JP4464660B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、懸濁成分を含む被処理液を膜モジュールに透過させて固液分離を行う濾過装置に関し、特に、散気管からの気泡によりエアーバブリングを行う散気装置を備えた濾過装置に関するものである。

多数本の中空糸膜を円形状に集束して配置し、その片端部あるいは両端部を開口状態で固定部材にて固定して集水部とした膜モジュールが浸漬型吸引濾過装置あるいは外圧式濾過装置に装着されて使用されている。従来、膜モジュールは、河川水、湖沼水の浄化といったいわゆる精密濾過の分野において広く使用されてきた。また、近時、この浄水分野に限らず、下水の二次処理、三次処理や、排水、産業廃水、工業用水等の濾過といった高汚濁性水処理用途への検討も多くなされている。

浄水及び高汚濁性水処理のいずれの場合も、膜モジュールを用いた濾過装置により濾過処理を継続すると、膜表面又は膜間に、被処理液中に含まれる懸濁成分が堆積し、これが膜閉塞の原因となる。すなわち、堆積物を介して中空糸膜同士が固着一体化して膜モジュール内の中空糸膜の有効膜面積が減少し、透過流量の低下を招く。

このため、定期的に膜面の堆積物を取り除く洗浄操作が行われる。洗浄は、浸漬槽内に被処理液を満たした状態で膜モジュールの下部から空気を導入し、供給される気泡により中空糸膜に振動を与えるエアーバブリングで膜面の堆積物を剥離する方法がとられる。

例えば、特許第３０１４２４８号公報（特許文献１）では、図１０に示すように、シート状の平型中空糸膜モジュール１０１の下方に設けた散気板１０２の散気孔１０２ａから供給される気泡により中空糸膜１０３に対してエアーバブリングを連続的若しくは断続的に行いながら液体を濾過する方法において、シート面が垂直方向に、中空糸膜が水平方向となるように膜モジュール１０１を配設し、中空糸膜１０３のみをエアーバブリングにより振動させる濾過方法が開示されている。

また、特開平８−２１５５４８号公報（特許文献２）では、図１１に示すように、中空糸膜１０５の片端部１０６あるいは両端部１０６，１０７を開口状態に保ちつつ固定部材により固定して集水機能を持たせるとともに、片端部（下端部）１０６に散気孔１０６ａを設けて散気機能を持たせ、中空糸膜１０５をエアーバブリング洗浄法により膜面洗浄する膜モジュールが開示されている。

さらに、特公平７−６１４２０号公報（特許文献３）では、図１２に示すように、多数の中空糸濾過膜１１０を外筒１１１内に配列し、中空糸束中に多孔質パイプ１１２を混入させることにより、多孔質パイプ１１２の下方から空気を導入し、気泡を多孔質パイプ１１２に沿って上昇させながら中空糸を振動させ、エアーバブリングを行う濾過器が開示されている。

しかしながら、上記特許第３０１４２４８号公報（図１０）に記載の濾過方法では、散気板１０２の散気孔１０２ａから中空糸膜１０３の全域にわたって散気を行うものであるため、散気を十分に行うためには、隣接するシート状の平型中空糸膜モジュール１０１をある程度離間させて配置する必要があり、膜を高密度で設置することは難しい。したがって、膜設置部の容積が大きくなる。また、膜モジュール１０１の下方から全体的に散気を行うだけでは、中空糸膜１０３の表面のみが散気され、膜間、特に膜の閉塞が進みがちな集水部近辺への散気が不十分となる問題がある。

同様に、上記特開平８−２１５５４８号公報（図１１）に記載の膜モジュールでは、膜モジュールの片端部（下部集水管）１０６に散気構造を持たせ、散気孔１０６ａより散気させているため、中空糸膜１０５の外面側にのみ散気され、内面側には散気が及ばず、洗浄効率の面から十分とはいえない。また、多数の中空糸膜を円形状に集束配列した膜モジュールには適用できないという問題がある。

さらに、上記特公平７−６１４２０号公報（図１２）に記載の濾過器では、多数の中空糸濾過膜１１０を円形状に配列した中空糸束中に複数本の多孔質パイプ１１２を混入させているだけであるので、膜間への散気が不十分となる問題がある。

一方、従来の濾過処理設備における散気装置においては、長期間使用時の散気部の詰まりによる散気孔の閉塞の問題が挙げられる。すなわち、上記特開平８−２１５５４８号公報に記載の膜モジュールの片端部（ポッティング部）１０６に散気孔１０６ａを設け散気を行うものでは、散気孔１０６ａが汚泥等で閉塞した場合、散気部を交換することは難しい。したがって、膜自体の耐久性、運転性は十分に保持しているにもかかわらず、膜モジュール全体を交換しなければならず、経済的でなく、膜モジュールの交換作業にも手間がかかる。また、上記特許第３０１４２４８号公報に記載の膜モジュール１０１の下方にこの膜モジュールとは別に設置した散気装置から散気を行うものでは、散気板１０２の散気孔１０２ａが閉塞した場合に、膜モジュール全体を吊り上げてから、散気装置を浸漬槽の外に取り出して交換する必要がある。散気装置を取り出さないにしても、浸漬槽内の水をすべてドレンした後に散気孔の詰まりを清掃する必要があり、いずれにしても、交換作業、清掃作業に多くの手間がかかる。
特許第３０１４２４８号公報 特開平８−２１５５４８号公報 特公平７−６１４２０号公報

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、膜濾過の継続により膜表面又は膜間に堆積した懸濁成分を、散気管からの気泡により効率よく洗浄して剥離除去することのできる濾過装置、特に、エアーバブリング洗浄時に散気孔の閉塞を抑え、たとえ散気孔の閉塞が生じたとしても、容易に機能回復ができる濾過装置を提供することを課題にしている。

上記の課題を解決するため、本発明は、懸濁成分を含む被処理液を浸漬型吸引濾過用又は外圧濾過用の膜モジュールに透過させて固液分離を行う濾過装置であって、
前記膜モジュールは、多数本の中空糸膜の軸線方向両端末を層状に集束した膜集束体を設け、複数の膜集束体を相互に空隙部を設けて隣接配置してなる膜エレメントにより構成し、
前記膜エレメントの中空糸膜の軸線方向を鉛直方向として濾過装置内に配置し、該膜エレメントの前記空隙部に、バブリングを行うための散気管の先端部を臨ませ、該空隙部に臨ませた散気管の先端部を鉛直方向下向きに湾曲させ、該下向きの先端部より気体を噴出させてバブリングを行い、かつ、前記散気管の基端部を空気導入用ヘッダーに着脱自在に接続したことを特徴とする濾過装置を提供している。

上記構成からなる本発明の濾過装置では、隣接する膜集束体の相互間に形成された空隙部にそれぞれ散気管を配置し、膜集束体の軸線方向に向け気体を噴出しているので、各膜集束体の外周面のほぼ全域に、かつ、各膜集束体の両面にエアーバブリングが作用し、各膜集束体を効率よく揺動させて、膜表面又は膜間に堆積した懸濁成分を剥離除去することができる。
かつ、隣接する膜集束体の空隙部に細い散気管を配置する構成であるから、各膜集束体は散気管の幅のスペースを設けるだけで膜を高密度に配置することができ、濾過性能を高く保持できる。

また、本発明では、前記のように、前記散気管の基端部を空気導入用ヘッダーに着脱自在に接続している。

上記構成からなる本発明の濾過装置では、濾過処理の継続中、たとえ散気管の散気孔に閉塞が生じたとしても、閉塞した散気管を空気導入用ヘッダーから引き抜き離脱して詰まりを清掃することができる。そして、清掃後散気管を挿入装着するだけで、容易に機能回復ができる。

本発明の濾過装置は、前記層状に集束した膜集束体の水平断面を矩形状として、各膜集束体を相互に空隙部を設けて平行配置して膜エレメントを構成することが好ましい。
これにより、隣接する膜集束体の空隙部に散気管を容易に配置することができる。

前記膜集束体を構成する多数本の中空糸膜の層数を２〜６とすることが好ましい。
このように構成すると、各膜集束体の外周面のほぼ全域にエアーバブリングが作用し、各膜集束体を効率よく揺動させて、膜表面又は膜間に堆積した懸濁成分を剥離除去することができる。

前記膜集束体を構成する多数本の中空糸膜の層の厚さ及び隣接する膜集束体の空隙部の幅は２ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることが好ましい。
被処理液の性状により中空糸膜の層の厚さ及び隣接する膜集束体の空隙部の幅は適宜設定されるが、上記層の厚さは、上記空隙部の幅より大きい方が好ましいが、同等でもよい。

更に、本発明の濾過装置は、前記散気管の基端部と空気導入用ヘッダーとの接続部に、単一操作で挿入装着、引き抜き離脱することができるジョイント・コネクタを介装することが好ましい。
このように構成すると、散気管を空気導入用ヘッダーから単一操作（ワンタッチ）で引き抜き離脱して詰まりを清掃することができる。そして、清掃後、散気管を同様にワンタッチで挿入装着するだけで、容易に機能回復ができる。

本発明では、前記のように、前記空隙部に臨ませた散気管の先端部は、鉛直方向下向きに湾曲させて構成している。
これにより、エアーバブリング洗浄により膜から剥離した懸濁成分が散気管の散気孔に侵入することを防止でき、散気管の散気孔の閉塞を抑えることができる。

本発明の濾過装置によれば、隣接する膜集束体の相互間に形成される空隙部に散気管を臨ませ、この散気管から膜集束体の軸線方向に向け気体を噴出させてバブリングを行っているので、前記空隙部全域にわたって気泡が供給され、膜表面又は膜間に堆積した懸濁成分を効率よくエアーバブリング洗浄して剥離除去することができ、かつ、散気管の散気孔の閉塞を抑えることができる。

また、隣接する膜集束体の相互間に形成される空隙部に散気管の先端部を臨ませ、散気管の基端部を空気導入用ヘッダーに着脱自在に接続したので、たとえ散気管の散気孔に閉塞が生じたとしても、空気導入用ヘッダーから散気管のみを引き抜き離脱して詰まりを清掃した後、挿入装着するだけで、容易に機能回復ができる。したがって、従来技術のような膜モジュール全体の交換や膜モジュールを吊り上げてから散気装置を取り出して清掃するという作業が不要となる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図８は、本発明を浸漬型吸引濾過装置に適用した実施の一形態例を示す。
本実施形態の濾過装置１０は、被処理液２が導入されて満たされた浸漬槽３内に、所定本数の膜モジュール１が浸漬配置されて構成される。膜モジュール１は、ここでは符号１ａ〜１ｅ、１ｆ〜１ｊで示す前後列に５本ずつ計１０本の例を挙げている。

膜モジュール１は、図５及び図６（Ａ）に示すように、多数本の中空糸膜の軸線方向両端末を水平断面が矩形状となるように層状に集束した本例では７枚の膜集束体５ａ〜５ｇを隣接して平行配置した膜エレメント５により構成されている。隣接する各膜集束体５ａ〜５ｇ相互間には、それぞれ空隙部７ａ〜７ｆを形成している。各膜集束体５ａ〜５ｇは、その軸線が鉛直方向となるように配置され、その上端部及び下端部が集束されて開口状態に保たれつつ上部固定用樹脂６ａ及び下部固定用樹脂６ｂにより円形状に固定されている。上部及び下部の固定用樹脂６ａ，６ｂには、０リング８ａ，８ｂを介して集水部材９ａ，９ｂが取り付けられ、上部及び下部の処理液取出口１１ａ，１１ｂに連通している。上部及び下部の集水部材９ａ，９ｂには、フランジ１２ａ，１２ｂがボルト締めされ、液密状態を保持している。

膜集束体５ａ〜５ｇを形成する中空糸膜の材質は特に限定されるものではないが、ポリスルフォン系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフイン、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート等の各種の材料からなるものが使用できる。また、これらの樹脂の共重合体や一部に置換基を導入したものであってもよく、更には二種以上の樹脂を混合した樹脂であってもよい。

上部及び下部の固定用樹脂６ａ，６ｂには、通常、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の液状樹脂を硬化させて使用される。また、上部及び下部の集水部材９ａ，９ｂは、機械的強度及び耐久性を有する材質のものであればよく、例えば、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフイン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂等によるものを用いることができる。

図１乃至図４に示すように、前後列に対向して配置された膜モジュール１ａ，１ｆ、１ｂ，１ｇ‥‥‥１ｅ，１ｊのそれぞれの処理液取出口１１ａ，１１ｂは、上部及び下部の処理液取出管１３，１４に連通している。上部及び下部の処理液取出管１３，１４の一端１３ａ，１４ａは封止され、他端１３ｂ，１４ｂは一側で統合されて処理液吸引管１５から圧力計１６ａ付きの吸引ポンプ１６に接続している。浸漬槽３内の他側には、空気導入管１７が立設され、ブロワー１８に接続してある。空気導入管１７は、膜モジュール１の下部固定用樹脂６ｂの近傍で折り曲げられ、前後列の膜モジュール１ａ，１ｆ、１ｂ，１ｇ‥…・１ｅ，１ｊの間を縫って空気導入用ヘッダー２０として浸漬槽３内の一側に延出させている。空気導入管１７の下端部１７ａは封止してあり、下部の処理液取出管１４の一端１４ａとＴＩＧ溶接され、濾過装置据付けの際に下部の処理液取出管１４が片持ちとならないよう保持している。符号１１ｃは上端処理駅取出口１１ａに介設したボール弁である。濾過装置１０は、上部の吊り金具１０ａ，１０ｂを浸漬槽３内の所定位置に取り付けて固定される。

前後列の膜モジュール１ａ，１ｆ、１ｂ，１ｇ‥・…１ｅ，１ｊを構成する各膜集束体５ａ〜５ｇの空隙部７ａ〜７ｆ同士を結ぶ線上における空気導入用ヘッダー２０上の各位置には、６個ずつのジョイント・コネクタ２１を取り付ける。ジョイント・コネクタ２１は、空気導入用ヘッダー２０との結合部より隣接する各膜集束体５ａ〜５ｇの空隙部７ａ〜７ｆを指向して二方向に分岐して散気管挿入部２１ａ，２１ｂとしたＴ字形状（図４・図７参照）をしている。散気管２２は、散気管挿入部２１ａ，２１ｂの各々に挿入され、その先端部を上記空隙部７ａ〜７ｆの下端側に臨ませている。

本実施形態の濾過装置１０の運転について説明すると、浸漬槽３内に導入されて満たされた被処理液２は、吸引ポンプ１６の駆動により各膜モジュール１の中空糸膜を透過されて固液分離が行われ、処理液吸引管１５より処理液１９として回収される。

膜濾過の継続により膜集束体５ａ〜５ｇの表面又は膜間に堆積した懸濁成分を剥離除去する場合は、ブロワー１８を作動させて空気導入管１７及び空気導入用ヘッダー２０からジョイント・コネクタ２１を経て導入された空気は散気管２２の先端部より気泡となって各膜集束体５ａ〜５ｇの空隙部７ａ〜７ｆを上昇し、効率のよいエアーバブリング洗浄が行われる。バブリングは、常時（連続的に）行っても良いし、断続的に行っても良い。

この際、隣接する膜集束体の空隙部に細い散気管を配置する構成であるから、各膜集束体は散気管の幅のスペースを設けるだけで膜を高密度に配置することができ、濾過性能を高く保持できる。

膜エレメント５を構成する各膜集束体５ａ〜５ｇは、その水平断面が矩形状となるように中空糸膜を層状に集束している。これにより、隣接する膜集束体５ａ〜５ｇの空隙部７ａ〜７ｆに散気管２２を容易に配置することができる。この際、矩形状の短辺に相当する中空糸膜の層数は２〜６となるように平行配置されることが望ましい。図６（Ａ）では、層数を３とした例を示している。これにより、各膜集束体５ａ〜５ｇの外周面のほぼ全域に、かつ、各膜集束体５ａ〜５ｇの両面にエアーバブリングが作用し、各膜集束体を効率よく揺動させて、膜表面又は膜間に堆積した懸濁成分を剥離除去することができる。中空糸膜の層数が２に満たない場合は、各膜集束体５ａ〜５ｇ相互間に形成される空隙部７ａ〜７ｆの数も増加し、後述する散気管を数多く設けなければならず、良好な濾過性能を実現しにくくなる。また、層数が６を超えると、エアーバブリング洗浄の効果を高め難くなる。

水平断面が矩形状となるように層状に集束した膜集束体５ａ〜５ｇの矩形状の長辺に相当する中空糸膜の層の長さは、図６（Ａ）に示すように、中央部より端部に向けて順次短くなって、全体として略円形を保つようにしている。
なお、本実施形態では層状に集束した膜集束体５ａ〜５ｇの水平断面を矩形状として、各膜集束体５ａ〜５ｇを相互に空隙部７ａ〜７ｆを設けて平行配置して膜エレメント５を構成し、空隙部７ａ〜７ｆに散気管２２の先端部を臨ませた例について示したが、図６（Ｂ）に示すように、層状に集束した膜集束体５ａ’，５ｂ’，５ｃ’の水平断面を円環形状として、各膜集束体５ａ’〜５ｃ’を相互に空隙部７ａ，７ｂ’，７ｃ，７ｄ’を設けて同心配置して膜エレメント５’を構成し、空隙部７ａ 〜７ｄ’に散気管２２の先端部を臨ませてもよい。

また、図６（Ａ）において、水平断面が矩形状となるように中空糸膜を層状に集束した膜集束体５ａ〜５ｇの矩形状の短辺に相当する中空糸膜の層の厚さｔ及び各膜集束体５ａ〜５ｇの相互間に形成される空隙部７ａ〜７ｆの幅ｄは、２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが望ましい。上記層の厚さｔ及び空隙部の幅ｄが２ｍｍに満たない場合は、中空糸膜の層数の場合と同様に、空隙部７ａ〜７ｆの数も増加し、良好な濾過性能を実現しにくくなる。また、上記層の厚さｔ及び空隙部の幅ｄが２０ｍｍを超えると、エアーバブリング洗浄の効果を高め難くなる。
被処理液の性状により中空糸膜の層の厚さｔ及び隣接する膜集束体の空隙部の幅ｄは適宜設定されるが、上記層の厚さｔは、上記空隙部の幅ｄより大きい方が好ましいが、同等でもよい。

隣接する膜集束体５ａ〜５ｇの空隙部７ａ〜７ｆに臨ませる散気管２２は、図６（Ａ）及び図７に示すように、水平断面が矩形状となるように層状に集束した各膜集束体５ａ〜５ｇの長辺の中央位置に、その先端部が臨むように配置されることが望ましい。これにより、散気管２２の先端の散気孔２２ａより噴出する気泡を上記空隙部７ａ〜７ｆ全域にわたって供給することができる。散気管２２の形状は、図示のように先端部を鉛直方向下向きに湾曲させて構成している。これにより、エアーバブリング洗浄により膜から剥離した懸濁成分が散気管２２の散気孔に侵入することを防止でき、散気管２２の散気孔の閉塞を抑えることができる。散気管２２の材質は、ＳＵＳ等の金属材料あるいはポリ塩化ビニルその他の硬質プラスチック材料が使用できる。なお、散気管２２を上記空隙部７ａ〜７ｆに臨ませるに当たり、隣接する膜集束体５ａ〜５ｇに損傷を与えることがないように、散気管２２の先端部に図示しない保護用チューブを被せておくとよい。

散気管２２の個数や配置位置・配置方向等は適宜設定可能である。散気管２２は、隣接する膜集束体５ａ〜５ｇの空隙部７ａ〜７ｆに臨ませるほか、各膜モジュール１ａ〜１ｅの相互間にも散気管２２’を配置しておくと、一層のバブリング洗浄効果をあげることができる。

次に、ジョイント・コネクタ２１と散気管２２との接続について説明する。
ジョイント・コネクタ２１は、図８に拡大して示すように、空気導入用ヘッダー２０との結合部２１ｃと、二方向に分岐した散気管挿入部２１ａ，２１ｂとを有するＴ字形状をしている。散気管２２の基端部は、この散気管挿入部２１ａ，２１ｂにそれぞれ着脱自在に接続される。

ジョイント・コネクタ２１への散気管２２の着脱には、公知の手段がとられるが、その基本的構成は、コネクタ本体２３の段部２３ａから散気管挿入部（開口）２１ａに向かって順に、シール材２４と、このシール材２４を押圧保持するバックリング２５と、散気管２２を係止して抜けを防止する環状薄板からなる抜け止めリング２６と、上記バックリング２５を保持する上記コネクタ本体２３に固定されたカラー２７と、このカラー２７に沿って移動可能に支持された開放リング２８とを有する。抜け止めリング２６は、その外縁２６ｂをバックリング２５とカラー２７によって形成された環状溝内に挿入して保持され、内縁２６ａ及び外縁２６ｂを開口と反対側に向けている。

上記の構成により、散気管２２は、コネクタ本体２３の散気管挿入部２１ａにワンタッチで挿入装着され、装着された図示の状態にあっては、抜け止めリング２６の内縁２６ａがそのバネ性によって散気管２２の外壁を係止し、開口側への抜けを防止している。散気管２２を引き抜く際には、開放リング２８を押し込むことにより、その先端が抜け止めリング２６の内縁２６ａを押圧し、散気管２２の外壁との係止が解除される。この状態で散気管２２を引っ張れば、同様にワンタッチで容易に引き抜き離脱することができる。

以上説明したように、本実施形態においては、隣接する膜集束体５ａ〜５ｇの相互間に形成される空隙部７ａ〜７ｆに散気管２２の先端部を臨ませ、散気管２２の基端部を空気導入用ヘッダー２０に取り付けたジョイント・コネクタ２１に着脱自在に接続したので、濾過処理の継続中、たとえ散気管２２の先端の散気孔２２ａに閉塞が生じたとしても、閉塞した散気管のみをジョイント・コネクタ２１から引き抜き離脱して詰まりを清掃することができる。そして、清掃後散気管をワンタッチで挿入装着するだけで、容易に機能回復ができる。また、すべての散気管２２を清掃する場合にも、膜集束体５ａ〜５ｇの空隙部７ａ〜７ｆに臨ませていた散気管２２の先端部を当該空隙部７ａ〜７ｆからすべて取り外し、散気管２２の基端部もジョイント・コネクタ２１から１本ずつ引き抜き離脱すればよく、清掃作業が容易である。清掃後の散気管２２の挿入装着もワンタッチで完了する。このように、散気管の着脱・清掃を効率的に行うことができる。

したがって、膜モジュールの片端部（ポッティング部）に散気孔を設け散気を行う従来装置における問題点、すなわち膜自体の耐久性、運転性は十分に保持しているにもかかわらず、膜モジュール全体を交換しなければならないという問題点を解決でき、経済的である。また、膜モジュールの下方にこの膜モジュールとは別に設置した散気装置から散気を行う従来装置における問題点、すなわち膜モジュール全体を吊り上げてから散気装置を浸漬槽の外に取り出して交換したり、浸漬槽内の水をすべてドレンした後に散気孔の詰まりを清掃する必要があるといった問題点を解決でき、交換・清掃の作業が不要となる。

なお、上記実施形態においては、本発明を浸漬型吸引濾過装置に適用した実施の一形態例について説明したが、外圧濾過装置に適用しても、当然同様の効果が得られる。

内径１ｍｍ、外径２ｍｍ、気孔率７５％、孔径２μｍ、有効長さ１５３０ｍｍの延伸ＰＴＦＥ中空糸９４５本を用い、図６（Ａ）に示す断面が矩形状の７つの膜集束体５（５ａ〜５ｇ）をパターンで配置し、予め溝のあるＡＢＳ樹脂製のスリーブに挿入後、開口状態を保ちつつその上端部及び下端部を固定用樹脂（エポキシ樹脂）で固定して膜モジュール１を作製した。中空糸膜の層数を３、層の厚さは６ｍｍ、隣接する膜集束体に形成される空隙部７ａ〜７ｆのそれぞれの幅は５ｍｍとした。膜集束体５ａ，５ｇは１１８本、膜集束体５ｂ，５ｆは１３５本、膜集束体５ｃ，５ｅは１４５本、膜集束体５ｄは１４９本の中空糸を用いた。

この単一の膜モジュール１を浸漬槽内に鉛直方向に設置し、隣接する膜集束体間の空隙部に散気管を臨ませバブリングを行うと共に、圧力計付きの吸引ポンプを駆動し、定流量運転による吸引濾過を行った。被処理液としては、膜分離活性汚泥法が対象とする菌体を含んだ排水（１００００ｍｇ／Ｌ）を用いた。

（比較例１）
実施例１と同じＡＢＳ製のスリーブに、同様の中空糸を用い、充填率を同じにして中空糸を密集させて挿入し、開口状態を保ちつつその上端部及び下端部を固定用樹脂（エポキシ樹脂）で固定して膜モジュールを作製した。膜の本数は１５００本とした。
この単一の膜モジュールを浸漬槽内に鉛直方向に設置し、膜モジュールの下方に設置した散気板の散気孔からの気体の噴出によりバブリングを行うと共に、吸引濾過を行った。その他の条件は実施例１と同様とした。

（濾過条件）
設定濾過流量：６ｍ³／ｄａｙ
水温：２０〜２８℃（グラフは２５℃補正値）
逆洗浄：頻度１回／１０分、圧力２００ｋＰａ、時間３０秒
散気（バブリング）：頻度 常時（２０Ｌ／ｍｉｎ）

図９は実施例１、比較例１の結果を示し、濾過日数と膜濾過圧の関係を表している。実施例１は濾過初期の段階においてやや膜濾過圧が上昇するものの、濾過日数が２０日頃からはほぼ一定となり、良好な濾過性能を持続可能であることが確認できた。
一方、比較例１は、濾過日数の経過と共に、膜濾過圧の値が上昇を続け、濾過性能の回復が見られず、濾過性能を持続できないため、濾過寿命が短くなった。

本発明の濾過装置は、膜表面又は膜間に堆積した懸濁成分を効率よくエアーバブリング洗浄して剥離除去することができ、かつ、散気管の散気孔に閉塞が生じたとしても、容易に機能回復ができるものであるから、浄水分野に限らず、膜分離活性汚泥法が対象とする下水分野に用いて最適である。また、産業排水、畜産排水等の処理分野にも適用可能である。

本発明の実施の一形態例を示す濾過装置の正面図である。 図１の平面図である。 図１のＡ−Ａ線で切断し矢印方向に視た断面図である。 図１のＢ−Ｂ線で切断し矢印方向に視た断面図である。 本実施形態の膜モジュールの拡大断面図 （Ａ）（Ｂ）は本実施形態の膜エレメントの水平断面図である。 図４の一部拡大図である。 本実施形態のジョイント・コネクタの一部切欠正面図である。 実施例１と比較例１の濾過日数と膜濾過圧の関係を示す図である。 従来例を示す図面である。 他の従来例を示す図面である。 更に他の従来例を示す図面である。

符号の説明

１ 膜モジュール
３ 浸漬槽
５ 膜エレメント
５ａ〜５ｇ 膜集束体
７ａ〜７ｆ 空隙部
１０ 濾過装置
１７ 空気導入管
２０ 空気導入用ヘッダー
２１ ジョイント・コネクタ
２１ａ，２１ｂ 散気管挿入部
２２ 散気管

Claims (5)

1. 懸濁成分を含む被処理液を浸漬型吸引濾過用又は外圧濾過用の膜モジュールに透過させて固液分離を行う濾過装置であって、
   前記膜モジュールは、多数本の中空糸膜の軸線方向両端末を層状に集束した膜集束体を設け、複数の膜集束体を相互に空隙部を設けて隣接配置してなる膜エレメントにより構成し、
   前記膜エレメントの中空糸膜の軸線方向を鉛直方向として濾過装置内に配置し、該膜エレメントの前記空隙部に、バブリングを行うための散気管の先端部を臨ませ、該空隙部に臨ませた散気管の先端部を鉛直方向下向きに湾曲させ、該下向きの先端部より気体を噴出させてバブリングを行い、かつ、前記散気管の基端部を空気導入用ヘッダーに着脱自在に接続したことを特徴とする濾過装置。
2. 前記層状に集束した膜集束体の水平断面を矩形状として、各膜集束体を相互に空隙部を設けて平行配置して膜エレメントを構成した請求項１に記載の濾過装置。
3. 前記膜集束体を構成する多数本の中空糸膜の層数が２〜６である請求項１または請求項２に記載の濾過装置。
4. 前記膜集束体を構成する多数本の中空糸膜の層の厚さ及び隣接する膜集束体の空隙部の幅が２ｍｍ以上２０ｍｍ以下とした請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の濾過装置。
5. 前記散気管の基端部と空気導入用ヘッダーとの接続部に、単一操作で挿入装着、引き抜き離脱することができるジョイント・コネクタを介装したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濾過装置。

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