JPH10202069A - 平膜エレメント - 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、散気手段により膜エレメントをエア−スクラビ
ングしつつ膜エレメントの濾過液側を間歇的に減圧して
原液を濾過処理する膜分離装置における膜エレメントの
エア−スクラビングに対する封止安定性を向上させ、間
歇的減圧のもとでも膜分離装置を安全に運転できるよう
にする。 【解決手段】枠体１１の両面に凹部ａまたは凸部ｂを設
け、枠体の両側に配した平膜１３の周囲部１３１を上記
の枠体表面１１１に塗布した接着剤層１２中に、当該周
囲部１３１と当該枠体面１１１とを接触させることなく
埋入した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浸漬型膜分離装置
の膜エレメントに関し、特にし尿、下水、家庭排水、工
場排水等の汚水処理に使用する浸漬型膜分離装置の膜エ
レメントとして有用なものである。

【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。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）。この装置におけ
る膜モジュ−ルには、平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並設したものが使用され、その
平膜エレメントには、濾過液取出し口を有する枠体内に
濾過液流路材を納め、その枠体の両側に平膜を配し、各
平膜の外面周囲部と枠体面とにまたがり接着剤を塗布し
て平膜の周囲部裏面と枠体面との間を接着剤の浸透によ
り接着したものが使用されている。

【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エアのエア−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、活性汚泥で吸着・代謝分解させ、有機物を減少させ
ると共に活性汚泥を増殖させ、膜エレメントの膜面に沿
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。この膜分離においては、膜エレメントの
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
を抑制しているが、膜エレメント内が減圧され膜面に活
性汚泥が吸引されるので、ゲル層の生成速度がかなり急
速である。而るに、膜エレメントの濾過液側の減圧を間
歇的に行うと、膜面に付着している活性汚泥を減圧０の
ときに膜面での吸引から解除し得ると共に膜を無張力状
態にして膜面に沿う気液混合上昇流で膜面をよく振動さ
せ得るので、すでに付着した活性汚泥をある程度剥離除
去でき、ゲル層の生成速度を遅くし得て濾過流束の低下
軽減に有効である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、膜エレ
メントの振動が激しくなり膜と枠体との接着界面が早期
に剥離され、早期の運転中止が避けられない。周知の通
り、接着強度の向上のために被接着面を凹凸加工するこ
とは慣用手段である。しかしながら、本発明者の検討結
果によれば、枠体表面に凹凸を形成し、この凹凸面に膜
周囲部を単に接着剤で接着しても、上記早期の破損を防
止し難い。その理由は、枠体表面の凹凸のために、膜周
囲部に小波若しくは皺が発生し、この小波若しくは皺の
ために膜に作用する応力が複雑化して剥離が生じ易くな
り、被接着面の凹凸化による接着面積の増加効果が相殺
される結果であると推定される。

【０００６】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、散気手段により膜エレメ
ントをエア−スクラビングしつつ膜エレメントの濾過液
側を間歇的に減圧して原液を濾過処理する膜分離装置に
おける膜エレメントのエア−スクラビングに対する封止
安定性を向上させ、間歇的減圧のもとでも膜分離装置を
安全に運転できるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る平膜エレメ
ントは、内側を濾過液側とする膜エレメントを原液中に
浸漬し、散気手段により膜エレメントをエア−スクラビ
ング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エレメントであり、枠体の両
面に凹部または凸部を設け、枠体の両側に配した平膜の
周囲部を上記の枠体両面に塗布した接着剤層中に、当該
周囲部と当該枠体面とを接触させることなく埋入したこ
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は本発明に係る平膜
エレメント１の接着剤封止構造の一例を示し、枠体１１
の表面に多数本の凹溝ａを設け、この枠体表面１１１に
塗布した接着剤層１２中に平膜１３の周囲部１３１を埋
入し、この膜周囲部１３１と枠体表面１１１との接触を
排除してある。この平膜エレメントの接着剤封止構造の
作成は、凹溝ａ，…を設けた枠体表面１１１に接着剤１
２１を表面平滑に塗布し、この接着剤層１２１上に平膜
１３の周囲部１３１を当てがい、更に接着剤１２２（接
着剤と同一接着剤）を塗布することにより行うことがで
き、接着剤には、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、ホットメルト樹脂等を使用できる。この接着剤封止
構造においては、平膜周囲部の上からのみ接着剤を塗布
し、平膜周囲部の裏面と枠体面との間を接着剤の浸透で
接着する場合とは異なり、平膜周囲部が凹溝に沿って変
形されて小波若しくは皺を生じるのを防止でき、膜に作
用する応力の皺等による複雑化を排除できる。このた
め、後述する実施例と比較例との対比からも明らかなよ
うに、膜エレメントのエア−スクラビングに対する封止
安定性を飛躍的に向上できる。

【０００９】図２の（イ）は本発明に係る平膜エレメン
トの一例の平面図を、図２の（ロ）は図２の（イ）にお
けるロ−ロ断面図をそれぞれ示し、枠体１１にはプラス
チック、例えばＡＢＳ樹脂の射出成形品を使用し、この
枠体１１内に濾過液通路用スペ−サ１４（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）
を収容し、平膜１３，１３の周囲部を枠体１１の上下面
に上記図１に示した構造で接着剤１２により封止固定し
てある。１１０は濾過液集水管部である。平膜には、不
織布、織布等の支持材上に限外濾過膜や精密濾過膜等を
貼り合わせたもの、限外濾過膜や精密濾過膜等に織布、
不織布等の支持材を埋入したものを使用できる。本発明
に係る平膜エレメントの寸法は、通常、縦５０〜１５０
ｃｍ、横２０〜１００ｃｍ、厚み３ｍｍ〜６ｍｍとされ
る。

【００１０】本発明に係る平膜エレメントにおいて、枠
体表面に設ける凹部または凸部は、表面積を増加すると
共に膜周囲部をその凹部または凸部に追従変形させるこ
となく実質的に平らに保持したままで枠体に接着剤層に
より接着し得るものであればよく、図３の（イ）〜
（ハ）に示すような凹溝（断面形状は、四角形、三角
形、蟻溝形等）や凸条〔断面形状は、図４の（ロ）のｂ
で示すような四角形、三角形、逆台形等〕、図３の
（ニ）及び（ホ）に示すような突子（形状は、円柱、球
面等）や図３の（ヘ）及び（ト）に示すような有底穴
（四角穴、三角穴、円柱穴、柱穴、円錐穴、三角錐穴
等）を使用できる。図４の（イ）及び（ロ）に示すよう
に、凸条ｂまたは凹溝ａは枠縁１１の長手方向と凸条ま
たは凹溝の長手方向とを一致させるように設けることが
好ましい。また、図４の（ハ）〜（ホ）に示すように、
凸条または凹溝と突子と有底穴との併用も可能である。
上記凸条または凹溝の巾及び高さまたは深さは通常０．
００１ｍｍ〜５．０ｍｍとされ、突子または有底孔の径
は通常０．００１ｍｍ〜５．０ｍｍ、高さまたは深さは
通常０．００１ｍｍ〜５．０ｍｍとされる。

【００１１】図５は本発明に係る平膜エレメントを使用
した浸漬型平膜モジュ−ルＡを示している図５におい
て、２は下端にスカ−ト部２１を有するラックを、１，
…は平膜エレメントをそれぞれ示し、ラック２内に複数
枚の平膜エレメント１，…を相互間に原液通路間隙を保
持して装着し、各平膜エレメント１の濾過液集水管１１
０を合流管３１０に連通してある。図示されていない
が、スカ−ト部２１内には散気管が収容されている。５
１０は散気管に対する給気口である。

【００１２】図６は上記の膜モジュ−ルＡ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６
において、３は開放式の被処理液槽である。Ａは浸漬型
平膜モジュ−ルである。３１は膜エレメント１，…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３１に設けた吸引ポンプであり、間歇駆動させ
るための制御回路を備えている。３４は濾過液貯水槽で
ある。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，…は膜モジュ−ルの直下に
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。

【００１３】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６において、この汚
水を液送ポンプ４２により被処理液槽３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の間歇的運転により平膜エレメント１，…
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、膜エレメント１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、これを濾過液貯水槽３４に貯え
ていく。吸引ポンプ３３の間歇運転の停止時、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
が連続駆動され、散気管５１，…からの噴出気流による
槽内汚水の旋回が続行されたままであり、膜エレメント
１の膜面に付着している活性汚泥が減圧吸引から解除さ
れて散気管５１，…からのエアによるアアスクラビング
で剥離除去されていく。

【００１４】この汚水処理中、膜エレメント１，…にお
いては、アアスクラビングに伴い振動を受け、膜に応力
が作用するが、膜の接着剤層に臨む裾部分に皺や小波の
発生が無いために膜応力の複雑化が排除され、膜端部が
接着剤層に埋め込まれているために膜と接着剤層との結
合強度が大きく、その接着剤層が枠体表面に凸部または
凹部によるアンカ−効果で結合されているから、接着剤
層と枠体との結合強度も大であり、従って、膜と枠体と
の間の封止性をよく保証できる。このことは、次の実施
例と比較例との対比からも確認できる。

【００１５】

【実施例】

〔実施例１〕枠体はＡＢＳ樹脂製とし、枠体表面に図４
の（イ）に示すように凹溝ａを設けた。凹溝の巾は２．
０ｍｍ、深さは１．０ｍｍ、枠体の枠縁巾は３５ｍｍ、
接着剤の塗布巾２５ｍｍ、凹溝の本数は５本とした。こ
の枠体の表面を接着剤の塗布により表面平滑とし、この
接着剤層に平膜の周囲部を当てがい、その平膜周囲部上
に更に接着剤を塗布して膜エレメントを製作した。膜エ
レメントの寸法は縦５７０ｍｍ、横４５０ｍｍ、厚み５
ｍｍとし、平膜には公称孔径０．４μｍ、膜面積０．３
ｍ²のポリオレフィン系限外濾過膜を使用し、接着剤に
はウレタン樹脂を用いた。 〔実施例２〕枠体表面に図４の（ロ）に示すように凸条
ｂを設け、凸条の巾を２．０ｍｍ、高さを１．０ｍｍ、
凸条の本数は５本とした以外、実施例１に同じとした。 〔実施例３〕枠体表面に球面穴を設け、穴の直径を２．
０ｍｍ、深さを１．０ｍｍ、穴間の間隔をほぼ３．０ｍ
ｍとした以外、実施例１に同じとした。 〔比較例〕実施例１に対し、枠体の凹溝と平膜周囲との
接着を、接着剤の浸透により行った以外実施例１に同じ
とした。

【００１６】これら実施例及び比較例の平膜エレメント
について、１５枚をラック内に相互間隔８ｍｍで並設し
て膜モジュ−ルを組立て、各膜モジュ−ルについて、水
槽内に浸漬し、吸引ポンプを１０分間作動（減圧力は約
−１０KPa)、５分間停止で間歇運転すると共に下方から
平膜エレメント１枚当たり、５リットル／分、１０リッ
トル／分、５０リットル／分の空気量でエアスクラビン
グして膜の接着封止部が破損の有無を濾過液の水質より
調べたところ、結果は表１の通りであった。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】本発明に係る平膜エレメントにおいて
は、表１から確認できる通り、膜エレメント内が常圧で
膜間差圧の作用が無くて膜が振動しやすい状態でエアス
クラビングを受けても、枠体と平膜との封止固定状態を
安定に保持でき、散気手段により膜エレメントをエア−
スクラビングしつつ膜エレメントの濾過液側を間歇的に
減圧し、この間歇的減圧のもとで膜汚染の進行を遅らせ
て濾過流束の低下速度を遅延させる場合でも、膜分離装
置を安全に運転できる。また、膜周囲部の接着剤で覆わ
れる面積を小にできるので、膜面積を有効利用でき、平
膜エレメントの小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平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図面である。

【図２】本発明に係る平膜エレメントを示す図面であ
る。

【図３】本発明において使用する凸部または凹部の形状
の異なる例を示す図面である。

【図４】本発明において使用する凸部または凹部の異な
る例を示す図面である。

【図５】本発明に係る膜エレメントを使用した膜モジュ
−ルの一例を示す図面である。

【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。

【符号の説明】

１１ 枠体 ａ 凹部 ｂ 凸部 １２ 接着剤層 １３ 平膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側を濾過液側とする膜エレメントを原液
   中に浸漬し、散気手段により膜エレメントをエア−スク
   ラビング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エレメントであり、枠体
   の両面に凹部または凸部を設け、枠体の両側に配した平
   膜の周囲部を上記の枠体両面に塗布した接着剤層中に、
   当該周囲部と当該枠体面とを接触させることなく埋入し
   たことを特徴とする平膜エレメント。
2. 【請求項２】膜エレメントの濾過液側の減圧を間歇的に
   行う請求項１記載の平膜エレメント。