(57)【要約】    【課題】  膜が目詰まりしにくく、被処理水の流速が比較的小さくても膜分離が可能で、膜充填効率が優れており、装置内に異物が堆積しにくい膜分離装置及び膜分離方法を提供すること。    【解決手段】  被処理水入口および濃縮水出口を有する矩形管状の圧力容器と、前記圧力容器内に設けられた集水部と、前記集水部にて挟持して保持された膜分離エレメント群とを備え、  前記膜分離エレメント群が、複数の膜分離エレメントと、前記膜分離エレメント間に設けられたスペーサとを積層して構成され、前記膜分離エレメントおよび前記スペーサを貫通すべく、前記膜分離エレメントに貫通孔が形成され、  前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、前記集水部に形成された透過水排出路に連通され、  前記圧力容器内に導入された被処理水が、前記膜分離エレメント内を浸透して、前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出されることを特徴とする膜分離装置による。【選択図】  図１６
2008183561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水入口および濃縮水出口を有する矩形管状の圧力容器と、前記圧力容器内に設けられた集水部と、前記集水部にて挟持して保持された膜分離エレメント群とを備え、
前記膜分離エレメント群が、複数の膜分離エレメントと、前記膜分離エレメント間に設けられたスペーサとを積層して構成され、前記膜分離エレメントおよび前記スペーサを貫通すべく、前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、
前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、前記集水部に形成された透過水排出路に連通されており、
前記圧力容器内に導入された被処理水が、前記膜分離エレメント内を浸透して、前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出されることを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
前記膜分離エレメント群が一対の集水部にて挟持され、前記一対の集水部が固定手段にて固定されている請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項３】
前記集水部が、板状部材を用いて構成されている請求項１または２に記載の膜分離装置。
【請求項４】
前記膜分離エレメントが、透過性膜、間隔保持体、支持板、間隔保持体、透過性膜を順次積層した５層構造であって、前記貫通孔に一方端部が接すべく、前記支持板に少なくとも一つの切り込みが設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の膜分離装置。
【請求項５】
前記切り込みの他方端部が、前記支持板における前記スペーサの投影領域の外側に設けられている請求項４に記載の膜分離装置。
【請求項６】
前記圧力容器の被処理水入口側には整流板が設けられており、前記整流板が、隣接する膜分離エレメント群と略直交すべく設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の膜分離装置。
【請求項７】
被処理水入口および濃縮水出口を有する矩形管状の圧力容器と、前記圧力容器内に設けられた集水部と、前記集水部にて挟持して保持された膜分離エレメント群とを備え、
前記膜分離エレメント群が、複数の膜分離エレメントと、前記膜分離エレメント間に設けられたスペーサとを積層して構成され、前記膜分離エレメントおよび前記スペーサを貫通すべく、前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、
前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、前記集水部に形成された透過水排出路に連通しており、
前記圧力容器内に導入された被処理水を、前記膜分離エレメント内を浸透して、前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出することを特徴とする膜分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固液分離、イオン除去、溶解性有機物除去、コロイドシリカ排水処理、ラテックス排水処理、各種廃液処理、水道水濾過、活性汚泥処理、食品排水処理、生活排水処理（中水処理）、船舶雑廃水処理、し尿処理、ＣＯＤ低減、ＢＯＤ低減、濾過器逆洗排水処理、印刷塗料排水処理などに利用することができる平膜型の膜分離装置及び膜分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の中に様々な物質を溶解あるいは混合した液（被処理水）を、清浄な水（透過水）と濃度が高い濃縮水とに分離するために膜分離装置が用いられている。膜分離装置には様々な形式のものがあるが、例えば、クロスフロー方式による膜分離が広く行われている。このクロスフロー方式には、例えば、図１１（ａ）に示すように、透過水と濃縮水に分離する機能を有する膜モジュール４１に対して供給ポンプ４２により被処理水を圧送し、透過水を経路４３を経て膜モジュール４１から取り出し、濃縮水を経路４４を経て膜モジュール４１から取り出し、この濃縮水を経路４５、循環ポンプ４６を経て膜モジュール４１に戻し、以降、濃縮水を経路４４、４５を多数回循環させてその濃縮度を増す方式と、図１１（ｂ）に示すように、被処理水のタンク４７に貯留された被処理水を供給ポンプ４８により膜モジュール４１に供給し、透過水を経路４９を経て膜モジュール４１から取り出し、濃縮水を経路５０、５１を経てタンク４７に戻し、このタンク４７内の被処理水を供給ポンプ４８により膜モジュール４１に供給し、以降、濃縮水を経路５０、５１を多数回循環させてその濃縮度を増す方式等がある。ところで、現在使われているモジュールの形式によって膜モジュールを分類すると、次のようになる。
（１）中空糸モジュール 外径が約５００〜１５００μｍの中空糸を束ねた構造で、単位体積あたりの膜面積が極めて大きいが、狭い流路である中空糸内が閉塞しやすいという欠点や頻繁な洗浄が必要となるという欠点や比較的きれいな原水に限られるという欠点があるので、精密な前処理が必要である。
（２）スパイラル巻きモジュール 膜とスペーサーを中心の集水管のまわりに螺旋状に巻き付けたもので、これを耐圧容器に入れて集水管を次々に接続していき、数本を直列に接続して用いる構造が多く、コンパクトに大きな膜面積の膜が得られるが、中空糸モジュールと同様に膜の流路が閉塞しやすいという欠点がある。
（３）管型モジュール 内径数mm〜数１０mmの支持管の内面または外面に膜を装着した長さが約３ｍ程度までのものを数十本まとめた構造で、管内流路は閉塞しにくく、処理液の流速も大きくとれるという利点はあるが、上記両モジュールに比べて膜充填率の数値が小さく、膜充填効率が劣っているという欠点がある。
【０００３】
また、特公平３−１８４９０号公報（特許文献１）には、図１２および１３に示すような濾過兼分離装置が開示されている。図１２、１３において、管状の外側ケーシング６１は、一端がドーム形の底６２によって閉鎖されており、他端が蓋６３によって閉じられている。蓋６３には原水入口接続部６４と、塩水出口接続部６５と、浸透物排出管６６用出口が開口されている。外側ケーシング６１内には、内側ケーシング６７、６７が前後して配置されており、各内側ケーシング６７内には、ダイアフラムクッション６８の積層体と、そのダイアフラムクッション６８、６８の間に配置されたスペーサー６９が充填されている。また、ダイアフラムクッション６８の積層体を管状ボルト７０が貫通しており、その管状ボルト７０には複数の半径方向孔７１が穿設されている。この特許公報に記載された濾過装置によれば、入口接続部６４から外側ケーシング６１内に流入した原水は、ダイアフラムクッション６８内を浸透して、浸透物は半径方向孔７１から管状ボルト７０内に流入し、さらに、浸透物排出管６６を経て排出され、一方、非浸透物は塩水出口接続部６５から排出される。
【０００４】
ところが、この特許公報に記載された濾過装置では、被処理液の流路が長いので、圧損が大きく、さらに、前後の内側ケーシング６７、６７の間には隙間７２が存在するので、この部分に異物が堆積しやすいという欠点がある。
【０００５】
【特許文献１】特公平３−１８４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、膜が目詰まりしにくく、被処理水の流速が比較的小さくても膜分離が可能で、膜充填効率が優れており、装置内に異物が堆積しにくい膜分離装置及び膜分離方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、被処理水入口側に整流板を配した圧力容器と、この圧力容器内に配置した多数の内側ケーシングと、この内側ケーシング内に積層した膜分離エレメントとを備え、膜分離エレメントを貫通するように貫通孔を形成し、内側ケーシングには長手方向に透過水排出路を形成し、上記貫通孔を透過水排出路に連通したことにより、整流板を経て圧力容器内に導入された被処理水は膜分離エレメント内を浸透して、貫通孔および内側ケーシングに設けた透過水排出路を経て外部に排出することができる。
【０００８】
また、本発明は、被処理水入口および濃縮水出口を有する圧力容器と、前記圧力容器内に設けられた内側ケーシングと、前記内側ケーシング内に設けられた膜分離エレメント群とを備え、前記膜分離エレメント群が、複数の膜分離エレメントと、前記膜分離エレメント間に設けられたスペーサとを積層して構成され、前記膜分離エレメントおよび前記スペーサを貫通すべく、前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、前記内側ケーシングに形成された透過水排出路に連通されており、前記圧力容器内に導入された被処理水が、前記膜分離エレメント内を浸透して、前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出されることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明にかかる膜分離装置においては、前記圧力容器内に複数の内側ケーシングが設けられており、隣接する前記内側ケーシング内の前記膜分離エレメント群が近接している構成が好ましい。
【００１０】
この好ましい構成によれば、前記膜分離エレメント群がそれぞれ近接しているため、従来技術に示したような隙間が形成されない。したがって、この構成によれば、隙間部分における「異物の堆積」という従来の問題を解決することができる。
【００１１】
また、本発明にかかる膜分離装置においては、前記膜分離エレメントが、透過性膜、間隔保持体、支持板、間隔保持体、透過性膜を順次積層した５層構造であって、前記貫通孔に一方端部が接すべく、前記支持板に少なくとも一つの切り込みが設けられている構成が好ましい。
【００１２】
この好ましい構成によれば、前記支持板に前記貫通孔に連通する（接する）前記切り込みが設けられているため、前記膜分離エレメント内を浸透してきた液体を前記切り込みおよび前記貫通孔を介して、効果的に前記透過水排出路に送ることが可能となる。すなわち、前記切り込みを設けることによって、透過水の圧損を低減し、透過水の前記貫通孔に対するスムーズな流れ込みを確保することができる。
【００１３】
さらに、本発明にかかる膜分離装置においては、前記切り込みの他方端部が、前記支持板における前記スペーサの投影領域の外側に設けられている構成が好ましい。
【００１４】
この好ましい構成によれば、前記膜分離エレメントと前記スペーサとが密接して積層された場合であっても、前記切り込みの他方端部が前記支持板における前記スペーサの投影領域の外側に設けられているため、前記膜分離エレメント内を浸透してきた液体の流入路が確保され、前記切り込み等を介して、適切に透過水の搬送（前記透過水排出路を介した搬送）を実施することができる。
【００１５】
また、本発明にかかる膜分離装置においては、前記内側ケーシング内に、複数の前記膜分離エレメント群が設けられている構成が好ましい。
【００１６】
この好ましい構成によれば、前記内側ケーシング内に複数の膜分離エレメント群が設けられることによって、設置面積に対して、従来よりも大容量の処理を実施することが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明にかかる膜分離装置においては、隣接する前記膜分離エレメント群が、所定の角度傾けて配設されている構成が好ましい。特に、隣接する前記膜分離エレメント群が、略直交して設けられている構成が好ましい。
【００１８】
この好ましい構成によれば、隣接する前記膜分離エレメント群が所定の角度傾けて（例えば直交すべく）配設されていることにより、前記被処理水の流れが乱流化しやすくなるため、前記膜分離エレメントの膜面（前記透過性膜表面）への懸濁物質等の堆積が抑制される。前記膜分離エレメント群を略直交して設ければ、前記被処理水の乱流効果が最大となるため、より好ましい。
なお、「所定の角度」は、特に限定されないが、圧損等とのバランスを考慮して、０°より大きければよく、例えば、１０°〜９０°程度であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明にかかる膜分離装置においては、前記圧力容器の被処理水入口側には整流板が設けられており、前記整流板が、隣接する膜分離エレメント群と略直交すべく設けられている構成が好ましい。
【００２０】
この好ましい構成によれば、前記整流板と前記膜分離エレメント群との間にて、前記被処理水の流れが乱流化しやすくなるため、上記と同様に、前記膜分離エレメントの膜面（前記透過性膜表面）への懸濁物質等の堆積が抑制される。
【００２１】
さらに、本発明においては、上述した内側ケーシングに換えて、複数の膜分離エレメントを挟持して固定可能であって、膜分離エレメント群に形成された貫通孔に連通した透過水排出路を有する、集水部を用いて膜分離装置を構成することもできる。
具体的には、本発明にかかる膜分離装置は、被処理水入口および濃縮水出口を有する矩形管状の圧力容器と、前記圧力容器内に設けられた集水部と、前記集水部にて挟持して保持された膜分離エレメント群とを備え、前記膜分離エレメント群が、複数の膜分離エレメントと、前記膜分離エレメント間に設けられたスペーサとを積層して構成され、前記膜分離エレメントおよび前記スペーサを貫通すべく、前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、前記集水部に形成された透過水排出路に連通されており、前記圧力容器内に導入された被処理水が、前記膜分離エレメント内を浸透して、前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出されることを特徴とするように、構成可能である。
また、かかる膜分離装置においては、前記膜分離エレメント群が一対の集水部にて挟持され、前記一対の集水部が固定手段にて固定されている構成とすることが好ましい。
さらに、かかる膜分離装置においては、前記集水部が、板状部材を用いて構成されていることが好ましい。
【００２２】
また、本発明にかかる膜分離方法は、被処理水入口および濃縮水出口を有する圧力容器と、前記圧力容器内に設けられた内側ケーシングと、前記内側ケーシング内に設けられた膜分離エレメント群とを備え、前記膜分離エレメント群が、複数の膜分離エレメントと、前記膜分離エレメント間に設けられたスペーサとを積層して構成され、前記膜分離エレメントおよび前記スペーサを貫通すべく、前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、前記内側ケーシングに形成された透過水排出路に連通しており、前記圧力容器内に導入された被処理水を、前記膜分離エレメント内を浸透して、前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出することを特徴としている。
【００２３】
さらに、本発明にかかる膜分離方法は、被処理水入口および濃縮水出口を有する矩形管状の圧力容器と、前記圧力容器内に設けられた集水部と、前記集水部にて挟持して保持された膜分離エレメント群とを備え、前記膜分離エレメント群が、複数の膜分離エレメントと、前記膜分離エレメント間に設けられたスペーサとを積層して構成され、前記膜分離エレメントおよび前記スペーサを貫通すべく、前記膜分離エレメントに貫通孔が形成されており、前記膜分離エレメント群に形成された前記貫通孔が、前記集水部に形成された透過水排出路に連通しており、前記圧力容器内に導入された被処理水を、前記膜分離エレメント内を浸透して、前記貫通孔および前記透過水排出路を経て外部に排出することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は上記のとおり構成されているので、次の効果を奏する。
（１）本願発明によれば、膜が目詰まりしにくく、被処理水の流速が比較的小さくても膜分離が可能で、膜充填効率が優れており、装置内に異物が堆積しにくい膜分離装置及び膜分離方法を提供することができる。特に、本願発明によれば、内側ケーシングに換えて板状部材等にて形成された集水部が用いられるため、上記効果に加えて、よりコンパクトな膜分離装置および膜分離方法を提供可能である。
（２）好ましい態様の発明によれば、圧力容器の全長を短くコンパクトにするとともに、圧力容器内の懸濁物の堆積を抑えることができる。
（３）好ましい態様の記載の発明によれば、膜分離エレメント内の透過水の圧損を小さくすることができる。また、より好ましい態様の発明によれば、さらに圧損を小さくすることができる。
（４）好ましい態様の発明によれば、設置面積に対して、従来よりも大容量の処理を実施することが可能となる。
（５）好ましい態様の発明によれば、隣接する膜分離エレメント群が所定の角度傾けて配設されていることにより、被処理水の流れが乱流化しやすくなるため、膜分離エレメントの膜面（透過性膜表面）への懸濁物質等の堆積を抑制することができる。特に好ましい態様の発明によれば、膜分離エレメント群が略直交して設けられているため、被処理水の乱流効果が最大となり、より効果的に、膜分離エレメントの膜面への懸濁物質等の堆積を抑制することができる。さらに、好ましい態様の発明によれば、整流板と膜分離エレメント群との間にて、被処理水の流れが乱流化しやすくなるため、上記と同様に、膜分離エレメントの膜面への懸濁物質等の堆積を抑制することができる。
（６）好ましい態様の発明によれば、膜分離エレメントの膜が目詰まりしにくい膜分離方法を提供することができる。
（７）好ましい態様の発明によれば、効果的な膜洗浄方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
すなわち、本発明の要旨は、一端側に被処理水入口を有し、他端側に濃縮水出口を有する圧力容器内に多数の内側ケーシングを相前後して配置し、該圧力容器の被処理水入口側には整流板を配し、各内側ケーシングには多数の膜分離エレメントを積層し且つ隣接する膜分離エレメントの間にはシール材を兼ねたスペーサを配し、積層した膜分離エレメントの一方側から他方側にかけてスペーサを含む膜分離エレメントを貫通するように貫通孔を形成し、各内側ケーシングには長手方向に透過水排出路を形成し、上記貫通孔を透過水排出路に連通し、上記整流板を経て圧力容器内に導入された被処理水は膜分離エレメント内を浸透して、貫通孔および透過水排出路を経て外部に排出されることを特徴としている。
【００２６】
本発明によれば、圧力容器の被処理水入口側には整流板を配しているので、容器内に導入される被処理水は整流され、偏流が生じることはないので、被処理水の流速を比較的高くすることができる。被処理水の種類および性状にも依存するが、０．５〜２．０ｍ／sec の流速をとることができる。０．５ｍ／sec 未満では十分な透過水の流束が得られず、２ｍ／sec を超えても、エネルギー的に非効率である。本発明においては、加圧された被処理水を圧力容器内に供給する方法を採らなくても、透過水排出側を負圧（０．１ＭＰａ以下）にすることによって被処理水を圧力容器内に導入して膜分離することもできる。生活排水処理（逆浸透膜）やラテックス排水およびフィルター逆洗排水（限外濾過膜）のような場合には、加圧方式で被処理水を圧力容器内に供給する方法が好ましく、一部の高濃度汚泥（例えば、活性汚泥）のような場合には、負圧方式で被処理水を圧力容器内に導入する方法が好ましい。
【００２７】
整流板を経て圧力容器内に導入された被処理水は膜分離エレメント内を浸透して、貫通孔および内側ケーシングに設けた透過水排出路を経て外部に排出されるが、貫通孔内にパイプを挿入し、且つ上記パイプにはパイプの長手方向に沿って透過水排出溝が形成されている。この透過水排出溝は、パイプの外面に形成されている。なお、以下の本実施形態（および各実施例）においては、貫通孔内に挿入して、透過水排出溝を形成する部材として、「パイプ」を用いる場合について説明するが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、必要に応じて、パイプのかわりに「中実棒」を用いてもよい。このように中実棒を用いる場合には、この中実棒外面の長手方向に沿って、透過水排出溝が形成される。
【００２８】
このパイプは、透過水流路の役割とともに、膜分離エレメントを固定する役割も果たし、透過水を排出する簡便な構造の装置を提供することができる。パイプに形成した透過水排出溝により透過水が流れやすくなり、透過水側に不要な圧力損失が生じるのを抑えることができる。この透過水排出溝は、短期間で異物により閉塞されるのを防止するために、０．５〜１．０mm×０．５〜１．０mm（図５（ｂ）のｄ1×ｄ2）の大きさの断面にすることが好ましい。また、この透過水排出溝は、１本以上設けるのが好ましく、均等間隔で複数本（例えば、２〜８本）設けるのがより好ましい。
【００２９】
内側ケーシングと多数の膜分離エレメントの圧力容器の長手方向における長さを略同様とし、隣接する内側ケーシング内の膜分離エレメントの間には実質的な間隙がないことが好ましい。前後して配置された内側ケーシング間に間隙がなければ、その部分に懸濁物質が堆積しないからである。
なお、本実施形態においては、内側ケーシング（における膜分離エレメント（膜分離エレメント群）配設部）と膜分離エレメント（膜分離エレメント群）との長手方向長さが略同様の場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、隣接する膜分離エレメント（膜分離エレメント群）の間に実質的な間隙がなければ、内側ケーシングと膜分離エレメントとの長手方向の長さが、同一であってもまたは異なるものであってもよい。
【００３０】
膜分離エレメントは矩形の平膜状であって、長辺対短辺の比は１以上３以下であり、貫通孔は短辺の２等分線上にあることが好ましい。というのは、長辺対短辺の比が３を超えると、超音波等による溶着によって膜分離エレメントを作製するのが困難であり、たとえ、長辺対短辺の比が３以上の膜分離エレメントを得ることができたとしても、膜面積が小さなエレメントになってしまうからであり、貫通孔が短辺の２等分線上にあることで、均等に透過水を貫通孔に集めることができるからである。このように、膜分離エレメントが矩形の平膜状であって、長辺対短辺の比が１以上３以下であり、貫通孔が短辺の２等分線上にあれば、平膜でありながら逆洗が可能な膜分離エレメントの製作（切断、溶着）が容易であるという効果がある。また、貫通孔を短辺の２等分線上に配置することにより、バランスのとれた処理水の集水が可能になる。
【００３１】
膜分離エレメントは透過性膜、間隔保持体、支持板、間隔保持体、透過性膜を順次積層した５層構造であって、貫通孔近傍の上記支持板に、貫通孔に向かって少なくとも１つの切り込みを設けることが好ましい。膜分離エレメント内の透過水は、透過性膜と間隔保持体として透過水の流路（ドレン）の役目をするドレンクロス（不織布等）を浸透して膜分離エレメントを貫通する貫通孔に到達しようとするが、隣接する膜分離エレメントの間にはシール材を兼ねたスペーサが配置されているので、上下から膜分離エレメントを挟持するスペーサで押圧されることによって膜分離エレメントから貫通孔への透過水のスムーズな流入が阻止されることがある。そこで、貫通孔近傍の支持板に、貫通孔に向かって少なくとも１つの切り込みを設ければ、膜分離エレメント内を浸透する透過水の圧損が低減され、透過水の貫通孔へのスムーズな流入が確保される。
【００３２】
透過性膜は、精密濾過膜、限外濾過膜、ナノ濾過膜または逆浸透膜を用いることができる。このように、用途に応じて透過性膜の膜種を変えることにより、様々なアプリケーションに対応できるという効果がある。
【００３３】
また、被処理水に気体を混入して、２相流状態の被処理水を圧力容器内に導入すれば、被処理水に混入された気体により膜分離エレメントの洗浄効果（膜の目詰まり防止効果）が期待できるので好ましい。この気体としては、空気または窒素を使用することができる。
【００３４】
また、被処理水に連続的に気体を混入するのではなく、間欠的に気体を混入してもよい。例えば、１日に１回程度、被処理水中に加圧空気を混入することで、気泡による懸濁物の掻き取り効果が期待でき、膜分離エレメントの膜が目詰まりしにくくなる。
【００３５】
さらに、圧力容器の透過水排出側から加圧された逆洗水または気体を混入した逆洗水を容器内に通入することで、膜表面に付着した懸濁物を剥離することができる。なお、逆洗水には透過水を用いることができる。逆洗水の圧力は、０．０５〜０．２ＭＰａが好ましく、０．０５〜０．１ＭＰａがより好ましい。０．２ＭＰａ以上では膜の破損の恐れがあり、０．０５〜０．１ＭＰａで十分な洗浄効果が得られるからである。
【００３６】
また、本実施形態にかかる膜分離装置は、クロスフロー方式、デッドエンド方式等の濾過方式に使用可能である。
【実施例】
【００３７】
以下に本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。図１は、一端側に被処理水入口１を有し、他端側に濃縮水出口２を有する圧力容器３の斜視図である。圧力容器３内には、図２に示すように、半割上部４と半割下部５からなる槽状の内側ケーシング６が多数相前後して配置されている。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、圧力容器３の被処理水入口１側には整流板７が設置されている。整流板７は、図３（ｂ）に示すように、圧力容器３の被処理水入口１側の円形開口部に櫛目状に一定間隔で設置した板状体８を２列に配置したものである。図３（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面の整流板７の拡大図である図３（ｄ）に示すように、板状体８の長さＬ2 は３０〜６０mmであり、４０〜５０mmが好ましい。また、図３（ｄ）のＣ−Ｃ矢視断面の整流板７の一部である図３（ｃ）に示すように、板状体８の断面の大きさは、ｄ1 は１〜１０mmであり、２〜５mmが好ましい。また、ｄ2 は５〜２０mmであり、７〜１５mmが好ましい。そして、隣接する板状体８、８の間隔Ｌ1 は５〜２０mmであり、７〜１０mmが好ましい。このように、整流板を２列に配することで、圧力容器内の入口側に被処理水をほぼ一様に分配するとともに整流状態で容器内に導入することができる。
【００３９】
図２に示すように、各内側ケーシング６内には、多数の膜分離エレメント９が積層されている。また、図４に示すように、隣接する膜分離エレメント９と９の間にはシール材を兼ねたスペーサ１０が配置されている。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、積層した膜分離エレメント９の一方側から他方側にかけてスペーサを含めて膜分離エレメント９を貫通するように貫通孔１１が形成されており、貫通孔１１にはパイプ１２が挿入されている。図５（ａ）に示すように、パイプ１２には、パイプの長手方向に沿って４本の透過水排出溝１３が形成されている。
【００４１】
図４に示すように、膜分離エレメント９は矩形の平膜状であって、本実施例の長辺対短辺の比は２であり、パイプを挿入する貫通孔１１は短辺の２等分線上にある。具体的には、長辺が１００〜３００mmで、短辺が５０〜１５０mmが好ましい。あまり長いと、超音波による溶着によって膜分離エレメントを作製するのが困難になり、また逆洗もできなくなる（破損の恐れが生じる）。
【００４２】
図６に示すように、膜分離エレメント９は透過性膜１４、不織布１５、支持板１６、不織布１７、透過性膜１８を順次積層した５層構造であって、透過性膜１４、不織布１５、不織布１７および透過性膜１８の端部は超音波で溶着されている。支持板１６の材質は、合成樹脂でもよく、金属でもよく、要するに、膜分離エレメント９が一定の形状を保持できるような材質のものであればよい。
【００４３】
また、図７（ａ）に示すように、貫通孔１１近傍の支持板１６には、貫通孔１１に向かって８つの切り込み１９が形成されている。２０はリング状ガスケットであり、切り込み１９はガスケット２０の外側を超えるところまで延びている。また、ガスケットとしては、図８（ａ）に示すような長円状のガスケット２１を採用することもできる。この場合も、切り込み２２はガスケット２１の外側を超えるところまで延びている。ガスケット２０と２１はシール材兼用スペーサ１０に相当するものである。
【００４４】
図３（ａ）に示すように、内側ケーシング６には長手方向に透過水排出路２３が形成されており、貫通孔１１に挿入したパイプ１２は透過水排出路２３に連通している。
【００４５】
図３（ａ）または図４に示すように、膜分離エレメント９に設けられた貫通孔１１は２個であって、膜分離エレメント９の透過性膜１４または１８と不織布１５または１７を浸透して貫通孔１１ａ、１１ｂに達した被処理水は、透過水排出路２３で合流して膜モジュール外に排出される。
【００４６】
また、貫通孔１１近傍の支持板１６には、図７（ａ）または図８（ａ）に示すように、貫通孔１１に向かって複数の切り込み１９または２２が形成されており、切り込みも不織布とともに透過水の流路となるので、膜分離エレメント内を浸透する透過水の圧損が低減され、透過水の貫通孔１１へのスムーズな流れ込みが確保される。切り込み１９または２２の数については、限定されるものではなく、透過水の圧損を低減し、透過水の貫通孔１１へのスムーズな流れ込みが確保されるものであればよい。実際には、貫通孔周囲に４〜２０本程度設けることができる。また、切り込みの幅は０．５mm程度が好ましい。
【００４７】
図２に示すように、内側ケーシング６（における膜分離エレメント（膜分離エレメント群）配設部）と多数の膜分離エレメント９（膜分離エレメント群）の圧力容器の長手方向における長さは略同様であって、隣接する内側ケーシング内の膜分離エレメント９の間には実質的な間隙が存在しない。
【００４８】
かくして、図３に示すように、整流板７を経て圧力容器３内に導入された被処理水は膜分離エレメント９内を浸透して、貫通孔１１に挿入したパイプ１２および内側ケーシング６に設けた透過水排出路２３を経て外部に排出され、濃縮水は出口２から外部に排出される。さらに、圧力容器３の入口部および出口部は、揺るやかに拡径または縮径しているため、渦の形成を抑制できる。そのため、これら拡径部２４または縮径部２５により被処理水の圧損を極力少なくすることができる。
【００４９】
本発明の膜分離装置の分解操作は極めて簡単であって、図１に示す圧力容器３と内側ケーシングを固定しているフランジ２６を取り外すと、圧力容器３から内側ケーシングを容易に引き抜くことができる。通常、圧力容器３には、５〜１０個の内側ケーシングが内蔵されている。図２に示すように、内側ケーシング６は、半割上部４と半割下部５の２部分からなっており、図５にその詳細を示すように、それら半割部分は、ボルト２７、ナット２８、座金２９により締結されているので、そのボルト−ナット螺着構造を緩めることにより簡単に、２分割することができる。また、図２に示すように、内側ケーシング６の半割上部４を取り外すことにより、多数の膜分離エレメント９からなる積層体が現れるが、図４に示すように、上下で隣接する膜分離エレメント９、９の間には、シール材を兼ねたスペーサ１０が介装されており、この膜分離エレメント９の積層体をパイプ１２がくし刺しするような構造であって、各膜分離エレメント９およびスペーサ１０を取り外すことにより簡単に分解することが可能で、これら膜分離エレメント９およびスペーサ１０を除去した後、パイプ１２を抜き取ることができるし、また、パイプ１２を抜き取った後に膜分離エレメント９およびスペーサ１０を除去することもできる。
【００５０】
次に、本発明の特徴ある構成の効果について、具体的な実験に基づいて説明する。
（１）切り込みの効果
図７または図８に示すように、貫通孔１１周囲の膜分離エレメントの支持板１６に切り込みを入れることにより、膜分離エレメント内を浸透する透過液の圧損が低減されることが期待できるので、その効果を確認するために以下のような実験を行ったので説明する。
【００５１】
膜分離エレメントとしては、図６に示す構成において、透過性膜１４と１８を限外濾過膜とし、支持板１６をＡＢＳ樹脂製とし（膜分離エレメントの寸法は１００mm×２００mm）、スペーサ１０をＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン共重合体）製とし、図２に示すように、各膜分離エレメント９の間にスペーサ１０を介在させて、膜分離エレメント９を合計で２８段積層したもの（１００mm×１００mm×２００mm）（本発明の「膜分離エレメント群」に相当）を、直径１５０mmの内側ケーシング６に内蔵し、図３に示すように、この内側ケーシング６を圧力容器３内に５個当接させて配置した。そして、圧力容器３の入口側の整流板７に接続した配管（図示せず）から清水を通入し、１００リットル／ｍ2／hr の透過流束で濾過した。
ａ．支持板に切り込みを設けた場合
膜分離エレメント９の支持板１６に図７に示すような切り込み１９を８つ設けた場合、圧力容器３の入口側の清水の圧力は、０．２ＭＰａであり、透過水排出路２３から排出される水の圧力は０．１８ＭＰａであったので、圧損は０．０２ＭＰａであることが分かった。
ｂ．支持板に切り込みを設けなかった場合
膜分離エレメント９の支持板１６に図７または図８に示すような切り込み１９または２２を設けなかった場合、圧力容器３の入口側の清水の圧力は、０．２５ＭＰａであり、透過水排出路２３から排出される水の圧力は０．１８ＭＰａであったので、圧損は０．０７ＭＰａであることが分かった。このように、膜分離エレメント９の支持板１６に切り込みを設けないと、膜分離エレメント内の透過水は不織布のみを通じて排出されるため、透過水の圧損が大きくなることは明らかである。
（２）隣接する内側ケーシング内の膜分離エレメント間の間隙排除の効果
隣接する内側ケーシング内の膜分離エレメントの間に間隙があると、その間隙に懸濁物が堆積して、流路圧損が増大する。そこで、図２に示すように、内側ケーシング６と多数の膜分離エレメント９の圧力容器の長手方向における長さを略同様とし、図３に示すように、隣接する内側ケーシング６内の膜分離エレメントの間には実質的な間隙が存在しないようにすると、懸濁物が堆積することもなく、流路圧損が低下する効果が期待できる。
【００５２】
そこで、図３に示すように、隣接する内側ケーシング６内の膜分離エレメント９の間には実質的な間隙が存在しないようにして運転すると、圧力容器３の入口１側の清水の圧力から透過水排出路２３から排出される水の圧力を差し引いた圧損は０．０１ＭＰａであったが、図３において、隣接する内側ケーシング６、６間の膜分離エレメントの間に１５mmの間隙が存在する状態で運転すると、圧力容器３の入口１側の清水の圧力から透過水排出路２３から排出される水の圧力を差し引いた圧損は０．０２ＭＰａとなり、流路圧損が増大することが分かった。なお、十分な前処理（例えば、堆積する懸濁物の除去）をすれば、隣接する膜分離エレメントの間に１０mm程度以下の間隙があっても、膜分離は可能である。
【００５３】
また、隣接する内側ケーシング６内の膜分離エレメントの間には実質的な間隙が存在しないような構造とすることにより、圧力容器全体の長さを約７．５％短くすることが可能である。
（３）逆洗の効果
図３に示すような構成の圧力容器３に、活性汚泥 (ＭＬＳＳ：５０００〜３００００mg/liter) を通入して６時間膜分離を行うと、当初、約０．１ＭＰａであった膜間差圧（圧力容器３の入口側の被処理水圧力と透過水排出路２３から排出される水の圧力との差）が０．１５ＭＰａに上昇したので、膜分離エレメントの構成要素に懸濁物が付着・堆積していると考えられたので、図９に示すようなフローの逆洗システムにより、逆洗を実行した。図９を説明すると、３１は被処理水タンク、３２は圧力容器（本発明の膜分離エレメントを備えた膜モジュール）、３３は透過水タンク、３４は被処理水供給ポンプ、３５は逆洗水供給ポンプ、３６は透過水の流量調整弁である。
【００５４】
すなわち、被処理水タンク３１に貯留された被処理水（原水）は、被処理水供給ポンプ３４により経路３７を経て膜モジュール３２に供給され、透過水は経路３８を経て透過水タンク３３に供給される。逆洗時には、被処理水供給ポンプ３４を停止し、逆洗水供給ポンプ３５を起動して経路３９を介して膜モジュール３２内の膜分離エレメントに逆圧（０．１ＭＰａ）を付加し、膜分離エレメント９に付着している懸濁物を清水で洗浄して出口２より濃縮水側に排出した（図３参照）。なお、逆洗水供給ポンプ３５は、タイマーにより１２０分ごとに数分間運転するという間欠運転を実施した。その逆洗の結果、膜間差圧が０．１１〜０．１２ＭＰａに回復したので、逆洗水供給ポンプ３５の運転を停止し、被処理水供給ポンプ３４の運転を再開し膜分離を継続した。その逆洗による膜間差圧の変化例を図１０に示す。図１０の縦軸は膜間差圧を示し、横軸は膜分離装置の累積運転時間を示す。逆洗水供給ポンプは連続して運転されておらず、上記したように、２時間毎に数分間運転するという間欠運転を実施した。図１０の鋸歯状のグラフにおいて、約２時間毎に山部と谷部が見られるが、その谷部が逆洗による膜間差圧の回復を示している。
【００５５】
なお、タイマーによる逆洗水供給ポンプ３５の運転タイミングは、膜分離エレメントの汚れ程度に応じて、任意に選択することができる。
（４）既存の膜分離設備と本発明の膜分離装置との比較
前提条件として、１０ｍ3／日の生活廃水を処理する場合において、処理水のＢＯＤを２０ｐｐｍ以下にするという条件を達成するための要件を比較したのが、次の表１である。
【００５６】
【表１】
2008183561.tif 000003
【００５７】
表１に示すように、本発明および管型モジュールでは、被処理水（原水）への要求懸濁物濃度は比較的緩やかなので、ストレーナ程度の簡単な前処理設備を設けるだけでよい。しかし、スパイラル巻きモジュールや中空糸モジュールでは、被処理水（原水）への要求懸濁物濃度が厳しいので、凝集沈澱設備や砂濾過設備、さらには精密濾過設備などの前処理設備が必要とされるため、大きな設備設置面積が必要となる。
【００５８】
表１における被処理水（原水）への要求懸濁物濃度で比較すれば、本発明と管型モジュールでは同レベルであり、前処理設備もストレーナ程度のものでよいが、次の表２に示すように、本発明は管型モジュールに比較して膜充填率の数値を大きくとることができる（膜分離エレメントをモジュールに密に挿入できる）と同時に圧損も小さく抑えることができる。本発明において膜充填率を大きくとれる理由は、平膜エレメントを積層しているので隙間なく密に充填できるからである。
【００５９】
一方、比較的大きい円筒状のチューブラー膜（直径５〜１０mm程度）を円筒モジュールに挿入する場合、充填率は低くなる。というのは、隣接する円筒状のチューブラー間に不可避的な隙間が形成されるからである。
【００６０】
膜充填率を大きくとれるということは、同一膜面積のモジュールを製造した場合、必要な流路を大きく確保できることにつながる。流速が低くても流路が大きいため、大きな固形分を含有する流体が流れやすくなり（レイノルズ数が大きくなり）、本発明によれば、低流速で膜分離が可能になるのである。
【００６１】
【表２】
2008183561.tif 000004
【００６２】
（５）本発明の膜分離装置の効果
以上の実験結果を要約すると、以下のようになる。
（i）  膜分離エレメントの支持体に切り込みを入れることにより、透過水の圧損を改善できる。
（ii）  隣接する内側ケーシング内の膜分離エレメント間の間隙をなくすことにより、圧力容器の全長を７．５％短くすることができる。さらに、その隙間がないので懸濁物の堆積もなく、被処理水の圧損を低減することができる。
（iii）  原水に要求される水質レベルが緩やかで大がかりな前処理設備が不要であり、設備全体の設置面積が小さくてよく、被処理水の流速が小さくても効率的な膜分離を行うことができる。このように、流速は小さい方が効率が良いが、膜の目詰まり防止の面から最低必要な流速はある。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
以下、図面に基づいて、他の実施例について説明する。
【００６４】
図１４は、本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略断面図を示したものである。本実施例にかかる膜分離装置の構成要素は、基本的に、先の図３等にて説明したものと同様であるため、ここでは、同様の構成要素については同様の符号を付してその説明を省略し、上述した実施例と異なる部分について主に説明する。
【００６５】
図１４に示すように、本実施例にかかる膜分離装置は、圧力容器３と、この圧力容器３内に設けられた内側ケーシング６と、この内側ケーシング６内に配設された二つの膜分離エレメント群９０（９０Ａ，９０Ｂ）と、この内側ケーシング６における被処理水の入口側に設けられた整流板７等とを用いて構成されている。ここで、膜分離エレメント群９０は、例えば、１００mm×１００mm×２００mmの大きさのものが用いられる。
【００６６】
各膜分離エレメント群９０は、複数の膜分離エレメント９と、各膜分離エレメント９間に設けられたスペーサ１０とを積層して構成されており、積層された膜分離エレメント９およびスペーサ１０の一方側から他方側にかけて貫通すべく、膜分離エレメント群９０に貫通孔１１が形成されている。そして、この貫通孔１１にはパイプ１２が挿入されており、パイプ１２には長手方向に沿って４本の透過水排出溝１３（図５（ａ）等参照）が形成されている。
【００６７】
本実施例においては、図１４に示すように、隣接する膜分離エレメント群９０が（第一膜分離エレメント群９０Ａと第二膜分離エレメント群９０Ｂとが）、直交すべく設けられている。
膜分離エレメント群９０を通過する（あるいは透過する）被処理水は、通常、平膜状に形成された膜分離エレメント９の表面を沿うように流通する。すなわち、各膜分離エレメント９間が通過する被処理水の流通経路となる。
したがって、図１４に示すように、各膜分離エレメント群９０を直交すべく配置すれば、それぞれの膜分離エレメント群９０における被処理水の流通経路も直交することとなる。
【００６８】
また、本実施例においては、被処理水の入口側に位置する整流板７と、この整流板７に隣接する第一膜分離エレメント群９０Ａとも、直交すべく設けられている。すなわち、整流板７における被処理水の流通経路（板状体８間の流通経路）と、第一膜分離エレメント群９０Ａにおける被処理水の流通経路とが直交すべく構成されている。
【００６９】
さらに、本実施例においても、先に説明した実施例と同様に、隣接する膜分離エレメント群９０の間には、実質的な間隙が存在しないように（例えば、隣接する膜分離エレメント群９０が接するように）、第一および第二膜分離エレメント群９０Ａ，９０Ｂが配設されている。
【００７０】
また、本実施例においては、図面の都合上、第二膜分離エレメント群９０Ｂの貫通孔１１と連通する透過水排出路２３のみが示されているが、内側ケーシング６には、第一膜分離エレメント群９０Ａの貫通孔１１と連通する透過水排出路（図示省略）が、これらの透過水排出路２３と略９０°異なる位置に設けられている。
【００７１】
本実施例にかかる膜分離装置は、以上のように構成されているため、図３等にて説明した実施例にて得られる効果に加えて、次のような効果を得ることができる。
【００７２】
この図１４に示された実施例においては、隣接する膜分離エレメント群９０Ａ，９０Ｂが略直交すべく構成されている。したがって、本実施例によれば、膜分離装置内における被処理水の流れが乱流化しやすくなり、膜分離エレメント９膜面（透過性膜表面）への懸濁物質の堆積を抑制することが可能となる。
【００７３】
また、本実施例においては、整流板７と、この整流板７に隣接する第一膜分離エレメント群９０Ａとについても、それぞれが直交すべく設けられている。したがって、本実施例によれば、整流板７と第一膜分離エレメント群９０Ａとの間にて、被処理水の乱流化が促進されるため、膜分離エレメント群９０を成す膜分離エレメント９の膜面（透過性膜表面）への懸濁物質等の堆積が抑制される。
【００７４】
なお、上記各実施例（図３等あるいは図１４にて説明された実施例）においては、内側ケーシング内に二つの膜分離エレメント群を設ける場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて、一つあるいは三つ以上の膜分離エレメント群を内側ケーシング内に設けてもよい。
以下、図１５を用いて、内側ケーシング内に三つ以上（具体的には八つ）の膜分離エレメント群を設けた構成について説明する。
【００７５】
図１５は、本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略図を示したものである。具体的には、膜分離装置を構成する内側ケーシングおよびその内部構造等の概略図を示したものである。
【００７６】
本実施例にかかる装置は、基本的に、上述した各実施例と同様の構成要素を用いて構成されており、主に内側ケーシングの構造が異なる。そこで、以下においては、先の実施例と同様の構成要素については同様の符号を付してその説明を省略し、上述した各実施例と異なる部分について主に説明する。
【００７７】
図１５（ａ）は、圧力容器（図示省略）内に設けられた内側ケーシング９６の概略側面図を示したものであり、ここでは、三つの内側ケーシング９６が連接されて、圧力容器内に配設される構成が示されている。また、図１５（ｂ）においては、内側ケーシング９６内に配設された膜分離エレメント群９０の概略側面図が示されている。さらに、図１５（ｃ）においては、図１５（ａ）の矢印Ｃ方向の矢視図が示されている。
【００７８】
図１５に示すように、本実施例においては、内側ケーシング９６が、半割上部９４および半割下部９５を用いて構成されており、この内側ケーシング９６は、八つの膜分離エレメント群９０が配設可能に構成されている。具体的には、図１５（ｂ）に示すように、四つの膜分離エレメント群９０を一塊りとして、第一膜分離エレメント群集合部９０Ｘと第二膜分離エレメント群集合部９０Ｙとが設けられ、これらの集合部９０Ｘ，９０Ｙが、内側ケーシング９６内に略直交すべく設けられている。
【００７９】
また、内側ケーシング９６には、第一膜分離エレメント群集合部９０Ｘの貫通孔１１に連通すべく形成された透過水排出路２３Ｘと、第二膜分離エレメント群集合部９０Ｙの貫通孔１１に連通すべく形成された透過水排出路２３Ｙとが設けられている。
【００８０】
図１５に示した実施例によれば、複数（八つ）の膜分離エレメント群９０が内側ケーシング９６内に設けられているため、設置面積に対して、より大容量の処理を実施することが可能となる。
【００８１】
また、この実施例によれば、一の内側ケーシング９６内に設けられた第一膜分離エレメント群集合部９０Ｘと第二膜分離エレメント群集合部９０Ｙとが略直交すべく構成されているため、先の図１４にて示した実施例と同様の効果を得ることができる。そして、基本的な各構成要素は、図３等にて説明した実施例とも同様であるため、これらと同様の効果も得ることができる。
【００８２】
図１６は、本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略図を示したものである。ここで、図１６（ａ）は本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略断面図を示し、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面の概略断面図を示し、図１６（ｃ）は図１６（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面の概略断面図を示している。
【００８３】
本実施例にかかる膜分離装置は、基本的に、上述した各実施例と略同様の構成要素を用いて構成されているが、先に説明された各実施例が圧力容器内に内側ケーシングを有するのに対し、本実施例にかかる膜分離装置は各実施例にて示されたような内側ケーシングを有しない点が異なる。そこで、以下の説明においては、先の各実施例と同様の構成要素については、同様の符号を付してその説明を省略し、本実施例の特徴的部分（各実施例と異なる部分）について主に説明する。
【００８４】
図１６に示すように、本実施例にかかる膜分離装置は、矩形管状の圧力容器１０３、この圧力容器１０３内に設けられた平板状の集水部１０６、および一対の集水部１０６に挟持して保持された二つの膜分離エレメント群９０等を用いて構成されている。ここで、膜分離エレメント群９０は、例えば、１００mm×１００mm×２００mmの大きさのものが用いられる。
【００８５】
各膜分離エレメント群９０は、複数の膜分離エレメント９と、各膜分離エレメント９間に設けられたスペーサ１０とを積層して構成されており、積層された膜分離エレメント９およびスペーサ１０の一方側から他方側にかけて貫通すべく、膜分離エレメント群９０に貫通孔１１が形成されている。そして、この貫通孔１１にはパイプ１２が挿入されており、パイプ１２には長手方向に沿って４本の透過水排出溝１３（図５（ａ）等参照）が形成されている。
【００８６】
本実施例にかかる膜分離装置を構成する圧力容器１０３には、入口１および出口２側のそれぞれにフランジ部１２１，１２２が設けられている。そして、この入口１および出口２側には、それぞれフランジ部１２１，１２２に連接可能に構成されたフランジ部１３１，１４２を備えた、入口側継手１３０および出口側継手１４０が設けられている。圧力容器１０３に設けられたフランジ部１２１，１２２と各継手１３０，１４０に設けられたフランジ部１３１，１４２とは、ボルトおよびナット等から成る締結手段を用いて接続されている。また、出口側継手１４０に設けられたフランジ部１４２には、集水部１０６に形成された透過水排出路（後述する）に連通した透過水排出路１４３が設けられている。
【００８７】
本実施例においては、図１６に示すように、複数の膜分離エレメント９およびスペーサ１０等を積層して構成された膜分離エレメント群９０が平板状に形成された集水部１０６で挟持されることによって膜分離装置が構成されている。より具体的には、膜分離エレメント群９０が一対の集水部１０６にて挟持され、このように挟持した一対の集水部１０６が複数の締付バンド１１６（本発明の「固定手段」に相当）にて締め付けて固定され、一対の集水部１０６および締付バンド１１６にて挟持して保持された膜分離エレメント群９０が、矩形管状に形成された圧力容器１０３内に押し込められることによって膜分離装置が構成されている。
【００８８】
また、本実施例にかかる膜分離装置においては、一対の集水部１０６にて挟持されたそれぞれの膜分離エレメント群９０が、四本の締付バンド１１６を用いて締め付けられており、この締付バンド１１６は、膜分離エレメント群９０とパイプ１２との間における漏洩防止等の観点から、図１６に示すように、パイプ１２の配設位置に対応して設けられている。
【００８９】
さらに、このようにして膜分離エレメント群９０を挟持すべく構成された板状の集水部１０６には、締付バンド１１６を取り付けるための取付溝部１０６ａが設けられており、本実施形態においては、この取付溝部１０６ａに締付バンド１１６を取り付けた状態で、集水部１０６および膜分離エレメント群９０が圧力容器１０３内に配設可能である。この締付バンド１１６は、例えば、ステンレス、プラスチック、ゴム等を用いて構成されている。
【００９０】
また、本実施例においても、先に説明した実施例と同様に、隣接する膜分離エレメント群９０の間には、実質的な間隙が存在しないように、各膜分離エレメント群９０が配設されている。
【００９１】
本実施例にかかる膜分離装置は、以上のように構成されているため、図３等にて説明した実施例にて得られる効果に加えて、次のような効果を得ることができる。
【００９２】
本実施例においては、他の実施例にて膜分離エレメント群の保持を行うと共に透過水排出路を備えた内側ケーシングに換えて、集水部１０６が設けられている。かかる集水部１０６は、内側ケーシングと同様に透過水排出路２３を有し、膜分離エレメント群９０を保持するように機能するが、その構成が内側ケーシングとは異なる。つまり、内側ケーシングは膜分離エレメント群を収容可能な円筒形状であるが、集水部１０６は平板形状である。そして、図１６に示すように、本実施例では、一対の集水部１０６間に膜分離エレメント群９０を挟持し、締付バンド１１６を用いて集水部１０６および膜分離エレメント群９０の固定が行われている。この集水部１０６は、図１６（ｃ）に示すように、膜分離エレメント群９０と略同様の幅寸法を有し、締付バンド１１６は、集水部１０６および膜分離エレメント群９０の端部に接するようにして、一対の集水部１０６間の膜分離エレメント群９０を挟持している。
【００９３】
以上のように、本実施例によれば、膜分離エレメント群９０が保持された状態において、その側面側には、薄い帯状の締付バンド１１６が存在するだけである。一方、上記各実施例においては、円筒形状の内側ケーシングが用いられているため、膜分離エレメント群の側面側には、膜分離エレメント群の上下面と略同様の厚みが存在する。
したがって、本実施例によれば、平板状の集水部１０６を用いることによって、膜分離エレメント群９０の側面側に無駄なスペースを設けることなく、膜分離装置を構成することができる。この無駄なスペースをなくした分だけ、圧力容器１０３の小型化も可能となり、本実施例によれば、同様の処理能力を有する装置を構成する場合において、設置面積を約３割程度削減することができる。このように設置面積を削減することによって、当然ながらコストダウンを図ることも可能となる。また、集水部１０６が平板状の部材を用いて構成されるため、集水部１０６の製作が容易でコストダウンを図ることが可能となり、組み立ても簡単に行うことができる。
【００９４】
また、本実施例においては、図１６に示したように、集水部１０６および膜分離エレメント群９０の形状に合わせてデッドスペースをなくすべく、圧力容器１０３が矩形管状に構成されるため、膜分離装置全体も角型となる。
したがって、本実施例によれば、複数の膜分離装置の積層を容易に行うことができる。つまり、上述した各実施例は、高い圧力に耐えうるべく円筒形状の圧力容器を用いて膜分離装置が構成されていたため、積層の際に単に重ねるのではなく、何等かの保持部材が必要であった。しかしながら、本実施例によれば、膜分離装置全体が角型であるため、より容易に積層構造を実現可能である。
本実施例にかかる膜分離装置は、上述したように単体でも設置面積の削減が可能であるが、積層等を行う構成とすれば、装置単体以外の保持部材も削減できるため、複数の装置を積層した構成の比較においては、さらにその設置面積の削減度合いを高めることができる。
なお、矩形管状の圧力容器１０３を用いる場合には、圧力容器の製造コストと耐圧性能との兼ね合いから、透過性膜としては逆浸透膜以外の膜を用いることが好ましい。
【００９５】
また、図１６においては、圧力容器１０３にフランジ部１２１，１２２が設けられた構成が示されているが、本発明はこの構成に限定されず、必要に応じて、各膜分離装置を成す圧力容器１０３にはフランジ部１２１，１２２を設けなくてもよい。したがって、例えば、それぞれの圧力容器１０３にフランジ部を有しない膜分離装置を所定数積層して、その所定数積層された膜分離装置の集合体ごとにフランジ部および継手等を設けてもよい。
このような構成によれば、膜分離装置を複数積層した際の設置面積等をより削減することが可能となる。
【００９６】
なお、図１６に示した実施例においては、集水部が平板形状を有する場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、集水部は、透過水排出路を有すると共に膜分離エレメント群を挟持して保持可能であれば、その形状および構成は特に限定されない。したがって、例えば、断面円形状あるいは断面楕円形状のパイプ状部材を用いて集水部を構成してもよい。また、圧力容器は断面が長方形である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、断面が正方形であってもよい。
【００９７】
また、図１６においては、特に整流板を設けない場合を示しているが、本発明はこの構成に限定されず、図１６に示すように構成された膜分離装置においても、必要に応じて入口１に整流板を設けることが好ましい。
さらに、必要に応じて、隣接して設けられた膜分離エレメント群９０の配設位置を、図１４にて示した実施例と同様に、略９０°傾けてもよい。
【００９８】
また、上記各実施例においては、被処理水の流通方向と透過水の流通方向とが同様である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、各実施例における入口１と出口２とを逆にして、被処理水を流通させるように構成してもよい。つまり、各実施例における出口２から被処理水を流入させて、入口１から濃縮水を流出させてもよい。また、入口１および出口２の両方に整流板を設けて、被処理水の流通方向を所定時間ごとに切り替えるような構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の圧力容器の斜視図である。
【図２】本発明の内側ケーシングを上下に分解した斜視図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の圧力容器の一実施例の断面図、図３（ｂ）はその入口側の正面図、図３（ｃ）は図３（ｄ）のＣ−Ｃ矢視断面の整流板の一部を示す断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面の整流板の拡大断面図である。
【図４】多数の膜分離エレメントからなる積層体を分解した斜視図である。
【図５】図５（ａ）は内側ケーシングの半割下部と膜分離エレメントの締結方法を説明する分解斜視図、図５（ｂ）はパイプの平面図である。
【図６】膜分離エレメントの断面図である。
【図７】図７（ａ）は膜分離エレメントの支持板の貫通孔周囲に形成した切り込みの一例を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のVII−VII線断面図である。
【図８】図８（ａ）は膜分離エレメントの支持板の貫通孔周囲に形成した切り込みの別の例を示す平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のVIII−VIII線断面図である。
【図９】逆洗のフローを説明する図である。
【図１０】逆洗による膜間差圧の変化例を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、クロスフロー式膜分離プロセスの概略フロー図である。
【図１２】従来の膜分離装置の縦方向断面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII線断面図である。
【図１４】本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略断面図である。
【図１５】本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略図であって、図１５（ａ）は圧力容器内に設けられた内側ケーシングの概略側面図、図１５（ｂ）は内側ケーシング内に配設された膜分離エレメント群の概略側面図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）の矢印Ｃ方向の矢視図である。
【図１６】本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略図であって、図１６（ａ）は本発明の他の実施例にかかる膜分離装置の概略断面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面の概略断面図、図１６（ｃ）は図１６（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１…入口、２…出口、３…圧力容器、４…半割上部、５…半割下部、６…内側ケーシング、７…整流板、８…板状体、９…膜分離エレメント、１０…シール材兼スペーサ、１１…貫通孔、１２…パイプ、１３…透過水排出溝、１４，１８…透過性膜、１５，１７…不織布、１６…支持板、１９，２２…切り込み、２０，２１…ガスケット、２３…透過水排出路、２４…拡径部、２５…縮径部、２６…フランジ、２７…ボルト、２８…ナット、２９…座金、３１…被処理原水タンク、３２…圧力容器（膜分離エレメントを備えた膜モジュール）、３３…透過水タンク、３４…被処理水供給ポンプ、３５…逆洗水供給ポンプ、３６…流量調整弁、３７，３８，３９…経路、４１…膜モジュール、４２，４８…供給ポンプ、４３，４４，４５，４９，５０，５１…経路、４６…循環ポンプ、４７…被処理水タンク、９０…膜分離エレメント群、９０Ａ…第一膜分離エレメント群、９０Ｂ…第二膜分離エレメント群、９０Ｘ…第一膜分離エレメント群集合部、９０Ｙ…第二膜分離エレメント群集合部、９４…半割上部、９５…半割下部、９６…内側ケーシング、１０３…圧力容器、１０６…集水部、１１６…締付バンド、１２１，１２２，１３１，１４２…フランジ部、１３０…入口側継手、１４０…出口側継手、１４３…透過水排出路
【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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