JPH07275669A - 膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 浸漬型の膜分離装置において、上下が開口し
た箱状のケーシング１７の内部に平板状の膜カートリッ
ジ１８を並列に配置し、膜カートリッジ１８の下方に、
下向きに散気口２４ａを有する散気装置２４を設ける。
膜カートリッジ１８は、濾過膜を配置した膜支持体の上
下方向の端面を一定厚みを有する支持部材によりシール
し、この支持部材の厚みによりケーシング１７内に適当
間隔で配置する。支持部材の少なくとも一方は、透過液
流路に連通する中空体とする。 【効果】 散気口を下向きにしたため、膜カートリッジ
の下端と散気装置との距離が短いときも、気液混合液が
膜面への汚泥付着を防止する流速で供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、し尿や家庭雑排水など
の汚水を処理する浸漬型の膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、し尿と家庭雑排水を一緒に処理す
る合併処理が知られている。このような合併処理では、
汚水を沈降槽あるいは流量調整槽などに導いて水量や水
質の変動を緩和し、その後、この汚水を処理槽に導いて
槽内の活性汚泥と混合することにより、汚水中の有機物
や窒素分を生物学的に除去している。そして、処理槽内
の混合液より活性汚泥を沈殿分離し、消毒槽などで衛生
上支障のないように消毒したものを、浄化処理水として
放流している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た合併処理を小型合併浄化槽で行う場合、その汚水排出
形態は通常、１日当たり排出量の５０％が３時間以内に
排出されるようになっているため、汚水の浄化や活性汚
泥の沈殿分離が十分行われず、活性汚泥を含んだ浄化の
不十分な処理水が放流されてしまうという問題がある。
沈殿分離が不十分なために活性汚泥が処理槽の外部へ流
出してしまうということも、汚水の浄化が十分行われな
い一因である。

【０００４】このため、活性汚泥の流出を防止する目的
で、浸漬型膜分離装置の使用が提案されている。浸漬型
膜分離装置はたとえば図１０に示したようなものであ
り、ケーシング５０の内部に平型の膜カートリッジ５１
を適当間隔で並列に配置し、膜カートリッジ５１の膜透
過側を負圧供給手段（図示せず）に連結するとともに、
膜カートリッジ５１の下方に給気手段５２に連結した散
気装置５３を設けている。そして、散気装置５３により
曝気空気を供給し、曝気空気と被処理水との気液混合流
を膜カートリッジ５１，５１間の被処理水流路に供給す
ることによって膜面を洗浄するようにしている。

【０００５】しかしながら、このような膜分離装置にお
いて、散気装置５３がケーシング５０の内部に配置され
ていない場合は気液混合流は図示したようなものとな
り、中央部と周辺部における気液混合流の流速が不均一
になって膜面を均一に洗浄できないという問題がある。
また、膜カートリッジ５１に剛性がない場合、膜カート
リッジ５１，５１間の被処理水流路の幅が気液混合流の
影響を受けて変動するため、膜面を均一に洗浄できない
という問題がある。また、ケーシング５０に案内溝を設
けて膜カートリッジ５１を配置する場合、ケーシング５
０の加工にコストがかかるだけでなく、ケーシング５０
に配置したときに気液混合流の影響によって膜カートリ
ッジ５１が浮上するなどの問題がある。

【０００６】また、小型合併浄化槽など、有効水深の浅
い処理槽内に膜分離装置を設置する場合、たとえば膜カ
ートリッジの下端と散気装置の距離が５００ｍｍ以下と
なるように散気装置を設置する場合、図１１に示したよ
うになる。ケーシング５４内に散気装置５５を設け、上
向きの散気口５５ａより曝気空気を供給すると、曝気空
気は扇状に広がりながら、ケーシング５４の下部開口か
ら流入した被処理水とともに上向きに流れる。この気液
混合流は、膜カートリッジ５６の下端に衝突して、膜カ
ートリッジ５６，５６間の流路抵抗が大きいために一部
が水平方向へ流れ、ケーシング５４に衝突して渦状の流
れとなる。そして、この渦流の影響により、膜カートリ
ッジ５６，５６間に流入する気液混合流の流速は、中央
部において速く周辺部において遅くなる。そのため、膜
面に汚泥が付着しない気液混合流の流速を得るために、
生物反応に必要な空気量を大幅に上回る多量の空気を吹
き込む必要があるという問題がある。

【０００７】本発明は上記問題を解決するもので、小型
合併浄化槽のような有効水深の浅い処理槽においても、
生物反応に必要な空気量とほぼ同等の空気量で膜面への
汚泥の付着を防止できる流速が得られるとともに、気液
混合流の影響を受けることなく膜カートリッジを安定に
配置できる膜分離装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の膜分離装置は、浸漬型の膜分離装置であっ
て、上下が開口した箱状のケーシングの内部に、上下方
向に配置される平板状の膜カートリッジを適当間隔で並
列に配置し、膜カートリッジの下方に、下向きに散気口
を有する散気装置を設け、前記膜カートリッジは、剛性
を有する膜支持体の内部または表面に透過液流路を形成
し、この透過液流路を覆って膜支持体の両表面に濾過膜
を配置し、膜支持体の上下方向の端面を一定厚みを有す
る支持部材によりシールして、この支持部材により、隣
接する膜カートリッジの濾過膜との間に所定の隙間を形
成し、この支持部材の少なくとも一方を透過液流路に連
通する中空体として透過液吸引口を設けた構成としたも
のである。

【０００９】

【作用】上記構成により、散気口より下向きに吹き出さ
れた曝気空気の気泡は、膜カートリッジの下端と散気装
置との距離が短いときも渦流を生じることなく上昇し、
膜カートリッジ間の被処理水流路に、膜面への汚泥の付
着を防止する流速で供給される。このとき、膜カートリ
ッジに剛性を持たせるとともに、膜カートリッジを、そ
の支持部材の厚みにより、隣接する膜カートリッジの濾
過膜との間に所定の隙間を形成して配置するようにした
ため、簡単な構成でありながら気液混合流の影響を受け
ることなく被処理水流路幅を維持できる。これらの結
果、通常の曝気空気量でも、濾過効率の低下を防止でき
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図９を参照し
ながら説明する。図１は本発明の膜分離装置が設けられ
る小型合併浄化槽の一実施例を示し、浄化槽本体１は、
被処理水を嫌気条件下で生物学的に処理する嫌気ろ床室
２と、被処理水を好気条件下で生物学的に処理する曝気
槽３と、生物処理した被処理水を消毒する消毒槽４とで
構成されている。

【００１１】嫌気ろ床室２は、上部および下部が開放し
た隔壁５により分離された第１嫌気ろ床室６と第２嫌気
ろ床室７の２室からなり、第１嫌気ろ床室６の槽壁１ａ
の上部に接続して被処理水供給管８が設けられるととも
に、第２嫌気ろ床室７は、上部が連通する越流堰９によ
って曝気槽３から分離されている。そして、各ろ床室
６，７の内部には、プラスチック製のろ材１０が充填さ
れている。第２嫌気ろ床室７内における隔壁５の近傍に
は、ろ床室７内の被処理水の流れを案内する案内壁１１
が、ろ床室７の底面からほぼ中央高さまで、隔壁５との
間に適当間隔を空けて設けられている。また、第２嫌気
ろ床室７内には、ろ床室７内の被処理水を曝気槽３へ移
送する汚水移送エアーリフトポンプ１２が底部に開口し
て設けられていて、ポンプ１２は槽外のブロワ１３より
給気管１４を通じて圧縮空気の供給を受けるようになっ
ている。

【００１２】曝気槽３は、槽３の内部に膜分離装置１５
を設けるとともに、越流堰９と向かい合う槽壁１ｂの上
部に排出管１６を設け、排出管１６の開口部を覆って上
述の消毒槽４を槽３内に突出させて設けている。

【００１３】膜分離装置１５は図２および図３に示した
ようなものであり、上下が開口する箱枠１７の内部に平
板状の膜カートリッジ１８を適当間隔で並列に配置し、
各膜カートリッジ１８に形成した吸引ノズル１９に、吸
引チューブ２０と吸引ヘッダー管２１とを介して吸引ポ
ンプ２２や空気エゼクタなど、濾過膜の内側に吸引負圧
を供給する吸引手段を介装した吸引管２３を接続させて
いる。そして、箱枠１７の内部であって、膜カートリッ
ジ１８の下方、箱枠１７の下部開口より上方に位置し
て、被処理水に曝気空気を供給する散気装置２４を配置
している。散気装置２４は散気口２４ａを下向きとして
設けられており、給気管２５を介して上述のブロワ１３
に接続されている。

【００１４】また、第２嫌気ろ床室７内には、ろ床７内
の水位を検出するフロート式などの水位検出装置２６が
設けられていて、水位検出装置２６は信号線２７により
制御装置２８に接続されている。制御装置２８は、制御
線２９により前述の吸引ポンプ２２に接続されていて、
水位検出装置２６により検出された水位に基づき吸引ポ
ンプ２２の運転を制御するように構成されている。

【００１５】さらに、浄化槽の保守管理を容易にするた
めに、第１嫌気ろ床室６、第２嫌気ろ床室７、曝気槽３
の天部を開口させて、それぞれ脱着自在に蓋部６ａ，７
ａ，３ａを設けるとともに、第２嫌気ろ床室７に掃除口
７ｂを設けている。

【００１６】図４〜図６は膜カートリッジの第１の実施
例を示し、図４はその一部切り欠き正面図であり、図５
は同縦断面図であり、図６は同横断面図である。膜カー
トリッジは、プラスチックやステンレスなどを波形に成
形して、剛性を付与するとともに平行な複数の透過液流
路３０を設けた膜支持体３１となし、この膜支持体３１
の表面を覆って濾過膜３２を配置している。そして、膜
支持体３１と濾過膜３２との間に、フェルトなどの三次
元方向に連通孔を有するスペーサ３３を介在させてい
る。濾過膜３２は、図示したように、シート状の濾過膜
の向かい合う辺どうしを貼り合わせて筒状の濾過膜３２
としてもよい。膜カートリッジは、膜支持体３１の透過
液流路の一方の端面３１ａを濾過膜３２の縁部とともに
覆って、吸引ノズル１９を一体に設けた中空角柱状支持
部材３４を配置している。支持部材３４は、膜支持体３
１の幅より幾分大きく形成されるとともに一定厚みを有
していて、支持部材３４の周縁部において濾過膜３２と
支持部材３４との間に樹脂３５を充填することにより、
濾過膜３２と支持部材３４との間をシールするととも
に、支持部材３４の内部に、透過液流路３０と吸引ノズ
ル１９の両方に連通する集水部３６としての空間を確保
している。膜支持体３１の透過液流路の他方の端面３１
ｂは、濾過膜３２の縁部とともに、一定厚みを有する中
実角柱状支持部材３７および樹脂３７ａでシールされて
いる。膜カートリッジは、これら支持部材３４，３７の
厚みにより、適当間隔で箱枠１７内に配置されるように
なっている。端面３１ｂを、端面３１ａと同様に吸引ノ
ズル１９を設けた支持部材３４でシールして、透過液流
路３０の両側より膜透過液を取り出すようにしてもよ
い。

【００１７】図７〜図９は膜カートリッジの第２の実施
例を示し、図７はその正面図であり、図８は同縦断面図
であり、図９は同横断面図である。この実施例の膜カー
トリッジは図４〜図６に示した膜カートリッジとほぼ同
じなので、同一構成および同一作用を有する部材に同じ
符号を付してその説明を省略する。この実施例の膜カー
トリッジが図４〜図６に示した膜カートリッジと異なる
のは、膜支持体３９を、向かい合う１対の側面が開放し
た中空平板形状とし、その内部に複数の支持壁４０を平
行に設けることにより、膜支持体３９に剛性を持たせる
とともに、膜支持体３９の内部に透過液流路４１を形成
した点である。膜支持体３９の表面には、濾過膜３２を
透過した膜透過液を透過液流路４１内に流入させる約１
〜３mmの孔４２が複数個形成されている。この膜カート
リッジにおいてはスペーサは介装されていないが、スペ
ーサを介装して膜支持体３９と濾過膜３２との密着を防
止してもよい。

【００１８】以下、上記構成における作用を説明する。
なお、膜カートリッジ１８については、第１の実施例の
膜カートリッジの符号を挙げて説明するが、第２の実施
例の膜カートリッジにおいても同じ作用が得られる。

【００１９】被処理水供給管８より浄化槽本体１に被処
理水を導入すると、被処理水は第１嫌気ろ床室６に流入
して、ろ材１０の間を通りつつ第１嫌気ろ床室６内を下
降し、次いで、隔壁５の下部の連通部より第２嫌気ろ床
室７内に流入する。そして、被処理水は、案内壁１１に
案内されて隔壁５と案内壁１１との間を上昇し、案内壁
１１の上縁まで達してさらに上昇した後に、あるいは案
内壁１１の上縁を越えた直後に、ろ材１０の間を通りつ
つ第２嫌気ろ床室７内を下降する。

【００２０】このようにして嫌気ろ床室２の内部を流動
する間に、被処理水は、ろ材１０により繊維分などのき
ょう雑物が除去されるとともに、槽内の嫌気条件下でろ
材１０に担持された嫌気性微生物により生物学的に処理
され、被処理水中に含まれるＢＯＤを炭素源として硝酸
性窒素が脱窒除去される。そして、第２嫌気ろ床室７の
底部に達した被処理水は、ブロワ１３より給気管１４を
通じて圧縮空気が送られる状態において、汚水移送エア
ーリフトポンプ１２により曝気槽３へ移送される。

【００２１】曝気槽３に送られた被処理水は、ブロワ１
３、給気管２５により散気装置２４を通じて曝気空気が
供給される好気条件下で槽内の好気性微生物により生物
学的に処理され、被処理水中に含まれるアンモニア性窒
素が硝化されるとともにＢＯＤが分解される。被処理水
中のＢＯＤの大半が嫌気ろ床室２内で除去されているの
で、好適に硝化が行われる。このとき、ブロワ１３より
曝気空気の供給を間欠的に行うようにすると、曝気期間
中は好気条件下でＢＯＤの分解とアンモニアの硝化が行
われ、曝気停止中は、嫌気条件下で被処理水中のＢＯＤ
を炭素源として脱窒素が行われる。

【００２２】嫌気ろ床室２内の水位は水位検出装置２６
により測定されて、その測定値は信号線２７により制御
装置２８に送られており、嫌気ろ床室２内が一定の高水
位Ａに達したときは、制御装置２８より制御線２９を通
じて吸引ポンプ２２に制御信号が送られ、吸引ポンプ２
２が自動起動される。これにより、膜分離装置１５に配
列された膜カートリッジ１８の濾過膜３２の内側、すな
わち透過液流路３０に吸引負圧が供給され、曝気槽３内
の被処理水は濾過膜３２によって固液分離される。そし
て、微生物などは槽３内に残留し、濾過膜３２を透過し
た膜透過液は透過液流路３０に流入し、透過液流路３０
を通って容易に中空状の支持部材３４に集められ、吸引
ノズル１９より膜カートリッジ１８の外部へ取り出され
る。膜透過液は、吸引ノズル１９、吸引チューブ２０、
吸引ヘッダー管２１、吸引管２３を経て消毒槽４に送ら
れ、槽内で消毒された後、排出管１６より浄化槽１の外
部へオーバーフローされる。

【００２３】またこのとき、汚水移送エアーリフトポン
プ１２によって曝気槽３へ供給する被処理水量が、膜カ
ートリッジ１８により取り出される膜透過液量より多く
なるようにポンプ１２を運転して、曝気槽３内の被処理
液を越流堰９の上縁より越流させて嫌気ろ床室２内に循
環返送する。これにより、被処理水の硝化脱窒が十分行
われるとともに、曝気槽３内の生物処理で生成した繊維
塊などはろ材１０により除去される。

【００２４】一方、水位検出装置２６によって測定され
た嫌気ろ床室２内の被処理水の水位が一定の低水位Ｂ以
下のときは、制御装置２８によって吸引ポンプ２２が自
動停止され、膜分離装置１５の運転が停止される。した
がって、被処理水は嫌気ろ床室２と曝気槽３との間で循
環されながら、生物学的に十分処理される。浄化槽のメ
ンテンスが必要になった時は、第１嫌気ろ床室６、第２
嫌気ろ床室７、曝気槽３に各々設けられた蓋部６ａ，７
ａ，３ａまたは掃除口７ｂを開いて、作業を行う。

【００２５】なおこのとき、膜カートリッジ１８の膜面
は散気装置２４からの曝気空気による気液混合流によっ
て洗浄されるが、膜支持体３１により膜カートリッジ１
８に剛性を持たせるとともに、支持部材３４，３７の厚
みを利用して隣接する膜カートリッジ１８との間に所定
の間隙を設けたため、気液混合流に影響されることなく
膜カートリッジ１８の緊張状態が維持され、膜カートリ
ッジ１８，１８間の被処理水流路幅が維持される。これ
により、気液混合流によって濾過膜３２が効果的に洗浄
され、濾過効率の低下が防止される。また、散気口２４
ａより下向きに吹き出された曝気空気による気液混合流
は、膜カートリッジ１８と散気装置２４との距離が短い
ときも、曝気槽３の底面に衝突したのち、渦流を生じる
ことなく上昇し、膜面への汚泥の付着を防止する流速で
膜カートリッジ１８，１８間の被処理水流路に流入する
ので、これによっても濾過効率の低下が防止される。

【００２６】ところで、気液混合流の流速は、その箱枠
１７内外における見かけの比重差が大きいほど、また吹
き込み空気量が多いほど大きくなる。しかるに実測によ
れば、膜カートリッジ１８，１８間の被処理水流路に存
在する気液混合流の見かけの比重は、箱枠１７内下層部
の気液混合流の比重より小さい。したがって、膜カート
リッジ１８の鉛直方向の長さを長くすれば、少ない空気
量によっても膜面に汚泥が付着しない限界流速が得られ
ることになる。したがって、膜カートリッジ１８の鉛直
方向の長さを長くし、膜カートリッジ１８と散気装置２
４との距離を短くして、上記したようにして散気口２４
ａより下向きに曝気空気を吹き出すことにより、少ない
空気量でも膜面に汚泥が付着しない限外流速を得ること
ができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明の膜分離装置は、
膜カートリッジに剛性を持たせるとともに、膜カートリ
ッジの左右両端に上下方向に設けた支持部材の厚みによ
り、隣接する膜カートリッジとの間に所定の隙間を設け
てケーシングに配置し、膜カートリッジの下方であって
ケーシングの内部に、下向きに散気口を有する散気装置
を設けた構成とした。これにより、散気口より下向きに
曝気空気を吹き出すことによって、有効水深の浅い処理
槽においても、生物反応に必要な空気量とほぼ同等の空
気量で膜面への汚泥の付着を防止する流速を得ることが
できる。このとき、膜カートリッジに剛性を持たせると
ともに、膜カートリッジを、その支持部材の厚みを利用
して適当間隔で配置するようにしたため、簡単な構成に
より膜カートリッジを安定に配置して、被処理水流路幅
を維持できるとともに、吸引管の脱落などのトラブルも
防止できる。これらより、濾過速度の低下が防止される
とともに、装置の製作および運転のためのコストが低減
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膜分離装置が設けられる小型合併浄化
槽の一実施例を示した説明図である。

【図２】本発明の一実施例の膜分離装置を示した説明図
である。

【図３】図２の膜分離装置の要部を示した概略断面図で
ある。

【図４】本発明の膜分離装置に設けられる膜カートリッ
ジの一実施例を示した一部切り欠き正面図である。

【図５】図４の膜カートリッジの縦断面図である。

【図６】図４の膜カートリッジの横断面図である。

【図７】本発明の膜分離装置に設けられる膜カートリッ
ジの他の実施例を示した一部切り欠き正面図である。

【図８】図７の膜カートリッジの縦断面図である。

【図９】図７の膜カートリッジの横断面図である。

【図１０】従来の膜分離装置の要部を示した概略断面図
である。

【図１１】同、従来の膜分離装置の要部を示した概略断
面図である。

【符号の説明】

17 箱枠（ケーシング） 18 膜カートリッジ 19 吸引ノズル（透過液吸引口） 24 散気装置 24a 散気口 30 透過液流路 31 膜支持体 32 濾過膜 34 支持部材 37 支持部材 39 膜支持体 41 透過液流路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 浸漬型の膜分離装置であって、上下が開
   口した箱状のケーシングの内部に、上下方向に配置され
   る平板状の膜カートリッジを適当間隔で並列に配置し、
   膜カートリッジの下方に、下向きに散気口を有する散気
   装置を設け、前記膜カートリッジは、剛性を有する膜支
   持体の内部または表面に透過液流路を形成し、この透過
   液流路を覆って膜支持体の両表面に濾過膜を配置し、膜
   支持体の上下方向の端面を一定厚みを有する支持部材に
   よりシールして、この支持部材により、隣接する膜カー
   トリッジの濾過膜との間に所定の隙間を形成し、この支
   持部材の少なくとも一方を透過液流路に連通する中空体
   として透過液吸引口を設けた構成としたことを特徴とす
   る膜分離装置。