JP4199976B2

JP4199976B2 - 浸漬型膜分離装置

Info

Publication number: JP4199976B2
Application number: JP2002286102A
Authority: JP
Inventors: 剛織田; 浩内田; 忠広吉田; 聡小畑
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004121905A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、有機性汚水などの膜分離活性汚泥処理に用いられる浸漬型膜分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浸漬型膜分離装置は、小型合併処理浄化槽など小型の生活排水小型処理設備や、都市の大規模下水処理設備において用いられ、反応槽内の被処理水中に浸漬され、前記被処理水を濾過する平板状膜モジュールと、該平板状膜モジュールの下方に配置され、散気を行う散気装置とを備えている。例えば、特開平７−２７５６６８号公報には、小型合併処理浄化槽に用いられると思われる浸漬型膜分離装置が示されており、この浸漬型膜分離装置は、２本の散気装置としての散気管が備えられている。
【０００３】
一方、都市の下水処理設備のような大規模な活性汚泥処理設備において用いられる浸漬型膜分離装置では、図１３に示すように、幅寸法が１０００ｍｍ程度の幅広である複数の平板状膜モジュール５３と、通常、５本の粗大気泡散気装置としての粗大気泡散気管５５₁〜５５₅とが備えられている。図１３は従来の浸漬型膜分離装置の構成を説明するための一部破断斜視図、図１４は図１３に示す従来の浸漬型膜分離装置を備えた活性汚泥処理設備の構成を示す図である。
【０００４】
この従来の浸漬型膜分離装置５１は、図１３に示すように、上下が開口した箱状の膜ケース５２の内部に、複数の平板状膜モジュール５３を膜面５３ａが上下方向垂直で且つ互いに平行となるように適当間隔で奥行き方向に並列に配置し、さらに、上下と、左右の側面下部とが開口した箱状の散気ケース５４の内部に、５本の粗大気泡散気装置としての粗大気泡散気管５５₁〜５５₅を配置し、並列に配置された複数の平板状膜モジュール５３の下方に５本の粗大気泡散気管５５₁〜５５₅が位置するように、膜ケース５２と散気ケース５４を互いに上下に分離可能に積層配置することにより構成されている。粗大気泡散気管５５₁〜５５₅の各々には、反応槽５６の外部に設置された空気源としてのブロワ５７より給気管５８を通じて散気のための空気が所定量供給されるようになっている。
【０００５】
粗大気泡散気管５５₁〜５５₅は、図１３に示すように、複数の平板状膜モジュール４の下方に配置されており、平板状膜モジュール幅方向と直角をなす方向（奥行き方向）に延びて各平板状膜モジュール５３とはそれらの下方で直交するように配置されている。粗大気泡散気管５５₁〜５５₅には、その外周面下部に孔径５〜１５ｍｍφの多数の散気孔が散気管長手方向に沿って設けられている。これらの粗大気泡散気管５５₁〜５５₅により散気を行う目的は、粗大気泡散気管５５₁〜５５₅からの粗大気泡により生起される気液二相の膜間上昇流によって平板状膜モジュール５３の膜面５３ａに作用する剪断応力を利用して、該膜面５３ａを洗浄して膜面５３ａに汚泥ケーキ層が堆積することを防止すること、また、被処理液中の好気性微生物の好気処理のために酸素供給を行うことにある。この場合、粗大気泡は、微細気泡に比べて上昇速度が速く剪断応力が大きいことから、特に平板状膜モジュール５３の膜面洗浄に効果的である。
【０００６】
従来の浸漬型膜分離装置１では、粗大気泡散気管５５₁〜５５₅は、図１５に示すように、幅１０００ｍｍ程度の平板状膜モジュール５３の下方に配置されている。すなわち、平板状膜モジュール５３に対する粗大気泡散気管５５₁〜５５₅の配置については、１番〜５番の５本の粗大気泡散気管５５₁〜５５₅が互いに２００ｍｍの等間隔を有し、かつ、真ん中にある３番の粗大気泡散気管５５₃が平板状膜モジュール５３の幅中央位置の下方に位置するように配置されている。なお、各粗大気泡散気管５５₁〜５５₅と平板状膜モジュール５３との上下方向における間隔は一定である。また、５本の粗大気泡散気管５５₁〜５５₅の各々には同一空気量が供給され、これらの粗大気泡散気管５５₁〜５５₅の各々からの散気量は、同一になるように設定されている。
【０００７】
このように構成される浸漬型膜分離装置１が、図１４に示すように、反応槽５６内の被処理水（活性汚泥と原水との混合液）中に浸漬設置されており、各平板状膜モジュール５３は、集合管５９を介して、管路途中に吸引ポンプ６０が介装されている処理水取出し管路６１に接続されている。そして、浸漬型膜分離装置５１を備えた活性汚泥処理設備において、粗大気泡散気管５５₁〜５５₅による散気を行いながら、平板状膜モジュール５３により被処理水を固液分離して濾過し、平板状膜モジュール５３を透過させた膜透過水を処理水として吸引ポンプ６０にて反応槽５６の外部に取り出すようにした膜分離活性汚泥処理が行われている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−２７５６６８号公報（第２図）
【特許文献２】
特開２００２−２２４６８５号公報（第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前述した従来の浸漬型膜分離装置１では、前記５本の粗大気泡散気管５５₁〜５５₅の配置が適切でないことから、幅１０００ｍｍ程度の幅広の平板状膜モジュール５３の膜面全体にわたって膜面洗浄効果を得ることができず、運転時間の経過とともに平板状膜モジュール５３の幅方向における端部領域などに汚泥ケーキ層が堆積するという問題があった。
【００１０】
このことについて説明すると、気泡には浮力が作用して周囲の液体よりも速く上昇しようとする。したがって、図１６に示すように、粗大気泡散気管５５ _１〜５５ _５からの上昇する粗大気泡は、流れの早い方へ早い方へと寄って行くことになり、上昇するに従って徐々に平板状膜モジュール５３の幅方向における中央部領域付近に集まってくるようになる。そして、このような平板状膜モジュール幅方向中央部領域に集まって行くような粗大気泡の上昇流（プルーム）が一旦生じると、平板状膜モジュール幅方向における均一な流れにはならない。
【００１１】
このため、粗大気泡が通過しない部位では、膜面の洗浄が行われないので膜面に堆積する汚泥が取り除かれない。その結果、気液二相の膜間上昇流が遅くなり、気泡がさらに行き渡り難くなり、最終的には、膜面の汚泥は、大量に付着し膜面を閉塞して嫌気状態になり汚泥ケーキ層と呼ばれる粘着性の強い固形物になる。このように、平板状膜モジュール幅方向における粗大気泡の分布に関しては、不均一になった場合の自己修復機能はなく、一度局部的な膜面の閉塞が起こるそれがきっかけになり、その周囲の膜面洗浄も行われ難くなってしまう。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、平板状膜モジュール幅方向において粗大気泡が不均一分布するような粗大気泡の上昇流の発生を抑制することができ、これにより平板状膜モジュールの膜面全体にわたって膜面洗浄効果を得ることができるようにした、浸漬型膜分離装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明では次の技術的手段を講じている。請求項１の発明は、反応槽内の被処理水中に浸漬され、前記被処理水を濾過する平板状膜モジュールと、該平板状膜モジュールの下方に配置され、散気を行う散気装置とを備えた浸漬型膜分離装置において、前記散気装置は、前記平板状膜モジュールの有効幅の１／４を有する一方の平板状膜モジュール幅方向端部領域の下方に配置され、複数本の粗大気泡散気管で構成される一方の端部領域用粗大気泡散気装置と、前記平板状膜モジュールの有効幅の１／４を有する他方の平板状膜モジュール幅方向端部領域の下方に配置され、複数本の粗大気泡散気管で構成される他方の端部領域用粗大気泡散気装置と、前記平板状膜モジュールの幅方向中央位置の下方に配置され、１本の粗大気泡散気管で構成される中央部領域用粗大気泡散気装置とを有し、前記各粗大気泡散気管が、それぞれ、平板状膜モジュール幅方向と直角をなす方向に延びており、平板状膜モジュール幅方向において前記中央部領域用粗大気泡散気装置を構成する前記１本の粗大気泡散気管から等距離に、前記一方の端部領域用粗大気泡散気装置を構成する前記複数本の粗大気泡散気管と前記他方の端部領域用粗大気泡散気装置を構成する前記複数本の粗大気泡散気管とがそれぞれ配置されるとともに、反応槽の上下方向において前記平板状膜モジュールから等距離に前記各粗大気泡散気管がそれぞれ配置されており、前記一方の端部領域用粗大気泡散気装置と前記他方の端部領域用粗大気泡散気装置と前記中央部領域用粗大気泡散気装置から散気するとともに、前記両方の端部領域用粗大気泡散気装置による各散気量が、それぞれ、前記中央部領域用粗大気泡散気装置による散気量の２倍以上となるように、散気を行うものであることを特徴とする浸漬型膜分離装置である。
【００１４】
請求項２の発明は、前記請求項１記載の浸漬型膜分離装置において、さらに微細気泡散気装置を備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３の発明は、前記請求項２記載の浸漬型膜分離装置において、前記微細気泡散気装置は、前記両方の端部領域用粗大気泡散気装置及び前記中央部領域用粗大気泡散気装置を収納する散気ケースの外部に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本願の請求項１〜３の発明による浸漬型膜分離装置によれば、前記した３つの各領域用粗大気泡散気装置により、一方と他方の端部領域用粗大気泡散気装置による各散気量Ｖ_R，Ｖ_Lが、それぞれ、中央部領域用粗大気泡散気装置による散気量Ｖ_Cの２倍以上となるように、散気を行うよう構成したものであるから、幅寸法が１０００ｍｍ程度の幅広の平板状膜モジュールを備えたものでも、平板状膜モジュール幅方向において粗大気泡が中央部領域付近に集まってきて不均一分布するような粗大気泡の上昇流の発生を抑制することができので、これにより平板状膜モジュールの膜面全体にわたって膜面洗浄効果を得ることができ、平板状膜モジュールの幅方向における端部領域などに汚泥ケーキ層が堆積することを防止することができる。
【００１７】
この場合、一方の端部領域用粗大気泡散気装置からの散気量Ｖ_Rと、他方の端部領域用粗大気泡散気装置からの散気量Ｖ_Lとは、同一の散気量とすることがよい。また、中央部領域用粗大気泡散気装置による散気量Ｖ_Cに対する前記散気量Ｖ_R，Ｖ_Lの上限値は、平板状膜モジュールの大きさなどにより一概に定められないが、散気量Ｖ_Cの３倍が適切である。
【００１８】
また、本発明による浸漬型膜分離装置では、散気装置が微細気泡散気装置を備えているものが望ましい。微細気泡散気装置は、孔径１〜５ｍｍφの多数の散気孔を有しており、粗大気泡散気装置に比べて酸素溶解効率が高く、好気性微生物に対する酸素供給に効果的である。したがって、粗大気泡散気装置による酸素供給が不足する場合には、微細気泡散気装置を備えることが望ましい。この場合、微細気泡散気装置は、粗大気泡散気装置を収納する散気ケースの外部（膜ケースの外部）の反応槽底面に配置して、微細気泡が粗大気泡と合体しないようにすることがよい。なお、散気ケースの外部（膜ケースの外部）には、膜ケース上端の開口から該ケース外部を下降する下降流が形成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態による浸漬型膜分離装置の構成を示す一部破断斜視図である。
【００２０】
浸漬型膜分離装置１は、図１に示すように、上下が開口した箱状の膜ケース２の内部に、上段膜ユニット３Ａと下段膜ユニット３Ｂとを所定間隔をおいて上下２段に並べて配置し、さらに、上下と、左右の側面下部とが開口した箱状の散気ケース５の内部に、５本の粗大気泡散気装置としての粗大気泡散気管６₁〜６₅を配置し、下段膜ユニット３Ｂの下方に前記粗大気泡散気管６₁〜６₅が位置するように、膜ケース２と散気ケース５とを互いに上下に分離可能に積層配置することにより構成されている。
【００２１】
上段膜ユニット３Ａと下段膜ユニット３Ｂとは、それぞれ、複数の平板状膜モジュール４を膜面４ａが上下方向垂直で且つ互いに平行となるように適当間隔で奥行き方向に並列に配置してなるものである。上段膜ユニット３Ａの平板状膜モジュール４と、下段膜ユニット３Ｂの平板状膜モジュール４とは、互いに奥行き方向における位置が一致するように配置されている。
【００２２】
前記５本の粗大気泡散気管６₁〜６₅は、下段膜ユニット３Ｂの平板状膜モジュール４の下方に配置されており、平板状膜モジュール幅方向と直角をなす方向（奥行き方向）に延びて各平板状膜モジュール４とはそれらの下方で直交するように配置されている。これらの粗大気泡散気管６₁〜６₅には、その外周面下部に孔径５〜１５ｍｍφの多数の散気孔が散気管長手方向に沿って設けられている。粗大気泡散気管６₁〜６₅の詳細な配置位置については後述する。なお、粗大気泡散気管６₁〜６₅と下段膜ユニット３Ｂの平板状膜モジュール４との上下方向における間隔は一定である。
【００２３】
また、上段膜ユニット３Ａと下段膜ユニット３Ｂとの間における一方の平板状膜モジュール幅方向端部には、平板状膜モジュール４の奥行き方向へ延びる１本の補助用粗大気泡散気管７_Rが配置されている。同様にして、他方の平板状膜モジュール幅方向端部にも１本の補助用粗大気泡散気管７_Lが配置されている。
【００２４】
また、散気ケース５の外部（膜ケース２の外部）の反応槽底面には、散気ケース５の両側に微細気泡散気装置としての平板状をなすメンブレン式微細気泡散気板８_R，８_Lがそれぞれ配置されている。さらに、散気ケース５内における反応槽底面には、粗大気泡散気管６₁〜６₅より下方であって、かつ、平板状膜モジュール幅方向中央部の下方に位置するように１つのメンブレン式微細気泡散気板８_Cが配置されている。メンブレン式微細気泡散気板８_R，８_L，８_Cには、孔径１ｍｍφの多数の散気孔が設けられている。
【００２５】
前記のように構成される浸漬型膜分離装置１を用い、粗大気泡散気管６₁〜６₅よる粗大気泡の分布状態を調べる実験を行った。この実験は、実際とほぼ同じ水深５ｍの実験用の反応槽内に浸漬型膜分離装置１を設置し、粗大気泡散気管６₁〜６₅の平板状膜モジュール幅方向における配置位置を後述の第１〜第６の管配置（第６の管配置は従来例）に変化させ、これらの各管配置にて浸漬型膜分離装置１を運転して実施した。これらの運転時の上段膜ユニット３Ａの平板状膜モジュール４の膜面４ａに作用する剪断応力を剪断応力計にて計測し、その計測結果と、平板状膜モジュール４の膜面４ａでの汚泥付着状態観察結果とに基づいて、粗大気泡散気管６₁〜６₅よる粗大気泡の分布状態について評価を行った。
【００２６】
図２は５本の粗大気泡散気管の配置位置を説明するための図である。
【００２７】
図２に示すように、下段膜ユニット３Ｂの平板状膜モジュール４について、幅方向に４等分し、平板状膜モジュール４の有効幅の１／４を有する一方の平板状膜モジュール幅方向端部領域Ｌ_Rと、平板状膜モジュール４の有効幅の１／４を有する他方の平板状膜モジュール幅方向端部領域Ｌ_Lと、これらの端部領域Ｌ_R，Ｌ_Lを除く残りの平板状膜モジュール幅方向中央部領域Ｌ_Cとを定めている。この場合、平板状膜モジュール４の有効幅は１０００ｍｍで、前記幅方向中央部領域Ｌ_Cの長さは５００ｍｍ、その右側の位置する前記一方の幅方向端部領域Ｌ_Rの長さは２５０ｍｍ、その左側に位置する前記他方の幅方向端部領域Ｌ_Lの長さは２５０ｍｍである。
【００２８】
粗大気泡散気管６₁〜６₅は、図２における右から順に、１番、２番、３番、４番、５番の粗大気泡散気管とし、実験に際し、図２に示すように配置した。この場合、粗大気泡散気管６₁〜６₅の配置位置の表示は、粗大気泡の分布が左右対称な現象であるから、平板状膜モジュール幅方向の中央を原点とし、これより右側を正、左側を負で示してある。第１〜第５の管配置は本発明例のものであり、第６の管配置は従来例のものである。
【００２９】
本発明例の第１〜第５の管配置のものでは、１番の粗大気泡散気管６₁と２番の粗大気泡散気管６₂とは、前記一方の平板状膜モジュール幅方向端部領域Ｌ_Rの下方に配置された一方の端部領域用粗大気泡散気装置を構成している。また、５番の粗大気泡散気管６₅と４番の粗大気泡散気管６₄とは、前記他方の平板状膜モジュール幅方向端部領域Ｌ_Lの下方に配置された他方の端部領域用粗大気泡散気装置を構成している。また、３番の粗大気泡散気管６₃は、前記平板状膜モジュール幅方向中央部領域Ｌ_Cの下方に配置された中央部領域用粗大気泡散気装置を構成している。なお、第３管配置と第５管配置において、前記端部領域Ｌ_Rと前記中央部領域Ｌ_Cとの境界上にある２番の粗大気泡散気管６₂は、その作用効果から、前記一方の端部領域用粗大気泡散気装置を構成するものとし、同様に、前記端部領域Ｌ_Lと前記中央部領域Ｌ_Cとの境界上にある４番の粗大気泡散気管６₄は、その作用効果から、前記他方の端部領域用粗大気泡散気装置を構成するものとしてある。
【００３０】
図３は平板状膜モジュールの膜面に作用する剪断応力を説明するための図、図４は上段膜ユニットの平板状膜モジュールの膜面に作用する剪断応力を計測する剪断応力計の設置位置を示す図である。
【００３１】
図３に示すように、対向する平板状膜モジュール４の膜面４ａ間に上昇流があると、膜間中央で速度が大きく、膜面では速度がゼロになる。剪断応力τは、膜面４ａの接線方向に作用する応力で、上昇流の速度の膜面垂直方向の勾配に比例し、τ＝μ×（∂ｖ／∂ｘ）で表される。ここで、ｖ：速度、μ：粘性係数、ｘ：膜面垂直方向変位である。このような剪断応力を、図４に示すように、上段膜ユニット３Ａの平板状膜モジュール４の幅方向における第１から第１０の１０箇所の計測点で計測するようにしている。このような剪断応力の計測結果から、粗大気泡散気管６₁〜６₅よる粗大気泡の分布状態を評価することができる。
【００３２】
この粗大気泡の分布状態を評価するために２つの評価指針を導入した。その一つは時間比率αである。図５は時間比率を説明するための図であり、横軸は時間を示し、縦軸は平板状膜モジュール４の膜面に作用する剪断応力を示している。時間比率αは、図５に示すように、所定の剪断応力レベルτ_j以上（負の剪断応力の場合は、所定の剪断応力レベル以下）を経験している時間の割合である。前記所定の剪断応力レベルτ_jは、本例では後述するように５Ｐａ刻みで正負合わせて２６レベル設定されるようになっている。時間比率αの値が大きいということは、その計測点において所定の剪断応力レベルτ_j以上の剪断応力が作用している時間が長いことを表している。
【００３３】
もう一つの評価指針は頻度βである。図６は頻度を説明するための図であり、横軸は時間を示し、縦軸は平板状膜モジュール４の膜面に作用する剪断応力を示している。頻度βは、剪断応力が１分間（ｔ₁＝６０ｓ）当たりに所定の剪断応力レベルτ_j以上に上昇（負の剪断応力の場合は剪断応力レベルτ_jより下降）する回数である。図６の場合、剪断応力は設定された剪断応力レベルτ_jを７回超えており、頻度β＝（６０／ｔ₁）×７＝７回／ｍｉｎとなる。図６に示すように、膜面に作用する剪断応力が変動しているために、ある剪断応力レベルτ_jを超える剪断応力が血流の脈のように変動しながら作用しており、そのような変動により、膜面に付着する汚泥が除去される場合、この変動する回数を表す頻度βが重要になる。
【００３４】
そして、前記時間比率αと前記頻度βを導入した式（１）により気泡分布指針値γを求め、粗大気泡散気管６１〜６５よる粗大気泡の分布状態を定量的に評価するようにした。
【００３５】
【数１】

【００３６】
式（１）において、ｉは第１（ｉ＝１）から第１０（ｉ＝１０）の計測点を表し、ｊは５Ｐａ刻みで段階的に評価する剪断応力レベルτ_jを定めるためのレベル値を表す。すなわち、ｊ＝１〜１３での評価する剪断応力レベルτ_jは、τ_j＝５ｊ−６５である（ｊ＝１のときはτ₁＝−６０Ｐａ、ｊ＝１３のときはτ₁₃＝０Ｐａ）。また、ｊ＝１４〜２６での評価する剪断応力レベルτ_jは、τ_j＝５ｊ−７０である（ｊ＝１４のときはτ₁₄＝０Ｐａ、ｊ＝２６のときはτ₂₆＝６０Ｐａ）。したがって、α_3,17は、第３計測点における剪断応力レベルτ₁₇：１５Ｐａ以上となる時間比率を表している。また、β_3,17は、第３計測点における剪断応力レベルτ₁₇：１５Ｐａ以上となる頻度を表している。
【００３７】
また、α_ave,jは式（２）で表され、評価しようとする所定の剪断応力レベルτ_j（レベル値ｊ）の場合における第１から第１０の各計測点での時間比率の平均値である。β_ave,jは式（３）で表され、前記剪断応力レベルτ_j（レベル値ｊ）の場合における第１から第１０の各計測点での頻度の平均値である。
【００３８】
【数２】

【００３９】
【数３】

【００４０】
式（１）の気泡分布指針値γは、２６段階の各剪断応力レベルτ_jにおける平均値からの変位量を表している。つまり、式（１）の右辺の第１項は時間比率α_i,jについての平均値α_ave,jからの変位量の大小を表しており、第２項は頻度β_i,jについての平均値β_ave,jからの変位量の大小を表しています。式（１）の係数「０．５」は重み付けの値であり、気泡分布指針値γは時間比率と頻度をそれぞれ５０％ずつ等しく重み付けをして扱っている。よって、もし全ての計測点で時間比率α_i,j＝α_ave,j、かつ、頻度β_i,j＝β_ave,jであれば、すなわち、時間比率α_i,jと頻度β_i,jが、それぞれ、１０箇所全ての計測点で平均値と一致していれば、気泡分布指針値γはゼロとなり、それぞれが平均値から離れるにしたがって、気泡分布指針値γは大きくなる。したがって、気泡分布指針値γの大小によって粗大気泡散気管６₁〜６₅による粗大気泡の分布状態を評価することができ、平板状膜モジュール幅方向において粗大気泡が不均一分布するような粗大気泡の上昇流の発生を抑制すると、気泡分布指針値γはその値が小さくなることになる。
【００４１】
表１に散気量についての実験条件を示す。ケース１とケース２とは粗大気泡の散気量については同一であり、ケース１とケース２との違いは、ケース１では散気ケース５外部のメンブレン式微細気泡散気板８_R，８_Lによる微細気泡の散気を行い（散気板８_Cは設置せず）、一方、ケース２では平板状膜モジュール幅方向中央部の下方に位置するメンブレン式微細気泡散気板８_Cによる微細気泡の散気を行った点にある（散気板８_R，８_Lは設置せず）。この表１に示す条件で、前記第１〜第６の管配置それぞれにて浸漬型膜分離装置１を運転し、そのときの上段膜ユニット３Ａの平板状膜モジュール４の膜面４ａに作用する剪断応力を計測し、得られた計測値から、前記気泡分布指針値γを求めた。結果を表２、表３に示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
【表２】

【００４４】
【表３】

【００４５】
表２、表３からわかるように、前記第１〜第５の管配置とした本発明による浸漬型膜分離装置１によれば、第１〜第５のいずれの管配置の場合にも従来例である第６の管配置としたものに比較して気泡分布指針値γを小さくすることができており、目視観察によっても、引き上げられた平板状膜モジュール４の膜面４ａでの汚泥の付着もなかった。特に、ケース１、ケース２にともに第１、第２及び第４の管配置において良好な結果が得られた。このように、一方の端部領域用粗大気泡散気管６₁，６₂による散気量Ｖ_R（＝２００ＮＬ／ｍｉｎ）と他方の端部領域用粗大気泡散気管６₄，６₅による散気量Ｖ_L（＝２００ＮＬ／ｍｉｎ）が、それぞれ、中央部領域用粗大気泡散気管６₃による散気量Ｖ_C（＝１００ＮＬ／ｍｉｎ）の本例では２倍となるように、散気を行うことにより、幅寸法が１０００ｍｍ程度の幅広の平板状膜モジュール４を備えたものでも、平板状膜モジュール幅方向において粗大気泡が中央部領域付近に集まってきて不均一分布するような粗大気泡の上昇流の発生を抑制することができ、これにより平板状膜モジュール４の膜面全体にわたって膜面洗浄効果を得ることができた。
【００４６】
ここで、表２に示す前記ケース１の場合に比べて、表３に示す、平板状膜モジュール幅方向中央部の下方にメンブレン式微細気泡散気板８_Cを配置した前記ケース２の場合には、気泡分布指針値γが大きくなっており、粗大気泡が不均一分布するような上昇流の発生を抑制する効果が小さくなっている。この原因は、前記ケース２の場合、中央部にあるメンブレン式微細気泡散気板８_Cからの微細気泡により、粗大気泡散気管６₁，６₂，６₄，６₅からの粗大気泡が記ケース１の場合に比べて平板状膜モジュール幅方向中央部に寄ってくるためと考えられる。したがって、好気性微生物に対する酸素供給に効果的である微細気泡散気装置については、前記ケース１の場合のように、散気ケース５の外部に配置することが好ましい。
【００４７】
図７は、ケース１での第１の管配置（本発明例）の場合における時間比率α_i,j（ｉ＝１〜１０，ｊ＝１〜２６）を示す図である。図７において横軸は剪断応力、縦軸は時間比率、奥行き軸は計測位置（第１〜第１０の計測点）をそれぞれ示す。図８は、ケース１での第１の管配置（本発明例）の場合における頻度β_i,j（ｉ＝１〜１０，ｊ＝１〜２６）を示す図である。図８において横軸は剪断応力、縦軸は頻度、奥行き軸は計測位置（第１〜第１０の計測点）をそれぞれ示す。また、図９は、図８における剪断応力レベルが１５Ｐａでの頻度β_i,17（ｉ＝１〜１０）を示す図である。
【００４８】
ケース１の場合、表２に示すように、第１の管配置、第２の管配置及び第４の管配置としたものでは、従来例である第６の管配置としたものに比較して気泡分布指針値γの値を半分以下に小さくすることができた。このことは、前記図７〜図９に示されるように、各計測点での、例えば剪断応力レベルが１５Ｐａでの頻度β_i,17（ｉ＝１〜１０）と時間比率α_i,17（ｉ＝１〜１０）が、ほぼ一定で変動が小さいことからも裏付けられた。
【００４９】
図１０は、ケース１での第６の管配置（従来例）の場合における時間比率α_i,j（ｉ＝１〜１０，ｊ＝１〜２６）を示す図である。同じく、図１１は、ケース１での第６の管配置（従来例）の場合における頻度β_i,j（ｉ＝１〜１０，ｊ＝１〜２６）を示す図である。また、図１２は、図１１における剪断応力レベルが１５Ｐａでの頻度β_i,17（ｉ＝１〜１０）を示す図である。
【００５０】
これに対して、第６の管配置（従来例）のものでは、気泡分布指針値γの値は０．０５４であり（表２参照）、目視観察によっても、引き上げられた平板状膜モジュールの幅方向における両側端部の膜面への汚泥の付着、また中央部にも膜面への汚泥の付着が発生していることが観察された。このことは、前記図１０〜図１２に示されるように、各計測点での、例えば剪断応力レベルが１５Ｐａでの頻度β_i,17（ｉ＝１〜１０）と時間比率α_i,17（ｉ＝１〜１０）が、ほぼ一定でなく変動が大きいことからも裏付けられた。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による浸漬型膜分離装置は、一方と他方の端部領域用粗大気泡散気装置による各散気量Ｖ_R，Ｖ_Lが、それぞれ、中央部領域用粗大気泡散気装置による散気量Ｖ_Cの２倍以上となるように、散気を行うよう構成されている。これにより、本発明による浸漬型膜分離装置によれば、幅寸法が１０００ｍｍ程度の幅広の平板状膜モジュールを備えたものでも、平板状膜モジュール幅方向において粗大気泡が中央部領域付近に集まってきて不均一分布するような粗大気泡の上昇流の発生を抑制することができるので、平板状膜モジュールの膜面全体にわたって膜面洗浄効果を得ることができ、平板状膜モジュールの幅方向における端部領域などに汚泥ケーキ層が堆積することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による浸漬型膜分離装置の構成を示す一部破断斜視図である。
【図２】５本の粗大気泡散気管の配置位置を説明するための図である。
【図３】平板状膜モジュールの膜面に作用する剪断応力を説明するための図である。
【図４】上段膜ユニットの平板状膜モジュールの膜面に作用する剪断応力を計測する剪断応力計の設置位置を示す図である。
【図５】時間比率を説明するための図である。
【図６】頻度を説明するための図である。
【図７】ケース１での第１の管配置（本発明例）の場合における時間比率α_i,j（ｉ＝１〜１０，ｊ＝１〜２６）を示す図である。
【図８】ケース１での第１の管配置（本発明例）の場合における頻度β_i,j（ｉ＝１〜１０，ｊ＝１〜２６）を示す図である。
【図９】図８における剪断応力レベルが１５Ｐａでの頻度β_i,17（ｉ＝１〜１０）を示す図である。
【図１０】ケース１での第６の管配置（従来例）の場合における時間比率α_i,j（ｉ＝１〜１０，ｊ＝１〜２６）を示す図である。
【図１１】ケース１での第６の管配置（従来例）の場合における頻度β_i,j（ｉ＝１〜１０，ｊ＝１〜２６）を示す図である。
【図１２】図１１における剪断応力レベルが１５Ｐａでの頻度β_i,17（ｉ＝１〜１０）を示す図である。
【図１３】従来の浸漬型膜分離装置の構成を説明するための一部破断斜視図である。
【図１４】図１３に示す従来の浸漬型膜分離装置を備えた活性汚泥処理設備の構成を示す図である。
【図１５】従来の浸漬型膜分離装置における５本の粗大気泡散気管の配置位置を説明するための図である。
【図１６】上昇するに従って徐々に平板状膜モジュールの幅方向における中央部領域付近に集まってくるような粗大気泡の上昇流の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
１…浸漬型膜分離装置２…膜ケース３Ａ…上段膜ユニット３Ｂ…下段膜ユニット４…平板状膜モジュール４ａ…膜面５…散気ケース６₁〜６₅…粗大気泡散気管７_R，７_L…補助用粗大気泡散気管８_R，８_L，８_C…メンブレン式微細気泡散気板

Claims

反応槽内の被処理水中に浸漬され、前記被処理水を濾過する平板状膜モジュールと、該平板状膜モジュールの下方に配置され、散気を行う散気装置とを備えた浸漬型膜分離装置において、
前記散気装置は、前記平板状膜モジュールの有効幅の１／４を有する一方の平板状膜モジュール幅方向端部領域の下方に配置され、複数本の粗大気泡散気管で構成される一方の端部領域用粗大気泡散気装置と、
前記平板状膜モジュールの有効幅の１／４を有する他方の平板状膜モジュール幅方向端部領域の下方に配置され、複数本の粗大気泡散気管で構成される他方の端部領域用粗大気泡散気装置と、
前記平板状膜モジュールの幅方向中央位置の下方に配置され、１本の粗大気泡散気管で構成される中央部領域用粗大気泡散気装置とを有し、
前記各粗大気泡散気管が、それぞれ、平板状膜モジュール幅方向と直角をなす方向に延びており、
平板状膜モジュール幅方向において前記中央部領域用粗大気泡散気装置を構成する前記１本の粗大気泡散気管から等距離に、前記一方の端部領域用粗大気泡散気装置を構成する前記複数本の粗大気泡散気管と前記他方の端部領域用粗大気泡散気装置を構成する前記複数本の粗大気泡散気管とがそれぞれ配置されるとともに、反応槽の上下方向において前記平板状膜モジュールから等距離に前記各粗大気泡散気管がそれぞれ配置されており、
前記一方の端部領域用粗大気泡散気装置と前記他方の端部領域用粗大気泡散気装置と前記中央部領域用粗大気泡散気装置から散気するとともに、前記両方の端部領域用粗大気泡散気装置による各散気量が、それぞれ、前記中央部領域用粗大気泡散気装置による散気量の２倍以上となるように、散気を行うものであることを特徴とする浸漬型膜分離装置。
前記散気装置は、さらに微細気泡散気装置を備えていることを特徴とする請求項１記載の浸漬型膜分離装置。
前記微細気泡散気装置は、前記両方の端部領域用粗大気泡散気装置及び前記中央部領域用粗大気泡散気装置を収納する散気ケースの外部に配置されていることを特徴とする請求項２記載の浸漬型膜分離装置。