である。
【００９４】
搬送装置6を使って膜モジュール110は活性汚泥槽１内の所定の位置に設置されるが、この設置作業では、膜モジュール110の位置の精度が確保される。図3および図6に示すように、活性汚泥槽１の上部には天板2が設けられ、天板2には、膜モジュール110を差し込める開口部2ａが配設されている。一方、膜モジュール110のフレームの上部周辺には張り出し部201がある。膜モジュール110を開口部2aへ挿入すると、張り出し部201は開口部2ａの周縁に乗って支持されるようになっている。したがって、天板2に設けられた開口部２ａによって膜モジュール110の位置が定まり、なおかつ、開口部2ａの周縁に張り出し部201が支持されることで膜モジュール110の姿勢も一定になる。結果、活性汚泥槽1の水平面内における各膜モジュール110の設置位置、ひいては各膜モジュール110上部の接続カプラ位置を所望の精度の範囲内に収めることができる。これにより、ハンドリングユニット1300の結合作業やカプラ接続作業の自動化を可能にしている。
【００９５】
なお、膜モジュール110の配置精度をより高めるために、天板2にガイドピンを立て、これが挿入されるガイド穴を張り出し部201に設ける方法や、天板2に張り出し部201を案内するチャネル部材を設ける方法などを採るとよい。
【００９６】
次に、活性汚泥槽１内に設置された膜モジュール110に、処理水取り出しライン3100および空気供給ライン3200を接続する必要がある（繋ぎこみ作業）。
【００９７】
この操作は次のように行う。
【００９８】
膜モジュール110の上部の固定板200には、先述のように、空気供給ライン3200と処理水取り出しライン3100を接続するための接続コネクタの一方（例えば雄型のカプラ120）およびガイドピン130が設けられている。
【００９９】
この接続コネクタと結合する他方の接続コネクタ（例えば雌型のカプラ2100）は、その間隔を雄型カプラ120と同じにして配備される。雌型カプラ2100は、空気供給ライン3200と処理水取り出しライン3100から分岐した可撓性配管2500の先端に設けられ、かつ取り付け板2300に固定されている。取り付け板2300には、雌型カプラ2100の他にガイド用カプラ2200および吊り金具2400が設けられている。
【０１００】
このような取り付け板2300やカプラ2100、2200などで構成される接続ユニット2000は、接続する前の状態では、図9(b)および図10(b)に示すように、膜モジュール110の真上ではなく、膜モジュール110の真上からＸ軸方向（図6参照）に沿ってライン3100,3200側へずれた位置に置かれている。これは、膜モジュール110に接続ユニット2000を接続する前に、膜モジュール110を活性汚泥槽1内に上から差し込む必要があるからである。
【０１０１】
接続ユニット2000と膜モジュール110の接続および切り離しは次のように行われる。
【０１０２】
図9(b)および図10(b)に示した位置に置かれた接続ユニット2000の真上に、ハンドリングユニット1300が走行クレーン1000および台車1100の駆動によって移動させられる。続いて、巻き上げ用駆動装置1420が動作させられて、ハンドリングユニット1300が接続ユニット2000に向けて下降する。そして、膜モジュール110を持ち上げるときと同様な工程で、接続ユニット2000とハンドリングユニット1300が結合させられる（図11参照）。ハンドリングユニット1300の空気シリンダー1320がフェイルセーフ方式のものであるので、膜モジュール搬送時と同様、万一に空気が消失しても接続ユニット2000は脱落しない。
【０１０３】
この結合状態を保って接続ユニット2000は、走行クレーン1000および台車1100の駆動により活性汚泥槽１内の目的の膜モジュール110の真上に移動させられる。このとき、図10に示すように可撓性配管2500が横Ｕ字状になっているので、接続ユニット2000の横移動が容易になる。
【０１０４】
目的の膜モジュール110の真上に接続ユニット2000が配置されると、巻き上げ用装置1420を作動させて、ハンドリングユニット1300自体を降ろす。
【０１０５】
膜モジュール110側のカプラ120の配置間隔と、接続ユニット2000側のカプラ2100の配置間隔とは同一となるように設計されており、また、膜モジュール110上部のガイドピン130と接続ユニット2000下部のガイド用カプラ2200とが嵌り込むことで、最終的にカプラ120,2100同士が相対する位置に来るようにされている。
【０１０６】
カプラ120,2100同士が相対した後に、カプラ120,2100同士の結合がなされる。この場合、カプラ120,2100同士を押し付けあうことがないように、例えば、カプラのシールは側面部に設けるようされる。そのためには、ボールを使って凹状カップリングと凸状カップリングを結合する、いわゆるボールロック式を用いるのが望ましい。
【０１０７】
カプラ120,2100同士を結合する際に、大きな力を要するような場合には、巻き上げ用駆動装置1420を使った接続操作に替えて、リニアガイド等のその他の直線駆動装置を用いることができる。そのような直線駆動装置は、ＦＡ技術において広く用いられているものであり、適切に選択できる。
【０１０８】
さらに、直線駆動装置側には、接続時に水平平面内での移動を可能にして、相対的な位置関係のずれを吸収するフローティング機構が備えられていてもよい。この横方向の動きによって、カプラ結合をより円滑に行うことが出来る。
【０１０９】
上記のように膜モジュール110と接続ユニット2000を接続するための接続継ぎ手は、雄型カプラと雌型カプラであって、シール機能および機械的保持機構を備えているものとされているので、ガスケットやボルトなどを使う場合のような人的な作業を要しない。
【０１１０】
このようにして、接続ユニット2000と膜モジュール110がカプラ120,2100を介して結合された後に、処理水取り出しライン3100および空気供給ライン3200と可撓性配管2500との接続部付近に配備される締め切り弁を開とすることで、空気の供給がなされ、また、処理水の取り出しが行われることとなる（図12、図13および図14参照）。
【０１１１】
一方、接続ユニット2000と膜モジュール110のカプラ同士を切り離す場合には、上記のような接続操作とは逆方向に動作すればよいことになる。
【０１１２】
以上説明したような本発明の実施形態によれば、次のような効果を奏する。
【０１１３】
1)膜モジュールを用いる廃水処理設備（膜分離活性汚泥法）において、膜モジュールの活性汚泥槽から薬品洗浄槽への移動作業を自動化することができ、これにより、運転の効率化を図れる。
【０１１４】
2)膜モジュールの交換、および処理水取り出しラインの切り離し／接続の作業を自動で行うことができるので、作業員を危険な作業から解放でき、衛生面の安全も確保できる。
【０１１５】
3）活性汚泥槽のみとすることが出来るので、敷地を有効に利用できる。
【０１１６】
4）膜モジュールの洗浄を迅速にできるので、全体の運転効率を高めることに寄与する。
【０１１７】
5)膜分離活性汚泥法に限らず、浸漬型膜モジュールを用いる膜分離法（例えば浄水処理設備）においても同様の効果が期待できる。
【０１１８】
以上のように本発明について実施形態を例示して説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１９】
1    活性汚泥槽
2    天板
2a    開口部
5    接続部
6    搬送装置
10    薬品洗浄槽
11    膜モジュール槽
11a    隔壁
110    膜モジュール
120    雄型カプラ
130    ガイドピン
140    吊り金具
200    固定板
201    張り出し部
300    膜エレメント
400    空気分散ヘッダー
510    空気供給管
520    処理水取り出し管
1000    走行クレーン
1100    台車
1200    走行レール
1300    ハンドリングユニット
1310    二股状フォーク
1320    空気シリンダー
1330    台座
1340    直線駆動要素
1410    巻き上げケーブル
1420    巻き上げ用駆動装置
2000    接続ユニット
2100    雌型カプラ
2200    ガイド用のカプラ
2300    取り付け板
2400    吊り金具
2500    可撓性配管
3100    処理水取り出し
3200    空気供給ライン
3300，3400    ヘッダー
【図１】
2011104479.tif 000003
【図２】
2011104479.tif 000004
【図３】
2011104479.tif 000005
【図４】
2011104479.tif 000006
【図５】
2011104479.tif 000007
【図６】
2011104479.tif 000008
【図７】
2011104479.tif 000009
【図８】
2011104479.tif 000010
【図９】
2011104479.tif 000011
【図１０】
2011104479.tif 000012
【図１１】
2011104479.tif 000013
【図１２】
2011104479.tif 000014
【図１３】
2011104479.tif 000015
【図１４】
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