(57)【要約】【課題】各膜エレメントに対して均一でかつ安定した洗浄が行えて、全体の処理量としても、また低メンテナンス性として、優れた性能を発揮できる浸漬型膜分離装置を提供すること、さらに該浸漬型分離装置を用いた造水方法を提供すること。【解決手段】筐体内部に、複数の膜エレメントをその膜面方向が鉛直方向と平行になるようにして配列させて収納した筐体と、該筐体の下方位置に設置された散気装置を有してなる膜モジュールを有する浸漬型膜分離装置において、前記筐体の外部に前記膜エレメントの膜面方向と整流板面方向が垂直となる方向下に延在させて複数の整流板を対状に設置するとともに、前記膜エレメントの膜面方向と垂直な方向下における前記筐体の外側位置において散気機能を有する外側散気装置を設置してなる浸漬型膜分離装置であり、該浸漬型膜分離装置を用いた造水方法。【選択図】図１
2007268415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内部に、複数の膜エレメントをその膜面方向が鉛直方向と平行になるようにして配列させて収納した筐体と、該筐体の下方位置に設置された散気装置を有してなる膜モジュールを有する浸漬型膜分離装置において、前記筐体の外部に前記膜エレメントの膜面方向と整流板面方向が垂直となる方向下に延在させて複数の整流板を対状に設置するとともに、前記膜エレメントの膜面方向と垂直な方向下における前記筐体の外側位置において散気機能を有する外側散気装置を設置してなることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
【請求項２】
整流板を、筐体外端位置よりも３０ｃｍ以上の長さで筐体の外部に延在させて設けてなることを特徴とする請求項１記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項３】
整流板と筐体外壁とを一体構造として構成してなることを特徴とする請求項１または２記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項４】
該筐体の下方位置に設置された散気装置と外側散気装置とを一体構造として構成してなることを特徴とする請求項１、２または３記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項５】
廃水または浄水処理装置であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の浸漬型膜分離装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５記載の浸漬型膜分離装置を用いて、被処理原水から水を造ることを特徴とする造水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離技術を用いた廃水処理や浄水処理に利用するのに好適な浸漬膜分離装置と該分離装置を用いた造水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜分離技術は、省エネルギー、省スペース、省電力および製品の品質向上などの特長を有するため、適用分野を拡大しながら普及している技術である。膜分離法には、逆浸透、限外ろ過、あるいは精密ろ過等の方法があり、中空糸膜、平膜、管状膜などの形態をしたろ過膜が使用されている。この適用分野としては、従来から海水淡水化、浄水処理、ガス分離、血液浄化等で使用されてきたが、最近では環境保全の観点から、廃水処理にも膜分離技術を適用しようとする研究も進められている。
【０００３】
膜分離技術を廃水処理に適用する場合、活性汚泥などの廃水を充填した被処理水槽内に膜モジュールを浸漬してモジュールの透過側をポンプ吸引あるいはサイホンなどのように水位差を利用して処理水を得るという浸漬膜を利用した技術が知られている。このとき、活性汚泥処理では、通常、水槽内で好気性の微生物を飼育するために曝気が行われているので、この水槽内に複数のエレメントを内挿して構成したモジュールを浸漬して使用すると、曝気により水槽内に形成される旋回流によって膜面の汚れをかきとりながら固液分離を行うことができ、非常に低コストでの運転が可能である。
【０００４】
たとえば、有機性廃水を処理する水処理装置においては、図３に示したように処理槽１の内部に、被処理水２を膜分離する膜モジュール３を設置している。膜モジュール３は、プラスチックやステンレスなどからなる支持板の両面に膜を設置した膜エレメント５を、上下が解放した筐体４内に複数枚装填し、かつこの筐体に各膜エレメント５の透過水取水用のノズルと接続する集液管６と、筐体内にエアーを導入するための散気管８を配設している。
【０００５】
このとき、ブロワ７により供給する空気を散気装置８の散気孔を通じて散気し、散気した空気の気泡およびそれにより生起される上昇水流を膜エレメント５間の間隙に流入させることによって、気泡と上昇水流により膜エレメント５の膜面の洗浄を行うようにしているが、筐体４を通り抜けた上昇水流は膜エレメント５の膜面に対し平行の旋回流を起こすと同時に、膜エレメント５の膜面に対し垂直方向の旋回流が同時に起こるため、筐体４下部に設置する散気装置８付近では筐体４の中央部へ流れが集まることで、筐体４に装填した膜エレメント５において、筐体４の中央部に装填されている膜エレメント５と、筐体４の端部に装填されている膜エレメント５とで上昇流の流速に違いが発生する。
【０００６】
その結果、膜エレメント５の膜面は、筐体４の装填場所・位置での違いによって、該膜エレメント５の膜面の洗浄効果に差が生じ、膜エレメントごとに均一な流量を得られなくなるという問題、ひいては、全体の処理量（造水設備であれば、造水総量）が低下するという問題がある。
【０００７】
こうした上昇流の流速の相違を解消するため、整流機能を有する整流板を膜モジュールの上部に設けることが提案されている（特許文献１−２）。
【０００８】
また、微細気泡散気装置を膜ユニットの側方の平膜と平行な領域に配置したという膜分離装置に関する提案がされている（特許文献３）。
【０００９】
しかし、これらの提案は、いずれも本発明者等の検討によれば、整流作用・効果の点でいまだ改善の余地があるものであり、膜エレメントごとに均一な洗浄効果と均一な流量を得るためには、散気装置等も含めた全体的な装置配置の検討がいまだ必要と解されるものであった。
【特許文献１】特開平８−３３２３５８号公報
【特許文献２】特許第３２９０５７７号公報
【特許文献３】特開２００５−８７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述したような点に鑑み、各膜エレメントに対して均一でかつ安定した洗浄が行えて、全体の処理量として優れた性能を発揮できる浸漬型膜分離装置を提供すること、さらに該浸漬型膜分離装置を用いた造水方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
より具体的には、本発明は、膜エレメント膜面との垂直な方向下において筐体外部においても散気を行うことにより、膜エレメントの膜面方向に対し垂直な方向に起こる旋回流をなくし、筐体下部に設置された散気管付近での中央部への旋回流の集まりをなくすことで、筐体内に設置されたどの膜エレメントに対しても均等に散気による上昇流を起こし、膜面の洗浄性を向上させることのできる浸漬膜分離装置と、さらに該浸漬型膜分離装置を用いた造水方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した目的を達成する本発明の浸漬型膜分離装置は、以下の（１）の構成からなるものである。
【００１３】
（１）筐体内部に、複数の膜エレメントをその膜面方向が鉛直方向と平行になるようにして配列させて収納した筐体と、該筐体の下方位置に設置された散気装置を有してなる膜モジュールを有する浸漬型膜分離装置において、前記筐体の外部に前記膜エレメントの膜面方向と整流板面方向が垂直となる方向下に延在させて複数の整流板を対状に設置するとともに、前記膜エレメントの膜面方向と垂直な方向下における前記筐体の外側位置において散気機能を有する外側散気装置を設置してなることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
【００１４】
また、かかる本発明の浸漬型膜分離装置において、より具体的に好ましくは、以下の（２）から（４）のいずれかの構成であるものである。
【００１５】
（２）整流板を、筐体外端位置よりも３０ｃｍ以上の長さで筐体の外部に延在させて設けてなることを特徴とする上記（１）記載の浸漬型膜分離装置。
【００１６】
（３）整流板と筐体外壁とを一体構造として構成してなることを特徴とする上記（１）または（２）記載の浸漬型膜分離装置。
【００１７】
（４）該筐体の下方位置に設置された散気装置と外側散気装置とを一体構造として構成してなることを特徴とする上記（１）、（２）または（３）記載の浸漬型膜分離装置。
【００１８】
（５）廃水または浄水処理装置であることを特徴とする上記（１）、（２）、（３）または（４）記載の浸漬型膜分離装置。
【００１９】
また、上述した目的を達成する本発明の造水方法は、以下の（６）の構成からなるものである。
【００２０】
（６）上記（１）、（２）、（３）、（４）または（５）記載の浸漬型膜分離装置を用いて、被処理原水から水を造ることを特徴とする造水方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の浸漬型膜分離装置によれば、筐体下部において散気管より散気される空気の気泡と、それにより生起される上昇水流が、膜エレメント間の間隙を通過し筐体を抜け出た後には、膜面方向に対し水平方向に流れる旋回流が引き起こされ、筐体に装填した各膜エレメントに対して、均等の上昇流を起こすことができ、各膜エレメントに対して、均等に膜面洗浄を行うことができる。
【００２２】
整流板は、筐体に沿って外部に長く延長するほど、膜エレメントの膜方向と垂直な方向に起こる旋回流をなくし膜エレメント水平方向に対する旋回流を起こしやすくなるが、筐体外端位置よりも３０ｃｍ以上の長さで外部に延在させて整流板を設けることにより、筐体に装填した各膜エレメントに対して、より一層確実で均等な上昇流を起こすことができ、本発明の効果はより顕著になる。
【００２３】
本発明によれば、各膜エレメント全数に対して良好かつ均一な膜面洗浄を行うことができ、各膜エレメントにおいて均等の処理水量を得ることができる。これにより長期間の安定運転が可能となり、また、膜エレメントの逆洗や薬洗の頻度が低減することによりメンテナンス労力の削減およびコスト削減も図れるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に示す実施態様例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の浸漬型膜分離装置は、筐体４の内部に、複数の膜エレメント５をその膜面方向が鉛直方向と平行になるようにして配列させて収納した筐体４と、該筐体４の下方位置に設置された散気装置８ａを有してなる膜モジュールを有する浸漬型膜分離装置において、前記筐体の外部に前記膜エレメントの膜面方向と整流板面方向が垂直となる方向下に延在させて複数の整流板９ａ、９ｂを対状に設置するとともに、前記膜エレメントの膜方向と垂直な方向下における前記筐体４の外側位置において散気機能を有する外側散気装置８ｂ、８ｃを設置してなるものであり、図１、図２において、処理槽１内の被処理水２に浸漬して設けられた膜モジュール３は、図３を用いて説明した従来のものとほぼ同様に構成されている。
【００２５】
筐体４は、複数枚の膜エレメント５を内部に配列させて収納ができ、かつ側縁部に集液管６を位置させたものであればよく、特に構造的には限定されるものではないが、該複数枚（好ましくは、本発明の効果がより発揮し得ることから、概して５０〜２００枚）の膜エレメント５を水平方向に一定の間隔で積層でき、かつ筐体４の上下面が解放されている形状が好ましい。
【００２６】
筐体４に収納された複数枚の膜エレメント５の膜面間隔は特に限定されるものではないが、５〜２０ｍｍの間隔を有するものがより効果を発揮し得る。また、筐体４に収納する膜エレメント５のサイズは特に限定されるものではないが、鉛直方向に０．５〜２ｍの長さを持つ膜エレメント５を、筐体４に配列し収納したときに本発明はより効果を発揮する。
【００２７】
膜モジュール３の下部にはエアーを排出する散気装置８ａが設けられているが、この散気装置８ａは筐体４に固定されていてもよく、また、筐体４とは別体に設置されていてもよい。散気装置８ａ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５に均一にエアーを送れるような配置であり、かつ散気孔を有する形態であればよい。
【００２８】
ここで、本発明の浸漬型膜分離装置が従来のものと異なるのは、膜エレメント５の膜面方向に対して垂直な方向下に筐体４の外部に対状に整流板９ａ、９ｂを設け、かつ膜面方向と垂直な方向下において筐体４の外部に外側散気装置８ｂ、８ｃを設置した点である。
【００２９】
整流板９は筐体４の外端位置から３０ｃｍ以上の長さを呈して処理槽１の底面１ａまたは側面１ｂに固定され設置されるのが好ましく、３０ｃｍ〜１００ｃｍの位置がより好ましいものである。整流板９ａ、９ｂは、筐体４（外壁）と一体構造として設けることも可能であり、そのようにすれば浸漬型膜分離装置の据え付けが容易となる。
【００３０】
筐体４の下部に配設される散気装置８ａおよび膜エレメント５の膜面方向と垂直な方向下において筐体４の外側位置において散気する外側散気装置８ｂ、８ｃの形態は特に限定されるものではない。特に、筐体４の外部に設置する外側散気装置８ｂ、８ｃを筐体下部に配設する散気装置８ａと一体型としてもよく、そのような一体型とすれば浸漬型膜分離装置の据え付けが安易となる。
【００３１】
図４は、整流板９を筐体４（外壁）と一体構造とし、筐体４の外部に設置する外側散気装置と筐体下部に配設する散気装置を一体型とした本発明にかかる浸漬型膜分離装置の第２実施形態例を示した概略モデル斜視図である。
【００３２】
この態様において、散気装置８の形態は、特に限定されるものではないが、一例としては図４に例示したように、１本もしくは複数本のパイプを膜モジュールの下部に配置し、このパイプの上面に一定間隔の散気孔を設けたものなどであってもよい。この例において、散気孔の孔の数、大きさなども特に限定されず、エアーの量などに応じて適宜設定することができる。
【００３３】
このように構成された浸漬型膜分離装置において、図１に示したように、廃水などの被処理水は、ポンプなどのろ過水取出手段１０の吸引力により膜エレメント５によって被処理水２の膜分離を行うことができるものである。この際、被処理水に含まれる微生物粒子、無機物質粒子などの懸濁物質がろ過される。一方、ろ過と並行して散気装置８ａ、８ｂ、８ｃが気泡を発生し、その気泡のエアリフト作用によって生じる膜エレメント５の膜面方向に平行な上昇流が、膜面に堆積したろ過物を離脱させる。
【００３４】
このとき、膜エレメント５間の間隙を通過した上昇水流と気泡とは、筐体４を抜け出た後、処理槽１内で旋回流を起こすが、散気装置８ｂ、８ｃにより筐体４外部においても散気すること、および好ましくは３０ｃｍ以上の長さを有する整流板９を設置することで膜エレメント５の膜面方向に対し垂直な方向に起こる旋回流をなくすことができ、筐体４への上昇流を各膜エレメント５の膜面に、均一に分散させることができることとなり、膜面を効率良く均等に洗浄することができる。
【００３５】
これにより、各膜エレメントが均一の処理水量を得ることができ、長期の安定した運転が可能となり、また、膜エレメント５の逆洗や薬洗の頻度の低減が可能となる。
【００３６】
本発明のかかる装置は、廃水処理装置または浄水処理装置として、極めて良好に使用することができる。
【００３７】
かかる本発明の浸漬型膜分離装置を用いて、被処理原水から水を造る本発明の造水方法によれば、より多くの処理水量のもとで、より長期の安定した運転が可能となり、また、膜エレメントの逆洗や薬洗の頻度の低減も実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態例の浸漬型膜分離装置を設置した処理槽の全体構成を示した概略モデル断面図である。
【図２】図２は、図１に示した本発明の一実施態様例にかかる浸漬型膜分離装置の概略モデル平面図である。
【図３】図３は、従来の浸漬型膜分離装置を設置した処理槽の全体構成を示した概略モデル説明図である。
【図４】図４は、本発明に係る浸漬型膜分離装置の第二の実施形態系を示す概略モデル斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：処理槽
２：被処理水
３：膜モジュール
４：筐体
５：膜エレメント
６：集液管
７：ブロア
８、８ａ：散気装置
８ｂ、８ｃ：外側散気装置
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ：整流板
１０：ポンプなどのろ過水取出手段
【図１】
2007268415.tif 000003
【図２】
2007268415.tif 000004
【図３】
2007268415.tif 000005
【図４】
2007268415.tif 000006