JPS5870811A - 斜流型限外「ろ」過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃水の高度処理な行なう限外ｐ過装置＆ｃ＠す
るものである。

限外濾過法は高分子膜から成るｐ材の間を適宜の流速で
汚水を通過させ、汚水中の浮遊物質（８Ｂ）はもちろん
、水に溶解しているコロイド粒子までも分離して汚水を
浄化する方法であって、近年中水道用などにおける高度
処理として盛んに用いられている。

この限外濾過装置に用いられる高分子膜の形状には種々
のものがあって、それぞれ−過動率を高めるための配置
に基づいて形成されているが１元来この装置は高分子膜
で形成されたデ材の間を高速度で汚水を通過させる必要
があるので、総じて流体摩擦抵抗が大きく、動力費が嵩
む難点があった。

本発明は限外濾過法の高度な浄化機能を損うことなく動
力損失の低減化を計るべく、戸材の形状に拘泥せずに汚
水の流動方法に観点を当てて、流動発生装置で生じた流
体エネルギーを最大限に活用し、効率的作用な生ぜしめ
て省エネルギー化を促進できる装置の開発に係るもので
ある。即ち。

従来から高分子膜エレメントに汚水を所望の流速で通過
させるための流動発生装置として設けられた単独のポン
プから別１１に多数の濾過エレメントに汚水を分配して
供給するタイプのものがあるが、その分配過程に生ずる
配管流路内の摩擦抵抗が大きいため、殊の外勤力損失に
影響を及ぼしている。

また別のタイプとして、濾過エレメントと流動発生装置
とを同−胴体内に収納し、流動発生装置として汚水の攪
拌機を用いたものもある。この種の装置は、胴体中央に
設けたプロペラ式攪拌翼によって汚水の流動を生ぜしめ
、これによって周囲に設けた濾過エレメントに汚水な供
給するものであり、これは比較的に動力損失は少ないも
のであるが、濾過エレメントが次＠に目づまりを起して
攪拌流量が減少すると、動力が増大するという問題があ
った。

本発明はこれらの点に鑑みて成されたもので、汚水の流
動に際して流路の摩擦抵抗の影響を大きく受けず、小流
量となっても動力が増大しない限外Ｐ４装瞳を提供する
ことを目的とするものである。

汚水の流動発生ｆ！−として用いられる攪拌翼も一種の
ポンプであるから、ポンプとしてその流動特性を調べて
みれば、従来のプロペラタイプのものは第１図の破線Ｈ
ａで示すように、流ＩＱの減少に伴なって圧力Ｈが急上
昇する特性を有し、軸動力りも破線Ｌａで示すように急
上昇するものである。このポンプ特性から類推して、従
来の攪拌翼を内蔵した限外濾過装置が、目づまりするに
つれて動力が嵩むことがわかる。

これに対し斜流ポンプと呼ばれるものは、その翼の軸断
面形状の比較を示した第２図のように、プロペラ翼が第
２図＋ａｌの矢印（イ）で示す軸と平行な流れな発生さ
せるものに対して、斜流翼は第一図＋ｂ＋の矢印ｔｅｌ
）で示すような斜めな流動を生起するもので、その特性
を調べてみれば、第１図の実線Ｈｂのように流ｔＱの減
少に対し℃圧力Ｈの土性はプロペラ翼はどの上昇はなく
、最も重要な点である軸動力ＬＫついては、実線Ｌｂで
示すようにはとんど上昇せずに、部分的にを１減少する
好ましい特性をも有している。

本発明は、この斜流翼の有する特性を最大限に活用し高
い効率を示す流体機械として形成すると共に、その発生
流動を即座Ｋｆｉ過エレメントに作用させて流動発生装
置の発生エネルギーを有効に利用するもので、その構成
は、軸に取り付けて回転される斜流翼を、吸込口を有し
た胴体の内壁に近接させて内蔵し、斜流翼の後流側には
翼からの−れな整流する管状ディフューザを設けて全体
として斜流ポンプを構成し、この管状ディフューザの１
！［後に直列に、且つ七〇流路断面全域にわたって高分
子膜からなる限外濾過エレメントな設けて、この斜流ポ
ンプの発生流を直ちＶｃ濾過エレメントに作用させるも
のである。高分子膜エレメントは表面積を大きくする為
に、ポーラスな多孔質芯体にコイル状に巻いたもの、ま
たは平膜な芯体として積層状に重ねたもの、或いは中ｇ
！轍線維状して束ねたものなど、形状は種々のものを適
用することができるが、濾過エレメントは取付枠な備え
膜浸透液である処理水を外部に抽出できるものでなけれ
ばならない。

即ち管状ディフューザ直後には直列に配置した濾過エレ
メント取付枠を設けて、取付枠には処理水抽出用の箱体
と抽出口な備える。このような構成とすれば、浸透しな
い汚水は濾過エレメント間ケ素通りするので、これを再
循環せしめるために。

前記斜流ポンプと濾過エレメント及び取付枠で構成され
た一体の濾過装置体を外套体で覆い、濾過装置体と外套
体との間に循環流路を形成し、素通りした汚水を再循環
せしめることにより繰り返して濾過処理反応を行わせる
ことができる。そして。

外套体には濾過エレメントの取付枠を取り出″ｆ開口部
を設けて濾過エレメントの再生が可能なように形成する
。この開口部は、前記濾過装置体が汚水の流動発生装置
としての斜流ポンプ部分と濾過エレメント部分とを直列
に配置して構成されているから、流動発生装置の干渉な
受けることなく設けることができる。

以下本発明の構成を明確にする為に図面（基づき本発明
の詳細な説明する。第３図は本発明装置の縦断正面図で
あり、第４図はその横断平面図であって、第５図はその
Ａ−Ａ縦断側面図であり。

第６図は同じ＜Ｂ−Ｂ縦断側面図である。

図において、軸／に斜流翼コを取り付け、これを吸込口
３を有するポンプ胴体ダに内蔵し、ポンプ胴体ｑに接続
して管状ディフューザ３を設け。

このディフューザ！には適宜枚数の放射状リプルな介し
て軸受箱りおよび水中軸受ｔを設けて、外部軸受ｔと共
和軸ｌを支承する。

本実施例における管状ディフューザｊは異径拡大管で形
成されている。即ちディフェーサ３０入口部は円筒状で
あり、出口部は方形状である。そしてリプ６は単に軸受
箱７のサポート部材としての機能だけでなく、斜流翼コ
が動翼であるからこれに対する静翼として所望の翼形状
としてディフューザＳにおける整流機能の向上化に寄与
させることもできる。

次いでディフューザ！の出口形状と同一の開口面積を持
った一過エレメント取付枠ＩＯなディフューザＳと直列
に設けて限外ｒ過エレメント／／を収納する。−過エレ
メン）　／／は、汚水の流通により高分子膜からの浸透
液を集め外部に抽出する為の箱体ｌコに取付けた上で、
取付枠１０Ｋ収納し、浸透液である濾過処理水が箱体１
２に設けた抽出口／３より排出されるようにする。

即ち濾過ニレメン）　／／は、第７図（ａ）に示すより
に多孔質芯体／ｇのまわりに高分子膜１５を巻いた状態
に形成したもの、或いはｗＸ７図（ｂ）に示すように多
孔質芯体／ＩＩに高分子膜７．１を積層したものなど、
特に形状を限定する必要はないが、いずれ圧しても図に
示すように高分子膜／Ｓの表面ｔＩＳｔｔ流れる矢印Ｃ
で示ｆ第１の通路と、高分子膜ｌｊの内面部に構成され
た多孔質芯体ｌダ内に浸透して集められる矢印りで示す
第二の通路を備えて構成する。

げ上の構成によりポンプ部分と濾過エレメント部分とが
直列に配置された一体の濾過装置体１６が形成される。

そしてこの濾過装置体／４　＋外套体１７で覆い。

濾過装置体ｌ乙と外套体ｌりとの間ＩＣ傭環流路／ｇ　
４を形成する。尚この実施例においては第３図に示すよ
うに外套体１７は、ポンプ胴体ｌに対応する部分と、デ
ィフューザ３の部分、そして−過エレメント堆付枠１０
の部分の三つに分割され、フランジ止めにより組立てら
れている。そして第ｑ図に示すようにディフューザＳは
外套体ｌりと一体化され、ｐ過エレメント取付枠ｌＯも
外套体１７と一体的に形成しである。また濾過エレメン
ト取付枠１０に収納される箱体／コが位置する外套体ｌ
りの側部には開口部１９を設け、外部から一過エレメン
ト／／を収納した箱体ｌコを挿入し、濾過エレメント取
付枠ＩＯ内に挿着出来るようになっている。

この実権例においては、ｔＳ口部１９を外套体１７の左
右側部Ｋ　−１ｉ１所づつ設け、濾過ニレメン）／／を
収納した箱体ｌコな上下一段にしてそれぞれの開口部１
９から挿入したものを図示しであるが。

開口部１９を多数に分けて一過エレメント／／を部分的
に抜き出せる構造としても良い。

なお図中：１０は外套体／りに設けた点検用カバーであ
り、　２／は外套体１７を貫通する軸ｌのシール部材で
ある。ココは被処理水である汚水の流入口であり、コ３
は濃縮汚水吐出口である。またコ弘はポンプを駆動する
ための動力伝導装置であり、２ｊは駆動機であって％、
２６はこれらを載蓋したフレームである。

つぎに上述のように構成した本発明装置の作用な説明す
ると、被処理水である汚水を図示しない原水槽から汚水
流入口２２を通じてｐ連装置体１６内へ送り込み、駆動
機２Ｓを運転すれば、第３図及び第ｑ図の矢印上）、（
ロ）、（ハ）で示すごとく流入した汚水は斜流翼コのポ
ンプ作用により昇圧し、ディフューザＳの整流作用によ
って一様な高速流となって直ちＫｆｐ過エレメントｌｌ
内へ流入する。

濾過ニレメン）　／／内へ流入した汚水は、第一の通路
を通過する間に高分子膜１５に浸透し、第二の通路を通
じて箱体ｌコ内に集められ、処理水として抽出口１３よ
り排出される。中水道処理設備であればこの処理水な所
要に応じて再利用される訳である。

一方濾過エレメン）　／／の第一通路を素通りした汚水
は、濾過装置体／６を出た後、外套体ｌり内の循環流路
／ざな通って再び斜流ポンプに環流される。

こうして汚水の処理なする間に、循環流路１ｇ内の汚水
は濃縮されるから１時折外套体ｌりの濃縮汚水吐出ロコ
３より抜き出して原水槽に返送するか、別途に設けた汚
泥濃縮貯槽等に送って次工程の処理を行なう。

また、濾過エレメント／／の高分子膜／Ｓも汚水中の夾
雑物によって目づまりを起した際は、浸透流者が減少し
循環流量が増えるので、結局処理効率が低下する。そし
て目づまりの進行により濾過ニレメン）　／／内の通過
抵抗が増えれば斜流ポンプの流量も減少するから処理効
率は艷に低下する。

かかる高分子膜１５の性能低下が生じたらポンプの運転
を中断して、開口部１９から箱体ｌコと一諸に濾過エレ
メント／／を取付枠１０内より抜き出して、濾過エレメ
ントｌｌを掃除或いは取替えることによりｐ過性能の復
元を計り運転を再開すればよい。これらの一連の過程に
おいて、濾過膜の目づまりに起因して生ずるポンプ流量
の減少があっても、Ｍ／図の軸動力Ｌｂで示すように斜
流ポンプの特性によって流量減少時に軸動力が増大する
ことはなく、かえって減少傾向に作用する。

以上の如く本発明のｐ過装置は、濾過装置内に斜流翼及
びディフューザを備えた完全なポンプを構成しているか
ら、従来の単なる攪拌翼によるものよりも高効率なポン
プ性能を実現できると共に。

ディフューザ出口直後に直列Ｋ濾過エレメントを配電し
ているから、ポンプにより発生した流体エネルギーを不
要な管路摩擦抵抗などで浪費することなく、直接濾過エ
レメントに作用させることができて、ポンプ発生エネル
ギーを最大限に利用することができる。

また、汚水の流動発生装置としての斜流ポンプ部分と、
濾過エレメント部分とを隣接して直線的に配置しである
から、濾過エレメントである高分子膜の掃除或いは取替
えに当って、流動発生装置を分解することなく、即ち全
く干渉を受けることなくメンテナンスができる。また本
発明の実施の態様として流動発生装置と濾過エレメント
部分とをそれぞれカートリッジタイプにまとめることに
より両者な′ワンタッチで取り替えができるようにして
使用に＠！なる構造とすることもできる。

更にまた１本発明は流動発生装置として斜流ポンプな構
成したから、濾過処理過程につきまとうＶ過エレメント
の目づまりにより、特に動力費が嵩むことはなく、逆に
軸動力が低減傾向を示すから、従来のようＫ濾過効率が
下って尚且つ動力費も嵩むような不経済はなく、省エネ
ルギー特性をもった実用上火なる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は流動発生装置の特性比較線図、第コ図ｆａ）　
（ｂ）　ｋｌ攪拌諷の形状比較図、第３図は本発明に係
る斜流ｆ！ｌｉ限外濾過装置の縦断正面図、第参図はそ
の横断平面図、第５図は七のＡ−ＡＲ１１ｉ側面図、第
６図は同Ｌｍ（’Ｂ−Ｂ縦断ｉＩ＆Ｏ［ｋｉ図、第７図
ｆａｌ　Ｉｂｌは濾過エレメントの構造説明用斜視図で
ある。 ／・・・軸、コ・・・斜流萬、３・・・吸込口、ｑ・・
・ポンプ胴体、Ｓ・・・ディフューザ、６・・・放射状
リブ。 ７・・・軸受箱、ｒ・・・水中軸受、９・・・外部軸受
、１０・・・濾過エレメント取付枠、　／／・・・濾過
エレメント、／コ・・・箱体、１３・・・抽出口、ｌ・
・・多孔質芯体、１５・・・高分子膜、１６．・・・濾
過装置体、１７・・・外套体。 ／ざ・・・循環流路、１９・・・開口部、２０・・・点
検カバー。 コト・・軸シール部材、−一・・・汚水流入口、コ３・
・・濃縮汚水吐出口、コｑ・・・動力伝導装置、ユＳ・
・・駆動機。 ユ６・・・フレーム。 特許出願人　　株式会社電業社機械製作所第１図 （０％） 第２図 （ａ） （ｂニ （ａ゛・ 図 （ｂ・ ６９

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　軸に取り付けた斜流翼を吸込口な有する胴体内に
   設け、この斜流翼の後流側に管状ディフューザを設けて
   斜流ポンプを構成すると共に、高分子膜の表面側第一通
   路と内面側第二通路とを持つ濾過エレメントを、前記第
   二通路のみと連通する抽出口を備えた箱体内に収納して
   、前記ディフエーザの直後に直列に配置し、これらの装
   置を前記第一通路から前記斜流ポツプの入口に通ずる循
   環流路と汚水流入口並びに濃縮汚水吐出口をもつ外套体
   で覆うと共に、この外套体に前記濾過エレメントを取り
   出す開口Ｓな設けてなる斜流型限外−過装置。