(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形板状の平膜が複数水平方向に所定の間隔で併設され、平膜間の間隙が被処理液流路として形成された平膜モジュ−ルと、平膜モジュ−ルの下方に配置され、気体を被処理液流路に散気する散気手段とが設けられた平膜分離装置において、上下端部を除く中間部に多数の切込みが３〜１５ｍｍの間隔で設けられた厚さ０．０１〜０．１ｍｍの薄膜の洗浄部材を上下端部で支持部材により支持し、被処理液流路に沿って縦通して平膜濾過面の略全面にわたって張設したことを特徴とする平膜分離装置。
【請求項２】
前記洗浄部材に設けられた切込みが上下方向の切込みであることを特徴とする請求項１記載の平膜分離装置。
【請求項３】
前記洗浄部材に設けられた切込みが水平方向の切込みであることを特徴とする請求項１記載の平膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、矩形板状の平膜が複数水平方向に所定の間隔で併設された平膜モジュ−ルにより固液分離する平膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機性廃水を好気性又は嫌気性の生物処理槽で処理する活性汚泥処理装置や硝化・脱窒処理装置等における生物処理槽の高負荷運転を維持するための汚泥濃縮や、し尿処理場や下水処理場における沈殿池の代替、余剰汚泥の濃縮、又は、医薬、食品、その他の業種における精密濾過等に、精密濾過膜や限外濾過膜を用いた円筒膜や矩形板状平膜等の濾過膜モジュ−ルにより固液分離する濾過膜分離装置が用いられている。
【０００３】
前記濾過膜分離装置は、濾過膜モジュ−ルの膜面に汚泥やタンパク質等の高分子物質で形成されたスライム等が附着するため、薬剤洗浄や空気を濾過膜モジュ−ルの下方から散気する気体により膜表面への付着防止や付着物の剥離除去等が行われているが、複数の平膜が併設されて成る平膜モジュ−ルを用いた濾過膜分離装置（以下平膜分離装置という。）において、平膜間に洗浄部材を配置した平膜分離装置が、特開平８−１３１７８３号公報、特開平８−３０９１６１号公報及び特開平９−８９０号公報に記載されている。
【０００４】
前記特開平８−１３１７８３号公報に記載された洗浄部材は、プラスチック網状物等の可撓性部材を上端部で支持したものであり、また、特開平８−３０９１６１号公報に記載された洗浄部材は、糸状又は紐状部材の上下端を膜モジュ−ルに固定したものであり、更に特開平９−８９０号公報に記載された洗浄部材は、長繊維束の上下端を支持したものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の気体を散気して乱流を起こし、せん断力によって付着物の剥離をする濾過膜装置においては、生物処理液中の汚泥やタンパク質等の高分子物質が、極めて濾過膜表面に付着しやすく粘着性もあるため、乱流効果のみでは剥離しにくく期待した程の効果が得られない。従って、短期間にスケ−ルやスライムが形成され、膜透過液量が減少し運転を停止して洗浄する回数が多くなっていると共に散気量も必要以上に多くなっているのが現状である。
【０００６】
また、従来の濾過膜表面への汚泥等の付着防止や付着物の剥離除去を行う洗浄部材を配置した平膜分離装置にあっては、多数の糸状又は紐状の洗浄部材を上下支持部材に支持させる手数がかかると共に、適宜な柔軟性や軽さを持ち、十分な強度と濾過膜を傷めることがない材質の最適な洗浄部材を選定するのに、極めて煩雑な事前調査が必要となり、また、製作に費用が嵩む問題もある。
【０００７】
従って本発明は、濾過膜を傷付ける恐れもなく、濾過膜表面への汚泥等の付着防止や、付着した後の濾過膜の付着物剥離が効果的に行われる洗浄部材を配置することにより、長期間濾過膜の濾過性能を維持でき、大幅に洗浄の頻度を削減することができる平膜分離装置を提供する目的で成されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項１に記載の発明においては、矩形板状の平膜が複数水平方向に所定の間隔で併設され、平膜間の間隙が被処理液流路として形成された平膜モジュ−ルと、平膜モジュ−ルの下方に配置され、気体を被処理液流路に散気する散気手段とが設けられた平膜分離装置において、上下端部を除く中間部に多数の切込みが３〜１５ｍｍの間隔で設けられた厚さ０．０１〜０．１ｍｍの薄膜の洗浄部材を上下端部で支持部材により支持し、被処理液流路に沿って縦通して平膜濾過面の略全面にわたって張設したことを特徴とする平膜分離装置である。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明においては、前記請求項１記載の平膜分離装置の洗浄部材に設けられた切込みが上下方向の切込みであることを特徴とする平膜分離装置である。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明においては、前記請求項１記載の平膜分離装置の洗浄部材に設けられた切込みが水平方向の切込みであることを特徴とする平膜分離装置である。
【００１１】
なお、前記平膜は、透過液流路を具備した矩形板状枠で周囲を囲った不織布成形体の両面に、セルロ−スアセテ−ト系、芳香族ポリアミド系及びポリスフォン系等の有機材質の濾過膜を貼着して成るのが好ましいが、これには限定されず、セラミックス膜等の無機材料で形成してもよい。また前記濾過膜は、孔径が０．１〜数μの精密濾過膜や分画分子量数万〜数１０万程度の限外濾過膜等が用いられるが、精密濾過膜を用いるのが好ましい。
【００１２】
また、前記薄膜の洗浄部材は、厚さ０．０１〜０．１ｍｍのポリエチレン、ポリプロピレンやナイロン等のシ−トが丈夫且つ柔軟で濾過膜を傷付けることがないため好ましく、また、切込みは上下方向又は水平方向に３〜１５ｍｍ間隔で設けられるが、上下方向に５〜１０ｍｍ間隔で設けるのが、適宜な揺動が得られるため好ましいが、本発明はこれらには限定されない。
【００１３】
前記において、切込み間隔が３ｍｍ以下ではシ−トの強度が弱く成りすぎて切断し易い欠点があり、１５ｍｍ以上であると適宜な揺動が得にくいと共に、広い面接触となるため付着物の剥離効果も低くなり、またシ−ト厚が０．０１ｍｍ以下ではシ−トの強度が弱く成りすぎて切断し易い欠点があり、０．１ｍｍ以上であると適宜な揺動が得にくいと共に、柔軟性がなくなり濾過膜面を傷付ける恐れがある。なお、切込み間隔や切込み長さは使用するシ−トの材質等により前記の範囲で適宜に決定される。
【００１４】
また、洗浄部材は、下端部が支持部材で支持され、上端部が支持部材で支持されて緩く張設されて成ることが、散気手段から供給される気体により適宜な振幅の揺動が与えられると共に、濾過膜面の全面と均一に接触するため好ましく、更に、支持部材による支持方法としては、シ−トの端面を支持部材に巻回させて先端部をミシン縫いや接着等により固定されるのが好ましいが、シ−トの端面を補強部材を介して固定してもよく、また支持部材に動かないように接着や挟持等で直接固定してもよく、本発明はそれらには限定されない。
【００１５】
また、被処理液の上向流を惹起すると共に、洗浄部材の揺動を行うための散気手段から散気される気体としては、好気性で使用される場合には主に空気が使用されるが、嫌気性で使用される場合には生物処理で生成された嫌気性ガスを用いるのが好ましく、その供給量は、平膜設置投影面積当たり５０〜８０ｍ3／ｍ2・ｈが好ましい。
【００１６】
また従来は、被処理液を濾過膜装置で濾過処理する運転を続けると、濾過膜の表面に汚泥やタンパク質等の高分子物質が附着してスライムやスケ−ルが容易に形成されていたが、本発明の平膜分離装置では散気手段から供給される気体により洗浄部材が揺動され、適宜な振幅の波動が与えられるため、洗浄部材の側面が平膜表面に接触して付着汚泥を常に剥離すると共に、気体の乱流効果で膜表面が洗浄されるため極めて形成されにくい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例の汚泥分離処理槽内に配置された平膜分離装置の概略縦断面図であり、図２は上下方向に切込みを設けた洗浄部材の概略図、図３は水平方向に切込みを設けた洗浄部材の概略図である。
【００１８】
１は、上下端面が開口され、下端開口を被処理液の流入口１２、上端開口を濃縮液の排出口１３として具備し、汚泥分離処理槽１１内に支持脚により底面から一定間隔を持って浸漬載置されて成る筒状の矩形ケ−シング７の内部に、複数の矩形板状の平膜３が水平方向に所定の間隔で併設された平膜モジュ−ル２が内設され、平膜モジュ−ル２の下方に、気体を平膜３間の間隙から成る被処理液流路５に散気する散気手段６が配設された平膜分離装置である。
【００１９】
平膜モジュ−ル２は、複数の矩形板状の平膜３が、適宜の支持部材により、水平方向に所定の間隔で併設され、平膜３に具備された透過液流路に接続し、それぞれの平膜３を透過した透過液をまとめて排出する透過液の排出管１０が設けられ、図示しない透過液の排出手段に接続されている。
【００２０】
前記平膜３は、透過液流路を具備した矩形板状枠で周囲を囲った不織布成形体の両面に、セルロ−スアセテ−ト系、芳香族ポリアミド系及びポリスフォン系等の有機材質の濾過膜を貼着して成るのが好ましいが、これには限定されず、セラミックス膜等の無機材料で形成してもよい。また前記濾過膜は、孔径が０．１〜数μの精密濾過膜や分画分子量数万〜数１０万程度の限外濾過膜等が用いられるが、精密濾過膜を用いるのが好ましい。
【００２１】
また、前記平膜分離装置１には、平膜モジュ−ル２の夫々の平膜３間に形成された間隙からなる被処理液流路５に沿って縦通して平膜濾過面の略全面にわたって張設され、上下端部を支持部材８、９で支持され、多数の切込みが所定の間隔で設けられた薄膜の洗浄部材４が配置されている。
【００２２】
なお、前記洗浄部材４は、厚さ０．０１〜０．１ｍｍのポリエチレン、ポリプロピレンやナイロン等のシ−トが丈夫且つ柔軟で濾過膜を傷付けることがないため好ましく、また、切込みは、図２又は図３に記載の上下方向切込み２０ａ又は水平方向切込み２０ｂを３〜１５ｍｍ間隔で設けられるが、上下方向切込み２０ａを５〜１０ｍｍ間隔で設けるのが好ましい。また、斜め方向の切込み等でもよい。
【００２３】
前記において、切込み間隔が３ｍｍ以下ではシ−トの強度が弱く成りすぎて切断し易い欠点があり、１５ｍｍ以上であると適宜な揺動が得にくいと共に、広い面接触となるため付着物の剥離効果も低くなり、またシ−ト厚が０．０１ｍｍ以下ではシ−トの強度が弱く成りすぎて切断し易い欠点があり、０．１ｍｍ以上であると適宜な揺動が得にくいと共に、柔軟性がなくなり濾過膜面を傷付ける恐れがある。なお、切込み間隔や切込み長さは使用するシ−トの材質等により適宜に決定される。
【００２４】
また、洗浄部材４は、下端部が支持部材９で支持され、上端部が支持部材８で支持されて緩く張設されて成ることが、散気手段６から供給される気体により適宜な振幅の揺動が与えられると共に、濾過膜面の全面と均一に接触するため好ましい。更に、支持部材８，９による支持方法としては、シ−トの端面を支持部材に巻回させて先端部をミシン縫いや接着等により固定されるのが好ましいが、シ−トの端面を補強部材を介して固定してもよく、本発明はそれらには限定されない。
【００２５】
また、被処理液の上向流を惹起すると共に、洗浄部材４の揺動を行うための散気手段６から散気される気体としては、好気性で使用される場合には主に空気が使用されるが、嫌気性で使用される場合には生物処理で生成された嫌気性ガスを用いるのが好ましい。
【００２６】
前記汚泥分離処理槽１１は、生物処理装置で有機性廃水を好気的に処理した後の生物処理液を汚泥と清澄な処理液とに固液分離する処理槽であるが、生物処理装置の処理槽内に直接平膜分離装置１を配設してもよく、また、前記生物処理装置としては、単一処理槽で嫌気、好気を繰り返して処理する装置や、処理槽内を区画または生物処理槽を複数別置して好気性及び嫌気性処理を組み合わせて生物学的な脱窒・脱燐効果の向上を図った装置等でもよい。
【００２７】
以下に前記構成の平膜分離装置１の作用について述べる。生物処理装置で微生物の生物学的作用により有機性廃水中の有機物を分解してＢＯＤ、ＣＯＤ等を低減処理された生物処理液は、生物処理液供給管１４から汚泥分離処理槽１１に供給され、被処理液として平膜分離装置１の下端の被処理液流入口１２から矩形ケ−シング７内に流入し、散気手段６から供給された気体のエアリフト効果により、複数の平膜３間に形成された被処理液流路５を上向流通する間に、透過液の排出管１０に接続した図示しない排出手段により減圧された平膜３により吸引濾過され、水分のみが濾過膜を透過して、清澄な透過液と汚泥が濃縮された濃縮液が得られる。
【００２８】
前記濾過処理において、排出手段による吸引圧は０〜−６００ｍｍＨｇであり、濃縮液は矩形ケ−シング７の上端の濃縮液排出口１３から汚泥分離処理槽１１内で循環されて適宜に濃縮され、汚泥排出管１５から生物処理装置等に高負荷運転用汚泥として循環供給されると共に、一部は余剰汚泥として汚泥処理装置に供給されて処理される。また透過液は排出管１０から清澄な処理液として系外に排出される。
【００２９】
また、被処理液を平膜分離装置１で濾過処理する運転を続けても、散気手段６から供給される気体により適宜な振幅の揺動が与えられた洗浄部材４の側面が平膜３の表面に接触して、汚泥等の附着が防止されると共に、汚泥が附着しても常に剥離除去され、散気手段からの気体で膜表面が洗浄されるため、汚泥やタンパク質等の高分子物質等によるスライムが極めて形成されにくくなっている。
【００３０】
散気手段６から供給される気体の供給量は、気体を散気して乱流を起こし、せん断力によって付着物の剥離をする従来の濾過膜装置では、平膜設置投影面積当たり８０〜１３０ｍ3／ｍ2・ｈであったが、本発明の平膜分離装置においては、平膜設置投影面積当たり５０〜８０ｍ3／ｍ2・ｈで運転することができる。
【００３１】
次に食品工場の廃水を好気性生物処理した後の生物処理液を原水とし、生物処理槽外に配置した平膜分離装置を用いて固液分離したテスト例について述べる。（実施例１）
幅６１０ｍｍ、高さ１０６０ｍｍ、厚さ１３ｍｍの平膜を２４０枚併設した平膜モジュ−ルを矩形ケ−シング内に設け、洗浄部材として、厚さ０．０７ｍｍ、切込み間隔１０ｍｍのポリプロピレンシ−トを配置した平膜分離装置を用い、散気手段からの空気吹き込み量を平膜設置投影面積当たり６０ｍ3／ｍ2・ｈで吹き込み、洗浄部材を揺動させると共に原水を上向流させた。汚泥濃度：１２０００ｍｇ／ｌの混合液を原水として用いてテストした結果、固形分濃度：０ｍｇ／ｌの透過液が、０．４２ｍ3／ｍ3・の初期透過液量で得られ、４ヶ月経ても殆ど低下せず、その後も低下する様子は見られなかった。
【００３２】
（比較例１）
実施例１と同じ平膜を５枚併設した平膜モジュ−ルを矩形ケ−シング内に設け、洗浄部材を使用せず、空気を平膜設置投影面積当たり１００ｍ3／ｍ2・ｈで散気して乱流を起こし、せん断力によって付着物の剥離をする平膜分離装置を使用し、実施例１と同じ原水を用いて運転した結果、固形分濃度：０ｍｇ／ｌの透過液が、０．４２ｍ3／ｍ3・の初期透過液量で得られたが、約１０日目から透過圧力が上昇し始めたため、空気の供給量を徐々に増加させたが、大幅な改善を図ることができず、２５日目には、許容圧力を超えたため運転を停止した。
【００３３】
前記のテストの結果、本発明の平膜分離装置では、固形分濃度０ｍｇ／ｌの極めて清澄な透過液が得られ、３〜６ヶ月の長期間にわたり初期透過液量が得られ、殆ど保守管理の手間が省ける運転が可能となった。また、従来装置と比較して供給空気量を２０〜４０％削減することができ、動力費等の運転経費が節約できることが判明した。更に、糸状や紐状等の洗浄部材を使用する従来装置と比較して、簡単に据え付けが可能であると共に、適宜な柔軟性や軽さを持ち、十分な強度と濾過膜を傷めることがない材質の最適な洗浄部材を容易に選定することができた。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、濾過膜を傷付ける恐れもなく、濾過膜表面への汚泥等の付着防止や、付着した後の濾過膜の付着物剥離が効果的に行われる洗浄部材を配置することにより、長期間濾過膜の濾過性能を維持でき、大幅に洗浄の頻度を削減することができる平膜分離装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の汚泥分離処理槽内に配置された平膜分離装置の概略縦断面図
【図２】上下方向に切込みを設けた洗浄部材の概略図
【図３】水平方向に切込みを設けた洗浄部材の概略図
【符号の説明】
１：平膜分離装置
２：平膜モジュ−ル
３：平膜
４：洗浄部材
５：被処理液流路
６：散気手段
７：矩形ケ−シング
８：上端部支持部材
９：下端部支持部材
１０：透過液の排出管
１１：汚泥分離処理槽
１２：被処理液の流入口
１３：濃縮液の排出口
１４：生物処理液供給管
１５：汚泥排出管
【図１】
0004024411.tif 000002
【図２】
0004024411.tif 000003
【図３】
0004024411.tif 000004