(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通液性を有する板状の支持材の表面に濾過膜を接着して成る膜エレメントを立設した状態で被処理液に浸漬し、該被処理液の固液分離を行う膜分離装置において、
前記支持材と前記濾過膜とを接着する接着材は、水平方向に直線状に塗布されるとともに、上下に所定の間隔をあけて複数段に配設され、該接着材同士の間隔は、前記膜エレメントの上部における間隔が下部における間隔よりも狭いことを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
前記接着材の幅は、０．５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項３】
前記接着材同士の間隔は、１５〜５００ｍｍであることを特徴とする請求項１または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、特に排水処理分野などで使用される浸漬平膜型の膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浸漬平膜型の膜分離装置は、濾過膜を有する膜エレメントを被処理液に浸漬し、この膜エレメントの内部に被処理液を吸引して濾過膜を通過させることによって、被処理液の固液分離処理を行う装置である。膜エレメントは通常、通液性を有する板状の支持材の表面に濾過膜を重ね合わせ、その濾過膜を支持材の外周部に接着することによって構成される。このように構成された膜エレメントは、立設した状態で被処理液に浸漬されるとともに、複数枚の膜エレメントが所定の間隔をあけて平行に配列される。膜エレメントの下方には、散気手段が設けられており、この散気手段から散気を行なうことにより、散気エアが膜エレメント同士の間を上昇して濾過膜を揺動し、濾過膜に付着したケーキを剥離する。これにより、濾過膜の閉塞を抑制することができ、高い濾過効率を維持することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の膜分離装置は、膜エレメントを被処理液に浸漬した際に膜エレメント内のエアが上方に移動して空気溜まりを形成し、濾過膜の上部が外側に膨らむという問題があった。このため、濾過膜の上部が支持材から剥がれたり、隣接する濾過膜とこすれあって濾過膜が損傷するおそれがあった。また、隣接する濾過膜同士が当接した際には、濾過膜同士の隙間がなくなって曝気エアが通過できなくなり、濾過膜の閉塞が急速に進行するおそれがあった。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、膜エレメントの濾過膜が外側に大きく膨れることを防止できる膜分離装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、通液性を有する板状の支持材の表面に濾過膜を接着して成る膜エレメントを立設した状態で被処理液に浸漬し、該被処理液の固液分離を行う膜分離装置において、前記支持材と前記濾過膜とを接着する接着材は、水平方向に直線状に塗布されるとともに、上下に所定の間隔をあけて複数段に配設され、該接着材同士の間隔は、前記膜エレメントの上部における間隔が下部における間隔よりも狭いことを特徴としている。
【０００６】
本発明によれば、濾過膜が上下方向において複数箇所で接着されるので、膜エレメントを被処理液に浸漬しても、濾過膜が上下方向の一部分で偏って膨れることはない。また、本発明によれば、濾過膜の膨れが生じやすい濾過膜の上部において、接着材同士の間隔を狭くしたので、濾過膜の膨れを均等に分散することができる。したがって、濾過膜が局所的に大きく膨れることを防止できる。
【０００７】
また、本発明によれば、濾過膜の下部において接着材の間隔が広がっているので、逆洗時に濾過膜の下部に多量の逆洗液が流れやすくなる。したがって、大きな水圧がかかる濾過膜の下部も確実に逆洗することができる。
【０００８】
さらに、本発明によれば、接着材が直線状に形成されているので、濾過膜の有効膜面積を十分に確保することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る膜分離装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１０】
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が貯留された槽３と、被処理液２中に浸漬された膜モジュール１０とから構成されている。膜モジュール１０は、ポンプ４に接続され、このポンプ４によって膜モジュール１０の内部が減圧される。また、膜モジュール１０の周囲には、上下に開口を有する散気誘導壁５が、膜モジュール１０を囲むようにして配設される。
【００１１】
膜モジュール１０の下方には、散気管６が配設される。散気管６は、表面に無数の散気孔を有するとともに、ブロア７に接続され、このブロア７からエアが送気される。これにより、エアが散気管６の散気孔から被処理液２中に吹き出される。吹き出されたエアは被処理液２中を上昇し、膜モジュール１０の膜面を揺動して膜面に付着したケーキを剥離させるとともに、槽３の内部を攪拌する。
【００１２】
図２は膜モジュール１０の構造を示す斜視図である。同図に示すように、膜モジュール１０は主として、平行に配置された複数組の膜エレメント１１と、膜エレメント１１の左右端部を支持する膜接合固定材２４、２６とから構成される。膜接合固定材２４、２６は、ＰＶＣ等の樹脂から成り、内部に集水管２４ａ、２６ａが形成されている。集水管２４ａ、２６ａは膜端固定材２０の中空部２０ａ（図３参照）に連通されるとともに、集水管２８、３０を介して図１のポンプ４に接続される。したがって、ポンプ４を駆動することによって各膜エレメント１１の内部を減圧することができる。
【００１３】
各膜エレメント１１は、通水材１６の表面にスペーサ１４を介して濾過膜１２を貼り合わせることにより構成される。濾過膜１２は、有機平膜から成り、スペーサ１４は不織布などの通気性の材料によって構成される。また、通水材１６は、図３に示す如く、断面が波状をした基材１６ａの両面に、孔１６ｃを有する多孔板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通水路１８を画成している。なお、通水材１６はプラ段などの多孔体であってもよい。また、通水材１６とスペーサ１４は一体構造でもよい。以下、通水材１６とスペーサ１４をまとめて支持材１３と称す。
【００１４】
図２に示す如く、膜エレメント１１の上下端部には、膜端固定材２０、２２が取り付けられ、膜エレメント１１の端部が補強されている。上部の膜端固定材２０は、図３に示す如く、中空状に形成され、この膜端固定材２０の中空部２０ａは図２の集水管２８、３０に連通されている。なお、下部の膜端固定材２２を中空状に形成し、集水管２８、３０に連通するようにしてもよい。
【００１５】
膜端固定材２０、２２には、櫛歯状をした膜間保持材３２、３４が取り付けられており、膜エレメント１１が所定の間隔、例えば５〜１０ｍｍに保持されている。
【００１６】
図４及び図５は、膜エレメント１１の支持材１３と濾過膜１２を示す正面図及び側面断面図である。
【００１７】
これらの図に示すように、支持材１３と濾過膜１２は接着材３６によって貼り合わされている。接着材３６は、水平方向に直線状に塗布されるとともに、上下に所定の間隔をあけて複数段に配置されている。また、接着材３６、３６同士の間隔は、上部になるほど狭くなるように構成されている。すなわち、接着材３６、３６同士の間隔を上部からＬ１〜Ｌ６とした際、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６となっている。
【００１８】
また、接着材３６同士の間隔Ｌ１〜Ｌ６、及び接着材３６の幅Ｗは、接着強度と有効膜面積を十分に確保できるような値になっている。以下に、接着材３６の幅Ｗと間隔Ｌ１〜Ｌ６を検討した結果について説明する。
【００１９】
図５は、接着材３６の幅Ｗに関して検討した結果である。同図に示すように、接着材３６の幅Ｗが大きくなるにつれて有効膜面積が減少し、濾過膜１２による処理能力が低下する。したがって、接着材３６の幅Ｗは、許容有効膜面積を満たす１０ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００２０】
また、接着材３６の幅Ｗが小さくなるにつれて、接着強度が低下し、濾過膜１２が支持材１３から剥がれやすくなる。したがって、接着材３６の幅Ｗは、許容接着強度を満たす０．５ｍｍ以上にすることが好ましい。
【００２１】
図６は、接着材３６を一定の間隔で設けた際に、その間隔に関して検討した結果である。同図に示すように、接着材３６同士の間隔が大きくなるにつれて、接着強度が低下し、濾過膜１２が支持材１３から剥がれやすくなる。したがって、接着材３６同士の間隔は、許容接着強度を満たす５００ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２２】
また、接着材３６同士の間隔が小さくなるにつれて、有効膜面積が減少し、濾過膜１２による処理能力が低下する。したがって、接着材３６の間隔は、許容有効膜面積を満たす１５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２３】
以上により、接着材３６の幅Ｗを０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下にするとともに、接着材３６の間隔Ｌ１〜Ｌ６を１５ｍｍ以上５００ｍｍ以下にすることが好ましく、このような幅と間隔にすることによって接着強度と有効膜面積を十分に確保できることが分かる。なお、接着材同士の間隔Ｌ１〜Ｌ６は、１５ｍｍ以上５００ｍｍ以下の範囲でＬ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５＜Ｌ６とするとよい。
【００２４】
次に上記の如く構成された膜分離装置１の作用について説明する。
【００２５】
ポンプ４を駆動すると、膜モジュール１０の膜エレメント１１の内部が負圧になり、被処理液２が膜エレメント１１の内部に吸引される。その際、被処理液２が濾過膜１２を通過することによって、被処理液２に含まれるＳＳなどの固形分が濾過膜１２に捕集され、固液分離処理が行なわれる。その際、濾過膜１２は徐々に閉塞するので、定期的な逆洗洗浄が必要となる。逆洗洗浄は、ポンプ４を停止したり、薬液を膜エレメント１１の内部に供給することによって行なわれ、流体が濾過時と反対方向に流れることによって濾過膜１２に付着したケーキが剥離される。
【００２６】
ところで、逆洗を行なった際や、膜エレメント１１を被処理液２に浸漬した際、濾過膜１２は外側に膨れようとする。特に、濾過膜１２の上部は、水圧が低く、空気溜まりが形成されるため、外側に膨れようとする。しかし、本実施の形態では、支持材１３と濾過膜１２とを接着する接着材３６が、水平方向に直線状に形成されるとともに上下に複数段設けられているので、濾過膜１２は上下方向において複数箇所で接着されている。したがって、濾過膜１２が上下方向の一部分で局所的に偏って膨れることを防止できる。
【００２７】
また、本実施の形態では、接着材３６同士の間隔を下部から上部になるにつれて狭くしたので、濾過膜１２の膨れを均等に分散できる。すなわち、濾過膜１２は、空気溜まりや水圧などの要因によって上部になるほど膨れやすくなるが、上部ほど接着材３６の間隔を狭くして膨れにくくすることによって、濾過膜１２の膨れを上下方向において均等に分散できる。これにより、濾過膜１２の上部が局所的に大きく膨れることを防止できる。
【００２８】
また、本実施の形態の膜分離装置１は、接着材３６同士の間隔が下部になるほど拡がるので、逆洗を効果的に行なうことができる。すなわち、逆洗を行った際、濾過膜１２の下部は、水圧が大きいために逆洗流量が少なくなり、洗浄効果が小さくなる。しかし、本実施の形態では、濾過膜１２の下部ほど、接着材３６同士の間隔が広く、逆洗液が流れやすいので、濾過膜１２の下部も効果的に逆洗することができる。
【００２９】
さらに、本実施の形態の膜分離装置１によれば、接着材３６を直線状に形成したので、濾過膜１２の有効膜面積を十分に確保できる。特に、濾過膜１２の下部において、接着材３６同士の間隔を広くしたので、濾過膜１２の有効膜面積を十分に確保することができる。したがって、高い濾過効率を維持しながら、濾過膜１２が外側に膨れることを防止できる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態は、複数組の膜エレメント１１を集合化して膜モジュール１０としたが、各膜エレメント１１に集水口を設けて一枚毎に設置するようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した実施の形態は、濾過膜１２として有機平膜を使用したが、金属膜を使用し、濾過膜１２と支持材１３を溶接してもよい。その場合、溶接は水平方向に直線状に行なうとともに、上下に所定の間隔をあけて行なうとよい。また、溶接の間隔は上部ほど狭くなるようにするとよい。
【００３２】
さらに、上述した実施の形態は、接着材３６同士の間隔を上部ほど狭く形成したが、これに限定するものではない。例えば、接着材３６同士の間隔を等間隔としても、濾過膜１２が上下方向において複数箇所で接着されるので、濾過膜１２が局所的に膨れることを抑制する効果が得られる。
【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、支持材と濾過膜を接着する接着材が水平方向に直線状に形成されるとともに、上下に所定の間隔をあけて複数段に設けられるので、濾過膜は上下方向において複数箇所で接着される。したがって、濾過膜が上下方向の一部分に偏って膨れることを防止できる。また、本発明によれば、濾過膜の膨れが生じやすい濾過膜の上部において、接着材同士の間隔を狭くしたので、濾過膜の膨れを均等に分散することができる。また、本発明によれば、濾過膜の下部において接着材の間隔が広がっているので、逆洗時に濾過膜の下部に多量の逆洗液が流れやすくなり、濾過膜の下部も確実に逆洗することができる。さらに、本発明によれば、接着材が直線状に形成されているので、濾過膜の有効膜面積を十分に確保することができる。これにより、高い濾過効率を維持しながら濾過膜の膨れを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜分離装置の構成を示す模式図
【図２】膜モジュールの構造を示す斜視図
【図３】膜エレメントの構成を示す斜視図
【図４】膜エレメントの濾過膜と支持材を示す正面図
【図５】膜エレメントの濾過膜と支持材を示す側面断面図
【図６】接着材の幅に関する検討結果を示す図
【図７】接着材同士の間隔に関する検討結果を示す図
【符号の説明】
１…膜分離装置、２…被処理液、３…槽、４…ポンプ、５…散気誘導壁、６…散気管、７…ブロア、１０…膜モジュール、１１…膜エレメント、１２…濾過膜、１３…支持材、１４…スペーサ、１６…通水材、１６ａ…基材、１６ｂ…多孔板、１８…通水路、２０…膜端固定材、２２…膜端固定材、２４…膜接合固定材、２６…膜接合固定材、２８…集水管、３０…集水管、３２…膜間保持材、３４…膜間保持材、３６…接着材
【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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