JP5105787B2 - 膜カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は膜カートリッジに関し、下水、産業排水、生活排水等における固液分離技術に係るものである。

従来の水処理、例えば膜分離活性汚泥処理（ＭＢＲ）においては、下水、産業排水、生活排水等を活性汚泥処理する反応槽内に浸漬型膜分離装置を浸漬している。この浸漬型膜分離装置には、例えば図１２〜図１３に示すものがある。これは反応槽１に浸漬する浸漬型膜分離装置２が本体ケーシング３の内部に複数枚の有機平膜型の膜カートリッジ４を所定間隔で平行に配列して充填したものである。各膜カートリッジ４は樹脂製の濾板４ａの表裏の両面に有機平膜からなる濾過膜４ｂを有するものであり、膜面を上下方向に沿わせて配置している。

本体ケーシング３の下部に配置する散気ケース３ａの下端開口付近には膜カートリッジ４の下方に位置して散気装置５を配置しており、散気装置５より噴出する膜面洗浄気体の全量が本体ケーシング３に流入する。各膜カートリッジ４はチューブ（図示省略）を介してヘッダー（図示省略）に接続している。

上記した浸漬型膜分離装置２では、平行に配列した膜カートリッジ４の相互間に槽内混合液が流れる流路を形成し、散気装置５より噴出する空気のエアリフト作用により固気液混相の上昇流６を生じさせ、この上昇流６によって槽内混合液を膜カートリッジ４の相互間の流路に供給する。

膜カートリッジ４には吸引ポンプ７によって吸引圧を与えており、槽内混合液が膜カートリッジ４の膜面に沿ってクロスフローで流れる間に、濾過膜４ｂに作用する膜間差圧を駆動圧として濾過膜４ｂで槽内混合液を濾過し、濾過膜４ｂを透過した濾過液を処理水として取り出している。

また、槽内混合液をクロスフローで供給することにより、膜カートリッジ４の膜面に固形分８が膜間差圧で押し付けられて付着することを抑制し、固気液混相の上昇流６で膜面の付着物を洗い流して洗浄している。

上記した構成における膜カートリッジの濾板としては、他に特許文献１に開示する構成がある。これは、図１１に示すように、両面に平膜を配置する通水性の流路スペーサ２１に平行な多数の突条２２を設け、突条２２の間に溝２３を形成している。

また、特許文献２には、濾板の表裏面に、上下方向の縦導水路と、途中で複数の縦導水路に連通する複数の傾斜導水路とを形成する構成が開示されている。
また、特許文献３には、膜支持体の表面を濾過膜で覆った濾過膜モジュールにおいて、膜支持体の表面に膜透過液の流路となる凹部を形成するとともに、この凹部に連通して、前記透過液を吸引して外部に導く透過液吸引管を設ける構成が開示されている。
特開平７−１９４９４５号公報 特開２００３−１１７３５８公報 特開平６−１７８９２０号公報

ところで上記した構成、つまり、散気装置５より噴出する空気のエアリフト作用により固気液混相の上昇流６を生じさせ、この上昇流６によって槽内混合液を膜カートリッジ４の相互間の流路に供給することで、膜カートリッジ４の膜面に固形分８が膜間差圧で吸い寄せられて付着することを抑制し、固気液混相の上昇流６で膜面の付着物を洗い流して洗浄する構成において、散気装置５より噴出する空気のエアリフト作用を有効に利用し、かつ膜カートリッジ４の１枚当たりの膜透過水量を増加させるために、膜カートリッジ４を縦方向に長く形成する場合がある。

この場合に膜カートリッジ４の強度が課題となる。膜カートリッジ４は主に側縁部において本体ケーシング３に支持されているので、上昇流６の影響を受けて膜カートリッジ４の濾板４ａが面振動する。このため、濾板４ａに溝を形成する場合には、面振動に起因して濾板４ａに作用する応力が溝に集中して濾板４ａに割れが発生することがあり、搬送時の取り扱いによっても割れることがある。

また、濾板４ａに溝を形成する場合には、溝に対応する部位において濾過膜にケーキが付着し易くなり、隣接する膜カートリッジ４の間の流路幅が不均一となる。特に隣接する膜カートリッジ４において溝どうしが対向する場合には、隣接する膜カートリッジ４の間の流路幅の不均一が著しくなり、上昇流６の流れが阻害されて濾過膜４ｂの膜面全体に上昇流６の洗浄作用を及ぼすことが困難となり、目詰まりの原因となる。

本発明は上記した課題を解決するものであり、膜カートリッジの目詰まりを抑制することができる膜カートリッジを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の膜カートリッジは、濾板の表面に濾過膜を配置し、濾過膜と濾板との間の通液流路に連通する集液部を濾板の所定位置に設けてなる膜カートリッジであって、濾過膜に覆われた濾板面に通液溝からなる流路網を所定の通液溝パターンに形成し、通液溝パターンは濾板面上の任意の直線上において通液溝が断続的に存在し、かつハニカム状をなすことを特徴とする。

また、濾板は表裏の濾板面に通液溝パターンを有し、一方の濾板面に形成する通液溝パターンを他方の濾板面に投影する状態において双方の通液溝パターンがずれた位置に存在することを特徴とする。

また、濾板は表裏の濾板面に通液溝パターンを有し、一方の濾板面に形成する通液溝パターンを他方の濾板面に投影する状態において双方の通液溝パターンがずれた位置に存在し、かつ一方の濾板面に形成する通液溝パターンと他方の濾板面に形成する通液溝パターンとにおける同一方向成分が同一直線上に存在しないことを特徴とする。

本発明によれば、通液溝パターンは濾板面上の任意の直線上において通液溝が断続的に存在する形状をなすことにより、面振動に起因する応力を分散することができ、濾板に割れが発生することを防止できる。また、濾過膜にケーキが局所的に付着することを抑制して膜カートリッジの目詰まりを抑制できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２に示すように、膜カートリッジ５１は濾板５２の表裏面に配置した濾過膜５３を周縁部の固定部５４で濾板５２に固着しており、固着の方法としては溶着、接着等がある。濾板５２と濾過膜５３の間には通液流路５５を形成しており、必要に応じてスペーサ（図示省略）を配置する。濾過膜５３は表裏面がエンボス状をなし、微小凹部５３ａが所定間隔（例えば２．０〜１．５ｍｍ）で形成されており、微小凹部５３ａは例えば楕円状（長径１．３ｍｍ、短径０．８ｍｍ）に形成する。微小凹部５３ａの底部は濾過膜５３のシート厚の２分の１程度の厚みである。エンボスは微小凹部５３ａに変えて微小凸部とすることも可能である。

図１に示すように、濾板５２は通液流路５５に連通する集液部５６を濾板上部で濾板幅方向の一側に有しており、濾過膜５３に覆われた濾板５２の濾板面に所定模様の通液溝パターン６１ａが形成されている。集液部５６は濾板５２の側部の上部位置に設けたヘッダー形成部６２に貫通孔５２ａで連通している。

図５に示すように、通液溝パターン６１ａは通液溝６１ｂからなる流路網である。流路網は複数の分岐点と合流点を有し、分岐点および合流点において通液溝６１ｂが非直線状に接合しており、通液溝パターン６１ａは濾板面上の任意の直線上において通液溝が断続的に存在する形状をなし、本実施例では通液溝パターン６１ａがハニカム状をなす。

濾板５２の表裏の一方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａと他方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａは、一方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａを他方の濾板面に投影する状態において双方の通液溝パターン６１ａがずれた位置に存在し、かつ一方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａと他方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａとにおける同一方向成分が同一直線上に存在しない。

本実施の形態では通液溝パターンの一例としてハニカム状の通液溝６１ｂを開示しているが、他のパターンとすることも可能であり、後に各通液溝パターンについて説明する。
濾板５２は濾板面における集液部５６の直近領域に流路調整部５７を集液部５６に接して設けている。この流路調整部５７には所定パターンの集液溝パターン５６ａを形成しており、集液溝パターン５６ａは格子状に集液溝５６ｂを形成し、集液溝５６ｂと集液溝５６ｂの間に山部５６ｃを形成してなり、集液溝５６ｂを直線状に形成することで流路抵抗を減じている。本実施の形態においては集液溝パターン５６ａの一例として格子状に形成した集液溝５６ｂを開示したが、他のパターンとすることも可能である。

濾板５２は、通液溝パターン６１ａと集液溝パターン５６ａとが流路抵抗調整手段としての流路網をなし、通液溝パターン６１ａに比べて集液溝パターン５６ａにおいて単位面積当たりの溝数を多く形成することで、集液溝パターン５６ａの流路抵抗が通液溝パターン６１ａの流路抵抗より小さくなるように調節されている。

本実施の形態においては、流路抵抗調整手段の流路網をなす通液溝パターン６１ａと集液溝パターン５６ａとで流路抵抗を段階的に減少させたが、通液溝パターン６１ａおよび集液溝パターン５６ａは、集液部５６に近いほどに流路抵抗が漸次に減少するように、あるいは断続的に減少するように形成することも可能である。

本実施の形態においては、集液溝パターン５６ａは濾板５２自体に形成しているが、集液部５６に濾板５２を表裏に貫通する開口部を形成し、開口部に濾板５２とは別体の組込部材を配置し、この組込部材に集液溝パターン５６ａを形成しても良い。

図２および図３に示すように、濾板５２は、濾過膜５３を配置する濾板面に比べて膜カートリッジ５１の配列方向に突出する濾板肉厚部５２ｂを両側部に濾板５２の全高にわたって形成している。膜カートリッジ５１は隣接し合う膜カートリッジ５１の濾板５２が濾板肉厚部５２ｂで相互に当接して連結されることで、後述する複数の膜カートリッジ５１の集合体としての濾過ユニット７０を形成する。

また、濾板５２は濾板肉厚部５２ｂに濾板連結部をなす濾板連結用凸部５２ｃと濾板連結用窪み部５２ｄを形成している。濾板連結部は隣接し合う膜カートリッジ５１の濾板５２の相対位置を位置決めするものであり、濾板連結用凸部５２ｃは濾板肉厚部５２ｂの表裏の一方面に膜カートリッジ５１の配列方向に突出して形成しており、濾板連結用窪み部５２ｄは濾板肉厚部５２ｂの表裏の他方面に濾板連結用凸部５２ｃの形状に相応する形状に形成している。濾板連結用凸部５２ｃおよび濾板連結用窪み部５２ｄは濾板肉厚部５２ｂに形成した連結用孔９１を囲んで形成しており、連結用孔９１の開口縁をなす。連結用孔９１は連結用ロッド９２を挿通するためのものであり、濾板５２およびヘッダー形成部６２を表裏方向に貫通し、所定間隔で複数個所に形成している。

図２および図３に示すように、濾板５２の側部の上部位置に設けたヘッダー形成部６２は膜カートリッジ５１の配列方向に貫通するヘッダー流路部６２ａを有し、ヘッダー流路部６２ａが貫通孔５２ａおよび集液部５６を介して濾板５２と濾過膜５３の通液流路５５に連通する。

ヘッダー形成部６２は濾過膜５３を配置する濾板５２の表面に比べて膜カートリッジ５１の配列方向に突出するヘッダー肉厚部６２ｂを有しており、隣接し合う膜カートリッジ５１のヘッダー形成部６２がヘッダー肉厚部６２ｂで相互に当接して濾過ユニット７０のヘッダー６０を形成する。

ヘッダー形成部６２は、ヘッダー肉厚部６２ｂにヘッダー連結部をなすヘッダー連結用凸部６２ｃとヘッダー連結用窪み部６２ｄを形成している。ヘッダー連結部は隣接し合う膜カートリッジ５１のヘッダー形成部６２の相対位置を位置決めするものであり、ヘッダー連結用凸部６２ｃはヘッダー肉厚部６２ｂの表裏の一方面に膜カートリッジ５１の配列方向に突出して形成しており、ヘッダー連結用窪み部６２ｄはヘッダー肉厚部６２ｂの表裏の他方面にヘッダー連結用凸部６２ｃの形状に相応する形状に形成している。

ヘッダー連結用凸部６２ｃおよびヘッダー連結用窪み部６２ｄはヘッダー流路部６２ａを囲んで形成しており、ヘッダー流路部６２ａの開口縁をなす。ヘッダー連結用凸部６２ｃおよびヘッダー連結用窪み部６２ｄの外周にはＯリング溝６２ｅを形成しており、Ｏリング溝６２ｅにＯリング６２ｆを配置している。

図４に示すように、ヘッダー形成部６２には濾板５２の貫通孔５２ａの成型を容易に行うための型抜き孔６２ｇを形成することも可能である。型抜き孔６２ｇは貫通孔５２ａと直線状の位置に形成し、濾板５２の成型後に栓体６２ｈを接着固定して水密に封止する。本実施の形態において、ヘッダー形成部６２は濾板５２と一体に形成しているが、濾板５２と別体の組込部材として形成し、濾板５２に接続して組み込むことも可能である。この場合には、濾板５２の貫通孔５２ａの成型が容易となる。

図５に示すように、ハニカム状の通液溝パターン６１ａは、六角形状のセル６１ｃを千鳥状に配列し、セル６１ｃの周囲に通液溝６１ｂを形成してなり、通液溝６１ｂが濾板５２の上下方向において直線状に連続せず、合流と分岐を繰返している。

また、図６に示すように、ハニカム状の通液溝パターン６１ａは、六角形状のセル６１ｃを横方向の行と縦方向の列との格子状に配列し、行と行の間にひし形状のセル６１ｄを配置し、セル６１ｃ、６１ｄの周囲に通液溝６１ｂを形成する構成とすることも可能であり、通液溝６１ｂが濾板５２の上下方向において直線状に連続せず、合流と分岐を繰返している。

また、図７（ａ）に示すように、ハニカム状の通液溝パターン６１ａは、半円扇状のセル６１ｈを千鳥状に配列する構成とすることも可能であり、この場合には各セル６１ｈが上部側ほど濾板面から***する形状をなしてセル６１ｈの周囲に通液溝６１ｂを形成し、通液溝６１ｂが濾板５２の上下方向において直線状に連続せず、合流と分岐を繰返している。

また、図７（ｂ）に示すように、ハニカム状の通液溝パターン６１ａは、大円形状のセル６１ｉを横方向の行と縦方向の列との格子状に配列し、行と行の間に小円形状のセル６１ｊを配置する構成とすることも可能であり、セル６１ｉ、６１ｊの周囲に形成する通液溝６１ｂが濾板５２の上下方向において直線状に連続せず、合流と分岐を繰返している。

図１０に示すように、本実施の形態における浸漬型膜分離装置１００は、複数の膜カートリッジ５１を平行に重ね合わせて濾過ユニット７０を構成している。
濾過ユニット７０では、図３に示すように、隣接する膜カートリッジ５１の双方の濾板５２が濾板肉厚部５２ｂで相互に当接して双方の膜カートリッジ５１の間に上下方向の流路を形成し、一方の濾板５２の濾板連結用凸部５２ｃが他方の濾板５２の濾板連結用窪み部５２ｄに嵌合して隣接する膜カートリッジ５１の濾板５２の相対位置を位置決めしている。また、双方のヘッダー形成部６２がヘッダー肉厚部６２ｂで相互に当接し、一方の膜カートリッジ５１のヘッダー連結用凸部６２ｃが他方の膜カートリッジ５１のヘッダー連結用窪み部６２ｄに嵌合して隣接するヘッダー形成部６２の相対位置を位置決めしている。そして、連結用孔９１に連結用ロッド９２を挿通し、連結用ロッド９２に螺合するナット（図示省略）を締め付けることで、複数の膜カートリッジ５１を一体化している。

この複数の膜カートリッジ５１の集合体をなす濾過ユニット７０は、隣接し合う膜カートリッジ５１の相互に当接する濾板肉厚部５２ｂおよびヘッダー肉厚部６２ｂにより濾過ユニット７０の側壁７１（図３参照）を形成し、連接する複数のヘッダー形成部６２によりヘッダー６０を形成し、ヘッダー形成部６２のヘッダー流路部６２ａが連続することでヘッダー６０におけるヘッダー流路を形成する。

そして、複数の濾過ユニット７０を所定間隙をあけて上下に重ねて散気ケース１００ａ上に配置し、散気ケース１００ａの内部に散気装置８０を配置している。また、ヘッダー６０のヘッダー流路に接続して吸引装置（図示省略）を設けており、吸引装置を所定条件で運転制御する運転制御装置を備えている。また、複数の浸漬型膜分離装置１００を反応槽１の内部に所定間隔で配置することで複数の濾過ユニット７０を水平方向に沿って配列している。

以下、上記した構成における作用を説明する。濾板５２の表裏の一方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａと他方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａは、一方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａを他方の濾板面に投影する状態において双方の通液溝パターン６１ａがずれた位置に存在し、かつ一方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａと他方の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａとにおける同一方向成分が同一直線上に存在しない。

よって、濾板表裏の濾板面に通液溝パターン６１ａを形成するにもかかわらず、面振動に起因する応力を分散して濾板５２の強度の劣化を抑制でき、濾板に割れが発生することを防止できる。

また、濾板表裏の濾板面に形成する通液溝パターン６１ａが濾板面に沿う方向においてその位置がずれることで、浸漬型膜分離装置に複数の膜カートリッジ５１を平行に充填した状態において、隣接する膜カートリッジ５１の相対向する双方の濾板面において通液溝６１ｂの位置が濾板面に沿う方向においてずれることになる。この関係は図５に示す濾板５２の表裏における通液溝６１ｂの位置関係と同様となる。

浸漬型膜分離装置の運転時には、濾過膜５３の通液溝６１ｂに対応する部位の膜面に固形分が膜間差圧で吸い寄せられて付着し易いが、隣接する膜カートリッジ５１の相対向する双方の濾板面において通液溝６１ｂの位置が濾板面に沿う方向においてずれることで、隣接する膜カートリッジ５１の相対向する一方の濾過膜５３において固形分が付着し易い部位と、他方の濾過膜５３において固形分が付着し易い部位とが双方の膜カートリッジ５１の間の流路幅方向において重ならず、膜カートリッジ５１の間の流路幅が不均一となることを抑制できるとともに、上昇流の流れを濾過膜５３の膜面全体に有効に作用させて膜カートリッジ５１の間の流路閉塞および濾過膜５３の目詰まりを防止できる。また、濾過膜５３のエンボス状をなす膜面が固形分の付着を抑制し、濾過膜５３と濾板５２との密着を緩和して通液流路５５における通水性に寄与する。

浸漬型膜分離装置で膜カートリッジ５１を使用する状態において、濾過膜５３には通液流路５５と濾過膜５３を隔てた外部との間において膜間差圧が作用し、通液流路５５および集液部５６は膜カートリッジ５１の外部に比べて減圧状態となり、内部と外部の差圧（膜間差圧）が大きいほどに濾過膜５３が濾板５２に密着しようとする。

このような、通液流路５５および集液部５６が減圧環境にある状態で、集液部５６の直近の流路調整部５７では集液溝パターン５６ａの集液溝５６ｂと集液溝５６ｂの間にある山部５６ｃが濾過膜５３を支持し、濾過膜５３の変形に起因する集液部５６の流路の狭まりを抑制し、集液溝パターン５６ａの集液溝５６ｂにおいて所定の流路を確保することができる。また、ハニカム状の通液溝パターン６１ａでは各セルで濾過膜５３を支持し、濾過膜５３の変形に起因する集液部５６の流路の狭まりを抑制し、通液溝６１ｂにおいて所定の流路を確保することができる。

このため、濾過膜５３を透過した膜透過液が通液流路５５を通して集液部５６に流入するに際し、流路抵抗調整手段の作用を受ける通液流路５５は、集液部５６に接する直近領域の流路調整部５７に集液溝パターン５６ａにおいて流路抵抗が小さくなることで、膜透過液が円滑に流れる状態を確保できる。

したがって、集液部５６に近い箇所、すなわち膜カートリッジ５１の上部において濾過膜５３を透過して通液流路５５に流入する膜透過液と、集液部５６から離れた箇所、すなわち膜カートリッジ５１の下部において濾過膜５３を透過して通液流路５５に流入する膜透過液とが、集液部５６へ円滑に流れる状態を確保できる。よって、濾過膜５３に作用する膜間差圧を膜全面において均等化しようとする効果により、濾過膜５３の膜面全体を濾過に有効に利用できる。

また、通液溝パターン６１ａの通液溝６１ｂが集液部５６および流路調整部５７へ向かう斜め方向流路を形成するので、ろ過液が集液部５６および流路調整部５７へ導かれ易くなる。通液溝６１ｂはその流路形態が直線的でないために、濾板５２の強度が流路を直線的に形成するものに比べて大きくなり、流路面積を広く設定することができる。

また、濾板５２の側部においてヘッダー形成部６２が直接に集液部５６に連通することで、従来において必要であった各膜カートリッジとヘッダーとを接続するチューブが不要となり、チューブにごみが絡まって大きな面積の抵抗体となることがなく、上昇流に対する抵抗体がなくなる。

このため、図１０に示すように、反応槽１内に複数基の浸漬型膜分離装置１００を設置する場合にあって、上昇流６の反転をスムーズに行うために必要なフリーボードの高さが低くなり、上昇流６がスムーズに下降流９に反転するために必要な浸漬型膜分離装置１００の相互間の距離Ｌ２を狭くすることができ、反応槽１の限られた領域内において浸漬型膜分離装置１００の相互間に上昇流６の反転をスムーズに行うための距離Ｌ２を十分に確保できる。よって、反応槽１内における水流の流れ方向を均一化でき、結果として膜面に対する上昇流の洗浄作用が均一となる。

また、上昇流６がスムーズに下降流９に反転するために必要な浸漬型膜分離装置１００の相互間の距離Ｌ２を狭くすることができるので、反応槽１の限られた領域内において浸漬型膜分離装置１００の相互間に上昇流６の反転をスムーズに行うための距離Ｌ２を十分に確保しつつ、複数基の浸漬型膜分離装置１００を反応槽１の中央部に配置し、反応槽１の端部側に浸漬型膜分離装置１００の存在しない領域を大きく設定することができる。

このため、浸漬型膜分離装置１００の存在しない領域において下降流９の流れを阻害する抵抗が全くなくなるので、結果として膜面に対する上昇流６の洗浄作用が均一となり、浸漬型膜分離装置の安定継続使用期間を長くすることができ、上昇流６を生じさせる動力を低減できる。

図８は本発明に係る膜カートリッジ５１の他の実施の形態を示すものであり、濾板５２にバイパス流路５５ａを形成している。バイパス流路５５ａは濾板幅方向の一側に濾板５２の上下方向に沿って形成しており、濾板５２の濾板面から突出して濾板幅方向の一側と平行に形成した一条の凸部５５ｂの間に形成している。凸部５５ｂは複数でも良い。

このバイパス流路５５ａは凸部５５ｂが濾過膜５３と強く密着して障壁となるため、膜透過液が凸部５５ｂを越えて流れることがない。
このため、図９に示すように、バイパス流路５５ａは隣接する通液流路５５の近領域Ａに対して凸部５５ｂによって隔てられて不連通であり、一端が集液部５６に向けて開口し、他端が集液部５６から離間した通液流路５５の遠領域Ｂに向けて開口している。凸部５５ｂは集液部５６に接続しても良く、集液部５６との間に所定距離をあけても良い。また、バイパス流路５５ａは濾板５２の内部にトンネル状に形成することも可能である。

ところで、本実施の形態の膜カートリッジ５１では、通液流路５５を近領域Ａと遠領域Ｂに水理的に区分しているが、遠領域Ｂをさらに複数に区分し、各区分した領域ごとにバイパス流路５５ａを設けることも可能である。また、近領域Ａと遠領域Ｂとの間に物理的な障壁を設けることも可能である。

上記した構成により、濾過膜５３を透過して通液流路５５を流れる膜透過液のうち、集液部５６に近い近領域Ａを流れる膜透過液はバイパス流路５５ａを通ることなく集液部５６に流入する。一方、濾過膜５３を透過して通液流路５５の集液部５６から遠い遠領域Ｂを流れる膜透過液は少なくとも一部が、近領域Ａを流れる膜透過液に合流することなく、バイパス流路５５ａを通して集液部５６へ流入する。

このように、遠領域Ｂの膜透過液が集液部５６へ円滑に流れることをバイパス流路５５ａによって確保することで、濾過膜５３を透過して通液流路５５へ流入する膜透過液を部分毎に区分し、膜透過液が流れる経路を分散して集液を行うことで、膜透過液が集中することで発生する通液流路５５の流路抵抗の高まりを抑制することができる。

よって、集液部５６の数を増やすことなく流路抵抗の上昇を抑制し、濾過膜５３に作用する膜間差圧を膜全面において均等化しようとする効果により、集液部５６から離れた濾過膜５３の領域を有効に利用して濾過膜５３の膜面全体を濾過に利用できる。

その結果、集液部５６に近い領域ほど透過流束が高くなるという現象を軽減でき、従来の膜カートリッジに比べて膜カートリッジ５１の１枚当たりの設定流量が同じ場合には、膜面が汚れ難い状態を保つことができる。

また、バイパス流路５５ａによって膜透過液の流路分割（分散）を図ることで、１枚の大きな膜カートリッジ５１内において小さな膜カートリッジがあたかも複数枚存在しているか、あるいは、実際は１つの集液部５６しかないのにも拘らず、複数箇所に集液部が存在するかのような効果を得ることができる。

また、バイパス流路５５ａを濾板幅方向の一側に濾板５２の上下方向に沿って形成することで、凸部５５ｂが膜面の幅方向において占める割合を最小限に抑えることができ、凸部５５ｂが膜カートリッジ５１の膜面に沿った上昇流の流れを阻害することを最小限に抑えることができる。

また、通液溝６１ｂが集液部５６又は、バイパス流路５５ａの入口に向かう斜め方向流路を形成するので、ろ過液が集液部５６、流路調整部５７およびバイパス流路５５ａの入口に導かれ易くなる。

また、通液溝６１ｂは、濾板５２のある地点から集液部５６に至る経路は、流路を直線的に形成するものに比べて長くなり、流路抵抗が大きくなる。このため、バイパス流路５５ａを設けない場合には通液溝６１ｂのデメリットが大きくなるが、バイパス流路５５ａを設けることで通液溝６１ｂを流れる経路が短くなり、圧力損失を小さくできる。

（ａ）本発明の実施の形態における膜カートリッジの濾板を示す正面図、（ｂ）流路調整部の拡大図 同実施の形態における膜カートリッジの濾板の濾板肉厚部を示す断面図 （ａ）同実施の形態における膜カートリッジのヘッダー形成部を示す断面図、（ｂ）同膜カートリッジの濾板を示す断面図 （ａ）本発明の他の実施の形態におけるヘッダー形成部を示す正面図、（ｂ）同側面図 本発明の実施の形態における膜カートリッジのハニカム状の通液溝パターンを示す拡大図 本発明の他の実施の形態における膜カートリッジのハニカム状の通液溝パターンを示す拡大図 （ａ）本発明の他の実施の形態における膜カートリッジのハニカム状の通液溝パターンを示す拡大図、（ｂ）本発明の他の実施の形態における膜カートリッジのハニカム状の通液溝パターンを示す拡大図 本発明の他の実施の形態における膜カートリッジの濾板を示す正面図 図７に示した膜カートリッジの模式図 本発明の浸漬型膜分離装置の配置構成を示す模式図 （ａ）従来の膜カートリッジの濾板の構造を示す正面図、（ｂ）同側面図 従来の浸漬型膜分離装置を示す模式図 従来の浸漬型膜分離装置の作用を示す説明図

符号の説明

５１ 膜カートリッジ
５２ 濾板
５２ａ 貫通孔
５２ｂ 濾板肉厚部
５２ｃ 濾板連結用凸部
５２ｄ 濾板連結用窪み部
５３ 濾過膜
５３ａ 微小凹部
５４ 固定部
５５ 通液流路
５５ａ バイパス流路
５５ｂ 凸部
５６ 集液部
５６ａ 集液溝パターン
５６ｂ 集液溝
５６ｃ 山部
５７ 流路調整部
６０ ヘッダー
６１ａ 通液溝パターン
６１ｂ 通液溝
６１ｃ 六角形状のセル
６１ｄ ひし形状のセル
６１ｈ 半円扇状のセル
６１ｉ 大円形状のセル
６１ｊ 小円形状のセル
６２ ヘッダー形成部
６２ａ ヘッダー流路部
６２ｂ ヘッダー肉厚部
６２ｃ ヘッダー連結用凸部
６２ｄ ヘッダー連結用窪み部
６２ｅ Ｏリング溝
６２ｆ Ｏリング
６２ｇ 型抜き孔
６２ｈ 栓体
７０ 濾過ユニット
７１ 側壁
８０ 散気装置
９１ 連結用孔
９２ 連結用ロッド
１００ 浸漬型膜分離装置
１００ａ 散気ケース

Claims (3)

1. 濾板の表面に濾過膜を配置し、濾過膜と濾板との間の通液流路に連通する集液部を濾板の所定位置に設けてなる膜カートリッジであって、濾過膜に覆われた濾板面に通液溝からなる流路網を所定の通液溝パターンに形成し、通液溝パターンは濾板面上の任意の直線上において通液溝が断続的に存在し、かつハニカム状をなすことを特徴とする膜カートリッジ。
2. 濾板は表裏の濾板面に通液溝パターンを有し、一方の濾板面に形成する通液溝パターンを他方の濾板面に投影する状態において双方の通液溝パターンがずれた位置に存在することを特徴とする請求項１に記載の膜カートリッジ。
3. 濾板は表裏の濾板面に通液溝パターンを有し、一方の濾板面に形成する通液溝パターンを他方の濾板面に投影する状態において双方の通液溝パターンがずれた位置に存在し、かつ一方の濾板面に形成する通液溝パターンと他方の濾板面に形成する通液溝パターンとにおける同一方向成分が同一直線上に存在しないことを特徴とする請求項１に記載の膜カートリッジ。

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