(57)【要約】【課題】  ケーキ層を濾過膜から剥離させるのに要する散気量を減らすことが可能で、ケーキ層の除去能力が向上し、難通水域を濾過膜に容易に形成することができる浸漬型膜分離装置を提供する。【解決手段】  被処理水を濾過する膜カートリッジ３と、膜カートリッジ３に対して散気を行う散気管５とが備えられ、膜カートリッジ３に具備された微多孔性の濾過膜８の一次側の表面には、被処理水の透過を妨げる難通水域２２が部分的に形成され、難通水域２２は、接着剤で濾過膜８の表面に貼付けられた疎水性の薄いシート２２ａから成り、所定間隔おきに配列され且つ散気管５からの散気によって発生する上向流の方向Ａに対して水平方向に横切る複数の帯状部２２ｂを有している。【選択図】  図２
2005028346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を濾過する膜カートリッジと、膜カートリッジに対して散気を行う散気装置とを備えた浸漬型膜分離装置であって、上記膜カートリッジは、濾板と、この濾板の表面に配置された親水性の濾過膜とで構成され、上記濾過膜の一次側の表面に、上記濾過膜よりも通水性の低い難通水域が部分的に形成され、上記難通水域は、濾過膜の表面に貼付けられた疎水性のシートから成り、所定間隔おきに配列され且つ散気装置からの散気によって発生する上向流の方向に対して水平方向に横切る複数の帯状部を有していることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
【請求項２】
難通水域は、所定間隔おきに配列され且つ散気装置からの散気によって発生する上向流の方向に対して水平方向に横切る複数の第１の帯状部と、所定間隔おきに配列され且つ上向流と同方向の複数の第２の帯状部とを格子状に有していることを特徴とする請求項１記載の浸漬型膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水を濾過する膜カートリッジと、膜カートリッジに対して散気を行う散気装置と備えた浸漬型膜分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、し尿処理や合併処理等を行う処理装置として、処理槽内に設置される浸漬型膜分離装置が用いられる。図８，図９に示すように、浸漬型膜分離装置１は、上下が開口した箱枠状の膜ケース２の内部に、上下方向に配置された複数の平板状の膜カートリッジ３が一定間隔をあけて配列され、同じく上下が開口した箱枠状の散気ケース４の内部に散気管５が配設され、上記散気ケース４の上部に膜ケース２が設けられている。
【０００３】
図１０に示すように、膜カートリッジ３は、濾板７と、この濾板７の両面に配置された微多孔性の濾過膜８とで構成されている。上記濾板７と濾過膜８との間および濾板７の内部には膜透過液流路（図示省略）が形成され、この膜透過液流路に連通する膜透過液取出口１０が濾板７に形成されている。上記各膜カートリッジ３の膜透過液取出口１０にはそれぞれ膜透過液取出チューブ１１の一端が接続され、各膜透過液取出チューブ１１の他端には集合管１２が接続されている。図８に示すように、集合管１２には、膜透過液導出管１３が設けられている。また、槽外には、散気用配管１４を介して上記散気管５に散気用空気を供給するブロワ１５が設けられている。
【０００４】
これによると、処理槽内の活性汚泥混合液等の被処理水を濾過する際、上記膜透過液導出管１３、集合管１２、膜透過液取出チューブ１１を通じて膜カートリッジ３の膜透過液流路に吸引圧を負荷することにより、被処理液中に含まれる活性汚泥等の懸濁物質を濾過膜８で捕捉し、濾過膜８を透過して膜透過液流路内に流入した膜透過水を膜透過液取出口１０から膜透過液取出チューブ１１、集合管１２、膜透過液導出管１３を通じて処理槽の外部へ取り出している。
【０００５】
この時、ブロワ１５から供給される空気が散気管５の散気孔５ａを通じて散気され、散気された空気の気泡１６およびそれにより発生する上向流が各膜カートリッジ３間の間隙に流入し、これら気泡１６と上向流とによって膜カートリッジ３の濾過膜８が洗浄される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかしながら上記の従来形式では、散気管５から散気された気泡１６は低圧部に集まる傾向があるため、上記気泡１６および上向流の流れが一時的に偏流となって流速の低い部分が発生し、このような低流速部分において、膜カートリッジ３の濾過膜８にケーキ層１７が形成され易かった。このようなケーキ層１７は、最初は小さいが、次第に付着箇所から周囲に拡大していく傾向があり、図９，図１０に示すように、濾過膜８にべったりと広範囲に連続して付着してしまうといった問題があった。また、上記のような拡大したケーキ層１７を濾過膜８から剥離させるためには、ブロワ１５の出力を上げて散気管５から散気される空気の散気量を増加させ、気泡１６および上向流の流速を増加させなければならず、ブロワ１５の大型化を招くといった問題があった。
【０００７】
上記のような問題の対策として、例えば、図１１に示すように、膜面に微孔を有する部分１８と微孔を有しない部分１９とが菱形状に存在する濾過膜８を用いたものがある（例えば、特許文献２参照。）。上記微孔を有しない部分１９は、塩化ビニル樹脂をメチルケトン等の溶剤に溶解した液を濾過膜８の表面に塗布して微孔を閉塞させることにより、形成されている。
【０００８】
これによると、濾過膜８の微孔を有しない部分１９では濾過が行われないため、上記微孔を有しない部分１９にはほとんどケーキ層１７が付着することはなく、濾過が行われる微孔を有する部分１８のみにケーキ層１７が付着する。このため、ケーキ層１７が付着する部分が島状に存在（点在）するようになり、気泡や水流を当てることによって容易にケーキ層１７を除去することができる。
【０００９】
しかしながら上記図１１に示した従来形式では、塩化ビニル樹脂をメチルケトン等の溶剤に溶解した液を濾過膜８の表面に塗布して微孔を閉塞させるといった面倒な作業を行う必要があり、微孔を有しない部分１９（難通水域）を形成するのに手間がかかるといった問題がある。
【００１０】
また、上記の従来形式では、水流の方向と微孔を有しない部分１９の方向との対応関係が明確に決められておらず、したがって、ケーキ層１７の除去能力がロスしている恐れがある。
【特許文献１】特開平９−２５３４６２号公報
【特許文献２】特開平８−３３８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ケーキ層を濾過膜から剥離させるのに要する散気量を減らすことが可能であり、さらに、難通水域を濾過膜に容易に形成することができ、ケーキ層の除去能力を向上させることが可能な浸漬型膜分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本第１発明では、被処理水を濾過する膜カートリッジと、膜カートリッジに対して散気を行う散気装置とを備えた浸漬型膜分離装置であって、上記膜カートリッジは、濾板と、この濾板の表面に配置された親水性の濾過膜とで構成され、上記濾過膜の一次側の表面に、上記濾過膜よりも通水性の低い難通水域が部分的に形成され、上記難通水域は、濾過膜の表面に貼付けられた疎水性のシートから成り、所定間隔おきに配列され且つ散気装置からの散気によって発生する上向流の方向に対して水平方向に横切る複数の帯状部を有しているものである。
【００１３】
これによると、膜カートリッジの濾過膜は、散気装置から散気された空気の気泡およびそれにより発生する上向流によって洗浄される。
この際、被処理水は、濾過膜の難通水域を透過し難く、ほとんどが難通水域以外の領域を透過して濾過される。このため、ケーキ層は、難通水域には形成されず、難通水域以外の領域に形成され、濾過膜上に飛び飛び（非連続的）に分断されて配置される。したがって、上記ケーキ層が次第に拡大しようとしても、難通水域の箇所で分断されるため、ケーキ層の拡大化を阻止することができる。
【００１４】
また、難通水域の各帯状部は散気装置からの散気によって発生する上向流の方向に対して水平方向に横切るため、ケーキ層は上下方向において分断された配置になる。これにより、上記上向流がくまなく各ケーキ層に当り易く、各ケーキ層を確実に濾過膜から剥離させることができる。上記のようなことから、ケーキ層の除去能力が向上し、さらに、ケーキ層の剥離に要する散気量を減らすこともでき、散気装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
また、上記のような難通水域は疎水性のシートを濾過膜の表面に貼付けることで形成されるため、従来のように樹脂を濾過膜の表面に塗布して難通水域を形成する場合に比べて、濾過膜に容易に難通水域を形成することができる。
【００１６】
本第２発明では、難通水域は、所定間隔おきに配列され且つ散気装置からの散気によって発生する上向流の方向に対して水平方向に横切る複数の第１の帯状部と、所定間隔おきに配列され且つ上向流と同方向の複数の第２の帯状部とを格子状に有しているものである。
【００１７】
これによると、上向流と同方向および上向流の方向に対して水平方向に横切る２方向において、ケーキ層の拡大化を阻止してケーキ層を分断することができるため、ケーキ層の剥離に要する散気量を一段と減らすことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によると、ケーキ層の剥離に要する散気量を減らすことができ、散気装置の小型化を図ることができ、また、ケーキ層の除去能力が向上し、さらに、濾過膜に難通水域を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。尚、従来のものと同一の部材については同じ符号を付記して、説明を省略する。
浸漬型膜分離装置１は、被処理水を濾過する複数の膜カートリッジ３と、これら膜カートリッジ３に対して散気を行う散気装置２１とを備えている。図１に示すように、この散気装置２１は散気ケース４と散気管５と散気用配管１４とブロワ１５とで構成されている。
【００２０】
図３に示すように、上記各膜カートリッジ３は、濾板７と、この濾板７の両面に配置された親水性で微多孔性の濾過膜８とで構成されている。上記濾過膜８は不織布の基材上に膜層を形成したものであり、濾過膜８の周縁部が超音波溶着（又は接着剤）で濾板７に貼り付けられている。また、上記濾板７と濾過膜８との間および濾板７の内部には膜透過液流路（図示省略）が形成され、この膜透過液流路に連通する膜透過液取出口１０が濾板７の上端部に形成されている。
【００２１】
上記各濾過膜８の一次側（被処理水側）の表面には、被処理水の透過を妨げる難通水域２２が部分的に形成されている。図４に示すように、上記難通水域２２は、疎水性の薄いシート２２ａを接着剤で濾過膜８の表面に貼付ける（接着する）ことによって形成されており、複数の横縞状の帯状部２２ｂを有している。これら帯状部２２ｂは、上下間に所定間隔をおいて配列され且つ散気管５から散気された空気の気泡１６および気泡１６により発生する上向流の方向Ａに対して水平方向に横切っている。また、上記シート２２ａには、撥水性を有するフッ素樹脂等が用いられる。
【００２２】
尚、上記難通水域２２の面積は濾過膜８の全表面積の３０％以下に設定されている。
以下、上記構成における作用を説明する。
各膜カートリッジ３の濾過膜８は、散気管５から散気された空気の気泡１６および気泡１６により発生する上向流（固気液混相流）によって洗浄される。
【００２３】
この際、被処理水は、濾過膜８の難通水域２２を透過せず、難通水域２２以外の通水可能な領域８ａを透過して濾過される。このため、ケーキ層１７は、難通水域２２には形成されず、難通水域２２以外の上記領域８ａに形成され、濾過膜８上に飛び飛び（非連続的）に分断されて配置される。したがって、上記ケーキ層１７が次第に拡大しようとしても、難通水域２２の箇所で分断されるため、ケーキ層１７の上下方向への拡大化を阻止することができる。
【００２４】
また、難通水域２２の各帯状部２２ｂは、散気によって発生する気泡１６および上向流の方向Ａに対して水平方向に直交するため、ケーキ層１７は上記方向Ａにおいて分断された配置になる。これにより、上記気泡１６および上向流がくまなく各ケーキ層１７に当り易くなり、さらに、個々のケーキ層１７の上下方向の長さが短くなるため、各ケーキ層１７を確実に濾過膜８から剥離させることができる。上記のようなことから、ケーキ層１７の除去能力が向上し、さらに、ケーキ層１７の剥離に要する散気量を減らすこともでき、ブロワ１５の小型化を図ることができる。
【００２５】
また、上記のような難通水域２２は疎水性のシート２２ａを接着剤で濾過膜８の表面に貼付けることで形成されるため、従来のように樹脂を濾過膜８の表面に塗布して難通水域を形成する場合に比べて、濾過膜８に容易に難通水域２２を形成することができる。
【００２６】
上記第１の実施の形態では、複数の水平方向に沿った帯状部２２ｂを平行に配設しているが、第２の実施の形態として、図５，図６に示すように、難通水域２２は、シート２２ａから成り、複数の第１の帯状部２２ｂと複数の第２の帯状部２２ｃとを有している。上記各第１の帯状部２２ｂは膜カートリッジ３の幅方向Ｗに沿って配設され、上記各第２の帯状部２２ｃは膜カートリッジ３の上下方向（すなわち散気によって発生する気泡１６および上向流の方向Ａと同じ方向）に沿って配設され、これら第１の帯状部２２ｂと各第２の帯状部２２ｃとが格子状に直交している。尚、上記各第２の帯状部２２ｃは濾過膜８の全高にわたって形成されている。
【００２７】
これによると、膜カートリッジ３の上下方向と幅方向Ｗとの２方向において、ケーキ層１７の拡大化を阻止してケーキ層１７を分断することができるため、ケーキ層１７の剥離に要する散気量を一段と減らすことができる。
【００２８】
次に、第３の実施の形態として図７に示すように、散気管５と各膜カートリッジ３との間に、散気管５から散気された空気の気泡１６の流れを整流する整流装置２４が設けられている。この整流装置２４は散気ケース４内に取付けられた複数の整流板２４ａによって構成されており、これら整流板２４ａは膜カートリッジ３の幅方向Ｗにおいて所定間隔をあけて平行に配列されている。
【００２９】
これによると、散気管５の散気孔５ａから散気された空気の気泡１６は上昇する際に各整流板２４ａ間を通って整流されるため、上記気泡１６および気泡１６により発生する上向流は各膜カートリッジ３に対してほぼ均一に分散して流れ、偏流の発生が減少する。これにより、ケーキ層１７の形成を低減することができる。
【００３０】
上記第１〜第３の実施の形態では、難通水域２２を、被処理水を全く通さない非通水性のシート２２ａで形成しているが、濾過膜８よりも通水性の低いシート２２ａで形成してもよい。例えば、濾過膜８の５０％以下の通水性を有するシート２２ａで上記難通水域２２を形成してもよい。
【００３１】
上記第１〜第３の実施の形態では、疎水性のシート２２ａを接着剤で濾過膜８の表面に貼り付けることにより、難通水域２２を形成しているが、これ以外に、以下の（１）〜（３）の方法で難通水域２２を形成してもよい。
（１）疎水性のシート２２ａの代わりに、疎水性の塗料（例えば顔料等）をドラムに付着させ、その塗料を濾過膜８の表面に転写することにより、難通水域２２を形成する。
（２）疎水性のシート２２ａの代わりに、横縞パターンや格子パターンを形成した型紙を濾過膜８の表面に乗せ、上から疎水性の塗料（例えば顔料等）を塗付またはスプレーすることにより、スクリーン印刷方式で上記疎水性の塗料を濾過膜８の表面に転写して、難通水域２２を形成する。
（３）疎水性のシート２２ａの代わりに、横縞パターンや格子パターンを形成した金属製の加熱部材を高温に加熱し、この加熱部材を樹脂製の濾過膜８の表面に当接させ、当接部分の濾過膜８を溶かして当接部分の濾過膜８の微細孔を閉塞させることにより、濾過膜８の表面に難通水域２２を形成する。
【００３２】
上記各実施の形態では、第１の帯状部２２ｂを濾過膜８の全幅にわたって設けているが、濾過膜８の全幅よりも短い範囲で設けてもよい。また、上記第２の実施の形態では、第２の帯状部２２ｃを濾過膜８の全高にわたって設けているが、濾過膜８の全高よりも短い範囲で設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における浸漬型膜分離装置の一部切欠き斜視図である。
【図２】同、浸漬型膜分離装置の正面から見た断面図である。
【図３】同、浸漬型膜分離装置の膜カートリッジの側面から見た断面図である。
【図４】同、浸漬型膜分離装置の膜カートリッジからシートを分離して描いた斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における浸漬型膜分離装置の膜カートリッジの正面図である。
【図６】同、浸漬型膜分離装置の膜カートリッジからシートを分離して描いた斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における浸漬型膜分離装置の正面から見た断面図である。
【図８】従来の浸漬型膜分離装置の一部切欠き斜視図である。
【図９】同、浸漬型膜分離装置の正面から見た断面図である。
【図１０】同、浸漬型膜分離装置の膜カートリッジの側面から見た断面図である。
【図１１】同、浸漬型膜分離装置の膜カートリッジの濾過膜の平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    浸漬型膜分離装置
３    膜カートリッジ
７    濾板
８    濾過膜
２１    散気装置
２２    難通水域
２２ａ    シート
２２ｂ，２２ｃ    帯状部
Ａ    上向流の方向
【図１】
2005028346.tif 000003
【図２】
2005028346.tif 000004
【図３】
2005028346.tif 000005
【図４】
2005028346.tif 000006
【図５】
2005028346.tif 000007
【図６】
2005028346.tif 000008
【図７】
2005028346.tif 000009
【図８】
2005028346.tif 000010
【図９】
2005028346.tif 000011
【図１０】
2005028346.tif 000012
【図１１】
2005028346.tif 000013