(57)【要約】【課題】安定運転を維持するための排泥を効率よく実施可能で、施工、維持管理も簡便であり、かつ、浸漬槽の全高を低く抑えて装置全体をコンパクトに構成可能な浸漬型の膜分離装置を提供する。【解決手段】被処理水を分離膜ユニットが浸漬された浸漬槽内に受け、分離膜により濾過を行う浸漬型の膜分離装置において、浸漬槽底部を、複数のホッパ形状部を連結した構造に構成し、各ホッパ形状部にそれぞれ排泥ラインを接続したことを特徴とする膜分離装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を分離膜ユニットが浸漬された浸漬槽内に受け、分離膜により濾過を行う浸漬型の膜分離装置において、浸漬槽底部を、複数のホッパ形状部を連結した構造に構成し、各ホッパ形状部にそれぞれ排泥ラインを接続したことを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
前記各ホッパ形状部が有する傾斜面の水平面に対する角度が４５度〜８５度の範囲内に設定されている、請求項１の膜分離装置。
【請求項３】
前記各ホッパ形状部から各排泥ラインを介して順次排泥される、請求項１または２の膜分離装置。
【請求項４】
前記各ホッパ形状部から、予め定められた一定時間毎に予め定められた一定量づつ排泥される、請求項１〜３のいずれかに記載の膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸漬槽内に浸漬された分離膜ユニットによる濾過水を処理水として得るようにした浸漬型の膜分離装置に関し、とくに、浸漬槽内からの排泥を長期間安定して効率よく行うことができるようにした膜分離装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
精密濾過膜や限外濾過膜などの膜エレメントを有する分離膜ユニットを槽水中に浸漬し、濾過水を得るようにした浸漬型の膜分離装置はよく知られている。このような浸漬型膜分離装置においては、連続的に所定の運転を継続するためには、浸漬槽中で分離された固形物成分等からなる汚泥を、浸漬槽内から適宜排出する必要がある。効率よく排泥するためには、効率のよい分離と、分離された汚泥の効率のよい排出が求められる。
【０００３】
固形物等の沈澱分離効率を高めるために、特許文献１には、分離膜ユニットの下方に傾斜装置を設ける膜濾過装置が提案されており、特許文献２には、分離膜ユニットの下方に仕切板を設け、さらに、仕切板下方に沈澱部を設けた膜分離装置が提案されている。また、特許文献３や特許文献４には、浸漬槽の底部を、全体としてコーン型のホッパ形状に構成した構造が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２２３７１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平７−１００３３８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開平１１−２０７３３２号公報（図１）
【特許文献４】
特開平１０−２８６５６３号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１や特許文献２に示されたような装置は、浸漬槽内の懸濁物質などが分離膜面に接触することを軽減できるよう、浸漬槽内での固形物の沈殿分離効率を高める目的で提案されたものであり、これらの装置には実用面で以下のような問題がある。
【０００６】
第一には、浸漬槽内の上から順番に膜ユニット、傾斜装置（あるいは仕切板）、散気装置、槽底部の構造となり、施工、維持管理に多大な労力を要する。また、膜ユニット以外の構造物、とくに傾斜装置や仕切板が増えるため、浸漬槽にはある程度の深さを持たせることが必要となり、浸漬型膜分離装置の利点であるコンパクト性が失われる。
【０００７】
第二には、これら装置で目的としている膜面への固形物負荷軽減に対して、最も重要な課題は浸漬槽内からの固形物（沈殿物）の排出であると考えられるが、排泥部に関する提案は成されておらず、装置運転の連続性が考慮されていない。
【０００８】
また、前記特許文献３や特許文献４には、コーン型のホッパ形状に構成された浸漬槽底部が示されているが、このホッパ形状部は、浸漬槽全体に対して一つのコーン形状に形成されているため、浸漬槽の全高が大きくならざるを得ないという問題がある。すなわち、このようなホッパ形状の底部とする場合、その最低部に汚泥を集めて排出するためには、一般にホッパ形状部の傾斜面の角度を水平面に対して４５度以上にしておく必要があるが、このような角度を持たせると、必然的に浸漬槽の全高が大きくなってしまい、やはり、浸漬型膜分離装置の利点であるコンパクト性が失われることになる。
【０００９】
そこで本発明の課題は、上記のような従来の浸漬型膜分離装置における問題点に着目し、安定運転を維持するための排泥を効率よく実施可能で、施工、維持管理も簡便であり、かつ、浸漬槽の全高を低く抑えて装置全体をコンパクトに構成可能な浸漬型の膜分離装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る膜分離装置は、被処理水を分離膜ユニットが浸漬された浸漬槽内に受け、分離膜により濾過を行う浸漬型の膜分離装置において、浸漬槽底部を、複数のホッパ形状部を連結した構造に構成し、各ホッパ形状部にそれぞれ排泥ラインを接続したことを特徴とするものからなる。
【００１１】
ここで、ホッパ形状部とは、下方に向けて傾斜面を有し、該傾斜面に沿って槽中の汚泥が滑り落ちることができる形状を有する部位を意味し、代表的には、円錐や角錐形状の、いわゆるコーン形状部のことを言う。複数のホッパ形状部では、それぞれのホッパ形状部が有する傾斜面の水平面に対する角度として、４５度〜８５度の範囲内に設定されていることが好ましい。４５度以上とすることにより、各ホッパ形状部において、槽中の汚泥が下部の排泥部へと自然にかつ効率よく集められることになる。
【００１２】
本発明に係る膜分離装置においては、各ホッパ形状部にそれぞれ排泥ラインが接続されるが、各ホッパ形状部からは、各排泥ラインを介して順次排泥されることが好ましい。全排泥ラインあるいは複数の排泥ラインから一時に排泥されると、浸漬槽内の水面が急激に低下しすぎるおそれがあるが、分割された各ホッパ形状部から各排泥ラインを介して順次排泥されることにより、急激な水面低下は防止され、水面が所定の範囲内に維持されて安定した運転が継続される。
【００１３】
また、各ホッパ形状部からは、予め定められた一定時間毎に予め定められた一定量づつ排泥されることが好ましい。一定時間毎に排泥することにより、膜濾過への負荷変動をある程度まで軽減しつつ、その排出汚泥を処理する設備がある場合には、排泥処理設備への流入量もほぼ一定とでき、かつ、水回収率も一定値に維持することが可能となり、膜分離装置全体の安定稼働が可能となる。浸漬槽外への排泥間隔については、一つのホッパ形状部について、１回／３０分〜１回／日の範囲内とすることが好ましい。
【００１４】
本発明者らは、浸漬槽内の固形物が浸漬槽の底部より撒きあがらず、効率よく槽最深部へ集積され濃縮できる浸漬槽底部構造を検討した結果、浸漬槽底部を傾斜構造とすることが、構造もシンプルで固形物の集積と排水に有効であることを知見し、さらに、その傾斜角が水平面より４５°〜８５°の範囲であれば最も固形物の濃縮が進むことを確認した。そして、とくに膜分離装置の処理規模が大きくなった場合には、一定の傾斜角を持つ浸漬槽底部構造では、浸漬槽が高さ方向に非常に大きくなってしまうことを想定して種々の検討を重ねた結果、浸漬槽底部の全面にホッパ構造を複数設けることで、浸漬槽底部に傾斜角度を設けた構造と同様の固形物濃縮効果、排泥効果が得られることを知見した。
【００１５】
すなわち、本発明においては、浸漬槽底部を複数のホッパ形状部を連結した構造に構成することにより、浸漬槽の全高を低く抑えつつ、各ホッパ形状部にそれぞれ排泥ラインを接続することにより、各ホッパ形状部で良好に集められた汚泥を適切に排出することが可能になる。したがって、安定運転を維持するための排泥を効率よく実施でき、かつ、浸漬槽の全高を低く抑えて装置全体をコンパクトに構成でき、しかも、傾斜装置や仕切板は不要であるため、施工、維持管理も簡便である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る浸漬型の膜分離装置を示している。被処理水１は、浸漬槽２内に連続的に、または断続的に導入され、浸漬槽２内には、分離膜のモジュールが組み込まれた分離膜ユニット３が浸漬されており、この分離膜ユニット３により被処理水が濾過処理されるようになっている。また、浸漬槽２内の分離膜ユニット３の下方には、散気装置４が配置されており、ブロワ５から供給された気体（空気）が気泡状に散気されるようになっている。分離膜ユニット３には、濾過水を吸引する吸引ポンプ６が接続されており、吸引ポンプ６によって汲み上げられた処理水としての濾過水は、処理水槽７に貯留される。分離膜ユニット３の逆洗に使用する逆洗水には、本実施態様では、処理水槽７に貯留された処理水８の一部が使用され、逆洗ポンプ９を介して、浸漬槽２内の分離膜ユニット３に供給されて浸漬槽２内に放出されるようになっている。
【００１７】
浸漬槽２の底部には、傾斜面を有する、複数のホッパ形状部１０ａ、１０ｂが互いに連結された形態で設けられており、各ホッパ形状部の傾斜面の角度は、水平面Ｈに対して、４５度〜８５度の範囲内に設定されている。図１には、２つのホッパ形状部１０ａ、１０ｂを図示してあるが、ホッパ形状部の数は、浸漬槽の長さや幅に応じて、さらには、抑えたい浸漬槽の全高に応じて、適宜決定すればよい。各ホッパ形状部１０ａ、１０ｂには、それぞれの最深部に排泥ライン１１ａ、１１ｂが接続されており、各排泥ライン１１ａ、１１ｂには、それぞれ、排泥弁１２ａ、１２ｂが設けられている。なお、排泥ライン１１ａ、１１ｂを合流させて、その合流ラインに共通の排泥弁を一つだけ設ける構造も可能である。
【００１８】
このように構成された膜分離装置においては、浸漬槽２の底部が、４５度〜８５度の範囲の傾斜が設けられたホッパ形状部１０ａ、１０ｂの連続構造となっており、浸漬槽２内で沈降した固形物は各ホッパ形状部１０ａ、１０ｂの最深部へと集積、濃縮される。各排泥ライン１１ａ、１１ｂに設けられた排泥弁１２ａ、１２ｂは、予め定められた一定時間毎に順次開となり、各排泥ライン１１ａ、１１ｂを介して、各ホッパ形状部１０ａ、１０ｂから濃縮された汚泥が、順次予め定められた一定量づつ排泥される。排泥量は、たとえば各排泥弁１２ａ、１２ｂの開時間によって設定され、各排泥弁１２ａ、１２ｂの開時間は、各ホッパ形状部１０ａ、１０ｂからの排泥量が予め設定された値となるように調整される。
【００１９】
各ホッパ形状部１０ａ、１０ｂの傾斜面の角度が水平面Ｈに対して４５度〜８５度の範囲内に設定されることにより、各ホッパ形状部１０ａ、１０ｂにおいてその最深部に自然にかつ効率よく浸漬槽２内の汚泥（固形物）が集積され、各排泥ライン１１ａ、１１ｂを介して効率よく引き抜かれる。したがって、長期間にわたって、安定した濾過運転の継続が可能になる。
【００２０】
そして、このような優れた汚泥集積性能を有する浸漬槽底部が、複数のホッパ形状部１０ａ、１０ｂによって構成されるので、個々のホッパ形状部の高さは低く抑えることが可能であり、ひいては、浸漬槽２の全高を低く抑えることが可能になり、装置全体をコンパクトに構成できる。しかも、前述した従来装置のように浸漬槽２内に傾斜装置や仕切板を設ける必要はないから、この面でも、装置全体のコンパクト性が確保され、かつ、施工や維持管理も簡便である。
【００２１】
なお、上記図１に示した装置構成は本発明方法で使用する装置の実施形態の一例を示すものであって、本発明においては、その要旨を越えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００２２】
また、分離膜ユニットに使用する膜モジュールの形状には、中空糸膜、管状膜、平膜などがあり、いずれの形状のものでも本発明に用いることができる。
【００２３】
濾過処理用分離膜の素材には、ポリアクリロニトリル、ポリスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、酢酸セルロース、セラミック、各種金属など、分離膜に用いられているあらゆる素材が使用可能である。
【００２４】
分離膜の分離孔径はその処理用途によって、様々なものが使用可能であるが、通常は分画分子量数万程度から分離孔径数μｍの分離膜が適用される。
【００２５】
本発明における被処理水としては、特に限定されるものではなく、河川水、湖沼水、地下水、工業用水、上水、生物処理水、各種排水に対して本発明を適用可能である。
【００２６】
膜分離装置の運転には、定流量濾過および定圧濾過があり、いずれの運転も採用可能であるが、定流量濾過運転が一般的である。
【００２７】
濾過と逆洗のバランスはその処理用途によって様々な組み合わせが採用可能であるが、好ましくは、濾過時間１０〜１２０分、逆洗時間１０〜１２０秒の範囲で適用される。
【００２８】
図１では膜モジュールからの濾過水をポンプ吸引にて行うよう図示したが、サイフォンやエゼクターなどを利用して吸引濾過する方法など、本発明の要旨を超えない限り、あらゆるものが適用可能である。
【００２９】
本発明における膜分離装置では凝集剤を使用することも可能であり、凝集薬品には、ポリ塩化アルミニウム、硫酸ばんど、塩化鉄、硫酸鉄などの無機凝集剤のほかに、アクリルアミド系などの有機高分子凝集剤も適用可能であり、さらには各種凝集補助剤や酸、アルカリなどのｐＨ調整薬品も添加薬品として使用可能である。
【００３０】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
本発明の実施の形態で述べた、図１の装置と同一の装置を用いて、河川表流水より上水を得る目的で運転を実施した。
【００３１】
実施例１
分離膜ユニットの膜モジュールには、ポリフッ化ビニリデン製中空糸ＭＦ（精密濾過）膜、公称孔径０．１μｍ、有効膜面積７ｍ２  のものを用いた。濾過は１４ｍ３  ／日の定流量運転で行い、逆洗は３０分に一回の間隔で流量７００Ｌ／ｈで６０秒間行った。浸漬槽底部の各ホッパ形状部の傾斜面の水平面に対する角度は６０度とした。各ホッパ形状部からの排泥は、６０分に一回の間隔にて、各ホッパ形状部に対して順に行い、一回の排泥量は６Ｌとした。
【００３２】
図２に本実施例における膜の濾過吸引圧力（膜差圧）の経時変化を示す。図２に示すように、本発明の浸漬型膜分離装置の運転方法によれば、約２００日の運転期間では膜差圧の上昇は見られず、長期間にわたって膜分離装置の安定運転が確保できることを確認した。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る膜分離装置によれば、浸漬槽底部を所定の傾斜面を有する複数のホッパ形状部で構成することにより、浸漬槽内の固形物が浸漬槽の底部より撒きあがらず、効率よく槽最深部へ集積され濃縮できる最も固形物の濃縮が進む装置形態を構築でき、それによって分離膜への負荷を軽減し、膜分離装置の長期間にわたる安定稼働が可能となる。また、複数に分割されたホッパ形状部とすることで、浸漬槽の全高を低く抑えることができ、装置全体をコンパクトに構成できる。さらに、分離膜ユニット下方に傾斜装置や仕切板などがないため、施工や維持管理の労力が増えるようなこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る膜分離装置の概略機器系統図である。
【図２】実施例における運転結果を示す、運転日数と吸引圧力との関係図である。
【符号の説明】
１  被処理水
２  浸漬槽
３  分離膜ユニット
４  散気装置
５  ブロワ
６  吸引ポンプ
７  処理水槽
８  処理水
９  逆洗ポンプ
１０ａ、１０ｂ  ホッパ形状部
１１ａ、１１ｂ  排泥ライン
１２ａ、１２ｂ  排泥弁
【図１】
2004174344.tif 000003
【図２】
2004174344.tif 000004