(57)【要約】【課題】濾過膜に付着した付着物を効率よく除去する。【解決手段】膜洗浄装置５０では、可撓性線条体５２，５２…が膜モジュール１１，１１間に配置され、可撓性線条体５２，５２…の両端部が上部支持材５４および下部支持材５６によって支持されている。昇降調整装置５８は上部支持材５４を昇降駆動し、上部支持材５４を下降させることで、可撓性線条体５２を弛ませて、膜モジュール１１，１１間で遊動可能に支持できる。膜洗浄時には膜モジュールユニット１０の下方に設けられた散気管６からエアを散気させ、上昇流を被処理液２中に発生させる。可撓性線条体５２が上昇流によって膜モジュール１１，１１間で遊動され、濾過膜１２面に接触して、濾過膜１２面に付着した付着物を剥離・除去できる。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通水材の表面に濾過膜を有してなる複数の膜モジュールを間隔をもって並列し、該膜モジュールを立設した状態で被処理液中に浸漬させ、該被処理液の膜分離を行うとともに、前記膜モジュールの下方に設けられた散気手段からのエアバブリングにより、前記濾過膜に付着した付着物を洗浄する膜分離装置において、
前記膜モジュール同士の間に、その上下端が一対の支持体で支持された複数本の可撓性線条体を弛緩可能に設けて、該可撓性線条体を弛緩させた時に可撓性線条体と、前記濾過膜とが接触するようにしたことを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
通水材の表面に濾過膜を有してなる複数の膜モジュールを間隔をもって並列し、該膜モジュールを立設した状態で被処理液中に浸漬させ、該被処理液の膜分離を行う膜分離装置において、
前記膜モジュール同士の間に、その上下端が一対の支持体に弛緩可能に支持されるとともに、表面に多数の孔が形成された複数本の可撓性チューブ管を設け、前記チューブ管に流体を圧送して、該多数の孔から前記濾過膜に向けて該流体を噴き出させるとともに、前記可撓性チューブ管を弛緩させた時に可撓性チューブ管と前記濾過膜とが接触するようにしたことを特徴とする膜分離装置。
【請求項３】
前記一対の支持体を接離自在とし、前記一対の支持体を互いに接近させた時には前記可撓性線条体または可撓性チューブ管が弛緩し、前記一対の支持体を互いに遠ざけた時には前記可撓性線条体または可撓性チューブ管が緊張して、前記濾過膜と接触しないようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２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】
本発明は膜分離装置に係り、特に、被処理液に浸漬して該被処理液の固液分離を行う膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浸漬型平膜を用いた膜分離装置は、濾過膜を有する膜モジュールを被処理液に浸漬させ、この膜モジュールの内部に被処理液を吸引させることで濾過膜に透過させて、被処理液の固液分離を行う。
【０００３】
膜分離装置では、濾過膜面に付着した付着物によって透過効率が低下するため、濾過膜の底部に散気装置を設置し、エアを含んだ水流を発生させ、エアバブリングにより濾過膜面の付着物を剥離・除去している。特に、濾過膜として用いられる有機膜自体が脆弱であるため、膜分離装置には前述したような散気手段を用いた膜洗浄装置が備えられ、直接的に濾過膜面を洗浄するブラシ洗浄を避けたものが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら散気による洗浄は、濾過膜面へのエアの接触ならびにエアの上昇によって生じる水流のせん断力により行うもので、ブラシ洗浄と比較するとその洗浄効果は明らかに劣るものであり、濾過膜面の付着物の除去や剥離が充分でない場合が発生する。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、必要に応じてブラシ的な洗浄を可能にし、濾過膜に付着した付着物を効率よく除去することができる膜分離装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１の膜分離装置では、前記目的を達成するために、通水材の表面に濾過膜を有してなる複数の膜モジュールを間隔をもって並列し、該膜モジュールを立設した状態で被処理液中に浸漬させ、該被処理液の膜分離を行うとともに、前記膜モジュールの下方に設けられた散気手段からのエアバブリングにより、前記濾過膜に付着した付着物を洗浄する膜分離装置において、前記膜モジュール同士の間に、その上下端が一対の支持体で支持された複数本の可撓性線条体を弛緩可能に設けて、該可撓性線条体を弛緩させた時に可撓性線条体と、前記濾過膜とが接触するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る請求項１に記載の膜分離装置によれば、被処理液内に浸漬、立設した膜モジュール間に可撓性線条体を設けて、濾過膜面に可撓性線条体を接触させて濾過膜面のブラシ的な洗浄を行うことが可能となる。すなわち、濾過膜の洗浄をより高度なレベルで行う時には一対の支持体が互いに近づく方向に調整して可撓性線条体を弛ませる。この状態のまま散気手段から膜モジュール同士の間にエアを散気させ、エアバブリングにより可撓性線条体を遊動させることにより、可撓性線条体を濾過膜面に接触させて、濾過膜面に付着した付着物を剥離・除去できる。これにより、従来の散気によって発生するエアによる濾過膜面の洗浄に加えて、可撓性線条体でブラシ的に濾過膜面を洗浄するので、高い洗浄効果が望める。
【０００８】
また、本発明に係る請求項２に記載の膜分離装置では、通水材の表面に濾過膜を有してなる複数の膜モジュールを間隔をもって並列し、該膜モジュールを立設した状態で被処理液中に浸漬させ、該被処理液の膜分離を行う膜分離装置において、前記膜モジュール同士の間に、その上下端が一対の支持体に弛緩可能に支持されるとともに、表面に多数の孔が形成された複数本の可撓性チューブ管を設け、前記チューブ管に流体を圧送して、該多数の孔から前記濾過膜に向けて該流体を噴き出させるとともに、前記可撓性チューブ管を弛緩させた時に可撓性チューブ管と前記濾過膜とが接触するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の膜分離装置によれば、可撓性チューブ管の表面に形成された多数の孔から流体を噴出させて、これにより生じる噴出流が濾過膜面の付着物を剥離・除去するので、濾過膜面に可撓性チューブ管を接触させることなく濾過膜面の洗浄が行える。すなわち、一対の支持体を互いに遠ざかる方向に移動させて可撓性チューブ管を伸ばした状態とし、この状態で、可撓性チューブ管に水またはエアなどの流体を圧送して可撓性チューブ管表面の孔から流体を噴出させる。これにより、可撓性チューブ管から噴出した流体によって生じた噴出流が濾過膜面に接触して、濾過膜面を効果的に洗浄することができる。これに加えて、可撓性チューブ管を直接的に濾過膜面に接触させるブラシ的な洗浄も可能になる。すなわち、一対の支持体を互いに近づく方向に移動させて可撓性チューブ管を弛ませ、この状態で散気手段から膜モジュール同士の間にエアを散気し、可撓性チューブ管を遊動させることにより、可撓性チューブ管を濾過膜面に接触させて、濾過膜面に付着した付着物を剥離・除去できる。
【００１０】
また、本発明に係る請求項３に記載の膜分離装置では、請求項１または請求項２に記載された膜分離装置において、前記一対の支持体を接離自在とし、前記一対の支持体を互いに接近させた時には前記可撓性線条体または可撓性チューブ管が弛緩し、前記一対の支持体を互いに遠ざけた時には前記可撓性線条体または可撓性チューブ管が緊張して、前記濾過膜と接触しないようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の膜分離装置によれば、一対の支持体を互いに遠ざかる方向に調整して可撓性線条体または可撓性チューブ管を伸ばした状態とすれば、可撓性線条体は濾過膜面に接触しなくなるので、濾過膜面への不必要な接触を防止して、濾過膜面の劣化を少なくできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明の膜分離装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
図１に示すように、本発明に係る膜分離装置１は主として、被処理液２が貯留された原液槽３と、被処理液２中に浸漬され、膜洗浄装置５０を備えた膜モジュールユニット１０とから構成されている。膜モジュールユニット１０は吸引ポンプ４に接続され、この吸引ポンプ４によって膜モジュールユニット１０の内部が減圧される。
【００１４】
膜モジュールユニット１０の下方には散気手段を構成する散気管６が配設されている。散気管６は、表面に無数の散気孔が形成されるとともにブロア７に接続され、このブロア７からエアが散気管６内に送気される。これにより、散気管６の散気孔からエアが被処理液２中に噴き出される。噴き出されたエアは被処理液２中を上昇し、膜モジュールユニット１０まで送気される。また、原液槽３の内部の被処理液２を噴き出されたエアによって攪拌する。
【００１５】
図２は膜モジュールユニット１０の第１の形態を示している。この膜モジュールユニット１０は、複数の膜モジュール１１，１１…、膜洗浄装置５０などから構成されている。
【００１６】
膜モジュール１１は、その内部に通水材１６を備えており、この通水材１６を覆うように濾過膜１２が、スペーサ１４を介して取り付けられている。通水材１６は図３に示すように、断面が波状をした基材１６ａの両面に多孔板１６ｂを添設したもので、基材１６ａと多孔板１６ｂとによって、高さ方向へ延びる複数本の独立した吸水路１８を画成している。膜モジュール１１の上下端には、水平方向に膜端固定材としての上板２０，下板２２（図２参照）がそれぞれ設けられており、このうち上板２０は中空に形成され、この中空部２０ａは後述する吸引管に連通されている。
【００１７】
このように形成された濾過膜１２、スペーサ１４、通水材１６、上板２０、下板２２などによって構成された膜モジュール１１は、図２に示したように複数組が所定の間隔をもって互いに並列立設され、膜モジュール１１の左右側端に設けられた側板２４、２６によって固定保持されている。側板２４は集水管２４ａを有しており、この集水管２４ａは上板２０の中空部２０ａ（図３参照）に連通している。この集水管２４ａの上端には吸引管２８が設けられている。また、各膜モジュール１１，１１…の上下部の上板２０、下板２２には、櫛歯状をした膜間保持材３２、３４がそれぞれ少なくとも１個以上設けられ、その膜間保持材３２，３４の歯が膜モジュール１１，１１…の間に介在され、濾過膜同士の間隔を所定間隔で均一に保持している。
【００１８】
上記したような構成の膜モジュール１１，１１…を原液槽３（図１参照）内に浸漬し、吸引管２８を吸引ポンプ４に吸引ホース８などで接続して、集水管２４ａ内部の流体を吸引して濾過を行う。すると、膜モジュール１１，１１…の内部の吸水路１８が減圧され、これにともない濾過膜１２の両面間には差圧が発生する。この差圧によって原液槽３内の被処理液２が濾過膜１２，スペーサ１４，多孔板１６ｂの通孔１６ｃを経て吸水路１８に吸引され、該吸水路１８から上板２０の中空部２０ａを経て側板２４の集水管２４ａに吸引され、吸引管２８を経て膜モジュール１１，１１…の外部に排出される。ここで、濾過膜１２面には被処理液の濾過にともない付着物が付着する。
【００１９】
図２における符号５０は、この付着物を洗浄する膜洗浄装置を示している。この膜洗浄装置５０は主に昇降調整装置５８、一対の支持体を構成する上部支持材５４および下部支持材５６、可撓性線条体５２，５２…などから構成されている。
【００２０】
昇降調整装置５８は、側板２６上部に取り付けられており、内部に上部支持材５４を上下に昇降させる昇降装置を有している。
【００２１】
上部支持材５４は、角材などで構成されて、前記昇降調整装置５８によって略水平となるように支持され、複数の可撓性線条体５２，５２…の上端部を所定の間隔で支持している。支持された可撓性線条体５２，５２…は膜モジュール１１，１１…間を通過するように上部支持材５４から下方に垂下される。
【００２２】
この可撓性線条体５２，５２…は、被処理液２の上昇流により遊動可能な可撓性を有しており、たとえば、その径が１ｍｍ〜５ｍｍ程度の糸状のものが適宜用いられる。また、その材質としては、ゴムなどの弾性体や綿などの繊維体が挙げられるが、濾過膜面への接触時に濾過膜面を傷つけることなく、上昇流により遊動可能な可撓性を備えていれば特に限定されることはない。なお、これら可撓性線条体５２の表面に起毛処理などを施しておけば、一層のブラシ洗浄作用の増大を図ることができる。
【００２３】
下部支持材５６は、たとえば丸棒・平板などで構成され、膜モジュール１１下部にて側板２４，２６に架設されて取り付けられている。この下部支持材５６は、上部支持材５４によって支持されて垂下された複数の可撓性線条体５２，５２…の下端を所定間隔で支持している。なお、下部支持材５６における可撓性線条体５２，５２…の支持間隔は、上部支持材５４における支持間隔と略同等で設定される。
【００２４】
このような構成の膜洗浄装置５０によって、昇降調整装置５８によって上部支持材５４が矢印Ｂ方向に昇降駆動され、これにより上部支持材５４と下部支持材５６間の距離を調整して可撓性線条体の弛みを調整できる。特に、昇降調整装置５８によって、これら一対の支持材を互いに近づく方向に移動して可撓性線条体５２を弛ませて、可撓性線条体５２を膜モジュール１１，１１間で遊動可能に支持できる。
【００２５】
このような構成の膜モジュールユニット１０によって濾過膜１２の洗浄を行う場合を以下に説明する。
【００２６】
定常時には、濾過膜面と接触させないように上部支持材５４を上昇させておき、可撓性線条体５２を伸ばした状態にさせておく。
【００２７】
濾過膜１２の洗浄時には、膜モジュール１１，１１…の下方に設けられた散気管６の散気孔からエアを散気させ（図１参照）、エアを含んだ上昇流を被処理液２中に発生させる。さらに昇降調整装置５８によって上部支持材５４を所定量下降させ、一対の支持材を互いに近づく方向に移動させて可撓性線条体５２を弛ませる。これにより、可撓性線条体５２を膜モジュール１１，１１間で遊動可能に支持できる。被処理液２のエアを含んだ上昇流によって、濾過膜１２面にはエアの接触ならびに上昇流によるせん断力が生じるほか、これに加えて可撓性線条体５２が膜モジュール１１，１１間で遊動され、濾過膜１２面に接触して、濾過膜１２面に付着した付着物を剥離・除去できる。なお、上部支持材５４および下部支持材５６の距離を調整して可撓性線条体５２の弛みを調整できるので、濾過膜１２への接触状態を調整して洗浄力を調整できる。
【００２８】
濾過膜１２の洗浄が完了したら、昇降調整装置５８によって上部支持材５４を所定量上昇させ、可撓性線条体５２を伸ばした状態とする。これにより、可撓性線条体５２は濾過膜１２面に接触しなくなるので、濾過膜１２面への不必要な接触を防止して、濾過膜１２の劣化を少なくできる。
【００２９】
このように、被処理液２内に浸漬、立設した膜モジュール１１，１１間に可撓性を有した可撓性線条体５２，５２…を遊動可能に設けて、濾過膜面１２のブラシ的な洗浄を可能とした。これにより、従来の散気によって発生するエアによる濾過膜１２面の洗浄に加えて、可撓性線条体５２でブラシ的に濾過膜１２面を洗浄するので、高い洗浄効果が望める。
【００３０】
図４は、本発明に係る膜分離装置に用いられる膜モジュールの第２の形態を示している。この膜洗浄装置９０では、前記第１の形態に示した可撓性線条体５２に代えて可撓性チューブ管７０，７０…が用いられる。可撓性チューブ管７０，７０…は、昇降調整装置５８に昇降可能に設けられた上部支持材５４によって所定の間隔で支持され、膜モジュール１１，１１間を通過するように上部支持材５４から下方に垂下される。この可撓性チューブ管７０は、通水路６２を内部に有したチューブ状体にて形成され、その表面には、通水路６２に連通された水噴出孔６０，６０…が複数、所定の間隔で形成されている。上部支持材５４には不図示の水供給ポンプから水が供給される水供給パイプ５５が設けられ、この水供給パイプ５５と可撓性チューブ管７０は、上部支持材５４内部で接続され、通水路６２への水の供給を可能としている。
【００３１】
また、膜洗浄装置９０では、側板２６上部に取り付けられた昇降調整装置５８に加えて、側板２６下部にも昇降調整装置５８ａを備えており、その内部には、下部支持材８２を昇降させる昇降装置を有している。この下部支持材８２は、上部支持材５４によって支持されて垂下された複数の可撓性チューブ管７０，７０…の下端を、膜モジュール１１下部で支持している。なお、下部支持材８２における可撓性チューブ管７０，７０…の支持間隔は、上部支持材５４における支持間隔と略同等で設定される。
【００３２】
このような構成の膜モジュールユニット８０によって濾過膜１２の洗浄を行う場合を以下に説明する。
【００３３】
定常時には、濾過膜１２面と接触させないように上部支持材５４および下部支持材８２の支持材間の距離を所定間隔で維持しておき、可撓性チューブ管７０を伸ばした状態にさせておく。
【００３４】
膜洗浄時においては、可撓性チューブ管７０を弛ませることなく、水供給ポンプから所定の圧力で水供給パイプ５５に水を供給させる。これにより、可撓性チューブ管７０の通水路６２を介して水噴出孔６０まで水が搬送され、水噴出孔６０から可撓性チューブ管７０の外部の被処理液２に水が噴出される。水噴出孔６０から噴出された水によって膜モジュール１１，１１…間の被処理液２中では噴出水流が発生し、濾過膜１２面にこの噴出水流が接触して、濾過膜１２面に付着した付着物を剥離・除去できる。特に、この状態で上部支持材５４および下部支持材８２の距離を所定間隔に保ちつつ、可撓性チューブ管７０を伸ばした状態で、上部支持材５４および下部支持材８２を同期して上下に昇降させることで、濾過膜１２面の全面に対して均等に噴出水流を接触させ、付着物の剥離ムラ・除去ムラを防止することが可能となる。
【００３５】
このように、可撓性チューブ管７０の表面に形成された水噴出孔６０から水を噴出させて、この噴出水流が濾過膜１２面の付着物を剥離・除去するので、濾過膜１２面に可撓性チューブ管７０を接触させることなく濾過膜面の洗浄が行える。
【００３６】
これに加えて、濾過膜１２面の付着物の付着の程度が激しい場合には、上部支持材５４と下部支持材８２とを互いに近づける方向に移動させて可撓性チューブ管７０を弛ませる。この状態で散気管６からエアを散気させ（図１参照）、エアを含んだ上昇流を被処理液２中に発生させる。これにより、被処理液２のエアを含んだ上昇流によって可撓性チューブ管７０が膜モジュール１１，１１間で遊動され、濾過膜１２面に接触して、濾過膜１２面に付着した付着物を効率よく剥離・除去できる。
【００３７】
このように、可撓性チューブ管７０からの噴出水流による濾過膜面の洗浄に加え、可撓性チューブ管７０を直接的に濾過膜１２面に接触させるブラシ的な洗浄も可能で、これにより高い洗浄効果を得ることができる。
【００３８】
なお、図２および図４において示した膜洗浄装置５０または膜洗浄装置９０では、膜モジュール１１，１１間における一部分にのみ可撓性線条体５２（可撓性チューブ管７０）が配置されている例を示しているが、各膜モジュール１１，１１間の全てに配置されていることはいうまでもない。
【００３９】
なお、前述した膜洗浄装置５０による洗浄時間をタイマーなどにて時間管理することで、洗浄時間の設定が自由に行え、連続した被処理液の固液分離作業を行うことができる。
【００４０】
また、可撓性線条体５２（可撓性チューブ管７０）としては、上述した糸状物に代えて、たとえば巾５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲で裁断され、その断面が矩形状のベルト状布などを用いてもよい。
【００４１】
さらに、可撓性チューブ管７０に供給される流体としては水に限ることなく、洗浄作用を備えた洗浄液や、エアなどを用いてもよい。
【００４２】
【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では、被処理液内に浸漬、立設した膜モジュール間に可撓性線条体または可撓性チューブ管を設けて、濾過膜面に可撓性線条体または可撓性チューブ管を接触させて濾過膜面のブラシ的な洗浄を行う。これにより、従来の散気によって発生するエアによる濾過膜面の洗浄に加えて、ブラシ的に濾過膜面を洗浄できるので、高い洗浄効果が望める。
【００４３】
また、可撓性チューブ管の表面に形成された多数の孔から水を噴出させて、この噴出水流が濾過膜面の付着物を剥離・除去するので、濾過膜面に可撓性チューブを接触させることなく濾過膜面の洗浄が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜分離装置を示す概念的な正面図
【図２】本発明に係る膜分離装置に用いられる膜洗浄装置の一実施の形態を示した斜視図
【図３】本発明に係る膜分離装置の構造の一部を示した切欠き斜視図
【図４】本発明に係る膜分離装置に用いられる膜洗浄装置の他の実施の形態を示した斜視図
【符号の説明】
１…膜分離装置、２…被処理液、６…散気管（散気手段）、１０，８０…膜モジュールユニット、１１…膜モジュール、１２…濾過膜、１６…通水材、５２…可撓性線条体、５４…上部支持材（支持体）、５６，８２…下部支持材（支持体）、５８，５８ａ…昇降調整装置、６０…水噴出孔、７０…可撓性チューブ管
【図１】
2004081931.tif 000003
【図２】
2004081931.tif 000004
【図３】
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【図４】
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