JPH10128081A - 浸漬型膜モジュ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内側を濾過液側とする膜エレメントを原液中に
浸漬し、散気手段により原液を旋回させ、膜面を原液流
動で洗浄しつつ膜エレメントの濾過液側を減圧して原液
を濾過処理する膜分離法、特に膜分離活性汚泥処理法に
おいて、一定の濾過流束を安定な減圧度で得る浸漬型膜
エレメント、すなわち、長期の安定運転を可能にする浸
漬型膜エレメントを提供する。 【解決手段】膜エレメント２，２間の間隔ａが３〜１５
ｍｍであり、水平出し手段を備えている。

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、生活
排水、工場排水等の汚水処理に使用する膜分離装置の膜
モジュ−ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近来、し尿、下水、家庭排水、工場排水
（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。

【０００３】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
水が軽減される、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。

【０００４】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−ルとしては、平型の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立て並べて設置したものが好
適である。

【０００５】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エアのエアバブリングで槽
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、膜エレメントの
膜面に沿う原液流れで膜面での汚泥ゲル層の生成を抑制
しつつ膜エレメント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。

【０００６】この膜分離においては、経時的に原液中の
浮遊汚泥が膜面に付着して濾過抵抗が増大していくか
ら、濾過流束を一定に保持するには、膜エレメントの濾
過液側減圧度、すなわち膜間差圧を漸次に増加しなけれ
ばならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記膜モジュ−ルの小
型化には膜エレメントの間隔を狭くし、膜モジュ−ルの
容積に対する膜面積率を大とすることが有効である。而
るに、本発明者においては、膜エレメント間の間隔を１
０ｍｍ程度に狭くすると、処理槽での膜モジュ−ルの水
平度が上記の濾過特性に大きな影響を与え、水平度が悪
いほど、濾過流束一定のもとでの経時的な減圧度の増加
を急峻にしなければならず、減圧度が早期に減圧ポンプ
の限界値に達してしまい、安定運転を行い得ないことを
知った。そこで、本発明者において、この原因を究明し
たところ、上記膜エレメント間の間隙を１０ｍｍ程度と
狭くすると、膜モジュ−ルの傾きによって散気管からの
噴出エアによる気液混合流体の上昇流に対する抵抗が増
し、上記の原液旋回流が弱められて膜面での原液流れに
よる汚泥ゲル層の生成抑制効果が減退されて汚泥ゲル層
の生成が加速度的に増加することが主要な原因であるこ
とを知った。

【０００８】本発明の目的は、内側を濾過液側とする膜
エレメントを原液中に浸漬し、散気手段により原液を旋
回させ、膜面を原液流動で洗浄しつつ膜エレメントの濾
過液側を減圧して原液を濾過処理する膜分離法、特に膜
分離活性汚泥処理法において、一定の濾過流束を安定な
減圧度で得る浸漬型膜エレメント、すなわち、長期の安
定運転を可能にする浸漬型膜エレメントを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る浸漬型膜モ
ジュ−ルは、内側を濾過液側とする平型膜エレメントが
複数枚立て並べられた膜モジュ−ルをその直下に散気手
段を配して原液処理槽内に設置し、散気手段により原液
を旋回させ、膜面を原液流動で洗浄しつつ膜エレメント
の濾過液側を減圧して原液を濾過処理する膜分離装置の
膜モジュ−ルであり、膜エレメント間の間隔が３〜１５
ｍｍであり、水平出し手段を備えていることを特徴とす
る構成であり、膜モジュ−ルに長さ調節可能な脚部を設
け、その脚部の長さ調節により水平出しを行うことがで
き、また、長さ調節可能な脚部を有する架台に膜モジュ
−ルを載置し、その脚部の長さ調節により水平出しを行
うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明に係る浸漬型膜モ
ジュ−ルの一例を示し、内側を濾過液側とする平型膜エ
レメント２を複数枚、相互間の間隔ａを３〜１５ｍｍに
して立て並べてフレ−ム１内に納め、フレ−ム１の脚部
１１を長さ調整可能としてある。図２は本発明に係る浸
漬型膜モジュ−ルを別例を示し、内側を濾過液側とする
平型膜エレメント２を複数枚、相互間の間隔ａを３〜１
５ｍｍにして立て並べて脚なしフレ−ム１内に納め、こ
れを架台１０上に載置し、架台１０の脚部１１を長さ調
整可能としてある。上記脚部１１の長さ調整機構には、
タ−ンバクル機構、スライド・セットビス機構等を使用
できる。上記のフレ−ムや架台は、膜モジュ−ルの直下
に配する散気管からの噴出エアによる気液混合流体を膜
エレメント間の間隙に向けスム−ズに上昇させ得るよう
に開放型としてある。後述の散気管はフレ−ムや架台に
一体的に取り付けることもできる。

【００１２】図３の（イ）及び図３の（ロ）〔図３の
（イ）におけるロ−ロ断面図〕は、上記の平型膜エレメ
ント２の一例を示し、濾過液集水管２１を有する枠体２
０内に濾過液流路材２２（例えば、織布、不織布、ネッ
ト等）を納め、枠体２０の両面に平膜２３（精密濾過
膜、限外濾過膜等）を接着剤２４で接着してあり、平膜
２３には、支持基材上に膜を張り合わせたもの、膜に織
布、不織布等を埋め込んだもの等を使用できる。図４の
（イ）及び図４の（ロ）〔図４の（イ）におけるロ−ロ
断面図〕は、上記の平型膜エレメントの別例を示し、プ
レ−ト２０の両面に濾過液通路溝２０１，…を形成し、
プレ−ト２０の一端面に前記濾過液通路溝２０１，…に
連通する濾過液取出し孔２０２を設け、プレ−ト２０の
各面に順次に濾過液通路用スペ−サ２１及び平膜２３を
積層し、平膜２３の周囲部をプレ−ト各面に接着剤によ
り封止してある。上記膜エレメント２の寸法は、処理槽
の寸法を、従来の散気型曝気槽の曝気室の寸法にほぼ等
しくする場合、通常、高さ５０ｃｍ〜１５０ｃｍ、巾２
０ｃｍ〜１００ｃｍ、厚み３ｍｍ〜１５ｍｍとされる。

【００１３】図５は本発明に係る膜モジュ−ルを用いた
膜分離装置を示す説明図である。図５において、３０は
原液処理槽であり、従来の活性汚泥方式による散気式曝
気槽の曝気槽本体を使用することができる。Ａは本発明
に係る膜モジュ−ルであり、水平出しにより膜エレメン
ト２，２間の間隙ｅを高精度で鉛直方向に向けてある。
３，３…は膜エレメント２，…の下方に設けた散気管で
あり、膜エレメント２，２間の間隙に原液をエアバブリ
ングにより効率良く昇流させ得るように配設してある。
このエアバブリングにより原液が原液処理槽３０内に旋
回される。３１は散気管３に接続した送気配管、３２は
ブロワである。４は膜エレメント２，…の濾過液集水管
に接続した濾過液取出し配管、４１はこの配管４に挿入
した減圧ポンプ、４２は濾過液貯槽である。５１は原液
供給配管、５２はこの配管５１に挿入した液送ポンプで
ある。

【００１４】上記の膜分離装置により汚水（し尿、下
水、生活排水、工場排水等）を処理するには、汚水を貯
槽に一旦貯えたうえ、図５において、この汚水を液送ポ
ンプ５２により原液処理槽３０に供給し、ブロワ３２の
駆動により散気管３から空気を噴出させて原液を旋回さ
せ、同時に、減圧ポンプ４１の駆動により膜エレメント
２，…の濾過液流路側を減圧して所定の膜間差圧を作用
させ、汚水中の有機物を噴出空気との接触下、好気性微
生物により吸着・代謝分解させると共に好気性微生物を
増殖させつつ、膜エレメント２，…の膜に水を透過さ
せ、これを濾過液取出し配管４を経て濾過液貯槽４２に
取出していく。

【００１５】この場合、エアバブリングによる原液の旋
回流速（平均流速）は、原液の濃度や処理速度等によっ
ても異なるが、通常、０．１〜１．０ｍ／ｓｅｃの範囲
内とされる。

【００１７】上記において、散気管３からの噴出エアに
より原液が膜エレメント２，２間の間隙ｅを経て上昇さ
れ、その上昇後にモジュ−ル周囲やモジュ−ル下方から
原液が引き込まれることにより原液が旋回される。しか
るに、膜面に沿っての上昇流が弱いと、膜面への汚泥付
着が急速に進行し、濾過抵抗が増大して負荷急増による
濾過流束の激減または膜エレメントの濾過液側減圧度の
急上昇が避けられない。

【００１８】而るに、本発明に係る膜モジュ−ルおいて
は、膜エレメン２，２ト間の間隔ｅを５〜１５ｍｍと著
しく狭くしているが、水平出し手段を備え、水平出しに
より膜エレメント２，２相互間の間隙ｅを高精度で鉛直
方向に向け得、かかる水平出しのもとで、散気管３から
の噴出エアによる気液混合流体を膜エレメント２，２間
の間隙ｅに勢い良くスム−ズに昇流させ得る。従って、
膜面に沿い強い気液混合流体を流動させることができ、
膜面への汚泥付着をよく抑制しつつ濾過処理を進め得、
濾過抵抗の増大に起因する負荷急増を防止して濾過流束
や膜エレメントの濾過液側減圧度の過激な変動なく安定
に運転できる。また、膜エレメント間の間隔を５〜１５
ｍｍと著しく狭くしているので、膜モジュ−ルの体積に
対する膜面積を大きくでき、モジュ−ルを小型化でき
る。

【００１９】本発明に係る膜モジュ−ルを複数台、原液
処理槽内に設置し、上記送気配管３１をこの複数台数に
応じて分岐し、共通のブロワ３２で各膜モジュ−ル直下
の散気管に送気することもできる。この場合、各膜モジ
ュ−ルの水平出しにより各散気管のエア噴出抵抗を同じ
ように低抵抗にでき、ある散気管のエア噴出抵抗が高く
なる場合に避けられない不均等送気を排除して各膜モジ
ュ−ルに一様にエアを供給でき、全ての膜モジュ−ルを
一様に安定運転できる。

【００２０】

【実施例】

〔実施例〕膜モジュ−ルには図１に示すものを使用し、
膜エレメント２の寸法は、縦１０６０ｍｍ、横（巾）６
１０ｍｍ、厚み最大１３ｍｍ、最小２ｍｍとし、膜には
膜面積０．４５ｍ²のポリオレフィン系精密濾過膜を両
面に使用し、膜エレメント２の枚数は１０枚とし、膜エ
レメント相互間の最小間隔を４ｍｍとした。この膜モジ
ュ−ルを、活性汚泥方式の散気式曝気槽の曝気槽本体内
に据付け、脚部の長さを調節して水平出しを行った。原
液にはMLSS濃度１０，０００〜１５，０００ｍｇ／リッ
トルの活性汚泥溶液を使用し、汚水旋回流速をほぼ０．
５ｍ／secとするように散気流量を設定し、減圧ポンプ
を８分運転−２分停止の繰返しで間歇運転し、濾過流束
をほぼ０．５ｍ³／ｍ²・dayとするように減圧度を調整
した。運転開始直後の減圧度０．７ｋｇ／ｃｍ²に対
し、運転開始８ケ月経過後での減圧度は、０．１８ｋｇ
／ｃｍ²であり安定していた。

【００２１】〔比較例〕実施例に対し、水平出しを行わ
なかった以外、実施例に同じとした。膜モジュ−ルの傾
き角度は１°であった。運転開始８ケ月経過後、減圧度
がほぼ０．６ｋｇ／ｃｍ²にも達し、運転続行が不可能
となった。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る平型膜モジュ−ルによれ
ば、汚水の処理、特に膜分離活性汚泥法において、膜分
離装置を膜汚染をよく抑制し負荷の増加を充分に抑えて
安定に運転でき、長期間にわたり安定運転が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浸漬型膜モジュ−ルの一例を示す
説明図である。

【図２】本発明に係る浸漬型膜モジュ−ルの別例を示す
説明図である。

【図３】本発明に係る浸漬型膜モジュ−ルに使用する膜
エレメントの一例を示す図面である。

【図４】本発明に係る浸漬型膜モジュ−ルに使用する膜
エレメントの別例を示す図面である。

【図５】本発明に係る浸漬型膜モジュ−ルを使用した膜
分離装置をを示す図面である。

【符号の説明】

１ フレ−ム １０ 架台 １１ 脚部 ２ 膜エレメント ３ 散気管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側を濾過液側とする平型膜エレメントが
   複数枚立て並べられた膜モジュ−ルをその直下に散気手
   段を配して原液処理槽内に設置し、散気手段により原液
   を旋回させ、膜面を原液流動で洗浄しつつ膜エレメント
   の濾過液側を減圧して原液を濾過処理する膜分離装置の
   膜モジュ−ルであり、膜エレメント間の間隔が３〜１５
   ｍｍであり、水平出し手段を備えていることを特徴とす
   る浸漬型膜モジュ−ル。
2. 【請求項２】膜モジュ−ルが長さ調節可能な脚部を有す
   る請求項１記載の浸漬型膜モジュ−ル。
3. 【請求項３】膜モジュ−ルが長さ調節可能な脚部を有す
   る架台に載設されている請求項１記載の浸漬型膜モジュ
   −ル。