JP7647209B2

JP7647209B2 - 分離膜モジュール

Info

Publication number: JP7647209B2
Application number: JP2021045505A
Authority: JP
Inventors: 直紀中島; 駿之介井上; 憲司酒井; 秀明安東
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2025-03-18
Anticipated expiration: 2041-03-19
Also published as: JP2022144470A

Description

本発明は、膜分離活性汚泥処理で使用される分離膜モジュールに関する。

現在、廃水処理方法として、膜分離活性汚泥法が普及しつつある。この方法は、通常の活性汚泥法の最終沈殿池の代わりに、精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜等の分離膜を用いて膜分離処理する処理方法であって、生物反応槽内の被処理水中の生物量を高く保つことで、生物反応槽自体のサイズを小さくすることが出来ること、汚泥と処理水の分離は重力沈降によらず膜ろ過により行うため、処理水に懸濁物質が流出することがなく、清澄な処理水を得ることができること、等の利点がある。中でも、分離膜モジュールを曝気槽内部に浸漬した浸漬型方式の膜分離活性汚泥法は、曝気エネルギーを酸素供給と膜面洗浄に兼用できるため、分離膜モジュールを曝気槽外部に設置し循環ポンプが必要な外部循環方式の膜分離活性汚泥法に比べて必要動力が少なく、最終沈澱池が不要となるため省スペースとなり、膜価格の低下などと併せて、急速に普及してきている。

浸漬型方式の膜分離活性汚泥法による膜分離処理を行う際には、通常、分離膜表面を洗浄するため、分離膜の下方に散気装置（エアレーションブロック）に配設された散気管から気泡を発生（曝気）させ、この気泡によって発生する気液混合上向流を分離膜表面に作用させて膜面洗浄することが行われている。一般的に、分離膜表面を流れる気泡は、多いほど、分離膜表面の堆積汚泥に作用する単位時間当たりの剪断力を増やすことができ、分離膜表面の洗浄効率を高めることができる。また、気泡サイズは大きいほど、剪断力を増やすことができ、洗浄には効果的だが、酸素の溶解効率が低いため、生物処理に必要な空気量（散気量）が大きくなり、散気効率が低下するという問題がある。このことから、特許文献１では、散気管としてゴムやウレタン等の部材に微小な散気スリットを設けたメンブレンタイプの微細気泡散気管を用いた処理方法が提示されている。

また、特許文献２では、浸漬型分離膜モジュールとして、複数の分離膜エレメントを収容した分離膜カセットを、筐体に収容し、下方に散気装置が設置された分離膜モジュールが示されており、分離膜カセットを構成する膜エレメントの一部に故障が生じたときに、そのメンテナンス、すなわち故障した膜エレメントまたは分離膜カセットの取り出しまたは交換が容易に行えるように、分離膜カセットをスライド式に筐体に出し入れ容易な構造が開示されている。
また、特許文献３では、散気エア均一化のため、散気管長手方向に大きさの異なる散気スリットを配置したり、散気スリットを封止する箇所を設ける微細気泡散気管構成が開示されている。

特開２０１０－８２５９７号公報特許第６１６４２１６号公報特開２０１２－２４６４７号公報

しかしながら、特許文献２に記載の形態の分離膜モジュールを運転すると、散気装置によって吐出されたエアが、本来エアを供給したい分離膜エレメントだけではなく、分離膜カセット間の隙間領域や、筐体と分離膜カセットとの隙間領域にも供給されてしまうため、エアによる膜面洗浄効率が低下してしまい、エネルギー効率が悪化する場合があった。
上記した課題に対し、前記隙間領域に、エア流入を抑制するための邪魔板を設置する構成で改善を図ることも考えられるが、隙間領域を避けたエアは分離膜カセットの端部（隙間領域近傍）に流入しやすく、分離膜カセット中央よりも端部の膜間に流入するエアが多くなることで洗浄ムラが発生したり、隙間領域の流れが完全に無くなると、滞留部に汚れが堆積し、堆積した汚れが分離膜カセットの端部まで拡大することで、流路の閉塞を起こし、分離性能の低下を発生させる可能性があり、十分でない。
また、特許文献３には、あくまで長手方向に散気エアの均一化を図る散気管構成が記載されているだけで、散気管鉛直上方に分離膜カセットと分離膜カセット間の隙間がある場合に、散気エアを流入させたい場所（分離膜カセット内）と流入させたくない場所（分離膜カセット間の隙間内）に対して散気エアを制御する方法は、記載されていない。
本発明の目的は、分離膜カセット間に隙間が有る場合でも、散気装置から供給されたエアを無駄なく分離膜カセット内に流入させることで、エアによる膜面洗浄力を向上させ、分離性能とエネルギー効率を最大限発揮させることが可能な分離膜モジュールを提供することにある。

本発明は、かかる課題を解決するため、以下の構成を有するものである。
（１）シート状の分離膜を備えた分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列に配置されてなる分離膜カセットと、複数の前記分離膜カセットを水平方向に隙間を空けて並べ、出し入れ可能に収容する筐体と、前記筐体の鉛直下方に配置され、中心管および中心管を覆う伸縮により開閉する散気スリットが多数形成された弾性シートから構成される微細気泡散気管を備えたエアレーションブロックと、を備えたものであり、前記分離膜カセットの鉛直下方投影面積をＡ、前記隙間の鉛直下方投影面積をＢ、前記分離膜カセットの鉛直下方投影面積Ａ内に存在する弾性シートに形成された散気スリットの合計長さをＮ、前記隙間の鉛直下方投影面積Ｂ内に存在する弾性シートに形成された散気スリットの合計長さをＭとしたとき、Ｍ×Ａ÷（Ｎ×Ｂ）が０．８より小さいことを特徴とする分離膜モジュール。
（２）前記散気スリットが、前記分離膜カセットの鉛直下方投影面積内のみに存在することを特徴とする（１）に記載の分離膜モジュール。
（３）前記微細気泡散気管が複数、その長手方向に略直線上に並ぶように配置され、一組の散気群を形成し、少なくとも一組の散気群の隣接する微細気泡散気管の先端同士の間に形成される柱状空間であって、前記柱状空間は、前記先端の長手方向に垂直な断面形状の一方を底面とし、もう一方を上面とし、前記先端同士の間を結ぶ最短距離を高さとする空間と定義され、前記柱状空間の鉛直下方投影面積が、前記隙間の鉛直下方投影面積内に配置されることを特徴とする（１）または（２）に記載の分離膜モジュール。

本発明の分離膜モジュールは、微細気泡散気管から供給されたエアを無駄なく分離膜カセット内に流入させることができ、エアによる膜面洗浄力を向上させ、分離性能とエネルギー効率を最大限発揮できる。

本発明で用いられる従来技術の分離膜カセットの一実施形態を示す概略斜視図本発明で用いられる従来技術の分離膜モジュールの一実施形態を示す概略斜視図本発明のエアレーションブロックの一実施形態を示す概略斜視図本発明の微細気泡散気管の一実施形態を示す（ａ）概略斜視図と（ｂ）概略断面図本発明の分離膜モジュールの一実施形態を示す概略側面図本発明の微細気泡散気管の配置の一実施形態を示す概略上面図本発明の微細気泡散気管の配置の一実施形態を示す概略上面図本発明の微細気泡散気管の配置の一実施形態を示す概略上面図本発明の微細気泡散気管の配置の一実施形態を示す概略上面図本発明の微細気泡散気管の配置の一実施形態を示す概略上面図本発明の微細気泡散気管の配置の一実施形態を示す概略上面図本発明の微細気泡散気管の配置の一実施形態を示す概略上面図捕集位置と捕集空気量の関係を示したグラフ従来の微細気泡散気管の配置の一実施形態を示す概略上面図

本発明の分離膜モジュールを、図面を参照して以下に説明する。
図１は本発明で用いられる従来技術の分離膜カセット１４の一実施形態を示す概略斜視図である。分離膜カセット１４は、複数の分離膜エレメント１５を有する。分離膜エレメントは、平膜構造をしたエレメントであれば特に限定されるものではないが、特許文献２に記載の分離膜エレメントを好適な例として挙げることができる。すなわち、透過側の面同士が対向するように分離膜を貼り合わせるに際し、膜の周縁部の一部に集水部を設け、かつ集水部以外の周縁部を封止している。封止した周縁部よりも内側の分離膜の透過側表面領域に、樹脂部を配置し、この樹脂部で両側の分離膜の一部を接着させた構造を有することで、膜どうしの固定と透過水流路を確保する。分離膜を透過した水は、平膜に挟まれた内部の集水流路を通って、集水部に取り付けられた集水ノズル１６を経由して分離膜エレメントの系外に取り出される。
分離膜カセット１４は、例えば、分離膜エレメント１５の四隅に設けた貫通孔にそれぞれシャフト１９を通すようにして、複数の分離膜エレメントを膜面平行に並べることで構成される。隣接する分離膜エレメント間には、クリアランス保持部材（図示せず）が設けられ、分離膜エレメント間に空間を持たすことで、被処理水およびエアの流路を確保する。また、分離膜カセットの両端部（膜面平行に並べた分離膜エレメントの両端部）には、筐体に収容する際に膜面への物品衝突による傷防止のためや、運転中の膜エレメント揺動による膜エレメント間距離の変動規制のために、膜保護板１８が備えられている。膜保護板１８は、高い剛性を有し、組立中に掛かる荷重や運転中に作用する流体力などの外力に対して変形が小さいものが好ましいが、材質や構造は特に限定されない。また、膜保護板１８は、分離膜エレメント１５と同様に四隅に設けた貫通孔にシャフト１９を通すようにして、互い違いに配置された複数の分離膜エレメント１５とクリアランス保持部材（図示せず）を両端から挟み、ねじ切りをした（図示せず）シャフト１９の両端部にナットなどの固定部材２０を用いることで固定でき、分離膜カセット１４を構成する各部材を一体化できる。
図２は本発明で用いられる従来技術の分離膜モジュール１３の一実施形態を示す概略斜視図である。分離膜モジュール１３は、エレメントブロック８とエアレーションブロック１２で構成され、エレメントブロック８において筐体２１は、分離膜カセット１４を並列に収容するためのラックの役割を果たす構造物である。筐体２１の下部には、エアレーションブロック１２が配設され、筐体２１は鉛直方向（Ｚ軸方向）の下部および上部に、分離膜カセット内にエアや汚泥流が流れるようにするための、開口部を有する。筐体２１はエアレーションブロック１２とはボルト等で結合されていても良いし、エアレーションブロックの上部にガイド等を介して載置させても良い。エレメントブロック８は、前面（Ｙ軸方向側面）にも分離膜カセットを出し入れ可能な開口部を有する。このような構造にすることで、分離膜カセット毎に筐体から着脱可能となるため、メンテナンスおよび分離膜エレメントの取り出しまたは交換を容易にすることができる。また、分離膜カセットを出し入れする際、シャフト１９（図１参照）の端部ないしは固定部材２０（図１参照）を通過せしめるための溝ガイド２２（切り欠きガイド）を筐体に備えることが好ましい。こうすることで、分離膜カセットを懸架させる際の位置決めになるとともに、組立性が向上する。さらには、分離膜カセットと上下側面の開口部との空隙の距離を狭くすることも可能となるため、分離膜エレメントの充填率をさらに上げることができる。分離膜カセットを設置させた後に、筐体の前背面（Ｙ軸方向側面）の開口部には、側板３４を、筐体の両端面（Ｘ軸方向側面）の開口部には、サイド板３３を設置し、開口を閉塞させたほうが、エアレーションブロック１２からエレメントブロック内に流入したエアをエレメントブロック外に逃がすことなく有効活用できるため、膜の洗浄性能上好ましい。
筐体２１は、分離膜カセット１４を鉛直または水平方向に複数積載できる構造である。各分離膜カセットは複数の開口部を介して略水平方向に出し入れ可能な位置に、隙間を空けて配置される。図２では、水平方向に３基の並列した分離膜カセットを鉛直方向に１段配置した例を示したが、特にこれに限定されず、浸漬する槽のサイズ、要求される処理能力、等々に応じ任意に水平方向、鉛直方向の配置数を設定することが可能である。特に、鉛直方向に多段に分離膜カセットを積載する際には、省スペース化が図れるとともに、エアレーションブロックから散気される散気エアの占める鉛直方向単位面積当たりの膜面積を大幅に上げることができるため省エネルギー化を図ることができる。

図３は本発明で用いられるエアレーションブロック１２の一実施形態を示す概略斜視図である。枠体２３は、その構成は特に限定されないが、スカート部２４と脚部２５とで構成されており、スカート部２４は鉛直方向（Ｚ軸方向）の下部および上部に、脚部２５は水平方向（Ｘ軸，Ｙ軸方向）の側面部に、エアや汚泥流を流せるようにするための開口部を有する。また、枠体２３には分岐管２６とそれに接続される微細気泡散気管９が設置されている。微細気泡散気管９は、スカート部２４に内包される高さに配置しても良いし、脚部２５に内包される高さに配置しても構わない。分岐管２６と微細気泡散気管９は枠体２３の内部で接続されても良いし、外部で接続されても構わず、また、図３では１つの分岐管２６が枠体２３の片側に配置されているが、例えば、２つの分岐管が、枠体の両側から対向するように配置されたり、片側に並ぶように配置されたりしても構わず、その配置や個数は特に限定されない。
ここで、微細気泡散気管９の構造と動作について、図４（ａ）の概略斜視図と、図４（ｂ）の概略断面図を用いて説明する。微細気泡散気管９は、中心部に支持管３０があり、この支持管３０の外周全面を覆うように弾性シート２９が設けられ、弾性シート２９の長手方向両端部は、環状固定具３１により締め付けられ固定されている。弾性シート２９には複数の散気スリット３５が形成されている。散気スリットの長手方向の長さＬは０．１～１０ｍｍが好ましく、長さ０．５～５ｍｍが微細気泡吐出の観点からより好ましい。支持管３０の片端は接続管３２と接続しており、接続端付近に貫通流路２８が設けられている。接続管３２から供給されたエアは貫通流路２８を通り、支持管３０と弾性シート２９の間に入り、弾性シート２９を膨張させる。弾性シート２９が膨張したことによって散気スリット３５が開き、供給された空気が微細気泡となって、曝気槽内の液中に噴出される。エア供給が停止した時には弾性シート２９が収縮して散気スリット３５が閉じるので、微細気泡が放出されない時に散気スリットから槽内の微生物含有液が散気管内に流入することがなく、膜ろ過運転を行う過程で微生物含有液中の汚泥による散気スリットの閉塞や散気管内の汚れを防ぐことができる。また、本発明の微細気泡散気管では、エア吐出位置の制御のため、弾性シート２９に散気スリット３５を配さない領域Ｅを設けることができる。

弾性シート２９の材質については特に限定されず、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴムや、その他の弾性材を適宜選択して使用することができる。なかでも、エチレンプロピレンジエンゴムは耐薬品性に優れるので好ましい。

接続管３２および支持管３０の材質としては、散気による振動などの負荷によって破損しない剛性を持つ材質であれば特に限定されるものではない。例えば、ステンレスなどの金属類、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの樹脂、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）などの複合材料、その他の材質などを好ましく使用することができる。
また、支持管３０のサイズは、エアレーションブロックのサイズや散気条件に適したサイズを選択可能であり、また、長手方向から見た断面は、円形でも良いし、楕円形でもその他の形状でもよい。
図５は本発明で用いられる分離膜モジュール１３の一実施形態を示す概略側面図である。本発明の実施形態では、並列配置した分離膜カセット１４の鉛直下方投影面積をＡ、分離膜カセット間の隙間の鉛直下方投影面積をＢとする。ここで、並列配置した分離膜カセット１４間の隙間とは図示の通り、分離膜カセット１４にある膜保護板１８の下端部同士の隙間のことを言い、また、膜保護板１８とサイド板３３との隙間もこれに含まれる。すなわち、投影面積Ｂとは、膜保護板１８同士の隙間と、膜保護板１８とサイド板３３との隙間を合わせた鉛直下方投影面積のことを言う。
図６～図１２は本発明で用いられるエアレーションブロック１２での微細気泡散気管９の配置の実施形態を示す概略上面図である。
図６では、枠体２３のＸ軸方向片側に配置された分岐管２６に複数本（図６では２本）の微細気泡散気管９が接続されている。従来の微細気泡散気管では、弾性シート長手方向全域に渡って散気スリット３５が設けられていることが多いが、図６に示される本発明の微細気泡散気管９では、弾性シートに散気スリットが無い領域Ｅが設けられており、投影面積Ａ内に存在する散気スリットの合計長さをＮとし、投影面積Ｂ内に存在する散気スリットの合計長さをＭとしたとき、投影面積Ｂ内に存在する散気スリットの投影面積当たりの合計長さＭと、投影面積Ａ内に存在する散気スリットの投影面積当たりの合計長さＮとの比が０．８より小さくなる（すなわち、（Ｍ／Ｂ）／（Ｎ／Ａ）＝Ｍ・Ａ／（Ｎ・Ｂ）＜０．８となる）ことを特徴とする。これにより、弾性シート長手方向全域に渡って散気スリットが設けられている従来の散気管構成（すなわち、Ｍ・Ａ／（Ｎ・Ｂ）＝１）に対し、吐出されたエアを、分離膜カセット間の隙間領域や、サイド板と分離膜カセットとの隙間領域でなく、本来エアを供給したい分離膜カセット内に流入させることができ、膜面洗浄効率を向上させ、エネルギーを有効活用できる。ここで、投影面積内に存在する散気スリットの合計長さとは、投影面積内に存在する散気スリットの個数と散気スリットの長手方向の長さＬを掛け合わせた値のことを言う。このとき、弾性シート端部に設けられた環状固定具３１（図４参照）の端部側に設けられた散気スリットは、エアを吐出しないため散気スリットの合計長さには含めず、散気スリットの合計長さには散気が行われる散気スリットのみをカウントする。
また、図７では、投影面積Ｂ内に全域に渡って散気スリットが無い領域Ｅを設けることで、散気スリットすべてが、投影面積Ａ内に存在する構成（すなわち、Ｍ・Ａ／（Ｎ・Ｂ）＝０）になっており、分離膜カセット間の隙間領域へのエア供給抑制の観点から、図６の構成よりも好ましい。しかしながら、散気スリットが無い領域Ｅを大きくし過ぎると、分離膜カセットのＸ軸方向両端部（投影面積Ａと領域Ｅが重なる範囲）に流入するエアが減ってしまうため、領域ＥのＸ軸方向長さは、投影面積ＢのＸ軸方向長さと同等程度が好ましい。
また、図８に示すように、枠体２３のＸ軸方向片側にある分岐管２６を、投影面積Ｂ内に入るように配置したり、Ｘ軸方向反対側の散気管端部を短くしたりすることで、投影面積Ｂ内に存在する散気スリットを減らしても構わない。こうすることで、弾性シートに散気スリットが無い領域Ｅを設けることと同様の効果を持たせながら、設置する微細気泡散気管の長さを減らせるため、コストの面で図６より好ましい。
図９に示すように、枠体２３のＸ軸方向片側に配置された分岐管２６に、Ｕ字状の１本の微細気泡散気管９の両端が接続されていても良いし、また、図１０のように、枠体２３のＸ軸方向両側に対向するように配置された２つの分岐管２６に、直線状の散気管９が複数本（図１０では３本）、その両端が接続されていても良い。微細気泡散気管は、その構成上（図４参照）、長手方向上流側の散気スリットのエア吐出量が多く、下流側が少なくなる傾向を有するため、図１０のようにＸ軸方向両側から２つの分岐管を用いて散気するほうが、微細気泡散気管長手方向の散気ムラ低減という観点から好ましいが、一方で図９のように、Ｘ軸方向片側から１つの分岐管と用いて散気するほうが、モジュールの製造コストの観点から好ましい。分岐管の配置は、散気ムラや製造コストの観点、その他エアレーションブロックのサイズや必要とされる散気流量、槽における配管の取り回し等を考慮して、その構成を自由に選択可能である。
また、図１１に示すように、枠体２３のＸ軸方向両側に対向するように配置された２つの分岐管２６に、それぞれ直線状の散気管９が複数本（図１１では３本ずつ）接続されており、対向する散気管同士が、その長手方向に略直線上に並ぶように配置され、一組の散気群を形成している。その少なくとも一組の散気群の散気管の先端同士の空間Ｆが、投影面積Ｂ内に配置されることを特徴とする。微細気泡散気管は、その構成上（図４参照）、長手方向上流側の散気スリットのエア吐出量が多く、下流側が少なくなる傾向を有するため、複数本の散気管を使用する場合は、同等の長さを持つ散気管を使用し傾向を統一することが一般的であり、そのため従来の散気管構成では、奇数個が並列に配置された分離膜カセットに対し、散気管を対向して配置する場合、散気管の先端同士の空間Ｆが中央の分離膜カセットの鉛直下方投影面積内に位置することが多かった。これに対し、図１１に示す本発明の実施形態では、長さが異なる散気管を用いても、散気管の先端同士の空間Ｆを、投影面積Ｂ内に配置することで、結果的に中央の分離膜カセット内に流入する散気エアを増やすことができ、流入するエア量を分離膜カセット間で平準化できる観点から、好ましい。また、図１２に示すように、枠体２３のＹ軸方向片側にある複数（図１２では３つ）の分岐管２６に、長手方向がＸ軸方向となるように直線状の微細気泡散気管９をそれぞれ複数本（図１２では６本ずつ）配置し、長手方向に略直線上に並ぶように一組の散気群を形成してもかまわない。図１２の構成は、図１１の構成に比べて、配管の取り回しが複雑になったり、必要部品点数が増加するデメリットを有するが、並列する分離膜カセットが多い場合に、各分離膜カセットに流入するエアを均一にできるという点でメリットを有する。

以下、図１～図５、図１１に示した構成を用いて、本発明の実施の一例を詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例によってなんら限定されるものではない。

（比較例１）
ポリエステル不織布にポリフッ化ビニリデン膜がコーティングされた複合平膜を貼り付けた膜エレメント１５（縦８００ｍｍ、幅４８０ｍｍ、厚み約１．８ｍｍ）５０枚を、隣り合う膜エレメント同士の空隙が６ｍｍとなるように平行に配置し、膜保護板１８を取り付け、分離膜カセット１４を作製した。
次に、高さ約８３５ｍｍ×幅内寸約１４１５ｍｍ×奥行内寸約４８５ｍｍの筐体２１に、図２のように、分離膜カセット１４を幅方向（Ｘ軸方向）に３基、高さ方向（Ｚ軸方向）に１段となるように配置し、サイド板３３と側板３４を取り付け、上下のみが開口するようにエレメントブロック８を作製した。このとき、膜保護板同士の隙間のＸ軸方向距離は８１ｍｍ、膜保護板とサイド板との隙間の距離は２０．５ｍｍとなった。また、膜保護板同士の隙間２箇所には、筐体の下部から約８０ｍｍと４０５ｍｍの高さ位置に、開口面積の約９７％を占める邪魔板３７をそれぞれ２枚設置した。

次に、エレメントブロック８を、エアレーションブロック１２（高さ４６０ｍｍ×内寸幅１４１５ｍｍ×内寸奥行４８５ｍｍ、脚部２５の高さ２４０ｍｍ）の上に載置した。

微細気泡散気管９は、支持管３０の外径がΦ６２ｍｍであり、長手方向全長が８０２ｍｍと７２２ｍｍのものを２種類３本ずつ準備し、図１４のように、枠体２３のＸ軸方向両側に対向するように配置された２つの分岐管２６から、それぞれ直線状の散気管を軸同士の距離が１８０ｍｍになるように３本ずつ接続し、対向する散気管同士が、その長手方向に略直線上に並ぶように散気群を形成させ、かつ、対向する散気管の先端同士の隙間が互い違いになるように配置した。このとき、対向する散気管の先端同士の空間Ｆの距離は４２ｍｍとなり、空間Ｆはすべて３基あるうちの中央の分離膜カセットの鉛直下方投影面積内（すなわち、投影面積Ａ内）に配置された。また、すべての散気管は、エアレーションブロック１２の上端から３３７ｍｍ下方の一平面上に中心軸が位置するように設置した。微細気泡散気管９の弾性シート２９（図４参照）は、散気スリット３５がスリット長さＬ＝２ｍｍ、長手方向間隔２ｍｍ、周方向間隔２．５ｍｍの千鳥状等間隔で多数並んでおり、材質はエチレンプロピレンジエンゴムを使用した。このとき、Ａ≒０．５８８ｍ^２、Ｂ≒０．０９８ｍ^２、Ｎ≒０．１９７ｍ、Ｍ≒０．０３４ｍであり、Ｍ・Ａ／（Ｎ・Ｂ）≒１．０４である。
作製した分離膜モジュールを槽内に設置し、エレメントブロック上端から上部５００ｍｍに水面が位置するように水を入れ、散気を行った。総散気量は７８Ｎｍ^３/ｍｉｎに設定した。ここで、Ｎｍ^３（ノルマルリューベ）／ｍｉｎとは、1分当たりに流れる基準状態(圧力１０１３ｈＰａ、温度０℃、湿度０％)の空気量を指す。
エアレーションブロックから水面へと上昇する気泡を、水面から深さ９０ｍｍまで入水させた円筒 (内径５０ｍｍ)を用い捕集し、円筒の上部から抜ける空気量を、チューブを介して接続した流量計（ＫＥＹＥＮＣＥ製、ＦＤ－Ａ１０）を用いて定量的に測定した。測定点は、エレメントブロック幅方向の中心を対称にしてピッチ１１０ｍｍで１３点、奥行き方向の中心を対称にしてからピッチ９０ｍｍで５点の計６５点とした。測定は、サンプリング間隔１秒で各点１５秒測定し平均値を取得した。
図１３は、横軸に幅方向（Ｘ軸方向）の座標（エレメントブロック中心が０）を、縦軸に測定した捕集空気量を示すグラフである。プロットされた値は、奥行き方向５点の測定値を平均した値である。また表１には、分離膜カセット間の隙間直上の測定点（Ｘ＝－２２０、２２０の計１０点）での測定値の平均値Ｑと、分離膜カセット直上の測定点（Ｘ＝－２２０、２２０を除く計５５点）での測定値の平均値Ｐを示す。その結果、Ｐ＝１．４１、Ｑ＝１．３３となり、どちらも同等の値となった。カセット間直上での捕集空気量が多いことから、カセット間を通過したエアが多いと考えられ、その分エアを有効活用できていないと言える。

（実施例１）
実施例１では、散気管の長手方向全長を８０２ｍｍから１００４ｍｍに、７２２ｍｍから５２０ｍｍに変更し、すべての散気群の散気管の先端同士の空間Ｆを、図１１のように投影面積Ｂ内に配置させた以外は、比較例１と同様に分離膜モジュールを作製し、測定を行った。このとき、Ｍ・Ａ／（Ｎ・Ｂ）＝０．７９である。その結果、捕集空気量は図１３のようになり、表１のように、Ｐ＝１．４４、Ｑ＝１．１９となり、カセット間直上では、比較例１に比べて捕集空気量が１０．６％減少している。このことから、カセット間に流入するエアが減り、分離膜カセット内に流入するエアが増え、エアの使用効率が上昇したと考える。
（実施例２）
実施例２では、分離膜カセット間の隙間２箇所の鉛直下方にある散気スリットを、隙間のＸ軸方向距離と同じ長さの８１ｍｍ分、長手方向に無くした以外は、実施例１と同様に分離膜モジュールを作製し、測定を行った。このとき、Ｍ・Ａ／（Ｎ・Ｂ）＝０．３９である。その結果、捕集空気量は図１３のようになり、表１のように、Ｐ＝１．４８、Ｑ＝０．９３となり、カセット間直上では、比較例１に比べて捕集空気量が３０．２％減少している。このことから、カセット間に流入するエアが減り、分離膜カセット内に流入するエアが増え、エアの使用効率が上昇したと考える。

８エレメントブロック
９微細気泡散気管
１２エアレーションブロック
１３分離膜モジュール
１４分離膜カセット
１５分離膜エレメント
１６集水ノズル
１８膜保護板
１９シャフト
２０固定部材
２１筐体
２２溝ガイド（切り欠きガイド）
２３枠体
２４スカート部
２５脚部
２６分岐管
２８貫通流路
２９弾性シート
３０支持管
３１環状固定具
３２接続管
３３サイド板
３４側板
３５散気スリット
３７邪魔板
Ａ分離膜カセットの鉛直下方投影面積
Ｂ分離膜カセット間の隙間の鉛直下方投影面積
Ｅ弾性シートの散気スリットが無い領域
Ｆ一組の散気群の先端同士の空間
Ｌ散気スリットの長手方向の長さ
Ｍ投影面積Ｂ内に存在する散気スリットの合計長さ
Ｎ投影面積Ａ内に存在する散気スリットの合計長さ
Ｐ実施例における分離膜カセット直上の測定点での測定値の平均値
Ｑ実施例における分離膜カセット間の隙間直上の測定点での測定値の平均値

Claims

シート状の分離膜を備えた分離膜エレメントの複数が膜面平行に並列に配置されてなる分離膜カセットと、
複数の前記分離膜カセットを水平方向に隙間を空けて並べ、出し入れ可能に収容する筐体と、
前記筐体の鉛直下方に配置され、中心管および中心管を覆う伸縮により開閉する散気スリットが多数形成された弾性シートから構成される微細気泡散気管を備えたエアレーションブロックと、
を備えたものであり、
前記分離膜カセットの鉛直下方投影面積をＡ、
前記隙間の鉛直下方投影面積をＢ、
前記分離膜カセットの鉛直下方投影面積Ａ内に存在する弾性シートに形成された散気スリットの合計長さをＮ、
前記隙間の鉛直下方投影面積Ｂ内に存在する弾性シートに形成された散気スリットの合計長さをＭとしたとき、
Ｍ×Ａ÷（Ｎ×Ｂ）が０．８より小さいことを特徴とする
分離膜モジュール。
前記散気スリットが、前記分離膜カセットの鉛直下方投影面積内のみに存在することを特徴とする
請求項１に記載の分離膜モジュール。
前記微細気泡散気管が複数、その長手方向に略直線上に並ぶように配置され、一組の散気群を形成し、
少なくとも一組の散気群の隣接する微細気泡散気管の先端同士の間に形成される柱状空間であって、
前記柱状空間は、前記先端の長手方向に垂直な断面形状の一方を底面とし、もう一方を上面とし、前記先端同士の間を結ぶ最短距離を高さとする空間と定義され、
前記柱状空間の鉛直下方投影面積が、前記隙間の鉛直下方投影面積内に配置されることを特徴とする
請求項１または２に記載の分離膜モジュール。