(57)【要約】  従来の膜ろ過ユニットに比べてコンパクト化および低コスト化を実現できる膜ろ過ユニット、および前記膜ろ過ユニットを用いた水処理方法を提供する。複数の中空糸膜エレメント（２）と、複数の中空糸膜エレメント（２）を保持するフレーム（３）と、フレーム（３）の下部に接続する散気管（４）とを備え、フレーム（３）の少なくとも一部（支柱（４０）および給気ヘッダ（６０））が、散気管（４）に気体を供給する給気管を兼ねている、膜ろ過ユニット（１）、およびこれを用いた水処理方法。
2017082095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の膜エレメントと、
前記複数の膜エレメントを保持するフレームと、
前記フレームの下部に接続する散気管とを備え、
前記フレームの少なくとも一部が、前記散気管に気体を供給する給気管を兼ねている、膜ろ過ユニット。
【請求項２】
前記フレームが、前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材を備え、
前記縦部材の少なくとも一部が、前記散気管に気体を供給する給気管を兼ねている、請求項１に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項３】
前記フレームが、前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材を備え、
前記縦部材が、前記膜エレメントを略鉛直方向に案内するガイド部を有する、請求項１または２に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項４】
下記式（Ｉ）から求めた膜充填密度が、１５０〜３５０ｍ２／ｍ２である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【数１】
2017082095.tif 000005
ただし、Ｄは膜充填密度であり、ｎは膜ろ過ユニットに配置された膜エレメントの数であり、Ｅｉはｉ番目の膜エレメントにおける膜の表面積であり、Ｕは膜ろ過ユニットの設置に必要な面積である。
【請求項５】
前記フレームが、前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材を備え、
前記縦部材の少なくとも一部の材質が、樹脂である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項６】
前記樹脂が、ポリ塩化ビニル系樹脂である、請求項５に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項７】
前記フレームが、前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材と、前記２つの縦部材と接続する横部材とを備え、
前記散気管が、前記横部材の少なくとも一部を兼ねている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項８】
前記膜エレメントが、シート状の膜と、前記膜の上端が固定された上部ハウジングと、前記膜の下端が固定された下部ハウジングとを備え、
前記複数の膜エレメントが、前記膜が互いに対面し、前記上部ハウジングおよび前記下部ハウジングの長手方向が揃い、かつ隣り合う前記上部ハウジング間および隣り合う前記下部ハウジング間が所定間隔Ｘをあけるように配置され、
前記フレームが、前記上部ハウジングおよび前記下部ハウジングの長手方向側から前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材を備え、
前記縦部材が、上部支持板を備え、前記上部ハウジングおよび前記下部ハウジングの長手方向に直交する幅方向の、前記上部支持板の側面Ａが、最も外側に配置された膜エレメントの外側の表面Ｂのうち最も外側の表面Ｂ’と同一平面上にあるか、または、前記側面Ａが、前記側面Ａと前記表面Ｂとの最大段差Ｙが０超前記間隔Ｘ以下となるように突出している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項９】
前記膜エレメントが、シート状の膜を備え、前記シート状の膜の膜外径が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項１０】
前記膜エレメントが、シート状の膜を備え、前記膜エレメントは支持体を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項１１】
全高が１ｍ以上１．５ｍ以下である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項１２】
膜表面積当たりの重量が１．０ｋｇ／ｍ２以下である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニットを用いて固液分離することを含む水処理方法。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニットを活性汚泥水槽内で用いる、請求項１３に記載の水処理方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の膜ろ過ユニットを、水深が１．５ｍ以下の活性汚泥水槽内で用いる、請求項１３に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜ろ過ユニットおよび水処理方法に関する。
本願は、２０１５年１１月１０日に日本に出願された特願２０１５−２２０５７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
有機物、微生物（細菌類等）、それらの残骸等を含む各種排水（工業排水、生活排水等）を処理する方法としては、活性汚泥水槽内において排水を活性汚泥によって生物化学的に処理するとともに、活性汚泥水槽内に浸漬された膜ろ過ユニットによって汚泥と処理水とを固液分離する膜分離活性汚泥法が知られている。【０００３】
膜ろ過ユニットとしては、複数の中空糸膜エレメントが内部に配列された中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュールの下方に配置された複数の散気管を有する散気装置とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５２１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の膜ろ過ユニットでは、中空糸膜モジュールと散気装置とは別々に作製される。そのため、中空糸膜モジュールのフレームと散気装置のフレームとをボルトとナットによって連結する必要がある。フレーム同士の連結のためには、各フレームにボルトを通す連結部分を設けるための余分なスペース、連結部分にボルト用穴を穿設するための加工の手間、およびフレーム同士を連結するための作業の手間が必要である。そのため、膜ろ過ユニットが大きくなり、かつ膜ろ過ユニットの製造コストが高くなる。
また、従来の膜ろ過ユニットでは、散気装置の散気管に気体を供給するための給気管を別途設ける必要がある。給気管は、各フレームの外側に配設され、中空糸膜モジュールのフレーム等にＵボルト等で固定される。そのため、給気管を含めた膜ろ過ユニットの設置に必要な空間がさらに大きくなる。また、部品が増えることによって、製造コストがさらに高くなる。【０００６】
本発明は、従来の膜ろ過ユニットに比べてコンパクト化および低コスト化を実現できる膜ろ過ユニットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記の態様を有する。
［１］複数の膜エレメントと、
前記複数の膜エレメントを保持するフレームと、
前記フレームの下部に接続する散気管とを備え、
前記フレームの少なくとも一部が、前記散気管に気体を供給する給気管を兼ねている、膜ろ過ユニット。
［２］前記フレームが、前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材を備え、
前記縦部材の少なくとも一部が、前記散気管に気体を供給する給気管を兼ねている、［１］に記載の膜ろ過ユニット。
［３］前記フレームが、前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材を備え、
前記縦部材が、前記膜エレメントを略鉛直方向に案内するガイド部を有する、［１］または［２］に記載の膜ろ過ユニット。
［４］下記式（Ｉ）から求めた膜充填密度が、１５０〜３５０ｍ２／ｍ２である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
【数１】
2017082095.tif 000003
ただし、Ｄは膜充填密度であり、ｎは膜ろ過ユニットに配置された膜エレメントの数であり、Ｅｉはｉ番目の膜エレメントにおける膜の表面積であり、Ｕは膜ろ過ユニットの設置に必要な面積である。
［５］前記フレームが、前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材を備え、
前記縦部材の少なくとも一部の材質が、樹脂である、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
［６］前記樹脂が、ポリ塩化ビニル系樹脂である、［５］に記載の膜ろ過ユニット。
［７］前記フレームが、前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材と、前記２つの縦部材と接続する横部材とを備え、
前記散気管が、前記横部材の少なくとも一部を兼ねている、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
［８］前記膜エレメントが、シート状の膜と、前記膜の上端が固定された上部ハウジングと、前記膜の下端が固定された下部ハウジングとを備え、
前記複数の膜エレメントが、前記膜が互いに対面し、前記上部ハウジングおよび前記下部ハウジングの長手方向が揃い、かつ隣り合う前記上部ハウジング間および隣り合う前記下部ハウジング間が所定間隔Ｘをあけるように配置され、
前記フレームが、前記上部ハウジングおよび前記下部ハウジングの長手方向側から前記膜エレメントを挟持する、略鉛直方向に配置された２つの縦部材を備え、
前記縦部材が、上部支持板を備え、前記上部ハウジングおよび前記下部ハウジングの長手方向に直交する幅方向の、前記上部支持板の側面Ａが、最も外側に配置された膜エレメントの外側の表面Ｂのうち最も外側の表面Ｂ’と同一平面上にあるか、または、前記側面Ａが、前記側面Ａと前記表面Ｂとの最大段差Ｙが０超前記間隔Ｘ以下となるように突出している、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
［９］前記膜エレメントが、シート状の膜を備え、前記シート状の膜の膜外径が、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする、［１］〜［８］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
［１０］前記膜エレメントが、シート状の膜を備え、前記膜エレメントは支持体を有する、［１］〜［９］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
［１１］全高が１ｍ以上１．５ｍ以下である、［１］〜［１０］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
［１２］膜表面積当たりの重量が１．０ｋｇ／ｍ２以下である、［１］〜［１１］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニット。
［１３］［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニットを用いて固液分離することを含む水処理方法。
［１４］［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の膜ろ過ユニットを活性汚泥水槽内で用いる、［１３］に記載の水処理方法。
［１５］［１１］に記載の膜ろ過ユニットを、水深が１．５ｍ以下の活性汚泥水槽内で用いる、［１３］に記載の水処理方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の膜ろ過ユニットは、従来の膜ろ過ユニットに比べてコンパクト化および低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の膜ろ過ユニットの一例を示す斜視図である。
【図２】中空糸膜エレメントの一例を示す斜視図である。
【図３】フレーム（ただし、押さえ板を除く。）の一例を示す斜視図である。
【図４】図１の膜ろ過ユニットから集水管および押さえ板を除いた状態を示す上面図である。
【図５】図４の膜ろ過ユニットを並設した状態を示す上面図である。
【図６】フレームに中空糸膜エレメントを挿入する様子を示す斜視図である。
【図７】弾性部材の一例を示す斜視図である。
【図８】弾性部材をフレーム内に配列された中空糸膜エレメントに取り付けた様子を示す斜視図である。
【図９】押さえ板をフレームの上部支持板に固定する様子を示す斜視図である。
【図１０】集水管を中空糸膜エレメントに接続する様子を示す斜視図である。
【図１１】本発明の膜ろ過ユニットの他の例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の膜ろ過ユニットの他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［膜ろ過ユニット］
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の膜ろ過ユニットの第１の実施形態を示す斜視図である。
膜ろ過ユニット１は、複数の平型の中空糸膜エレメント２と；複数の中空糸膜エレメント２を保持するフレーム３と；フレーム３の下部に接続する散気管４と；中空糸膜エレメント２の上方に配置され、各中空糸膜エレメント２と接続する集水管５とを備える。
【００１１】
（中空糸膜エレメント）
図２は、中空糸膜エレメントの一例を示す斜視図である。
中空糸膜エレメント２は、複数の中空糸膜１０が一方向に引き揃えられた中空糸膜シート状物１２と；中空糸膜シート状物１２の中空糸膜１０の長さ方向の上端が固定された上部ハウジング１４と；中空糸膜シート状物１２の中空糸膜１０の長さ方向の下端が固定された下部ハウジング１６と；中空糸膜シート状物１２の両脇に配置され、上部ハウジング１４の端部と下部ハウジング１６の端部とを接続する２本の縦杆１８と；上部ハウジング１４の端部から上部ハウジング１４の長手方向の外方に突出して形成された上部嵌合凸部２０と；下部ハウジング１６の端部から下部ハウジング１６の長手方向の外方に突出して形成された下部嵌合凸部２２と；上部ハウジング１４の一方の端部から上方に突出して形成された取水口２４とを備える。
【００１２】
中空糸膜シート状物１２の上端は、両端が封止された角筒状の上部ハウジング１４に挿入され、中空糸膜１０の端部の開口を保った状態でポッティング材（図示略）によって液密に固定されている。
中空糸膜シート状物１２の下端は、両端が封止された角筒状の下部ハウジング１６に挿入され、中空糸膜１０の端部の開口を保った状態でポッティング材（図示略）によって液密に固定されている。
【００１３】
中空糸膜１０の材質としては、例えば、ポリスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、フッ素系樹脂（ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等）、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、これらの樹脂の一部に置換基を導入したもの、これらのポリマーを構成するモノマーの共重合体からなる樹脂等が挙げられる。なかでも、耐酸性、耐アルカリ性に優れる点から、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。
中空糸膜１０は、これらの樹脂のうちの１種以上を含むことが好ましい。
【００１４】
中空糸膜シート状物１２を構成する、一方向に引き揃えられたそれぞれの中空糸膜１０の膜外径は、水処理効率、中空糸膜の耐久性および集積率の観点から、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、１．２ｍｍ以上４ｍｍ以下がより好ましく、１．３ｍｍ以上３ｍｍ以下がさらに好ましく、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が特に好ましい。
【００１５】
上部ハウジング１４および下部ハウジング１６の材質としては、機械的強度および耐久性を有するものが好ましく、例えば、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂、変性ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。上部ハウジング１４および下部ハウジング１６は、これらの樹脂のうちの１種以上を含むことが好ましい。
【００１６】
ポッティング材としては、例えば、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等）の硬化物、ポリウレタン樹脂、シリコーン系充填材、各種ホットメルト樹脂が挙げられる。
【００１７】
縦杆１８は、一方向に引き揃えられた中空糸膜１０からなる中空糸膜シート状物１２を支持し、中空糸膜シート状物１２の撓みを回避することによって、中空糸膜エレメント２の形状を保つ支持体である。中空糸膜エレメント２が縦杆１８を有することによって、中空糸膜エレメント２の持ち運び、膜ろ過ユニット１の組み立てや交換等の際における取扱性がよくなり、また、フレーム３への中空糸膜エレメント２の挿入およびフレーム３からの中空糸膜エレメント２の取り出しが容易になる。
【００１８】
縦杆１８の材質としては、例えば、樹脂（ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等）、金属（ステンレス、チタン等）が挙げられる。縦杆１８の材質としては、塩酸、硫酸等に対する耐酸性が優れる点から、樹脂が好ましく、耐薬品性が優れる点から、ポリ塩化ビニルまたはフッ素系樹脂がより好ましく、安価であり、かつ他の部材との接着性がよく中空糸膜エレメント２の製造が容易である点から、ポリ塩化ビニル系樹脂がさらに好ましい。なお、「ポリ塩化ビニル系樹脂」とは、塩化ビニルに由来する構成単位を含む樹脂であり、ポリ塩化ビニルであることが好ましい。
【００１９】
縦杆１８としては、散気管４からの曝気等によって中空糸膜１０が搖動し、縦杆１８と擦れたときに角パイプに比べて中空糸膜１０の損傷が低減される点から、丸パイプが好ましい。
丸パイプとしては、軽く、かつ安価である点から、市販のポリ塩化ビニル管が好ましい。ポリ塩化ビニル管としては、硬質ポリ塩化ビニル管（ＪＩＳ  Ｋ  ６７４１）、水道用硬質ポリ塩化ビニル管（ＪＩＳ  Ｋ  ６７４２）等が挙げられる。
【００２０】
上部嵌合凸部２０は、後述するフレーム３の縦部材３０におけるガイド部４２のガイド溝４２ａに嵌合して上部ハウジング１４における中空糸膜エレメント２の横ずれを抑制するものである。
【００２１】
下部嵌合凸部２２は、後述するフレーム３の縦部材３０におけるガイド部４２のガイド溝４２ａに嵌合して下部ハウジング１６における中空糸膜エレメント２の横ずれを抑制するものである。また、ガイド部４２のガイド溝４２ａの長手方向に沿って摺動することによって、中空糸膜エレメント２とフレーム３とを相対的に略鉛直方向に移動可能にするものである。
【００２２】
取水口２４は、中空糸膜１０でろ過され、上部ハウジング１４内の集水空間に集められた液体を中空糸膜エレメント２の外部に取り出すためのものである。
【００２３】
（フレーム）
図３は、フレーム（ただし、押さえ板を除く。）の一例を示す斜視図である。
フレーム３は、上部ハウジング１４および下部ハウジング１６の長手方向側から中空糸膜エレメント２を挟持するように、かつ、略鉛直方向に配置された２つの縦部材３０と；中空糸膜エレメント２の間に挟まれるように配置され、２つの縦部材３０の上部かつ水平方向の中央部同士を接続する上部横部材３２と；縦部材３０の下部同士を接続する下部横部材３４とを備え、下部横部材３４は散気管４を兼ねている。
フレーム３の少なくとも一部は、散気管４に気体を供給する給気管を兼ねる。
【００２４】
（縦部材）
縦部材３０は、略鉛直方向に配置された２本の支柱４０と；支柱４０よりも内側で、上部横部材３２を挟むように配置された２枚のガイド部４２と；２つの貫通管４４ａに２本の支柱４０がそれぞれ接続され、かつ側面にガイド部４２の上端が接合された上部支持板４４と；２つの貫通管４６ａに２本の支柱４０がそれぞれ接続され、かつ側面にガイド部４２の下端が接合された下部支持板４６と；縦部材３０間に挟持された中空糸膜エレメント２を上方から押さえつけるように上部支持板４４にボルト４８（図１参照）およびナット（図示略）で固定された押さえ板５０（図１参照）と；縦部材３０間に挟持された中空糸膜エレメント２を下方から支えるように下部支持板４６にボルト（図示略）およびナット５２で固定された支え板５４と；２つの貫通管４４ａのうちの１つの貫通管４４ａの上端に取り付けられた給気口５６と；２つの貫通管４４ａのうち、給気口が取り付けられなかった貫通管４４ａの上端に取り付けられたキャップ５８と；２つの貫通管４６ａの下端および３本の散気管４の一方の端部に接続する給気ヘッダ６０と；上部支持板４４に取り付けられた吊金具６２とを備える。
【００２５】
支柱４０をパイプとすることによって、支柱４０が散気管４に気体を供給する給気管を兼ねることができる。
給気管として用いていない支柱４０が接続された上部支持板４４の貫通管４４ａの上端をキャップ５８で封止することによって、散気管４以外からの気体の漏れが抑えられる。
【００２６】
支柱４０の材質としては、例えば、樹脂（ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等）、金属（ステンレス、チタン等）が挙げられる。支柱４０の材質としては、安価である点、縦部材３０の製造が容易である点、軽量である点、および耐薬品性に優れる点から、樹脂が好ましく、他の部材との接着性がよく縦部材３０の製造がさらに容易である点から、ポリ塩化ビニル系樹脂がより好ましい。
【００２７】
支柱４０としては、機械的強度、中空糸膜１０が曝気等の搖動でパイプと擦れたときに膜の角部がないことにより膜の損傷が低減される等の点から、丸パイプが好ましい。
丸パイプとしては、軽く、かつ安価である点から、市販のポリ塩化ビニル管が好ましい。ポリ塩化ビニル管としては、硬質ポリ塩化ビニル管（ＪＩＳ  Ｋ  ６７４１）、水道用硬質ポリ塩化ビニル管（ＪＩＳ  Ｋ  ６７４２）等が挙げられる。
【００２８】
図４に示すように、ガイド部４２は、略鉛直方向に延びる複数のガイド溝４２ａが形成された波板状の部材であり、中空糸膜エレメント２を略鉛直方向に案内するものである。
ガイド溝４２ａは、上部ハウジング１４の上部嵌合凸部２０が嵌合することによって、上部ハウジング１４における中空糸膜エレメント２の横ずれを抑制するものである。
ガイド溝４２ａは、下部ハウジング１６の下部嵌合凸部２２が嵌合することによって、下部ハウジング１６における中空糸膜エレメント２の横ずれを抑制するものである。また、ガイド溝４２ａの長手方向に沿って下部嵌合凸部２２が摺動することによって、中空糸膜エレメント２とフレーム３とを相対的に略鉛直方向に移動可能にするものである。
【００２９】
縦部材３０がガイド部４２を有することによって、ガイド部４２が互いに対面するように配置された縦部材３０が、中空糸膜エレメント２とフレーム３との間の相対的な水平方向の移動を規制し、かつ中空糸膜エレメント２とフレーム３との間の相対的な略鉛直方向の移動を可能とするように、中空糸膜エレメント２を挟持できる。
【００３０】
ガイド部４２の材質としては、例えば、樹脂（ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等）、金属（ステンレス、チタン等）が挙げられる。ガイド部４２の材質としては、安価である点、縦部材３０の製造が容易である点、軽量である点、および耐薬品性に優れる点から、樹脂が好ましく、他の部材との接着性がよく縦部材３０の製造がさらに容易である点から、ポリ塩化ビニル系樹脂がより好ましい。
【００３１】
上部支持板４４および下部支持板４６には、支柱４０を接続するための貫通管が設けられている。また、上部支持板４４および下部支持板４６のガイド部４２と接合する側面には、波板状のガイド部４２の形状に対応した凹凸が形成されており、上部支持板４４および下部支持板４６の凹凸とガイド部４２の凹凸とを嵌合することによって、上部支持板４４および下部支持板４６とガイド部４２とを十分に接合できる。
【００３２】
上部支持板４４および下部支持板４６の材質としては、例えば、樹脂（ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等）、金属（ステンレス、チタン等）が挙げられる。上部支持板４４および下部支持板４６の材質としては、安価である点、縦部材３０の製造が容易である点、軽量である点、および耐薬品性に優れる点から、樹脂が好ましく、他の部材との接着性がよく縦部材３０の製造がさらに容易である点から、ポリ塩化ビニル系樹脂がより好ましい。
【００３３】
押さえ板５０は、縦部材３０間に挟持された中空糸膜エレメント２を上方から押さえつけるものである。
押さえ板５０は、散気管４からの曝気等による中空糸膜エレメント２の浮き上がりを抑えるとともに、中空糸膜エレメント２の振動を抑えて中空糸膜エレメント２同士の擦れによる摩耗を低減するものである。
【００３４】
押さえ板５０の材質は、中空糸膜エレメント２の浮き上がりを抑えるために必要な機械的強度に応じて選択される。押さえ板５０の材質としては、機械的強度が高い点から、金属（ステンレス、チタン等）が好ましい。機械的強度に問題がなければ、樹脂または繊維強化プラスチックを用いてもよい。
上部支持板４４への押さえ板５０の固定は、ボルトとナットによって行うことが好ましい。エポキシ樹脂等による接着では、押さえ板５０を着脱可能に固定できず、中空糸膜エレメント２の取り出しが困難となる。
【００３５】
押さえ板５０と中空糸膜エレメント２との間に、弾性部材（図示略）を配置することが好ましい。押さえ板５０と中空糸膜エレメント２との間に、弾性部材を配置することによって、中空糸膜エレメント２の高さにばらつきがあっても、弾性部材が変形することによって各中空糸膜エレメント２と接して確実に中空糸膜エレメント２を押さえることができる。その結果、中空糸膜エレメント２の振動がさらに抑えられる。
【００３６】
弾性部材の材質としては、熱硬化性エラストマー（エチレン−プロピレン−ジエンゴム（以下、ＥＰＤＭとも記す。）、ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等）、熱可塑性エラストマー（スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、アミド系エラストマー等）等が挙げられる。弾性部材の材質は、熱硬化性エラストマーおよび熱可塑性エラストマーに限定されるものではなく、比較的柔らかいものであれば、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂であってもよい。
【００３７】
弾性部材のデュロメータ硬さは、Ａ１０〜９５の範囲が好ましい。弾性部材のデュロメータ硬さが前記範囲内であれば、複数の中空糸膜エレメント２をしっかり押さえるときに生ずる応力を十分に緩和でき、かつ中空糸膜エレメント２の振動の緩衝作用を奏する。また、弾性部材のデュロメータ硬さは、Ａ４０〜９０の範囲がより好ましい。弾性部材のデュロメータ硬さがＡ４０以上であれば、中空糸膜エレメント２を押さえるのに十分な機械的強度を得るための弾性部材の使用量を抑えられるため、コストを抑制できる。弾性部材のデュロメータ硬さがＡ９０以下であれば、弾性部材の柔軟性が増すため、中空糸膜エレメント２の振動を抑えて損傷を抑える効果がより高まる。
弾性部材のデュロメータ硬さは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５３（ＩＳＯ  ７６１９）で規定される。
【００３８】
支え板５４は、縦部材３０間に挟持された中空糸膜エレメント２を下方から支えるものである。
支え板５４の材質は、中空糸膜エレメント２の質量を支えるために必要な機械的強度に応じて選択される。支え板５４の材質としては、機械的強度が高い点から、金属（ステンレス、チタン等）が好ましい。機械的強度に問題がなければ、樹脂または繊維強化プラスチックを用いてもよい。
下部支持板４６への支え板５４の固定は、ボルトとナットによって行うことが好ましい。エポキシ樹脂等による接着では、接着面で剥離するおそれがある。
【００３９】
給気ヘッダ６０は、Ｈ字型のパイプからなる部材である。
給気ヘッダ６０をパイプとすることによって、給気ヘッダ６０が散気管４に気体を供給する給気管を兼ねることができる。
給気ヘッダ６０の縦方向のパイプの２つの上端に下部支持板４６の２つの貫通管４６ａの下端がそれぞれ接続され、給気ヘッダ６０の縦方向の２本のパイプの中央および横方向のパイプの中央に３本の散気管４の一方の端部がそれぞれ接続される。給気ヘッダ６０の縦方向のパイプの２つの下端にはキャップ（図示略）が取り付けられる。
【００４０】
給気ヘッダ６０の材質としては、例えば、樹脂（ポリ塩化ビニル、フッ素系樹脂、ポリオレフィン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート等）、金属（ステンレス、チタン等）が挙げられる。給気ヘッダ６０の材質としては、安価である点、縦部材３０の製造が容易である点、軽量である点、および耐薬品性に優れる点から、樹脂が好ましく、他の部材との接着性がよく縦部材３０の製造がさらに容易である点から、ポリ塩化ビニル系樹脂がより好ましい。
【００４１】
上部支持板４４の貫通管４４ａに取り付けられた給気口５６には、ホース（図示略）を介してブロワ（図示略）が接続される。
ブロワ、ホース、給気口５６、貫通管４４ａ、支柱４０、貫通管４６ａ、給気ヘッダ６０、散気管４の順に連通させることによって、フレーム３の一部である支柱４０を給気管として併用させながら、ブロワから散気管４へ気体を供給できる。
【００４２】
縦部材３０を構成する部材のうち、少なくとも一部の部材の材質は、安価である点、縦部材３０の製造が容易である点、軽量である点、および耐薬品性に優れる点から、樹脂であることが好ましい。縦部材３０を構成する部材のうち、２つ以上の部材の材質は、部材同士の接着性がよく縦部材３０の製造がさらに容易である点から、樹脂であることが好ましく、ポリ塩化ビニル系樹脂であることがより好ましい。
【００４３】
（上部横部材）
上部横部材３２は、中空糸膜エレメント２の間に挟まれるように配置され、２つの縦部材３０の上部かつ水平方向の中央部同士を接続する断面Ｌ字型の部材である。
上部横部材３２は、ボルト（図示略）とアイナット（吊金具６２）によってその端部が上部支持板４４の水平方向の中央部に固定される。
上部横部材３２の材質としては、機械的強度が高い点から、金属（ステンレス、チタン等）が好ましい。
【００４４】
（散気管）
散気管４は、円筒状の部材である。
散気管４の周壁には、上方に開口した複数の散気穴４ａが形成されている。
散気管４の中央部には、下方に向かって延びる汚泥排出管４ｂが設けられている。
散気管４は、その両端がそれぞれ縦部材３０の下部の給気ヘッダ６０に接続することによって、フレーム３の下部横部材３４を兼ねている。
【００４５】
（集水管）
集水管５は、各中空糸膜エレメント２の取水口２４と接続する上下方向に延びる複数の接続管５ａと；複数の接続管５ａと接続する水平方向に延びる集合管５ｂと；集合管５ｂの中央から上方に延びる取水管５ｃとを有する。
【００４６】
集水管５の接続管５ａは、各中空糸膜エレメント２の取水口２４と接続され、かつ集水管５の取水管５ｃは、ホース（図示略）を介して吸引ポンプ（図示略）と接続される。
吸引ポンプを作動させることによって、中空糸膜１０でろ過され、上部ハウジング１４内の集水空間に集められた液体を、中空糸膜エレメント２から集水管５に取り出し、集合させた後、集水管５から膜ろ過ユニット１の外部に取り出す。
【００４７】
（膜ろ過ユニットにおける各部材の配置）
図４に示すように、複数の中空糸膜エレメント２は、中空糸膜シート状物１２が互いに対面し、上部ハウジング１４および下部ハウジング１６の長手方向が揃い、かつ隣り合う上部ハウジング１４間および隣り合う下部ハウジング１６間が所定間隔Ｘをあけるように配置される。
【００４８】
間隔Ｘは、隣り合うハウジングが最も離間している箇所における間隔（ハウジングの表面と、これと隣り合うハウジングの表面との最大距離）である。
間隔Ｘは、３〜２５ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍがより好ましい。間隔Ｘが前記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜１０間に曝気による気液混合流が流れ込みやすいため、膜間に汚泥が閉塞せずにより安定した運転が可能となる。間隔Ｘが前記範囲の上限値以下であれば、膜ろ過ユニット１をさらにコンパクト化できる。
【００４９】
フレーム３の２つの縦部材３０は、上部ハウジング１４および下部ハウジング１６の長手方向側から中空糸膜エレメント２を挟持するように配置される。
フレーム３の上部横部材３２は、中空糸膜エレメント２の間に挟まれるように配置される。
フレーム３の縦部材３０および上部横部材３２が上述したように配置されることによって、複数の中空糸膜エレメント２のうち、最も外側に配置された中空糸膜エレメント２の中空糸膜シート状物１２の膜面が、膜ろ過ユニット１の外側に露出するようになる。
【００５０】
この際、縦部材３０の、上部支持板４４の短手部分の側面Ａ、すなわち、上部ハウジング１４および下部ハウジング１６の長手方向に直交する幅方向の、上部支持板４４の側面Ａが、最も外側に配置された中空糸膜エレメント２の外側（すなわち、上部ハウジング１４および下部ハウジング１６）の表面Ｂのうち最も外側の表面Ｂ’と面一、すなわち、同一平面上にあるか、または、図４に示すように、側面Ａが、側面Ａと表面Ｂとの最大段差Ｙが０超間隔Ｘ以下となるように突出していることが好ましい。
【００５１】
側面Ａと表面Ｂ’とが同一平面上にあれば、フレーム３内に中空糸膜エレメント２が無駄なく配置されることになり、膜ろ過ユニット１をさらにコンパクト化できる。
側面Ａが、側面Ａと表面Ｂとの最大段差Ｙが０超間隔Ｘ以下となるように突出していれば、図５に示すように、最も外側に配置された中空糸膜エレメント２が互いに対面するように膜ろ過ユニット１を並設し、側面Ａ同士を当接した際に、各膜ろ過ユニット１において最も外側に配置された中空糸膜エレメント２の表面Ｂ間に空隙が形成され、かつ中空糸膜エレメント２間の間隔が大きくなりすぎない。側面Ａと表面Ｂとの最大段差Ｙは、各膜ろ過ユニット１において最も外側に配置された中空糸膜エレメント２間の間隔が、膜ろ過ユニット１内の中空糸膜エレメント２間の間隔Ｘと同じになる点から、間隔Ｘの半分であることが好ましい。
【００５２】
（膜ろ過ユニットの膜充填密度）
膜ろ過ユニット１の、下記式（Ｉ）から求めた膜充填密度は、１５０〜３５０ｍ２／ｍ２が好ましく、２００〜３００ｍ２／ｍ２がより好ましい。
【００５３】
【数２】
2017082095.tif 000004
【００５４】
ただし、Ｄは膜充填密度であり、ｎは膜ろ過ユニット１に配置された中空糸膜エレメント２の数であり、Ｅｉはｉ番目の中空糸膜エレメント２における中空糸膜１０の表面積の合計であり、Ｕは膜ろ過ユニット１の設置に必要な面積である。
【００５５】
膜ろ過ユニット１の膜充填密度が前記範囲の下限値以上であれば、膜ろ過ユニット１をさらにコンパクト化できる。膜ろ過ユニット１の膜充填密度が前記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜１０間に適度な隙間ができて曝気による気液混合流が流れ込みやすいため、膜間に汚泥が閉塞せずにより安定した運転が可能となる。
【００５６】
（膜ろ過ユニットの組み立て）
膜ろ過ユニット１の組み立てについて図面を参照しながら説明する。
【００５７】
図６に示すように、フレーム３（ただし、押さえ板５０を除く。）の縦部材３０におけるガイド部４２のガイド溝４２ａに、中空糸膜エレメント２における下部ハウジング１６の下部嵌合凸部２２を嵌合させる。
ガイド溝４２ａの長手方向に沿って下部嵌合凸部２２を摺動させることによって、中空糸膜エレメント２を下方に案内しながらフレーム３内に挿入する。
下部ハウジング１６を支え板５４に当接させると同時に、ガイド溝４２ａに、中空糸膜エレメント２における上部ハウジング１４の上部嵌合凸部２０を嵌合させる。
このようにして、２つの縦部材３０によって、上部ハウジング１４および下部ハウジング１６の長手方向側から中空糸膜エレメント２を挟持する。
同じ操作を中空糸膜エレメント２の数だけ繰り返す。
【００５８】
押さえ板５０と中空糸膜エレメント２との間に、弾性部材を配置する場合には、たとえば、図７に示す弾性部材６を用意する。弾性部材６は、細長い平板状の基材部６ａと；中空糸膜エレメント２間の間隙の幅と同じ幅であり、かつフレーム３内に配列された中空糸膜エレメント２のピッチと同じピッチで形成された複数の凸部６ｂとを有する。
図８に示すように、４つの弾性部材６を、中空糸膜エレメント２間の間隙に凸部６ｂが嵌合するように、フレーム３内に配列された中空糸膜エレメント２の上部ハウジング１４の長手方向の両端部に取り付ける。
【００５９】
図９に示すように、押さえ板５０および上部支持板４４のボルト用穴にボルト４８を挿通し、ボルト４８にナット（図示略）を取り付けることによって、弾性部材６を介して中空糸膜エレメント２を上方から押さえつけるように、押さえ板５０をフレーム３の縦部材３０における上部支持板４４に固定する。
【００６０】
図１０に示すように、フレーム３内に複数の中空糸膜エレメント２を配列することによって一列に整列した、中空糸膜エレメント２の取水口２４と、集水管５の接続管５ａとを接続することによって、集水管５を中空糸膜エレメント２の上方に取り付ける。
以上のようにして、複数の中空糸膜エレメント２がフレーム３によって保持された膜ろ過ユニット１を得る。
【００６１】
（作用機序）
以上説明した膜ろ過ユニット１にあっては、複数の中空糸膜エレメント２を保持しているフレーム３の下部に散気管４を接続している。すなわち、従来の膜ろ過ユニットでは別々に作製されていた中空糸膜モジュールと散気装置とが一体化された構造とされている。そのため、従来のように、中空糸膜モジュールのフレームと散気装置のフレームとをボルトとナットによって連結する必要がなく、フレーム同士の連結のために各フレームにボルトを通す連結部分を設けるための余分なスペースも必要なく、連結部分にボルト用穴を穿設するための加工の手間、およびフレーム同士を連結するための作業の手間も必要ない。そのため、従来の膜ろ過ユニットに比べてコンパクト化および低コスト化を実現できる。
【００６２】
また、以上説明した膜ろ過ユニット１にあっては、フレーム３の一部である支柱４０および給気ヘッダ６０が、散気管４に気体を供給する給気管を兼ねているため、従来の膜ろ過ユニットのように、散気装置の散気管に気体を供給するための給気管を別途設ける必要がない。そのため、給気管の分だけ膜ろ過ユニットの設置に必要な空間を小さくでき、かつ部品を削減できる。そのため、従来の膜ろ過ユニットに比べてさらなるコンパクト化および低コスト化を実現できる。
【００６３】
また、以上説明した膜ろ過ユニット１にあっては、散気管４が、フレーム３の一部である下部横部材３４を兼ねているため、別途、フレーム３の下部に横部材を設ける必要がない。そのため、従来の膜ろ過ユニットに比べてさらなるコンパクト化および低コスト化を実現できる。
【００６４】
ところで、ビルの中の水道設備等は、ビルの地下室に設置されることが多い。ビルの地下室に設置された水道設備においては、反応槽が浅い、地下室の天井が低い、ホイスト等の吊り上げ装置が常設されていない等の問題がある。そのため、膜ろ過ユニットをメンテナンスする際に、反応槽から膜ろ過ユニットを引き上げることが困難な場合が多い。また、反応槽から膜ろ過ユニットを引き上げることができたとしても、反応槽外に汚泥が流出して衛生設備を汚染することもある。そのため、反応槽から膜ろ過ユニットを引き上げて反応槽外でメンテナンスを行うことはせず、反応槽内で少し持ち上げた膜ろ過ユニットから上方に中空糸膜エレメントを引き抜いて、メンテナンスや膜交換を行うことが望まれている。
【００６５】
以上説明した膜ろ過ユニット１にあっては、フレーム３が、中空糸膜エレメント２を挟持するように配置された、略鉛直方向に延びる２つの縦部材３０を備え、縦部材３０が、中空糸膜エレメント２を略鉛直方向に案内するガイド部４２を有するため、中空糸膜エレメント２がフレーム３内に着脱可能に配列される。すなわち、膜ろ過ユニット１から上方に中空糸膜エレメント２を引き抜き、膜ろ過ユニット１に上方から中空糸膜エレメント２を挿入できる。そのため、膜ろ過ユニット１を反応槽から出さなくても、膜ろ過ユニット１から中空糸膜エレメント２を取り出せるため、ビルの中の水道設備等で膜ろ過ユニット１の引き上げが困難な現場等において、メンテナンス等の作業を簡単に行うことができる。
【００６６】
以上説明した膜ろ過ユニット１は、全高が１ｍ以上１．５ｍ以下であることが好ましい。膜ろ過ユニット１の全高が、前記範囲の下限値以上であれば、モジュール容積当たりの膜面積を維持でき、前記範囲の上限値以下であれば、天井に制限のある処理施設へのユニットの投入が容易となる。
【００６７】
また、上記のメンテナンス等の作業を円滑に行うため、輸送コストが削減できるため、水処理効率および膜ろ過ユニットの設置安定性の観点から、膜ろ過ユニット１の膜表面積当たりの重量は、０．４ｋｇ／ｍ２以上１．０ｋｇ／ｍ２以下であることが好ましく、０．５ｋｇ／ｍ２以上０．７ｋｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
図１１は、本発明の膜ろ過ユニットの第２の実施形態を示す斜視図である。第１の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第２の実施形態の膜ろ過ユニット１は、フレーム３の２つの縦部材３０のうちの一方から散気管４に気体を供給するようにした例である。
第１の実施形態からの変更点は、給気口５６を、２つの縦部材３０のうちの一方の上部支持板４４の貫通管４４ａの１つに取り付け、他の貫通管４４ａのすべてにキャップ５８を取り付けた点；散気管４の気体が供給される側とは反対側の端部に、汚泥排出管４ｂを設けた点である。
【００６９】
＜第３の実施形態＞
図１２は、本発明の膜ろ過ユニットの第３の実施形態を示す斜視図である。第１の実施形態または第２の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第３の実施形態の膜ろ過ユニット１は、フレーム３の縦部材３０において給気管を兼ねている支柱を角筒状にした例である。
第２の実施形態からの変更点は、フレーム３の縦部材３０における丸パイプからなる２本の支柱４０を、１本の角筒状の支柱４１に変更した点；フレーム３の縦部材３０におけるＨ字型の給気ヘッダ６０を、角筒状の給気ヘッダ６１に変更した点である。
支柱４１と給気ヘッダ６１とは、下部支持板４６に形成された貫通管（図示略）を介して接続されている。
【００７０】
＜他の実施形態＞
本発明の膜ろ過ユニットは、複数の膜エレメントと、複数の膜エレメントを保持するフレームと、フレームの下部に接続する散気管とを備え、フレームの少なくとも一部が、散気管に気体を供給する給気管を兼ねているものであればよく、図示例のものに限定されない。
【００７１】
例えば、膜エレメントは、充填密度が高い中空糸膜エレメントが好ましいが、平膜エレメントであってもよい。
膜エレメントにおける縦杆は、丸パイプに限定されず、機械的強度、パイプとの擦れによる膜の損傷の問題がなければ、角パイプであってもよい。角パイプの断面形状は、四角形に限定されず、六角形等の他の形状であってもよい。
膜エレメントを略鉛直方向に案内するための膜エレメントにおける嵌合凸部は、ガイド溝であってもよい。この場合、相手側のフレームの縦部材のガイド部におけるガイド溝は、嵌合凸部となる。
【００７２】
フレームの縦部材における支柱は、丸パイプに限定されず、機械的強度、中空糸膜が接触したときに引っかかったり、擦れによる損傷が生じる等の問題がなければ、角パイプであってもよい。角パイプの断面形状は、四角形に限定されず、六角形等の他の形状であってもよい。
フレームの縦部材における支柱のうち給気管を兼ねていないものは、中実な円柱状のものにしてもよい。この場合、円柱状の支柱が接続される貫通管４４ａにキャップを取り付ける必要はない。
フレームの縦部材における支柱の数は、１つの縦部材あたり１本以上であればよく、膜ろ過ユニットの大きさに応じて適宜設定すればよい。フレームの縦部材における支柱の数は、図１に示されるように、上部支持板および下部支持板と接続することによって枠状の構造となり、縦部材がぐらつかずに安定する点から、１つの縦部材あたり２本が好ましい。
【００７３】
フレームの縦部材におけるガイド部は、ガイド溝を途中で分断するように上下に分割されたものであってもよい。ただし、ガイド部が上下に分割されていると、膜エレメントを挿入したときに下側のガイド部に対する位置決めが困難となるため、図示例のように上下方向に連続したものが好ましい。
フレームの縦部材における上部支持板と下部支持板とは、同じ形状のものであってもよく、異なる形状のものであってもよい。成形品を作る金型が１つで済むため、余分なコストが発生しない点から、上部支持板と下部支持板とは同じ形状が好ましい。
フレームの縦部材における押さえ板および支え板は、機械的強度に問題がなければ、それぞれ上部支持板および下部支持板と一体化したものであってもよい。
【００７４】
各部材を締結する締結手段は、ボルトとナットに限定はされず、他の手段（例えばシャコ万力等）であってもよい。
集水管の数は、１つに限定されない。例えば、膜エレメントが略鉛直方向に長い場合、上側の集水管のみでは膜間差圧が大きくなる。膜の長手方向の膜間差圧を下げるため、別の集水管を下部ハウジングに接続してもよい。
【００７５】
［水処理方法］
本発明の水処理方法は、本発明の膜ろ過ユニットを用いて固液分離することを含む。水処理方法における固液分離工程において、本発明の膜ろ過ユニットが用いられる以外は、公知の態様を採用できる。
例えば、有機物、微生物（細菌類等）、それらの残骸等を含む各種排水（工業排水、生活排水等）を、活性汚泥水槽内において活性汚泥によって生物化学的に処理するとともに、活性汚泥水槽内に浸漬された本発明の膜ろ過ユニットによって汚泥と処理水とを固液分離して水処理を行うことができる。
膜ろ過ユニット１の全高が１ｍ以上１．５ｍ以下である場合には、上記の活性汚泥水槽は、水深が１．５ｍ以下であってもよい。
【実施例】
【００７６】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００７７】
（実施例１）
図１１の膜ろ過ユニット１を以下のようにして作製した。
硬質ポリ塩化ビニル管（ＶＰ１３、外径１８ｍｍ、内径１３ｍｍ）に散気穴４ａを７箇所あけて散気管４とした。
散気管４を接続するための穴を３箇所あけた、硬質ポリ塩化ビニル管からなるＨ字型の給気ヘッダ６０を、３本の散気管４の両端のそれぞれにポリ塩化ビニル用接着剤で接着して固定した。【００７８】
硬質ポリ塩化ビニル管（ＶＰ３０、外径３８ｍｍ、内径３１ｍｍ）からなる２本の貫通管４６ａが設けられた下部支持板４６を用意し、給気ヘッダ６０の縦方向のパイプの２つの上端に貫通管４６ａをポリ塩化ビニル用接着剤で接着して固定した。給気ヘッダ６０の縦方向のパイプの２つの下端にはキャップ（図示略）をポリ塩化ビニル用接着剤で接着して固定した。
下部支持板４６に、断面Ｌ字型のステンレス（ＳＵＳ３０４）製の支え板５４を六角穴付きボルトとナット５２で固定した。
下部支持板４６の２つの貫通管４６ａのそれぞれに、硬質ポリ塩化ビニル管（ＶＰ３０、外径３８ｍｍ、内径３１ｍｍ）からなる支柱４０をポリ塩化ビニル用接着剤で接着して固定した。【００７９】
硬質ポリ塩化ビニル管（ＶＰ３０、外径３８ｍｍ、内径３１ｍｍ）からなる２本の貫通管４４ａが設けられた上部支持板４４を用意し、２本の支柱４０の上端に貫通管４４ａをポリ塩化ビニル用接着剤で接着して固定した。
２つの上部支持板４４のそれぞれに、断面Ｌ字型のステンレス（ＳＵＳ３０４）製の上部横部材３２の端部を、六角穴付きボルトとアイナット（吊金具６２）で締結して固定した。これによって膜ろ過ユニット１の上部が補強され、かつ膜ろ過ユニット１を吊り下げて反応槽から引き上げることを可能にした。【００８０】
ガイド部４２の下端を下部支持板４６の側面に接着し、ガイド部４２の上端を上部支持板４４の側面に接着した。このようにして、合計４枚のガイド部４２を取り付けた。
４つの貫通管４４ａのうちの１つの貫通管４４ａの上端に給気口５６となるソケットをポリ塩化ビニル用接着剤で接着して固定した。これによって給気口５６から散気管４までが連通する構造にした。
他の３つの貫通管４４ａの上端のそれぞれにキャップ５８をポリ塩化ビニル用接着剤で接着して固定した。これによって給気口５６から供給した空気が散気管４以外の部分から漏れないような構造にした。【００８１】
図２に示す中空糸膜エレメント２（膜面積：５ｍ２）の下部嵌合凸部２２を、図６に示すように、ガイド部４２のガイド溝４２ａに嵌合させ、下方に摺動させることによって、中空糸膜エレメント２をフレーム内に挿入した。合計で１０枚の中空糸膜エレメント２をフレーム３内に挿入した。中空糸膜エレメント２のハウジング中央付近の厚さは１３ｍｍであり、これらを２３ｍｍのピッチで配列したため、ハウジング中央付近の中空糸膜エレメント２間の間隔Ｘは１０ｍｍであった。【００８２】
図７に示すＥＰＤＭ製の弾性部材６（凸部６ｂを含まない基材部６ａの厚さ：６ｍｍ、デュロメータ硬さ：Ａ７０）を、図８に示すように、中空糸膜エレメント２間の間隙に凸部６ｂが嵌合するように、フレーム３内に配列された中空糸膜エレメント２の上部ハウジング１４の長手方向の両端部に取り付けた。
図９に示すように、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製の押さえ板５０および上部支持板４４のボルト用穴に六角穴付きボルト４８を挿通し、ボルト４８にナット（図示略）を取り付け、弾性部材６がすべての中空糸膜エレメント２に対して隙間なく接触するまでこれらを締め付けた。このようにして、弾性部材６を介して中空糸膜エレメント２を上方から押さえつけるように、押さえ板５０を上部支持板４４に固定した。【００８３】
図１０に示すように、中空糸膜エレメント２の取水口２４と、集水管５の接続管５ａと接続することによって、集水管５を中空糸膜エレメント２の上方に取り付けた。
以上のようにして、複数の中空糸膜エレメント２がフレーム３によって保持された膜ろ過ユニット１を得た。【００８４】
膜ろ過ユニット１の外形寸法は、幅：８２５ｍｍ、奥行き：２６０ｍｍ、高さ：１２９６ｍｍであった。
膜充填密度は、２３３ｍ２／ｍ２（＝５ｍ２×１０／（０．８２５ｍ×０．２６ｍ））であった。
図４における側面Ａと表面Ｂとの最大段差Ｙは、５ｍｍであった。したがって、複数の膜ろ過ユニット１を隙間なく並設した際に、各膜ろ過ユニット１において最も外側に配置された中空糸膜エレメント２間の間隔は、膜ろ過ユニット１内の中空糸膜エレメント２間の間隔Ｘ：１０ｍｍと同じにすることができた。複数の膜ろ過ユニット１を並設した場合においても、中空糸膜エレメント２間の間隙は、上部横部材を固定した部分以外の全ての部分で１０ｍｍとすることができ、膜充填密度を減少させずに中空糸膜エレメント２を配列できることを確認できた。【００８５】
膜分離活性汚泥法による生物化学的処理を行う反応槽に膜ろ過ユニット１を浸漬して、集水管５にホースを接続して吸引ポンプによって１．２５ｍ３／ｈで吸引して原水をろ過し、給気口５６にホースを接続してブロワによって１３．４Ｎｍ３／ｈで送風して散気を行いながら、１か月間運転を行ったところ、膜ろ過の吸引差圧が上昇することなく安定して運転できた。
以上の結果から、膜ろ過ユニット１を構成するフレーム３の一部を給気管として用いることによってコンパクトで安定運転が可能な膜ろ過ユニット１が低コストで得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の膜ろ過ユニットは、高汚濁水の処理用途（下水処理場における２次処理または３次処理、浄化槽における固液分離、産業排水中のＳＳ（懸濁物質）の固液分離等）、無菌水、飲料水、高純度純水の製造用途、空気の浄化用途等に好適に使用される。
【符号の説明】
【００８７】
１  膜ろ過ユニット、２  中空糸膜エレメント、３  フレーム、４  散気管、４ａ  散気穴、４ｂ  汚泥排出管、５  集水管、５ａ  接続管、５ｂ  集合管、５ｃ  取水管、６  弾性部材、６ａ  基材部、６ｂ  凸部、１０  中空糸膜、１２  中空糸膜シート状物、１４  上部ハウジング、１６  下部ハウジング、１８  縦杆、２０  上部嵌合凸部、２２  下部嵌合凸部、２４  取水口、３０  縦部材、３２  上部横部材、３４  下部横部材、４０  支柱、４１  支柱、４２  ガイド部、４２ａ  ガイド溝、４４  上部支持板、４４ａ  貫通管、４６  下部支持板、４６ａ  貫通管、４８  ボルト、５０  押さえ板、５２  ナット、５４  支え板、５６  給気口、５８  キャップ、６０  給気ヘッダ、６１  給気ヘッダ、６２  吊金具、Ａ  側面、Ｂ  表面、Ｂ’  表面、Ｘ  間隔、Ｙ  最大段差。
【図１】
2017082095.tif 000006
【図２】
2017082095.tif 000007
【図３】
2017082095.tif 000008
【図４】
2017082095.tif 000009
【図５】
2017082095.tif 000010
【図６】
2017082095.tif 000011
【図７】
2017082095.tif 000012
【図８】
2017082095.tif 000013
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2017082095.tif 000017
【国際調査報告】
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