JPH09122458A - 膜モジュ−ル用エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】浸漬型平膜モジュ−ルの膜エレメントにおい
て、膜面積の有効利用若しくは膜モジュ−ルの小型化を
図るために、平膜周囲の膜支持体に対する接着剤封止巾
を狭くしても逆洗圧力に耐え得る膜モジュ−ル用エレメ
ントを提供する。 【解決手段】濾過液室を有する支持体に平膜の周囲部が
その濾過液室の減圧により濾過が行われるように接着剤
で封止されてなる膜エレメントにおいて、平膜１１の周
囲部１２に孔１３が設けられ、接着剤１６が平膜周囲部
１２を覆い、かつ孔１３を充填して塗施されている。孔
に代え、平膜の周囲部と支持板との間にクリアランスを
設けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、し尿、下水等の汚
水処理に使用される浸漬型膜モジュ−ルの膜エレメント
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近来、し尿、下水（以下、汚水と称す
る）の伝統的な処理方法である重力分離活性汚泥処理法
（曝気槽で微生物分解処理を行い、この処理汚水を沈殿
分離室に導き、活性汚泥を重力分離により分離し、その
分離汚泥の一部を曝気槽に返送する方法）に代替する方
法として、膜分離活性汚泥処理法が注目されている。こ
の処理法においては、固液分離を膜モジュ−ルによる濾
過で行い、濾過液を取出し、余剰汚泥を直接曝気槽から
引き抜いており、曝気槽のMLSS（混合液浮遊性固形
物）を重力分離法に較べて著しく高くできるので、曝気
槽を重力分離法の場合に較べて相当に縮小でき、更に沈
殿分離室が不要であるので、装置全体を小型化できる、
曝気槽内のMLSS濃度を高く維持できるので、重力分離
法とは異なり、余剰汚泥処理に際しての脱水が不要であ
る、運転エネルギ−の省力化を図ることができる、等
の利点がある。

【０００３】本出願人においては、膜分離法による汚水
処理装置として、「散気装置を有し、膜面に沿い鉛直方
向通路を有する膜モジュ−ルを前記散気装置の直上に配
設し、該膜装置の膜体濾過側を負圧とするための手段を
設けた散気式曝気槽」を既に提案した（特公平４−７０
９５８号、特許第１８７４８８１号）。この装置の膜モ
ジュ−ルには、例えば、濾過液取出し口を有する枠体に
平膜の周囲を接着剤で封止した膜エレメントを相互間に
鉛直方向通路を保持するように積重ねたものが使用され
る。

【０００４】この散気式曝気槽を使用して汚水を処理す
るには、散気装置からの噴出気泡のエア−リフト効果で
槽内原液を旋回させ、汚水中の有機物を空気との接触
下、好気性微生物により吸着・代謝分解させ、有機物を
減少させると共に好気性微生物を増殖させ、膜モジュ−
ルの膜面に沿う気液混合上昇流で膜面での汚泥ゲル層の
生成を抑制しつつ膜モジュ−ルの濾過液側を減圧して膜
間差圧を発生させ、この膜間差圧下で活性汚泥液から水
を濾過により分離していく。この場合、固液分離が膜濾
過により効率よく行われるので、MLSS濃度を高くして
も、ブロッキングの発生なく処理できる。しかしなが
ら、処理液のMLSS濃度を高くすると、膜面でのゲル層の
生成が顕著となって濾過流束の低下が避けられない。従
って、適時に膜洗浄を行って濾過流束を回復させること
が必要であり、この膜洗浄方法としては逆洗方法、例え
ば、濾過液を一定の水頭圧力で貯水しておき、膜洗浄
時、膜の濾過液室側を水頭圧力で逆加圧する方法が作業
性に優れ、有利である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】而るに、この逆洗方法
においては、膜エレメントの膜が逆加圧されるために、
膜と支持枠との接着強度をこの逆加圧に耐え得るように
設定しなければならず、従来は、膜と支持枠との接着剤
封止巾をかなり広く設定することによって所定の接着強
度を確保している。しかしながら、この接着封止巾の膜
部分では濾過不能となり、かなり広い膜面積が濾過上無
駄となる、あるいは、支持枠の外郭が大きくなりそれだ
け膜モジュ−ルが大型化される等の不都合がある。

【０００６】本発明の目的は、浸漬型平膜モジュ−ルの
膜エレメントにおいて、膜面積の有効利用若しくは膜モ
ジュ−ルの小型化を図るために、平膜周囲の膜支持体に
対する接着剤封止巾を狭くしても逆洗圧力に耐え得る膜
モジュ−ル用エレメントを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る一の膜モジ
ュ−ル用エレメントは、濾過液室を有する支持体に平膜
の周囲部がその濾過液室の減圧により濾過が行われるよ
うに接着剤で封止されてなる膜エレメントにおいて、平
膜の周囲部に孔が設けられ、接着剤が平膜周囲部を覆
い、かつ孔を充填して塗施されていることを特徴とする
構成である。本発明に係る他の膜モジュ−ル用エレメン
トは、濾過液室を有する支持体に平膜の周囲部がその濾
過液室の減圧により濾過が行われるように接着剤で封止
されてなる膜エレメントにおいて、平膜の周囲部と支持
板との間にクリアランスが設けられ、接着剤が平膜周囲
部を覆い、かつクリアランスを充填して塗施されている
ことを特徴とする構成である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１の（イ）〔断面説明
図〕及び（ロ）〔平面説明図〕は本発明に係る膜モジュ
−ル用エレメントにおける平膜周囲の接着剤封止構造の
一例を示し、平膜１１の周囲部１２に所定の間隔で孔１
３が設けられ、膜の縁端部裏面と支持体１４との間が両
面粘着テ−プ１５で仮固定され、平膜周囲部を覆って接
着剤１６、例えば、エポキシ樹脂系やウレタン樹脂系接
着剤が塗布され、孔１３が接着剤１６で充填されてい
る。この接着剤封止構造によれば、固化した接着剤１６
が孔１３を経て支持体１４に固着されて膜周囲部１２が
あたかも鋲止めされた状態になってそれだけ膜の逆圧に
対する固定強度が増大される。孔の形状は、丸形、角形
等任意であり、孔径は接着剤で覆われる平膜端部長さの
１／５〜１／３程度とされ、孔相互の間隔は、同平膜端
部長さの１／２〜２倍程度とされる。

【０００９】図２の（イ）〔断面説明図〕及び（ロ）
〔平面説明図〕は本発明に係る膜モジュ−ル用エレメン
トにおける平膜周囲の接着剤封止構造の別例を示し、平
膜１１の周囲部１２と支持体１４との間に、両面粘着テ
−プ１５がスペ−サとされてクリアランス１７が設けら
れ、平膜周囲部１２を覆って接着剤１６、例えば、エポ
キシ樹脂系やウレタン樹脂系接着剤が塗布され、クリア
ランス１７が接着剤１６で充填されている。

【００１０】図３の（イ）は本発明に係る膜モジュ−ル
用エレメントの一例を示す平面図、図３の（ロ）及び図
３の（ハ）は図３の（イ）におけるロ−ロ断面図及びハ
−ハ断面図をそれぞれ示し、縦部材１８，１８と横部材
１９，１９とをジョイナ−２０，…で連結して枠体１４
を組立て、濾過液通路用スペ−サ２１（例えば、プラス
チックネット、プラスチック不織布、トリコット等）の
両端部を両縦部材１８，１８内にスリット１８１より挿
入し、この濾過液通路用スペ−サ２１を挾む各平膜１
１，１１の周囲を枠体１４の上下面に上記図１または図
２に示した構造で接着剤により封止してある。

【００１１】図４の（イ）は縦部材１８の断面図を、図
４の（ロ）は横部材１９の断面図をそれぞれ示し、図５
の（イ）及び図５の（ロ）はジョイナ−の側面図及び正
面図をそれぞれ示している。これらの部材を使用して上
記枠体１４を組み立てるには、横部材１９の端部におい
て両側面の溝１９１，１９１にジョイナ−２０の半受口
２０１のスロット２０２を案内してジョイナ−２０を横
部材１９の端部に嵌め込み、横部材１２の端部において
高さ片半部外面にジョイナ−２０の半受口２０１を嵌合
し、同他半部の中空内にジョイナ−２０のインサ−トプ
レ−ト部２０３の一部２０３’を嵌入し、更に、縦部材
１８の端部において中空本体部１８２をジョイナ−２０
の挿口２０４の外面上に嵌合すると共に縦部材１８の端
部においてスリット部１８１内にジョイナ−２０のイン
サ−トプレ−ト部２０３の残部を嵌入させ、そして、ジ
ョイナ−と横部材との境界及びジョイナ−と縦部材との
境界をそれぞれ接着剤で封止・結着し、縦部材と横部材
との接続を行い、この接合を４コ−ナで行って枠体を組
み立てを終了する。このようにして組み立てた枠体にお
いては、縦部材のスリット部の外側面と横部材の側面と
が面一になっている。

【００１２】図６は本発明に係る膜モジュ−ル用エレメ
ントを使用した浸漬型平膜モジュ−ルを示している図６
において、Ａ，…は上記した平膜エレメントを示し、複
数枚を縦部材を相互に密接させて重ね、ジョイナ−２
０，２０，…の側面同士を当接し、ジョイナ−２０，…
にボルト２０５を通し、このボルトの締め付けにより一
体化し、各平膜エレメントの上側両ジョイナ−の一方に
濾過液取出し管２０６を平膜エレメントの一枚ごとに互
い違いの位置にして取り付けてある。勿論、ジョイナ−
のボルト挿通孔とボルトとの間は水密にシ−ルしてあ
る。ジョイナ−におけるボルト挿通孔をジョイナ−内空
洞より独立して穿孔すれば、このシ−ルは不要である。
上記において、ジョイナ−に鍔または耳部を設け、この
鍔または耳部にボルト挿通孔を穿孔することもできる。
上記の本発明に係る平膜モジュ−ル膜エレメントにおい
ては、平膜エレメントの縦部材１８，１８が相互に密接
されており、実質上、上下のみに開放された周囲壁構造
となっている。

【００１３】図７は上記浸漬型平膜モジュ−ルを使用し
た膜分離活性汚泥処理装置の一例を示す説明図である。
図７において、３１は開放式の被処理液槽である。Ｂは
浸漬型平膜モジュ−ルである。３２は膜エレメントＡ，
…の濾過液集水管に連通した濾過水取出し配管である。
３３はこの配管３２に設けた吸引ポンプであり、間歇駆
動させるための制御回路３４を備えている。３５は吸引
ポンプ３３の入口側に設けたバルブである。３６は立上
り管、３７は立上り管３６の上端に設けた濾過液高所貯
水槽、３８は濾過液高所貯水槽４のオバ−フロ−管、３
９は濾過液高所貯水槽３７と膜モジュ−ルＢの濾過液側
とを連通せる連通管、４０は連通管３９に設けたバルブ
である。上記制御回路３４により、吸引ポンプ３３の間
歇駆動に対し、吸引ポンプ３３の作動オン中はバルブ３
５が開路されると共にバルブ４０が閉路され、吸引ポン
プ３３の作動オフ中はバルブ３５が閉路されると共にバ
ルブ４０が開路される。４１は原液供給配管、４２はこ
の配管４１に設けた液送ポンプである。５１，…は膜エ
レメントモジュ−ルＢの直下に配設した散気管である。
５２は散気管５１，…に接続したブロワである。６は被
処理液槽３１の底部に接続した余剰汚泥排出管である。

【００１４】この汚水処理装置により汚水を処理するに
は、この排水を貯槽に一旦貯え、図７において、この汚
水を液送ポンプ４２により被処理液槽１に供給し、ブロ
ワ５２の駆動により散気管５１，…から空気を噴出さ
せ、この噴出気流により槽内汚水を旋回させると共に吸
引ポンプ３３の間歇的駆動により浸漬型平膜モジュ−ル
Ｂの濾過液通路側を間歇的に減圧し、汚水中の有機物を
空気との接触下、好気性微生物により吸着・代謝分解さ
せ、有機物を減少させると共に好気性微生物を増殖さ
せ、浸漬型平膜モジュ−ルＢの濾過液側の減圧による膜
間差圧のもとで水を膜濾過させ、これを濾過液を立上り
管３６を経て濾過液貯水槽３７に一旦貯え、オバ−フロ
−管３８から取出していく。増殖された好気性微生物、
すなわち活性汚泥の余剰量は、余剰汚泥排出管６から排
出し、活性汚泥濃度を一定の高濃度に保持していく。吸
引ポンプ３３の停止時には上記減圧が行われず、従っ
て、濾過は行われないが、ブロワ５２は連続駆動され、
散気管５１，…からの噴出気流による槽内汚水の旋回を
続行したままでバルブ４０を開路して膜モジュ−ルＢの
濾過液通路側に上記立上り管３６の高低差に基づく水頭
圧の濾過液圧力を作用させ、以後、吸引ポンプ３３の再
駆動、再停止の繰返しにより、膜モジュ−ルＢの濾過液
側通路の減圧による濾過、膜モジュ−ルＢの濾過液側通
路の濾過液の水頭圧力による加圧を繰り返していく。上
記において膜エレメントＡの外側はほぼ一気圧であり、
膜モジュ−ルＢと濾過液高所貯水層３７との高低差をｈ
とすると、吸引ポンプ３３の停止時、バルブ４０の開路
によって浸漬型平膜モジュ−ルＢの平膜に濾過液側から
原液側に作用する圧力はｈρｇ／ｃｍ²である（ρは濾
過液の比重）。

【００１５】上記において、吸引ポンプ３３の駆動時、
バルブ３５が開路され、膜モジュ−ルＢの濾過液側通路
が減圧されて膜間差圧が発生するから、その膜間差圧で
濾過が行われ、その濾過液が濾過液貯水槽３７に一旦貯
えられ、オバ−フロ−管３８から流出されていく。吸引
ポンプ３３の駆動時、膜モジュ−ルＢの膜外面は当該モ
ジュ−ルＢの濾過液側の減圧により吸引状態にある。而
るに、吸引ポンプ３３の停止時、モジュ−ル２の濾過液
側の貯水槽３７内濾過液の水頭圧力による加圧で膜面が
上記吸引状態とは逆の吐出し状態にされ、膜面のゲル層
の付着保持が不安定となり、このゲル層に散気管５１，
…からの噴出気流による気液混合流が激しく接触するか
ら、ゲル層を効果的に剥離除去できる（逆圧洗浄）。上
記において、散気管のエア−噴出による原液の旋回に代
え、撹拌翼で原液を旋回させること、または両者の併用
も可能である。

【００１６】本発明に係る膜エレメントにおいて、膜支
持体の構造は特に限定されない。例えば、図８の（イ）
並びに図８の（ロ）に示すように、プレ−ト１４の両面
に濾過液通路溝１４１，…を形成し、プレ−ト１４の一
端面に前記濾過液通路溝１４１，…に連通する濾過液取
出し孔２０６を設け、プレ−ト１４の各面に順次に濾過
液通路用スペ−サ２１及び平膜１１を積層し、平膜１１
の周囲部をプレ−ト各面に前記図１または図２により説
明した構成で接着剤により封止したものも使用できる。

【００１７】

【実施例】

〔実施例１〕膜エレメントは図３に示す構造とし、平膜
寸法は１ｍ×０．６ｍとした。平膜周囲の接着封止構造
は、図１に示す構造とし、接着封止巾Ｌは２０ｍｍ、接
着剤はみ出し代ΔＬ５ｍｍ、孔は等間隔にて５０個、孔
径を１０ｍｍφとし、接着剤にはエポキシ樹脂接着剤を
使用した。 〔実施例２〕膜エレメントは図３に示す構造とし、平膜
寸法は１ｍ×０．６ｍとした。平膜周囲の接着封止構造
は、図２に示す構造とし、接着封止巾Ｌは２０ｍｍ、接
着剤はみ出し代ΔＬ５ｍｍ、クリアランスは長さ１２ｍ
ｍ、厚み１ｍｍとし、接着剤にはエポキシ樹脂接着剤を
使用した。 〔比較例〕実施例１に対し、孔を省略した以外、実施例
１に同じとした。平膜と支持体との接着は、接着剤の膜
への浸透によって行われた。

【００１８】これらの実施例及び比較例について、濾過
液室側に水圧を加え、耐圧値を測定したところ（全て平
膜と支持体との界面剥離であった）、実施例１では、水
頭圧ほぼ１６ｍ、実施例２では水頭圧ほぼ２０ｍ、比較
例では水頭圧ほぼ８ｍであった。これらの試験結果か
ら、本発明に係る膜エレメントを使用して図で説明した
汚水処理を行う場合、従来の膜エレメント使用の場合に
較べ、濾過液高所貯水槽の高さを高くしたり、ポンプま
たは空気圧を利用して高い逆洗圧力で効率良く逆洗でき
る。

【００１９】

【発明の効果】上述した通り、本発明に係る膜エレメン
トを用いた膜モジュ−ルにより膜分離活性汚泥処理すれ
ば、高濃度MLSSのために膜面が汚損されても、充分に高
水頭圧の貯水濾過液で膜を効率良く逆洗でき、充分に高
い濾過流束を維持しつつ汚水処理できる。あるいは、同
一水頭圧の貯水濾過液の逆洗のもとでは、平膜周囲部の
接着封止面積を小にして膜面積の利用率を高め得る、ま
たは、膜エレメントの支持体の外郭の縮小により膜モジ
ュ−ルを小型化できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る膜エレメントにおける平膜周囲部
の接着封止構造の一例を示す説明図である。

【図２】本発明に係る膜エレメントにおける平膜周囲部
の接着封止構造の別例を示す説明図である。

【図３】図３の（イ）は本発明に係る膜エレメントの一
例を示す平面図、図３の（ロ）は図３の（イ）における
ロ−ロ断面図、図３の（ハ）は図３の（イ）におけるハ
−ハ断面図である。

【図４】図４の（イ）は図３における膜エレメントの支
持体の縦部材の断面図、図４の（ロ）は同じく横部材の
断面図である。

【図５】図５の（イ）は図３における膜エレメントの支
持体のジョイナ−の側面図、図４の（ロ）は同じく正面
図である。

【図６】本発明に係る膜エレメントを使用した膜モジュ
−ルの一例を示す説明図である。

【図７】本発明に係る膜エレメントを使用した膜モジュ
−ルで膜分離活性汚泥処理するための装置の一例を示す
説明図である。

【図８】図８の（イ）は本発明に係る膜エレメントの上
記とは別の例を示す説明図、図８の（ロ）は図８の
（イ）におけるロ−ロ断面図である。

【符号の説明】 １１ 平膜 １２ 平膜の周囲部 １３ 孔 １４ 支持体 １５ 両面粘着テ−プ １６ 接着剤 １７ クリアランス

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図８】

【図７】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】濾過液室を有する支持体に平膜の周囲部が
   その濾過液室の減圧により濾過が行われるように接着剤
   で封止されてなる膜エレメントにおいて、平膜の周囲部
   に孔が設けられ、接着剤が平膜周囲部を覆い、かつ孔を
   充填して塗施されていることを特徴とする膜モジュ−ル
   用エレメント。
2. 【請求項２】濾過液室を有する支持体に平膜の周囲部が
   その濾過液室の減圧により濾過が行われるように接着剤
   で封止されてなる膜エレメントにおいて、平膜の周囲部
   と支持板との間にクリアランスが設けられ、接着剤が平
   膜周囲部を覆い、かつクリアランスを充填して塗施され
   ていることを特徴とする膜モジュ−ル用エレメント。
3. 【請求項３】両面粘着テ−プをスペ−サとしてクリアラ
   ンスが設けられている請求項２記載の膜モジュ−ル用エ
   レメント。