(57)【要約】  膜エレメントの枚数に関わらず、膜エレメントの上方に枠体で囲まれた空間部分を容易に設けることができる膜エレメントおよび膜ユニットを提供する。そのため、板状の支持板の両面に分離膜が配された膜エレメントであって、隣接する膜エレメントの膜面間を所定間隔とするためのスペーサー部が膜エレメントの両側部に設けられ、該スペーサー部は、通しボルト挿通用の孔を有し、かつ、支持板の上端部の上方に延設されている膜エレメント複数枚を、スペーサー部が互いに当接するように配列し、配列された膜エレメントの両最外部には封止パネルを配置して、スペーサー部と封止パネルとにより分離膜上方の空間を囲む枠体を形成する膜ユニットとする。
2007122839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の支持板の両面に分離膜が配された膜エレメントであって、隣接する膜エレメントの膜面間を所定間隔とするためのスペーサー部が膜エレメントの両側部に設けられ、該スペーサー部は、通しボルト挿通用の孔を有し、かつ、支持板の上端部の上方に延設されている膜エレメント。
【請求項２】
前記通しボルト挿通用の孔が、膜エレメントの表裏面を貫通するとともに側面方向に開口した凹部形状の孔である、請求項１記載の膜エレメント。
【請求項３】
前記スペーサー部に、隣接する膜エレメントとの位置合せを行うための嵌合用突起部および嵌合用受け部が形成されている、請求項１または２記載の膜エレメント。
【請求項４】
前記スペーサー部の上部に、集水路形成用の貫通孔を有する水路部が設けられ、かつ、該水路部内の貫通孔と前記支持板の両面に配された分離膜によって形成されたろ過水室の内側とが連通している、請求項１〜３いずれかに記載の膜エレメント。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の膜エレメントの複数枚が、スペーサー部が互いに当接するように配列され、配列された膜エレメントの両最外部に封止パネルが配置され、かつ、スペーサー部と封止パネルとにより分離膜上方の空間を囲む枠体が形成されている膜ユニット。
【請求項６】
請求項２記載の膜エレメントの複数枚が、スペーサー部が互いに当接するように配列され、配列された膜エレメントの両最外部に、通しボルト挿通用の孔を有する封止パネルが配置され、かつ、膜エレメントと封止パネルとが、該膜エレメントの凹部形状の孔と該封止パネルの通しボルト挿通用の孔とに通しボルトが通されることで一体化されている膜ユニット。
【請求項７】
請求項４記載の膜エレメントの複数枚が、スペーサー部に設けられた水路部が互いに当接するように配列され、配列された膜エレメントの両最外部に封止パネルが配置され、スペーサー部と封止パネルとにより分離膜上方の空間を囲む枠体が形成され、かつ、複数の水路部が当接されることによって集水路が形成されている膜ユニット。
【請求項８】
請求項５〜７いずれかに記載の膜ユニット装置が垂直方向に多段に積層されている多段積み膜ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に廃水処理および浄水処理における膜ろ過装置として利用するのに好適な膜ユニットおよび膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水処理に適用される膜分離技術として、活性汚泥などの廃水を充填した処理槽内に、複数枚の膜エレメントを配列・内挿した膜ユニットを浸漬して、膜ユニットの透過水側をポンプで吸引することにより、あるいはサイホンなどのような水位差利用による水排出により、膜ろ過されたろ過水を得る技術が知られている。【０００３】
活性汚泥処理の場合には、処理槽内で好気性の微生物を飼育するために槽内への散気が必要である。この散気する装置を膜ユニットの下方に据え付ければ、散気による気液混合流が膜ユニット内を上昇し、膜表面（膜面）の汚れをかきとることができる。その結果、膜面洗浄しつつ固液分離を行うことができ、低コストでの膜ろ過運転が可能となる。【０００４】
このとき、膜面の汚れをかきとる気液混合流の速度が高ければ、安定した運転を継続させることができる。気液混合流の速度を上げる手段としては、図１２に示すように、膜ユニットを構成する膜エレメント７１を収納した箱状のハウジング８３の上部にさらに箱状の上部ハウジング８４を設置し、上昇水流を効率的に生起させる方法が提案されている（特許文献１参照）。また、図１３に示すように、膜ユニット８２の上に載せた箱状の上部ハウジング８４の上にさらに別の膜ユニット８２′を積載し、速度が上がった気液混合流をさらに上方の膜ユニット８２′内に供給することで、エアを効率的に利用することが提案されている（特許文献２参照）。また、気液混合流を高速にして洗浄力を上げるためには、膜ユニットの下方から散気するエアの量を増やすことも好ましい。【０００５】
さらに、安定した膜ろ過運転を行うためには、各膜エレメントの間に形成される原水流路の間隔を一定に保つことも重要であり、たとえば、周縁部に凸部（スペーサー部）を設けた膜エレメントを、筐体内に複数枚装填し、隣り合った膜エレメントのスペーサー部どうしを当接させた膜ユニットが記載されている（特許文献３）。これにより、各膜エレメントの膜面近傍へ均一に気液混合流を送ることができ、各膜エレメントの膜面を均一に洗浄することが可能となる。【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の技術では、気液混合流の速度を高くするために、膜エレメント上部に別部材のハウジングを設ける必要がある。膜ユニットとしては、所望する枚数の膜エレメントに対応した大きさのハウジング８３の中に膜エレメントを収納するので、そのハウジング８３の大きさに対応してハウジング８４の大きさも調整する必要がある。すなわち、膜エレメントの枚数に応じて種々の大きさの上部ハウジング８４を製作する必要があり、装置製作上、効率的でないという問題がある。さらに、気液混合流れを高速にすると脈動が激しくなるため、分離膜表面７１の汚れを取るために好適な状況となる一方で、膜エレメント７１に過大な負荷がかかることになるため、膜エレメント間の位置ずれが生じ易い。また、支持板が大きく撓み変形し易く、スペーサー部の微動が生じ、磨耗が生じるといった問題が発生しやすくなる。【０００７】
エアの量を増やす方法の場合は、脈動が激しくなるため分離膜表面の汚れを取るには好適な状況となるが、一方で膜エレメントの支持板に過大な負荷がかかることになるため、膜エレメント間の位置ずれが生じ易い。さらに、支持板が大きく撓み変形し易く、スペーサー部の微動が生じ、当接部分の磨耗が生じるといった問題が発生しやすくなる。さらに、上記スペーサー部同士を当接しあうことで原水流路の間隔を一定に保つ膜ユニット装置の場合、運転中に生じる膜エレメントの振動等で膜面間の原水流路の間隔が変動し易いという問題がある。【０００８】
なお、浸漬槽中で高速の気液混合流による負荷がかかっても膜エレメント間の位置ずれを防止し、膜面間の距離を一定に保持するために、支持板の左右両側にスペーサー部が設けられた膜エレメントを、隣り合った膜エレメントのスペーサー部どうしが当接するように複数枚配列し、支持板に開けられた孔に通しボルトを通して一体化させて、膜ユニットを組み立てることも提案されている（特許文献４参照）。この膜ユニットの場合、当接するスペーサー部での微動磨耗を防止するためには、当接させたスペーサー部の締め付け力が支持板にかかる力以上となるように通しボルト４５を締め付けることが必要であり、これによりスペーサー部の微動を食い止めることができる。しかしながら、この文献に記載の膜ユニット構造では、スペーサー部と通しボルトの締め付け位置が離れているため、通しボルトを強く締め付けると、特に外側に位置する膜エレメントの支持板自身が大きく撓んでしまい、支持板が割れたり、スペーサー部が正常に当接し合わないという問題が生じ、微動磨耗がより一層促進されるといった問題がある。
【特許文献１】特許第３２９０５７７号公報
【特許文献２】特許第３６６７１３１号公報
【特許文献３】実開平６−６０４２７号公報
【特許文献４】特開平８−８９７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、膜エレメントの枚数に関わらず、膜エレメントの上方に枠体で囲まれた空間部分を容易に設けることができ、かつスペーサー部の磨耗を抑えることができる膜エレメント、膜ユニット及び多段積み膜ユニットを提供することにある。また、本発明の別の目的は、膜ユニットの下方から供給されるエアを効率的に利用することができ、装置製作上の効率性を改善できる膜エレメント、膜ユニット及び多段積み膜ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記の目的を達成するために、以下に述べる構成からなる。すなわち、
（１）板状の支持板の両面に分離膜が配された膜エレメントであって、隣接する膜エレメントの膜面間を所定間隔とするためのスペーサー部が膜エレメントの両側部に設けられ、該スペーサー部は、通しボルト挿通用の孔を有し、かつ、支持板の上端部の上方に延設されている膜エレメント
（２）前記通しボルト挿通用の孔が、膜エレメントの表裏面を貫通するとともに側面方向に開口した凹部形状の孔である、前記（１）記載の膜エレメント。
（３）前記スペーサー部に、隣接する膜エレメントとの位置合せを行うための嵌合用突起部および嵌合用受け部が形成されている、前記（１）または（２）記載の膜エレメント。
（４）前記スペーサー部の上部に、集水路形成用の貫通孔を有する水路部が設けられ、かつ、該水路部内の貫通孔と前記支持板の両面に配された分離膜によって形成されたろ過水室の内側とが連通している、前記（１）〜（３）いずれかに記載の膜エレメント。
（５）前記（１）〜（４）いずれかに記載の膜エレメントの複数枚が、スペーサー部が互いに当接するように配列され、配列された膜エレメントの両最外部に封止パネルが配置され、かつ、スペーサー部と封止パネルとにより分離膜上方の空間を囲む枠体が形成されている膜ユニット。
（６）前記（２）記載の膜エレメントの複数枚が、スペーサー部が互いに当接するように配列され、配列された膜エレメントの両最外部に、通しボルト挿通用の孔を有する封止パネルが配置され、かつ、膜エレメントと封止パネルとが、該膜エレメントの凹部形状の孔と該封止パネルの通しボルト挿通用の孔とに通しボルトが通されることで一体化されている膜ユニット。
（７）前記（４）記載の膜エレメントの複数枚が、スペーサー部に設けられた水路部が互いに当接するように配列され、配列された膜エレメントの両最外部に封止パネルが配置され、スペーサー部と封止パネルとにより分離膜上方の空間を囲む枠体が形成され、かつ、複数の水路部が当接されることによって集水路が形成されている膜ユニット。
（８）前記（５）〜（７）いずれかに記載の膜ユニット装置が垂直方向に多段に積層されている多段積み膜ユニット。【００１１】
なお、本発明において、「両側部」、「上端部」、「上方」、「側面」、「最外部」などいった文言は、使用時における状態を基準に判断するものとする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の膜エレメントは、左右両側部のスペーサー部が支持板の上端部の上方に延びているので、スペーサー部を当接させることで複数枚の膜エレメントを各膜エレメントの間に形成される原水流路の間隔を一定に保ちつつ配列させることができ、また、そこに封止パネルも当接させることで、別途ハウジングを必要としない膜ユニットを構築することができ、さらに分離膜上方の空間を囲む枠体を形成することができる。従って、本発明によると、膜エレメントの枚数や膜ユニットの大きさに関わらず、常に膜エレメント上方に空間部を確保することができる。これにより、膜ユニットの下方から供給されるエアを効率的に利用して、膜表面（膜面）の汚れをかきとることができ、安定した膜ろ過運転が可能になる。また、従来技術のような上部ハウジングを設置することなく、膜ユニットを容易に多段積みすることができるので、コスト的にも有利なうえに、上下段間の空間形状を常に一定に保つことができ、整流化した気液混合流を効率的に利用することができる。加えて、スペーサー部の通しボルト挿通用の孔に通しボルトを通し、複数枚の膜エレメントを締付けることで、脈動によるスペーサー部の振動を抑制し、磨耗を低減することができる。なお、このとき、通しボルトが気液混合流を遮ることもない。【００１３】
そして、通しボルト挿通用の孔が、膜エレメントの表裏面を貫通するとともに側面方向に開口した凹部形状の孔である場合に、数十枚〜百数十枚の膜エレメントが重ね合わせられた状態でも通しボルトを容易に通すことができ、スペーサー部に隣接する膜エレメントとの位置合せを行うための嵌合用突起部および嵌合用受け部が形成されている場合には、膜エレメントを容易に揃えて重ね合わせることができる。また、スペーサー部の上部に水路部を設けた膜エレメントの場合には、当該水路部を当接させつつ複数枚の膜エレメントを配列させ、そこに封止パネルも当接させて膜ユニットを構築することで、ろ過水を取り出すための集水路が膜ユニット上部に形成される。その結果、ろ過水取出し用のチューブが不要となり、膜エレメント上方の空間部を形成する壁部に特別な細工（例えば、チューブをモジュール外部へ導くための貫通穴の形成）なしに、膜ユニットを容易に多段積みすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の膜エレメントの一実施形態を示す概略斜視図であり、分離膜の取付け前の状態を示す図である。
【図２】図１の膜エレメントを用いた膜ユニットに散気装置を組合せた膜モジュールの一実施形態を示す概略斜視図である。
【図３】図２の膜ユニットの上面を示す概略上面図である。
【図４】本発明の膜エレメントの他の実施形態を示す概略斜視図であり、分離膜の取付け前の状態で示す概略斜視図である。
【図５】スペーサー部に設けられた嵌合用突起部および嵌合用受け部を拡大して模式的に示す部分断面図である。
【図６】スペーサー部の上部（延設部）に水路部を設けた膜エレメントの概略模式図である。
【図７】図６の膜エレメントを用いた膜ユニットに散気装置を組み合せた膜モジュールの一実施形態を示す概略斜視図である
【図８】膜エレメントと封止パネルとの一体化方法を示す概略模式図である。
【図９】図７の膜ユニットを２段に積層した膜モジュールの一実施形態例を示す概略斜視図である。
【図１０】図９の膜モジュールの概略断面図である。
【図１１】本発明の膜ユニットを使用した水処理装置を模式的に示す概略断面図である。
【図１２】従来のモジュールの一例を模式的に示す概略断面図である。
【図１３】従来のモジュールの他の一例を模式的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１      エレメント
１１    分離膜
１２    支持板
１３    スペーサー部
１４    通しボルト挿通用の孔
１５    延設部（スペーサー部が上方に延設された部分）
１６    集水溝
１７    透過水出口
１８    連通孔
２１    嵌合用突起部
２２    嵌合用受け部
２３    リブ部
３１    水路部
３２    集水路形成用の貫通孔
４１    膜モジュール
４２    膜ユニット
４３    架台
４４    散気装置
４５    封止パネル
４６    通しボルト
４７    下部枠体
４８    枠体
４９    空間部
５０    ナット
５１    原水流路
５２    孔部
５３    集水キャップ
６１    被処理水
６２    エア供給配管
６３    処理槽
６４    吸引ポンプ
７１、７１’    従来の膜エレメント
８１    従来の膜モジュール
８２、８２’    従来の膜ユニット
８３、８３’    膜エレメントを収納したハウジング
８４    上部ハウジング
８５、８５’    集合管
８６、８６’    ろ過水取り出し用のチューブ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施態様を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の膜エレメントの一実施態様を示す概略斜視図であり、分離膜１１を支持板１２に取り付ける前の状態を示している。図２はこの膜エレメント１を用いた膜ユニット４２に、散気装置を組合せた膜モジュール４１の一実施態様を示す概略斜視図である。図３はこの膜ユニット４１の上面を示す概略上面図である。【００１７】
図１に示す膜エレメント１は、板状の支持板１２の両面に分離膜１１を配して構成するが、その支持板１２の左右両側部（膜エレメントの水平方向の端部）には、隣接する膜エレメントの膜面間を所定間隔とするためのスペーサー部１３が設けられている。このスペーサー部１３は、支持板よりも肉厚であり、かつ、支持板の上端部の上方にも延設されている（この上方に延設された部分を延設部１５と称する）。【００１８】
支持板１２の上端部にはノズル形状の透過水出口１７がある。一方、支持板１２の表裏両面にはシート状の分離膜１１が設置されており、これらによって、分離膜の内側にろ過水流動空間（ろ過水室）が形成されている。そして、透過水出口１７が、分離膜１１と支持板１２との間のろ過水室に、連通孔１８を介して接続されている。分離膜１１の外側からろ過されてろ過水室内に入ったろ過水は、連通孔１８を介して透過水出口１７から排出される構造である。【００１９】
支持板１２は略平板状のものであれば特に限定されない。その材質としては、ＡＳＴＭ試験法のＤ７９０（２００３）における曲げ弾性率が３００ＭＰａ程度以上の剛性を持つ材質であれば特に限定されるものではないが、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム（ＡＢＳ樹脂）、塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料、その他の材質などを適宜選択、使用することができる。【００２０】
スペーサー部１３は、支持板１２の両側部に設けられた厚肉部分であり、図３のように、この両スペーサー部１３によって、隣接する膜エレメント１の分離膜間に原水流路５１が形成される。そのため、原水流路５１の幅に応じて適宜スペーサー部１３の厚みが設定される。原水流路５１の幅は特に限定されないが、原水流路５１内を流れる原水の流速が０．１〜１．５ｍ／秒となるように設定するのが好ましい。【００２１】
スペーサー部１３には、通しボルト挿通用の孔１４が設けられている。図２および図３のように、複数枚の膜エレメント１を通しボルト挿通用の孔１４に通しボルト４６を通して締付固定することにより、各膜エレメント間の原水流路５１を一定に保つことができ、各膜エレメント間に均一の気液混合流を流すことができる。また、隣り合った膜エレメントのスペーサー部同士が強固に締め付けられているため、高速の気液混合流で脈動が発生した場合にもスペーサー部１３の磨耗や支持板１２の破損を防止することができる。【００２２】
スペーサー部１３に設けられる通しボルト挿通用の孔１４の形状は特に限定されるものではなく、スペーサー部に必要な締め付け力に対応して決定すればよい。しかしながら、図１に示すように、膜エレメントの表裏面を貫通するとともに側面方向に開口した凹部形状の孔とすれば、重ね合わせた膜エレメントに通しボルト４６を側方から挿入することでき、作業が容易になるので好ましい。また、凹部形状の深さは、通しボルト４６の直径以上であり、凹部形状の孔の中に通しボルト４６全体が収納されるのがよい。凹部形状の深さとは、膜エレメントの面方向でかつ水平方向に関する長さであって、かつ、スペーサー部の最も突出している部分から最もへこんでいる部分までの長さであり、図１にＬ１で示している。【００２３】
また、通しボルト挿通用の孔１４の個数、サイズなどもスペーサー部に必要な締め付け力に対応して決定すればよい。スペーサー部に必要な締め付け力としては、１ｋｇ／ｃｍ2以上（９．８０７×１０4Ｐａ）の応力が例示され、この締め付け応力が得られるように、通しボルト４６の仕様とともに設定されるのが好ましい。例えば、Ｍ１２〜Ｍ１６（ＳＵＳ３０４製）の通しボルト４６を使用する場合、ボルトよりも０．５〜３ｍｍ大きな径（円形）の通しボルト挿通用の孔１４を、１００〜１０００ｍｍのピッチで両スペーサー部に設けるのが好ましい。【００２４】
図１〜３においては、スペーサー部１３の幅が膜エレメントの長手方向（使用時における鉛直方向）に均一であるが、この幅を不均一にした形状も好ましく使用することができる。なお、スペーサー部の幅とは、図１にＬ２で示すように、通しボルト挿通用の孔１４を除いた部分の、膜エレメント面方向かつ水平方向に関する長さをいう。【００２５】
さらに、例えば、気液混合流による負荷が非常に高く、スペーサー部を締め付ける力をより大きくする必要がある場合には、通しボルトの本数を増やす、もしくは通しボルトの径を大きくするなどの方法が考えられるが、いずれの場合もデメリットが発生する。通しボルトの本数を増やす場合には、通しボルトのコストがかさむといった問題や膜ユニット４２の組立が煩雑になるといった問題がでてくる。また通しボルトの径を大きくして締め付け力を大きくする場合にも、ボルトの径に応じてスペーサー部の幅を大きくとる必要があるために支持板のコストが上がるといった問題や、隣り合った膜エレメントと当接する部分の面積が大きくなるためにスペーサー部の各部を均一に締め付けるのが難しくなるといった問題が生じる。【００２６】
そこで、この問題を解決するために、図４に示す膜エレメント１のように、スペーサー部１３の外側部にリブ部２３を断続的に設け、このリブ部２３に通しボルト挿通用の孔１４を設けることも好ましい。このリブ部２３は、スペーサー部１３の他の部分と同じ素材で一体的に成型することによって製造すればよい。このような構成であれば、所望の径の通しボルトを通すことで締め付け力を維持することができ、また当接するスペーサー部の面積を小さくすることができるため、スペーサー部同士を互いに均一に締め付けることができる。【００２７】
また、スペーサー部１３には、複数枚の膜エレメントを配列する際に容易に位置合せができるように、図５の断面図に示すように、嵌合用突起部２１およびこれに嵌合する嵌合用受け部２２を設けることも好ましい。これらを設置することによって、通しボルト挿通用の孔１４の位置合せも容易となり、重ね合わせた複数枚の膜エレメントに対して通しボルト４６を容易に挿入することができる。【００２８】
延設部１５は、図１のように、スペーサー部１３をそのまま膜エレメント１の上端部の上方に延設しただけの構造でもよいし、また、図６のように、スペーサー部１３の他の部分と形状を変えてもよい。なお、図６に示す実施態様では、スペーサー部１３の上部に相当する延設部１５に水路部３１を設けている。この場合、水路部３１は、その厚み方向（使用時における膜エレメントの配列方向）の略中央にろ過水の集水路形成用の貫通孔３２が設けられていて、この集水路形成用の貫通孔３２へは、ろ過水室から、支持板１２に設けられている集水溝１６と連通孔１８を経て、ろ過水が流れてくるように連通した構造となっている。集水路形成用の貫通孔３２は、図７に示すように、膜エレメントの水路部どうしがそれぞれ当接するように配列されて膜ユニットが組み立てられると、連続した集水路を形成することになる。【００２９】
分離膜１１は、全周縁部が支持板１２に溶着、融着、接着等の手段で液密に固定されていて、分離膜１１の外面が原水側、内面がろ過水側となるように仕切られている。分離膜１１としては、特に限定されるものではないが、活性汚泥水の固液分離を行う場合にはその分離膜１１のろ過性能を決定する細孔の孔径が０．０１〜２０μｍ程度の範囲内にある平膜状分離膜が好ましい。【００３０】
上記のような部材から構成される膜エレメント１は組み合わせられて、例えば図２、３、７、８に示す膜ユニットを構成する。なお、図２は、図１の膜エレメントを用いた膜ユニットに散気装置を組合せた膜モジュールの一実施形態を示す概略斜視図であり、図３はその概略上面図、  図７は、図６の膜エレメントを用いた膜ユニットに散気装置を組み合せた膜モジュールの一実施形態を表す概略斜視図、図８は膜エレメント１と封止パネル４５との一体化方法を示す模式図である。【００３１】
図２、図７に示す本発明の膜ユニット４２は、上記したような膜エレメント１が複数枚と、これら膜エレメント１の両最外部に設置される封止パネル４５とから基本的に構成され、これらを一体化させるための通しボルト４６が必要に応じて用いられる。ここで、複数枚の膜エレメント１の両最外部とは、膜エレメント配列方向の両端部を指す。【００３２】
封止パネル４５は、配列させた膜エレメント１の最外部を覆う板状のものであり、通しボルトにより一体化させる場合には通しボルト挿通用の孔部５２が設けられている。膜ユニット４２における各膜エレメント１間の原水流路５１は略均一な幅であるのが好ましいので、封止パネル４５の内側面の左右両側部（膜エレメントのスペーサー部１３と当接する側）にも、図３に示すように、膜エレメント間と略同じ幅の原水流路５１が形成されるように、スペーサー部を設置するのが好ましい。封止パネル４５の材質は特に限定されず、支持板１２と同様の材質を適宜選択することができる。【００３３】
通しボルト４６は、封止パネル４５および複数枚の膜エレメント１を貫通させることにより一体化し、固定できるものであれば、特に限定されるものではない。膜ユニット４２の締付力や重量に応じて、適宜、通しボルトの本数やボルト径を設定することができる。通しボルト４６を固定する際には、両端にナット５０を設置して固定するのが好ましい。【００３４】
複数枚の膜エレメント１を積層するにあたっては、隣り合う膜エレメントのスペーサー部１３どうしを当接させつつ配列するが、この際に延設部１５どうしが当接するようにする。これにより、スペーサー部１３の延設部１５が、膜ユニットの上方の相対する２側面に壁部を形成する。そして、膜エレメント１の両最外部には、封止パネル４５を積層するが、封止パネル４５に上記延設部１５をも覆う形状のものを用いることで、その封止パネル４５の上部が膜ユニットの残りの相対する２側面に壁部を形成する。すなわち、延設部１５と封止パネル４５とにより、分離膜上方の空間を囲む枠体４８が形成され、この枠体４８により、膜エレメント１の上方の空間部４９が確保される。したがって、膜エレメントの上方に別部材の上部ハウジングを設置することなく、気液混合流の速度を上げることができる。【００３５】
なお、図５に示す、スペーサー部１３に嵌合用突起部２１およびこれに嵌合する嵌合用受け部２２を設けた膜エレメントを用いる場合は、１枚の膜エレメントの嵌合用突起部２１とそれに隣接する膜エレメントの嵌合用受け部２２とを合わせる作業を繰り返すだけでよい。これにより、通しボルト挿通用の孔１４の位置合せができ、追って通しボルト４６を挿入する際の作業を簡単にすることができる。【００３６】
膜エレメント１と封止パネル４５とは、通しボルト４６で一体化する。一体化するにあたっては、まず、配列した複数枚の膜エレメント１の通しボルト挿通用の孔１４に側方から通しボルト４６を嵌め込み、片方の封止パネル４５の孔部５２に差し込む。そして、スペーサー部どうしが当接するように膜エレメントを移動する。所定枚数の膜エレメントを配設した後に、もう片方の封止パネル４５の孔部５２に通しボルト４６を通してナット５０で固定する。このようにして、膜ユニット４２を組み立てることができる。【００３７】
通しボルト挿通用の孔１４を側面方向に開口させた場合には、側面方向に開口していない単純な孔形状とした場合に対し、通しボルト４６を複数枚の膜エレメント１に通すために必要な組立て用スペースを小さくすることができ、さらに通しボルト４６を容易に挿入することができる。膜エレメント１の枚数が多くなるほど、省スペースの効果が大きくなる。加えて、封止パネル４５に設ける孔を、側面方向に開口していない単純な円形の孔とすることで、運転中の微振動により通しボルト４６が脱落することも防ぐことができる。【００３８】
膜エレメント１と封止パネル４５とを一体化するにあたっては、図８のように、分離膜１１表面が略鉛直となるように複数枚の膜エレメント１を略直立状態で配列させた後に通しボルト４６を側方から凹部に嵌め込み、その後封止パネル４５の孔部５２に通しボルト４６を通すことにより、設置しながら一体化しても良い。また、一方の封止パネル４５を床面上に寝かした状態に置いて、その上に複数枚の膜エレメント１を積み重ね、通しボルト４６を凹部１４および孔部５２に側方から嵌め入れ、最後に最上部の膜エレメント１の上に他方の封止パネル４５を載せ、一体化しても良い（図示なし）。いずれの方法であっても、膜エレメントの側方の小さなスペースから通しボルト４６を凹部１４内に挿入することができる。【００３９】
また、図７に示す膜ユニットの場合、集水路形成用の貫通孔３２を有する水路部３１どうしが当接されることにより、その貫通孔３２どうしが繋がり集水路が形成され、複数枚の膜エレメント１から出てくるろ過水を集合する集合管として機能させることができる。スペーサー部の水路部３１どうしを当接させる際には、隣り合った水路部３１同士を接着シールしてもよいが、Ｏリング、ガスケット、液状ガスケットなどを各水路部３１間に挟み、通しボルト４６で締付・シールするのがより好ましい。また、複数枚の膜エレメント１の両最外部の水路部３１に相当する位置には、集合させたろ過水を取り出すための集水キャップ部５３を取り付けることが好ましい。これにより、図１２のような従来の技術で必要であった、集合管８５、チューブ８６が不要となり、膜モジュール４１の設置が省スペースになるといったメリットがある。さらに、運転時には、散気装置４４から排出されるエアにより、膜モジュール内に気液混合の上昇流が発生し、一方、膜モジュール外では廃液の下降流が発生するが、図７の構造であれば、チューブによる上昇流の阻害、また集合管による下降流の阻害がないため、気液混合流の速度を落とすことがなく、かつ左右で均一な流れを作れるといったメリットもある。【００４０】
このように組み立てられた膜ユニット４２は、その下方にエアを噴出する散気装置４４を設置し、膜モジュール４１として使用に供される。散気装置４４は、図２、図７のように、膜ユニット４２を積載する架台４３に固定されてもよく、また別個に設置されても良い。散気装置４４の配置、形態に関しても特に限定されるものではなく、複数枚の膜エレメントに均一にエアを送れるような配置であり、かつ散気孔のある形態であればよい。一例としては、複数本のパイプを膜エレメント１の下方に配置し、このパイプの上面もしくは下面に一定間隔の散気孔を設けたものがあげられる。この散気孔の孔の数、大きさなども特に限定されず、エアの量などに応じて適宜設定することができる。【００４１】
なお、膜ユニット４２の下方には、図２に示すように、架台４３との間に下部枠体４７を設置することも好ましい。膜ユニット４２を下部枠体４７に設けたうえで架台４３に積載することで、膜ユニット４２の設置安定性を増すことができる。すなわち、下部枠体４７を設置した場合には、膜ユニット４２を吊上げるときに、配列した膜エレメントがずれたり、通しボルト４６が撓んだりするなどの問題を解消することができる。下部枠体４７は封止パネル４５の下にボルトで固定される構造が好ましい。また、下部枠体４７は、原水流路５１を阻害しないように、膜エレメント直下に開放空間を有する形状であるのが好ましい。【００４２】
本発明の膜ユニットは、図９に示すように、複数を鉛直方向へ多段に積層して用いてもよい。この場合、膜ユニット４２それぞれの上方に、スペーサー部１３の延設部１５と封止パネル４５とにより構成される枠体４８で囲まれた空間部４９が設けられる。即ち、図１０（図９の断面図）に示すように、従来用いられていた上部ハウジング８４（図１３参照）を設置せずとも、上下の膜ユニット間に空間部４９を形成することができる。そして、図１３のような従来の多段積み膜ユニットのモジュール８１では、下段の膜ユニット８２から流出されるろ過水をチューブ８６を介して集合管８５に集める構造であるため、上部ハウジング８４にチューブ８６を通すための孔開け加工が必要であったが、図６に示すような膜エレメント１を用い多段積み膜ユニット構造とした場合は、そのような孔開け加工が不要であり、また、集合管８５、８５’（図１３参照）の設置スペースも不要となるため、処理槽をコンパクトにできるといったメリットがある。なお、膜ユニットの上方の空間部の高さをさらに広げるために、下段の膜ユニットと上段の膜ユニットとの間に、別体のハウジング（図示なし）を設置してもよい。このように別体のハウジングを設置する場合でも、従来よりも高さの低い上部ハウジングとすることができる。【００４３】
上述した膜モジュール４１は、図１１に示すように、被処理水６１が貯留された処理槽６３内に浸漬されて使用される。被処理水６１が貯留された処理槽６３内に膜モジュール４１を浸漬し、膜モジュール４１にはろ過水を吸引するための吸引ポンプ６４が接続され、また、散気装置４４にはエアを供給する配管６２が接続される。図１１では、ろ過水を膜ユニット４２から取り出すために吸引ポンプ６４を使用しているが、その他に、ポンプを使用せず、処理槽６３内の水面とろ過水抜き出し部分との水頭差を利用した重力ろ過も実施することができる。【００４４】
このように構成された水処理装置において、廃水などの被処理水６１は、ポンプの吸引力により膜エレメント１に設置された分離膜を通過する。この際、被処理水６１中に含まれる微生物粒子、無機物粒子などの懸濁物質が濾過されて被処理水６１側に残留する。そして、分離膜を通過した水（ろ過水）は、支持板と分離膜との間の空間（ろ過水室）から集水路等を経て処理槽６３の外部に取り出される。一方、膜ろ過を行うと同時にエアが散気装置４４から噴出され、膜ユニットの原水流路内に入る。エアの上昇によって生じる、膜エレメント１の膜面に平行な気液混合の上昇流が、膜面に堆積した濾過物を離脱させ、膜面洗浄が行われる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の膜エレメントや膜ユニットは、処理槽内に設置して水ろ過処理を行う場合に適用することでき、例えば、廃水処理や浄水処理に利用できる。
【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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【国際調査報告】
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