JPH07194947A - 膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 微小孔１８または微小スリットを設けた一対
の平板１９，１９を周縁部どうし連結して中空状の膜支
持板２１を形成し、この膜支持板２１の表面を覆って有
機濾過膜２２を配置し、膜支持板２１に、中空状の内部
を負圧として膜透過液を取り出すための吸引ノズル２３
を設けて膜モジュールを構成する。膜支持板２１の内部
に、平板１９，１９を垂直に支持する平板状の垂直支持
材２４を膜透過液を取り出す方向として複数列設ける。 【効果】 支持材により膜支持板の内部に形成される膜
透過液流路の断面が大きいので、膜透過液の摩擦抵抗が
小さい。膜支持板を内部から支持するため、膜モジュー
ルの湾曲が防止される。これらより、高い濾過効率が得
られるとともに、膜モジュールの大型化が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機性廃水の活性汚泥
処理などにおいて固液分離に使用される膜濾過装置の膜
モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機性廃水の活性汚泥処理におい
ては、特公平４−７０９５８号、特開平４−２６５１２
８号、実願平１−３７２４１号、特開平４−３３４７９
１号等に提案されたような種々の膜濾過装置が使用され
ている。この種の膜濾過装置は一般に、処理槽内の被処
理水に浸漬して複数個の膜モジュールを一定間隔をおい
て並列に配置し、膜モジュールの下方に散気装置を設け
ている。膜モジュールは膜透過側に膜透過液流路を形成
しており、この流路内に吸引負圧を与えることにより、
被処理水中の微生物粒子、無機物粒子などの懸濁物質を
濾過膜で捕捉し、濾過膜を透過して膜透過液流路内に流
入した清浄な膜透過液を処理槽の外部へ取り出すように
構成されている。そして、散気装置より供給される気体
の気泡のエアリフト作用によって生じる膜面に平行な上
昇流により、濾過膜から膜面堆積物を離脱させている。

【０００３】上記した特公平４−７０９５８号において
は、２枚の平膜間にフェルト状の透過水路用スペーサを
介在させた平板型膜を一対の透過水集水管に連通して設
けた膜モジュールが開示されている。

【０００４】また、特開平４−２６５１２８号には、濾
過機能を有する多孔体で板状に形成したスペーサに平面
状分離膜を設けた膜モジュールが開示されている。ま
た、実願平１−３７２４１号、特願平４−３３４７９１
号には、中実板からなるろ板の表裏を濾過膜で覆い、ろ
板と濾過膜との間にフェルトやネットを介在させたり、
ろ板の表面にシボを形成することにより、膜透過液流路
を確保した膜モジュールが提案されている。さらに、ろ
板の表面に集水部へ至る大溝やシボを形成することによ
り、膜透過液流路を確保した膜モジュールも提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特公平４−７０９５８号に記載の膜モジュールの場
合、剛性が不十分であり、水流によって膜モジュールど
うしの間の被処理水流路幅が不規則に変化するため、全
膜面に対して膜面堆積物の掃流効果が均等に得られず、
高い濾過速度が得られないばかりでなく、局部的に膜面
堆積物が蓄積してしまうという問題がある。

【０００６】また、特開平４−２６５１２８号、実願平
１−３７２４１号、特願平４−３３４７９１号に記載の
膜モジュールの場合、上記の剛性の問題は解消されるも
のの、多孔体、フェルト、シボなどで形成される透過液
流路断面が小さいため、流路内を透過液が流れるときの
摩擦抵抗が大きく、膜モジュールの大型化が困難である
という問題がある。

【０００７】また、ろ板の表面に大溝を形成することで
膜透過液流路を確保した膜モジュールは、ろ板が湾曲し
やすく、上記特公平４−７０９５８号の膜モジュールと
同様に、全膜面に対して膜面堆積物の掃流効果が均等に
得られないという問題がある。そのため、この場合も、
膜モジュールの大型化が困難である。

【０００８】本発明は上記問題を解決するもので、膜透
過液が透過液流路内を流れるときの摩擦抵抗が小さく、
全膜面に対して膜面掃流が均等に得られて、装置の大型
化が可能な膜モジュールを提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の膜モジュールは、微小孔または微小スリッ
トを設けた一対の平板を周縁部どうし連結して中空状の
膜支持板を形成し、この膜支持板の表面を覆って有機濾
過膜を配置し、膜支持板に、中空状の内部を負圧として
膜透過液を取り出す手段を設けるとともに、前記膜支持
板の内部に、前記平板を垂直に支持する平板状の垂直支
持材を膜透過液を取り出す方向として複数列設けたもの
である。

【００１０】また、本発明の膜モジュールは、垂直支持
材どうしの間に、平板を斜めに支持する平板状の斜め支
持材を設けたものである。また、本発明の膜モジュール
は、膜支持板と有機濾過膜の間に、所定の間隙を形成す
るスペーサを介在させたものである。

【００１１】また、本発明の膜モジュールは、平板の表
面に微小溝を形成したものである。

【００１２】

【作用】上記構成により、濾過膜を透過した膜透過液
は、膜支持板の平板に形成された微小孔または微小スリ
ットを通って中空状の膜支持板の内部に入り込み、平板
を支持する支持材どうしの間に形成される膜透過液の流
路を通って、膜モジュールの外部へ取り出される。この
とき、膜支持板を中空状としたため流路断面が大きく、
流路内を流れるときの膜透過液の摩擦抵抗が小さい。ま
た、中空状の膜支持板を内部から垂直支持材で支持する
ため、膜支持板の湾曲が防止される。これらより、高い
濾過効率が得られるとともに、剛性を有する膜モジュー
ルどうしの間の被処理水流路幅が水流の影響を受けて不
規則に変化することなく、全膜面に対して膜面堆積物の
掃流効果が均等に得られるので、膜モジュールの大型化
が可能である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２はそれぞれ、本発明の膜モジュー
ルが配置される一実施例の膜濾過装置の全体構成を説明
する断面図および概略平面図である。曝気槽１は、原水
供給管４から供給される原水５の浄化処理を行うもので
あり、曝気槽１の内部に、浸漬型膜濾過装置２と散気管
３が設けられている。膜濾過装置２は、原水５の活性汚
泥処理などで生じた曝気槽混合液８の固液分離を行うも
のであり、上下両面が開放された方形の箱枠９の内部に
複数個の膜モジュール１０が垂直に一定間隔をおいて並
列に設けられ、膜モジュール１０は頂部を水没せしめて
浸漬されている。散気管３は、空気などの酸素を含有す
る曝気用気体１１を膜モジュール１０の間に吹き込むも
のであり、膜濾過装置２の直下に配置され、給気管１２
を介してブロワー１３に接続されている。また、膜モジ
ュール１０は膜透過液吸引管１４を介して膜透過液槽１
５に連通しており、膜透過液吸引管１４の途中には膜透
過液１６を吸引する吸引ポンプ１７が介装されている。

【００１４】図３〜図５は本発明の第１の実施例の膜モ
ジュールを示し、図３は膜モジュールの正面図、図４は
その縦断面図、図５はその横断面図である。膜モジュー
ルは、約１〜３mm径の微小孔１８を設けた一対の平板１
９，１９を周縁部どうし平板状の連結支持材２０で連結
して全周を閉じた中空状の膜支持板２１を形成し、この
膜支持板２１の両側の表面を覆って有機濾過膜２２，２
２を配置するとともに、膜支持板２１に、中空状の内部
に連通して膜透過液を取り出す吸引ノズル２３を設けて
いる。

【００１５】膜支持板２１は内部に、吸引ノズル２３に
より膜透過液が取り出される方向の平板状の垂直支持材
２４を複数列設けていて、この支持材２４により平板１
９，１９を垂直に支持するとともに、支持材２０，２
４，２４間に膜透過液の流路Ａを形成している。支持材
２４は、吸引ノズル２３側において、連結支持材２０の
内周面と間隔をおいて設けられていて、吸引ノズル２３
側に集水部Ｂを形成している。前記微小孔１８は支持材
間の膜透過液流路Ａに沿って設けられており、各垂直支
持材２４は膜透過液が隣接する膜透過流路Ａへと通過す
る微小孔２５を設けてもよい。

【００１６】また、膜支持板２１の表面を覆って配置さ
れた精密濾過膜または限外濾過膜である濾過膜２２は、
濾過膜２２の周縁部において膜支持板２１に接着あるい
は融着により固定されている。そして、膜支持板２１と
濾過膜２２との間に、フェルトまたは不織布またはラシ
ャ等、３次元方向に微小連通孔を有する素材からなるス
ペーサ２６を設けて、膜支持板２１と濾過膜２２の間に
所定の間隙を保持している。

【００１７】以下、上記構成における作用を説明する。
原水供給管４から曝気槽１内に送られた原水５は、ブロ
ワー１３から給気管１２および散気管３を経て膜モジュ
ール１０の間に吹き出される曝気用気体１１により曝気
され、活性汚泥処理された混合液８となる。この混合液
８は、吸引ポンプ１７より膜透過液吸引管１４を通して
膜支持板２１の内部に与えられる吸引負圧により、濾過
膜２２によって固液分離され、濾過膜２２を透過した清
浄な膜透過液１６は微小孔１８より膜支持板２１の内部
に入り、吸引ノズル２３、膜透過液吸引管１４を通って
膜透過液槽１５に送られる。また、膜モジュール１０の
間を上昇する曝気用気体１１は、その気泡のエアリフト
作用により膜モジュール１０の間に膜面に平行な上昇流
を生じさせ、この上昇流によって濾過膜２２の膜面付着
物が離脱される。

【００１８】このとき、膜透過液１６は、中空状の膜支
持板２１の内部に入り込んだのちに、支持材２０，２
４，２４間の膜透過液流路Ａを通って集水部Ｂに集めら
れ、膜モジュール１０の外部へ取り出されるため、流路
断面が大きく、流路内を流れるときの摩擦抵抗が小さ
い。膜透過液流路Ａどうしの間にも微小孔２５によって
流路が確保される。

【００１９】また、中空状の膜支持板２１を内部から垂
直支持材２４で支持しているため、膜支持板２１の図１
におけるＸ軸、Ｙ軸方向の湾曲を防止でき、剛性を有す
る膜モジュール１０，１０間の被処理水流路幅が水流に
よって不規則に変化することがないので、全膜面に対し
て膜面堆積物の掃流効果が均等に得られる。

【００２０】また、濾過膜２２はスペーサ２６によって
膜支持板２１との間に常に所定の間隙が維持される状態
において膜支持板２１に保持されるので、膜透過液１６
を微小孔１８へと導く流路となる。

【００２１】図６は本発明の第２の実施例の膜モジュー
ルの横断面図である。この実施例の膜モジュールが第１
の実施例の膜モジュールと異なるのは、支持材２０，２
４，２４間にさらに、隣接する一方の支持材の上端と他
方の支持材の下端とを連結しして、平板１９，１９を斜
めに支持する平板状の斜め支持材２７を設けた点であ
る。各斜め支持材２７も、支持材２７の両側の膜透過液
が通過できるように微小孔２７ａを設けている。

【００２２】この実施例の構成によっても、上記第１の
実施例と同じ作用が得られるとともに、上で図３を用い
て説明した膜支持板のＹ軸方向の湾曲を防止して、膜モ
ジュールの剛性をさらに高めることができる。

【００２３】図７は本発明の第３の実施例の膜モジュー
ルを示した一部正面図である。この実施例の膜モジュー
ルが第１の実施例の膜モジュールと異なるのは、平板１
９に、微小孔に代わる透過液流路Ａの幅方向の微小スリ
ット２８を設け、平板１９の表面に微小スリット２８に
通じる透過液流路Ａの長さ方向の微小溝２９を全面にわ
たって設けた点である。また、この膜モジュールにおい
ては、スペーサを設けていない。

【００２４】この実施例の構成によっても、第１の実施
例と同じ作用が得られるとともに、微小溝２９によって
平板１９の表面の膜透過液が容易に微小スリット２８に
導かれ、かつ微小スリット２８が微小孔より大きいため
濾過膜２２を透過した膜透過液が膜支持板２１の内部に
より流入しやすい。

【００２５】図８、図９および図１０はそれぞれ、本発
明の第４の実施例の大型の膜モジュールの正面図、横断
面図および縦断面図である。この実施例の膜モジュール
が第１の実施例の膜モジュールと異なるのは、一対の平
板どうしを向かい合う２辺において連結し、他の２辺に
集水部を設けた点である。

【００２６】すなわち、微小孔３０を有する一対の長方
形の平板３１，３１を長辺側周縁部３１ａにおいて連結
支持材３２で連結して中空状の膜支持板３３を形成し、
膜支持板３３の内部に、連結支持材３２に平行な方向の
平板状の垂直支持材３４を複数列設けて、この支持材３
４により平板３１，３１を垂直に支持するとともに、支
持材３２，３４，３４間に膜透過液流路Ｃを形成してい
る。また、支持材３２，３４，３４間にさらに、隣接す
る一方の支持材の上端と他方の支持材の下端とを連結し
て、平板３１，３１を斜めに支持する微小孔３５ａを有
する平板状の斜め支持材３５を設けている。

【００２７】そして、平板３１の短辺側周縁部３１ｂ
に、断面がコの字形の集水キャップ３６を外挿して、平
板３１，３１の端面と集水キャップ３６の内側面との間
に集水部Ｄを形成し、集水キャップ３６の一端面はたと
えば別のコの字形キャップ３７で閉じるとともに、集水
キャップ３６の別の端面は吸引ノズル３８を形成したキ
ャップ３９で閉じている。また、平板３１の表面にスペ
ーサ４０を設け、このスペーサ４０を覆って濾過膜４１
を集水キャップ３６に固定して設けている。

【００２８】この実施例の構成によっても、上記第１の
実施例と同じ作用が得られるとともに、斜め支持材３５
で平板３１，３１を内側から斜めに支持することで膜支
持板３３のＹ軸方向の湾曲を防止して大型の膜モジュー
ルの剛性を確保でき、かつ膜支持板３３の両端に集水部
Ｄを設けて膜透過液流路Ｃの両端から吸引負圧を与える
ことで、大型の膜モジュールにおいても容易に膜透過液
を取り出すことができる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、中空状の
膜支持板の内部に支持材を設けて、この支持材により膜
モジュールに剛性を持たせるとともに、支持材どうしの
間に膜透過液の流路を形成する構成とした。このため、
濾過膜を透過した膜透過液は、膜支持板の内部に入り込
んだのち、支持材間の断面の大きな透過液流路を通っ
て、膜モジュールの外部へ取り出されるので、このとき
の摩擦抵抗は小さい。また、剛性を有する膜モジュール
どうしの間の被処理水流路幅は水流の影響で不規則に変
化することがなく、全膜面に対して膜面堆積物の掃流効
果が均等に得られる。これらより、高い濾過速度が得ら
れるとともに、膜モジュールの大型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膜モジュールが配置される一実施例の
膜濾過装置の全体構成を説明する断面図である。

【図２】図１の膜濾過装置の概略平面図である。

【図３】本発明の第１の実施例の膜モジュールの正面図
である。

【図４】図３の膜モジュールの縦断面図である。

【図５】図３の膜モジュールの横断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例の膜モジュールの横断面
図である。

【図７】本発明の第３の実施例の膜モジュールの一部正
面図である。

【図８】本発明の第４の実施例の膜モジュールの正面図
である。

【図９】図８の膜モジュールの横断面図である。

【図１０】図８の膜モジュールの縦断面図である。

【符号の説明】

18 微小孔 19 平板 21 膜支持板 22 有機濾過膜 23 吸引ノズル 24 垂直支持材 26 スペーサ 27 斜め支持材 28 微小スリット 29 微小溝 30 微小孔 31 平板 33 膜支持板 34 垂直支持材 35 斜め支持材 38 吸引ノズル 40 スペーサ 41 有機濾過膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 添田 祐二 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小孔または微小スリットを設けた一対
   の平板を周縁部どうし連結して中空状の膜支持板を形成
   し、この膜支持板の表面を覆って有機濾過膜を配置し、
   膜支持板に、中空状の内部を負圧として膜透過液を取り
   出す手段を設けるとともに、前記膜支持板の内部に、前
   記平板を垂直に支持する平板状の垂直支持材を膜透過液
   を取り出す方向として複数列設けたことを特徴とする膜
   モジュール。
2. 【請求項２】 垂直支持材どうしの間に、平板を斜めに
   支持する平板状の斜め支持材を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の膜モジュール。
3. 【請求項３】 膜支持板と有機濾過膜の間に、所定の間
   隙を形成するスペーサを介在させたことを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の膜モジュール。
4. 【請求項４】 平板の表面に微小溝を形成したことを特
   徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の膜モ
   ジュール。