(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被濾過液が供給される分離槽内に濾過膜を有する濾過ユニットを設け、該濾過ユニットで濾過した濾過液の排出ラインに配設した吸引ポンプを運転して前記被濾過液を前記濾過膜で吸引濾過すると共に、
前記吸引ポンプを間欠的に停止して前記濾過膜に付着した付着物を剥離させ易くする膜分離装置において、
前記分離槽と該分離槽の液面よりも低い液面を形成する水槽との間に、前記濾過ユニットから前記吸引ポンプを介して前記水槽に連通される排出ラインから成るサイフォン装置を備え、
前記吸引ポンプが停止した時に前記サイフォン装置で前記分離槽から前記水槽への水流を発生させることを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
前記吸引ポンプは、容積式ギアポンプ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】
被濾過液が供給される分離槽内に濾過膜を有する濾過ユニットを設け、該濾過ユニットで濾過した濾過液の排出ラインに配設した吸引ポンプを運転して前記被濾過液を前記濾過膜で吸引濾過すると共に、
前記吸引ポンプを間欠的に停止して前記濾過膜に付着した付着物を剥離させ易くする膜分離装置において、
前記分離槽の液面よりも低い液面を形成する水槽と、
前記排出ラインから分岐すると共に、その先端開口が前記水槽に浸漬される分岐ラインと、
前記排出ラインに設けられた第１の弁部材と、
前記分岐ラインに設けられた第２の弁部材と、
前記吸引ポンプが作動している時には前記第１の弁部材を開いて第２の弁部材を閉じ、前記吸引ポンプが停止する時には前記第２の弁部材を開いて前記分岐ラインに濾過液を満たした状態で前記吸引ポンプの停止と前記第１の弁部材の閉止を行う制御手段と、から成ることを特徴とする膜分離装置。
【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、特に固液分離用水処理装置で用いる膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水から活性汚泥や凝集汚泥等の懸濁物質を取り除く固液分離用水処理装置では、一般に膜分離装置が用いられている。膜分離装置は、被濾過液が供給される分離槽内に濾過膜を有する濾過ユニットを設け、吸引ポンプが配設された排出ラインを前記濾過ユニットに連通させている。そして、吸引ポンプを駆動することにより、被濾過液を濾過膜に透過させて、懸濁物質を取り除いている。
【０００３】
ところで、膜分離装置では、連続濾過を行うため、濾過膜に付着した懸濁物質等の付着物で濾過膜を閉塞することを防止する必要がある。例えば、回転平膜分離装置では、平膜を回転することにより、平膜の周囲に乱流を発生させて、付着物の剥離を行っている。
更に、膜分離装置は、吸引ポンプを数分間に１回停止することにより、付着物の濾過膜への吸着力を一時的に低下させて、前記付着物の剥離を助長させることが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来装置では、吸引ポンプを停止する度に、濾過ユニットと排出ライン内の濾過液が濾過膜を介して逆流し、濾過膜が変形して劣化するという欠点があった。即ち、回転平膜分離装置の場合、濾過ユニット内の濾過液は、吸引ポンプを停止すると、平膜を回転することによる遠心力によって濾過膜を介して被濾過液側に逆流する。濾過液が逆流すると、吸引ポンプ運転時に濾過液側に膨らんだ濾過膜は、被濾過液側に膨らむ形状に変形する。濾過膜は、吸引ポンプが運転と停止を繰り返す度にこのような変形を繰り返すので、疲労して強度劣化が速くなる。このように、濾過膜の強度劣化が速まると、濾過膜の寿命が短くなり交換頻度が大きくなるので、膜分離装置のランニングコストが上昇するという欠点が生じる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、吸引ポンプを停止することによる濾過膜の強度劣化が生じない膜分離装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明は前記目的を達成するために、被濾過液が供給される分離槽内に濾過膜を有する濾過ユニットを設け、該濾過ユニットで濾過した濾過液の排出ラインに配設した吸引ポンプを運転して前記被濾過液を前記濾過膜で吸引濾過すると共に、前記吸引ポンプを間欠的に停止して前記濾過膜に付着した付着物を剥離させ易くする膜分離装置において、前記分離槽と該分離槽の液面よりも低い液面を形成する水槽との間に、前記濾過ユニットから前記吸引ポンプを介して前記水槽に連通される排出ラインから成るサイフォン装置を備え、前記吸引ポンプが停止した時に前記サイフォン装置で前記分離槽から前記水槽への水流を発生させることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は前記目的を達成するために、被濾過液が供給される分離槽内に濾過膜を有する濾過ユニットを設け、該濾過ユニットで濾過した濾過液の排出ラインに配設した吸引ポンプを運転して前記被濾過液を前記濾過膜で吸引濾過すると共に、前記吸引ポンプを間欠的に停止して前記濾過膜に付着した付着物を剥離させ易くする膜分離装置において、前記分離槽の液面よりも低い液面を形成する水槽と、前記排出ラインから分岐すると共に、その先端開口が前記水槽に浸漬される分岐ラインと、前記排出ラインに設けられた第１の弁部材と、前記分岐ラインに設けられた第２の弁部材と、前記吸引ポンプが作動している時には前記第１の弁部材を開いて第２の弁部材を閉じ、前記吸引ポンプが停止する時には前記第２の弁部材を開いて前記分岐ラインに濾過液を満たした状態で前記吸引ポンプの停止と前記第１の弁部材の閉止を行う制御手段と、から成ることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、濾過膜の強度劣化の主たる原因が、吸引ポンプの運転を切り換えた際に生じる濾過膜の変形に依存することに着目したものである。
請求項１及び２の発明によれば、吸引ポンプを停止した際に前記濾過ユニット及び前記排出ライン内の濾過液が逆流するのを防止するようにしたので、濾過液の逆流によって濾過膜が大きく変形することはない。従って、濾過膜の著しい強度劣化を防止することができる。
【００１０】
また、請求項１及び２の発明では、サイフォンの原理を利用したサイフォン装置によって濾過ユニット及び排出ラインの濾過液が逆流するのを防止する。これにより、駆動源を用いずに逆流を防止することができるので、簡単な機構で濾過膜の強度劣化を防ぐことができる。また、請求項３の発明では、吸引ポンプを作動する時には、制御装置が第１の弁部材を開いて第２の弁部材を閉じる。これにより、被濾過液を濾過ユニットで吸引濾過することができる。また、前記吸引ポンプを停止する時には、制御装置が第２の弁部材を開いて分岐ラインに濾過液を満たし、吸引ポンプを停止させて第１の弁部材を閉じる。これにより、膜ユニット及び排出ライン内の濾過液は、吸引ポンプを停止しても、サイフォンの原理により前記水槽に送液され続ける。従って、濾過液が逆流するのを防止することができるので、濾過膜が大きく変形することはなく、濾過膜の著しい強度劣化を防ぐことができる。更に、請求項３の発明では、駆動源を用いずに逆流を防ぐことができるので、簡単な機構で濾過膜の強度劣化を防ぐことができる。
【００１１】
【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。図１は、本実施の形態の膜分離装置１０の全体構成図である。尚、本実施の形態では、回転平膜を用いた例で説明するが、これに限定するものではない。
【００１２】
同図に示すように、膜分離装置１０の分離槽２０は、被濾過液（原液）が貯留された原液槽２２の上に設置され、図示しない供給管を介して原液槽２２に連結される。また、分離槽２０には、図示しない排水管が連結されている。これにより、分離槽２０には、原液槽２２の被濾過液が前記供給管を介して供給されると共に、後述する濾過膜によって濾過された後の濃縮液が前記排水管を介して排水される。
【００１３】
また、分離槽２０内には、中空の駆動軸２４が３本設けられる。駆動軸２４には、それぞれドーナツ状の濾過ユニット２６、２６…が所定の間隔で複数並設され、各駆動軸２４の濾過ユニット２６、２６…同士が交差するように配置される。濾過ユニット２６の表面には、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリオレフィン等の高分子膜で構成された濾過膜が設けられている。これにより、濾過膜を透過する被濾過液を濾過することができる。また、濾過ユニット２６は、濾過膜を透過した濾過液（透過液）を駆動軸２４の内部に導入するように構成される。
【００１４】
前記駆動軸２４は、両端部が軸受２８、２８で回転自在に支持されると共に、一端が駆動モーター３０に連結される。これにより、駆動モーター３０を駆動すると、駆動軸２４を介して濾過ユニット２６を回転させることができる。
また、駆動軸２４は、濾過液収集管３４及び排水管３８と共に、排出ラインを形成するように構成される。即ち、駆動軸２４の他端には、回転継手３２を介して濾過液収集管３４が連結され、この濾過液収集管３４は、吸引ポンプ１４を介して図示しない処理水槽と連結した排水管３８と連通している。これにより、吸引ポンプ１４を駆動すると、分離槽２０内の被濾過液が濾過ユニット２６の濾過膜で吸引濾過されると共に、その濾過液が排出ラインを通って処理水槽に排水される。
【００１５】
ところで、排水管３８には、開閉弁４０（第１の弁部材）が設けられ、その開閉により吸引ポンプ１４と処理水槽とを連通又は遮断することができる。また、排水管３８には、吸引ポンプ１４と開閉弁４０との間に分岐管４２が連結している。分岐管４２は、その先端開口が後述する水槽１６の濾過液に浸漬されると共に、開閉弁４４（第２の弁部材）と流量調整弁４６が配設されている。この開閉弁４４は、その開閉により吸引ポンプ１４と水槽１６とを連通又は遮断することができる。また、流量調整弁４６は、その弁解度を調整することにより、所定量の濾過液を分岐管４２を介して水槽１６に送液することができる。ここで、所定量とは、濾過液が濾過ユニット２６の濾過膜を介して逆流しない範囲でできるだけ少ない量であり、通常、運転時の吸引ポンプ１４が吸引する流量の１／１０〜１／２０である。例えば、吸引ポンプ１４運転時の流量が１．０〜１．６ｍ3 ／（ｍ2 ・日）の場合、吸引ポンプ１４の停止時には０．０１ｍ3 ／（ｍ2 ・日）の濾過液を水槽１６に送液することが好ましい。
【００１６】
水槽１６は、前記原液槽２２の上に設置され、仕切板５０により上方で連通する貯留室５２と排水室５４とに仕切られている。貯留室５２には、濾過液が仕切板５０の上端まで満たされ、この濾過液中に前記分岐管４２の先端開口が挿入されている。これにより、分岐管４２を介して濾過液を貯留室５２に送液すると、送液した量と同量の濾過液が仕切板５０を越えて排水室５４に流れ込む。従って、貯留室５２の液面高さは常に仕切板５０の上端高さに保たれる。一方、排水室５４は、排水管５６を介して原液槽２２と連通している。これにより、排水室５４に流れ込んだ濾過液は、排水管５６を介して原液槽２２に排水される。
【００１７】
また、仕切板５０は、その上端の高さが、分離槽２０内の被濾過液の液面高さより低くなるように形成される。即ち、貯留室５２内の濾過液の液面高さは、分離槽２０内の被濾過液の液面よりも低くなる。従って、濾過ユニット２６と貯留汁５２を液体の満たされた管で連通すると、濾過ユニット２６内の濾過液は、サイフォンの原理により、貯留室５２に送液される。尚、分離槽２０内の被濾過液と貯留室５２内の濾過液との液面差は、貯留室５２に送液する濾過液の流量に合わせて設定し、例えば、１．０〜１．２ｍに設定する。
【００１８】
ところで、吸引ポンプ１４、開閉弁４０及び開閉弁４４はそれぞれ、信号ケーブルを介して制御装置１８に接続されている。制御装置１８は、吸引ポンプ１４の運転状況により、開閉弁４０と開閉弁４４を開閉するように構成される。即ち、制御装置１８は、吸引ポンプ１４を運転する際に、開閉弁４０を開いて開閉弁４４を閉じる。これにより、吸引ポンプ１４を駆動すると、従来装置と同様に、濾過ユニット１２内の濾過液を吸引して、処理水槽に送液することができる。
【００１９】
また、吸引ポンプ１４を停止する際には、制御装置１８が、その停止の少し前に開閉弁４４を開く。これにより、分岐管４２の内部には、確実に濾過液が満たされる。そして、制御装置１８が、吸引ポンプ１４の停止と同時に開閉弁４０を閉じる。吸引ポンプ１４は、通常容積式ギアポンプが用いられており、停止しても排水管３８と濾過液収集管３４を完全に遮断することはないので、少量の濾過液が通過することができる。即ち、濾過ユニット２６と貯留室５２は、濾過液が満たされた濾過液収集管３４、排水管３８及び分岐管４２によって連通状態になる。従って、吸引ポンプを停止しても、サイフォンの原理により所定量の濾過液が吸引され続ける。
【００２０】
次に上記の如く構成した膜分離装置１０の作用について詳説する。
膜分離装置１０は、モーター３０を駆動して濾過ユニット２６を回転させると共に吸引ポンプ１４を間欠的に運転して、膜に付着した付着物を剥離させながら、連続的に膜濾過を行っている。
先ず、吸引ポンプ１４を運転する際には、制御装置１８は、吸引ポンプ１４の運転開始と同時に、開閉弁４０を開き、開閉弁４４を閉じる。これにより、分離槽２０内の被濾過液は、濾過ユニット２６の濾過膜を介して駆動軸２４の内部に吸引されて濾過され、その濾過液は、濾過液収集管３４と排水管３８を介して処理水槽に送液される。
【００２１】
吸引ポンプ１４を停止する場合には、その停止の少し前に、制御装置１８が開閉弁４４を開いて、開閉弁４４の下方の排水管４２内に濾過液を満たす。そして、吸引ポンプ１４の停止と共に、制御装置１８が開閉弁４０を閉じる。これにより、濾過ユニット１２の内部は、濾過液で満たされた排水管３８と分岐管４２を介して貯留室５２の濾過液に連通する。上述したように貯留室５２内の濾過液の液面が分離槽２０内の被濾過液の液面よりも低いので、吸引ポンプ１４を停止してもサイフォンの原理によって、分離槽２０内の被濾過液が濾過膜を介して吸引され続ける。このとき、分離槽の液面と貯留槽５２の液面の差が常に一定なので、所定量の濾過液を安定して吸引することができる。従って、濾過ユニット１２及び排出ライン内の濾過液が、濾過膜を介して逆流することはないので、濾過膜が変形して著しく強度劣化するもない。また、吸引ポンプ１４の停止時に吸引する濾過液の量は少量なので、濾過膜に付着した付着物と濾過膜との吸着力は弱まり、剥離効果が助長される。
【００２２】
このように、本発明の実施の形態の膜分離装置１０は、濾過ユニット２６を分離槽２０の液面より低い液面を形成する貯留室５２の濾過液に連通したので、吸引ポンプを停止しても、サイフォンの原理により、所定量の被濾過液を濾過膜を介して吸引し続けることができる。従って、濾過膜を透過した濾過液が濾過膜を介して逆流することはないので、濾過膜が変形することもなく、濾過膜の強度劣化を防ぐことができる。これにより、濾過膜の寿命が従来装置より延命するので、ランニングコストを低減することができる。
【００２３】
尚、上述した実施の形態では、水槽１６の排水室５４に連結した排水管５６を原液槽２２に連通したがこれに限定するものではない。例えば、排水管５６を処理水槽に連通してもよい。
また、膜分離装置１０は、濾過ユニット２６を分離槽２０の液面より低い液面を有する水槽内に連通する構造であれば、何でもよい。更に、膜分離装置１０は、吸引ポンプ１４を停止した際に所定量の被濾過液を吸引できる構造であれば何でもよい。
【００２４】
また、本実施の形態では、濾過液の逆流を防止するするためにサイフォンの原理を利用して濾過液を吸引し続けたが、濾過液の逆流を防止できるのであれば何でもよい。例えば、濾過液収集管３４に逆流防止弁を設けてもよい。
【００２５】
【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は、吸引ポンプを停止した際に濾過液が濾過膜を介して逆流することを防ぐことができる。従って、吸引ポンプの運転と停止を切り換えても濾過膜が変形しないので、濾過膜の強度劣化を防ぐことができる。
【００２６】
また、濾過液の逆流防止手段としてサイフォン装置を用いると、駆動源を必要としない簡単な構造で濾過膜の強度劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の膜分離装置の全体構成図
【符号の説明】
１０…膜分離装置
１４…吸引ポンプ
１６…水槽
１８…制御装置
２０…分離槽
２６…濾過ユニット
４２…分岐管
【図１】
0003832091.tif 000002