(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過すべき液体（２８，３７）をろ過する膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）であって、
ａ．前記液体から液状の透過液（２９，４４）をろ過可能な膜（１２２）が固定されている少なくとも１つの膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）であって、前記膜（１２２）が透過液側で開放されて接続されている透過液集液室（２５，４７，８０，９０，９７，１２４）と、前記透過液集液室（２５，４７，８０，９０，９７，１２４）から前記透過液（２９，４４）を排出する透過液出口（１４，４８，８１）とを有する膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）と、
ｂ．前記少なくとも１つの膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）の下に配置されるガス分配システム（１８，６２，１２６，１３３，１４１，１４７）であって、下向きに開口し、上側では閉鎖された少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）を有し、前記貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）は、ガス（２６，３８）を液体中に分配する、下向きに開口した鉛直方向のスリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）を有する壁（２０，６４，１０９，１１９，１２９，１３５，１４３）を有するガス分配システム（１８，６２，１２６，１３３，１４１，１４７）と、
ｃ．前記ガス分配システム（１８，６２，１２６，１３３，１４１，１４７）に通じる少なくとも１つのガス入口（１３，４６，１０８，１４６，１４９）と、
を備える膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）において、
ｄ．前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）は、隣接するスリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）間に、それぞれ、前記壁（２０，６４，１０９，１１９，１２９，１３５，１４３）に対して直交方向に延びる少なくとも１つの鉛直方向の断面において、少なくとも前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）の下半分（２３，６９）の領域の各点において水平線に対して６０°未満の角度を有する内縁（１１２，１１７，１３２，１４０，１４５）を有し、
前記ガス分配システム（１８，６２，１２６，１３３，１４１，１４７）は、下向きに開口したガス案内通路（６６，１３７）を有し、前記ガス案内通路（６６，１３７）は、前記ガス（２６，３８）を前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）から離間する方向に送って分配すべく、少なくとも一部の前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）の外側に接続されている、
ことを特徴とする、ろ過すべき液体をろ過する膜フィルタ。
【請求項２】
前記ガス分配システム（１８，６２，１２６，１３３，１４１，１４７）は、前記少なくとも１つの膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）の下面に形成されている、請求項１に記載の膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）は、隣接するスリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）間に、それぞれ、前記壁（１０９，１１９，１２９，１３５，１４３）から内向きに延びる少なくとも１つの鉛直方向のリブ（６７，１１４，１３０）を有し、前記鉛直方向のリブ（６７，１１４，１３０）の、前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）内への延在長さは、下向きに減少する、請求項１又は２に記載の膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）。
【請求項４】
前記ガス案内通路（６６，１３７）は、鉛直方向上方にオフセットされて前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）に接続されている、請求項１から３までのいずれか１項に記載の膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）。
【請求項５】
前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）は、下向きに広幅となる、請求項１から４までのいずれか１項に記載の膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）。
【請求項６】
前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）は、それぞれ異なる大きさの横断面積を有する、請求項１から５までのいずれか１項に記載の膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）。
【請求項７】
前記少なくとも１つのガス入口（１３，４６，１０８，１４６，１４９）は、前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）に側方で接続されている、請求項１から６までのいずれか１項に記載の膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）。
【請求項８】
少なくとも１つの膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）と、少なくとも１つのガス入口（１３，４６，１０８，１４６，１４９）と、下向きに開口し、上側では閉鎖された少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）を有するガス分配システム（１８，６２，１２６，１３３，１４１，１４７）とを有し、前記貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）は、下向きに開口したスリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）を有する壁（１０９，１１９，１２９，１３５，１４３）を有する膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）内で液体をろ過する方法であって、
ａ．ガス（２６，３８）を前記少なくとも１つのガス入口（１３，４６，１０８，１４６，１４９）を通して前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）に流入させ、
ｂ．前記ガス（２６，３８）は、前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）及び前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）を前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）の高さの一部までガスクッション（２７）で満たし、
ｃ．前記ガスクッション（２７）から前記ガス（２６，３８）は、前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）を通して側方外側へ、前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）から流出し、このとき、前記少なくとも１つの膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）の下の複数の箇所において前記液体に流入し、
ｄ．前記ガス（２６，３８）は、前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）を通した側方通流時、前記ガスクッション（２７）の下の界面に沿って、側方ガス流動に対して平行に方向付けられた液体流動を発生させ、
ｅ．前記ガス（２６，３８）は、前記膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）内を上昇し、これにより、前記膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）内での前記液体の上昇運動を発生させ、
ｆ．上昇する前記液体及び前記ガス（２６，３８）は、前記少なくとも１つの膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）及び前記膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）に固定された膜（１２２）を洗浄する、
方法において、
ｇ．前記ガスクッション（２７）の下に発生された前記液体流動は、隣接するスリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）間で、それぞれ、前記壁（２０，６４，１０９，１１９，１２９，１３５，１４３）に対して直交方向に延びる少なくとも１つの鉛直方向の断面において、前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）の、少なくとも前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）の下半分（２３，６９）の領域で水平線に対して６０°未満の角度を有する内縁（１１２，１１７，１３２，１４０，１４５）に向かって流動し、
前記ガス（２６，３８）は、前記スリット（２１，６５，１１０，１１５，１３１，１３６，１４４）の幾つかを通流した後、ガス案内通路（６６，１３７）を通して、前記膜フィルタ（１，３６，７１，８３，９２，１０１）の、前記少なくとも１つの貯留部（１９，６３，１０７，１１３，１２７，１３４，１４２，１４８）から外方にさらに遠隔の領域へ流動する、
ことを特徴とする、膜フィルタ内で液体をろ過する方法。
【請求項９】
前記ガス分配システム（１８，６２，１２６，１３３，１４１，１４７）は、前記少なくとも１つの膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）の下面に形成されており、前記ガス（２６，３８）は、前記液体に流入した後、前記少なくとも１つの膜支持体（４，４１，７７，９６，１２１）の周囲を流動する、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過すべき液体をろ過する膜フィルタであって、液体から液状の透過液をろ過可能な膜が固定されている少なくとも１つの膜支持体であって、膜が透過液側で開放されて接続されている透過液集液室と、透過液集液室から透過液を排出する透過液出口とを有する膜支持体と、少なくとも１つの膜支持体の下に配置されるガス分配システムであって、下向きに開口し、上側では閉鎖された少なくとも１つの貯留部を有し、貯留部は、ガスを液体中に分配する、下向きに開口した鉛直方向のスリットを有する壁を有するガス分配システムと、ガス分配システムに通じる少なくとも１つのガス入口と、を備える膜フィルタに関する。
【０００２】
さらに本発明は、このような膜フィルタ内でろ過すべき液体をろ過する方法であって、ガスを、少なくとも１つのガス入口を通して少なくとも１つの貯留部に流入させ、ガスは、少なくとも１つの貯留部及びスリットをスリットの高さの一部までガスクッションで満たし、ガスクッションからガスは、スリットを通して側方外側へ、少なくとも１つの貯留部から流出し、このとき、少なくとも１つの膜支持体の下の複数の箇所において液体に流入し、ガスは、スリットを通した側方通流時、ガスクッションの下の界面に沿って、側方ガス流動に対して平行に方向付けられた液体流動を発生させ、ガスは、膜フィルタ内を上昇し、これにより、膜フィルタ内での液体の上昇運動を発生させ、上昇する液体及びガスは、少なくとも１つの膜支持体及び膜支持体に固定された膜を洗浄する方法に関する。
【０００３】
一般に公知のこの種の膜フィルタは、固体に富んだ排水をろ過するために設計されており、例えば生物学的処理設備における膜型バイオリアクタ（ＭＢＲ：Ｍｅｍｂｒａｎｂｉｏｒｅａｋｔｏｒ）あるいは膜分離活性汚泥法に見出せる。この場合、膜フィルタは、処理設備の槽内に浸漬されてもよいし、供給管路及び排出管路を有し、管に組み込まれて槽外（ｔｒｏｃｋｅｎ）に設置されてもよい。ろ過のための動力は、大抵の場合、透過液側に加えられた負圧を介して実現されるが、槽外に設置される変化形態の場合、フィード側（原水側）の僅かな正圧を介して実現されてもよい。
【０００４】
膜支持体内に固定された膜は、特に、５ｍｍ未満の直径を有する中空糸膜であるが、平膜であってもよい。ここで膜支持体とは、膜フィルタの、膜が固定されている部分をいう。中空糸膜は、一般に少なくとも下側で膜支持体内に固定され、しばしば付加的に上側でも第２の膜支持体に固定される。平膜を有する膜フィルタも、平膜が固定されている膜支持体を有している。膜自体は、大抵の場合、精密ろ過膜又は限外ろ過膜の透過性を有している。逆浸透又はナノろ過用の膜の使用も可能である。好ましいのは、０．５〜３ｍｍの範囲にある直径を有する中空糸膜である。
【０００５】
ろ過により分離された物質により膜フィルタが閉塞されてしまうことを回避すべく、膜フィルタは、連続的に又は周期的なインターバルで洗浄される。一般に使用される、膜フィルタの物理的洗浄法は、液体又はガスによる膜の透過液側からの逆洗と、膜の外面における気泡洗浄とを組み合わせて行われる。気泡の上昇により、常に、ろ過すべき液体の上昇流動も発生され、このことは、気泡ポンプ効果（Ｍａｍｍｕｔｐｕｍｐｅｎｅｆｆｅｋｔ）と称される。ガス及び液体からなる二相流の剪断力は、高い乱流を有し、これにより付着物は、膜から剥ぎ取られ、洗い流される。膜型バイオリアクタの場合、ガスとして一般に空気が使用される。
【０００６】
このような膜フィルタは、特開平１０‐０６６８３４号公報において公知である。この場合、複数の膜支持体が、膜支持体内に固定された、詳しくは特定されない膜を備えて、ガス分配システムの上方に配置されている。ガス分配システムは、下向きに開口し、上側では閉鎖された複数の貯留部を有している。貯留部は、ガスを液体中に分配する、下向きに開口した鉛直方向のスリットを有する壁を有している。
【０００７】
公知の膜フィルタの場合、貯留部は、側部の壁に設けられた垂直下向きに開口したスリットを有する、下向きに開口した直方体又は半円柱体の形状を有している。公知の膜フィルタは、ガス分配システムに通じる複数のガス入口を有しており、ガス入口は、それぞれ、上方から貯留部の頂部に開口して貯留部の内室に接続されている。
【０００８】
ガス入口を通して、ガスは、上方から貯留部に流入し、貯留部をスリットの高さの一部までガスクッションで満たす。このとき、スリットも同じ高さまでガスで満たされ、しかもスリットは外方に開口しているので、ガスは、ガスクッションから、スリットの、ガスで満たされた部分を通して側方に貯留部から流出し、このとき、膜の下の複数の箇所においてろ過すべき液体に流入する。ガス量の変動を補償することができるように、スリットは、通常運転中、一般にその一部だけがガスで満たされているように寸法設定されている。貯留部におけるガスの充填度、ひいてはスリットにおけるガスの充填度は、ガス分配システムに流入するガス体積流量による。ガス体積流量が多くなれば、ガスは、貯留部内により高く堰塞し、これにより、スリットのより大きな部分にガスが溢流する。すなわち、ガスのための通流横断面積は増大し、スリットを通して流れるガス量は多くなる。貯留部が完全に堰塞するまで、ガスは、均等にスリットから流出する。貯留部が溢れるほどのガス量になって初めて、追加のガス量は、コントロールされることなく貯留部から流出する。
【０００９】
ガスは、スリットから流出した後、続いて膜フィルタ内を上昇し、これにより、気泡ポンプ原理にしたがって、膜フィルタを通した液体の上昇運動を発生させる。その際、上昇する液体とガスとからなる二相流の高い剪断力作用は、膜を洗浄し、このとき、付着物及び堆積物は、剥ぎ取られ、フィルタから運び出される。
【００１０】
スリットを通した側方通流時、ガスは、ガスクッションの下の界面に沿って、側方ガス流動に対して平行に方向付けられた液体流動を発生させ、この液体流動は、スリット間の壁の、ガスクッションから下方に突出した部分に向かって流動する。この流動により、膜型バイオリアクタ内で、特に公共下水処理での使用時には、しばしば髪の毛及び繊維質の結合物も一緒に運び寄せられる。
【００１１】
特開平１０‐０６６８３４号公報に記載の膜フィルタの場合、スリット間の壁の、ガスクッションから下方に突出した区分は、櫛又は熊手のように、ろ過すべき液体中に含まれる髪の毛及び繊維質の結合物に作用する。これにより髪の毛及び繊維質の結合物は、容易にスリットに固着してしまう。例えば髪の毛の一端が、流動により１つのスリットに運び込まれ、そして他端が、隣接するスリットに運び込まれると、髪の毛は、スリット間の壁の、流れが当たる縁に固持され、このことは、スリットの閉塞に至らしめ得る。これにより、このスリットを通して流動するガス量は、機能を完全に失うまで阻害されてしまう。結果は、その上に位置する膜領域の不十分な曝気及び洗浄であり、これにより、これらの領域が閉塞するおそれが生じる。
【００１２】
課題
本発明の根底にある課題は、閉塞傾向が軽減されている膜フィルタを提供することである。
【００１３】
解決手段
公知の膜フィルタから出発して、本発明により、少なくとも１つの貯留部が、隣接するスリット間に、それぞれ、壁に対して直交方向に延びる少なくとも１つの鉛直方向の断面において、少なくともスリットの下半分の領域の各点において水平線に対して６０°未満の角度を有する内縁を有することを提案する。この条件は、比較的大きな斜面によってか、又はこの内縁における丸み付けによって実現可能である。これにより、壁の下側の内縁に、ガスクッションの下を流動する液体が流れ寄せる領域が生じ、この領域において髪の毛及び繊維質の結合物は、液体流動により取り去られる。これにより、スリット、ひいてはその上方に存在する膜領域の閉塞傾向は、軽減される。
【００１４】
本発明に係る膜フィルタの好ましい態様において、ガス分配システムは、少なくとも１つの膜支持体の下面に形成されている。この場合、膜支持体及びガス分配システムは、１つの構成部材である。これによりガスは、直接、膜支持体の下面において、具体的には、まさにガスがガス分配システムから流出する箇所において、ろ過すべき液体中に分配される。これにより気泡は、直接、その目的地において、膜支持体及び膜支持体内に固定された膜の周囲を流動する。膜支持体の下面におけるガス分配システムの構成により、ガスの潜在的な不正流動の可能性は回避される。
【００１５】
これに加え、吹き込み深さが浅いことに基づいて、曝気のために要するエネルギは、別個に膜支持体の下方に設置されたガス分配システムを備えるシステムと比較して減少する。別の利点は、ガス分配システムを膜支持体の下側でこのように構成したことにより、膜フィルタが有する構成部材が少なくなるため、より低い製造コストにある。
【００１６】
貯留部の丸み付けられたあるいは斜めの下側の内縁における髪の毛及び繊維質の結合物の取り去りを保証するために、約１０〜１５ｍｍのこの内縁の水平方向の延在長さが必要である。最も単純な構成では、この要求は、貯留部の、これに応じて厚く構成された壁を生じる。
【００１７】
本発明に係る膜フィルタにおいて、択一的には、曝気システムが、固有の構成部材として膜支持体の下方に膜支持体から間隔を置いて設置されていてもよい。この場合、ガス分配システムは、固有の構成部材として構成され得る。しかし、ガス分配システムと膜支持体との間の離隔は、欠点も含んでいる：ガス分配システムと膜支持体との間の、液体で満たされた流動領域内で、気泡が、バイオリアクタ内の横方向流動その他の流動により変向されてしまい、膜支持体の予定の箇所に当たらず、これにより、膜の均等な曝気がもはや保証されない可能性がある。これに加え、曝気に要するエネルギは、吹き込み深さが深いことに基づいて増大する。吹き込み深さが２ｍであるとき、２０ｃｍの追加の吹き込み深さは、既に１０％高い所要エネルギを意味する。
【００１８】
膜フィルタの上述の態様において、少なくとも１つの貯留部は、隣接するスリット間に、それぞれ、壁から内向きに延びる少なくとも１つの鉛直方向のリブを有し、鉛直方向のリブの、少なくとも１つの貯留部内への延在長さは、下向きに減少するようになっていると、有利である。ガス分配システム、ひいては貯留部が射出成形部品として構成される場合、比較的厚い壁は、材料が集積した偏肉部の欠点を有している。具象的にいえば、リブは、厚肉化された壁の、残された唯一の部分であるのに対して、比較的厚い壁の他の領域は、削ぎ落とされるので、この構成部材の一般的な薄い壁厚さの壁しか残っていない。リブにより、構成部材中の偏肉部は回避され、射出成形部品としての製造が可能となる。この場合、リブは、髪の毛及び繊維質の結合物が外に取り去られ得るそれぞれ隣接するスリット間の壁の一部を形成している。少なくともスリットの下半分の領域で各点において水平線に対して６０°未満の角度を有する内縁を含む鉛直方向の断面は、この場合、リブの長手方向でリブを通るように延びている。
【００１９】
しかし、リブは、結局のところ、貯留部の厚肉化された壁の残りであるので、約１０〜１５ｍｍの同じ水平方向の延在長さを必要とする。これにより、貯留部の構成には限界がある。したがって、３ｃｍ未満の全幅の貯留部は、もはや流動技術的に有意義に構成され得ない。これは、貯留部内部のリブ間に残される開放された流動横断面積が、全ガス量を通流させるには、一般に小さすぎるからである。
【００２０】
本発明に係る膜フィルタにおいて、ガス分配システムの貯留部は、円形から長方形及び多角形を経て完全に自由な形状に至るまで、様々な平面形状を有していることができる。ガス分配システム、ひいては貯留部が膜支持体の下面に形成されている場合、貯留部は、必然的に、膜支持体の幾つかの幾何学的な諸元及び寸法を取り込む。
【００２１】
本発明に係る膜フィルタの好ましい態様において、ガス分配システムは、下向きに開口したガス案内通路を有し、ガス案内通路は、ガスを少なくとも１つの貯留部から離間する方向に送って分配すべく、少なくとも一部のスリットの外側に接続されている。この場合、ガス案内通路の利点は、これによりガス分配システムの明らかにより細身の部分も実現され得ることにある。
【００２２】
例えば、本発明に係る膜フィルタの膜支持体は、例えば、上側に膜が固定されている複数のフィンガが設けられている連結部を有していてもよい。貯留部は、例えば本発明により比較的広幅の連結部の下に形成され、ガス案内通路は、フィンガの下面に形成され、膜フィルタの、貯留部からさらに遠隔の領域へガスを送ることを可能にする。
【００２３】
本発明に係る膜フィルタのガス案内通路は、水平に延びる底部か、又はガス案内通路の終端が、スリットに接続されている始端の位置よりも上に位置するように、水平線に対して傾いた底部を有している。傾きを有する底部により、ガス案内通路内でのガスの送りは加速され、ガス案内通路の閉塞のおそれは軽減される。
【００２４】
このような本発明に係る膜フィルタの別の好ましい態様において、ガス案内通路は、鉛直方向上方にオフセットされてスリットに接続されている。これにより、スリットと、スリットに接続されるガス案内通路との間の相互作用は、明らかに軽減され、このことは、ガス案内通路が接続されているスリット及び接続されていないスリットのより均等な通流を保証する。これに加え、ガス案内通路がさらに上方にオフセットされてスリットに接続されている場合、構成部材中の偏肉部の回避に基づいて、構成部材の射出成形技術的により有利な構成が実現可能である。
【００２５】
本発明に係る膜フィルタの別の好ましい態様において、スリットは、下向きに広幅となる。本態様は、体積流量が増加、ひいてはその結果として、貯留部内のガスクッションがさらに下向きに堰塞する際に、スリットの横断面積が大きく拡大するという利点を有している。これにより、ガス入口におけるガス圧は、最小限にしか上昇せず、このことは、スリットの均等な通流の自己調整、ひいては、曝気の均等性を改善する。これにより、下向きに広幅となるスリットは、ガス体積流量が様々であるときの、スリットを通して流れるガス量の可変の「絞り」を形成する。絞りの横断面形状により、スリット内の、体積流量に応じた充填レベルに影響を及ぼすことができる。
【００２６】
本発明に係る膜フィルタの別の好ましい態様において、スリットは、それぞれ異なる大きさの横断面積を有している。貯留部の幾何学的な構成が様々であるとき、特に、スリットの幾つかにガス案内通路が接続されているとき、異なるスリットを通して流れるガス量により様々な大きさの膜面が洗浄されることが望ましい場合があるので、スリットを通して流れるガス量を、スリットの幾何学的な構成により、必要な様々なガス量に適合させることは、有利である。それゆえ、膜フィルタの、貯留部から外方にさらに遠隔の領域へガスを搬送するガス案内通路が接続されているスリットの場合、これらのスリットがより大きな幅を有していることにより、スリットのより大きな横断面積が実現される。
【００２７】
本発明に係る膜フィルタの別の好ましい態様において、少なくとも１つのガス入口は、少なくとも１つの貯留部に側方で接続されている。このことは、ガス分配システムが膜支持体の下面に形成されている場合、特に有利である。ガス供給は、この場合、スリットの高さで実施され、これにより、ガスが鉛直方向で流動すること、ひいてはガスクッションが波立って貯留部から溢れることは、回避される。
【００２８】
膜支持体から分離されたガス分配システムの場合、ガス入口は、択一的に上方から、貯留部の、上側に位置する底部を貫くように実現可能である。択一的には、貯留部及びガス分配システムから分離されたガス入口を設け、例えば貯留部の下方に配置された別個の管からガスを貯留部に流入させてもよい。
【００２９】
公知の方法から出発して、本発明により、ガスクッションの下に発生された液体流動が、隣接するスリット間で、それぞれ、壁に対して直交方向に延びる少なくとも１つの鉛直方向の断面において、少なくとも１つの貯留部の、少なくともスリットの下半分の領域で水平線に対して６０°未満の角度を有する内縁に向かって流動することを提案する。これにより、内縁に付着した髪の毛及び繊維質の結合物は、取り去られ、スリット、及びスリットの上方に位置する膜領域の閉塞は、大幅に回避される。これにより、膜フィルタの閉塞傾向は、全体として軽減される。
【００３０】
本発明に係る方法の好ましい態様において、ガスは、スリットの幾つかを通流した後、ガス案内通路を通して、膜フィルタの、少なくとも１つの貯留部から外方にさらに遠隔の領域へ流動する。これにより、全体として、膜フィルタの横断面積全体にわたって均等なガスの分配が達成される。
【００３１】
本発明に係る方法の別の好ましい態様において、ガスは、少なくとも１つの膜支持体の下面に形成されたガス分配システムから流出し、液体に流入した後、少なくとも１つの膜支持体の周囲を流動する。このことは、ガスが、膜支持体に到達する前に、膜支持体における目的地への到達を妨げかねない影響を及ぼし得る付加的な流動領域を通流する必要がないという利点を有している。
【００３２】
本発明に係る方法を実施するために、膜フィルタは、液体中に浸漬されていてもよい。そして膜フィルタは、ろ過すべき液体に包囲されており、ベース要素に導入されて膜フィルタ内を上昇するガスの気泡ポンプ効果に基づいて、ろ過すべき液体は、下方からベース要素に吸い込まれ、ガスとともにフィルタユニットを貫流し、ともに上側でフィルタユニットから流出する。
【００３３】
本発明に係る方法の範囲内で、ろ過すべき液体は、第１の液体管路によりベース要素に供給され、第２の液体管路によりフィルタユニットから排出されてもよい。第２の液体管路は、膜の上方で、ベース要素の上側に接続されて膜を包囲する管に接続されている。本発明に係るフィルタユニットの運転のこの変化形態は、「槽外設置」運転ともいう。
【００３４】
より大きなフィルタユニットを実現するには、複数の本発明に係る膜フィルタが、１つの共通のフレームに並列に相並んで取り付けられ得る。この場合、個々の膜フィルタの透過液出口は、発生した透過液を膜フィルタから導出するために用いられる管路に接続される。複数のガス入口も、ガスを膜フィルタに供給するために用いられる管路に接続される。この場合、ガス供給管路は、個々の膜フィルタへの空気供給を均すべく、個々に絞りを装備していてもよい。この場合、フィルタの停止時にも、絞り横断面の溢流を回避し、これにより、液体の固体成分による絞りの閉塞の可能性を排除すべく、これらの絞りをガス供給管路内で液面より上に位置決めすることが、有利である。
【００３５】
実施の形態
以下に、本発明について実施の形態を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１ａ乃至図１ｅは、第１の本発明に係る膜フィルタを示す図である（ベース要素の全体断面図、部分断面図及び図）。
【図２】図２ａ乃至図２ｃは、第１の膜フィルタ内の流動状況を示す図である。
【図３】浸漬運転中の第１の膜フィルタを示す図である。
【図４】槽外設置運転中の第１の膜フィルタを示す図である。
【図５】図５ａ乃至図５ｉは、第２の本発明に係る膜フィルタの詳細図である。
【図６】図６ａ乃至図６ｃは、第２の膜フィルタのガス分配システムの部分図及び断面図である。
【図７】図７ａ乃至図７ｄは、別の本発明に係る膜フィルタを示す図である。
【図８ａ】第７の本発明に係る膜フィルタの貯留部の図及び断面図である。
【図８ｂ】第８の本発明に係る膜フィルタの貯留部の図及び断面図である。
【図９】図９ａ及び図９ｂは、第９の本発明に係る膜フィルタのベース要素の図及び断面図である。
【図１０】図１０ａ乃至図１０ｃは、第１０の本発明に係る膜フィルタのガス分配システムの図及び断面図である。
【図１１】図１１ａ及び図１１ｂは、別の本発明に係る膜フィルタのガス分配システムの変化形態を示す図である。
【００３７】
図面は、正しい縮尺で図示したものではない。以下に説明する本発明に係る膜フィルタの、言及しないすべての細部は、既に前述した本発明に係る膜フィルタの構成と同一である。
【００３８】
図１ａ乃至図１ｅは、第１の本発明に係る膜フィルタ１の断面図及び図である。膜フィルタ１は、ジャケット３と、ジャケット３内に存在する膜支持体４とを有するベース要素２を備えている。膜支持体４の上側において、膜支持体４内には、中空糸膜５が固定されている。ベース要素２のジャケット３の上側には、柱状の管６が接続されている。
【００３９】
中空糸膜５は、繊維材料により強化されており、２．５ｍｍの外径を有している。中空糸膜５は、上端７において個々に閉鎖されている。管６は、１０ｃｍの長さ８の分だけ上端７を越えて延在している。中空糸膜５の下側は、樹脂層９を介して密封されているように膜支持体４内に注型固定されている。このとき、中空糸膜５の内腔は、開いた状態とされている。
【００４０】
膜フィルタ１は、２００ｃｍの高さ１０を有し、ベース要素２は、１２ｃｍの高さ１１を有し、膜支持体４は、１１ｃｍの高さ１２を有している。ベース要素２及び管６は、ともに７５ｍｍの外径を有している。管６は、６８ｍｍの内径を有している。さらにベース要素２は、ガス入口１３及び透過液出口１４を有している。
【００４１】
膜支持体４は、引き留め箇所としての連結箇所１５を介してジャケット３に結合されている。ベース要素２は、ジャケット３と膜支持体４との間に流動室１６を有している。流動室１６は、９ｍｍの幅を有する環状間隙として形成されており、膜支持体４を包囲し、連結箇所１５によってのみ中断される。流動室１６は、各水平方向の断面においてジャケット３にも膜支持体４にも隣接している。
【００４２】
流動室１６は、鉛直方向でベース要素２の高さ１１と膜支持体４の高さ１２との重なり領域により画定される。ベース要素２は、下向きに開口しており、貫流可能である。流動室１６は、上側に、管６に通じる出口１７を有している。
【００４３】
ガス入口１３は、膜支持体４の下面に形成されたガス分配システム１８に接続されており、ガス分配システム１８は、下向きに開口し、上側では閉鎖された貯留部１９を有している。貯留部１９は、壁２０を有している。壁２０は、下向きに開口した鉛直方向のスリット２１を有している。貯留部１９は、隣接するスリット２１間の中間に、それぞれ、壁２０に対して直交方向に延びる鉛直方向の断面において、内縁２２を有している。内縁２２は、スリット２１の高さ全体にわたって、水平線に対して４０°の角度２４を有する斜めの縁である。内縁２２は、択一的に、スリット２１の下半分２３の領域で各点において水平線に対して６０°未満の角度２４を有していてもよい。
【００４４】
さらにベース要素２は、透過液集液室２５を有している。透過液集液室２５には、中空糸膜５の内腔が開口している。透過液集液室２５は、ベース要素２の透過液出口１４に接続されている。
【００４５】
図１ｄは、中空糸膜５を有するベース要素２を管６なしに示す上面図である。図示の中空糸膜５の数は、中空糸膜５の実際の数に合致しない。そして図１ｅは、ベース要素２を下から見た図である。スリット２１の数は６である。スリット２１は、貯留部１９の周囲にわたってその壁２０内に均等に分配されている。
【００４６】
透過液出口１４及びガス入口１３は、連結箇所１５を半径方向外方に延長したところにある。
【００４７】
図２ａ乃至図２ｃは、ろ過運転中の第１の膜フィルタ１のベース要素２内及び管６の下側部分内の流動状況を示している。
【００４８】
この場合、図２ａは、膜フィルタ１の下側部分を通る第１の鉛直方向の断面図である。この断面は、連結箇所１５も通るように延びている。
【００４９】
ガス入口１３を通して、膜フィルタ１の運転中、ガス２６がベース要素２及び流動室１６に導入される。このとき、ガス２６は、ガス入口１３を介してまず貯留部１９に流入する。ガス２６は、貯留部１９をスリット２１の高さの一部まで満たし、貯留部１９内にガスクッション２７を形成する。ガス２６は、スリット２１もガスクッション２７の高さまで満たし、最終的に、スリット２１の、ガス２６で満たされた部分を介して、貯留部１９あるいはガスクッション２７から側方に流出し、その際、ろ過すべき液体２８に流入する。
【００５０】
流動室１６を除いて、膜支持体４は、ベース要素２を完全に液体２８及びガス２６の貫流のために閉鎖している。すなわち流動室１６を除いて、ベース要素２には、ガス２６及び液体２８のためのその他の通流開口は存在しない。
【００５１】
ベース要素２の上方において、管６内には、中空糸膜５以外に、その他の付設物は存在しない。それゆえ中空糸膜５は、下側でのみ固定されて、妨げられることなく自由に液体２８中を浮遊する。これにより、液体２８からの髪の毛、繊維質の結合物その他の夾雑物は、この領域で固着し得ない。
【００５２】
スリット２１を通る側方通流時、ガス２６は、ガスクッション２７の下の界面に沿って、側方ガス流動に対して平行に半径方向外方に方向付けられた液体流動を発生させる。この液体流動は、それぞれ隣接するスリット２１間において壁２０の内縁２２に向かって流動する。内縁２２は、スリットの領域で各点において水平線に対して６０°未満の角度を有している。この斜めの内縁において、ろ過すべき液体２８中に含まれる髪の毛及び繊維質の結合物は、外方に方向付けられたガス流動及び液体流動により取り去られ、これにより、膜フィルタ１内でこれらの夾雑物が固着してしまうおそれは、軽減される。
【００５３】
スリット２１の通流後、ガス２６は、その浮力により膜フィルタ１内を上昇し、これにより液体２８の上昇流動を発生させる。液体２８は、膜フィルタ１内に下方からのみ吸い込まれる。ガス２６及び液体２８は、ベース要素２の流動室１６を貫流し、その後、一緒に出口１７を通して管６に流入し、管６の上側において膜フィルタ１から流出する。
【００５４】
気泡ポンプ効果により膜フィルタ１内を上昇する液体２８及びガス２６からなる二相流の高い剪断力作用により、ベース要素２の流動室１６内で膜支持体４の外側が洗浄され、そして管６内で中空糸膜５の外側が洗浄され、これにより膜支持体４及び中空糸膜５の表面から付着物及び堆積物が洗い剥がされ、膜フィルタ１から運び出される。
【００５５】
中空糸膜５の外側と内腔との間には、差圧が作用している。この差圧に基づいて、液状の透過液２９が液体２８からろ過され、中空糸膜５の内腔に流入する。透過液２９は、中空糸膜５の内腔から集液され、その後、透過液出口１４を通して膜フィルタ１から流出する。
【００５６】
連結箇所１５を通して、ガス２６の供給も、膜フィルタ１内でろ過された透過液２９の排出も行われる。
【００５７】
ガス入口１３は、流動技術的にベース要素２内の流動室１６に接続されており、その結果、ベース要素２は、ガス入口１３から貯留部１９、スリット２１及び流動室１６を通して出口１７まで貫流可能である。
【００５８】
図２ｂは、第１の膜フィルタ１の下側部分を通る別の、ただし９０°ずらした断面図である。この場合、連結箇所１５は切断されていない。しかし、このために２つのスリット２１が切断されている。ガス２６が貯留部１９あるいはガスクッション２７からスリット２１を通して側方に流出する様子が看取可能である。これに加え、この断面図には、透過液集液室２５が看取できるが、透過液出口１４は看取できない。
【００５９】
図２ｃは、第１の膜フィルタ１の下側部分を通る別の断面図である。この断面図は、この場合、ジャケット３のみを切断して示すものであり、それ以外の部分は、流動室１６を通るように延びている。その結果、膜支持体４の外面が看取可能である。この場合、スリット２１からガス２６が側方に流出する様子が看取可能である。
【００６０】
図３は、浸漬運転中の第１の膜フィルタ１を示している。図３に、液体２８中の気泡は図示していない。この場合、膜フィルタ１は、膜フィルタ１の上に液体２８の液面まで、１５ｃｍの液体嵩３０が残されているように、ろ過すべき液体２８が入った槽内に浸漬される。ガス供給管路３１を介してガス２６は、液体２８の液面より上からガス入口１３に導入される。ガス供給管路３１内には、絞り３２が組み付けられている。この絞り３２は、ここでは例示したものであり、複数の膜フィルタ１が並列運転され、同時に複数の膜フィルタ１にガス２６が供給される場合にのみ必要である。この場合、ガス供給管路３１内の絞り３２は、個々の膜フィルタ１に流入するガス２６の量を均すために用いられる。絞り３２は、ろ過すべき液体２８の液面より上に配置されている。膜フィルタ１内で生じた透過液２４は、透過液出口１４から透過液管路３３を介して導出される。
【００６１】
図４は、槽外設置運転中の第１の本発明に係る膜フィルタ１を示している。図４に、ろ過すべき液体２８中の気泡は図示していない。液体２８は、第１の液体管路３４を介して膜フィルタ１に供給される。液体２８から透過液２９がろ過され、透過液２９は透過液出口１４から流出する。ガス入口１３を通してガス２６が供給される。第２の液体管路３５を介してガス２６と、透過液２９を除いた液体２８とが、排出される。第２の液体管路３５は、中空糸膜５を越えて延在する管６の上側に接続されている。
【００６２】
図５ａ乃至図５ｇは、第２の本発明に係る膜フィルタ３６の図及び様々な断面図である。
【００６３】
図５ａは、第２の膜フィルタ３６の縦断面図である。第２の膜フィルタ３６は、ろ過すべき液体３７に向かって下向きに開口した、ガス３８及び液体３７が貫流可能なベース要素３９を有している。ベース要素３９は、管状のジャケット４０と、ジャケット４０内に存在する単一の膜支持体４１とを有している。膜支持体４１は、ジャケット４０に２つの連結箇所４２を介して結合されている。膜支持体４１の上側において、膜支持体内には、それぞれ１つの内腔を有する複数の中空糸膜４３が固定されている。内腔内には、液状の透過液４４が液体３７からろ過されて流入可能である。これに加え、膜フィルタ３６は、ベース要素３９のジャケット４０の上側に接続されて中空糸膜４３を包囲する、周方向で閉鎖された管４５と、ガス３８をベース要素３９に供給するガス入口４６とを有している。さらにベース要素３９は、中空糸膜４３からの透過液４４を集液する、中空糸膜４３の内腔に接続されている透過液集液室４７と、透過液集液室４７から透過液４４を排出する透過液出口４８とを有している。
【００６４】
ベース要素３９は、１２ｃｍの高さ４９を有し、膜フィルタ３６は、２１２ｃｍの高さ５０を有している。中空糸膜４３の下側は、樹脂層５１を介して、ろ過すべき液体３７に対して密封されているように膜支持体４１内に注型固定されている。このとき、中空糸膜４３の内腔は、開いた状態とされている。図示の中空糸膜４３の数は、中空糸膜４３の実際の数に合致しない。中空糸膜４３の上側は、個々に閉鎖されており、中空糸膜４３は、下側の固定部を除いて上側で自由に、ろ過すべき液体３７中を浮遊する。中空糸膜４３は、完全に管４５により包囲される。管４５は、１０ｃｍだけ中空糸膜４３の上端５２を越えて延在している。
【００６５】
図５ｂは、第２の膜フィルタ３６のベース要素３９の上面図であり、図５ｃは、ジャケット４０を切断した斜視図である。ジャケット４０と膜支持体４１との間に、ベース要素３９は、ろ過すべき液体３７を貫流させる、下向きに開口した流動室５３を有している。流動室５３の上側は、ろ過すべき液体３７を管４５に送り出す出口５４を有している。
【００６６】
流動室５３は、湾部５５を有している。湾部５５は、膜支持体４１の引き留め部としての連結部５６まで膜支持体４１内に入り込んでいる。これにより、膜支持体４１には、６つのフィンガ５７が形成される。フィンガ５７は、膜支持体４１の連結部５６を介して結合されている。両連結箇所４２は、連結部５６を延長したところにあり、一方の連結箇所４２を貫いてガス入口４６が延び、他方の連結箇所４２を貫いて透過液出口４８が延びている。両連結箇所４２のみが、ジャケット４０と膜支持体４１とを結合している。中空糸膜４３の、膜支持体４１への取り付けは、第２の膜フィルタ３６の場合、フィンガ５７の領域でのみ実施される。フィンガ間の、連結部５６の上方の領域は、製造技術上の理由から空けたままとされる。第２の膜フィルタ３６の中空糸膜４３は、繊維材料により強化されており、２．５ｍｍの外径を有している。
【００６７】
連結部５６の領域において、ベース要素３９内には、流動室５３が２つの関連し合う流動通路５８を形成する水平の断面が存在する。フィンガ５７の外側の領域における環状間隙内の流動通路５８は、６ｍｍの一様な幅５９を有している。フィンガ５７間の流動通路５８も、６ｍｍの同じ幅５９を有している。フィンガ５７の縁が流動技術的な観点から丸み付けられているので、両流動通路５８は、フィンガ５７の縁において、６ｍｍより僅かに大きな幅を有している。全体として両流動通路５８は、その長さの８０％超にわたって、６ｍｍの一様な幅５９を有している。
【００６８】
流動室５３は、各水平方向の断面においてジャケット４０にも膜支持体４１にも隣接しており、両連結箇所４２によってのみ中断される。膜支持体４１は、流動室５３を除いてベース要素３９を完全に閉鎖している。すなわちベース要素３９は、流動室５３以外に、ろ過すべき液体３７又はガス３８のためのその他の通流通路を有していない。
【００６９】
第２の膜フィルタ３６のベース要素３９の直径６０は、２０８ｍｍである。
【００７０】
図５ｄは、連結部５６をちょうど２つのフィンガ５７間の流動室５３内で切断した、第２の膜フィルタ３６のベース要素３９の断面図である。連結部５６内には、透過液集液室４７の一部が存在している。流動室５３は、鉛直方向でベース要素３９の高さ４９と膜支持体４１の高さ６１との重なり領域により画定される。膜支持体の下面には、ガス分配システム６２が形成されている。ガス分配システム６２の高さは、流動室５３を規定する際に考慮に入れていない。流動室５３の上側は、出口５４で終わっている。
【００７１】
図５ｄ及び図５ｅに看取可能であるように、フィンガ５７の下側は、両水平方向で斜面とされており、これにより膜支持体４１は、下向きに減少していく水平方向の横断面積を有している。これにより、ろ過すべき液体３７中に含まれる髪の毛及び繊維質の結合物は、フィンガ５７に引っ掛かったままとならず、フィンガ５７の斜面に沿って流動室５３内に取り去られ、流動室５３を通して洗い流され、その後、管４５内の中空糸膜４３の領域に到達する。この領域には、上側が個々に閉鎖された中空糸膜４３以外に、髪の毛又は繊維質の結合物が固着するおそれのあるその他の付設物が存在しないので、また、これに加え、中空糸膜４３の上側が個々に閉鎖されているので、髪の毛及び繊維質の結合物は、自由に膜フィルタ３６から上方に洗い流され得る。
【００７２】
図５ｆは、第２の膜フィルタ３６のベース要素３９を斜め下から見た斜視図であり、図５ｇは、ジャケット４０を切断してベース要素３９の半分を示す図である。
【００７３】
第２の膜フィルタ３６の場合、ベース要素３９は、ガス入口４６を有している。ガス入口４６は、膜支持体４１の下面に形成されたガス分配システム６２に接続されている。ガス分配システム６２は、下向きに開口し、上側では閉鎖された貯留部６３を有している。貯留部６３は、壁６４を有している。壁６４は、ろ過すべき液体３７中にガス３８を分配する、下向きに開口した鉛直方向のスリット６５を有している。貯留部６３の幅は、連結部５６の幅に等しく、連結部５６の下面に形成されている。ガス入口４６は、貯留部６３の側方に直接接続している。
【００７４】
１つおきのスリット６５には、貯留部６３の外側に、ガス案内通路６６が接続されている。ガス案内通路６６は、フィンガ５７の下面に形成されており、ガス３８を貯留部から離間する方向にジャケット４０に向かって案内する。ガス案内通路６６が接続されていない他のスリット６５は、それぞれ、連結部５６の外面において、２つのフィンガ５７間に開口しているか、あるいは、それよりも外側のフィンガ５７である場合は、この外側のフィンガ５７とジャケット４０との間に開口している。これにより、貯留部６３は、貯留部６３の両長辺の各々に、それぞれ１３個のスリット６５を有する壁６４を有している。スリット６５は、供給されるガス３８の量のより大きな変動も補償することができるように、下向きにより広幅となるようにしてある。
【００７５】
スリット６５の幅、ひいてはその横断面積も、それぞれ異なる大きさである。これにより、スリット６５を通して流れるガス３８の量は、中空糸膜４３の、ガス３８により洗浄すべき表面積に適合される。これに応じて、ベース要素３９中央の、比較的長いフィンガ５７の下にあるスリット６５は、外側の、比較的短いフィンガ５７の下にあるスリット６５より広幅のスリット６５を有している。最も狭幅のスリット６５は、フィンガ５７間に開口するスリット６５である。スリット６５とガス案内通路６６とを有するガス分配システム６２の構成により、ガス３８は、ろ過すべき液体３７に流入した後、膜支持体４１の周囲を流動する。
【００７６】
ベース要素３９は、ガス入口４６から貯留部６３、スリット６５及び流動室５３を通して出口５４まで貫流可能である。膜支持体４１は、流動室５３を除いてベース要素３９を、ろ過すべき液体３７の貫流のためだけではなく、ガス３８の貫流のためにも閉鎖している。
【００７７】
図５ｈは、第２の膜フィルタ３６のフィンガ５７を１つだけ示したものである。図５ｈの断面は、連結部５６と、連結部５６の下面に形成された貯留部６３とが看取可能である。これに加え、フィンガ５７の下面において貯留部６３の両側に延びるガス案内通路６６が看取可能である。
【００７８】
図５ｉは、第２の膜フィルタ３６のベース要素３９の一部を、ガス案内通路６６を通るように切断して示したものである。ここでは、ガス案内通路６６が鉛直方向上方にオフセットされてスリット６５に接続されていることが看取可能である。
【００７９】
図６ａ乃至図６ｃは、第２の膜フィルタ３６の貯留部６３の一部の図及び断面図である。
【００８０】
貯留部６３の内側には、それぞれ、隣接するスリット６５間の中間に、壁６４に対して直交方向に延びる鉛直方向のリブ６７が設けられている。各リブ６７は、下側にテーパ部を有している。テーパ部は、壁６４に向かって延び、これにより貯留部６３の、斜めのあるいは丸み付けられた内縁６８を形成している。
【００８１】
幾何学的に貯留部６３は、隣接するスリット６５間に、それぞれ、この場合は壁６４に対して直交方向にリブ６７を通る鉛直方向の断面において、少なくともスリット６５の下半分６９の領域で各点において水平線に対して６０°未満の角度７０を有し、スリット６５の半分６９の高さでは５８°の角度を有する内縁６８を有している。
【００８２】
第２の膜フィルタ３６の図示しないろ過運転は、第１の膜フィルタ１のろ過運転とは以下のように相違する。
【００８３】
ガス３８は、ガス入口４６を通して貯留部６３に流入し、貯留部６３及びスリット６５をスリット６５の高さの一部までガスクッションで満たす。ガスクッションからガス３８は、スリット６５を通して側方外側に貯留部６３から流出し、その際、膜支持体４１の下の複数の箇所においてろ過すべき液体３７に流入する。このとき、ガス３８は、一方では、スリット６５からそれぞれ２つのフィンガ５７間の流動室５３の湾部５５に流入し、他方では、フィンガ５７の下のスリット６５からガス案内通路６６に流入する。ガス案内通路６６を介してガス３８は、外方に向かってさらに貯留部６３から離間する方向で、膜フィルタ３６の外側領域に到達する。
【００８４】
スリット６５を通した側方通流時、側方ガス流動に対して平行に方向付けられた液体流動が、ガスクッションの下の界面に沿って形成される。この液体流動は、リブ６７の内縁６８に向かって流動する。貯留部６３の、それぞれ２つのスリット６５間に位置するこの内縁６８の角度７０に基づいて、髪の毛及び繊維質の結合物は、内縁６８に向かう流動時に取り去られることができ、これにより、膜フィルタ３６の閉塞傾向は、明らかに軽減される。
【００８５】
ろ過すべき液体３７にガスが流入した後、ガス３８及び液体３７の混合物が、膜支持体４１の上側において膜支持体４１内に固定された中空糸膜４３の周囲を流動する前に、ガス３８及び液体３７は、膜支持体４１の周囲を流動する。二相流の高い剪断力に基づいて、中空糸膜４３及び膜支持体４１の外側は、洗浄される。
【００８６】
ガス３８は、ガス入口４６から貯留部６３、スリット６５及び流動室５３を通して出口５４まで、ベース要素３９を貫流する。流動室５３が、常にジャケット４０と膜支持体４１との間にあることに加え、湾部５５を介して膜フィルタ３６の内部領域にも入り込んでいるので、こうして、横断面全体にわたって均等な膜フィルタ３６の曝気が、並列に接続された複数の小さな流動室の貫流を回避しつつ達成される。これにより、全体として、膜フィルタ３６の閉塞傾向が従来技術と比較して軽減される。
【００８７】
第２の膜フィルタ３６も、浸漬運転で又は槽外に設置されて運転可能である。
【００８８】
図７ａ乃至図７ｄは、ベース要素とヘッド要素とを備える本発明に係る膜フィルタの別の変化形態を示している。
【００８９】
図７ａは、第３の本発明に係る膜フィルタ７１を示している。第３の膜フィルタ７１は、中空糸膜７４を包囲し、上側でヘッド要素７５に接続された、閉鎖された管７３が、ベース要素７２の上側に接続されている点で、第１の膜フィルタ１とは相違する。ヘッド要素７５は、ジャケット７６と、ジャケット７６内に存在する膜支持体７７とを有し、膜支持体７７は、ジャケット７６に１つの連結箇所７８のみを介して結合されている。ヘッド要素７５内には、中空糸膜７４の上側が、樹脂層７９を介して、ろ過すべき液体に対して密封されているが、その内腔は開いているように注型固定されて取り付けられている。
【００９０】
ヘッド要素７５は、透過液を集液する、中空糸膜７４の内腔に流動技術的に接続されている透過液集液室８０と、透過液を排出する透過液出口８１とを有している。
【００９１】
さらにヘッド要素７５は、ガス及びろ過すべき液体を貫流させ、ヘッド要素７５から流出させる第２の流動室８２を有している。第３の膜フィルタ７１は、浸漬運転及び槽外設置運転で使用可能である。
【００９２】
図７ｂは、第４の本発明に係る膜フィルタ８３を示している。第４の膜フィルタ８３は、ベース要素８５の上側に接続される管８４の上側に、まず、開口８７を有する管延長部材８６が接続されている点で、第３の膜フィルタ７１とは相違する。開口８７は、ガス及びろ過すべき液体の一部を管８４から側方に流出させる。管延長部材８６及び管８４は、第４の膜フィルタ８３の場合、１つの部材からなっている。管延長部材８６の上部には、ヘッド要素８８が接続されている。ヘッド要素８８は、第３の膜フィルタ７１のヘッド要素７５と同じ細部を有している。第３の膜フィルタ７１との別の相違点は、ベース要素８５の構成である。このベース要素８５は、透過液集液室を有していない。すなわち、中空糸膜８９は、下側で閉鎖されているように樹脂によりベース要素８５内に包埋されて、固定されている。中空糸膜８９内で生じた透過液は、ヘッド要素８８の透過液集液室９０にのみ流入し、透過液集液室９０に集液され、透過液出口９１を介して第４の膜フィルタ８３から流出する。第４の膜フィルタ８３は、管延長部材８６に設けられた開口８７に基づいて、浸漬運転でしか使用できない。
【００９３】
図７ｃは、第５の本発明に係る膜フィルタ９２を示している。第５の膜フィルタ９２は、管９３がヘッド要素９４まで導かれておらず、既に手前で管拡張部９５により上側で終端している点で、第３の膜フィルタ７１とは相違する。これによりヘッド要素９４は、管９３に結合されておらず、これに応じて、ろ過すべき液体及びガスが貫流できるようにも構成されていない。それゆえ、ヘッド要素９４は、膜支持体９６であって、膜支持体９６内に固定され、透過液集液室９７に向かって開いているように樹脂により包埋された中空糸膜９８を有する膜支持体９６と、中空糸膜９８から生じた透過液の一部を集液して排出する、透過液集液室９７に接続された透過液出口９９とを有しているだけである。透過液の他の部分は、第３の膜フィルタ７１のベース要素と同一のベース要素１００から排出される。第５の膜フィルタ９２も、管９３とヘッド要素９４との間で開放された構成に基づいて、浸漬運転でのみ使用可能である。
【００９４】
図７ｄは、第６の本発明に係る膜フィルタ１０１を示している。第６の膜フィルタ１０１は、ベース要素１０２とヘッド要素１０３とを有しており、ベース要素１０２及びヘッド要素１０３は、第４の膜フィルタ８３のベース要素及びヘッド要素と同一であり、一貫して閉鎖された管１０４を介して結合されている。第６の本発明に係る膜フィルタ１０１は、槽外設置運転のために設計されている。この場合、ベース要素１０２には、ろ過すべき液体を下方からベース要素１０２に供給する第１の液体管路１０５が接続される。さらにヘッド要素１０３の上側には、液体及びガスを第６の膜フィルタ１０１から排出する第２の液体管路１０６が接続される。
【００９５】
図８ａ及び図８ｂは、膜支持体に結合されていない、２つの別の本発明に係る膜フィルタの別体の貯留部を示している。
【００９６】
図８ａは、それ以外は図示しない第７の本発明に係る膜フィルタの貯留部１０７を示しており、貯留部１０７は、側方で貯留部１０７に接続された、ガスを貯留部１０７に流入させるガス入口１０８を有している。貯留部１０７は、壁１０９を有している。壁１０９は、ガスを貯留部１０７から流出させる鉛直方向のスリット１１０を有している。これに加え、図８ａは、図左側で２つのスリット１１０間の中間を通るように切断し、図右側でちょうどスリット１１０の１つを通るように切断した貯留部１０７の断面を示してある。壁１０９の上側は、スリット１１０の領域にも、２つのスリット１１０間のそれぞれの領域にも、１５ｍｍの一様な厚さ１１１を有している。２つのスリット１１０間を通るように貯留部１０７を切断した、左側に図示した鉛直方向の断面において、貯留部は、スリット１１０の下半分の領域で各点において水平線に対して６０°未満の角度を有する内縁１１２を有しており、これにより、ろ過すべき液体中に含まれる髪の毛及び繊維質の結合物は、取り去られることができる。
【００９７】
図８ｂは、第８の本発明に係る膜フィルタの貯留部１１３を示している。第８の膜フィルタの貯留部１１３は、貯留部１０７とは、貯留部１０７の厚い壁１０９からリブ１１４しか残されていない点においてのみ相違している。リブ１１４は、隣接するスリット１１５間の中間にそれぞれ存在しており、下向きに減少していく、貯留部１１３内への延在長さ１１６を有している。リブ１１４の延在長さ１１６は、第７の膜フィルタの貯留部１０７の壁１０９の厚さ１１１に相当する。リブ１１４を通る図示の断面において、リブ１１４、ひいては貯留部１１３は、スリット１１５の下半分の領域で各点において水平線に対して６０°未満の角度を有する内縁１１７を有しており、これにより、ろ過すべき液体中に含まれる髪の毛及び繊維質の結合物は、取り去られることができる。これにより、第８の本発明に係る膜フィルタにおいて、リブ１１４は、第７の本発明に係る膜フィルタの厚い壁１０９の機能を担っている。これにより、第８の本発明に係る膜フィルタの壁１１９の厚さ１１８は、明らかに減じられており、これにより、射出成形部品として貯留部１１３を形成する際に不利となる、材料が集積した偏肉部は回避される。
【００９８】
第８の膜フィルタの択一的な態様において、貯留部の対向する側のリブは、互い違いに配置されていてもよい。その結果、より細身の貯留部も実現可能となる。しかし、より細身の貯留部は、貯留部が長尺となると、その圧力損失、ひいてはガスの均等な長手方向通流に関して不利に働く。
【００９９】
図９ａ及び図９ｂは、第９の本発明に係る膜フィルタのベース要素１２０の図及び断面図である。このベース要素１２０は、長方形の膜支持体１２１を有しており、膜支持体１２１の上側には、膜１２２が、樹脂層１２３内に注型固定されて取り付けられている。膜１２２により、液状の透過液が、ろ過すべき液体からろ過可能である。このために膜支持体１２１は、膜１２２が透過液側で開放されて接続されている透過液集液室１２４と、透過液集液室１２４から透過液を排出する透過液出口１２５とを有している。膜支持体１２１の下には、ガス分配システム１２６が配置されており、ガス分配システム１２６は、この場合、膜支持体１２１の下面に形成されている。これにより膜支持体１２１及びガス分配システム１２６は、１つの構成部材である。ガス分配システム１２６は、下向きに開口し、上側では閉鎖された貯留部１２７を有しており、貯留部１２７には、側方からガス入口１２８が開口している。これに加え、貯留部１２７は、ろ過すべき液体中にガスを分配する、下向きに開口した鉛直方向のスリット１３１を有する壁１２９を有している。壁１２９は、隣接するスリット１３１間の中間に、それぞれ、壁１２９に対して直交方向に延びる鉛直方向のリブ１３０を有しており、貯留部１２７内へのリブ１３０の延在長さは、下向きに減少している。これによりリブ１３０は、壁に対して直交方向の断面において、スリットの下半分の領域で各点において水平線に対して６０°未満の角度を有する、壁の内縁１３２を有しており、これにより、ろ過すべき液体中に含まれる髪の毛及び繊維質の結合物は、取り去られることができる。
【０１００】
図１０ａ乃至図１０ｃは、第１０の本発明に係る膜フィルタの別体のガス分配システム１３３を示している。ガス分配システム１３３は、円形の貯留部１３４を有しており、貯留部１３４は、下向きに開放され、上側では閉鎖されている。貯留部１３４は、壁１３５を有しており、壁１３５は、ガスを貯留部１３４から流出させる、下向きに開口した鉛直方向のスリット１３６を有している。これに加え、ガス分配システム１３３は、下向きに開口したガス案内通路１３７を有しており、ガス案内通路１３７は、１つおきのスリット１３６の外側に、鉛直方向上方にオフセットされて接続されている。ガス案内通路１３７は、上側に底部１３８を有しており、底部１３８は、貯留部１３４への接続部を起点として上向きに上昇している。これに加え、ガス分配システム１３３は、上方から貯留部１３４を貫いて貯留部１３４に接続されているガス入口１３９を有している。
【０１０１】
図１０ｃは、貯留部１３４の壁１３５の断面を示している。この断面において、貯留部１３４は、スリット１３６の高さの領域で水平線に対して４０°の角度を有する、下向きに斜面とされた内縁１４０を有している。
【０１０２】
図１１ａ及び図１１ｂは、２つの別の本発明に係る膜フィルタのガス分配システムを示している。図１１ａは、第１１の本発明に係る膜フィルタのガス分配システム１４１の断面を示している。このガス分配システム１４１は、下向きに開口し、上側では閉鎖された円形の貯留部１４２を有している。貯留部１４２は、壁１４３を有しており、壁１４３は、ガスを貯留部１４２から流出させる、下向きに開口した鉛直方向のスリット１４４を有している。隣接するスリット１４４間を通る断面において、貯留部１４２は、スリット１４４の高さの領域で水平線に対して４０°の角度を有する内縁１４５を有している。ガス分配システム１４１は、上方から貯留部１４２を貫いて貯留部１４２に接続されているガス入口１４６を有している。
【０１０３】
図１１ｂは、第１２の本発明に係る膜フィルタのガス分配システム１４７を示している。このガス分配システム１４７は、ガス入口１４９が貯留部１４８に結合されておらず、貯留部１４８の下方に、ガスを貯留部１４８に供給する管体として配置されている点においてのみ、第１１の膜フィルタのガス分配システムとは相違している。
【符号の説明】
【０１０４】
１  膜フィルタ
２  ベース要素
３  ジャケット
４  膜支持体
５  中空糸膜
６  管
７  上端
８  長さ
９  樹脂層
１０  高さ  膜フィルタ
１１  高さ  ベース要素
１２  高さ  膜支持体
１３  ガス入口
１４  透過液出口
１５  連結箇所
１６  流動室
１７  出口
１８  ガス分配システム
１９  貯留部
２０  壁
２１  鉛直方向のスリット
２２  内縁
２３  下半分
２４  角度
２５  透過液集液室
２６  ガス
２７  ガスクッション
２８  ろ過すべき液体
２９  透過液
３０  液面
３１  ガス供給管路
３２  絞り
３３  透過液管路
３４  第１の液体管路
３５  第２の液体管路
３６  膜フィルタ
３７  ろ過すべき液体
３８  ガス
３９  ベース要素
４０  ジャケット
４１  膜支持体
４２  連結箇所
４３  中空糸膜
４４  透過液
４５  管
４６  ガス入口
４７  透過液集液室
４８  透過液出口
４９  高さ  ベース要素
５０  高さ  膜フィルタ
５１  樹脂層
５２  上端
５３  流動室
５４  出口
５５  湾部
５６  連結部
５７  フィンガ
５８  流動通路
５９  幅
６０  直径
６１  膜支持体の高さ
６２  ガス分配システム
６３  貯留部
６４  壁
６５  鉛直方向のスリット
６６  ガス案内通路
６７  リブ
６８  内縁
６９  下半分
７０  角度
７１  膜フィルタ
７２  ベース要素
７３  ジャケット
７４  中空糸膜
７５  ヘッド要素
７６  ジャケット
７７  膜支持体
７８  連結箇所
７９  樹脂層
８０  透過液集液室
８１  透過液出口
８２  流動室
８３  膜フィルタ
８４  管
８５  ベース要素
８６  管延長部材
８７  開口
８８  ヘッド要素
８９  中空糸膜
９０  透過液集液室
９１  透過液出口
９２  膜フィルタ
９３  管
９４  ヘッド要素
９５  管拡張部
９６  膜支持体
９７  透過液集液室
９８  中空糸膜
９９  透過液出口
１００  ベース要素
１０１  膜フィルタ
１０２  ベース要素
１０３  ヘッド要素
１０４  管
１０５  第１の液体管路
１０６  第２の液体管路
１０７  貯留部
１０８  ガス入口
１０９  壁
１１０  スリット
１１１  厚さ
１１２  内縁
１１３  貯留部
１１４  リブ
１１５  スリット
１１６  延在長さ
１１７  内縁
１１８  厚さ
１１９  壁
１２０  ベース要素
１２１  膜支持体
１２２  膜
１２３  樹脂層
１２４  透過液集液室
１２５  透過液出口
１２６  ガス分配システム
１２７  貯留部
１２８  ガス入口
１２９  壁
１３０  リブ
１３１  スリット
１３２  内縁
１３３  ガス分配システム
１３４  貯留部
１３５  壁
１３６  スリット
１３７  ガス案内通路
１３８  底部
１３９  ガス入口
１４０  内縁
１４１  ガス分配システム
１４２  貯留部
１４３  壁
１４４  スリット
１４５  内縁
１４６  ガス入口
１４７  ガス分配システム
１４８  貯留部
１４９  ガス入口
【図１ａ】
0006498207.tif 000002
【図１ｂ】
0006498207.tif 000003
【図１ｃ】
0006498207.tif 000004
【図１ｄ】
0006498207.tif 000005
【図１ｅ】
0006498207.tif 000006
【図２ａ】
0006498207.tif 000007
【図２ｂ】
0006498207.tif 000008
【図２ｃ】
0006498207.tif 000009
【図３】
0006498207.tif 000010
【図４】
0006498207.tif 000011
【図５ａ】
0006498207.tif 000012
【図５ｂ】
0006498207.tif 000013
【図５ｃ】
0006498207.tif 000014
【図５ｄ】
0006498207.tif 000015
【図５ｅ】
0006498207.tif 000016
【図５ｆ】
0006498207.tif 000017
【図５ｇ】
0006498207.tif 000018
【図５ｈ】
0006498207.tif 000019
【図５ｉ】
0006498207.tif 000020
【図６ａ】
0006498207.tif 000021
【図６ｂ】
0006498207.tif 000022
【図６ｃ】
0006498207.tif 000023
【図７ａ】
0006498207.tif 000024
【図７ｂ】
0006498207.tif 000025
【図７ｃ】
0006498207.tif 000026
【図７ｄ】
0006498207.tif 000027
【図８ａ】
0006498207.tif 000028
【図８ｂ】
0006498207.tif 000029
【図９ａ】
0006498207.tif 000030
【図９ｂ】
0006498207.tif 000031
【図１０ａ】
0006498207.tif 000032
【図１０ｂ】
0006498207.tif 000033
【図１０ｃ】
0006498207.tif 000034
【図１１ａ】
0006498207.tif 000035
【図１１ｂ】
0006498207.tif 000036