(57)【要約】【課題】膜面への濁質成分の付着を低減してより効率的な濾過を行うことが出来、しかも、装置構成をシンプルに且つ一層小型化することが出来る回転平膜濾過装置を提供する。【解決手段】回転平膜濾過装置は、中空の回転軸（３）に対して同軸に平膜ディスク（４）を取り付けて成る１組の回転平膜モジュール（２）が処理槽（１）内に備えられた濾過装置であり、回転平膜モジュール（２）の回転軸（３）が正逆回転可能に構成され、平膜ディスク（４）が正逆回転する様になされている。【選択図】　　　　図１
2004130260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の回転軸に対して同軸に且つ隙間をあけて平膜ディスクを取り付けて成る１組の回転平膜モジュールが処理槽内に備えられた回転平膜濾過装置において、前記回転平膜モジュールの前記回転軸が正逆回転可能に構成されていることを特徴とする回転平膜濾過装置。
【請求項２】
回転平膜モジュールの回転軸の一端側には、処理槽に供給される原水によって前記回転軸を駆動させる水車機構が設けられ、前記回転平膜モジュールの前記回転軸は、前記水車機構への原水導入流路を切り替えることにより正逆回転可能に構成されている請求項１に記載の回転平膜濾過装置。
【請求項３】
処理槽には原水が加圧供給され、処理槽にて加圧状態で濾過操作される様になされている請求項１又は２に記載の回転平膜濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転平膜濾過装置に関するものであり、詳しくは、膜面への濁質成分の付着を低減でき、しかも、装置構成をシンプルに且つ一層小型化することが出来る回転平膜濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転平膜濾過装置は、中空の回転軸に対して同軸に且つ隙間をあけて平膜ディスクを取り付けて成る回転平膜モジュールが処理槽内に備えられた装置であり、斯かる装置は、回転軸の駆動により平膜ディスクを回転させ、平膜ディスクで原水を濾過すると共に、平膜ディスクに透過させた濾過水を回転軸の内部に集水して取り出す様になされている。回転平膜濾過装置は、処理槽内で強制的に平膜ディスクを回転させるため、平膜ディスクの膜面における原水に対する剪断力が高く、通常の平膜濾過装置に比べて高い透過流束が得られる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平１−３８５５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の回転平膜濾過装置は、一時的に高い透過流束が得られる反面、より大きな膜面積を確保すべく、回転平膜モジュールの平膜ディスクの数を増やし、各平膜ディスク間の隙間を狭く設定するため、濁質成分が平膜ディスク間の隙間に滞留し、濁質成分によって膜が閉塞し易く、長時間に渡る連続稼働が難しいと言う問題がある。
【０００５】
もっとも、平膜ディスクに付着した濁質成分を除去する手段として、処理槽内に活性炭やスポンジ等の接触材を添加する方法なども提案されているが、頻繁に洗浄を行わなければならず、実際、効率的な処理が望めない。また、平膜ディスクへの濁質成分の付着を低減するため、複数の回転平膜モジュールを並列に配置し、隣接するモジュールの各平膜ディスクが相互に入り込む状態になされた回転平膜濾過装置も種々検討されているが、装置構成が複雑化、大型化すると言う問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、その目的は、膜面への濁質成分の付着を低減してより効率的な濾過を行うことが出来、しかも、装置構成をシンプルに且つ一層小型化することが出来る回転平膜濾過装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の回転平膜濾過装置は、中空の回転軸に対して同軸に且つ隙間をあけて平膜ディスクを取り付けて成る１組の回転平膜モジュールが処理槽内に備えられた回転平膜濾過装置において、前記回転平膜モジュールの前記回転軸が正逆回転可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、上記の回転平膜濾過装置において、回転平膜モジュールの回転軸が正逆回転可能に構成された構造は、平膜ディスクを正転、逆転させ、平膜ディスクの膜面における原水に対する剪断方向を変化させることが出来るため、一層高い透過流束が得られ、かつ、平膜ディスクの膜面への濁質成分の付着が抑制される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る回転平膜濾過装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る回転平膜濾過装置の主要部の構造を一部破断して示す側面図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿って示す回転平膜濾過装置の正面図である。図３は、回転平膜モジュールの平膜ディスクの構造を示す部分的な断面図である。以下、実施形態の説明においては、回転平膜濾過装置を「濾過装置」と略記する。
【００１０】
本発明の濾過装置は、河川水や湖沼水による飲料水、工業用水の製造、工場排水や生活排水の浄化などの各種の水処理あるいは汚泥処理などに使用される濾過装置である。斯かる濾過装置は、図１に示す様に、中空の回転軸（３）に対して同軸に且つ隙間をあけて平膜ディスク（４）を取り付けて成る１組の回転平膜モジュール（２）が処理槽（１）内に備えられており、処理槽（１）に供給された原水を回転平膜モジュール（２）により濾過する様になされている。
【００１１】
処理槽（１）は、原水が供給される密閉型の容器であり、回転平膜モジュール（２）を収容し得る限り、円筒状、箱形、蒲鉾型などの適宜の形状に構成でき、例えば、図１及び図２に示す様に、長手方向に直交する断面が略楕円形の箱体に構成される。斯かる処理槽（１）は、図示しないが、脚または架台により支持されていてもよい。処理槽（１）には、原水を供給するための原水供給流路（７２）が例えば頂部に設けられ、内部に溜まった濁質成分を必要に応じて排出する濁質成分排出流路（７３）が例えば底部に設けられる。処理槽（１）の内容積は、処理量や回転平膜モジュール（２）の大きさによって決定されるが、例えば、１〜１０ｍ３程度とされる。
【００１２】
回転平膜モジュール（２）は、図１に示す様に、装置を小型化するため、処理槽（１）内に１組配置される。回転平膜モジュール（２）は、中空の回転軸（３）に対して同軸に且つ隙間をあけて平膜ディスク（４）を取り付けて構成される。回転軸（３）は、処理槽（１）の正面壁から背面壁に亙り、処理槽（１）の長手方向に沿って回動自在に架設される。平膜ディスク（４）は、ドーナツ板状の膜部材であり、回転軸（３）に対し、処理量に応じて例えば１〜２００枚程度取り付けられる。通常、各平膜ディスク（４）の間の隙間は１０〜１００ｍｍ程度である。
【００１３】
平膜ディスク（４）は、図３に示す様に、濾過水が通過可能なドーナツ板状のスペーサー（４１）の両面に同様のドーナツ板状の平膜（４２）を貼着した構造を備えている。スペーサー（４１）としては、一般的には金属または樹脂の網状体が使用される。平膜（４２）としては、ＭＦ膜（精密濾過膜）、ＵＦ膜（限外濾過膜）、ＮＦ膜（ナノ濾過膜）等の各種の膜を使用でき、これらの膜は一般的な有機膜でもよいが、耐久性を高めるためセラミックでもよい。通常、平膜ディスク（４）の外径は５００〜２０００ｍｍ程度、内径（中央開口の直径）は３０〜２００ｍｍ程度である。
【００１４】
回転軸（３）への平膜ディスク（４）の取付構造としては、例えば図３に示す様な構造が挙げられる。すなわち、回転軸（３）には、平膜ディスク（４）の厚さに相当する距離だけ離間する２つ１組のフランジ（３１，３１）が平膜ディスク（４）の数に相当する組数だけ設けられる。そして、上記の平膜ディスク（４）は、当該平膜ディスクの中央開口に挿通された回転軸（３）に対し、平膜ディスクの中央開口の周縁部と上記の１組のフランジ（３１，３１）とを小径のドーナツ状の接続材（４３）で連結することにより取り付けられる。なお、接続材（４３）としては、接着剤により貼着される金属シート若しくは金属板または樹脂シート若しくは樹脂板、あるいは、片面に粘着剤層が予め設けられた樹脂シート又は樹脂板が使用できる。
【００１５】
また、回転軸（３）には、上記の各組のフランジ（３１，３１）の内側に複数の集水孔（３２）が設けられている。従って、回転平膜モジュール（２）においては、平膜ディスク（４）の平膜（４２）によって原水を分離濾過し、平膜ディスク（４）の内部に透過した濾過水がスペーサー（４１）を通過して回転軸（３）の集水孔（３２）から当該回転軸の内部（中空部）に集水される様になされている。そして、回転平膜モジュール（２）おいては、図１に示す様に、集水された濾過水が回転軸（３）を通じて系外に排出される様になされている。
【００１６】
本発明においては、回転平膜モジュール（２）の平膜ディスク（４）への濁質成分の付着を低減するため、回転平膜モジュール（２）の回転軸（３）が正逆回転可能に構成される。すなわち、回転平膜モジュール（２）の上記の回転軸（３）は、適宜の駆動機構によって正逆回転する様になされている。回転軸（３）の駆動機構としては、例えば、正逆回転可能なモーター（図示省略）が挙げられる。また、一層省エネルギー化を図るため、回転軸（３）の駆動機構としては、図１に示す様な水車機構（５）を採用することが出来る。
【００１７】
上記の水車機構（５）は、処理槽（１）に供給される原水によって回転軸（３）を駆動させるものであり、回転平膜モジュール（２）の回転軸（３）の一端側（図１において右端側）に設けられる。そして、回転平膜モジュール（２）の回転軸（３）は、水車機構（５）への原水導入流路（７１）を切り替えることにより正逆回転可能に構成される。
【００１８】
具体的には、回転軸（３）の一端は閉塞されており且つ処理槽（１）の例えば正面側壁面から外部に突出している。水車機構（５）は、処理槽（１）の正面側に設けられ且つ回転軸（３）の一端部を覆うケーシング（５１）と、回転軸（３）の一端部に取り付けられ且つケーシング（５１）に収容された水車（５２）とから構成される。そして、水車機構（５）は、処理槽（１）に原水を供給する原水導入流路（７１）及び原水供給流路（７２）の間に介装される。すなわち、水車機構（５）においては、原水導入流路（７１）により例えばケーシング（５１）の下部から当該ケーシングに原水を導入し、導入された原水を原水供給流路（７２）によりケーシング（５１）の上部から処理槽（１）へ供給する様になされている。
【００１９】
しかも、図２に示す様に、原水導入流路（７１）は、圧送ポンプ（図示省略）から伸長された原水導入流路（７１ａ）と、切替弁（８）を介して原水導入流路（７１ａ）とケーシング（５１）とを接続する２つの原水導入流路（７１ｂ）及び原水導入流路（７１ｃ）とから成り、かつ、一方の原水導入流路（７１ｂ）は、ケーシング（５１）に対し、当該ケーシングの外周部に沿って時計周りに原水供給流路（７２）に近接する位置に接続され、他方の原水導入流路（７１ｃ）は、ケーシング（５１）に対し、当該ケーシングの外周部に沿って反時計周りに原水供給流路（７２）に近接する位置に接続される。
【００２０】
上記の構成により、水車機構（５）の水車（５２）は、切替弁（８）の設定により、原水導入流路（７１ｂ）を通じてケーシング（５１）に原水を導入した場合に時計周りに回転し、原水導入流路（７１ｃ）を通じてケーシング（５１）に原水を導入した場合に反時計周りに回転する様になされ、回転平膜モジュール（２）の回転軸（３）は、水車（５２）の回転に伴って正逆回転する様になされている。なお、通常は自動制御を行うため、切替弁（８）としては、エアー作動弁、電磁作動弁などが使用される。
【００２１】
また、本発明の濾過装置においては、処理槽（１）内を洗浄するにあたり、回転平膜モジュール（２）の平膜ディスク（４）を洗浄するため、図１に示す様に、回転平膜モジュール（２）の近傍には、洗浄水を吹き付ける洗浄ノズル（６）が配置される。洗浄ノズル（６）としては、スプレーノズル等の噴射ノズルを配管上に多数配置して成る管状ノズル、または、配管に多数の小孔を開口して成る管状ノズル等が使用される。
【００２２】
上記の洗浄ノズル（６）は、回転平膜モジュール（２）の回転軸（３）と平行かつ並列に平膜ディスク（４）の上部に配置される。洗浄ノズル（６）は、処理槽（１）内の洗浄操作において、各平膜ディスク（４）の隙間に入り込んだ汚泥などの濁質成分を強制的に除去する効果に優れている。なお、上記の洗浄ノズル（６）には、通常、洗浄水として原水が供給される様になされている。また、汚泥などの濁質成分が処理槽（１）に溜まった場合の洗浄操作においては、仕切弁（９）を開放し、濁質成分排出流路（７３）から処理槽（１）の濁質成分を排出する様になされている。
【００２３】
また、本発明の濾過装置においては、回転平膜モジュール（２）の平膜ディスク（４）の透過流束を高め、一層効率的な濾過を行うため、処理槽（１）には原水が加圧供給され、処理槽（１）にて加圧状態で濾過操作される様になされている。すなわち、処理槽（１）は、前述した様に、密閉構造になされ、かつ、原水導入流路（７１）及び原水供給流路（７２）を通じて圧送ポンプにより原水が供給される様に構成される。
【００２４】
本発明の濾過装置は、原水導入流路（７１）、原水供給流路（７２）を通じて処理槽（１）に原水を供給し、処理槽（１）に供給された原水を回転平膜モジュール（２）によって濾過する。原水の供給量は、例えば、１〜５０ｍ３／時間程度とされる。回転平膜モジュール（２）は、例えば水車機構（５）により回転軸（３）が回転し、当該回転軸に伴って平膜ディスク（４）が回転する。回転軸（３）の回転数（平膜ディスク（４）の回転数）は、水車機構（５）の設計などにより、例えば５０〜２００回転／分程度である。回転平膜モジュール（２）において、平膜ディスク（４）は、平膜（４２）によって原水を分離濾過し、回転軸（３）は、平膜ディスク（４）の内部に透過した濾過水を当該回転軸の内部（中空部）に集水し、そして、集水した濾過水を他端側から系外に排出する。
【００２５】
上記の様に回転平膜モジュール（２）によって濾過を行う際、予め設定された制御プログラム又はシーケンスにより、一定のタイミングで切替弁（８）を切替操作し、水車機構（５）のケーシング（５１）への原水の導入流路を原水導入流路（７１ｂ）と原水導入流路（７１ｃ）とに交互に切り替える。例えば、切替は１０〜６００秒毎に行う。これにより、水車機構（５）の水車（５２）を一定のタイミングで正逆回転させ、回転平膜モジュール（２）の平膜ディスク（４）を正逆回転させる。
【００２６】
本発明においては、回転平膜モジュール（２）の回転軸（３）が正逆回転可能に構成され、平膜ディスク（４）を正逆回転させるため、平膜ディスク（４）の平膜（４２）の膜面における原水に対する剪断方向を変化させることが出来る。その結果、平膜（４２）の膜面において一層高い剪断力が得られ、透過流束をより一層高めることが出来る。特に、加圧状態で濾過操作される様になされていることにより、少ないエネルギーで高い透過流束を得ることが出来る。そして、平膜ディスク（４）を正逆回転させて高い剪断力が得られるため、平膜ディスク（４）の平膜（４２）への濁質成分の付着を低減することが出来、常に高い透過流束を維持することが出来る。従って、より効率的な濾過を行うことが出来、稼働率を一層高めることが出来る。
【００２７】
更に、本発明おいては、１組の回転平膜モジュールの平膜ディスク（４）を正逆回転させる構造であるため、装置構成がシンプルであり、一層小型化することが出来る。また、回転軸（３）の駆動機構として水車機構（５）を採用した場合には、原水供給用の圧送ポンプによる原水の供給によって回転軸（３）を駆動させるため、省エネルギー化を図ることが出来、ランニングコストを一層低減することが出来る。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の回転平膜濾過装置によれば、平膜ディスクの正逆回転により平膜ディスクの膜面における原水に対する剪断方向を変化させることが出来るため、膜面において一層高い剪断力が得られ、透過流束をより一層高めることが出来、しかも、平膜ディスクへの濁質成分の付着を低減することが出来、常に高い透過流束を維持することが出来、その結果、より効率的な濾過を行うことが出来る。更に、１組の回転平膜モジュールの平膜ディスクを正逆回転させる構造であるため、装置構成がシンプルであり、一層小型化することが出来る。また、水車機構を採用した場合には、原水の供給によって回転軸を駆動させるため、省エネルギー化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転平膜濾過装置の主要部の構造を一部破断して示す側面図
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿って示す回転平膜濾過装置の正面図
【図３】回転平膜モジュールの平膜ディスクの構造を示す部分的な断面図
【符号の説明】
１　　：処理槽
２　　：回転平膜モジュール
３　　：回転軸
３１　：フランジ
３２　：集水孔
４　　：平膜ディスク
４１　：スペーサー
４２　：平膜
４３　：接続材
５　　：水車機構
５１　：ケーシング
５２　：水車
６　　：洗浄ノズル
７１　：原水導入流路
７１ａ：原水導入流路
７１ｂ：原水導入流路
７１ｃ：原水導入流路
７２　：原水供給流路
７３　：濁質成分排出流路
８　　：切替弁
９　　：仕切弁
【図１】
2004130260.tif 000003
【図２】
2004130260.tif 000004
【図３】
2004130260.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月11日(2002.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
中空の回転軸に対して同軸に平膜ディスクを取り付けて成る１組の回転平膜モジュールが処理槽内に備えられた回転平膜濾過装置において、前記回転平膜モジュールの前記回転軸が正逆回転可能に構成されていることを特徴とする回転平膜濾過装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
回転平膜濾過装置は、中空の回転軸に対して同軸に平膜ディスクを取り付けて成る回転平膜モジュールが処理槽内に備えられた装置であり、斯かる装置は、回転軸の駆動により平膜ディスクを回転させ、平膜ディスクで原水を濾過すると共に、平膜ディスクに透過させた濾過水を回転軸の内部に集水して取り出す様になされている。回転平膜濾過装置は、処理槽内で強制的に平膜ディスクを回転させるため、平膜ディスクの膜面における原水に対する剪断力が高く、通常の平膜濾過装置に比べて高い透過流束が得られる（例えば、特許文献１参照。）。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の回転平膜濾過装置は、中空の回転軸に対して同軸に平膜ディスクを取り付けて成る１組の回転平膜モジュールが処理槽内に備えられた回転平膜濾過装置において、前記回転平膜モジュールの前記回転軸が正逆回転可能に構成されていることを特徴とする。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の濾過装置は、河川水や湖沼水による飲料水、工業用水の製造、工場排水や生活排水の浄化などの各種の水処理あるいは汚泥処理などに使用される濾過装置である。斯かる濾過装置は、図１に示す様に、中空の回転軸（３）に対して同軸に平膜ディスク（４）を取り付けて成る１組の回転平膜モジュール（２）が処理槽（１）内に備えられており、処理槽（１）に供給された原水を回転平膜モジュール（２）により濾過する様になされている。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
回転平膜モジュール（２）は、図１に示す様に、装置を小型化するため、処理槽（１）内に１組配置される。回転平膜モジュール（２）は、中空の回転軸（３）に対して同軸に平膜ディスク（４）を取り付けて構成される。回転軸（３）は、処理槽（１）の正面壁から背面壁に亙り、処理槽（１）の長手方向に沿って回動自在に架設される。平膜ディスク（４）は、ドーナツ板状の膜部材であり、回転軸（３）に対し、処理量に応じて例えば１〜２００枚程度取り付けられる。通常、各平膜ディスク（４）の間の隙間は１０〜１００ｍｍ程度である。