(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に浸漬して鉛直方向に配置する平板状膜カートリッジであって、剛性を有する濾板の表裏両面に濾過膜を周縁部で固着し、濾板に形成した透過水流路に連通する透過水取出口部を濾板の側端面に設け、前記周縁部の上辺部が透過水取出口部に連通する透過水流路の集水穴に向けて空気を導く上り勾配に傾斜していることを特徴とする平板状膜カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板状膜カートリッジに関し、下廃水処理、汚泥濃縮などに使用する膜分離技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図１９に示すように、浸漬型膜分離装置１は、ケーシング２が膜ケース３と散気ケース４からなり、膜ケース３の内部に複数の平板状膜カートリッジ５を膜面を鉛直方向にして、かつ膜面間に一定間隙をおいて（通常６〜１０ｍｍ）配列し、散気ケース４の内部に散気装置６を配設している。
【０００３】
図２０に示すように、平板状膜カートリッジ５は樹脂などの剛性を有する濾板５Ａの表裏両面に濾過膜５Ｂを配置し、その周縁部において濾過膜５Ｂを濾板５Ａに接着あるいは溶着し、濾板５Ａと濾過膜５Ｂとの間、および濾板５Ａに形成した透過水流路５Ｃに連通する透過水取出口５Ｄを濾板５Ａに設けている。
【０００４】
浸漬型膜分離装置１は、散気装置６より散気する空気で上向流を発生させ、上向流により処理槽内の槽内混合液を隣接する平板状膜カートリッジ５の間の流路にクロスフローで供給して平板状膜カートリッジ５により濾過し、濾過膜を透過した透過水をチューブ７、集水管８を通じて槽外へ導出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成では、透過水取出口５Ｄを濾板５Ａの上端縁に設け、各平板状膜カートリッジ５の透過水取出口５Ｄと集水管８とをチューブ７で接続しているので、多数のチューブ７が上向流の流れの中に存在し、その流れを阻害する要因となっていた。
【０００６】
また、浸漬型膜分離装置１の初期設置時に平板状膜カートリッジ５に含まれた空気溜まり、および透過水に溶解した空気から気化した空気溜まりによって濾過膜５Ｂに膨らみが生じると、クロスフローが阻害されてケーキ層の付着が早まったり、濾過膜が損傷する要因となっていた。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するものであり、平板状膜カートリッジの上方領域に上向流の流れを阻害する抵抗となる部材を配置する必要がなく、上向流を円滑に通液することができ、内部の空気を円滑に外部へ排出することができる平板状膜カートリッジを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の平板状膜カートリッジは、槽内に浸漬して鉛直方向に配置する平板状膜カートリッジであって、剛性を有する濾板の表裏両面に濾過膜を周縁部で固着し、濾板に形成した透過水流路に連通する透過水取出口部を濾板の側端面に設け、前記周縁部の上辺部が透過水取出口部に連通する透過水流路の集水穴に向けて空気を導く上り勾配に傾斜しているものである。
【０００９】
上記した構成により、平板状膜カートリッジは上向流によって槽内混合液を膜面に沿ったクロスフローで供給する状態で使用するので、平板状膜カートリッジを側端面に設けた透過水取出口部において集水管に接続することで、平板状膜カートリッジの上方領域に上向流の流れを阻害する抵抗となる部材を配置する必要がなくなり、上向流を円滑に通液することができる。
【００１５】
また、初期設置時に平板状膜カートリッジに含まれた空気、および透過水に溶解した空気から気化した空気は、透過水取出口部に向けて上り勾配に傾斜する濾過膜の周縁部の上辺部に導かれて速やかに排出されるので、クロスフローを阻害する濾過膜の膨らみの発生を防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４において、浸漬型膜分離装置２１は合併浄化槽（図示省略）の内部にマンホールを通して装入し、槽内にその全体を着脱自在に配置するものであり、複数の平板状膜カートリッジ２２からなる膜カートリッジユニット２３の上部に上部カバー２４を嵌合装着し、膜カートリッジユニット２３の下部に散気ボックス２５を嵌合装着し、散気ボックス２５の内部に散気装置２６を配置している。図５に示すように、散気装置２６は一対の散気管２６ａをその両端でＵ字管２６ｂで接続してループ状に形成し、左右のＵ字管２６ｂにそれぞれ空気源に接続する接続口２６ｃを設けており、散気管２６ａの下側部に複数の散気孔２６ｄを設けている。
【００１７】
図６〜図８に示すように、平板状膜カートリッジ２２は、樹脂製の濾板２７の表裏両面に有機性平膜の濾過膜２８をスペーサ２８ａを介して配置し、その周縁部において濾過膜２８を濾板２７に熱もしは超音波により溶着してなり、濾板２７と濾過膜２８との間の領域、および濾板２７に形成した透過水流路２９に連通する透過水取出口部３０を濾板２７の側端面２７ａに設けている。
【００１８】
濾板２７に形成した透過水流路２９は、濾板２７を表裏面間にわたって貫通し、透過水取出口部３０に連通する集水穴２９ａと、濾板２７の表面および裏面のそれぞれの上端縁および一側縁に形成し、一端が集水穴２９ａに連通する所定巾の溝状をなす集水路２９ｂと、濾板２７の表面および裏面のそれぞれに上下方向に形成し、上端が集水路２９ｂに連通する縦導水路２９ｃと、濾板２７の表面および裏面のそれぞれに鉛直方向に対して所定角度で傾斜するとともに、下端に比べて上端が集水穴２９ａに近づくように斜め方向に形成し、一端が集水路２９ｂに連通するとともに途中で複数の縦導水路２９ｃに連通する傾斜導水路２９ｄとからなる。
【００１９】
集水路２９ｂは縦導水路２９ｃおよび傾斜導水路２９ｄより巾広く形成しており、縦導水路２９ｃおよび傾斜導水路２９ｄは交叉して網目状の水路を形成している。透過水取出口部３０は濾板２７の側端面２７ａから突出し、貫通孔３０ａで集水穴２９ａに連通しており、透過水取出口部３０の外周面には一対の平行な突部３０ｂを全周にわたって環状に形成してなる環状シール部を設けている。
【００２０】
濾板２７の表裏面のそれぞれの一方の側縁部には所定高さの壁片部３１を濾板２７の縦方向の全長にわたって形成しており、壁片部３１には溝状の凹部３２ａを途中の不連続部３２ｂを除いて形成している。濾板２７の表裏面のそれぞれの他方の側縁部には壁片部３１の背後位置に畝状の凸部３３ａを不連続部３３ｂを除いて形成している。
【００２１】
濾板２７は濾過膜２８を溶着するための溶着代３４を表裏面に形成しており、溶着代３４は二重線状に形成する主溶着代３５、３６とその外側に網目状に形成する補助溶着代３７とを濾板２７の全周にわたって形成し、内側の主溶着代３５の上辺部３５ａは集水穴２９ａに向けて上り勾配に傾斜している。濾過膜２８は溶着代３４において濾板２７に溶着されており、内側の主溶着代３５における濾過膜２８と濾板２７との溶着部に囲まれた部位が有効濾過領域となり、上辺部３５ａにおける溶着部は集水穴２９ａに向けて上り勾配に傾斜している。
【００２２】
膜カートリッジユニット２３は、複数の平板状膜カートリッジ２２を鉛直方向に配置するもので、図９〜図１３に示すように、隣接する平板状膜カートリッジ２２の膜面間に所定巾のクロスフロー流路を形成する間隙３８を空けて平行に配列し、各平板状膜カートリッジ２２の壁片部３１を隣接する平板状膜カートリッジ２２の側縁部に当接させるとともに、対向する壁片部３１の凹部３２ａと凸部３３ａを嵌合させており、壁片部３１でクロスフロー流路の側部開口を閉塞し、最外側の平板状膜カートリッジ２２を側面カバー３９で覆っている。
【００２３】
図１４に示すように、側面カバー３９は、平板状膜カートリッジ２２と同様に、側縁部に凹部３２ａを有する壁片部３１および凸部３３ａを形成しており、凹部３２ａと凸部３３ａが嵌合するように、壁片部３１を対向する平板状膜カートリッジ２２の側縁部に当接させている。側面カバー３９の上側部および下側部には上部カバー２４と散気ボックス２５を係止するための係合突起部３９ａを形成しており、係合突起部３９ａは四辺の一辺において側面カバー３９に連続し、残りの３辺において側面カバー３９から分離し、側面カバー３９の表裏方向に変位可能である。
【００２４】
上部カバー２４は上下開口の枠体をなし、各平板状膜カートリッジ２２および側面カバー３９の上側部を結束して膜カートリッジユニット２３の上部に嵌合装着しており、所定位置に形成した係合穴２４ａにおいて側面カバー３９の係合突起部３９ａに係合して抜け止めされている。散気ボックス２５は上下開口の枠体をなし、各平板状膜カートリッジ２２および側面カバー３９の下側部を結束して膜カートリッジユニット２３の下部に嵌合装着しており、所定位置に形成した係合穴２５ａにおいて側面カバー３９の係合突起部３９ａに係合して抜け止めされている。散気ボックス２５には膜カートリッジユニット２３を受け止める段部２５ｂを設けている。
【００２５】
膜カートリッジユニット２３は各平板状膜カートリッジ２２の濾板２７の側端面２７ａと壁片部３１とが連接することで側壁部を形成しており、側壁部の外面に突出する全ての透過水取出口部３０を覆って集水管４０を装着しており、側壁部と集水管４０の間にガスケット４１を装入している。
【００２６】
図１５〜図１６に示すように、ガスケット４１には各透過水取出口部３０が嵌入する複数の貫通孔４２を形成しており、貫通孔４２の内周面で透過水取出口部３０の外周面に圧接し、集水管４０に覆われる各透過水取出口部３０の周囲を被覆することでシール機能を発揮する。ガスケット４１は貫通孔４２の内周面に凸部４２ａを全周にわたって環状に形成しており、この凸部４２ａが透過水取出口部３０の外周面に形成した平行な突部３０ｂの間の凹部３０ｃに凹凸嵌合して圧接することで環状シール部を形成し、シール機能を高めている。
【００２７】
図１７に示すように、集水管４０にはガスケット４１を押圧する押さえ部４３を形成しており、押さえ部４３に透過水取出口部３０の各開口に連通する複数の貫通孔４３ａを形成している。集水管４０の内周面にはガスケット４１の外周面に形成した環状凸部４１ａに嵌合する環状凹部４０ａを設けている。
【００２８】
以下、上記した構成における作用を説明する。槽内に浸漬した使用状態において、浸漬型膜分離装置２１は散気装置２６の接続口２６ｃに空気源に連通する管路を接続しており、散気管２６ａの散気孔２６ｄから噴出する空気を散気ボックス２５の内部に散気する。
【００２９】
散気した空気は上向流を発生させ、上向流は浸漬型膜分離装置２１の周囲の槽内混合液を伴って膜カートリッジユニット２３の隣接する平板状膜カートリッジ２２の間の間隙３８からなる流路にクロスフローで流入し、槽内混合液が平板状膜カートリッジ２２により濾過される。濾過は槽内の水頭を利用した重力濾過もしくは強制吸引圧による。濾過膜２８を透過した透過水は透過水流路２９および透過水取出口部３０を通って集水管４０に流入し、集水管４０に接続した取出系（図示省略）を通って槽外へ取り出される。
【００３０】
平板状膜カートリッジ２２においては、濾過膜２８を透過した透過水は縦導水路２９ｃと傾斜導水路２９ｄが網目状に交叉する透過水流路２９を流れ、縦導水路２９ｃおよび傾斜導水路２９ｄに案内されて集水路２９ｂに流入し、集水路２９ｂから集水穴２９ａを通り、貫通孔３０ａを経て透過水取出口部３０から集水管４０に流れる。
【００３１】
このとき、縦導水路２９ｃおよび傾斜導水路２９ｄより巾の広い集水路２９ｂへ透過水を導くことで濾板２７の板面上における排水性を高めるとともに、図１８に示すように、傾斜導水路２９ｄが存在することで透過水が速やかに集水穴２９ａを通って透過水取出口部３０に向けて流れることで、背圧を抑制して膜間差圧による濾過作用の効率を高めることができる。
【００３２】
また、浸漬型膜分離装置２１の初期設置時に平板状膜カートリッジ２２に含まれた空気、および透過水に溶解した空気から気化した空気は、平板状膜カートリッジ２２の上辺部３５ａにおける溶着部が集水穴２９ａに向けて上り勾配に傾斜することで、速やかに集水穴２９ａ通って透過水取出口部３０へ導かれて排出される。よって、クロスフローを阻害してケーキ層の偏った付着を発生させたり、濾過膜２８が損傷する要因となる濾過膜２８の膨らみの発生を防止できる。
【００３３】
膜カートリッジユニット２３はその両側に各平板状膜カートリッジ２２の濾板２７の側端面２７ａと壁片部３１とが連接することで側壁部が形成され、この側壁部と両側の側面カバー３９とによって全ての平板状膜カートリッジ２２を囲むケーシングが形成される。このように、平板状膜カートリッジ２２のそれ自体がケーシングの一部を担うことで、従来のように平板状膜カートリッジ２２を保持する別途のケースが不要となる。
【００３４】
浸漬型膜分離装置２１は、壁片部３１により隣接する平板状膜カートリッジ２２の間の相互の位置決めおよび間隔保持を行い、膜カートリッジユニット２３の上部および下部に上部カバー２４と散気ボックス２５を嵌合装着し、上部カバー２４と側面カバー３９とを係合穴２４ａと係合突起部３９ａとの係合により着脱自在に固定して抜け止めし、散気ボックス２５と側面カバー３９とを係合穴２５ａと係合突起部３９ａとの係合により着脱自在に固定して抜け止めすることで個々の平板状膜カートリッジ２２を一体的に結束しているので、組立作業および分解作業を容易に行うことができる。また、散気ボックス２５は膜カートリッジユニット２３の下部に嵌合装着することで、膜カートリッジユニット２３と一体的に取り扱うことが可能となる。よって、浸漬型膜分離装置をその構造の簡素化によって合併浄化槽のマンホールを通して出し入れできるように小型化できる。
【００３５】
このため、メンテナンスにおいては、合併浄化槽より浸漬型膜分離装置２１の全体を取出し、上部カバー２４および散気ボックス２５を取り外すことで、膜カートリッジユニット２３を分解して個々の平板状膜カートリッジ２２を容易に点検・清掃することができる。
【００３６】
膜カートリッジユニット２３の組み立てに際しては、壁片部３１の溝状の凹部３２ａと畝状の凸部３３ａとが嵌合し、不連続部３２ｂ、３３ｂにおいて凹部３２ａと凸部３３ａがその軸線方向で相互に係止し合うことで、各平板状膜カートリッジ２２の濾過膜面に沿った上下左右の相互の位置決めと位置ずれ防止ができるので、組立作業を容易に行える。
【００３７】
平板状膜カートリッジ２２は透過水取出口部３０を濾板２７の側端面に設け、全ての透過水取出口部３０を覆って集水管４０を膜カートリッジユニット２３の側部に配置しているので、従来のように個々の平板状膜カートリッジ２２のそれぞれを個別にチューブで集水管と接続する必要がなくなり、集水管４０と各平板状膜カートリッジ２２との接続を容易に行うことができ、膜カートリッジユニット２３の上部に上向流を阻害するチューブ等の部材がないので、槽内混合液の上向流が隣接する平板状膜カートリッジ２２の間の流路においてクロスフローで円滑に流れる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、平板状膜カートリッジを側端面に設けた透過水取出口部において集水管に接続することで、平板状膜カートリッジの上方領域に上向流の流れを阻害する抵抗となる部材を配置する必要がなくなり、上向流を円滑に通液することができる。濾過膜を透過した透過水を縦導水路および傾斜導水路より巾の広い集水路へ導くことで濾板面上における排水性を高めるとともに、透過水が傾斜導水路に案内されて速やかに透過水取出口部に向けて流れることで背圧を抑制して膜間差圧による濾過作用の効率を高めることができる。初期設置時に平板状膜カートリッジに含まれた空気、および透過水に溶解した空気から気化した空気が透過水取出口部に向けて上り勾配に傾斜する溶着部の上辺部に導かれて速やかに排出されることで、クロスフローを阻害する濾過膜の膨らみの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における浸漬型膜分離装置を示す斜視図である。
【図２】同浸漬型膜分離装置を示す正面図である。
【図３】同浸漬型膜分離装置を示す側面図である。
【図４】同浸漬型膜分離装置を示す分解斜視図である。
【図５】同浸漬型膜分離装置の散気装置を示すａ平面図およびｂ正面図である。
【図６】同浸漬型膜分離装置の平板状膜カートリッジを示す斜視図である。
【図７】同浸漬型膜分離装置の平板状膜カートリッジを示すａ正面図、ｂ側面図およびｃ背面図である。
【図８】同浸漬型膜分離装置の平板状膜カートリッジのａ要部拡大正面図およびｂ要部拡大側面図である。
【図９】同浸漬型膜分離装置の平板状膜カートリッジを示す斜視図である。
【図１０】同浸漬型膜分離装置の平板状膜カートリッジの組み立て構造を示す平面断面図である。
【図１１】同浸漬型膜分離装置の側面カバーの組み立て構造を示す平面断面図である。
【図１２】同浸漬型膜分離装置の平板状膜カートリッジの要部を示す側面図である。
【図１３】同浸漬型膜分離装置の平板状膜カートリッジの要部を示す側面図である。
【図１４】同浸漬型膜分離装置の側面カバーを示すａ正面図、ｂ側面図およびｃ背面図である。
【図１５】同浸漬型膜分離装置のガスケットを示す正面図である。
【図１６】同浸漬型膜分離装置のガスケットの装着状態を示す断面図である。
【図１７】同浸漬型膜分離装置の集水管を示す断面図である。
【図１８】同浸漬型膜分離装置における透過水の流れを示す模式図である。
【図１９】従来の膜分離装置の斜視図である。
【図２０】同膜分離装置の平板状膜カートリッジの一部破断正面図である。
【符号の説明】
２１    浸漬型膜分離装置
２２    平板状膜カートリッジ
２３    膜カートリッジユニット
２４    上部カバー
２４ａ  係合穴
２５    散気ボックス
２５ａ  係合穴
２５ｂ  段部
２６    散気装置
２６ａ  散気管
２６ｂ  Ｕ字管
２６ｃ  接続口
２６ｄ  散気孔
２７    濾板
２７ａ  側端面
２８    濾過膜
２９    透過水流路
２９ａ  集水穴
２９ｂ  集水路
２９ｃ  縦導水路
２９ｄ  傾斜導水路
３０    透過水取出口部
３０ａ  貫通孔
３０ｂ  突部
３０ｃ  凹部
３１    壁片部
３２ａ  凹部
３２ｂ  不連続部
３３ａ  凸部
３３ｂ  不連続部
３４    溶着代
３５，３６  主溶着代
３５ａ  上辺部
３７    補助溶着代
３８    間隙
３９    側面カバー
３９ａ  係合突起部
４０    集水管
４０ａ  凹部
４１    ガスケット
４１ａ  環状凸部
４２    貫通孔
４２ａ  凸部
４３    押さえ部
４３ａ  貫通孔
【図１】
0003815996.tif 000002
【図２】
0003815996.tif 000003
【図３】
0003815996.tif 000004
【図４】
0003815996.tif 000005
【図５】
0003815996.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003815996.tif 000008
【図８】
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【図９】
0003815996.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003815996.tif 000013
【図１３】
0003815996.tif 000014
【図１４】
0003815996.tif 000015
【図１５】
0003815996.tif 000016
【図１６】
0003815996.tif 000017
【図１７】
0003815996.tif 000018
【図１８】
0003815996.tif 000019
【図１９】
0003815996.tif 000020
【図２０】
0003815996.tif 000021